专利名称：改善CMOS模拟图像传感器成像质量的γ射线辐照方法
技术领域：
一种改善CMOS模拟图像传感器成像质量的γ射线辐照方法属于图像传感和粒子辐照技术领域。
本发明的特征在于辐照温度为室温，辐照剂量为20～120Krad(Si)；在γ射线辐照后进行退火，退火温度为室温至100℃，退火时间为40分钟至15天，其退火时间随着退火温度的升高而减少，气氛为空气。
使用证明它达到了预期目的。
图2是γ射线累积辐照并在室温放置10天后的CMOS模拟图像传感器暗输出图像参数随辐照剂量横轴的变化曲线；
2a，暗输出图像的不均匀度参数；2b，平均暗输出亮度参数；2c，暗噪声参数；2d，动态范围参数。
图3累积到120Krad(Si)γ射线辐照与辐照后在室温放置10天后的CMOS模拟图像传感器输出图像的比较；3a，辐照后立即捕获的图像；3b，辐照并在室温放置10天后捕获的图像。
图4是不同γ射线剂量辐照前后的5个黑白CMOS模拟图像传感器输出图像的比较；4a，未辐照；4b，用20Krad(Si)γ射线剂量辐照；4c，用60Krad(Si)γ射线剂量辐照；4d，用100Krad(Si)γ射线剂量辐照；4e，用140Krad(Si)γ射线剂量辐照。
图5是用不同γ射线剂量辐照并在室温放置10天后的5个黑白CMOS模拟图像传感器输出图像的比较；5a，未辐照；5b，用20Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天；5c，用60Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天；5d，用100Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天；5e，用120Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天；5f，用140Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天。
实施例中涉及的CMOS图像传感器的参数如暗输出不均匀性NUD、暗噪声和动态范围参照中华人民共和国国家计量技量规范JJG 1037-93。
暗输出不均匀性NUD是系统在无光照情况下各像元亮度数据的标准差与其平均值的比值；NUD=1VmD1NΣi=1N(ViD-VmD)2;]]>其中N为像元数目，VmD是在无光照情况下各像元亮度数据的平均值， ViD是各像元亮度数据。
暗噪声是系统暗输出随机涨落的标准差。
动态范围表征器件探测光信号大小的相对范围，定义为饱和曝光量与噪声等效曝光量的比值。
实施例1见
图1。一种黑白CMOS模拟图像传感器，采用的γ射线剂量率为1.25Krad(Si)/min时，在不大于80Krad(Si)γ射线剂量累积辐照后的输出图像清晰度较好。在累积到40～60 Krad(Si)γ射线剂量辐照后的输出图像的清晰度最好。在辐照剂量累积到100 Krad(Si)以上时，没有捕获到完整的输出图像。
在图2中，未辐照时，黑白CMOS模拟图像传感器的暗输出图像的不均匀性为10％。在以1.25Krad(Si)/min的剂量率，20～60Krad(Si)γ射线剂量辐照后器件暗输出图像的不均匀略有减小；在40Krad(Si)剂量辐照后器件暗噪声最小而动态范围最大，此多成像清晰度也最好。
黑白CMOS模拟图像传感器的暗输出参数随γ射线辐照剂量的变化如下剂量(Krad)NUD(％)暗噪声 动态范围0 103.1082.420 8 4.1761.140 9 2.6297.460 9 3.0284.380 123.7667.7用120Krad(Si)γ射线剂量辐照的CMOS模拟图像传感器不能捕获到完整的输出图像，但是在室温放置10天后其输出图像变得清晰，如图3所示。
综合影响成像质量的其他因素考虑，辐照剂量以20～120Krad(Si)为好。本方法对不均匀性较大的CMOS模拟图像传感器成像质量的改善效果十分明显，可提高优级品率，也可把不均匀性大而不能出厂的CMOS模拟图像传感器变成合格产品，提高成品率。目视γ射线辐照黑白CMOS模拟图像传感器在室温下放置后的成像比刚辐照后测量的图像明显变好。它反映了一部分γ射线辐照致点缺陷和氧化物电荷在室温下退火消除。再在室温下放置10天，图像质量变化不明显。在高于室温下退火，退火时间可以大大缩短。
100℃退火，退火时间为40分钟，可以获得在室温放置10天后的效果，退火后的CMOS模拟图像传感器在室温使用时性能稳定。
实施例2对5个CMOS模拟图像传感器用不同γ射线剂量辐照时，在小于100Krad(Si)γ射线剂量辐照后的输出图像清晰度均较好，而在60～100Krad(Si)时输出图像的清晰度最好。在140Krad(Si)γ射线剂量辐照后的输出图像清晰度变差；同时暗输出图像亮度明显增加，如图4所示。
用小于120Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天后的CMOS模拟图像传感器的输出图像均比未辐照的清晰度好。在140Krad(Si)γ射线剂量辐照并在室温放置10天后的输出图像清晰度仍然不好，如图5所示。
由此可见，本发明提出的γ射线辐照方法可改善CMOS模拟图像传感器的成像质量，有助于提高产品的成品率和优级品率。
权利要求
1.一种改善CMOS模拟图像传感器成像质量的γ射线辐照方法。其特征在于辐照温度为室温，对上述传感器的辐照剂量为20～120Krad(Si)；在γ射线辐照后进行退火，退火温度为室温至100℃，退火时间为40分钟至15天，其退火时间随着退火温度的升高而减少，气氛为空气。
全文摘要
改善数字CMOS模拟图像传感器图像质量的γ射线辐照方法,属于图像传感和粒子辐照技术领域。其特征在于:辐照温度为室温,对上述传感器的γ射线辐照剂量为20～120Krad(Si);在γ射线辐照后进行退火,退火温度为室温至100℃,退火时间为40分钟至15天,退火时间随退火温度的升高而减小,气氛为空气。它对于不均匀性较大的CMOS模拟图像传感器成像质量的改善效果十分明显,可提高优级品率,也可把不均匀性大而不能出厂的CMOS模拟图像传感器变成合格产品,提高产品成品率。
文档编号H01L21/02GK1359108SQ0210361
公开日2002年7月17日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者孟祥提, 康爱国 申请人:清华大学