双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状

第39卷　第4期　　　　　　　　　　　　　　　激光与红外　2009年4月　　　　　　　　　　　　　　LASER　&　INFRARED

Vol.39,No.4April,2009

　　文章编号:100125078(2009)0420367205

・综述与评论・

双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状

王成刚,孙　浩,李敬国,朱西安

(华北光电技术研究所,北京100015)

摘　要:主要介绍了双色碲镉汞红外焦平面阵列的应用需求和国外发展现状,、

器件结构、器件制备的关键工艺技术、双色读出电结构进行了阐述说明关键词:碲镉汞;红外焦平面阵列;双色探测器;;中图分类号:TN215　　　文献标识码:A

TrendsinTwo2IaneDetectorsofMCT

2gang,SUNHao,LIJing2guo,ZHUXi2an

ResearchInstituteofElectro2optics,Beijing100015,China)

Abstract:papergivesthestateofapplicationanddevelopmentofdouble2colordetectorofMCT,furthermore,givestheworkmode,structure,importanttechnologyofprocessofdetector、thestructureofreadoutintegratecircuit.Keywords:MCT;IRFPA;dualbanddetector;MBE;mesa2etch

1　引　言2　双色MCT红外焦平面探测器工作方式

随着红外技术的不断发展,先进的红外系统要求探测器具有更高的探测识别能力、具备双/多色同时探测能力、更加智能化,因此三代红外焦平面探测器的主要标志是:双/多色探测、超大规模凝视面阵、低成本制备等。其中,双/多色是三代器件的主要发展方向。碲镉汞(HgCdTe,MCT)材料由于具有量子效率高、可高温工作、响应波长随组份变化连续可调、不同组分晶格常数变化不大等显著优点,成为三

[1]

代红外焦平面探测器件发展的重点之一。

双色红外探测器是三代红外探测器发展方向之一,能对双波段辐射信息进行处理,大大提高了系统抗干扰和目标识别能力,应用于导弹预警、红外侦察、成像制导等多种领域。国际上欧美等国家起步较早,于20世纪80年代末研制出双波段探测器,并很快应用于武器系统。早期双色结构多为镶嵌式,随着探测器技术向更大规模焦平面阵列(FPA)方向发展,也要求双色器件实现大阵列、焦平面结构以及数字化,而只有叠层式工艺才能实现这一目标,即单个像元能探测两个不同波段,当与先进的多色信息处理算法相结合时,双色红外探测器与单色探测器相比可以进一步提高探测灵敏度。

一般双色MCT探测器有两种探测模式:顺序探

[2]

测模式和同时探测模式。

顺序探测模式:探测器开关时间可以很短,在微秒量级,通过在短波和长波方式之间的快速开关可以进行缓慢变化目标的探测。其优点如下:

・像单色混合FPA一样,只有一个铟柱和每个单元相连;

・与现有硅读出电路(ROIC)芯片兼容,适于常规的背照射工作;

・每个单元只须一个读出模块,可以为高性能的读出提供空间;

μm)、・简单的结构可以使单元更小(

列更大;

・在两个波段可以得到近乎100%的填充因子。　　顺序探测模式的缺点如下:　　它的结构形式不允许对每个光电二极管单独优选偏压值,在长波探测器中实际上有较大的短波串

　　作者简介:王成刚(1977-)男,工程师,硕士,主要从事碲镉汞红外焦平面探测器技术研究。E2mail:[email protected]　　收稿日期:2008209205;修订日期:2008211206

368激光与红外　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第39卷

扰(所以器件形成的关键步骤是保证原位P型砷掺杂层有好的结构和电学性能,以防止内部增益产生光谱串扰)。顺序探测模式截面图如图1所示

。

图1　顺序探测模式截面图

　　同时探测模式的优点如下:

・探测;

・的话,内部增益・(如10～μm和3～5μ)强度高,长波积分时间也只能很12

短,这样信号积分的同时性就不可能真正发生,这时长波小的填充因子就对背景产生的电荷减少有利,也利于信号积分的同时性。

同时探测模式截面图如图2所示

。

器与ROIC通过铟柱互连,这样的结构可以对探测器和ROIC单独进行优化、具有近乎100%的填充因子的优点;混成结构也可用环孔工艺制造,即在探测器制造前把探测器和ROIC芯片黏结在一起形成一个独立芯片,环孔是由离子铣刻蚀而成,这种结构提供了比倒装互连混成结构更加稳固的机械和热学特性。

在以上两种单色混成结构基础上,发展出了不同的双色探测器结构,由于单片式双色红外焦平面探测器可以避免使用分立阵列而存在的空间对准和时间寄存现象,、减少了尺寸、DRS公司在高密度垂直集成光电二极管(HDVIP)结构基础上发展了有自己特色的双色结[3]

构,如图3所示,是由纵向上两个单波段的HgCdTe单色焦平面芯片与双色SiROIC黏合而成。同ROIC的接触是通过MCT刻蚀到硅上的一些通

+-路而实现,二极管的n/n区通过刻蚀过程本身和

μm随后的离子注入工艺形成。已制作出间距为50

的MW/MW和MW/LW红外320×240元焦平面阵列,由480×640元读出集成电路同时读出。这种结构的双色探测器芯片各个波段的探测与单色红外焦平面完全一样,所以具有较好的性能

。

图3　美国DRS公司用HDVIP工艺制制备的双色MCTIRFPA示意图

图2　同时探测模式截面图

　　同时探测模式的缺点如下:

・这种台面结构为了进行金属连接而变得更复杂;

・每个单元须加一个读出电路模块,造成ROIC设计时更加复杂;

・为了给下面埋层提供电学接触而使结面积减少,这样长波填充因子会减少。3　双色MCT红外焦平面探测器结构与性能

二代MCT探测器阵列技术在20世纪70年代后期开始发展起来,在以后的十年里达到了量产的阶段,第一个混成结构演示是在70年代中期,探测

　　美国雷神(RaytheonVisionSystems)公司利用液相外延或气相外延技术在碲锌镉衬底上生长n-p-n三层掺杂碲镉汞薄膜材料,发展出各向异性干

μm,先后法刻蚀技术制造微台面,刻蚀深度达到12

研制出了中波-中波、中波-长波和长波-长波三种双色器件,阵列规模有256×256,640×480,

μm[4]。首次演示最简单1280×720,像元尺寸为20

的双色碲镉汞红外探测器如图4所示,它是由n-p-n两个背靠背二极管组成,表面只有一个电极,通过改变偏置电压的极性来改变探测波段;在光敏元上再加一个电极,就可以同时探测两个波段光信号,如图5所示,1998年美国Raytheon公司Rajavel报道了

激光与红外　No.4　2009　　　　　　　　　　　　王成刚等　双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状369

μm,截止波长为这种双色探测器,当时像元尺寸50μm和4.5μm。2005年报道的阵列规模为1280×4.0

720叠层红外双色焦平面器件是当前最大规模MCT双色器件,

已用于美国陆军第三代战术红外系统。

图4　美国Raytheon公司制备的双色MCTIRFPA

截面示意图

图5　美国MCTIRFPA截面示意图

Rockwell/Boeing)公司把DLPH(doublelayerplanarhet2erostructure)平面技术,推广到双色结构SUMIT(simultaneousunipolarmultispectralintegratedtech2nology),SUMIT结构是用MBE生长五层MCT外延层,用湿法腐蚀实现漏出下层短波碲镉汞薄膜材料,然后用等离子刻蚀工艺进行像素之间的光学隔离,以减少串音,器件的核心基于p-on-n结构,P型区采用As离子注入制备,这样在不同层材料上制备出p-n结(如图6所示),这种结构由于两个波段的光电二极管是同方向的,其两个光信号不需要分离,只要在每个读出单元内包含两个分立的单波段注入读出结构,所以它的读出电路结构相对简单。制备出的中波-中波双色128×128凝视型碲镉汞红外焦平面探测器,其波长偏短层组分为0.45,厚

μm;阻挡层组分为0.55,厚度为1.3μm;度为8～10

μm;Cap层波长偏长层组分为0.32,厚度为3.5～4

μm,像元尺寸40μm,截止组分为0.38,厚度为0.3

μm[5]

。波长为3.9和5.9

　　法国LETILIR实验室2000年采用分子束外延

和台面技术,设计和制造了n-p-p-p-n型结构的碲镉汞中波-中波双色128×128红外焦平面探

μm/5.0μm,中心测器(如图7所示),截止波长3.1

μm,这种结构的中波光电二极管为注入平面距50

结,而较短波长光电二极管为原位台面结,这种结构具有高的量子效率、小的光谱串音和高的占空比。最近从LETI/Sofradir联合实验室(Defir)的报道得

[6]

知,他们的双色技术有了更新的进展,发展出了两种类型的双色探测器结构,、9所示,图9结

μm)、25625320×

μm);图9(μm深即,只要刻蚀3～6

ICP刻蚀结合轻微湿法腐蚀,能避免这种深槽刻蚀对于长波材料来说会有很大的优势,这种结构已发展出了中波-长波的256×256阵

μm和10.0μm,列规格双色探测器,截至波长为4.9

μm

。中心距30

图7　法国Sofradia公司制备的双色MCTIRFPA

截面示意图

图8　

每个双能带像元有一个铟柱平面和截面图

图9　伪平面双能带像元平面和截面图

图6　美国Rockwell公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　德国AIM公司利用MCT液相外延技术,研制

出了一种双色焦平面阵列探测器组件,这也说明了利用AIM公司确立的MCT液相外延技术来制作这种双色器件是可行的。德国AIM公司在三层碲镉汞液相外延薄膜材料上,利用台面刻蚀工艺技术,将上层碲镉汞薄膜材料隔离成岛,露出下层碲镉汞薄膜材料,采用离子注入成结工艺,在两层材料上同时制备出p-n结(如图10所示),再进行电极引出和

370激光与红外　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第39卷

[7]

倒装互连,研制出中波-中波双色192×192。由于液相外延技术存在的一些技术难点,在2003年以后德国AIM公司将双色探测器研制重点放在了量子阱和超晶格的研制上。

图10　德国AIM公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　BAE(英国、美国)系统公司采用MOCVD多层碲镉汞外延方法,利用微台面技术,设计和制造了图11所示的p-n-n-n-p型结构的双色64×[8]

视型碲镉汞红外焦平面探测器,尺μm,截止波长为4.3μm75

图11　英国BAE系统公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　英国Selex公司的双色探测器以中波-长波640×512、短波-中波320

表1　各公司双色MCTIRFPA探测器性能参数表

×256器件为主,已经成为

性能参数

像元尺寸/截止有效

探测光敏NETD货架产品向外提供。像元间距波段像元波段元数/mK

μmμm　　各公司双色MCTIRF2公司/μm×//%

MW/MW3.2/5.2PA探测器性能参数表如表

SOFRADIR/LETI320×256间距30×3015>99.9

SW/MW1.0/3.01所示。

4　双色MCT红外焦平面探3.4/4.0

AIMMW/MW192×192间距56×56

4.2/5.0

测器关键制备技术

20>981)双色MCT红外焦平MW/LW640×48020×205.5/10.5

97RVS

面探测器材料生长技术

MW/LW1280×72020×20

最开始是用体晶生长技

997.1术来制备探测器材料,70年MW/LW320×240间距50×505.2/10.2

2396.3

代初期发展起来的液相外延DRS

18.199.4

(LPE)技术在经过20多年MW/MW320×240间距50×504.2/5.2

899.6

才发展成熟,在90年代初替

RockwellMW/MW128×12840×403.9/5.9

代了体晶生长技术成为

BAEMW/LW64×64间距75×754.3/10.3

MCT探测器制备的关键技

MW/LW640×5125.0/10.029.6

Selex间距24×24>99术之一,用于一代和二代探SW/MW320×2561.65/4.05

测器大规模生产,但是LPE

技术由于自身的一些特点(如工艺温度高等)不适合三代探测器所需各种先进结构的要求。这些都为分子束外延(MBE)和金属有机物化物气相沉积(MOCVD)技术的发展提供了更大的舞台,这两种技术在80年代初期发展起来,由于MBE的Hg源特殊设计成功的克服了MOCVD在生长时Hg的低黏附

[9]

系数,而且MBE的生长温度不到200℃,而MOCVD的生长温度高达350℃,在这种高温下Hg空位的形成使得其P型层的掺杂非常难于控制,因此目前MBE。外延,主要的有GaAInSb等几种:CdZnTe,如面积与硅ROIC之间大的热失配等,因此在FPA(1K×1K,2K×2K等)材料制备上CdZnTe就不适合作为衬底材料;Ge作为一种可供选择的衬底材料,主要是因为Si材料在外延前对氧化层的处理不易,其与硅有着近似的优点,才选择Ge作为衬底;Si与MCT晶格失配达到19%,所以在Si上外延MCT前要先外延CdTe等材料的复合衬底结构,尽管如此,但在FPA技术上Si衬底具有非常大的吸引力,这不仅是因为其成本低,而是因为与硅ROIC不存在热失配,这样可以制备更大规格的焦平面芯片,这种结构将具有很好的长时间热循环可靠性。综合来看在更大规格FPA制备中,Si是目前MCT外延首选的衬底材料。

器件工作温度/K

8090

激光与红外　No.4　2009　　　　　　　　　　　　王成刚等　双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状371

2)双色MCT红外焦平面探测器深台面蚀刻

技术

双色MCT红外焦平面探测器是由多层外延膜构成的台面叠层结构,要实现双色探测,那么就必须对每个像元进行台面隔离,这种像元台面隔离是由

μm,蚀蚀刻工艺完成,台面隔离深度一般要大于10

刻工艺难度很大,不但要求高的深宽比,而且损伤要降到最低,因此台面蚀刻就成了双色探测器制备的关键工艺技术。

现有的台面蚀刻有三种方式:湿法腐蚀、干法刻蚀、干法与湿法结合蚀刻的工艺。湿法腐蚀虽有利于表面损伤的减少,但是这种各向同性蚀刻方法会严重降低FPA的填充因子;与传统的湿法腐蚀相比,干法等离子刻蚀对台面的形成有很多优点,可以制备出高填充因子光滑台面、且均匀性好,这种工艺容易造成材料损伤,来消除这种影响。[10]

(ECR)),是在MCT外延层。图12是So2fradia公司做的蚀刻工艺对比情况

。

其特点是,减小并行设计的复杂性,同时减小了像素单元的尺寸。　　双色读出电路设计的难点主要在时序设计、双色信号之间的串扰和信号读出的质量等方面。这些方面需在双色读出电路设计中着重考虑。5　结　论

文中总结了双色MCT红外焦平面探测器工作模式,并详细介绍了双色MCT红外焦平面探测器国外发展现状,以及各公司典型MCT双色结构及特点,在此基础上介绍了双色MCT。,先进的,、,、红外侦察、成像制。参考文献:

[1]　CArnold.ComparisonofHgCdTeandquantum2wellinfra2

redphotodetectordual2bandfocalplanearrays[J].Opt.

Eng.,2003,42(1):30-46.[2]　ARogalski.Dual2bandinfraredfocalplanearrays[J].

Proc.SPIE,2000,4340:1-14.

[3]　AntoniRogalski.Third2generationinfraredphotondetec2tors[J].Opt.Eng.,2003,42(12):3498-3516.[4]　DFKing,etal.3rdgeneration1280×720FPAdevelop2

mentstatusatRaytheonvisionsystems[J].SPIE,2006,5(17):6206W.

[5]　LAAlmeida.Developmentandfabricationoftwo2color

mid2andshort2wavelengthinfraredsimultaneousunipolarmultispectralintegratedtechnologyfocal2planearrays[J].J.Electron.Mater.,2002,30:669-676.

[6]　GDestefanis,BalletP,BayletJ,etal.Bi2coloranddual2

bandHgCdTeinfraredfocalplanearraysatDEFIR[J].Proc.SPIE,2006:6206-1-62060-15.

[7]　WCabanski′,RBreiter′.Statusof3rdGenfocalplanear2

rayIRdetectionmodulesatAIM[J].Proc.SPIE,2003,5074:72-82.

[8]　MBReine.SimultaneousMW/LWdual2bandMOCVD

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[9]　KAdamiec.MolecularbeamepitaxyofHgCdTe,innar2

row2gapII2VIcompoundsforoptoelectronicandelectro2magneticapplications[M].London:Chapman&Hall,1997:97-130.

[10]VSrivastav.Overviewofetchingtechnologiesusedfor

HgCdTe[J].Opto2ElectronicsReview,2005,13(3):

197-211.

[11]IRFPAROICwithdualTDMresetintegratorsandsub2

frameaveragingfunctionperunitcell[P].USPatent6,885,002B1,Inventor,JamesA.etc.

　　　(a)湿法腐蚀　(b)干、湿法结合蚀刻　(c)等离子体刻蚀

μm中心距光电二极管阵列台面蚀刻SEM图图12　50

　　3)双色MCT红外焦平面探测器读出电路设计

技术

双色探测器读出电路的设计一般分为两种情况:串行设计和并行设计。

串行设计是在一个帧周期内,只对一个波段的信号积分、读出,而在下一个帧周期内,对另一个波段的信号进行积分、读出。两个波段的探测延迟为一个帧周期。一般情况下,可以通过改变探测器的偏置使探测器工作在串行模式。　　并行设计是可以同时对两个波段的信号进行积分探测,但双色探测器和ROIC要有两个铟柱互联,这样使得像素的大小和成本都高于串行设计的方式。

鉴于并行设计需要两个铟柱互联,因此,一般将并行设计和串行设计结合起来,进行电路设计,即:串行积分并行读出。

　　另一种设计是采用TDM(timedivisionmulti2

[11]

plexed)方法,雷神公司就采用了这种设计结构。也就是说,双色信号共享一个积分电容,每次积分一个波段的信号;给每个波段分存储电容,以存储电荷信号,另外一个作用就是对多次积分信号进行平均。

第39卷　第4期　　　　　　　　　　　　　　　激光与红外　2009年4月　　　　　　　　　　　　　　LASER　&　INFRARED

Vol.39,No.4April,2009

　　文章编号:100125078(2009)0420367205

・综述与评论・

双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状

王成刚,孙　浩,李敬国,朱西安

(华北光电技术研究所,北京100015)

摘　要:主要介绍了双色碲镉汞红外焦平面阵列的应用需求和国外发展现状,、

器件结构、器件制备的关键工艺技术、双色读出电结构进行了阐述说明关键词:碲镉汞;红外焦平面阵列;双色探测器;;中图分类号:TN215　　　文献标识码:A

TrendsinTwo2IaneDetectorsofMCT

2gang,SUNHao,LIJing2guo,ZHUXi2an

ResearchInstituteofElectro2optics,Beijing100015,China)

1　引　言2　双色MCT红外焦平面探测器工作方式

[1]

代红外焦平面探测器件发展的重点之一。

一般双色MCT探测器有两种探测模式:顺序探

[2]

测模式和同时探测模式。

顺序探测模式:探测器开关时间可以很短,在微秒量级,通过在短波和长波方式之间的快速开关可以进行缓慢变化目标的探测。其优点如下:

・像单色混合FPA一样,只有一个铟柱和每个单元相连;

・与现有硅读出电路(ROIC)芯片兼容,适于常规的背照射工作;

・每个单元只须一个读出模块,可以为高性能的读出提供空间;

μm)、・简单的结构可以使单元更小(

列更大;

　　作者简介:王成刚(1977-)男,工程师,硕士,主要从事碲镉汞红外焦平面探测器技术研究。E2mail:[email protected]　　收稿日期:2008209205;修订日期:2008211206

368激光与红外　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第39卷

扰(所以器件形成的关键步骤是保证原位P型砷掺杂层有好的结构和电学性能,以防止内部增益产生光谱串扰)。顺序探测模式截面图如图1所示

。

图1　顺序探测模式截面图

　　同时探测模式的优点如下:

・探测;

・的话,内部增益・(如10～μm和3～5μ)强度高,长波积分时间也只能很12

短,这样信号积分的同时性就不可能真正发生,这时长波小的填充因子就对背景产生的电荷减少有利,也利于信号积分的同时性。

同时探测模式截面图如图2所示

。

构,如图3所示,是由纵向上两个单波段的HgCdTe单色焦平面芯片与双色SiROIC黏合而成。同ROIC的接触是通过MCT刻蚀到硅上的一些通

+-路而实现,二极管的n/n区通过刻蚀过程本身和

μm随后的离子注入工艺形成。已制作出间距为50

。

图3　美国DRS公司用HDVIP工艺制制备的双色MCTIRFPA示意图

图2　同时探测模式截面图

　　同时探测模式的缺点如下:

・这种台面结构为了进行金属连接而变得更复杂;

・每个单元须加一个读出电路模块,造成ROIC设计时更加复杂;

・为了给下面埋层提供电学接触而使结面积减少,这样长波填充因子会减少。3　双色MCT红外焦平面探测器结构与性能

二代MCT探测器阵列技术在20世纪70年代后期开始发展起来,在以后的十年里达到了量产的阶段,第一个混成结构演示是在70年代中期,探测

　　美国雷神(RaytheonVisionSystems)公司利用液相外延或气相外延技术在碲锌镉衬底上生长n-p-n三层掺杂碲镉汞薄膜材料,发展出各向异性干

μm,先后法刻蚀技术制造微台面,刻蚀深度达到12

研制出了中波-中波、中波-长波和长波-长波三种双色器件,阵列规模有256×256,640×480,

μm[4]。首次演示最简单1280×720,像元尺寸为20

激光与红外　No.4　2009　　　　　　　　　　　　王成刚等　双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状369

μm,截止波长为这种双色探测器,当时像元尺寸50μm和4.5μm。2005年报道的阵列规模为1280×4.0

720叠层红外双色焦平面器件是当前最大规模MCT双色器件,

已用于美国陆军第三代战术红外系统。

图4　美国Raytheon公司制备的双色MCTIRFPA

截面示意图

图5　美国MCTIRFPA截面示意图

μm;阻挡层组分为0.55,厚度为1.3μm;度为8～10

μm;Cap层波长偏长层组分为0.32,厚度为3.5～4

μm,像元尺寸40μm,截止组分为0.38,厚度为0.3

μm[5]

。波长为3.9和5.9

　　法国LETILIR实验室2000年采用分子束外延

和台面技术,设计和制造了n-p-p-p-n型结构的碲镉汞中波-中波双色128×128红外焦平面探

μm/5.0μm,中心测器(如图7所示),截止波长3.1

μm,这种结构的中波光电二极管为注入平面距50

结,而较短波长光电二极管为原位台面结,这种结构具有高的量子效率、小的光谱串音和高的占空比。最近从LETI/Sofradir联合实验室(Defir)的报道得

[6]

知,他们的双色技术有了更新的进展,发展出了两种类型的双色探测器结构,、9所示,图9结

μm)、25625320×

μm);图9(μm深即,只要刻蚀3～6

ICP刻蚀结合轻微湿法腐蚀,能避免这种深槽刻蚀对于长波材料来说会有很大的优势,这种结构已发展出了中波-长波的256×256阵

μm和10.0μm,列规格双色探测器,截至波长为4.9

μm

。中心距30

图7　法国Sofradia公司制备的双色MCTIRFPA

截面示意图

图8　

每个双能带像元有一个铟柱平面和截面图

图9　伪平面双能带像元平面和截面图

图6　美国Rockwell公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　德国AIM公司利用MCT液相外延技术,研制

370激光与红外　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第39卷

[7]

图10　德国AIM公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　BAE(英国、美国)系统公司采用MOCVD多层碲镉汞外延方法,利用微台面技术,设计和制造了图11所示的p-n-n-n-p型结构的双色64×[8]

视型碲镉汞红外焦平面探测器,尺μm,截止波长为4.3μm75

图11　英国BAE系统公司制备的双色MCTIRFPA截面示意图

　　英国Selex公司的双色探测器以中波-长波640×512、短波-中波320

表1　各公司双色MCTIRFPA探测器性能参数表

×256器件为主,已经成为

性能参数

像元尺寸/截止有效

探测光敏NETD货架产品向外提供。像元间距波段像元波段元数/mK

μmμm　　各公司双色MCTIRF2公司/μm×//%

MW/MW3.2/5.2PA探测器性能参数表如表

SOFRADIR/LETI320×256间距30×3015>99.9

SW/MW1.0/3.01所示。

4　双色MCT红外焦平面探3.4/4.0

AIMMW/MW192×192间距56×56

4.2/5.0

测器关键制备技术

20>981)双色MCT红外焦平MW/LW640×48020×205.5/10.5

97RVS

面探测器材料生长技术

MW/LW1280×72020×20

最开始是用体晶生长技

997.1术来制备探测器材料,70年MW/LW320×240间距50×505.2/10.2

2396.3

代初期发展起来的液相外延DRS

18.199.4

(LPE)技术在经过20多年MW/MW320×240间距50×504.2/5.2

899.6

才发展成熟,在90年代初替

RockwellMW/MW128×12840×403.9/5.9

代了体晶生长技术成为

BAEMW/LW64×64间距75×754.3/10.3

MCT探测器制备的关键技

MW/LW640×5125.0/10.029.6

Selex间距24×24>99术之一,用于一代和二代探SW/MW320×2561.65/4.05

测器大规模生产,但是LPE

[9]

器件工作温度/K

8090

激光与红外　No.4　2009　　　　　　　　　　　　王成刚等　双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状371

2)双色MCT红外焦平面探测器深台面蚀刻

技术

双色MCT红外焦平面探测器是由多层外延膜构成的台面叠层结构,要实现双色探测,那么就必须对每个像元进行台面隔离,这种像元台面隔离是由

μm,蚀蚀刻工艺完成,台面隔离深度一般要大于10

刻工艺难度很大,不但要求高的深宽比,而且损伤要降到最低,因此台面蚀刻就成了双色探测器制备的关键工艺技术。

(ECR)),是在MCT外延层。图12是So2fradia公司做的蚀刻工艺对比情况

。

[1]　CArnold.ComparisonofHgCdTeandquantum2wellinfra2

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　　　(a)湿法腐蚀　(b)干、湿法结合蚀刻　(c)等离子体刻蚀

μm中心距光电二极管阵列台面蚀刻SEM图图12　50

　　3)双色MCT红外焦平面探测器读出电路设计

技术

双色探测器读出电路的设计一般分为两种情况:串行设计和并行设计。

鉴于并行设计需要两个铟柱互联,因此,一般将并行设计和串行设计结合起来,进行电路设计,即:串行积分并行读出。

　　另一种设计是采用TDM(timedivisionmulti2

[11]

双色碲镉汞红外焦平面探测器发展现状

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