Licht im tiefen Ultraviolettbereich, das in der Halbleiterlithografie verwendet wird. DUV-Lithografie bezeichnet im Allgemeinen die Belichtung mit KrF-Excimerlasern (248 nm) und ArF-Excimerlasern (193 nm) als Lichtquelle.
Japanische Bezeichnung: DUV(深紫外線)
„DUV (tiefes Ultraviolett)“ kommt in 1 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Siliziumphotonik.
Fachgebiet: Lithografie
Die Lichtquellen der Lithografie wanderten von der g-Linie (436 nm) und der i-Linie (365 nm) von Quecksilberdampflampen zum kurzwelligeren tiefen Ultraviolett (DUV). Die DUV-Lithografie nutzt Excimerlaser: KrF mit Krypton und Fluor emittiert bei 248 nm, ArF mit Argon und Fluor bei 193 nm. KrF kam ab der 0,25-µm-Generation in den späten 1990er-Jahren voll zum Einsatz und verbreitete sich zusammen mit chemisch verstärkten Resists. Ein F2-Laser mit der noch kürzeren Wellenlänge von 157 nm wurde ebenfalls entwickelt, doch Probleme mit Linsenmaterialien und anderes sowie das Aufkommen der ArF-Immersionslithografie hielten ihn aus der Serienfertigung fern.
Die auflösbare Strukturgröße wird durch die Rayleigh-Gleichung R = k1·λ/NA angenähert: Je kürzer die Wellenlänge λ und je größer die numerische Apertur NA, desto feiner die Strukturen. Bei trockenem ArF, mit Luft zwischen Linse und Wafer, liegt die Obergrenze der NA bei etwa 0,93, doch die ArF-Immersionslithografie füllt diesen Spalt mit Wasser und nutzt dessen Brechungsindex bei 193 nm (etwa 1,44), um die NA auf 1,35 anzuheben. Mit NA 1,35 und k1 0,27 ergibt sich zum Beispiel R ≈ 39 nm (Half-Pitch); feinere Strukturen entstehen durch Kombination mit Multi-Patterning wie SADP.
Die EUV-Lithografie nutzt extremes Ultraviolett mit 13,5 nm, etwa 1/14 der 193 nm von DUV, und kann in einer einzigen Belichtung feinere Strukturen abbilden. EUV-Licht wird jedoch selbst von Luft und Glas stark absorbiert, weshalb Vakuum, Multilayer-Spiegel und reflektierende Masken nötig sind. DUV nutzt Linsen aus Quarzglas und Calciumfluorid mit transmissiven Masken und braucht kein Vakuum. EUV-Anlagen sind weit teurer, während DUV eine ausgereifte Technik mit Vorteilen bei Kosten und Produktivität ist. EUV nutzt NA 0,33, und High-NA EUV mit NA 0,55 wird seit Mitte der 2020er-Jahre eingeführt.
Selbst in der Fertigung modernster Logik und von DRAM wird EUV nur für die Schichten mit den feinsten Strukturen genutzt, während viele andere Schichten mit ArF-Immersion, trockenem ArF oder KrF belichtet werden. Schichten mit geringeren Präzisionsanforderungen und Muster für die Ionenimplantation nutzen ebenfalls KrF oder die i-Linie. Logik reifer Knoten, Leistungshalbleiter, Analogschaltungen, MEMS und Siliziumphotonik werden überwiegend mit DUV-Lithografie hergestellt. DUV-Scanner, Excimerlaser und Resists bleiben daher auch bei wachsender Verbreitung von EUV unverzichtbare Techniken der Halbleiterfertigung.
Antwort: A. Weil dieselben Siliziummaterialien wie bei CMOS sowie Anlagen und Prozesse wie großformatige Wafer, Lithografie und Ätzen genutzt werden können
In der Siliziumphotonik werden auf SOI-Wafern Wellenleiter per Lithografie und Trockenätzen hergestellt, pn-Übergänge der Modulatoren per Ionenimplantation, Ge-Photodetektoren per selektiver epitaktischer Abscheidung, und Elektroden werden über Metallverdrahtung angeschlossen. All das sind in CMOS-Fabriken etablierte Materialien und Prozesse, mit denen sich auf 200-mm- und 300-mm-Wafern mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit in Massen fertigen lässt. Die Wellenleiterbreite liegt bei einigen hundert nm, sodass keine Miniaturisierung wie bei modernster Logik nötig ist und DUV-Belichtung ausreicht. Verbindungshalbleiter wie InP bergen dagegen Kontaminationsrisiken und werden im Allgemeinen getrennt von CMOS-Fabriken verarbeitet.
DUV nutzt KrF- (248 nm) oder ArF-Excimerlaser (193 nm) und belichtet durch Linsen und transmissive Masken. EUV nutzt Licht von 13,5 nm und braucht daher Vakuum, Spiegel und reflektierende Masken. EUV kann in einer Belichtung feinere Strukturen abbilden, doch die Anlagen sind teuer.
Ja. ArF-Immersionslithografie ist DUV-Lithografie mit einem ArF-Excimerlaser (193 nm), bei der Wasser den Raum zwischen Linse und Wafer füllt, um die numerische Apertur auf 1,35 anzuheben.
Üblicherweise wird sie nicht zu DUV gezählt. Die i-Linie ist Licht von 365 nm aus einer Quecksilberdampflampe, und DUV-Lithografie bezeichnet normalerweise die Belichtung mit KrF- oder ArF-Excimerlasern.
Die Wellenleiterbreite liegt bei einigen hundert nm, sodass keine Miniaturisierung wie bei modernster Logik nötig ist und DUV-Belichtung ausreicht.
Was ist der Hauptgrund dafür, dass Siliziumphotonik als gee…Siliziumphotonik Wellenleiter Trockenätzen Ionenimplantation CMOS InP (Indiumphosphid) Antireflexschicht (BARC) ArF-Excimerlaser Chemisch verstärkter Fotolack EUV-Lithografie