复用接触孔的非制冷红外焦平面阵列选通电路的制作方法

本发明涉及微测辐射热计阵列的读出，该方法适用于红外传感领域，更进一步说是热成像的红外传感领域，主要用于非制冷红外焦平面阵列的读出。

背景技术：

非制冷红外焦平面阵列是红外成像技术中获取红外图像信号的核心光电器件，是一种高性能的红外固体图像传感器。红外成像技术在军事、空间技术、医学以及国民经济相关领域正得到日益广泛的应用。

焦平面探测器的焦平面以感光元件为基本单元，红外光辐射在焦平面的感光元件上，探测器将接受到辐射后，信号转换为电信号并进行积分放大、采样保持，通过多路传输系统及输出缓冲，最终送达成像系统形成图像。

微测辐射热计探测器是应用最广泛的一种红外焦平面阵列，它是一种热敏电阻性探测器。微测辐射热计焦平面阵列是利用微机械加工技术在硅读出电路上制作绝热结构，并在其上面形成作为探测器单元的微测辐射热计单元，实现单片结构。微测辐射热计焦平面阵列作为第二代非制冷焦平面技术的佼佼者，以它为核心制作的非制冷红外成像系统与制冷红外成像系统相比具有体积小、功耗低的优点，并使系统的性价比大幅提高，极大地促进了红外成像系统在许多领域中的应用。

传统微测辐射热计单元由两个独立的接触孔组成，此接触孔并不与阵列中相邻的微测辐射热计单元共用。微测辐射热计单元的一个接触孔用以连接读出电路(ROIC)，另外一个连接至参考电平(VCOM)，两者共同形成了一个信号通路。但是随着CMOS工艺的特征尺寸的不断缩小，两个独立的接触孔占用了大量的面积；为了解决这个问题，优化电路，本发明将微测辐射热计阵列中相邻行单元复用同一个接触孔，节约了接触孔占用的阵列面积，从而可以在相同的面积下得到更多的微测辐射热计单元，进一步提高电路性能，降低噪声。

技术实现要素：

技术目的： 提供一种新型的非制冷红外焦平面阵列选通电路，将传统的微测辐射热计单元中两个独立的接触孔进行复用，节约了接触孔占用的阵列面积，从而可以在相同的面积下得到更多的微测辐射热计单元，提高电路性能；同时，本发明中连接至复用接触孔的开关可以通过时序控制，对其进行处理，可有效减轻容性负载和寄生电容引起的微测辐射热计阵列性能下降；更可实现微测辐射热计单元的信号通路方向的自由选择。

技术方案： 本发明电路中包括复用接触孔，微测辐射热计单元，连接复用接触孔和读出电路ROIC的控制开关和连接复用接触孔和参考电平VCOM的控制开关；相邻的微测辐射热计单元复用接触孔。对某一微测辐射热计单元进行信息读出时，该微测辐射热计单元一端连接至读出电路ROIC的开关导通，另一端连接至参考电平VCOM的开关导通，在该微测辐射热计单元上形成从读出电路ROIC到参考电平VCOM的信号通路。每个复用接触孔均有一个可以短路到读出电路ROIC的开关和可以短路到参考电平VCOM的开关，通过对这些开关导通和断路的组合可以实现微测辐射热计单元的多种读出方式。

同时，每个微测辐射热计单元上的信号流向均可以根据需要设置。对于某一行微测辐射热计单元，其信号通路的方向可以通过闭合该行与前一行微测辐射热计单元的复用接触孔连接至读出电路ROIC的开关和闭合该行与后一行微测辐射热计单元的复用接触孔连接至参考电平VCOM的开关，使得该微测辐射热计单元上的信号流向为：从该行与前一行微测辐射热计单元的复用接触孔端流向该行与后一行微测辐射热计单元的复用接触孔端；也可以通过闭合该行与前一行微测辐射热计单元的复用接触孔连接至参考电平VCOM的开关和闭合该行与后一行微测辐射热计单元的复用接触孔连接至读出电路ROIC的开关，使得该微测辐射热计单元上的信号流向为：从该行与后一行微测辐射热计单元的复用接触孔端流向该行与前一行微测辐射热计单元的复用接触孔端。

有益效果：本发明可以有效地减小独立的接触孔占用的大量面积，使得相同数量的微测辐射热计阵列的电路面积大大减小，这样，可以在相同的面积下得到更多的微测辐射热计单元。在实际应用中，结果可以更精确。同时对复用接触孔端的开关进行相关处理，可有效减轻容性负载和寄生电容引起的微测辐射热计阵列性能下降。

附图说明：

图1为本发明的电路具体实施例；

图2为本发明的具体实施例的时序图503；

图3为本发明的具体实施例的时序图504。

具体实施方式

本发明的电路具体实施例如图1所示，该电路包括：微测辐射热计单元103，复用接触孔104，连接复用接触孔和读出电路ROIC的控制开关101，连接复用接触孔和参考电平VCOM的控制开关102，其中，n表示微测辐射热计阵列的行数。

相邻的微测辐射热计单元复用接触孔，103(1)和103(2)复用104(1)，103(2)和103(3)复用104(2)，103(3)和103(4)复用104(3)，以此类推，104(0)和104(n)分别为阵列起点和终点处单独的接触孔。通过闭合微测辐射热计单元一端的复用接触孔连接至读出电路ROIC的开关和闭合微测辐射热计单元另一端的复用接触孔连接至参考电平VCOM的开关，在微测辐射热计单元上形成从读出电路ROIC到参考电平VCOM的信号通路，即：闭合开关101(1)和102(0)，则形成在103(1)上形成从ROIC到VCOM的信号通路。

信号流向可选择，以微测辐射热计单元103(4)为例，闭合开关101(3)和开关102(4)，则在103(4)上形成由复用接触孔104(3)到104(4)的信号通路；闭合开关101(4)和开关102(3)，则在103(4)上形成由复用接触孔104(4)到104(3)的信号通路。实现了微测辐射热计103(4)上的信号流向可选。

如果微测辐射热计单元103(3)没有被选通，则根据正在被选通行的开关设置，或者将101(2)、101(3)短接至读出电路ROIC，或者将102(2) 、102(3)短接至参考电平VCOM，可有效减轻容性负载和寄生电容引起的微测辐射热计阵列性能下降。

本发明的具体实施例的时序图如图2和图3所示。

对于时序图503所示时序，从微测辐射热计单元103(1)依次到103(n)读出。第一行微测辐射热计单元103(1)的信号流向为复用接触孔104(0)流入，复用接触孔104(1)流出；第二行微测辐射热计单元103(2)的信号流向为复用接触孔104(2)流入，复用接触孔104(1)流出，微测辐射热计单元103(3)的信号流向为复用接触孔104(2)流入，复用接触孔104(3)流出，以此类推，其中悬空微测辐射热计单元两端的复用接触孔均或接读出电路ROIC，或接参考电平VCOM，则连接复用接触孔至读出电路ROIC的控制开关101(0)~101(n)和连接复用接触孔至参考电平VCOM的控制开关102(0)~102(n)的时序描述如下：第一行对微测辐射热计单元103(1)读出，101(0)和102(1)闭合，102(0)断开，102(2)~102(n)闭合，101(1)~101(n)断开；第二行对微测辐射热计单元103(2)读出，101(2)和102(1)闭合，102(0)闭合，101(2)~101(n)断开，101(0)、101(1)断开，101(3)~101(n) 闭合；第三行对微测辐射热计单元103(3)读出，101(2)和102(3)闭合，101(0)、101(1)闭合，101(3)~101(n)断开，102(0)~102(2)断开，102(4)~102(n)闭合；以此类推，第n-1行对微测辐射热计单元103(n-1)读出，101(n-2)和102(n-1)闭合，101(0)~101(n-3)闭合，101(n)断开，102(0)~102(n-2)断开，102(n)闭合，第n行对微测辐射热计单元103(n)读出，101(n)和102(n-1)闭合，101(0)~101(n-1)断开，102(0)~102(n-2)闭合，102(n)断开。其中，所有信号非交叠。

对于时序图504所示时序，从微测辐射热计单元103(1)依次到103(n)读出，第一行微测辐射热计单元103(1)的信号流向为复用接触孔104(1)流入，复用接触孔104(0)流出，第二行微测辐射热计单元103(2)的信号流向为复用接触孔104(1)流入，复用接触孔104(2)流出，第三行微测辐射热计单元103(3)的信号流向为复用接触孔104(3)流入，复用接触孔104(2)流出，以此类推，其中悬空微测辐射热计单元两端的复用接触孔均或接读出电路ROIC，或接参考电平VCOM，则连接复用接触孔至读出电路ROIC的控制开关101(0)~101(n)和连接复用接触孔至参考电平VCOM的控制开关102(0)~102(n)的时序描述如下：第一行对微测辐射热计单元103(1)读出，101(1)和102(0)闭合，101(0)断开，101(2)~101(n)闭合，102(1)~102(n)断开；第二行对微测辐射热计单元103(2)读出时，101(1)和102(2)闭合，101(0)闭合，101(2)~101(n)断开，102(0)和102(1)断开，102(3)~102(n)闭合；第三行对微测辐射热计单元103(3)读出，101(3)和102(2)闭合，101(0)~101(2)断开，101(4)~101(n)闭合，102(0)和102(1)闭合，102(3)~102(n)断开；以此类推，第n-1行对微测辐射热计单元103(n-1)读出，101(n-1)和102(n-2)闭合，101(0)~101(n-2)断开，101(n)闭合，102(0)~102(n-3)闭合，102(n-1)和102(n)断开；第n行对微测辐射热计单元103(n)读出，101(n-1)和102(n)闭合，101(0)~101(n-2)闭合，101(n)断开，102(0)~102(n-1)断开。其中，所有信号非交叠。