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热处理对背照式CMOS传感器信噪比影响的实验研究
引用本文:王生凯, 靳川, 乔凯, 焦岗成, 程宏昌, 刘晖, 苗壮. 热处理对背照式CMOS传感器信噪比影响的实验研究[J]. 红外技术, 2019, 41(6): 585-590.
作者姓名:王生凯  靳川  乔凯  焦岗成  程宏昌  刘晖  苗壮
作者单位:微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223;微光夜视技术重点实验室,陕西西安 710065;昆明物理研究所,云南昆明 650223
基金项目:中央军委装备发展部装备预研项目;中国兵器创新团队项目
摘    要:基于真空光电阴极和背照式CMOS图像传感器研制了电子轰击CMOS(EBCMOS)混合型光电探测器.为了对BSI-CMOS图像传感器在EBCMOS混合型光电探测器领域的应用提供可靠性指导,对BSI-CMOS图像传感器进行了100℃~325℃的变温热处理实验,着重分析了热处理后的BSI-CMOS图像传感器的光响应输出信号值、固定模式噪声(fixed pattern noise,FPN)、随机噪声及信噪比(signal-to-noise ration,SNR)随热处理温度的变化规律.实验结果表明:随着热处理温度的升高,样品器件的光响应输出信号值基本保持不变,当温度升高至325℃时,样品器件的固定模式噪声由32 e-升高至246 e-,随机噪声由51 e-升高至70 e-,信噪比由17.76 dB降低至4.81 dB,其中信噪比的降低主要归因于固定模式噪声的增大,热处理温度达到325℃会导致BSI-CMOS图像传感器信噪比明显降低.

关 键 词:EBCMOS  背照式CMOS图像传感器  热处理温度  信噪比

Impact of Annealing Temperature on SNR in Backside-illuminated CMOS Image Sensor: an Experimental Study
WANG Shengkai, JIN Chuan, QIAO Kai, JIAO Gangcheng, CHENG Hongchang, LIU Hui, MIAO Zhuang. Impact of Annealing Temperature on SNR in Backside-illuminated CMOS Image Sensor: an Experimental Study[J]. Infrared Technology , 2019, 41(6): 585-590.
Authors:WANG Shengkai  JIN Chuan  QIAO Kai  JIAO Gangcheng  CHENG Hongchang  LIU Hui  MIAO Zhuang
Affiliation:(Science and Technology on Low-Light-Level Night Vision Laboratory, Xi’an 710065, China;Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China)
Abstract:We present an electron bombarded CMOS (EBCMOS) detector by combining the technology of vacuum photocathodes and backside-illuminated CMOS (BSI-CMOS) image sensors. To provide a reliable guidance for an EBCMOS application of a BSI-CMOS image sensor, annealing temperature effects on the BSI-CMOS image sensor from 100℃ to 325℃ are presented. The effects of annealing temperature on output photo response signals, fixed pattern noise, temporal noise, and signal-to-noise ratio(SNR) of the BSI-CMOS image sensor were investigated. Experimental results show that the output photo response signals of the sensor remained unchanged, fixed pattern noise increased from 32 e to 246 e , temporal noise increased from 51 e to 70 e , and the SNR decreased from 17.76 dB to 4.81 dB with an increase in annealing temperature from 300℃ to 325℃. The decreases in SNR could be attributed to the increase in the fixed pattern noise with annealing temperature increase from 300℃ to 325℃.
Keywords:EBCMOS  BSI-CMOS  annealing temperature  signal to noise ratio
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