温度对4管像素结构CMOS图像传感器性能参数的影响

王 帆， 李豫东， 郭 旗， 汪 波， 张兴尧

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



温度对4管像素结构CMOS图像传感器性能参数的影响

王 帆1,2， 李豫东1*， 郭 旗1， 汪 波1,2， 张兴尧1,2

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

为了对4管像素结构CMOS图像传感器的空间应用提供可靠性指导，对4管像素结构的CMOS图像传感器进行了-40～80 ℃的变温实验，着重分析了样品器件的转换增益、满阱容量、饱和输出和暗电流等参数随温度的变化规律。实验结果表明，随着温度的升高，样品器件的转换增益从0.026 54 DN/e下降到0.023 79 DN/e,饱和输出从4 030 DN下降到3 396 DN，并且暗电流从22.9 e·pixel-1·s-1增长到649 e·pixel-1·s-1。其中器件转换增益的减小应主要归因于载流子迁移率随温度升高而下降使得像素后端读出电路增益降低；饱和输出的降低则是因为转换增益的降低，因为转换增益随温度变化对饱和输出的影响要大于满阱容量随温度变化对饱和输出的影响。

CMOS图像传感器； 转换增益； 满阱容量； 暗电流； 温度

1 引 言

相比于电荷耦合元件(Charge-coupled device,CCD)图像传感器，互补金属氧化物半导体(Complementary metal oxide semiconductor，CMOS)图像传感器有着低功耗、充足的设计资源和制造工艺成本低等优势。而且近些年随着半导体工艺和CMOS图像传感器技术的发展，尤其……