【摘 要】
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通过10MeV质子辐照试验，研究了CMOS有源像素传感器(CMOS Active Pixel Sensors 简称CMOS APS)的辐射损伤效应，结合器件结构和工艺参数，深入分析了参数退化的物理机理.结果显
【机 构】
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中国科学院 新疆理化技术研究所,新疆 乌鲁木齐 830011
【出 处】
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2014`全国半导体器件产业发展、创新产品和新技术研讨会暨第七届中国微纳电子技术交流与学术研讨会
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通过10MeV质子辐照试验，研究了CMOS有源像素传感器(CMOS Active Pixel Sensors 简称CMOS APS)的辐射损伤效应，结合器件结构和工艺参数，深入分析了参数退化的物理机理.结果显示：随着质子注量的不断增大暗信号和暗信号非均匀性显著退化，暗信号的增大既有电离损伤效应产生大量的氧化物陷阱电荷Not和界面态Nit导致的表面暗信号，又有位移损伤效应诱发的体缺陷充当载流子产生中心使体暗信号增大.通过分析暗信号非均匀性的形成原因，认为其退化主要由以下两点引起：1)由场增强发射导致局部暗信号增大，引起了暗信号退化的不一致性引起；2)由于体缺陷能级引入了生成率差异明显的热载流子，这也将导致像素单元间暗信号增大的不一致性.CMOS APS的饱和输出信号随辐照注量增大而减小，分析认为其退化是由于电离效应产生大量的氧化物陷阱电荷引起PN结耗尽层厚度WD增大、电容减小导致满阱变小的缘故.试验中还观察到光谱响应的退化，分析认为质子位移辐射损伤在体Si禁带中的体缺陷使耗尽层的光生载流子收集效率下降，引起600-850nm附近波长的响应度降低.通过本次试验，获得了CMOS APS的质子辐射效应规律，揭示其辐射损伤机理，研究结果可为星载CMOS APS的辐射损伤评估和抗质子辐射加固技术研究提供理论依据和试验支持.
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