红外焦平面列阵探测器芯片的性能测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种红外焦平面列阵芯片的性能测试装置，包括依次置有的辐射源、光栏、调制盘、带ＺｎＳ窗口的真空电磁屏蔽室。真空室内有４５°反射镜、置在芯片平移台上的低温杜瓦冷头上的芯片、置在信号平移台上的信号探针架，置在固定平台上的接地探针架和串音探针架，平移台的定位精度达±２．５μｍ，芯片像元上产生的光电信号由探针通过屏蔽线输入到真空室外的测量仪器进行测量。本装置适合大规模列阵芯片性能的测试。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及红外探测器的一种性能测试装置，特别是红外焦平面列阵探测器芯片的性能测试装置。在红外焦平面列阵探测器的制备过程中，列阵芯片的性能测试是必不可少的。由于列阵芯片像元密集度高、数量多、电极直径极小(10-30μm)，并且结构疏松，像元信号从电极上引出不能损坏电极；芯片须制冷90K以下，且芯片表面不能形成霜冻、无油沾污；所测的信号微小，信号的引出必须达到相当高的信噪比。因此，要获得正确的列阵芯片的性能数据，必须要解决以上技术难点。目前已有的技术中，芯片的致冷采用敞开式液氮致冷，为了防止致冷的芯片表面霜冻，芯片周围局部用氮气保护，这种方法只能在短时间内维持，如像元数量多、测量时间长、就会影响测量准确性；芯片上诸多像元信号的引出用探针和像元电极接触来实现，而探针的每次压下和抬起是通过调节螺钉对探针弹簧片压力来控制，这样容易造成探针和电极接触不良或压力太大损坏像元电极，并且工作效率低；由于所测得的信号微弱，敞开式测量难以达到高的信噪比。因此这种简陋的测量装置难以完成大规模集成芯片的测量要求。本技术的目的为克服上述已有技术中存在的问题，将原来敞开式液氮致冷改为封闭式的液氮致冷，并能起到电磁屏蔽的作用；保证探针和像元的接触良好而不损坏电极；探针的移动用机械驱动，提高工作效率。本技术的解决方案是将芯片致冷部分、探针测量部分放入一个真空的电磁屏蔽室内，这样可以防止芯片由于致冷而形成表面结霜和空间沾污，电磁屏蔽可以提高芯片测量信噪比；探针与像元电极接触压力恒定并可调，探针的抬起与压下通过与万向轴相接的操纵杆控制，探针与像元电极接触状态通过真空室上的观察窗口，用带有CCD摄像头的显微镜通过显示器观察。整个测量装置包括红外辐射源2，沿着辐射源发射的红外辐射光前进的方向上依次置有光栏3，调制盘4，带有透红外辐射的ZnS窗口6的真空室42，45°反射镜7置在真空室内，与ZnS窗口6在同一水平线上，与45°反射镜7相垂直的上方，真空室42的顶面置有观察窗18，在真空室内底部置有芯片平移台11，芯片平移台上置有带冷头10的低温杜瓦9，冷头10上置有芯片8，在真空室内底部与芯片平移台相对应处，置有信号平移台25和固定平台26，信号平移台上置有信号探针架22，固定平台26上置有接地探针架23和串音探针架24，芯片8上诸像元信号输出由信号探针架、接地探针架和串音探针架上的探针引出，通过屏蔽线输入到真空室外的测量仪器43。真空室外，观察窗18上面置有带CCD摄像头20的显微镜19，摄像头与显示器21相连。所说的真空室42为一几何形状的带有盖板的不锈钢材料制成，内置有一照明灯17，底部置有电源接线柱38、信号接线柱39、机械泵抽气口40、分子筛吸附泵抽气口41。所说的芯片平移台11由步进电机14-1、14-2驱动作X、Y向移动，芯片平移台绕Z轴水平方向旋转，由真空室外的操纵杆13与真空室内的万向轴12相连驱动。所说的低温杜瓦9顶部有一液氮输入管15与真空室侧壁液氮输入口16相连。低温杜瓦的冷头10上置有测温电阻44通过导线与真空室外的测量仪器43相连。所说的信号平移台25由两个步进电机27-1、27-2驱动，分别作X、Y向移动。所说的串音探针架24的X、Y向移动分别由真空室外的操纵杆35、37与真空室内的万向轴34、36相连驱动。所说的信号探针架22、接地探针架23、串音探针架24分别与万向轴28、29、32的一端相连，万向轴28、29、32的另一端分别与真空室外的操纵杆30、31、33相接，分别控制探针架的探针抬起与压下二种工作状态。上述结构见附图一、附图二。 附图说明图一为红外焦平面列阵探测器芯片性能测试装置。图二为真空室俯视结构图。实施例参阅图一，红外辐射源2发射的红外辐射光，经过光栏3、调制盘4成为调制光，通过遮挡门5、真空室42侧壁的ZnS窗口6进入真空室42，经过45°反射镜7反射，垂直照射到置于芯片平移台11上低温杜瓦9的冷头10上的芯片8上，芯片上诸像元产生光电信号，由置于信号平移台25上的信号探针架22的探针22-1和置于固定平台26上的接地探针架23的探针23-1引出。两像元之间的串音由通过置于固定平台26上的串音探针架24上的探针24-1输入一调制电信号，在相邻像元上由信号探针架22上的探针22-1和接地探针架上的探针23-1引出相邻两个像元的串音信号。信号的引出均由屏蔽线通过信号接线柱9输入到测量仪器43上进行测量。探针与像元接触是通过调节螺钉对探针弹簧片加压来控制，其接触状态由置于真空室42顶部的观察窗18外带有CCD摄像头17的显微镜19以及相连的显示器21观察。为了便于观察，显微镜视场中心线与芯片垂线有一夹角。红外辐射源2到芯片8的光路校正由内调焦望远镜1进行调整。本实施例中的红外辐射源2为黑体辐射源，辐射温度300-1000K，连续可调，控温精度达±0.1°。本实施例中的真空室42由一圆形的带有盖板的可起电磁屏蔽作用的不锈钢材料制成。真空室42内壁置有照明灯17作显微镜19照明用。真空室42底部置有机械泵抽气口40、分子筛吸附泵抽气口41，真空室由机械泵抽真空，分子筛吸附泵维持真空，真空度达10-1Pa。本实施例中的芯片平移台11、信号平移台25分别由步进电机14-1、14-2、27-1、27-2通过1/25减速驱动平移台作X、Y向移动，定位精度为2.5μm，最大移动量50mm，行程速度1mm/s-0.01mm/s。通过芯片平移台11的移动能把芯片送到红外辐射视场中心，并与接地探针相接触。为求得列阵芯片像元电极行线与信号探针移动轨迹平行，提高探针定位效率，芯片平移台11置有可绕Z轴水平旋转的装置，该装置由真空室外的操纵杆13与真空室内的万向轴12一端相连，万向轴的另一端与芯片平移台相连。通过操纵杆13调节芯片平移台绕Z轴水平旋转。本实施例中的信号探针架22、接地探针架23、串音探针架24的探针与像元接触是通过调节螺钉对探针弹簧片加压来控制，压力一旦调整好每次探针被压下压力恒定，无需逐个接触点调节，保证每次探针和电极接触良好，不损坏电极。信号探针架22、接地探针架23、串音探针架24分别与万向轴28、29、32的一端相连，万向轴的另一端与真空室外侧壁上的操纵杆30、31、33相连，在测量时，由操纵杆分别控制各探针架的探针的抬起和压下二种工作状态。本实施例中的串音探针架24置有X、Y向移动调节机构，该调节机构由万向轴34、36的一端与真空室外侧壁操纵杆35、37相连，万向轴的另一端与串音探针架相接，通过操纵杆控制万向轴使串音探针架的探针24-1能移至芯片任一像元上，和像元电极接触。本实施例中的测量信号由探针经过屏蔽线、信号接线柱39分别送到测量仪器43的V-I特性议、锁相放大器、LCR测试议进行测量，获得像元特性曲线、电流相应率、零偏压电阻等参数。杜瓦冷头10的温度通过测温电阻44从信号接线柱39引出，送到测量仪器43的测温仪测量。照明灯17、步进电机14-1、14-2、17-1、17-2所需电源分别通过电源接线柱38与真空室外部电源相连获得。本技术具有如下有益效果1.本测量装置置在真空电磁屏蔽室中，保证被测芯片表面不霜冻、无油沾污、并有较好的电磁屏蔽效果；2.本测量装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外焦平面列阵探测器芯片的性能测试装置，包括红外辐射源（２），沿着红外辐射源（２）发射的红外辐射光前进的方向上，依次置有光栏（３）、调制盘（４）、４５°反射镜（７）、带冷头（１０）的低温杜瓦（９），冷头（１０）上的置有芯片（８），芯片（８）上方置有显微镜（１９），芯片（８）诸像元信号的输出经信号探针架（２２）的探针（２２－１）、接地探针架（２３）的探针（２３－１）、串音探针架（２４）的探针（２４－１）与测量仪器（４３）相连；其特征在于：（１）．所说的４５°反射镜（ ７）、低温杜瓦（９）、信号探针架（２２）、接地探针架（２３）、串音探针架（２４）置于一几何形状的带有盖板的电磁屏蔽真空室（４２）内；真空室（４２）侧壁置有ＺｎＳ窗口（６）与４５°反射镜（７）在同一水平线上；４５°反射镜（７）垂直上方，真空室（４２）顶面置有观察窗（１８）；真空室（４２）内底部置有带步进电机（１４－１）、（１４－２）的芯片平移台（１１），芯片平移台（１１）上置有带冷头（１０）的低温杜瓦（９），冷头（１０）上置有芯片（８）；在真空室（４２）内底部与芯片平移台（１１）相对应处，置有带步进电机（２７－１）、（２７－２）的信号平移台（２５）和固定平台（２６），信号平移台上置有信号探针架（２２），固定平台（２６）上置有接地探针架（２３）和串音探针架（２４）；真空室（４２）内侧壁置有照明灯（１７）；底部置有电源接线柱（３８）、信号接线柱（３９）、机械泵抽气口（４０）、分子筛吸附泵抽气口（４１）；在观察窗（１８）上置有带ＣＣＤ摄像头（２０）的显微镜（１９），摄像头（２０）与显示器（２１）相连；（２）．所说的低温杜瓦（９）顶部有一液氮输入管（１ ５）与真空室（４２）侧壁液氮输入口（１６）相连，低温杜瓦的冷头（１０）上置有测温电阻（４４）通过信号接线柱（３９）与真空室（４２）外的测量仪器（４３）相连；（３）．所说的信号探针架（２２）、接地探针架（２３）、串音探针架（２４）分别与万 向轴（２８）、（２９）、（３２）一端相连，万向轴（２８）、（２９）、（３２）的另一端分别与真空室（４２）外侧壁的操纵杆（３０）、（３１）、（３３）相连，使其在测试时可分别通过操纵杆（３０）、（３１）、（３３）控制信号探针架（２２）的探针（２２－１）、接地探针架（２３）的探针（２３－１）、串音探针架（２４）的探针（２４－１）抬起和压下两种工作状态；（４）．所说的串音...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王正官，陈伯良，陈世军，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]