專利名稱：組合型線列硅光探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及硅光探測(cè)器，具體是指一種用于成像光譜儀的組合型線列硅光探測(cè)器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代光譜測(cè)試技術(shù)中，常常應(yīng)用硅光探測(cè)器線列陣或者CCD作為可見(jiàn)近紅外波段的探測(cè)器件。在采用線列探測(cè)器或者CCD時(shí)，經(jīng)色散的光照射在探測(cè)器上。其不同波長(zhǎng)的光照射在線列探測(cè)器不同的光敏元上。因而線列的每一個(gè)光敏元就對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的波長(zhǎng)，它的輸出信號(hào)正比于相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)。這樣，在光譜儀中不再需要旋轉(zhuǎn)色散元件如光柵或棱鏡就可以同時(shí)讀出不同波長(zhǎng)的信號(hào)。這不但大大的簡(jiǎn)化了光譜儀的結(jié)構(gòu)，而且可以作成瞬態(tài)光譜儀。
但是，通常硅光探測(cè)器的光譜響應(yīng)特性是在0.4μm附近的藍(lán)紫光波段和1.0μm的近紅外波段的響應(yīng)率都明顯下降，因而給光譜儀測(cè)試帶來(lái)麻煩。特別是對(duì)于探測(cè)微弱信號(hào)的成像光譜儀，它要求在0.4μm~1.0μm整個(gè)波段都有較高的響應(yīng)率，因此已有人做成短波增強(qiáng)的硅光探測(cè)器線列陣，它在藍(lán)紫光波段的響應(yīng)率有了顯著的提高，但是其近紅外波段的響應(yīng)率都較低。也有近紅外波段響應(yīng)率較高的硅光探測(cè)器，但是其藍(lán)紫光波段的響應(yīng)率很差?？傊?，還沒(méi)有一種在0.4μm~1.0μm整個(gè)波段響應(yīng)率都得到增強(qiáng)的硅光探測(cè)器線列陣。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型采用把線列探測(cè)器分為幾個(gè)子線列，每一子線列在工藝上對(duì)其探測(cè)波段的響應(yīng)率進(jìn)行增強(qiáng)，然后把這幾個(gè)子線列拼接成一個(gè)完整的線列。這樣，在成像光譜儀覆蓋的整個(gè)光譜范圍內(nèi)都能得到高的測(cè)試靈敏度。
本實(shí)用新型的一種用于成像光譜儀的組合型線列硅光探測(cè)器，包括線列芯片、底板和帶窗口的框架。底板為環(huán)氧板，其正面二邊布有根據(jù)線列芯片引線要求排列的電極引線圖，底板的背面置有穿過(guò)底板且與底板正面電極引線端點(diǎn)電學(xué)聯(lián)接的插針；底板正面中間置有與底板牢固結(jié)合的長(zhǎng)條形的襯底電極塊，該電極塊與電極引線圖中的多根公共引線相接；長(zhǎng)條形襯底電極塊上置有對(duì)不同光譜段增強(qiáng)的線列芯片，線列芯片是由多個(gè)不同光譜段增強(qiáng)的子線列芯片拼接而成，這些子線列芯片拼接時(shí)必需保持在一直線上，而且在同一平面上；線列光敏元的信號(hào)引出是通過(guò)硅鋁絲與底板上相對(duì)應(yīng)的電極引線聯(lián)結(jié)；線列芯片上罩有帶窗口的框架，框架通過(guò)環(huán)氧膠固定在底板上，窗口由蒸鍍帶通濾光薄膜的玻璃片構(gòu)成。
所說(shuō)的子線列芯片是由高阻N型硅片通過(guò)摻雜形成P-N結(jié)的線列光敏元組成，再根據(jù)不同的響應(yīng)波段對(duì)不同的子線列芯片光敏元熱生長(zhǎng)不同厚度的SiO2增透膜。對(duì)用于探測(cè)460nm到620nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為60-80nm，可以增強(qiáng)在藍(lán)紫光波段的響應(yīng)率；探測(cè)620nm到940nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為100-120nm；探測(cè)940nm到1100nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為190-210nm，可以增強(qiáng)近紅外波段的響應(yīng)率。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是1.可以提高成品率；2可以根據(jù)使用的不同波段范圍，對(duì)子線列芯片分別進(jìn)行光譜響應(yīng)的增強(qiáng)。研制的結(jié)果證明，這種組合結(jié)構(gòu)是非常有效的，因而形成了這個(gè)器件的最大特點(diǎn)即在一個(gè)線列上滿足了所有波段的高響應(yīng)率。


圖1.是器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.是器件的俯視圖；圖3.是不同厚度的SiO2增透膜子線列光敏元的光譜響應(yīng)曲線圖，曲線501為子線列芯片501的光譜響應(yīng)曲線；曲線502為子線列芯片502的光譜響應(yīng)曲線；曲線503為子線列芯片503的光譜響應(yīng)曲線。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是根據(jù)一種用于機(jī)載成像光譜儀的要求實(shí)施的。器件有4個(gè)子線列，每個(gè)子線列為16元，組合成64元線列硅光探測(cè)器，其特點(diǎn)是光敏元面積大，短波和長(zhǎng)波增強(qiáng)，使用的光譜范圍寬，響應(yīng)速度快和暗電流小。
探測(cè)器的底板1為覆銅環(huán)氧板，根據(jù)線列芯片引線要求在底板上印制電極引線圖2，并在其表面鍍金；底板的背面置有穿過(guò)底板且與底板正面電極引線端點(diǎn)電學(xué)聯(lián)接的插針3，插針間距為2.54mm，可插入標(biāo)準(zhǔn)的插座；底板正面中間置有與底板牢固結(jié)合的長(zhǎng)條形的襯底電極塊4，該電極塊與電極引線圖中的八根公共引線相接；4個(gè)子線列芯片的N極面用導(dǎo)電銀膠粘貼在長(zhǎng)條形襯底電極塊上，并使其保持在一直線上，光敏元保持在同一平面上；線列光敏元5的信號(hào)引出采用超聲波焊接工藝通過(guò)硅鋁絲把光敏元P極與底板上的相對(duì)應(yīng)的電極引線聯(lián)結(jié)，線列芯片上罩有帶窗口6的框架7，框架通過(guò)環(huán)氧膠固定在底板上，在1-20光敏元上方窗口6為全透玻璃，21-64光敏元上方窗口為蒸鍍有0.7μm前截止濾光薄膜。
4個(gè)子線列芯片都采用電阻率為1000Ωcm的N型硅材料，PN結(jié)深為0.2μm，光敏元之間的中心距為0.8mm，64元光敏元的總長(zhǎng)為51.2mm。
由于各個(gè)子線列對(duì)應(yīng)的探測(cè)波段不同，因而在各個(gè)子線列光敏元上熱生長(zhǎng)不同厚度的SiO2增透膜。子線列芯片501為1-16元，用于探測(cè)460nm到620nm波段的信號(hào)，采用70nm厚的SiO2增透膜，可以增強(qiáng)在藍(lán)紫光波段的響應(yīng)率；子線列芯片502為17-32元和33-48元二個(gè)，采用120nm厚的SiO2增透膜，用于探測(cè)620nm到940nm波段的信號(hào)；子線列芯片503為49-64元，采用200nm厚的SiO2增透膜，可以使940nm到1100nm波段的響應(yīng)率得到增強(qiáng)，這三種子線列芯片的光譜響應(yīng)曲線如圖2所示。從圖中看到，各個(gè)芯片在其使用的波段，響應(yīng)率都是最高的。
權(quán)利要求1.一種組合型線列硅光探測(cè)器，包括底板(1)、線列芯片(5)和帶窗口(6)的框架(7)，底板為環(huán)氧板其正面二邊布有根據(jù)線列芯片引線要求排列的電極引線圖(2)，底板的背面置有穿過(guò)底板且與底板正面電極引線端點(diǎn)電學(xué)聯(lián)接的插針(3)；底板正面中間置有與底板牢固結(jié)合的長(zhǎng)條形的襯底電極塊(4)，該電極塊與電極引線圖中的多根公共引線相接；長(zhǎng)條形襯底電極塊上置有線列芯片(5)，線列芯片光敏元的信號(hào)引出是通過(guò)硅鋁絲與底板上相對(duì)應(yīng)的電極引線聯(lián)結(jié)；線列芯片上罩有帶窗口(6)的框架(7)，框架通過(guò)環(huán)氧膠固定在底板上，其特征在于A.所說(shuō)的線列芯片(5)是由對(duì)不同光譜段增強(qiáng)的多個(gè)子線列芯片拼接而成，子線列芯片是由N型硅片通過(guò)摻雜形成P-N結(jié)的線列光敏元組成；B.所說(shuō)的窗口(6)在1-20光敏元上方為全透玻璃，21-64光敏元上方為蒸鍍有0.7μm前截止濾光薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1一種組合型線列硅光探測(cè)器，其特征在于所說(shuō)的對(duì)不同光譜段增強(qiáng)的多個(gè)子線列芯片是根據(jù)對(duì)用于探測(cè)460nm到620nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為60-80nm；探測(cè)620nm到940nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為100-120nm；探測(cè)940nm到1100nm波段信號(hào)的子線列芯片，SiO2增透膜厚度為190-210nm。
專利摘要一種用于成像光譜儀的組合型線列硅光探測(cè)器,包括:線列芯片、底板和帶窗口的框架。線列芯片置在二邊帶電極引線圖的底板中間,線列芯片上置有帶窗口的框架,框架固定在底板上。該實(shí)用新型利用了光譜檢測(cè)時(shí)不同光敏元測(cè)試不同波長(zhǎng)光的特點(diǎn),把線列芯片分為幾個(gè)子線列芯片,每一子線列芯片在工藝中對(duì)其探測(cè)波段的響應(yīng)率進(jìn)行增強(qiáng),然后把這幾個(gè)子線列芯片拼接成一個(gè)完整的線列芯片。這樣,在光譜儀覆蓋的整個(gè)光譜范圍內(nèi)都能得到高的測(cè)試靈敏度。探測(cè)器采用了PIN光電二極管的工藝,通過(guò)選擇不同厚度的SiO
文檔編號(hào)G01J3/12GK2518092SQ01277169
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者江美玲, 梁平治, 丁愛(ài)娣, 張學(xué)敏, 陳世軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所