[發明專利]一種基于讀出電路的紅外焦平面陣列的制備方法

在審

• 申請號: 201910033134.6
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109638113A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 唐鑫;劉明政
• 申請（專利權）人: 軍事科學院系統工程研究院后勤科學與技術研究所
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;G01J5/00;G01J5/10
• 代理公司: 北京慧智興達知識產權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍;張曉龍

本發明公開了一種基于讀出電路的紅外焦平面陣列的制備方法，包括：清洗讀出電路表面、沉積像素電極層、制備感光材料層、像素化處理感光材料層、沉積鈍化保護層、沉積公共電極層。本發明的紅外焦平面陣列的制備方法將感光材料與讀出電路直接耦合，大大簡化了加工流程，降低了制造成本。

技術領域

本發明涉及光電傳感器技術領域，尤其涉及一種基于讀出電路的紅外焦平面陣列的制備方法。

背景技術

紅外熱成像技術有著極其廣泛的應用。目前，紅外熱成像儀主要依賴于窄帶半導體材料及輻射熱測量計兩種方式。窄帶半導體材料(如汞鎘碲合金(HgCdTe),銻化銦(InSb)等)在液氮溫度下具有極高的靈敏度及反應速度。相比于窄帶半導體，基于熱輻射計的紅外成像儀主要依靠熱敏元件受熱改變電阻來檢測，其響應速度慢(20毫秒到200毫秒)，無法應用于高速成像場景，極大的限制了應用。

然而，窄帶半導體及熱輻射測量紅外熱成像儀依賴復雜、昂貴的材料制備及加工方法。以窄帶半導體材料為例，其合成依賴于復雜、高成本、低產出的物理沉積法或化學沉積法，如分子束外延生長及氣相合成法。基于窄帶半導體材料的紅外焦平面陣列與讀出電路(ROIC)的整合需要經過銦柱綁定、樹脂填充、基底減薄及熱緩沖基底綁定等流程。復雜的加工流程導致生產效率低、制備成本高。目前，單片窄帶半導體紅外熱成像元件成本在3000美金左右。因此，直接將紅外感光材料與讀出電路進行耦合，可以大大降低成本。然而，傳統窄帶半導體的加工方法限制了直接與讀出電路進行耦合的可能。新型紅外材料及新的加工方法成為實現讀出電路耦合的關鍵。基于新型感光材料，為與讀出電路的直接耦合提供了可能的技術路線。

發明內容

本發明目的是克服現有技術的不足，提供一種基于讀出電路的紅外焦平面陣列的制備方法。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

一種基于讀出電路的紅外焦平面陣列的制備方法，包括以下步驟：

S1：清洗讀出電路表面，所述讀出電路為市場購買的商業產品；

S2：沉積像素電極層，由電子束沉積特定材料構成，沉積使得所述像素電極層不連續覆蓋整個讀書電路表面，其特征為不連續、分隔獨立的電極，間隔為1微米至5微米；

S3：制備感光材料層，采用旋涂或滴涂方式制備于基底之上，連續覆蓋整個基底表面，且其厚度為100納米到800納米之間；

S4：像素化處理感光材料層，經過光刻及化學腐蝕方法進行像素化處理，使得所述感光材料層成為不連續、分隔獨立的薄膜，間隔為1微米至5微米；

S5：沉積鈍化保護層，由光刻及電子束沉積蒸鍍或旋涂于感光材料層表面，不連續覆蓋感光材料層，在感光材料層表面留有5微米至100微米開口，材料選擇二氧化硅及其多種聚合物；

S6：沉積公共電極層，使用厚度為1納米到300納米之間的金屬，覆蓋整個表面，所述的金屬包括金、銀、銅、鎳。

作為一種優選，所述像素電極層由電子束沉積的金屬構成，所述的金屬包括金、銀、銅、鎳；金屬層的厚度為30納米至300納米。

作為另一種優選，所述像素電極層由電子束沉積的導電氧化物構成，所述的導電化合物包括氧化錫銦；導電氧化物層的厚度為10納米到200納米。

本發明具有如下有益效果：本發明通過將液相合成、體積可控、吸收波段可調的硫汞族膠體量子點或硫化硒與讀出電路進行直接耦合，提出一種基于讀出電路的焦平面陣列制備方法，降低了成產成本，實現了高靈敏度、高分辨率、低成本的熱成像。同時，使用膠體量子點或硫化硒作為感光層，可以通過液相化學反應進行制備，具有成本低、產量高的特點，另外可直接旋涂或滴涂于各種讀出電路，極大降低了材料加工成本，大大簡化了加工流程，降低制造成本。

附圖說明