Zadanie 4

Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie, a w szczególności jego Oddział w Piasecznie, dysponuje w pełni wyposażoną linią do produkcji i prowadzenia badań nad technologią mikrosystemów i układów scalonych w technologii CMOS. Struktury detektorowe przewidziane w projekcie będą mieć postać linijek składających się z kilkunastu indywidualnych detektorów opartych o tranzystory NMOS zintegrowane monolitycznie z antenami nastrojonymi na różne częstotliwości w paśmie THz. Przewiduje się wyposażenie indywidualnych detektorów w przedwzmacniacze w postaci specjalnie zaprojektowanych układów scalonych wykonanych w tej samej sekwencji technologicznej bądź wykonanych w systemie usługi Europractice, która to usługa daje większe możliwości technologiczno-konstrukcyjne (niedostępna w kraju technologia submikronowa). Wykonana w ten sposób linijka obsłuży wiele sąsiadujących częstotliwości pasma THz.

Pierwszym krokiem będzie wykonanie kompletu masek fotolitograficznych wg. dokumentacji będącej wynikiem poprzednich zadań. Detektory wytworzone będą metodą fotolitografii optycznej na podłożach SOI (ang. Siliconon- Insulator) bądź litych. Ze względu na ograniczenie strat promieniowania THz jest możliwe, że niezbędnym będzie zastosowanie nietypowych podłoży SOI, w których dolna część podłoża (ang. handle wafer) będzie wysokorezystywna. Technologie CMOS, w których są wytwarzane układy wdrażane w ITE, mają zasadniczo dwa poziomy metalizacji. W jednej z nich wytworzone zostaną elementy antenowe na pasmo THz wraz z koniecznymi podłączeniami do tranzystora stanowiącego właściwy detektor dla pojedynczej częstotliwości (antena dostrojona do tej częstotliwości dostarczy energię promieniowania THz w obszar kanału inwersyjnego sąsiadującego z nią tranzystora). Tranzystor taki pracuje bez polaryzacji źródło-dren, w reżimie nie mającym nic wspólnego z tradycyjnym zastosowaniem tranzystorów w układach aktywnych. Napięcie powstające na skutek efektu analogicznego do fotowoltaicznego będzie odczytywane przez wspomniany niskoszumny przedwzmacniacz. Nie jest obecnie jasne (także w kontekście kontaktów z wiodącymi ośrodkami na świecie prowadzącymi badania w kierunku technik obrazowania THz) jaki poziom integracji pojedynczych detektorów w linijkę będzie minimalizował najmniejsze wzajemne oddziaływanie selektywnych struktur, które ze względu na optymalizację anteny będą mieć rozmiar porównywalny z długością fali. Ze względu na nowatorstwo rozwiązań (także montaż systemów pracujących w zakresie fal milimetrowych jest istotnym wyzwaniem) planuje się przetestowanie obu rozwiązań (układ odczytowy monolitycznie powiązany z indywidualnym detektorem oraz oddzielny). Technologia wykonywania detektorów zintegrowanych z antenami została już przetestowana w ramach Projektu Rozwojowego „Zaprojektowanie i wykonanie detektora promieniowania sub-THz działającego w oparciu o krzemowy tranzystor MOS” (0155/R/T00/209/09), którego koordynatorem (oraz wykonawcą prototypów) jest ITE. Część wyników prowadzonych prac można znaleźć w8,9. W zakresie układów odczytowych stosowana technologia będzie kompatybilna z technologią CMOS używaną standardowo w ITE. Wytworzone przyrządy oraz towarzyszące im struktury próbne (zaprojektowane w celach diagnostycznych) będą wstępnie zmierzone elektrycznie, a następnie pocięte na struktury (linijki bądź ich elementy). Następnie zostanie przeprowadzony montaż w sposób umożliwiający integrację wytworzonych struktur z pozostałymi komponentami systemu.