短波红外探测器的制作方法

1.本实用新型涉及半导体电子器件技术领域，特别涉及一种短波红外探测器。


背景技术：

2.红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在0.75～1000μm之间，通过不断地技术开发和创新，使红外应用从军事国防迅速朝着资源勘探、气象预报、环境监测、医学诊治、海洋研究等各个领域扩展。在这些应用中红外探测显得尤为重要，其中，铟镓砷线列探测器在短波红外探测中得到广泛的应用，它具有高探测率、高可靠性、低暗电流等特点。
3.对于现有的铟镓砷线列探测器而言，当光敏芯片的感光面积固定后，为了满足复杂光线场景中的探测，对于强光信号，可通过机械结构调整进光量，如增加滤光片、调整光圈等方式，以避免图像出现过曝光，影响光电系统的探测能力；而对于弱光信号，则主要可采用增加积分时间或选择更高增益档位的方式来实现探测。但由于铟镓砷线列探测器的感光面尺寸相同，结构单一，难以应对强弱光入射信号频繁切换的场景，导致探测效率较低。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中短波红外探测器由于单一感光面积，难以对复杂光线场景中的强弱信号实现高效探测的缺陷，提供一种光探测装置。
5.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.提供一种短波红外探测器，所述短波红外探测器包括光敏芯片、读出电路和微透镜阵列模组；
7.其中，所述光敏芯片包括m组光敏像元，且至少存在两组列方向尺寸相同、行方向尺寸不同的光敏像元，每组所述光敏像元均与所述读出电路电连接，其中，m≥2且取正整数；
8.所述微透镜阵列模组包括若干个分别与所述光敏像元逐一对应设置的微透镜阵列；
9.所述读出电路固设于所述光敏芯片的下方，用于接收所述光敏像元对探测目标的光电转换信号。
10.可选地，所述光敏芯片包括两组所述光敏像元。
11.可选地，若干组所述光敏像元依次平行设置；或，依次平行且等间距设置。
12.可选地，相邻两组的所述光敏像元的感光面列方向中心距大于或者等于一个所述光敏像元的感光面的列方向尺寸且小于预设值。
13.可选地，在所述短波红外探测器包括两组所述光敏像元时，两组所述光敏像元的感光面列方向尺寸相同，且一组所述光敏像元的感光面行方向尺寸为另一组光敏像元的感光面的行方向尺寸的设定倍数。
14.可选地，所述微透镜阵列模组中的每个所述微透镜阵列覆盖设于对应的所述光敏
像元上方，且中心投影重合。
15.可选地，通过支架结构将所述微透镜阵列固设于所述光敏芯片的所述光敏像元上方；
16.所述微透镜阵列用于将入射的光信号汇聚至下方的所述光敏像元上。
17.可选地，所述光敏芯片的每组所述光敏像元上设有第一电极，所述读出电路上对应设置若干与每个所述第一电极对应连接的第二电极。
18.可选地，所述读出电路设有若干连接端，所述连接端用于与外部接口通信连接。
19.可选地，所述短波红外探测器包括铟镓砷线列探测装置。
20.本实用新型的积极进步效果在于：
21.本实用新型提供的短波红外探测器，通过优化的光敏像元结构，能够实现灵活选择更适合场景光线的光敏像元进行成像，例如，在进行信号探测时，可根据应用场景需求，将行方向尺寸更小的光敏像元的电信号进行整合输出，进而与弱信号探测时具有相同画幅及分辨率，从而显著提高系统的探测能力，以及探测效率，能满足复杂的光线场景中的强弱信号高效探测需求。
附图说明
22.图1为本实用新型一示例实施例提供的短波红外探测器的第一结构示意图；
23.图2为本实用新型一示例实施例提供的短波红外探测器的第二结构示意图；
24.图3为本实用新型一示例实施例提供的短波红外探测器的第三结构示意图。
25.附图标记说明：1光敏芯片，2读出电路，3微透镜阵列，4光敏像元，5光敏像元的感光面，6互连层，7连接端。
具体实施方式
26.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
27.图1-3为本实用新型一示例实施例提供的一种短波红外探测器的结构示意图，所述短波红外探测器包括光敏芯片1、读出电路2和微透镜阵列3；
28.其中，所述光敏芯片1包括m组光敏像元4，至少存在两组的光敏像元4的感光面尺寸不同，每组光敏像元4与读出电路2电连接。
29.读出电路2用于接收所述光敏像元4对探测目标的光电转换信号。
30.需要说明的是，读出电路中的数据处理过程不属于本技术的短波红外探测器的保护内容，本技术仅要求保护一种新型的短波红外探测器的形状、构造。
31.在一可实施的方案中，不同的光敏像元4中的光敏像元的感光面5的高度差值小于预设高度阈值；优选地，将光敏像元的感光面5设置为相同高度，以使得所有的光敏像元4接收的光信号强度相同，保证后续的图像成像质量。
32.在一可实施的方案中，m组光敏像元4依次平行设置，每组光敏像元的光敏像元的感光面5的列方向尺寸相同，行方向尺寸不同，m组光敏像元的最外侧是齐平的，相邻两排的光敏像元的光敏像元的感光面列方向中心距大于或者等于一个光敏像元的感光面5的列方向尺寸且小于预设值，由此将光敏像元4设置于光敏芯片1中，保证了各行光敏像元4互不重叠，以使得光敏像元的感光面5能更好的接收入射光信号。
33.在一可实施的方案中，如图2所示，在短波红外探测器包括两组光敏像元4时，两组光敏像元4相互平行，两组所述光敏像元的感光面5的列方向尺寸相同，且一组光敏像元的光敏像元的感光面行方向尺寸为另一组光敏像元的光敏像元的感光面的行方向尺寸的设定倍数，如图2所示，其中一行光敏像元的感光面的行方向尺寸是另一行光敏像元的感光面的行方向尺寸的二分之一为典型情况，也可以设定为其他倍数，具体根据实际需求重新确定或调整，由此设置不同尺寸的光敏像元，根据入射光信号强度选择适合的光敏像元所在的光敏像元工作，实现根据强弱信号自动切换光敏像元，可以应对复杂的光线场景中的强弱信号高效探测。
34.在一可实施的方案中，短波红外探测器还包括微透镜阵列3和支架(图中未示出)，其中，微透镜阵列3覆盖设于光敏像元上，光敏像元上的光敏像元的感光面5位置分别与微透镜阵列3中的每个微透镜的位置逐一对应设置。在短波红外探测器包括两组光敏像元时，微透镜阵列3为单排式，分别覆盖两行光敏像元4，微透镜阵列3可以将入射光信号汇聚至各个光敏像元的感光面5，使每行光敏像元4所接收的入射光信号强度相同，避免入射信号传递至光敏像元4之间的感光间隙，造成光信号损失。支架将微透镜阵列3固设于光敏芯片1的光敏像元4上方，支架的材质的透光率大于预设透光阈值，以使得微透镜阵列能将入射光信号传递至光敏像元的感光面，保证了场景信息的光信号全部被光敏像元所捕获，且每行光敏像元具有相同的画幅。
35.在一可实施的方案中，短波红外探测器还包括一互连层6。光敏芯片1的每组光敏像元的光敏像元4上设有第一电极，所述读出电路2上对应设置若干与每个第一电极对应连接的第二电极，每个第一电极与一个第二电极对应连接设置，可选的，第一电极和第二电极设置为具有一定高度的电极凸块；互连层6通过倒装工艺将光敏芯片1与读出电路2上的第一电极和第二电极耦合互连得到，通过选通电极控制使用光敏像元的感光面5大小合适的目标光敏像元4。
36.在一可实施的方案中，读出电路2设有若干连接端7(或称金属电极)，所述连接端用于与外部接口通信连接，连接端通常以金属电极的形式设置于读出电路2的上表面，通过引线键合的方式实现电信号传输。
37.另外，本实施例的短波红外探测器包括但不限于铟镓砷线列探测装置。
38.下面结合一具体实例进行进一步说明本实施例的短波红外探测器：
39.以256元像素的铟镓砷线列探测器为例，如图3所示，光敏芯片的吸收层材料为in
0.53
ga
0.47
as，光敏芯片包括两排相互平行设置且两侧齐平的光敏像元，其中一行光敏像元规模为256
×
1像元，另一行规模为512
×
1像元。两组光敏像元的光敏像元的感光面列方向尺寸为30μm，两组光敏像元的光敏像元的感光面行方向尺寸分别为30μm和15μm；光敏像元的感光面列方向中心距30μm。微透镜阵列的聚光结构与两行光敏像元的感光面中心重合。读出电路上表面的两侧各设置有用于与外部接口通信连接的若干个金属电极。
40.本实施例中，通过优化的光敏像元结构，能够实现灵活选择更适合场景光线的光敏像元进行成像，如在进行信号探测时，可根据应用场景需求，将行方向尺寸更小的光敏像元的电信号进行整合输出，进而与弱信号探测时具有相同画幅及分辨率，从而显著提高系统的探测能力，以及探测效率，能满足复杂的光线场景中的强弱信号高效探测需求。
41.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，
这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。