CMOS图像传感器质子位移损伤效应实验与分析

为了分析不同能量质子辐射引发的位移损伤对CMOS图像传感器(CIS)参数影响的差异,以商用CIS为研究对象,在中国原子能科学研究院回旋加速器上开展了50 MeV和90 MeV质子辐照实验,分析了不同能量及注量的质子辐照下器件的暗信号、热像素和随机电码信号(RTS)等参数的退化规律。实验结果表明:平均暗信号的增加可以用位移损伤剂量等效,而相同位移损伤剂量下50 MeV质子辐照后表现出更大的暗信号非均匀性(DSNU)和热像素。像素间RTS现象是质子辐照后不同类型的缺陷所导致的。计算机辅助设计技术(TCAD)模拟结果表明深能级的点缺陷导致载流子浓度更高的热产生率,且团簇缺陷产生率高于简单点缺陷,产生率的不同导致像素间暗信号产生差异,进而产生DSNU和RTS现象。