采用CMOS N势阱层的低成本红外微测辐射热计焦平面列阵

1引言 非致冷红外探测器由于与光子探测器相比具有成本低、重量轻、功率小、光谱响应宽和工作寿命长的优点,最近已受到了红外成像应用界的广泛关注.为了实现低成本的红外探测器列阵,人们一般都倾向于以单片方式使这些探测器同CMOS读出电子部件形成一体,而这些探测器与读出电子部件的合并通常是用后CMOS表面或块体微切削加工技术来完成的.     

高性能线列阵探测器组件

为了满足人们对高性能红外成像系统的需求，德国AIM公司研制了一系列带有焦平面线列车，集成探测器制冷器组件（IDCE）以及指令与控制电子部件（CCE）的碲镉汞探测器组件。这些组件的共同特点是，采用具有时间延迟和积分（TDI）功能的焦平面多路传输器，可中途淘汰像元，可通过程序控制每行的增益，具有双向扫描能力，能进行分段以选择总的增益，集成探测器制冷器线件系列由以下部分组成：用焊丘技术直接焊接在读出集成多路传输器（ROIC）上的单片焦平面列阵或者用多片组合（MCM）技术连接一个或多个读出集成多路传输器的单片红外探测器，热负载达到最佳人的杜瓦，带集成控制电子部件的制冷器以及指令与控制电子部件。本文概述了这些组件的一般设计并示出了它们的测试结果。     

混成铅-盐红外辐射探测器及其制作方法

红外探测器一般由许多个探测元件组成,其中每个探测元件用于探测一个场景中的一小部分。这些探测元件可以用单片方式做在集成电路上,也可以先做在其自己的衬底上,然后再与集成电路耦合。单片结构的优点是加工步骤少和性能受吸收的影响小。混成结     

与CMOS工艺兼容的硅高速光电探测器模拟与设计

用器件模拟的方法,设计了一种与常规CMOS 工艺兼容的硅高速光电探测器,该探测器可与CMOS接收机电路单片集成,对该探测器进行了器件模拟研究,给出了该探测器的电路模型.通过MOSIS(MOS implementation support project) 0.35μm COMS工艺制做了该探测器,实际测试了该器件的频率响应和波长响应,探测器频率响应在1GHz以上,峰值波长响应在0.69μm.     

与CMOS工艺兼容的硅高速光电探测器模拟与设计

用器件模拟的方法,设计了一种与常规CMOS 工艺兼容的硅高速光电探测器,该探测器可与CMOS接收机电路单片集成,对该探测器进行了器件模拟研究,给出了该探测器的电路模型.通过MOSIS(MOS implementation support project) 0.35μm COMS工艺制做了该探测器,实际测试了该器件的频率响应和波长响应,探测器频率响应在1GHz以上,峰值波长响应在0.69μm.     

Ulis公司开发17μm像元间距的红外传感器

据杂志报道,法国探测器制造商Ulis公司今年推出了一款第四代红外探测器.这种XGA规格(1024×768)、17μm像元间距的传感器能够在红外监视应用中进行高清晰度成像. 这种非制冷大规格红外探测器是通过将非晶硅(Si)材料以单片的形式集成于硅CMOS衬底之上而制成的,该衬底包含了采用标准光刻技术绘制的读出集成电路(ROICs).     

与CMOS兼容的硅基波导型光电探测器的研究

硅基波导型光电探测器作为一类重要的光电探测器,由于其能与标准的CMOS工艺兼容以及制备工艺简单等性能,因而在光电子单片集成方面具备广阔的市场应用前景.文章着重阐述了通过离子注入引入深能级、Ge/Si自组装岛、SOI波导共振腔增强和AlGaInAs-Si混合集成等四种方式来制备硅基光电探测器的研究现状和研究进展,并对四类器件的结构,制作工艺和光电性能指标进行了详细地介绍.     

混成红外探测器列阵与改善动态范围的CMOS读出电路

美国专利US7551059 (2009年6月23日授权)本发明提供一种混成图像传感器,它包括一个CMOS读出电路和一个红外探测器列阵。CMOS读出电路通过铟柱焊接与红外探测器列阵的至少一个探测器连接。CMOS读出电路包括两个放大器电路,这     

先进焦平面列阵应用中的集成双色探测

在需要双色信息的应用中，集成双色探测器列阵呈现出重要的系统优点。利用具有同位波段灵敏度的单个列阵，可以保证两张不同波段图象之间的象元完美地配准。     

1024＊1024InSb列阵：设计,描述结果（上）

已经生产了７个ＡＬＡＤＤＩＮ（ＩｎＳｂ的高级大面积探测器发展计划）传感器芯片组件,现在还在生产别外９个传感器组件。在本文中,构们介绍了ＡＬＡＤＤＩＮ传感器芯片组件的设计,细节以及实测性能。ＡＬＡＤＤＩＮ传感器芯组件的面积超过７．５ｃｍ,这是当今正在使用的最大的单片红外列阵。它是一种通过铟丘使ＩｎＳｂ探测器与硅读出电路相连的混成式组件。这种大小的列阵能够制成,是因为ＩｎＳｂ探测器材料已被减薄到１０μ     

多光谱单片红外焦平面列阵探测器

美国专利US2003/0160172 (2003年8月28日公布) 多光谱红外探测器是高级成像系统区分实际目标和假目标所需的。用多个波长范围同时探测目标发射的红外辐射在这方面具有很大的好处。 本发明提供一种能以单片列阵形式生产许多个多色红外敏感元件的技术。每个元件有一个HgCdTe多层     

横向多晶硅p+p-n+结非致冷红外焦平面

应用标准CMOS工艺,同时结合体硅微机械加工技术,研制成功横向多晶硅p p-n 微测辐射热计单元;基于研制成功的微测辐射热计,设计了规模为128×128面阵的非致冷红外焦平面.采用标准CMOS工艺制作横向多晶硅p p-n 结热敏响应元和读出电路;在CMOS工艺完成后,辅以与CMOS工艺兼容的体硅微机械加工工艺,制备微桥形式的热绝缘结构,从而方便地实现了CMOS读出电路与探测器阵列的单片集成.在3～5 μm红外波段,微测辐射热计的电压响应率为5.7×103 V/W,黑体探测率D·为1.2×108 cm·Hz1/2·W-1.焦平面采用行读出模式的结构,信号读出采用栅调制积分电路,输出级采用外接负载电阻的源极跟随电路,将探测器单元产生的信号按顺序串行单端输出.     

单片量子阱红外探测器灵敏度高达75GHz

渥太华的加拿大国家研究委员会的一研究小组开发出超高频量子阱红外光子探测器（QWIP）。单片集成量子阱红外光子探测器运转频率高达75GHz。在砷化镓基片上制成的探测器装配在组件中。     

MS/RF CMOS工艺兼容的光电探测器

为实现光纤通信系统中的单片光电集成,采用工业标准工艺设计了硅基光电探测器,讨论了光电探测器的机理,提出了五种新的探测器结构,并采用TSMC 0.18μm MS/RF CMOS工艺进行了流片.利用半导体测试仪对芯片进行了测试,包括探测器的暗电流、响应度和结电容,并分析了深n阱、浅沟槽隔离等工艺步骤对探测器参数的影响.结果表明,利用标准MS/RF CMOS工艺实现的光电探测器具有良好的特性.     

美国制成世界上最大的量子阱红外探测器列阵

据美国宇航局(NASA)网站报道,由NASA领导的一个研究小组于今年2月制备出了世界上第一个100万像元的量子阱红外光电探测器列阵并对其进行了测试。这种新型探测器有望成为用于各种科学和商业应用的常规红外探测器技术的一种低成本替代技术。     

用于侦察应用的6000元红外焦平面列阵

这里介绍一种6 000元锑化铟(InSb)红外焦平面列阵的设计、体系结构及性能.这种焦平面列阵体系结构允许用其基本元件制作任何一种N×1000元大小的列阵.为了能在穿轨和沿轨两个方向进行有效间距为10μm的21过取样,探测器采用了一种独特的双交错几何图形.这种探测器几何图形除了能以10μm的有效间距进行取样外,还允许使用25μm以下的实际像元尺寸,这样它便可以利用大像元的高信号俘获能力进行无重叠成像.锑化铟探测器是正面照射的P-on-N型台式二极管,它们不会产生明显的串音.互补型CMOS多路传输器是按M×250的分节形式设计的,它具有多达1 000万个电子的满势阱输出,其瞬时动态范围大于14bit,它可以为焦平面列阵提供灵活的低噪声读出.为了提供可用于侦察应用的、可靠且能够生产的长焦平面线列,锑化铟探测器与多路传输器的混成是利用一项取得专利的梁式引线技术完成的.介绍了6 000元红外焦平面列阵的表征,包括二极管的动态阻抗、读出噪声、线性度以及非均匀性等.除了构成焦平面列阵的混成组件的数据外,还介绍了CMOS多路传输器的实测特性.     

MS/RF CMOS工艺兼容的光电探测器

为实现光纤通信系统中的单片光电集成，采用工业标准工艺设计了硅基光电探测器，讨论了光电探测器的机理，提出了五种新的探测器结构，并采用TSMC 0.18μm MS/RF CMOS工艺进行了流片. 利用半导体测试仪对芯片进行了测试，包括探测器的暗电流、响应度和结电容，并分析了深n阱、浅沟槽隔离等工艺步骤对探测器参数的影响. 结果表明，利用标准MS/RF CMOS工艺实现的光电探测器具有良好的特性.     

InP基长波长单片集成光接收前端的设计和制备

叙述了利用InP基长波长pin光探测器和异质结双极晶体管(HBT)单片集成实现光接收前端的设计和制备方法.pin光探测器和HBT采用共享层结构,这样的结构不仅性能优于堆叠层结构,而且制备工艺兼容.制备的HBT截止频率达到30GHz,pin光探测器的3dB带宽达到了15GHz,集成光接收前端的3dB带宽达到3GHz,跨阻放大倍数达到800.     

伪随机红外模糊列阵

美国专利US6469304 (2002年10月22日公布) 红外成像敏感器(即,焦平面列阵或焦平面列阵探测器)通常由成千上万个探测器元件组成。这些探测器元件都定位在光学系统的焦平面上,它们是通过一条合适的光路来观察一个场景并产生与该场景相对应的电输出的。     

基于CMOS工艺的双层非制冷热敏电阻型红外探测器

采用0.5μm标准CMOS工艺和微机械加工工艺,设计并制作了低成本双层非制冷热敏电阻型红外探测器。探测器采用隐藏桥腿式微桥结构,使用表面牺牲层技术实现,其中包括Al、W和Si3种牺牲层材料。CMOS工艺加工完成后,双层微桥结构的微机械加工过程只需进行湿法腐蚀即可,成本较低。对双层红外探测器的热性能和光电特性进行测试,其热导为1.96×10-5 W/K,热容为2.23×10-8 J/K,热时间常数为1.14ms。当红外辐射调制频率为10Hz时,双层红外探测器的电压响应率为2.54×104 V/W,探测率为1.6×108 cm·Hz1/2/W。