[发明专利]混合集成型双谱段多光谱短波红外探测器

说明书

本发明提出了一种混合集成型双谱段多光谱短波红外探测器，沿光线入射的方向依次设置有：MEMS光学滤波或干涉芯片，在MEMS光学滤波或干涉芯片之下设置有双谱段多光谱红外探测器单元或阵列，在双谱段多光谱红外探测器单元或阵列之下设置有信号处理芯片或读出电路芯片，信号处理芯片或读出电路芯片完成探测器信号输出和工作点配置，并实现MEMS芯片电源输入调制。本发明实现了灵巧化的单片式宽谱段多光谱探测，而且，这种多光谱探测的光谱分辨率和调制灵活性远远优于其它片上集成方式；信号处理芯片或读出电路芯片与多光谱探测器的混合集成，既可实现产品芯片化，利于发展便携式光谱传感应用，而且可制作多光谱焦平面图像传感器，满足低成本、灵巧型成像光谱仪的应用需求。

技术领域

本发明属于半导体设计及制造技术领域，涉及InP基III-V族化合物半导体光电子器件技术领域，具体涉及一种新颖结构的混合集成型双谱段多光谱短波红外探测器

背景技术

“短波红外”(1.0-2.5μm)谱段是面向光谱传感检测、光谱分析应用的重要波段范围，在工业、通信、医疗、食品、生化、农业、公共安全等领域应用需求广泛。目前，该谱段范围内，InGaAs与HgCdTe是最为主流的探测器技术。其中，InGaAs探测器基于成熟的InP基III-V族化合物半导体技术，不仅在1.7μm响应截止的谱段内拥有最优性能，而且在1.7-2.5μm范围内其灵敏度也与HgCdTe相当。目前，当截止波长延伸至2.5μm，由于探测器结构限制，单片式InGaAs探测器响应仅能有效覆盖1.3-2.5μm谱段范围，且与晶格匹配的标准响应波长(0.9-1.7μm)InGaAs探测器相比，由于暗电流显著增大，1.7μm以内的探测灵敏度相对较低。而在多光谱应用中，拓展光谱范围、提高响应谱段灵敏度均具有重要意义。如何提升1.7μm波长以下的探测灵敏度是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种混合集成型双谱段多光谱短波红外探测器。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种混合集成型双谱段多光谱短波红外探测器，其沿光线入射的方向依次设置有：

MEMS光学滤波或干涉芯片，在所述MEMS光学滤波或干涉芯片之上形成有电极；

在所述MEMS光学滤波或干涉芯片之下设置有双谱段多光谱红外探测器单元或阵列，所述双谱段多光谱红外探测器与MEMS光学滤波或干涉芯片通过贴装或耦合方式连接；

在所述双谱段多光谱红外探测器单元或阵列之下设置有信号处理芯片或读出电路芯片，所述双谱段多光谱红外探测器与信号处理芯片或读出电路芯片通过引线键合或倒装焊的方式连接，所述与信号处理芯片或读出电路芯片部分暴露形成有电极；

所述MEMS光学滤波或干涉芯片电极与信号处理芯片或读出电路芯片的电极之间通过引线互联；

所述信号处理芯片或读出电路芯片的背面为数据和电源接口。

本发明MEMS光学滤波或干涉芯片与双谱段多光谱红外探测器的微组装集成，实现了灵巧化的单片式宽谱段多光谱探测，与其它双多色探测器相比，如通过滤光片光窗滤波、片上集成微结构介质膜滤波、REC谐振探测器等，这种多光谱探测的光谱分辨率和调制灵活性有明显提高。

本发明ASICs或ROIC专用IC芯片与多光谱探测器的混合集成，既可实现产品芯片化，利于发展便携式光谱传感应用，而且可制作多光谱焦平面图像传感器，满足低成本、灵巧型成像光谱仪的应用需求。

在本发明的一种优选实施方式中，双谱段多光谱红外探测器包括：

InP衬底；

在所述InP衬底上形成有第一导电类型的InP作为第一吸收层结构的下接触层；