[发明专利]红外焦平面芯片及其制备方法、红外焦平面探测器

说明书

本发明提供了一种红外焦平面芯片，包括衬底、红外敏感层、于衬底上设置的读出电路以及连接红外敏感层的互连金属，于红外敏感层的n型区设抗反膜，红外敏感层的p型区具有不透红外光的金属层，金属层通过引线与公共电极地连接。还提供一种红外焦平面探测器。还提供一种红外焦平面芯片的制备方法。本发明可降低中心像素和边缘像素Gpol工作点之间的电压偏差，进而提高了探测器边缘像素的成像质量。另外采用p型区生长等电位的金属，实现相同的等电位功效，避免了正面等电位加工工艺受限于平面结的局限性，和小像元芯片加工时等电位金属和像元间短路而失效的风险，可实现光增强电信号，减小光串音的效果，避免挡光而降低探测器灵敏度。

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，具体为一种红外焦平面芯片、红外焦平面探测器以及红外焦平面芯片的制备方法。

背景技术

红外探测器芯片是红外探测器的“心脏”部分，其结构如图1所示。其主要包含读出电路1、互连金属3、包含p-n结、阵列的红外光敏层2以及最表面的抗反膜4，其中光敏材料和读出电路最边缘的部分为公共电极区。其工作原理为：各个像元p-n结产生的光电流，沿水平方向流经p型材料并达到最边缘的公共电极地7处，再通过互连金属达到读出电路的公共电极，实现光生电子的电流回路。

采用传统的红外探测器阵列工艺结构，电流流经探测器背面共用的P型区域时，因每个像素到四周P型区域路径不一样，使每个像素到四周P型区域的材料体电阻（Rp）不一样，中心像素到周围像素更远，电阻更大。随着面阵尺寸增加，背景辐射能量增大，中心像素和边缘像素的Gpol工作点的电压差越突出。为保证探测器所有像素工作正常，需要按照中心像素选择Gpol工作点。周围像素的成像质量因工作点偏离最佳Gpol工作点，而出现周围噪声大，成像质量差的问题。该现象在长波器件上更为突出。

各个像元的工作原理图如图2所示。Part1部分和探测器材料、工艺相关；Part2部分是电路内部将红外光电子转化成模拟电压信号的过程，和读出电路相关。将Part1部分细化成Part1S，每个像素都通过电路给定相同的Gpol电压（VGpol），因每个像素的结电阻（Rn(i,j) ），以及像元到公共电极地的压降电阻（Rp）都存在差异。导致加到各个像素的实际Gpol电压（V´Gpol）存在差别，该Gpol电压是影响红外成像的重要偏压。

为降低中心像素和边缘像素Gpol工作点之间的电压偏差，可通过降低电流流向电路公共电极subpv的压降电阻（Rp）。

专利CN108922898A在敏感材料正面生长等电位的金属，降低压降电阻（Rp），实现减小中心像素和边缘像素之间Gpol工作电压。该方法仅适用于平面结的材料结构，且随像元间距减小（目前红外的发展方向），等电位线导致的像元间短路失效的风险大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红外焦平面芯片、红外焦平面探测器以及红外焦平面芯片的制备方法，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种红外焦平面芯片，包括衬底、红外敏感层以及于所述衬底上设置的读出电路，所述读出电路和所述红外敏感层通过互连金属连接，在所述红外敏感层的正面设置n型区，在没有设置n型区的所述红外敏感层的背面设置抗反膜和不透红外光的金属层，其中抗反膜于红外敏感层上阵列分布，所述金属层与所述抗反膜图形互补设置，且所述抗反膜位于与正面n型区相对的背面，所述金属层位于正面没有n型区的区域相对的背面，所述金属层通过引线与公共电极地连接。

进一步，所述阵列为沿X方向和Y方向阵列。

进一步，所述金属层的线宽小于二分之一的像元间距。

进一步，所述金属层为锡金，所述金属层的锡厚度大于1μm；所述金属层的金厚度大于0.5μm。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种红外焦平面探测器，包括上述的红外焦平面芯片。