高总电离剂量水平下CMOS图像传感器技术的辐射硬度比较

摘要： 研究了制造工艺对CMOS图像传感器在MGy级总电离剂量下辐射诱导退化效应的影响。此外，据我们所知首次评估了部分钉扎光电二极管在中高总电离剂量下的脆弱性。结果表明：3T标准部分钉扎光电二极管在辐照前具有最低暗电流，但在10kGy(SiO2)时其暗电流增至~1pA，超过10kGy(SiO2)后像素功能丧失。通过对比多种CIS技术发现，制造工艺会影响两种主要辐射诱导退化现象——读出链MOSFET的阈值电压漂移和暗电流增加。在所有测试技术中，1.8V MOSFET表现出更低的阈值电压漂移，N型MOSFET具有最佳抗辐射性。所有受测器件中，1.8V传感器实现了最优暗电流性能。为深入理解极端总电离剂量下CIS的抗辐射加固，我们在MGy量级评估了多种"设计即抗辐射"解决方案。