阵列式日盲紫外成像CMOS读出集成电路及凸点连接的制作

可以广泛应用于军事和工农业生产上的CMOS紫外焦平面阵列(UVFPA)是近年来比较热门的研究课题.它可以比较容易地实现日盲式紫外探测和可见光盲式紫外探测.但在CMOS UVFPA的研制中,读出集成电路(ROIC)成了制约其发展的很重要的一环.ROIC芯片是实现探测器的信号输出的重要部件.混成式CMOS UVFPA要借助于先进的微电子封装工艺将ROIC与探测器阵列集成在一起.其中则需要制备用于高密度、高精确度互连的阵列凸点.我们通过蒸发结合光刻法和电镀法分别制备了线度为30μm×30μm的16×16凸点阵列.并对两种制备方法做了比较,在分析了制作的凸点的质量后,认为经过改进的蒸发结合光刻法可以制作高质量的阵列凸点.     

128×128元氮化镓紫外焦平面读出电路的设计与封装研究

随着GaN基紫外材料的成熟,GaN基紫外探测器迅速发展,半导体紫外探测技术成为继红外和激光探测技术后发展起来的又一新型光电探测技术.GaN基紫外探测器以其固有的量子效率高、可靠性高、使用方便等特点,将在紫外探测、预警、天际及地空通信和紫外弱光成像系统等领域发挥重要作用.读出电路作为紫外焦平面信号调理与输出部分对紫外焦平面组件性能起至关重要的作用.封装是通用传感器组件应用前的一道重要工序,合理的封装结构对组件及系统是必要的.描述了128×128元紫外焦平面读出电路与封装的设计过程,用Cadence与Hspice软件仿真分析了3×3元读出电路的工作点以及封装要考虑的热耗散问题,最后给出了读出电路的工作点与合理封装形式的建议.文中提到的128×128元50 μm×50μm紫外读出电路已设计完成并采用Charter线宽为0.35 μm的2P4MCMOS工艺流片.     

光学读出热成像焦平面阵列的制作技术

光学读出热成像是一种新型的红外成像技术,它基于双材料效应和光学原理实现像转换与像增强,具有高性价比的潜在优势.光学读出热成像焦平面阵列由可动微镜阵列构成,其制作技术是光学读出热成像技术的重要研究内容之一.目前,国内外的研究者已发展了基于表面微机械、体微机械以及表面,体微机械工艺的3种制作技术,前两者各有优缺点,而基于表面/体硅微机械工艺的制作技术则兼顾了前两者的优点.     

可编程逻辑器件在红外焦平面阵列读出电路信号源中的应用

读出电路是红外焦平面器件研究的关键技术之一.文中首先介绍了可编程逻辑器件用于红外焦平面阵列读出电路信号源中的优点及红外焦平面读出电路信号源的特殊性,然后介绍了用于测试所研制的两种读出电路的信号源设计.     

非制冷红外焦平面阵列的非均匀性校正及其实现

针对基于氧化钒(VOx)的非制冷红外焦平面阵列,介绍了非制冷红外成像系统的构成及其原理,并根据焦平面阵列及其读出电路的特点,给出了相应的非均匀性校正及其FPGA设计的实现。     

AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列技术研究进展

AlGaN紫外探测器及其焦平面阵列具有本征可见光盲特性,并可实现无需滤光片的日盲探测,且为全固态器件,是紫外探测技术的一个重要发展方向。文章介绍了AlGaN紫外探测器与焦平面阵列的研究现状及其存在的问题。在此基础上,分析了AlGaN雪崩光电二极管(APD)发展的基本条件,并介绍了AlGaN APD的发展现状及趋势。     

格雷码在焦平面CMOS读出电路中的应用

介绍了一种利用格雷码在焦平面CMOS读出电路中实现灵活读出方式,并且改善芯片整体性能的设计思想,采用的仿真设计工具是Cadence IC 5.0.在分析格雷码特征的基础上,利用格雷码的反射性和单步循环特性设计了一种不同于传统结构的新型读出电路,并给出了相应的仿真波形.该读出电路以较简单的结构实现了四种顺序的读出方式,同时降低了芯片功耗并提高了稳定性.     

AlxGa1-xN日盲紫外探测器及其焦平面阵列

报道了320×256元AlxGa1-xN日盲型紫外探测器及其焦平面阵列探测器的研制情况,介绍了材料生长、器件制备工艺和器件的光电特性.器件的开启电压大于3.5 V,-0.5 V偏压时暗电流小于1.2×10-12A(φ=300 μm台面),光谱响应范围260～280 nm,268 nm峰值波长的响应度大于0.095 A/W.器件实现了日盲紫外成像演示.     

量子点红外探测器及焦平面阵列的研究进展

量子点红外探测器(QDIP)理论上具有对垂直入射光敏感、暗电流小、载流子寿命长、工作温度和响应率高等优势.目前,研究主要集中在普通量子点红外探测器、阱中点红外探测器(DWELL-QDIP)、隧穿量子点红外探测器(T-QDIP)、Si/Ge量子点红外探测器、二维小孔阵列红外探测器(2DHA-QDIP),国外报道了640×512量子点红外焦平面阵列的热成像,但现有的QDIP还未充分显现出其潜在优势.阐述了正在研究的几种QDIP和未来技术发展的趋势.     

采用热压焊工艺实现金凸点芯片的倒装焊接

金凸点芯片的倒装焊接是一种先进的封装技术.叙述了钉头金凸点硅芯片在高密度薄膜陶瓷基板上的热压倒装焊接工艺方法,通过设定焊接参数达到所期望的最大剪切力,分析研究互连焊点的电性能和焊接缺陷,实现了热压倒装焊工艺的优化.同时,还简要介绍了芯片钉头金凸点的制作工艺.     

混成式焦平面阵列芯片倒装互连技术研究

介绍了为保证倒装焊接性能,设备所采取的措施.对比了不同形貌铟柱的优缺点,分析了互连可靠性与铟柱高度的关系,介绍了考核互连可靠性的方法.通过互连技术研究,我们实现了较高性能的倒装互连,互连条件选择温度在60℃～140℃范围,压力范围0.1克/铟柱～0.5克/铟柱.互连连通率＞99.9%,互连后的芯片组件在低温(77K)与常温(23℃)间不少于100次的反复冲击的情况下,测试接触性能及InSb二极管性能都无变化,满足了互连器件可靠性要求.     

红外焦平面阵列非均匀性及校正分析

大规模红外焦平面阵列器件固有的非均匀性,严重地制约着红外成像系统的性能,这 是其应用中必须解决的一个关键问题。本文详尽地分析了产生非均匀性的各种因素,并对其校正原理进行了阐述,最后给出了基于参考源校正算法的仿真结果。     

PtSi红外焦平面阵列技术的发展概况

介绍了PtSi肖特基势垒红外焦平面阵列技术的最新进展,分析了国内研究中存在的问题,并指出了今后的发展方向     

超导红外焦平面列阵研制进展

大面积凝视红外焦平面列阵(ICPA)代表了红外前视探测器件的发展方向。但在半导体红外FPA研究中却面临许多棘手的重大技术问题,而理论和研究都证明,采用全新的超导FPA却可能有效地解决这些问题。本文从一个侧面概述了超导红外FPA的特性及有关研究进展。     

IMM算法在红外焦平面阵列非均匀性校正中的应用

以连续图像序列作为观测数据时,卡尔曼滤波法校正焦平面阵列非均匀性的效果取决于状态模型中漂移系数的选取。针对这一问题,提出应用交互多模(IMM)算法,建立两个状态模型拟合响应参数不存在漂移和漂移剧烈的极限情况,融合估计探测单元的响应参数。实验结果表明IMM算法对非均匀性具有较好的校正作用,且对响应参数的初始状态及漂移系数的选取具有较好的稳健性。     

基于图像分割和配准的红外焦平面阵列非均匀校正算法

在目标成像跟踪和制导领域,存在大量由缓慢移动背景和相对背景运动的点目标构成的红外图像序列,传统的基于场景的红外焦平面非均匀校正算法在解决此类图像中存在困难.提出了基于图像分割和配准的红外焦平面非均匀校正算法(简称S-R算法),通过将图像背景和运动点目标分离,利用图像配准的方法完成图像背景的非均匀校正和点目标位置处错误固定噪声参数的补偿,最终完成整个焦平面探测单元固定噪声参数的估计,从而有效解决了这类红外图像序列的非均匀校正问题.S-R算法具有噪声参数估计精度高、收敛速度快和计算复杂度低等优点.文中最后用仿真数据对上述结论进行验证.     

红外焦平面探测器响应非线性的测定

提出了一种定量红外焦平面探测器响应非线性的实验方法。通过实验获得探测器输出电压与辐射到光敏元上的辐射通量数据，进而进行曲线拟合，得到了红外探测器的响应非线性曲线——“S型曲线”，并且尝试建立了它的非线性数学模型。基于这种非线性模型，提出了一种新的校正思路——基于光敏元响应非线性的非均匀校正方法。这种校正思路较现有的温度定标校正算法更忠实于光敏元的真实特性，因而能达到更高校正精度。计算机仿真结果表明，根据响应非线性曲线进行校正的精度能提高到两点校正算法的3倍左右。     

AlGaN日盲紫外焦平面成像系统作用距离研究

作用距离是紫外成像探测系统的重要综合性能指标之一。依据AlGaN日盲紫外焦平面成像系统的成像原理,考虑到影响紫外系统作用距离的各个因素,分别对点目标和面目标的作用距离进行了理论推导。受到日盲紫外成像系统作用距离影响的因素主要包括目标辐射特性、大气传输衰减、光学系统、探测器、电子处理系统等。从目标的辐射能量传递出发,结合信噪比与虚警概率、探测概率的关系,推导出了紫外成像系统作用距离的理论公式,并结合系统参数进行实例计算。分析得出提高系统有效通光口径、光学透射率、滤波降噪及增加积分时间等方法可用于增加紫外成像系统的作用距离。     

边积分边读出低噪声红外焦平面读出电路研究

设计了一款低噪声InGaAs焦平面读出电路.提出一种新型相关双采样电路结构,可在边积分边读出模式下有效抑制积分电容(0.15 pF)的KTC噪声.电路经0.5 μn5 V Nwell CMOS工艺流片,测试结果符合设计目标,在高帧频边积分边读出模式下工作状态良好,电路噪声约1.7×10-4V,动态范围大于80 dB.     

焦平面探测系统的信息处理能力及其在激光测粒技术中的应用

分析了两种焦平面探测系统信息处理能力，给出了所设计的新型激光粒度仪的光路实例，结果表明球面波照明的焦平面探测系统具有更大的综合优势。