质子辐照下4T CMOS图像传感器满阱容量退化模拟研究

作     者：杨勰 王祖军 尚爱国 霍勇刚 薛院院 贾同轩 焦仟丽 YANG Xie;WANG Zu-jun;SHANG Ai-guo;HUO Yong-gang;XUE Yuan-yuan;JIA Tong-xuan;JIAO Qian-li

作者机构：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 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(11875223,11805155) 国家科技重大专项资助项目(2014ZX01022-301) 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室基金资助项目(SKLIPR1803,SKLIPR1903Z,SKLIPR2012) 

出 版 物：《现代应用物理》 (Modern Applied Physics)

年 卷 期：2021年第12卷第3期

页      码：131-139页

摘      要：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-SiO_(2)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。

主 题 词：4T CMOS图像传感器 质子辐照模拟 满阱容量 抗辐射设计 

学科分类：080903[080903] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

D　O　I：10.12061/j.issn.20956223.2021.030605

馆 藏 号：203105900...