傅婧 蔡毓龙 李豫东 冯婕† 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)

1 引言

近年来,快速发展的CMOS 图像传感器(CMOS image sensor,CIS)由于体积小,集成度高,功耗低,读出速度快等独特优势,逐渐代替电荷耦合器件(charge-coupled device,CCD),成为遥感成像、星敏感器和太阳敏感器等空间任务应用中的主流成像器件[1].对于传统的前照式(Front-side illuminated,FSI)图像传感器,光线入射后先经过片上透镜和滤光片,然后再通过金属和氧化层,之后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 illuminated,BSI)图像传感器应运而生,其具有更高的量子效率、灵敏度,在空间成像领域具有广泛的应用前景[2].

在空间辐射环境中,各种粒子会在电子元器件中引发电离总剂量效应、位移损伤效应以及单粒子效应[3,4].针对标准CMOS 工艺生产的CIS,国内外已对其空间累积辐射效应进行广泛的研究[5,6].Hopkinson 等[7]在重离子辐照后的CIS 采集图像上发现了许多瞬态白色亮斑.Goffion 团队[8,9]于2013 年对分别对两款商用3T 和4T CIS 进行重离子实验,研究了部分典型的SEU 和SEL 现象.中国科学院新疆理化所蔡毓龙等[10-11]对商用CIS 进行了重离子实验,首次全面研究了重离子辐照CIS像素阵列产生不同形状单粒子瞬态亮斑形成机理,同时首次报道分析了一些复杂单粒子SEL现象.除了重离子诱导CIS 单粒子效应,Beaumel 等[12]通过选用不同能量的质……