The invention relates to a design method of a semiconductor process compatible hyperspectral imaging chip with wide spectral range, which is easy to process, and relates to the field of semiconductor technology. The invention provides a cavity mirror design of FPI with wide spectral range, high spectral resolution and high signal-to-noise ratio, and realizes a process compatible hyperspectral imaging integrated chip with wide spectral range, high spectral resolution and high signal-to-noise ratio. When designing the hyperspectral imaging chip in semiconductor technology, considering that the hyperspectral spectrum needs to cover more spectral bands, the central wavelength of the Bragg film system of the imaging chip structure is designed, and the central wavelength of the Bragg mirror film system is optimized. The available spectral range of the hyperspectral imaging chip is broadened and the process of changing the cavity length or adjusting the harmonic length of FP is guaranteed. The optimization of filter bandwidth avoids the problems of narrowing the available spectrum range, worse resolution of edge spectrum and worse signal-to-noise ratio, which lead to the identification of target feature spectrum can not be distinguished.
【技术实现步骤摘要】
宽光谱范围的半导体工艺兼容高光谱成像芯片设计方法
本专利技术涉及半导体
,具体涉及一种易加工的宽光谱范围的半导体工艺兼容高光谱成像芯片设计方法。
技术介绍
高光谱成像技术是一种将传统的二维成像技术与光谱分析技术有机结合在一起的新方法,其根据物质对不同波长电磁波的反应来实现对于物质的识别和测量。高光谱成像系统(HyperSpectralImaging,简称HSI),可以获得二维空间图像信息与一维光谱信息构成的具有“图谱合一”特性的三维光谱图像,它既可以观测到二维分布的空间信息,又可以观测到每一个像素点上的光谱信息。图像空间信息反映目标物的大小、形状和缺陷等外部特征,光谱信息能够反映目标物体的物理和化学成分。因此可以通过分析处理光谱信息来识别物质材料、材质和组份等理化信息,还可以通过图像的空间信息快速地、直观地识别相关位置和范围。光谱成像的检测功能使其在众多领域具有巨大的应用潜力,例如,食品质量安全监控、精细农业、矿业勘探开采、地表地质分析、天文学、环境分析及监控、医疗诊断、生化分析、安防和军事等。1)传统高光成像系统的缺点以经典空间扫描式的高光谱成像系统为代表的传统光谱成像系统结构,在经典的HSI系统中,由于系统是基于单个分立器件的,为了保证空间分辨率和光谱分辨率,必须引入物镜、光阑、准直器、各类透镜等光学器件,同时必须考虑各种器件之间的聚焦、准直问题,这就导致传统的HSI系统复杂度很高,体积较大,成本很高,应用范围受到极大限制。同时,在传统架构中,由于分立的光学元器件的分光性能对光波长较为敏感,当应用需求发生改变,比如不同波长及不同分辨率的要求等,整 ...
【技术保护点】
1.一种易加工的宽光谱范围的半导体工艺兼容高光谱成像芯片设计方法,其特征在于,该方法将所述芯片设计为:所述成像芯片的每一个像素都由上反射镜、通光层、下反射镜和像素感光部位构成,所述上反射镜、通光层、下反射镜和像素感光部位均采用半导体工艺相兼容的材料,采用半导体工艺进行生长;所述上反射镜采用多层高反射率物质Si3N4与多层低反射率物质SiO2交替制备,形成布拉格反射镜,当交叠次数达到10次以上,作为FP腔的腔镜,上反射镜位于一芯片保护玻璃之下,所述通光层之上;所述通光层由SIO2材料制备,厚度变化为台阶式生长或由微光机电系统MOEMS电致驱动;所述下反射镜具有与上反射层相同的结构和材料,位置在通光层与像素感光部位之间;所述上反射镜,通光层和下反射镜三者构成法珀腔。
【技术特征摘要】
1.一种易加工的宽光谱范围的半导体工艺兼容高光谱成像芯片设计方法,其特征在于,该方法将所述芯片设计为:所述成像芯片的每一个像素都由上反射镜、通光层、下反射镜和像素感光部位构成,所述上反射镜、通光层、下反射镜和像素感光部位均采用半导体工艺相兼容的材料,采用半导体工艺进行生长;所述上反射镜采用多层高反射率物质Si3N4与多层低反射率物质SiO2交替制备,形成布拉格反射镜,当交叠次数达到10次以上,作为FP腔的腔镜,上反射镜位于一芯片保护玻璃之下,所述通光层之上;所述通光层由SIO2材料制备,厚度变化为台阶式生长或由微光机电系统MOEMS电致驱动;所述下反射镜具有与上反射层相同的结构和材料,位置在通光层与像素感光部位之间;所述上反射镜,通光层和下反射镜三者构成法珀腔。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述像素感光部位为CMOS传感器的像素感光部位。3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,其中在所述下反射层和上反射镜之间形成FP光腔。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述下反射镜和像素感光部位采用一体化制备方法,没有空隙,像素感光部位后是完整的读出电路。5.如权利要求3所述的方法,其特征在于,在组成FP腔的上反射镜和下反射镜的布拉格结构的膜系生长厚度的中心波长选择上,选择的波长窗口在可见光至近红外范围,所述中心波长的优化公式为:其中,λ1和λ2是成像芯片可调谐波长的下限和...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘舒扬,王天鹤,张晨,吕津玮,贾晓东,
申请(专利权)人:天津津航技术物理研究所,
类型:发明
国别省市:天津,12
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