小像元红外探测器读出电路设计研究

介绍了基于SMIC 0.18 μm 3.3 V工艺设计研究的第一款小像元红外探测器读出电路,间距10 μm,规模1024×1024。文章详细介绍了像素输入级以及列级、输出级运放的设计,为提高线性摆伏,设计选用了低阈值NMOS管nmvt 33,仿真分析证明低阈值管nmvt 33的噪声性能优于普通管n 33；版图设计对关键信号线和敏感点采取隔离处理措施,对像元间串扰进行了仿真分析,有效控制了信号串扰。电路经测试使用各项功能正常,最大电荷处理能力达到4.3 Me-,动态范围≥65 dB,读出速率达到10 MHz,性能指标满足设计要求。     

红外探测器工艺用器皿清洗方法研究

红外探测器材料一般为窄带系材料,在其制备工艺过程中,杂质离子更容易导致缺陷能级或表面快态复合中心,需选取较优的器皿清洗方法,对工艺用器皿所含金属离子进行评测控制。本文通过电感耦合等离子体质谱仪对比碲镉汞红外探测器工艺线上不同的器皿及清洗方法,对清洗后金属离子残留测试分析,获得较佳的器皿清洗方法,更好地保证红外探测器制备后性能。     

硅基碲镉汞红外探测器表面钝化研究

碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料的表面钝化是红外探测器制备中的关键工艺之一。高性能MCT器件需要稳定且可重复生产的钝化表面和符合器件性能要求的界面。因此,探究MCT表面钝化技术具有重要意义。研究了MCT的分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)原位钝化与磁控溅射钝化两种钝化技术。结果表明,MBE原位钝化膜层的致密性较好,钝化层表面的缺陷孔洞较小,钝化层与MCT的晶格匹配度较好,器件流片的电流-电压(I-V)特性要优于磁控溅射正常钝化。     

碲镉汞红外探测器电极接触研究北大核心CSCD

金属/碲镉汞电极接触是红外焦平面探测器的重要组成部分,对器件的性能与稳定性影响较大。然而在碲镉汞金属化过程中,金属离子能量较高将有可能对碲镉汞表面造成损伤。本文采用了离子束沉积系统生长金属电极,探究了束流、束压以及热处理等条件对碲镉汞红外探测器接触性能的影响。研究表明,碲镉汞在生长电极后表面会受到一定程度的损伤;随着离子能量的升高,对材料表面损伤加剧。在I-V曲线中,电极沉积损伤较大的器件表现出软击穿现象;在热处理后,在一定程度上可以修复电极沉积时能量过大造成的损伤,提高了电极接触性能。     

12.5 μm碲镉汞长波红外探测器暗电流研究

随着红外探测器技术的发展,延长探测器的工作波长成为重要的发展方向之一。由于工作波长随x值的变化而带隙可调,碲镉汞材料得到了广泛应用。随着波长增长,暗电流成为限制红外探测器发展的主要因素。以12.5 μm碲镉汞长波红外探测器为例,通过仿真研究了工作温度和固定电荷对其暗电流的影响,并对77 K和60 K下不同种类的暗电流进行了分析。该研究使我们对12.5 μm探测器的暗电流具有更深入的了解,为提高12.5 μm探测器的制备水平提供了方向。     

InSb红外焦平面探测器的区域性过热盲元问题研究

研究了InSb红外焦平面探测器的区域性过热盲元问题。通过故障分析以及有针对性的排查对比试验,排除了封装、胶水填充和划片等因素,并将故障定位在钝化工艺前。通过对钝化前的InSb材料片表面进行X射线光电子能谱测试,发现它含有Al和As等杂质元素,存在钝化前材料表面杂质含量较多的隐患。杂质元素在PN结的耗尽区形成杂质能级,加载电压后容易导致PN结漏电流较高,使I-V特性退化,从而形成过热盲元。通过缩短器具洗液的更换周期并且分隔使用多个生产线的器具,可以减少材料表面的杂质附着,使区域性过热盲元问题得到有效解决。     

锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法

提出了一种锑化铟红外焦平面器件盲元分析方法。利用该方法,无需将器件背面减薄就能进行盲元测试与分析。基于这种封装方式,将器件倒置后,从芯片正面吸收光的照射,在互连、灌胶以及每一步磨抛工艺步骤后均可进行测试和分析。结果表明,该方法能够有效地分析和定位每步工序过程中产生的盲元情况,可解决现有技术手段中对红外焦平面器件因产生盲元导致像元失效而无法准确定位其出现在哪步工艺的问题。     

10 μm间距红外探测器铟柱制备研究

小间距红外探测器目前已成为红外探测器技术发展的一个重要方向.用于连接探测器芯片与读出电路芯片的铟柱的制备工艺水平成为影响器件性能的一个重要因素.介绍了一种10μm间距红外探测器铟柱的制备工艺.新工艺采用多次铟柱生长结合离子刻蚀的手段,最终剥离和制备出高度为8 μm、非均匀性小于5％的10μm间距红外探测器读出电路铟柱,...     

低损伤碲镉汞长波红外焦平面探测器电极接触孔刻蚀技术研究

长波碲镉汞材料受结构、组分等因素影响。在制备器件过程中,刻蚀电极接触孔易发生材料损伤,影响芯片的成像性能。利用现有电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma, ICP)设备刻蚀长波碲镉汞芯片电极接触孔,采用分步刻蚀以避免损伤。该方法虽可提高芯片的成像质量,但效率低,难以应用于大规模生产。为了提高刻蚀效率和实现器件大规模制备,通过对ICP刻蚀机上下电极射频功率的协同优化,开发出长波碲镉汞芯片电极接触孔一次成型工艺。经中测验证,探测器(长波320×256,像元中心间距为30 μm)的盲元率仅为0.26%。该工艺能够实现低损伤电极孔刻蚀,可推广到大批量长波红外芯片制备。     

锑化铟红外探测器的微透镜阵列设计及试验

台面型锑化铟红外焦平面探测器的制作工艺简单,量子效率高,但是填充因子较低且会随着像元尺寸的减小而进一步降低。减小台面腐蚀深度可以提高探测器的填充因子,但会增大串音。介绍了一种新型微透镜阵列的设计与制备方法,以提高锑化铟红外探测器的填充因子并减小串音。与现有的热回流微透镜阵列相比,该微透镜阵列的填充率、表面粗糙度以及尺寸均匀性能得到了较好的兼顾,可直接在锑化铟红外探测器表面制作,工艺简单。结果显示,探测器的串音降低26%,光响应提高22%。