$8\times8$ UV-PPA 검출기용 Readout IC의 설계 및 제작 = Implementation of Readout IC for $8\times8$ UV-FPA Detector

국문 초록 (Abstract)

Readout 회로는 검출기에서 발생되는 신호를 영상신호처리에 적합한 신호로 변환시키는 회로를 말한다. 일반적으로 감지소자와의 임피던스 매칭, 증폭기능, 잡음제거 기능, 및 셀 선택 둥의 기능을 갖추어야하며, 저 전력, 저 잡음, 선형성, 단일성(uniformity),큰 동적 범위(dynamic range), 우수한 주파수 응답 특성 등의 조건을 만족하여야 한다. Focal Plane array (FPA)용 자외선 영상 장비 개발을 위한 기술 요소는 첫째, 자외선 검출기(detector) 재료 및 미세 가공 기술 둘째, detector에서 출력되는 전기신호를 처리하기 위한 ReadOut IC (ROIC) 설계기술 그리고, detector 와 ROIC를 하이브리드 본딩하기 위한 패키지 기술 등으로 구분할 수 있다. ROIC는 영상장비 지능화 및 다기능화를 가능하게 하며, 궁극적으로 고부가가치 상품화를 위한 핵심부품이다. 특히, 고해상도 영상 장비용 ROIC의 개발을 위해서는 검출기 특성, 신호의 동적 범위, readout rate, 잡음 특성, 셀 피치(cell pitch), 전력 소모 등의 설계사양을 만족하는 고집적, 저 전력 회로설계 기술이 필요하다. 본 연구에서는 칩 제작 기간 단축 및 비용의 절감을 위하여 $8\times8$ FPA용 prototype ROIC를 설계 및 제작한다. 제작된 $8\times8$ FPA용 ROIC의 단위블럭 및 전체기능을 테스트하며, ROIC 제어보드 및 영상보드를 제작하여 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신으로 PC의 모니터에서 검출된 영상을 확인함으로써, ROIC의 동작을 완전히 검증할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Readout circuit is to convert signal occurred in a defector into suitable signal for image signal processing. In general, it has to possess functions of impedance matching with perception element, amplification, noise reduction and cell selection. It also should satisfies conditions of low-power, low-noise, linearity, uniformity, dynamic range, excellent frequency-response characteristic, and so on. The technical issues in developing image processing equipment for focal plane way (FPA) can be categorized as follow: First, ultraviolet (UV) my detector material and fine processing technology. Second, ReadOut IC (ROIC) design technology to process electric signal from detector. Last, package technology for hybrid bonding between detector and ROIC. ROIC enables intelligence and multi-function of image equipment. It is a core component for high value added commercialization ultimately. Especially, in development of high-resolution image equipment ROIC, it is necessary that high-integrated and low-power circuit design technology satisfied with design specifications such as detector characteristic, signal dynamic range, readout rate, noise characteristic, ceil pitch, power consumption and so on. In this paper, we implemented a $8\times8$ FPA prototype ROIC for reduction of period and cost. We tested unit block and overall functions of designed $8\times8$ FPA ROIC. Also, we manufactured ROIC control and image boards, and then were able to verify operation of ROIC by confirming detected image from PC's monitor through UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) communication.