InSb焦平面芯片的响应率提升研究

InSb光伏探测器的响应率是评价探测器性能的重要指标之一。探测器的电压信号与响应率成正比。从光敏芯片的角度提出了增大InSb红外探测器信号的方法。通过实验设计,优化了台面湿法刻蚀的方法,减小了芯片p型层的厚度。优化台面刻蚀方法使台面面积增加,InSb芯片的I-V电流增大了40%,组件的电压信号值提升了16%。进一步将InSb芯片的p型层厚度减小至0.8～1.2■m后,InSb芯片的I-V电流增大了67.3%,单元组件的电压信号值提升了40.2%。基于InSb光敏芯片光生载流子的产生到光电流的转换过程,分析了台面湿法刻蚀以及p型层的厚度对信号的影响机理。该研究对于提升InSb探测器信号和优化探测器性能具有重要的指导意义。     

应力制约的InSb焦平面探测器均匀性

采用焦平面探测器均匀性作为衡量InSb芯片承受应力的方法,通过工艺改进有效地降低了应力水平,提高了128×128 InSb焦平面探测器的均匀性,取得了响应非均匀性为3.0%的结果.     

改变铝溅射材料解决电视机场功放电路中点电位漂移

集成电路芯片对器件参数的均匀性、稳定性要求很高。集成电路制造过程中由工艺异常引起的器件参数不均匀,直接影响着芯片性能和圆片良率。引起器件参数不均匀的原因千变万化,结合产品分析解决问题、保证芯片性能和工艺正常,是设计和产品工程师经常面对的问题。通过一个产品实例,从失效现象、原因分析、实验室分析佐证、设计改进方案到试验结果,介绍了通过改变铝溅射材料减小基区孔接触电阻、改善接触电阻均匀性,解决电视机场功放电路由于工艺问题导致的基区孔接触电阻不均匀、引起中点电位漂移的方法。     

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。     

基于积分时间的国产红外探测器非均匀性校正算法

由于受制造探测器的半导体质量和工艺过程等因素的影响,红外探测器存在积分时间响应不均匀性。为了提高红外探测器的成像质量,有必要对其存在的非均匀性进行校正。分析了积分时间对探测器单元响应输出的影响,详细阐述了基于积分时间的非均匀性校正算法的原理,并提出了一种盲元补偿方法。将该算法用于国产640×512制冷型探测器的非均匀性校正实验,结果表明该算法对探测器的非均匀性校正具有明显的效果。     

64×64元InSb光伏红外探测器列阵性能表征

用改进的恒压微探针方法,对64×64元 InSb 凝视红外焦平面器件光伏探测器列阵芯片的性能进行了抽样检测和均匀性评价.测得典型64×64元 InSb 芯片的探测器平均零偏阻抗为42MΩ(90K),非均匀性为20%;平均1000K黑体响应率为2.8A/W,非均匀性为6.3%;电学串音率＜2%.讨论了性能异常芯片上存在的局部电学串音现象.     

材料形貌对碲镉汞红外焦平面器件性能的影响

碲镉汞材料表面的粗糙度对钝化膜层的质量、接触孔的光刻与刻蚀都有着显著的影响,研究其表面的粗糙度对器件性能的影响具有重要意义。在本文中,我们分别研究了碲镉汞的小平面形貌和台阶形貌对器件性能的影响,以及不同表面粗糙度的碲镉汞材料对器件制备工艺和最终性能的影响。研究表明,随着材料表面粗糙度的增加,钝化层的质量下降,接触孔的均匀性下降,且接触孔的形貌变差,I-V性能下降,最终导致器件的响应非均匀性增加,盲元数增加。     

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,...     

512×8像素级数字化长波红外探测器研究

像素级数字化红外探测器具有更高的性能水平和更强的抗干扰能力,是红外探测器技术发展的重要方向之一。通过突破像素级数字化读出电路设计、低峰谷碲镉汞材料外延、器件制备工艺以及倒装互连等关键技术,研制出了一种512×8像素级数字化长波红外探测器组件,并对其性能进行了测试。此探测器的响应波段为7.85～10.17 μm,平均峰值响应率为1.4×10¹¹ LSB/W,响应率非均匀性为9.13%,有效像元率为97.5%,噪声等效温差(Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为4.4 mK,动态范围为90.6 dB。测试结果表明,该探测器能够满足系统要求。     

环孔工艺的碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件

碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件是高性能热像仪的核心组件.本文中作者完成了碲镉汞长波红外576×6焦平面探测器组件的设计,利用环孔技术制备出576×6焦平面探测器芯片,经过杜瓦封装、配斯特林制冷机后成为实用的探测器组件.性能参数测试表明:典型的探测率达到1.79×1011cm Hz1/2/W,非均匀性达到14.6%,盲元率达到6.0%,并完成探测器组件的实验室演示成像.     

基于区域校正的大面阵红外探测器非均匀性校正方法

通过分析某大面阵红外探测器的响应特性,发现了由于相机自身特性引发的不同区域的响应非线性问题.传统的两点校正法或非线性曲线拟合办法对该大面阵探测器校正后,校正残差和目视效果都比较差.本文根据探测器的非线性响应特性,将整个面阵分成了8个区域分别进行非线性拟合校正,然后校正各个区域的偏置系数,最后利用改进的BP神经网络非均匀...     

超长线列红外探测器组件拼接选片方法研究

为真实地反映探测器的性能参数,特别是非均匀性,针对红外焦平面长线列探测器的拼接选片,分析了像元倾角及立体角校正方法,分别给出了各自的数学模型,设计出拼接选片算法,适用于不同规格线列拼接探测器的拼接选片。     

A sublithographic antifuse structure for field-programmable gatearray applications

The authors demonstrate an antifuse structure with a cell area of 0.2×0.2 μm² which is fabricated by using the vertical sidewall of a polysilicon interconnect layer and two-mask patterning and etching steps. The antifuse is constructed in such a way that its vertical dimension is determined by the thickness of the polysilicon layer, and its horizontal dimension is determined by two-mask patterning and etching steps. For a conventional contact-hole type of structure, a 0.2-μm lithographic capability would be required to achieve the same antifuse cell size. It is also demonstrated that the time-dependent dielectric breakdown (TDDB) reliability of this sidewall antifuse is as good as that of a conventional planar contact-hole antifuse     

New real-time image processing system for IRFPA

Infraredfocal plane array(IRFPA) is a kind of infra-red detector array whichis sensitive toinfraredradiationandintegrated with signal processing circuits .The IRF-PAi maging systemhas advantages of si mple configura-tion,high reliability,high sensitivity …     

A Novel CMOS Multi-band THz Detector with Embedded Ring Antenna

To overcome the large chip area occupation for the traditional terahertz multi-frequency detector by using the antenna elements in a different frequency, a novel structure for a multi-frequency detector is proposed and studied. Based on the ring antenna detector, an embedded multi-ring antenna with multi-port is proposed for the multi-frequency detector. A single-ring and dual-ring detectors are analyzed and designed in 0.18 μ m CMOS. For the single-ring detector, the best responsivity and NEP is 701 V/W and 261 pW/Hz^0.5 at the frequency of 290 GHz. For the dual-ring detector, the best responsivity is 367 V/W and 297 V/W, NEP is 578 pW/Hz^0.5 and 713pW/Hz^0.5, at the frequency of 600 GHz and 806 GHz, respectively. This embedded multi-ring detector has a simple structure which can be expanded easily in a compact size.     

High-Performance InP-Based Photodetector in an Amplifier Layer Stack on Semi-Insulating Substrate

A waveguide photodetector (PD) based on semi-insulating (SI) indium phosphide (InP) was simulated, designed, and fabricated. The layer stack for this PD was optimized for use as an optical amplifier or laser and it can be combined with the passive components. By using an SI substrate and deep etching, a small, efficient, and high-speed PD was made, which allows for easy integration of source, detector, and passive optical components on a single chip. A 3-dB bandwidth of 35 GHz and 0.25 A/W external radio-frequency reponsivity is measured at 1.55-$mu$ m wavelength for a 1.5-$mu$ m-wide and 30-$mu$ m-long waveguide PD at $-$ 4-V bias voltage. The polarization dependence in the responsivity is less than 0.27 dB.      

A batch-fabricated silicon thermopile infrared detector

A thermopile infrared detector fabricated using silicon integrated-circuit technology is described. The device uses a series-connected array of thermocouples whose hot junctions are supported an a thin silicon membrane formed using anisotropic etching and a diffused boron etch stop. The membrane size and thickness control the speed and responsivity of the structure, which can be designed for a given application. For a 2-mm × 2-mm × 1-µm silicon membrane containing sixty bismuth-antimony couples, the structure produces a responsivity of 6 V/W and a time constant of about 15 ms. The use of polysilicon-gold couples can improve the responsivity to nearly 10 V/W while maintaining the same speed, simplifying the process, and retaining compatibility with on-chip signal processing circuitry.     

PbS量子点同质P-N结光电探测器

PbS胶体量子点因其带隙可调、可溶液加工、吸收系数高等优异特性而广泛应用于光电探测器领域。然而基于光电二极管结构的PbS量子点光电探测器通常会使用不同的材料来制备N型层,从而增加了器件设计和工艺的复杂性,不利于这类光电探测器未来在面阵成像芯片中的应用。为简化制备工艺,提出了一种PbS量子点同质P-N结光电探测器,仅通过一种工艺过程实现了器件P型层和N型层的制备。经测试,探测器对不同入射光强度的探测表现出了良好的线性响应;在0.5 V反向偏压作用下,器件在700 nm处的响应度为0.11 A/W,比探测率为3.41×1011 Jones,展现出了其对弱光探测的优异能力。结果表明文中提出的PbS量子点同质PN结光电探测器有助于推动其在面阵成像领域中的发展。     

一种红外探测器冷头结构的设计优化

针对某红外探测器工作时冷头结构发生异常、热阻变大以致冷头芯片不到温的现象,开展了相关研究。采用Ansys有限元软件对该红外探测器的冷头结构进行了仿真分析,并结合分析结果对其进行了优化设计。通过仿真分析发现,优化后的冷头结构在保证探测器芯片低温应力与低温变形的情况下,可以显著降低冷头表面及冷头结构件的应力。按照优化后的冷头结构来装配三个新状态的红外探测器组件,并对其进行了1000次的老炼实验。结果表明,实验前后冷头的强度、探测器响应的非均匀性和盲元率等关键指标并未发生变化;优化后冷头结构的可靠性更高,有利于探测器的长期使用;优化方案合理。