红外焦平面光电传感器集成系统研究——读出电路设计

摘要

自上世纪70年代提出以来,红外焦平面的发展非常迅速,目前已成为红外科学领域的研究前沿。对于红外焦平面传感器,研制配套的读出电路芯片是至关重要的,本文的目的就是设计出一种适用于红外焦平面传感器的读出电路,并采用合适的工艺进行封装后测试其性能,促使红外焦平面传感器集成系统尽快投入实用。
　　 本文着重进行了红外焦平面传感器的读出电路设计,包括:设计了CTIA结构的输入级电路、相关双采样结构的采样保持电路、PMOS源级跟随器结构的输出级电路、多路(8×1)传输电路、双向积分结构读出电路等,并分别对单通道电路和八通道电路整体性能进行了仿真,最终完成了电路的版图设计,生成gdsll文件到半导体工厂进行了流片。
　　 此外介绍了红外焦平面的光敏芯片和读出电路芯片的互连方式的封装工艺,采用倒装焊技术进行铟柱互连,重点在封装生产线上进行倒装焊接的DOE工艺试验,并将其封装在陶瓷管壳内。
　　 通过适当的测试方法,先对读出电路芯片进行了工作状态测试,测试结果表明移位寄存器正常工作,测得电路直流功耗等数据满足指标要求。将读出电路与光敏芯片封装以后,进行了红外焦平面传感器整体性能的测试,当光敏芯片接受到的辐射强度变化时,随着辐射的增大,读出电路输出的电压也增大,具有较好的线性。