[發明專利]紅外成像器件及其制備方法、仿生紅外球面相機

在審

• 申請號: 201810145028.2
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108417592A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 徐云;白霖;陳華民;宋國峰;陳良惠
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146;H04N5/33
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種柔性球面結構紅外成像器件，包括：基底及位于該基底的內表面的紅外探測器陣列；其中，所述基底為柔性球面基底。

2.根據權利要求1所述的柔性球面結構紅外成像器件，其中，所述紅外探測器陣列為剛性的半導體紅外探測器陣列，各探測器的光敏材料為無機半導體材料。

3.根據權利要求1或2所述的柔性球面結構紅外成像器件，其中，所述紅外探測器陣列在所述基底的內表面呈島狀結構分布，在所述探測器之間形成金屬互連線，由此，在所述柔性球面結構紅外成像器件形變時使應力集中在探測器之間的互連線和柔性球面基底上，從而實現應變隔離。

4.根據權利要求2所述的柔性球面結構紅外成像器件，其中，所述半導體紅外探測器為臺面型InGaAs/InP短波紅外探測器，其外延片結構由下而上依次包括：InP襯底、InGaAs犧牲層、N型摻雜InP接觸層、InGaAs吸收層以及InP帽層。

5.一種仿生紅外球面相機，其包括如權利要求1至4中任一項所述的柔性球面結構紅外成像器件，還包括透鏡及讀出電路；其中，

所述透鏡用于將入射光聚焦在所述柔性球面結構紅外成像器件的探測器陣列上；

所述柔性球面結構紅外成像器件用于將其接收的光信號轉換為電信號；

所述讀出電路用于提取出所述柔性球面結構紅外成像器件的探測器陣列中每個探測器的電信號以進行成像。

6.一種柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，包括如下步驟：

提供柔性球面基底，并將其拉伸至平整狀態；以及

在拉伸至平整狀態后的基底的內表面形成紅外探測器陣列，并將基底收縮至球面，由此完成所述柔性球面結構紅外成像器件的制備。

7.根據權利要求6所述的柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，其中，

所述提供柔性球面基底，并將其拉伸至平整狀態的步驟包括：

提供一半球形凹面的可延展柔性基底；以及

利用夾具將所述可延展柔性基底按圓周分布均勻拉伸至平整狀態；

所述在拉伸至平整狀態后的基底的內表面形成紅外探測器陣列，并將基底收縮至球面的步驟包括：

形成陣列排布的多個臺面型紅外探測器及形成紅外探測器之間的金屬互連線；其中，所述紅外探測器為剛性的半導體紅外探測器陣列，各探測器的光敏材料為無機半導體材料；

將形成金屬互連線之后的紅外探測器陣列正面向下扣在所述拉伸至平整狀態的柔性基底上，并固化完成粘接；

去除紅外探測器陣列背面的襯底與犧牲層；以及

將基底均勻收縮至半球形凹面狀。

8.根據權利要求7所述的柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，其中，形成各臺面型半導體紅外探測器及形成紅外探測器之間的金屬互連線的步驟包括：

形成半導體紅外探測器的外延片；

在所述外延片上形成第一臺面和第二臺面；

在第一臺面和第二臺面上形成鈍化層，并在第一臺面對應的鈍化層上形成第一開孔，在第二臺面對應的鈍化層上形成第二開孔；

在第一開孔處形成P型歐姆接觸金屬，在第二開孔處形成N型歐姆接觸金屬；

在半導體紅外探測器的外延片表面及探測器之間形成柔性聚合物材料層，并在對應P型歐姆接觸金屬和N型歐姆接觸金屬的位置處形成開孔；

在所述柔性聚合物材料層表面形成探測器陣列之間的P極金屬互連線和N極金屬互連線；其中，所述P極金屬互連線、N極金屬互連線分別通過開孔與所述P型歐姆接觸金屬、N型歐姆接觸金屬連接。

9.根據權利要求8所述的柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，其中，所述形成半導體紅外探測器的外延片的步驟包括：在襯底上依次形成犧牲層、接觸層、吸收層、帽層；其中，

所述第一臺面刻蝕至所述接觸層表面，所述第二臺面刻蝕至所述犧牲層表面，所述第一開孔形成于所述帽層上，所述第二開孔形成于所述接觸層上。

10.根據權利要求8所述的柔性球面結構紅外成像器件的制備方法，其中，

采用掩膜光刻，干法刻蝕或濕法刻蝕技術形成所述第一臺面和第二臺面；

采用化學氣相沉積技術形成所述鈍化層；所述鈍化層的材質為二氧化硅，氮化硅或聚酰亞胺；

采用磁控濺射、電子束蒸發或熱蒸發技術形成所述歐姆接觸金屬和金屬互連線；所述歐姆接觸金屬為Au，Ti，Pt，Pd，Cr，Zn或AuGeNi合金的單層電極或它們組合的復合層電極，所述金屬互連線的材質為Au；

所述柔性聚合物材料為聚酰亞胺；

所述可延展柔性基底的材質為PDMS或Ecoflex；

所述P極金屬互連線和N極金屬互連線為平直導線、彎曲蛇形導線或立體空間導線，P極金屬互連線和N極金屬互連線分別沿橫縱兩個方向走向分布。