【摘 要】
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以4T CMOS有源像素图像传感器为研究对象,开展了 10 MeV不同注量质子辐照导致图像传感器满阱容量性能退化模拟研究,建立了 CMOS图像传感器结构模型和质子辐照模型;结合满阱容量计算模型,分析了不同注量质子辐照对光电二极管(PPD)电容、TG沟道势垒及浮置节点(FD)与衬底形成的耗尽层的影响,揭示了辐照诱导满阱容量退化机理;在CMOS图像传感器结构设计基础上,提出了抗辐射设计方案.研究结果表明,质子辐照在氧化层中引入大量的氧化物陷阱电荷和界面态,使得PPD耗尽层展宽,导致光电二极管(PPD)电容下降
【机 构】
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西安高科技研究所,西安710025;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室,西安710024;湘潭大学材料科学与工程学院,湘潭411105
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以4T CMOS有源像素图像传感器为研究对象,开展了 10 MeV不同注量质子辐照导致图像传感器满阱容量性能退化模拟研究,建立了 CMOS图像传感器结构模型和质子辐照模型;结合满阱容量计算模型,分析了不同注量质子辐照对光电二极管(PPD)电容、TG沟道势垒及浮置节点(FD)与衬底形成的耗尽层的影响,揭示了辐照诱导满阱容量退化机理;在CMOS图像传感器结构设计基础上,提出了抗辐射设计方案.研究结果表明,质子辐照在氧化层中引入大量的氧化物陷阱电荷和界面态,使得PPD耗尽层展宽,导致光电二极管(PPD)电容下降;质子辐照在氧化层中产生正氧化物陷阱电荷,使得TG传输门沟道Si-SiO2界面处产生感应负电荷,造成TG沟道势垒下降,暗电流增加,间接导致满阱容量下降;通过增大耗尽层中的重掺杂浓度和结深,采用非均匀沟道掺杂及在光电二极管与FD节点之间加入P型注入层并增大浓度,可有效提高PPD电容抗质子辐照能力.
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