质子辐照下正照式和背照式图像传感器的单粒子瞬态效应.pdfVIP

物 理 学 报   Acta  Phys.  Sin.   Vol. 71, No. 5 (2022)    054206   质子辐照下正照式和背照式图像传感器的 单粒子瞬态效应* 1)2)3) 4) 1)2) 1)2)† 傅婧     蔡毓龙     李豫东     冯婕 1)2) 1)2) 1)2)‡ 文林     周东     郭旗 1) (中国科学院新疆理化技术研究所, 乌鲁木齐　830011) 2) (新疆电子信息材料与器件重点实验室, 乌鲁木齐　830011) 3) (中国科学院大学, 北京　100049) 4) (中国科学院微小卫星创新研究院, 上海　200011) (2021 年10 月4 日收到; 2021 年11 月8 日收到修改稿) CMOS图像传感器应用于空间任务时容易受到质子单粒子效应影响. 本文采用商用正照式(FSI)和背照 式(BSI)CMOS图像传感器开展了不同能量的质子辐照实验, 实验中通过在线测试方法分析质子单粒子效应. 10 2 其中, 质子能量最高为200 MeV, 总注量为10  particle/cm , 结果未发现外围电路的单粒子效应, 但观察到像 素阵列出现不同形状的单粒子瞬态亮斑. 通过提取瞬态亮斑沉积能量和尺寸大小两个特征参数, 比较了不同 能量质子对瞬态亮斑特征的影响, 以及FSI和BSI 中瞬态亮斑特征的差异. 最后, 结合仿真方法, 与实验结果 进行比较, 预测了质子在CMOS图像传感器像素单元产生瞬态亮斑的能量沉积分布. 仿真结果验证了光电二 极管耗尽区厚度减小和外延层减薄是导致BSI图像传感器中质子能量沉积分布左移的主要因素. 关键词：CMOS图像传感器, 质子辐照, 单粒子效应, 瞬态亮斑 PACS ：42.88.+h, 85.60.Dw, 61.72.J– 　DOI: 10.7498/aps.71   上透镜和滤光片, 然后再通过金属和氧化层, 之后 1   引　言 在光电二极管中形成光生载流子. 为了实现更好的 成像性能, 光线从背面入射的背照式 (Back-side 近年来, 快速发展的CMOS图像传感器(CMOS