Первые EUV-детекторы на основе карбида кремния пошли в серию
До этого доступные заказчикам EUV-детекторы строились на основе чистого кремния, с которым индустрия прекрасно научилась обращаться, но который именно для детектирования СВЧ-излучения подходит не лучшим образом.
Компания GaNo Optoelectronics (GaNo Opto), вышедшая из одной из исследовательских лабораторий Нанкинского университета в КНР, начала коммерческие поставки первых в мире детекторов экстремального ультрафиолетового излучения (EUV; диапазон длин волн – от 10 до 121 нм, на границе с мягким рентгеном) на основе карбида кремния SiC.
.
Модели EUV-датчиков GaNo Opto на базе SiC. Источник: GaNo Opto
До этого доступные заказчикам EUV-детекторы строились на основе чистого кремния, с которым полупроводниковая индустрия прекрасно научилась обращаться, но который именно для детектирования сверхкоротковолнового излучения подходит не лучшим образом. Ширина запрещенной зоны (дистанция между валентной зоной и зоной проводимости, выраженная в энергетических единицах) для Si не превышает 1,1 эВ, тогда как для SiC достигает 3,2 эВ, что позволяет карбиду кремния выдерживать чрезвычайно высокие напряжения (до 1700 В) без пробоя. Кроме того, теплопроводность карбида кремния (5 Вт/(см*К)) также значительно выше, чем у кремния (1,5 Вт/(см*К)), и потому полупроводниковые элементы на основе SiC могут функционировать в условиях существенно большей удельной мощности, в том числе выдерживать высокоэнергетическое облучение.
Это особенно важно для контроля производственного процесса в литографических EUV-машинах, применяемых сегодня для изготовления полупроводниковых микросхем по технологическим нормам 7 нм, 5 нм, 3 нм, а в перспективе и менее. В таких установках сверхжесткое ультрафиолетовое излучение генерирует плазма, образующаяся при облучении мощным углекислотным импульсным лазером капель сверхчистого расплавленного олова в вакууме. Для экспонирования пластины-заготовки EUV-излучением через особую фотомаску необходим поток излучения равномерной плотности и мощности, контролировать которые как раз и призваны EUV-датчики.
Из-за неоптимальных характеристик таких датчиков, выполненных на основе кремния, а также слабой стойкости этого материала к сверхжесткому ультрафиолету в процессе производства приходится часто останавливать литограф для проверки и замены самих датчиков – а это приводит к вынужденным простоям машины и создает дополнительные сложности, связанные с необходимостью вакуумировать оптический тракт после каждой такой процедуры.
GaNo Optoначала отправлять партнерам первые датчики на основе SiC еще в октябре 2021 г., и, по их отзывам, эти полупроводниковые устройства показали себя более чем достойно в сравнении с серийными датчиками на базе Si. Теперь же компания поставила выпуск своих EUV-детекторов на коммерческую основу, рассчитывая на заказчиков из сфер не только микроэлектроники, но и космических исследований, и материаловедения.