5 сентября 2022 г.
GaNo Optoelectronics Inc — дочерняя компания Нанкинского университета в Китае, которая предлагает ультрафиолетовые (УФ) детекторы и модули на основе широкозонных полупроводников, включая нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC), — официально выпустила то, что, как она утверждает, является первым коммерческим Фотодиоды для экстремального ультрафиолета (EUV) на основе SiC.
С быстрым развитием технологий изготовления СБИС вплоть до узлов 7/5 нм (для микрочипов, содержащих миллиарды транзисторов), передовая фотолитография переходит от иммерсионной литографии в глубоком ультрафиолете (DUV) на основе источника света 193 нм к литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV). на основе источника света 13,5 нм. Система литографии EUV настолько сложна, что для удовлетворения требований производителей чипов к крупносерийному производству необходимо решить серьезные технические проблемы. Среди них разработка высокоэффективных детекторов EUV имеет решающее значение, поскольку для точного контроля дозы экспонирования фоторезиста необходимо постоянно контролировать интенсивность и однородность светового луча EUV. Помимо литографии EUV, полупроводниковые детекторы EUV также являются основными компонентами спутников для наблюдения за Солнцем, материаловедения и многих областей фундаментальных исследований.
Традиционно коммерческие детекторы EUV основаны исключительно на кремнии (Si), что было продемонстрировано с определенным успехом, но имеет несколько внутренних недостатков. Например, хотя кремниевые EUV-детекторы могут демонстрировать умеренную квантовую эффективность в диапазоне длин волн EUV, им требуются очень сложные оптические фильтры для достижения высокого коэффициента подавления UV/Vis, поскольку их пиковый отклик остается в пределах видимого диапазона длин волн. Кроме того, кремниевые детекторы не подходят для работы в суровых условиях, которые могут значительно ухудшиться при облучении экстремальным ультрафиолетовым излучением с высокой плотностью энергии.
«Принято считать, что широкозонный полупроводник является наиболее подходящим материалом для изготовления УФ-фотодетекторов», — говорит главный технический директор доктор Хай Лу, который также является заслуженным профессором Нанкинского университета. «Из-за широкозонной природы SiC фотодиоды EUV на основе SiC не реагируют на фоновый белый свет и могут демонстрировать очень низкий темновой ток до 1 пА даже при высокой температуре 150 ℃. Это означает, что фотодиоды SiC EUV имеют чрезвычайно низкий уровень шума, что приводит к очень высокому отношению сигнал/шум и обнаружительной способности. Между тем было подтверждено, что радиационная стойкость SiC-фотодиодов как минимум в 1000 раз выше, чем у их кремниевых аналогов, из-за высокой энергии ионизации электронно-дырочной пары и пороговой энергии смещения SiC-полупроводника», — добавляет он.
GaNo Opto заявляет, что ее новые фотодиоды EUV с видимой слепотой могут работать как в фотоэлектрическом, так и в фотопроводящем режиме с высокой эффективностью обнаружения фотонов EUV, высокой скоростью отклика и высокой стабильностью.
Несмотря на очевидные преимущества, реализация фотодиодов SiC EUV очень сложна из-за дефектов материалов, связанных с подложкой или эпитаксиальной частью, относительно плохо смоделированной работы устройства и несовершенной технологии обработки устройств. «Наш процесс показывает, что соответствующие методы модуляции поверхностного электрического поля и поверхностной пассивации имеют решающее значение для создания фотодиодов SiC EUV с низким током утечки и долговременной стабильностью, что необходимо для высокотехнологичных приложений в передовых системах литографии или космических спутниках». — говорит Лу.
После пилотного производства и многочисленных проверок клиентов, начиная с октября 2021 года, GaNo Opto начала поставлять фотодиоды и компоненты SiC EUV нескольким крупным клиентам по всему миру.
«Наш следующий шаг — разработать массивы изображений EUV на основе фотодиодов SiC, — говорит Лу. «В этом случае единообразие каждого пикселя фотодиода и масштабируемость будут основными технологическими барьерами. Для достижения этой цели разрабатываются новые последовательности имплантации и активации легирующих примесей, а также методы конечной обработки».
