專(zhuān)利名稱：改善CMOS模擬圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種改善CMOS模擬圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法屬于圖像傳感和粒子輻照技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明的特征在于輻照溫度為室溫，輻照劑量為20～120Krad(Si)；在γ射線輻照后進(jìn)行退火，退火溫度為室溫至100℃，退火時(shí)間為40分鐘至15天，其退火時(shí)間隨著退火溫度的升高而減少，氣氛為空氣。
使用證明它達(dá)到了預(yù)期目的。
圖2是γ射線累積輻照并在室溫放置10天后的CMOS模擬圖像傳感器暗輸出圖像參數(shù)隨輻照劑量橫軸的變化曲線；
2a，暗輸出圖像的不均勻度參數(shù)；2b，平均暗輸出亮度參數(shù)；2c，暗噪聲參數(shù)；2d，動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)。
圖3累積到120Krad(Si)γ射線輻照與輻照后在室溫放置10天后的CMOS模擬圖像傳感器輸出圖像的比較；3a，輻照后立即捕獲的圖像；3b，輻照并在室溫放置10天后捕獲的圖像。
圖4是不同γ射線劑量輻照前后的5個(gè)黑白CMOS模擬圖像傳感器輸出圖像的比較；4a，未輻照；4b，用20Krad(Si)γ射線劑量輻照；4c，用60Krad(Si)γ射線劑量輻照；4d，用100Krad(Si)γ射線劑量輻照；4e，用140Krad(Si)γ射線劑量輻照。
圖5是用不同γ射線劑量輻照并在室溫放置10天后的5個(gè)黑白CMOS模擬圖像傳感器輸出圖像的比較；5a，未輻照；5b，用20Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天；5c，用60Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天；5d，用100Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天；5e，用120Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天；5f，用140Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天。
實(shí)施例中涉及的CMOS圖像傳感器的參數(shù)如暗輸出不均勻性NUD、暗噪聲和動(dòng)態(tài)范圍參照中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技量規(guī)范JJG 1037-93。
暗輸出不均勻性NUD是系統(tǒng)在無(wú)光照情況下各像元亮度數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差與其平均值的比值；NUD=1VmD1NΣi=1N(ViD-VmD)2;]]>其中N為像元數(shù)目，VmD是在無(wú)光照情況下各像元亮度數(shù)據(jù)的平均值， ViD是各像元亮度數(shù)據(jù)。
暗噪聲是系統(tǒng)暗輸出隨機(jī)漲落的標(biāo)準(zhǔn)差。
動(dòng)態(tài)范圍表征器件探測(cè)光信號(hào)大小的相對(duì)范圍，定義為飽和曝光量與噪聲等效曝光量的比值。
實(shí)施例1見(jiàn)

圖1。一種黑白CMOS模擬圖像傳感器，采用的γ射線劑量率為1.25Krad(Si)/min時(shí)，在不大于80Krad(Si)γ射線劑量累積輻照后的輸出圖像清晰度較好。在累積到40～60 Krad(Si)γ射線劑量輻照后的輸出圖像的清晰度最好。在輻照劑量累積到100 Krad(Si)以上時(shí)，沒(méi)有捕獲到完整的輸出圖像。
在圖2中，未輻照時(shí)，黑白CMOS模擬圖像傳感器的暗輸出圖像的不均勻性為10％。在以1.25Krad(Si)/min的劑量率，20～60Krad(Si)γ射線劑量輻照后器件暗輸出圖像的不均勻略有減??；在40Krad(Si)劑量輻照后器件暗噪聲最小而動(dòng)態(tài)范圍最大，此多成像清晰度也最好。
黑白CMOS模擬圖像傳感器的暗輸出參數(shù)隨γ射線輻照劑量的變化如下劑量(Krad)NUD(％)暗噪聲 動(dòng)態(tài)范圍0 103.1082.420 8 4.1761.140 9 2.6297.460 9 3.0284.380 123.7667.7用120Krad(Si)γ射線劑量輻照的CMOS模擬圖像傳感器不能捕獲到完整的輸出圖像，但是在室溫放置10天后其輸出圖像變得清晰，如圖3所示。
綜合影響成像質(zhì)量的其他因素考慮，輻照劑量以20～120Krad(Si)為好。本方法對(duì)不均勻性較大的CMOS模擬圖像傳感器成像質(zhì)量的改善效果十分明顯，可提高優(yōu)級(jí)品率，也可把不均勻性大而不能出廠的CMOS模擬圖像傳感器變成合格產(chǎn)品，提高成品率。目視γ射線輻照黑白CMOS模擬圖像傳感器在室溫下放置后的成像比剛輻照后測(cè)量的圖像明顯變好。它反映了一部分γ射線輻照致點(diǎn)缺陷和氧化物電荷在室溫下退火消除。再在室溫下放置10天，圖像質(zhì)量變化不明顯。在高于室溫下退火，退火時(shí)間可以大大縮短。
100℃退火，退火時(shí)間為40分鐘，可以獲得在室溫放置10天后的效果，退火后的CMOS模擬圖像傳感器在室溫使用時(shí)性能穩(wěn)定。
實(shí)施例2對(duì)5個(gè)CMOS模擬圖像傳感器用不同γ射線劑量輻照時(shí)，在小于100Krad(Si)γ射線劑量輻照后的輸出圖像清晰度均較好，而在60～100Krad(Si)時(shí)輸出圖像的清晰度最好。在140Krad(Si)γ射線劑量輻照后的輸出圖像清晰度變差；同時(shí)暗輸出圖像亮度明顯增加，如圖4所示。
用小于120Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天后的CMOS模擬圖像傳感器的輸出圖像均比未輻照的清晰度好。在140Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天后的輸出圖像清晰度仍然不好，如圖5所示。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明提出的γ射線輻照方法可改善CMOS模擬圖像傳感器的成像質(zhì)量，有助于提高產(chǎn)品的成品率和優(yōu)級(jí)品率。
權(quán)利要求
1.一種改善CMOS模擬圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法。其特征在于輻照溫度為室溫，對(duì)上述傳感器的輻照劑量為20～120Krad(Si)；在γ射線輻照后進(jìn)行退火，退火溫度為室溫至100℃，退火時(shí)間為40分鐘至15天，其退火時(shí)間隨著退火溫度的升高而減少，氣氛為空氣。
全文摘要
改善數(shù)字CMOS模擬圖像傳感器圖像質(zhì)量的γ射線輻照方法,屬于圖像傳感和粒子輻照技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于:輻照溫度為室溫,對(duì)上述傳感器的γ射線輻照劑量為20～120Krad(Si);在γ射線輻照后進(jìn)行退火,退火溫度為室溫至100℃,退火時(shí)間為40分鐘至15天,退火時(shí)間隨退火溫度的升高而減小,氣氛為空氣。它對(duì)于不均勻性較大的CMOS模擬圖像傳感器成像質(zhì)量的改善效果十分明顯,可提高優(yōu)級(jí)品率,也可把不均勻性大而不能出廠的CMOS模擬圖像傳感器變成合格產(chǎn)品,提高產(chǎn)品成品率。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1359108SQ0210361
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月29日
發(fā)明者孟祥提, 康愛(ài)國(guó) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)