马林东,郭 旗,李豫东,文 林,冯 婕,张 翔,王田珲

(1.中国科学院 特殊环境功能材料与器件重点实验室,乌鲁木齐830011；2. 中国科学院 新疆理化技术研究所,乌鲁木齐830011；3.新疆电子信息材料与器件重点实验室,乌鲁木齐830011；4.中国科学院大学,北京100049)

近十余年来，随着CMOS电路制造工艺技术的发展以及设计水平的不断提高，采用亚微米和深亚微米工艺制造的CMOS图像传感器已经克服了发展初期的一些缺点[1-3]，在综合考虑系统功耗、体积、质量、成本等因素后，CMOS图像传感器在空间任务中得到了广泛应用，如在遥感相机、星敏感器、辅助着陆等领域，主要实现了星图采集、监控成像和导航等功能。但是,恶劣的空间辐射环境会导致CMOS图像传感器的性能严重退化[4-6]。

1997年, Hancock等最早开始对CMOS有源像素传感器(CMOS active pixel sensor，CMOS APS)进行了辐照效应研究，实验样品采用P-MOS和P+/N光电二极管。实验结果显示,CMOS APS的主要辐照损伤是暗电流大幅度增加，初步认为是由光电二极管周边的漏电流造成的。2008--2012年，Goiffon研究小组对0.18 μm工艺的CMOS APS进行γ射线辐照实验，证实了氧化物缺陷电荷是引起暗电流增大的主要原因，且和界面态引起暗电流相比，氧化物缺陷电荷引起的暗电流要高出两个数量级[7-9]。2012年,Tan等对4T晶体管(4 transistors, 4T)CMOS图像传感器进行了X射线辐照实验。结果表明，辐照后浅槽隔离(shallow trench isolation，STI)漏电是器件退化的重要原因[10]。

目前，国内主要对3T-CMOS图像传感器开展了一些辐射效应研究，而对主流的4T-CMOS图像传感器的辐射效应研究较少。本文以电子作为辐照源，对不同偏置条件下的4T-CMOS图像传感器进行了辐照，主要对暗电流、饱和输出和暗信号非均匀性等特征参数进行了分析，深入认识了电子辐照导致CMOS图像传感器性能退化的机理。……