摘要：CMOS图像传感器(CIS)在空间辐射或核辐射环境中应用时,均会受到总剂量辐照损伤的影响,严重时甚至导致器件功能失效。文章从微米、超深亚微米到纳米尺度的不同CIS生产工艺、从3TPD(Photodiode)到4TPPD(Pinned Photodiode)的不同CIS像元结构、从局部氧化物隔离技术(LOCOS)到浅槽隔离(STI)的不同CIS隔离氧化层等方面,综述了CIS总剂量辐照效应研究进展。从CIS器件工艺结构、工作模式和读出电路加固设计等方面简要介绍了CIS抗辐射加固技术研究进展。分析总结了目前CIS总剂量辐照效应及加固技术研究中亟待解决的关键技术问题,为今后深入开展相关研究提供理论指导。

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。