近日，日本产业技术综合研究所（AIST）电子与光学技术研究部高级研究员 Shota Nunomura 与名古屋大学低温等离子体科学研究中心合作，成功定量评估了导致半导体器件劣化的微纳加工损伤。半导体芯片通过超精细加工将半导体元件高度集成，适用于海量信息的高速算术处理，因此被广泛用于云服务器等信息处理设备。该领域使用的硅晶体管的性能通过元件结构的小型化得到了改善，但等离子体加工用于微细加工存在一个问题，即由于该过程导致晶体管内部损坏，导致器件性能下降。由于等离子损伤是通过多种机制发生的，因此也缺乏修复损伤的既定方法。使用硅太阳能电池研发领域广泛使用的方法，研究人员成功地在简单而短的时间内定量评估了硅表面附近的损伤量。未来，研究人员将开发等离子体损伤抑制技术和完全修复技术，为提高半导体芯片的性能和可靠性做出贡献。这项技术的详细信息于 2024 年 7 月 27 日发表在《Applied Surface Science》期刊上。
半导体芯片适用于对大量信息进行高速算术处理，因此它们被广泛用于信息处理设备，从智能手机和个人电脑等个人设备到云服务器等大型基础设施。在这种情况下，随着 IoT 和生成式 AI 等数字社会的发展，需要提高半导体芯片的性能和可靠性，以便以更高的速度和更低的功耗执行信息处理。在硅晶体管中，结构正在小型化以提高器件的性能。然而，等离子体加工过程用于微结构的形成，在此过程中发生的对晶体管内部的等离子体损伤对器件性能有重大影响并降低可靠性。到目前为止，等离子体损伤的机制尚未阐明，损伤的修复一直不充分。
AIST旨在提高半导体器件在研发中的性能和可靠性，并开发了评估半导体器件损伤程度的技术。在这项研究中，研究人员将这项技术应用于广泛用于微细加工的等离子体加工工艺，并成功地对导致半导体元件劣化的损伤量进行了简单的定量评估。此外，研究人员还对构成损害的因素进行了分类，并获得了损害遏制指南。这项研究和开发得到了日本学术振兴会（Japan Promotion of Science）科学研究补助金“阐明等离子体退火修复半导体材料缺陷的机制（2023~2025 财年）”的支持。此外，这项研究和开发正在名古屋大学低温等离子体科学中心作为共同使用和共同研究进行。
