Группа ученых из университета Эксетера (University of Exeter), университета Глазго (University of Glasgow) и компании QinetiQ разработала технологию, которая позволяет видеть сквозь кремниевые положки и производить поиски крошечных дефектов, возникших в ходе производства кристаллов полупроводниковых чипов.
В качестве доказательства работоспособности технологии ученые произвели изучение кремниевого кристалла с подложкой, толщиной 115 микрометров, а дефекты были обнаружены за счет регистрации аномалий в движении электронов в полупроводниковом материале, которое возникает под воздействием терагерцового излучения.
Токопроводящий кремний является прозрачным для терагерцового излучения, излучения, находящегося между инфракрасном и микроволновым диапазонами электромагнитного спектра, с длинами волн от 150 нанометров до 1.5 миллиметров. Просветив, словно рентгеном, терагерцовыми лучами область кристалла чипа, размерами 2 на 2 миллиметра, ученые получили достаточно точное изображение структуры кристалла, на котором было видно даже мельчайшие дефекты.
Основой нового метода терагерцовой съемки является сверхскоростной титаново-сапфировый лазер с длиной волны 800 нм, который вырабатывает импульсы, длительностью в несколько единиц и десятков фемтосекунд. Преобразование импульсов света лазера в импульсы терагерцового излучения производится при помощи оптико-электронных компонентов, изготовленных из теллурида цинка (ZnTe). Несколько стандартных оптических приборов используются для направления и фокусировки полученных терагерцовых лучей в необходимой точке пространства, а обратное превращение лучей в электрический сигнал (детектирование), производится при помощи компонентов, опять же изготовленных из теллурида цинка.
Высокая разрешающая способность изображений, которая получается за счет использования специальной модуляции импульсов терагерцового излучения, позволяет различить дефекты, размерами до 8 микрометров. А дальнейшее совершенствование данной технологии позволит разработать методы неразрушающего промышленного контроля, которые можно применять на производствах, занимающихся изготовлением полупроводниковой продукции.
А еще в более далекой перспективе подобные методы могут быть использованы для исследований тонких срезов биологических тканей с целью выявления симптомов некоторых заболеваний. К сожалению, для исследований толстых слоев тканей биологической природы терагерцовое излучение подходит не очень хорошо. Ведь в этих тканях содержится большое количество воды, молекулы которой эффективно поглощают электромагнитные волны терагерцового диапазона.