專利名稱：改善CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種改善CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法屬于圖像傳感器技術(shù)和粒子輻照方法領(lǐng)域。
本發(fā)明的特征在于輻照溫度為室溫，輻照劑量為40～120Krad(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。對(duì)于彩色CMOS圖像傳感器而言，輻照劑量小于60Krad(Si)為宜。
使用證明它達(dá)到了預(yù)期目的。
1a，未輻照；1b，用100Krad(Si)γ射線劑量輻照；1c，用100Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天。
圖2是γ射線輻照并在室溫放置10天后的黑白CMOS數(shù)字圖像傳感器暗輸出圖像不均勻度隨輻照劑量橫軸的變化曲線。
圖3是彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)縱軸隨γ射線輻照劑量橫軸的變化曲線。
圖4是γ射線輻照并在室溫放置7天后的彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)縱軸隨輻照劑量橫軸的變化曲線。
圖5是40和60Krad(Si)γ射線劑量輻照后的彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器輸出圖像與未輻照時(shí)的比較。
5a，未輻照；5b，用40Krad(Si)γ射線劑量輻照；5c，用60Krad(Si)γ射線劑量輻照。
圖6是20和40Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置7天后的彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器輸出圖像比較。
6a，未輻照；6b，用20Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置7天；6c，用40Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置7天。
暗輸出不均勻性NUD是系統(tǒng)在無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，有NUD=1VmD1NΣi=1N(ViD-VmD)2]]>其中N是像元數(shù)目，VmD是系統(tǒng)在無光照情況下各像元亮度數(shù)據(jù)的平均值，VmD=1NΣi=1NViD,]]>ViD是各像元亮度數(shù)據(jù)。
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1一種黑白CMOS數(shù)字圖像傳感器，采用的γ射線劑量率為1.25 Krad(Si)/min時(shí)，在不大于60 Krad(Si)γ射線劑量輻照后的輸出圖像清晰度較好。在輻照劑量大于80Krad(Si)時(shí)，輸出圖像的清晰度變差。但是用100 Krad(Si)γ射線劑量輻照并在室溫放置10天后的器件暗輸出圖像的清晰度變得最好，如

圖1所示。
未輻照時(shí)黑白CMOS數(shù)字圖像傳感器的暗輸出圖像的不均勻性為33％。在以1.25Krad(Si)/min的劑量率，80Krad(Si)劑量γ射線輻照并在室溫放置10天時(shí)器件暗輸出圖像的不均勻性仍然很大，約30％左右；在100Krad(Si)劑量輻照并在室溫放置10天時(shí)器件暗輸出圖像的不均勻性明顯減小，為11％，僅為未輻照器件的1/3，不均勻性明顯改善，如前所述，此時(shí)成像清晰度也最好。黑白CMOS數(shù)字圖像傳感器的暗輸出不均勻性參數(shù)隨γ射線輻照劑量的變化如下劑量(Krad)0 40 60 80 100 120 140 160 180NUD(％) 33 32 31 29 11 17 14 15 13綜合影響成像質(zhì)量的其他因素考慮，輻照劑量以40～120Krad(Si)為好，見圖2。本方法對(duì)不均勻性較大的CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(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圖像傳感器變成合格產(chǎn)品，大幅度提高成品率。目視γ射線輻照黑白CMOS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數(shù)字圖像傳感器在室溫使用時(shí)性能穩(wěn)定。
實(shí)施例2一種彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器未輻照時(shí)的輸出圖像的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)為140∶1。
圖3給出了彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)隨γ射線輻照劑量變化的曲線。在60Krad(Si)劑量以下γ射線輻照動(dòng)態(tài)范圍增大。在20、40和60Krad(Si)劑量輻照時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍分別為240∶1，205∶1和214∶1。
圖4是γ射線輻照彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器在室溫放置7天后的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)隨輻照劑量變化的曲線。輻照并在室溫放置7天后，在20、40和60Krad(Si)劑量輻照時(shí)動(dòng)態(tài)范圍增大，分別為197∶1、232∶1和167∶1。
動(dòng)態(tài)范圍的增大反映了彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器噪聲的明顯下降，器件這時(shí)捕獲的圖像其清晰度也最好，如圖5～圖6所示。
由此可見，本發(fā)明提出的γ射線輻照方法可改善黑白和彩色CMOS數(shù)字圖像傳感器的成像質(zhì)量，有助于大幅度提高產(chǎn)品的成品率和優(yōu)級(jí)品率。
權(quán)利要求
1.一種改善CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻照方法。其特征在于輻照溫度為室溫，輻照劑量為40～120Krad(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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的改善CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(zhì)量的γ射線輻射方法，其特征在于對(duì)于彩色CMOS圖像傳感器而言，輻照劑量小于60Krad(Si)為宜。
全文摘要
改善數(shù)字CMOS數(shù)字圖像傳感器圖像質(zhì)量用的輻照方法屬于圖像傳感器技術(shù)和粒子輻照方法領(lǐng)域。其特征在于:輻照溫度為室溫,輻照劑量為40～120Krad(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。對(duì)于彩色CMOS圖像傳感器而言,同樣在室溫下輻照;輻照劑量不大于60Krad(Si)為宜。它對(duì)于不均勻性較大的CMOS數(shù)字圖像傳感器成像質(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數(shù)字圖像傳感器變成合格產(chǎn)品,大大提高產(chǎn)品成品率。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1354498SQ0114458
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2001年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
發(fā)明者孟祥提, 康愛國(guó) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)