红外焦平面探测器封装结构热应力分析

红外焦平面探测器是一个主要由引线基板、硅读出电路、铟柱和探测器芯片组成的多层结构。由于材料层间热膨胀系数的差异,低温时探测器中会产生相当大的热应力,对探测器温度循环可靠性影响严重。为了考察红外焦平面探测器低温下的热应力情况,建立了探测器结构的有限元分析模型;利用该模型分析了引线基板热膨胀系数、弹性模量,及其厚度分别对Si、CdZnTe衬底类型的探测器热失配应力和形变的影响;根据对这两种类型探测器的分析结果,分别提出了相应的改进方法,并对方法进行了计算验证。     

大面阵碲镉汞芯片的热应力分析与优化

随着红外焦平面探测器面阵规模的不断扩大,大面阵碲镉汞芯片的热应力进一步恶化,受温度冲击后更容易产生损伤,进而直接影响探测器的使用,甚至导致探测器失效.这已成为大面阵探测器生产工艺亟需解决的问题.借助仿真手段研究了大面阵碲镉汞芯片的低温损伤原因,并结合小面阵探测器进行了对比分析.结果 表明,铟柱与碲镉汞接触边缘部位因应力...     

一种用于台面探测器的新型电极结构

提出一种用于台面探测器的新型电极结构.该结构通过在台面底部两次制备电极而获得接力电极.同传统的引出电极结构相比,这种接力电极结构不仅简化了从台面底部引出电极的工艺,而且能够增加台面顶部空间从而更有利于其它工艺的进行以及工艺集成.在200 W超声处理5分钟后,接力电极的高度和形貌都未发生变化.从倒焊互连的剖面SEM照片可以看出台面底部的接力电极是个整体,并且该接力电极结构完全可以应用在台面探测器中.     

硅通孔尺寸与材料对热应力的影响

通过有限元分析研究了单个硅通孔及两片芯片堆叠模型的热应力。采用单个硅通孔模型证实了应力分布受填充材料(铜,钨)的影响,提出钨在热应力方面的优越性,确定了硅通孔尺寸(通孔直径、深宽比等因素)与热应力大小间的对应关系。为寻找拥有最佳热应力的材料组合,采用两片芯片堆叠的二维模型,对常用材料的组合进行了仿真分析,发现以二氧化硅为隔离层,钨为填充金属,锡为键合层的模型具有最理想的热应力特性,此外,铜、ABF以及锡的组合也表现出良好的热应力特性。     

红外焦平面探测器热应力的有限元仿真方法分析

以64×64红外焦平面探测器为例,构建了包含探测器芯片、铟柱、填充胶和读出电路的全尺寸有限元仿真模型,与探测器芯片、填充层和读出电路的简化模型进行对比。研究表明,两种模型在芯片热应力的变化趋势上保持一致。由于铟材料与碲镉汞材料之间的热膨胀系数相差较大,随着芯片尺寸的增大,铟柱的影响逐渐增加,填充层简化模型计算得到的芯片热应力与全尺寸模型的热应力的差距会越来越大。     

液氮冲击中InSb焦平面探测器热应力计算

液氮冲击中InSb焦平面探测器的局部分层、局部碎裂制约着其成品率的提高.为分析液氮冲击中发生在InSb焦平面探测器中的潜在失效模式,我们借助C.H.Hsueh提出的适用于弹性多层体系热应力计算理论,结合InSb焦平面探测器的典型结构,忽略铟柱阵列的影响,得到了InSb焦平面探测器中心区域热应变和热应力沿厚度方向的分布.依据热应变和热应力分布,我们认为液氮冲击中InSb芯片和底充胶均处于拉应力状态,硅读出电路上边2/3部分处于压应力状态,下边1/3部分处于拉应力状态.整个探测器四角往上翘曲,中心区域往下凸起.这些计算结果为后续探测器组件封装中平衡复合物结构的设计提供了理论参考.     

填料对EMC材料热应力的影响

在环氧模塑料(EMC)中添加填料的方法存微电子封装中得到了广泛的应用,填料的选择方案及其性能对EMC的性能有着非常重要的影响.文章从多个方面对添加了硅粒子的EMC单元体内部热应力的发展进行了模拟,分别从粒子体积浓度、粒了排列顺序、热载荷加载速度、粒子形态等方面讨论了这些因素对EMC热应力的影响.     

采用叠盖电极的高级长波60元光导探测器

介绍一种采用叠盖电极制备高级长波60元探测器的方法,并进行了较深入的实验,证明此方法是一种行之有效的提高光导探测器的技术。并在此基础上,确定了器件的最佳工作条件,而且证明应用有叠盖电极的器件是有方向性的。     

CdSe核辐射探测器中的MIS接触电极

对MIS(金属-绝缘体-半导体)接触电极的特性进行了系统的分析和实验观察.结果表明,负极的电子可以通过表面能级和热激发注入到CdSe晶片中,且晶片表面的电子能级密度越高,电子注入就越快,探测器的漏电流也越大.对探测器进行适当的热处理,可以降低表面能级密度,从而抑制电子注入,降低探测器的漏电流,改善探测器的能量分辨率.     

CdSe核辐射探测器中的MIS接触电极

对MIS(金属-绝缘体-半导体)接触电极的特性进行了系统的分析和实验观察.结果表明,负极的电子可以通过表面能级和热激发注入到Cd Se晶片中,且晶片表面的电子能级密度越高,电子注入就越快,探测器的漏电流也越大.对探测器进行适当的热处理,可以降低表面能级密度,从而抑制电子注入,降低探测器的漏电流,改善探测器的能量分辨率.     

InSb红外焦平面探测器现状与进展

红外焦平面探测器技术是一种通过摄取景物热辐射分布图像,并将其转换为人眼可见图像的技术。近年来红外探测器技术发展迅速,在军事、工业、农业、医学等各领域显示出越来越重要的应用。本文对锑化铟红外焦平面探测器的应用及发展情况进行了分析,并对其发展前景进行了展望。     

Growth and fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array based on type-II InAs/GaSb superlattices

We present the fabrication of a mid-wavelength infrared focal plane array(FPA)based on type-II InAs/GaSb strain layer superlattices(SLs).The detectors contain a 400-period 8 ML InAs/8 ML GaSb SL active layer,which is grown by solid source molecular beam epitaxy on GaSb(100)N type substrates.Lattice mismatch between the superlattices and GaSb substrate achieves 148.9 ppm.The full width at half maximum of the first order satellite peak from X-ray diffraction was 28 arcsec.Single element detectors and FPA with a 128 128 pixels were fabricated using citric acid based solution wet chemical etching.Chemical and physical passivation effectively reduces the surface leakage and this process was characterized by I–V measurement.The devices showed a 50%cut-off wavelength of 4.73 m at 77 K.The photodiode exhibited an R0A of 103cm2.The FPA was characterized with an integration time of 0.5 ms and F/2.0 optics at 77 K and the average blackbody detectivity of the detectors is 2.01 109cm Hz1=2/W.     

PbSe光电导焦平面阵列探测器

应用半导体非平衡载流子连续性方程模拟了PbSe光电导红外探测器参数对光电响应的影响,实验研制了小规模像元的x-y寻址型PbSe光电导焦平面阵列（FPA）探测器,像元尺寸为500 μm×500 μm,像元间距为500 μm。实验表征了PbSe FPA探测器像元的光电响应性能,有效像元率达到了100%。500 K温度黑体辐射和3.0V偏压下像元的黑体响应率的范围是70~146 mA/W,平均响应率和平均探测率分别达到了110 mA/W和5.5×10⁹。像元的噪声等效温差（NETD）范围是15~81mK,平均噪声等效温差为32 mK。使用中波红外成像装置,初步演示了PbSe FPA探测器对350~450℃热辐射目标的红外成像。为后续研制高密度像元PbSe FPA探测器奠定了基础。     

一种新的红外焦平面阵列调整电路设计

提出了一种新的红外焦平面阵列调整电路(skimming)设计。新的调整电路包括MEMS像元模块和非均匀性校正模块。该电路能够减少阈值电压对传统调整电路的影响,以及对探测器制造工艺引入的非均匀性进行补偿。MEMS像元模块通过控制明像元电路和盲像元电路中的电压值用于调节电路本身的非均匀性,同时非均匀性校正电路用以弥补探测器制造过程引入的像元电阻非均匀性。该电路应用于阵列为640×480的红外焦平面阵列上,采用TSMC 0.18 μm工艺进行设计、仿真。仿真结果表明:MEMS像元模块能够使明像元电路和盲像元电路具有一致性;明像元电阻的非均匀性小于3 %,最大积分电流失调为200 nA,非均匀性校正模块的补偿电流大于200 nA,符合设计要求,使得调整模块输出电流变大,积分电压变大,达到显示效果变亮的目的。     

天文应用之红外器件性能与测试评估方法分析

简要介绍红外技术在天文观测中的意义、天文观测对红外探测器件以及红外光学系统的独特要求。重点归纳和总结了天文观测中所关注的主要性能指标,并且给出部分指标的测试方法,为红外技术运用于天文观测建立基础。     

InAs/GaSb II类超晶格红外探测技术研究进展

InAs/GaSb II类超晶格是一项新型的红外焦平面技术,其响应波长可以覆盖3～30 μm 的光谱范围,具有均匀性好、暗电流低和量子效率较高等优点,是最有希望的碲镉汞的替代技术。1987年,人们发现了其在红外探测领域的应用价值后,II类超晶格材料和器件的研究获得了极大的关注,特别是近年来II类超晶格探测器的发展在国际上极为迅速,美欧等一些技术先进的国家已经获得了大规模、高性能的超晶格焦平面探测器并实现了清晰的实验室红外热成像。本文简要介绍该项新型红外探测技术的基本原理、技术特点、技术关键及其在国内外的发展趋势。     

InSb红外焦平面探测器结构应力的ANSYS分析

借助有限元软件系统分析了铟柱取不同直径时红外探测器整体结构的应力分布.模拟结果表明,在固定铟柱高度的前提下,当铟柱直径以2μm的步长从36μm减小到18μm的过程中,InSb芯片上的最大应力值呈现出先减小,后线性增加的趋势,但铟柱上应力最大值始终保持在15.7MPa左右,且分布几乎不变.S i读出电路上的应力小于InSb芯片上的应力值,变化趋势类同于InSb芯片上应力的变化趋势.铟柱直径取30μm时,InSb芯片和S i读出电路上的应力均达到最小值260MPa和140MPa,整个器件的应力分布在接触区呈现明显的集中性、均匀性,分布更合理.     

一种二极管型红外热探测器热学参数的电学等效测 试方法

红外热探测器的热学参数包括热容、热导、热响应时间,反应了结构信息和器件性能。精确有效地获得这些参数,对探测器的结构优化与性能评估具有指导意义。二极管型红外热探测器是红外热探测器的主要类型之一。基于二极管型红外热探测器的自热效应,提出了一种热学参数的电学等效测试方法,具有测量精度高且实现简单的特点。并对自制的一款二极管型红外焦平面阵列像元进行了测试,测试结果与理论分析相符,验证了方法的可行性。