CN115031855B - 一种红外探测器的制作方法及其盲元处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种红外探测器的制作方法及其盲元处理方法，设计探测器领域，用于盲元检测及成因分析。该方法包括获取红外探测器的芯片上每个预划分区域内局部像元阵列的第一性能参数集合；第一性能参数集合中的第一性能参数与局部像元阵列中的像元相对应，局部像元阵列小于预划分区域内的像元阵列；判断第一性能参数是否处于预设标准参数范围内，局部像元阵列中的像元为光敏元，其余像元为非光敏元；若第一性能参数不处于预设标准参数范围内，则确定与第一性能参数对应的像元为盲元；根据第一性能参数定位盲元在局部像元阵列中的位置。本申请中的处理方法可以快速精确的确定盲元的位置，解决超大规模红外探测器阵列盲元成因反向分析困难的问题。
Description
技术领域
本申请涉及探测器领域，特别是涉及一种红外探测器的制作方法及其盲元处理方法。
背景技术
红外焦平面阵列是红外探测器的核心部件，用于探测目标物体的温度变化，输出红外图像。盲元是红外焦平面阵列中响应过高或者过低的像元，盲元率是红外探测器应用的重要指标，其直接影响整个红外系统性能的优劣。
目前在对盲元进行检测时，可以通过标准红外测试系统，基于国家标准测试方法对红外探测器阵列的像元做出判断，大致找出无响应盲元以及噪声盲元。在像元阵列规模较小的情况下，可以快速定位出盲元的位置，确定盲元后通过反向分析判断造成盲元的大致原因。但是伴随像元间距缩小以及像元阵列规模的不断增大，对盲元的定位越来越困难，也使得盲元成因反向分析变的困难。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种红外探测器的制作方法及其盲元处理方法，以实现盲元快速精确定位，解决超大规模红外探测器阵列盲元成因反向分析困难的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种红外探测器盲元处理方法，包括：
获取红外探测器的芯片上每个预划分区域内局部像元阵列的第一性能参数集合；所述第一性能参数集合中的第一性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应，所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列，所述局部像元阵列中的像元为光敏元，其余像元为非光敏元；
判断所述第一性能参数是否处于预设标准参数范围内；
若所述第一性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第一性能参数对应的所述像元为盲元；
根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置。
可选的，所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路；
分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异，得到所述盲元的成因。
可选的，所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
去除所述芯片的衬底；
在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记，所述背面为与所述盲元所在表面相背的表面；
分别切割所述盲元及有效像元，并分析自芯片背面至电路表面的剖面信息差异，得到所述盲元的成因。
可选的，所述去除所述芯片的衬底之后，所述在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记之前，还包括：
获取所述局部像元阵列的第二性能参数集合；所述第二性能参数集合中的第二性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应；
判断所述第二性能参数是否处于所述预设标准参数范围内；
若所述第二性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第二性能参数对应的所述像元为盲元。
可选的，所述分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异包括：
利用扫描电镜观察所述盲元和有效像元的表面及剖面细节差异。
可选的，所述分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路包括：
利用超声波分离方式分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路。
本申请还提供一种用于实现上述任一种所述的红外探测器盲元处理方法的红外探测器的制作方法，包括：
在芯片上制作像元，并将所述芯片划分为多个预划分区域；每个预划分区域内包括一个像元阵列；
对每个所述预划分区域内局部像元阵列中的像元进行注入，形成光敏元，其他像元为非光敏元；所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列；
在所述预划分区域内所述局部像元阵列所在的区域刻蚀接触孔，除所述局部像元阵列所在的区域为绝缘状态；
在所述芯片进行注入的表面生长电极金属；
将读出电路与所述芯片互连，得到红外探测器。
可选的，在所述芯片进行注入的表面生长电极金属包括：
采用离子束沉积方式在所述芯片进行注入的表面生长电极金属。
可选的，所述在芯片上制作像元之前，还包括：
在所述芯片进行注入的表面生长钝化层。
可选的，所述钝化层为碲化镉层和硫化锌叠层。
本申请所提供的一种红外探测器盲元处理方法，包括：获取红外探测器的芯片上每个预划分区域内局部像元阵列的第一性能参数集合；所述第一性能参数集合中的第一性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应，所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列；判断所述第一性能参数是否处于预设标准参数范围内，所述局部像元阵列中的像元为光敏元，其余像元为非光敏元；若所述第一性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第一性能参数对应的所述像元为盲元；根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置。
可见，本申请中在对盲元进行处理时，芯片被划分为多个预划分区域，每个预划分区域内局部像元阵列的像元为光敏元，获取局部像元阵列中像元的第一性能参数，第一性能参数与局部像元阵列中的像元一一对应，然后判断第一性能参数是否在预设标准参数范围，若不在则判定与该第一性能参数对应的像元为盲元，从而确定盲元在局部像元阵列中的位置，实现盲元的精确定位，由于对芯片进行划分，即将像元划分成多个像元阵列，可以实现对大规模阵列的像元的定位检测，从而便于进行盲元成因反向分析。
此外，本申请还提供一种红外探测器的制作方法。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种红外探测器盲元处理方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种红外探测器的制作方法的流程图；
图3为本申请实施例的所提供一种芯片上预划分区域内局部像元阵列的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，在像元阵列规模较小的情况下，可以快速定位出盲元的位置，确定盲元后通过反向分析判断造成盲元的大致原因。但是伴随像元间距缩小以及像元阵列规模的不断增大，对盲元的定位越来越困难，也使得盲元成因反向分析变的困难。
有鉴于此，本申请提供了一种红外探测器盲元处理方法，请参考图1，包括：
步骤S101：获取红外探测器的芯片上每个预划分区域内局部像元阵列的第一性能参数集合；所述第一性能参数集合中的第一性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应，所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列，所述局部像元阵列中的像元为光敏元，其余像元为非光敏元。
需要指出的是，本申请中对芯片上预划分区域的数量不做限定，可自行设置。例如，预划分区域可以为9个，按照3×3分布，或者为16个，按照4×4分布，或者为25个，按照5×5分布。
芯片上的总像元阵列均匀分布在预划分区域内，总像元阵列的规模视情况而定，本申请不做限定。例如，总像元阵列可以为640×512，或者1280×1024等等。同理，本申请中对局部像元阵列的规模也不做限定，可自行设置。一般的，局部像元阵列的规模可以在5×5～20×20之间，当然也可以更大。局部像元阵列可以位于预划分区域内像元阵列的中心，或者偏向任意一侧均可。
还需要说明的是，本申请中对第一性能参数集合中第一性能参数的排布方式也不做限定。例如，第一性能参数可以按照局部像元阵列的排布形式进行排布，如当局部像元阵列为5×5规模时，第一性能参数也排布为成5×5，或者，当局部像元阵列为10×10规模时，第一性能参数也排布为成10×10；或者，第一性能参数一字排开，每个第一性能参数根据对应的像元在局部像元阵列中的位置进行标记，等其他排布方式。其中，第一性能参数为将红外探测器装入低温测试杜瓦进行性能测试测得的参数。
本申请中也可以获得除局部像元阵列之外的其他像元的第一性能参数，由于这些像元为非光敏元，第一性能参数均相同。
步骤S102：判断所述第一性能参数是否处于预设标准参数范围内。
预设标准参数范围为国标规定的标准范围，只有第一性能参数处于该范围内的像元才是有效的像元。
步骤S103：若所述第一性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第一性能参数对应的所述像元为盲元。
若第一性能参数处于预设标准参数范围内，则对应的像元为有效的像元。
步骤S104：根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置。
例如，当局部像元阵列中第M行第N列的像元的第一能参数不在预设标准参数范围内时，则局部像元阵列中第M行第N列的像元为盲元。
由于总像元阵列由多个预划分区域划分成多个像元阵列，每个像元阵列又分出规模更小的局部像元阵列，在确定盲元后即可在局部像元阵列中快速确定盲元的位置。
本申请中在对盲元进行处理时，芯片被划分为多个预划分区域，每个预划分区域内局部像元阵列的像元为光敏元，获取局部像元阵列中像元的第一性能参数，第一性能参数与局部像元阵列中的像元一一对应，然后判断第一性能参数是否在预设标准参数范围，若不在则判定与该第一性能参数对应的像元为盲元，从而确定盲元在局部像元阵列中的位置，实现盲元的精确定位，由于对芯片进行划分，即将像元划分成多个像元阵列，可以实现对大规模阵列的像元的定位检测，从而便于进行盲元成因反向分析。
在确定盲元的位置后，可以进一步对盲元的成因进行反向分析，对盲元的反向分析有两种方式，下面分别进行介绍。
在实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路；
分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异，得到所述盲元的成因。
可选的，在本申请的一个实施例中，所述分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路包括：利用超声波分离方式分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路。但是本申请对此并不做具体限定，在本申请的其他实施例中，还可以直接用拉力将芯片与读出电路拉开进行分离。
将盲元和其他像元分割时可以采用聚焦离子束进行分割，其他像元即为有效的像元。
可选的，作为一种具体实施方式，所述分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异包括：利用扫描电镜观察所述盲元和有效像元的表面及剖面细节差异。或者采用其他分析手段进行分析，本申请不做限定。
在实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
去除所述芯片的衬底；
在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记，所述背面为与所述盲元所在表面相背的表面；
分别切割所述盲元及有效像元，并分析自芯片背面至电路表面的剖面信息差异，得到所述盲元的成因。
其中，去除衬底的方式为对芯片进行点胶减薄，以将衬底去除，具体过程已为本领域技术人员所熟知，此处不再详细赘述。
在去除衬底后芯片的背面进行标记的方式可以光刻，但是本申请对此并不做限定，只要能标记出盲元即可。
可选的，作为一种具体实施方式，所述分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异包括：
利用扫描电镜观察所述盲元和有效像元的表面及剖面细节差异。或者采用其他分析手段进行分析，本申请不做限定。
在去除衬底过程中可能会对芯片上的像元产生不良影响，导致形成盲元，为了全面分析盲元，在本申请的一个实施例中，所述去除所述芯片的衬底之后，所述在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记之前，还包括：
获取所述局部像元阵列的第二性能参数集合；所述第二性能参数集合中的第二性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应；
判断所述第二性能参数是否处于所述预设标准参数范围内；
若所述第二性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第二性能参数对应的所述像元为盲元。
其中，第二性能参数为将去除芯片衬底后的红外探测器装入低温测试杜瓦进行性能测试测得的参数。
当第二性能参数处于预设标准参数范围内时，则对应的像元为有效的像元，通过对第二性能参数是否位于预设标准参数内进行判断，可以进一步定位出去除衬底过程中导致的盲元。
本申请还提供一种用于实现上述任一实施例所述的红外探测器盲元处理方法的红外探测器的制作方法，请参考图2，包括：
步骤S201：在芯片上制作像元，并将所述芯片划分为多个预划分区域；每个预划分区域内包括一个像元阵列。
芯片上总像元阵列的规模可以为640×512，或者1280×1024等，本申请不做限定。同理，本申请中对预划分区域的数量不做限定，可自行设置。例如，预划分区域可以为9个，按照3×3分布，或者为16个，按照4×4分布，或者为25个，按照5×5分布。
步骤S202：对每个所述预划分区域内局部像元阵列中的像元进行注入，形成光敏元，其他像元为非光敏元；所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列。
每个预划分区域的像元阵列中除了局部像元阵列的其他像元并不进行注入，为非光敏元。
例如，当芯片上总像元阵列的规模为640×512，预划分区域为4×4个时，每个预划分区域内的像元阵列为160×128的阵列，假设局部像元阵列为10×10的阵列，则每个160×128的像元阵列中，10×10的局部像元阵列中的像元为光敏元，其他像元为非光敏元。
步骤S203：在所述预划分区域内所述局部像元阵列所在的区域刻蚀接触孔，除所述局部像元阵列所在的区域为绝缘状态。
步骤S204：在所述芯片进行注入的表面生长电极金属。
为保证读出电路与芯片互连的可靠性，以及最大程度模拟超大规格芯片的应力分布情况，在全区域制备金属电极。
可选的，在所述芯片进行注入的表面生长电极金属包括：
采用离子束沉积方式在所述芯片进行注入的表面生长电极金属。或者采用溅射方式沉积电极金属等。
电极金属通过光刻以阵列形式分布，为保证互连一致性，电极金属的阵列规模与芯片上总像元阵列规模一致，并通过离子铣刻蚀成型。例如，当总像元阵列可以为640×512，电极金属阵列也为640×512；当总像元阵列可以为1280×1024，电极金属阵列也为1280×1024。
电极金属可以为Cr/Au电极体系金属。
步骤S205：将读出电路与所述芯片互连，得到红外探测器。
在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述在芯片上制作像元之前，还包括：
在所述芯片进行注入的表面生长钝化层。
其中，所述钝化层为碲化镉层和硫化锌叠层，硫化锌层在远离芯片的一侧。
下面以芯片材料为碲镉汞、总像元阵列为640×512、预划分区域为4×4＝16个、局部像元阵列为5×5为例，对本申请中的盲元处理方法进行阐述。
步骤1：在长有硫化锌层及碲化镉层双层钝化层的碲镉汞芯片1上光刻注入区图形，设计光刻图形将640×512阵列分成4×4个预划分区域2，并进行编码，每个预划分区域2中心包含5×5个像元，其余像元区域为不注入区域，如图3所示，进行注入工艺，通过热处理工艺形成光电PN结，形成光敏元，从而形成5×5局部像元阵列3。
步骤2：在图3中注入区所在区域刻蚀接触孔，其余区域保持绝缘状态。
步骤3：在芯片注入面生长Cr/Au电极体系，为保证互连一致性，光刻形成标准的640×512电极阵列，并通过离子铣刻蚀成型。
步骤4:使用标准的640×512读出电路与芯片进行互连，并装入低温测试杜瓦进行性能测试，可以获得16个区域内每个5×5局部像元阵列中像元的基本性能参数，同时将红外探测器的工作偏压按100mV步进依次递增至500mV，详细记录所有像元的性能变化。
步骤5：通过测得的16个区域内每个5×5局部像元阵列中像元的基本性能参数与预设标准参数范围进行判断，确定盲元的位置，然后进行步骤6或者步骤7进行反向成因分析。
步骤6：探测器正面分析:通过超声的方式将读出电路与芯片分离，针对芯片上的盲元以及优质有效像元进行聚焦离子束切割，尤其是相邻元中性能差异较大的可以进行细致的扫描电镜观察分析。
步骤7：探测器背面分析:将探测器芯片点胶减薄去除衬底，并进行第二次性能测试，再次得到获得16个区域内每个5×5局部像元阵列中像元的基本性能参数，并对第二次得到的性能参数与预设标准参数范围进行判断，判断是否有新增的盲元；两次判断定位出盲元后，通过背面光刻的方法，在背面标记出盲元，对盲元及优质有效像元进行离子束切割，并进行分析。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本申请所提供的一种红外探测器的制作方法及其盲元处理方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种红外探测器盲元处理方法，其特征在于，包括：
获取红外探测器的芯片上每个预划分区域内局部像元阵列的第一性能参数集合；所述第一性能参数集合中的第一性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应，所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列，所述局部像元阵列中的像元为光敏元，其余像元为非光敏元；所述第一性能参数为将红外探测器装入低温测试杜瓦进行性能测试测得的参数；
判断所述第一性能参数是否处于预设标准参数范围内；
若所述第一性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第一性能参数对应的所述像元为盲元；
根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置；
所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路；
分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异，得到所述盲元的成因；
所述根据所述第一性能参数定位所述盲元在所述局部像元阵列中的位置之后，还包括：
去除所述芯片的衬底；
在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记，所述背面为与所述盲元所在表面相背的表面；
分别切割所述盲元及有效像元，并分析自芯片背面至电路表面的剖面信息差异，得到所述盲元的成因；
其中，所述去除所述芯片的衬底之后，所述在去除衬底后芯片的背面对应所述盲元的位置进行标记之前，还包括：
获取所述局部像元阵列的第二性能参数集合；所述第二性能参数集合中的第二性能参数与所述局部像元阵列中的像元相对应；
判断所述第二性能参数是否处于所述预设标准参数范围内；
若所述第二性能参数不处于所述预设标准参数范围内，则确定与所述第二性能参数对应的所述像元为盲元。
2.如权利要求1所述的红外探测器盲元处理方法，其特征在于，所述分析所述盲元和其他所述像元的表面及剖面细节差异包括：
利用扫描电镜观察所述盲元和有效像元的表面及剖面细节差异。
3.如权利要求1所述的红外探测器盲元处理方法，其特征在于，所述分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路包括：
利用超声波分离方式分离所述芯片与所述红外探测器的读出电路。
4.一种用于实现如权利要求1至3任一项所述的红外探测器盲元处理方法的红外探测器的制作方法，其特征在于，包括：
在芯片上制作像元，并将所述芯片划分为多个预划分区域；每个预划分区域内包括一个像元阵列；
对每个所述预划分区域内局部像元阵列中的像元进行注入，形成光敏元，其他像元为非光敏元；所述局部像元阵列小于所述预划分区域内的像元阵列；
在所述预划分区域内所述局部像元阵列所在的区域刻蚀接触孔，除所述局部像元阵列所在的区域为绝缘状态；
在所述芯片进行注入的表面生长电极金属；
将读出电路与所述芯片互连，得到红外探测器。
5.如权利要求4所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，在所述芯片进行注入的表面生长电极金属包括：
采用离子束沉积方式在所述芯片进行注入的表面生长电极金属。
6.如权利要求4或5所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，所述在芯片上制作像元之前，还包括：
在所述芯片进行注入的表面生长钝化层。
7.如权利要求6所述的红外探测器的制作方法，其特征在于，所述钝化层为碲化镉层和硫化锌叠层。
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