在前侧照明的SPAD成像仪上对多芯片微镜头印记的挑战和前景

科学领域:

• 光子学是指光子学的使用方法.
• 半导体设备 半导体设备
• 光学工程是指光学工程.

背景情况:

• 前端照明单光子雪崩二极管 (SPAD) 阵列面临由于低填充因子的灵敏度限制.
• 大像素距,低本地填充因子和大数组大小为SPAD技术带来了挑战.

研究的目的:

• 在SPAD阵列上实现折射微镜,以恢复填充因子损失.
• 为了提高SPAD阵列的整体灵敏度和光子检测效率.

主要方法:

• 制造用于折射微镜头的光电阻主体.
• 在使用制造模具的SPAD阵列上打印UV可固化的混合聚合物.
• 在各种SPAD阵列设计和尺寸上进行晶圆网状层级复制.
• 度因子和光谱传输的表征.

主要成果:

• 在SPAD阵列上成功复制了微镜头,其残余层很薄 (∼10μm).
• 对于28.5μm像素距阵列,实现了75.6-83.2%的有效填充系数 (本机填充系数28%).
• 对大型512×512数组测量了高达4.2的度系数 (16.38微米的像素距,10.5%的本地填充系数).
• 在可见和近红外 (NIR) 范围内证明了统一的光谱传输.

结论:

• 通过印记光刻法制造的折射微镜头有效地增强了SPAD阵列填充因子.
• 开发的方法为提高SPAD灵敏度提供了可行的解决方案,特别是对于大格式数组.
• 建议进一步改进模拟工具,以便更准确地预测度因子.