像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片技术

本发明专利技术公开了一种像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片；所述铟镓砷线列探测器包括铟镓砷光敏芯片，所述铟镓砷光敏芯片包括至少两行平行排列的像元；相邻行中的像元沿行方向错位设置；相邻两行像元在列方向的中心距不小于一个像元在列方向的物理尺寸。本发明专利技术提供的像元错位的铟镓砷线列探测器及基于其的检测方法、铟镓砷光敏芯片，通过设置相邻两行的像元形成合理的错位结构，可以有效地利用相邻行的像元实现对检测对象的成像互补，避免了由于相邻像元的成像空隙对入射光无响应，显著降低了探测系统对场景中异常的漏检概率的问题，并能通过图像融合处理实现图像分辨率的提升。像分辨率的提升。像分辨率的提升。

【技术实现步骤摘要】
像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片。

技术介绍

[0002]随着科技进步和社会发展，光电探测系统朝着更高分辨率、更小尺寸的方向发展，这就要求探测器具有较大规模和更小的中心距，因此作为短波红外探测的理想选择，铟镓砷光敏芯片通常为背面光入射的阵列结构。相比适用于凝视成像的面阵探测器，线阵探测器主要应用于推扫式成像场景，如机载对地观测、工业检测、光谱分析、粮食筛选等，并且因其更低的成本而具有十分广阔的市场前景。为了减小阵列探测器中各像元间的信号串扰，并具有较高的感光区占空比，可对铟镓砷光敏芯片进行适当优化。但实际上由于制备工艺及器件结构等方面的限制，光敏芯片难以实现100％的感光区占空比。例如，理论上每个像元的物理尺寸30μm
×
30μm，但实际感光区尺寸可能只有28μm
×
28μm，即，即使各像元依次紧邻布置，也无法避免地造成相邻像元间会存在一定的成像空隙(也可称为感光空隙)，从而导致光电探测系统在实际成像时易出现部分场景信息的缺失，这显著增大了诸如在线扫描检测应用场景中的漏检概率。而采用常规的微透镜等光学调制结构来解决这一问题，会增加对准难度、制造成本及探测器系统体积，不利于系统的小型化发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中铟镓砷线列探测器由于相邻像元间会存在一定的感光间隙而导致较高漏检率的缺陷，提供一种像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片。
[0004]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0005]本专利技术提供了一种像元错位的铟镓砷线列探测器，所述铟镓砷线列探测器包括铟镓砷光敏芯片，所述铟镓砷光敏芯片包括至少两行平行排列的像元；相邻行中的像元沿行方向错位设置。
[0006]较佳地，所述铟镓砷线列探测器还包括读出电路；
[0007]所述读出电路与所述铟镓砷光敏芯片电连接；
[0008]所述读出电路用于从所述铟镓砷光敏芯片读取光电转换信号。
[0009]较佳地，所述铟镓砷线列探测器还包括互连层；所述互连层包括分别设置于所述铟镓砷光敏芯片的下表面和所述读出电路的上表面且一一对应的电极组；
[0010]所述铟镓砷光敏芯片和所述读出电路通过所述互连层电连接。
[0011]较佳地，所述铟镓砷光敏芯片的下表面覆盖有钝化膜层；
[0012]所述电极组包括设置于所述铟镓砷光敏芯片下表面的电极凸块，所述电极凸块凸出于所述钝化膜层。
[0013]较佳地，所述读出电路还设置有若干外接电极，所述外接电极用于和外部接口电
连接，以将所述光电转换信号发送至外部。
[0014]较佳地，所述外接电极通过引线键合方式将所述光电转换信号发送至所述外部接口。
[0015]较佳地，各行中的像元沿行方向等距排列，且相邻行中的像元在行方向的错位距离为同一行中相邻像元的中心距的二分之一。
[0016]本专利技术还提供了一种基于铟镓砷线列探测器的检测方法，所述检测方法包括步骤：
[0017]采用上述的铟镓砷线列探测器对检测对象进行推扫式成像以得到成像数据，所述成像数据由所述铟镓砷线列探测器的像元分别获取的像元信号转化得到；
[0018]根据阈值范围，确定所述像元信号中的异常值；
[0019]根据所述异常值判定所述检测对象与所述像元对应的位置为异常位置。
[0020]本专利技术还提供了一种铟镓砷光敏芯片，包括至少两行平行排列的像元；相邻行中的像元沿行方向错位设置。
[0021]较佳地，各行中的像元沿行方向等距排列，且相邻行中的像元在行方向的错位距离为同一行中相邻像元的中心距的二分之一。
[0022]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供的像元错位的铟镓砷线列探测器、检测方法及铟镓砷光敏芯片，通过将相邻两行的像元设置为形成合理的错位结构，在对检测对象进行推扫式成像时，可以有效地利用相邻行的错位像元实现对对方无光响应域的有效填充，达到成像互补，避免了由于同行相邻像元的成像空隙对入射光无响应，显著降低了探测系统对场景中异常的漏检概率的问题，并能通过图像融合处理实现图像分辨率的提升。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1的像元错位的铟镓砷线列探测器的结构示意图。
[0024]图2为本专利技术实施例1的铟镓砷线列探测器中铟镓砷光敏芯片的平面结构示意图。
[0025]图3为本专利技术实施例1的512元像素错行的铟镓砷线列探测器的平面结构示意图。
[0026]图4为本专利技术实施例1的1024元像素错行的铟镓砷线列探测器的平面结构示意图。
[0027]图5为本专利技术实施例2的基于铟镓砷线列探测器的检测方法的流程图。
具体实施方式
[0028]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0029]实施例1
[0030]参见图1和2所示，本实施例具体提供了一种像元错位的铟镓砷线列探测器100，铟镓砷线列探测器100包括铟镓砷光敏芯片1。铟镓砷光敏芯片1包括至少两行平行排列的相同尺寸的像元，各像元分别具有感光区6；相邻行中的像元在行方向错位设置。由于为平行排列，因此列方向，任两个不同行的像元的中心距在竖直平面的投影长度h不小于单个像元在列方向的物理尺寸。
[0031]本实施例中，以相邻一偶数行像元线列和一奇数行像元线列为例进行说明，由于这两行线列中的像元沿行方向错位设置，因此在以推扫式成像方式对同一目标进行探测的
过程中，偶数行线列和奇数行线列中的错位像元可互相形成对于对方无光响应区域的有效填充，从而最大程度地避免了像元间的成像空隙造成的对入射光未响应的问题。
[0032]沿列轴方向的相邻两个像元之间的中心距不小于单个像元列轴方向上的物理尺寸，此时两行像元可保证相邻两行像元的完整性和独立性。如果考虑到像元间的电学及光学串扰，可以在相邻两行像元间设置特定的隔离结构，从而提高像元响应的均匀性及准确性。当然，此时沿列轴方向的相邻两个像元之间的中心距则需大于单个像元列轴方向上的实际物理尺寸。
[0033]作为较佳的实施方式，铟镓砷线列探测器100还包括读出电路2；读出电路2与铟镓砷光敏芯片1电连接，用于从铟镓砷光敏芯片1读取光电转换信号，也就是将对于检测物体的成像结果进行识别、转换并转化为成像数据输出，以供后续分析处理和利用。
[0034]作为较佳的实施方式，所述铟镓砷线列探测器100还包括互连层3；互连层包括分别设置于铟镓砷光敏芯片1的下表面和读出电路2的上表面且一一对应的电极组，此处的上、下表面仅用于说明电极组的构成双方的相对位置关系。铟镓砷光敏芯片1和读出电路2通过互连层3电连接。具体地，互连层3可以通过倒装工艺将铟镓砷光敏芯片1与读出电路2上对应设置的电极耦合互连所得，从而实现光电转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种像元错位的铟镓砷线列探测器，其特征在于，所述铟镓砷线列探测器包括铟镓砷光敏芯片，所述铟镓砷光敏芯片包括至少两行平行排列的像元；相邻行中的像元沿行方向错位设置。2.如权利要求1所述的铟镓砷线列探测器，其特征在于，所述铟镓砷线列探测器还包括读出电路；所述读出电路与所述铟镓砷光敏芯片电连接；所述读出电路用于从所述铟镓砷光敏芯片读取光电转换信号。3.如权利要求2所述的铟镓砷线列探测器，其特征在于，所述铟镓砷线列探测器还包括互连层；所述互连层包括分别设置于所述铟镓砷光敏芯片的下表面和所述读出电路的上表面且一一对应的电极组；所述铟镓砷光敏芯片和所述读出电路通过所述互连层电连接。4.如权利要求3所述的铟镓砷线列探测器，其特征在于，所述铟镓砷光敏芯片的下表面覆盖有钝化膜层；所述电极组包括设置于所述铟镓砷光敏芯片下表面的电极凸块，所述电极凸块凸出于所述钝化膜层。5.如权利要求2所述的铟镓砷线列探测器，其特征在于，所述读出电路还设置有若干外接电极，所述外接电极用于和外部接口电连接，以将所述光电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，刘大福，顾溢，孙夺，
申请(专利权)人：无锡中科德芯光电感知技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：