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Nuns, Thierry (2002)
Languages: French
Types: Article
Subjects: CCD, Irradiation, Environnement spatial, Guérison, Capteur d'image, Dose, Proton, Neutron, 629.4
Nous avons étudié le comportement de capteurs d'images CCD commerciaux sous contrainte radiative spatiale. L'objectif est de comparer la dégradation des paramètres sensibles de ces composants à celle observée sur des CCD durcis. Il apparaît que la densité de courant d'obscurité des CCD commerciaux est sensible à la dose cumulée. Pour des doses jusqu'à 200 Gy(Si), il s'agit même de la principale source de dégradation des capteurs. La charge d'oxyde est en grande partie responsable de ce comportement, comme le montre la guérison partielle du courant d'obscurité lors d'un recuit à 100°C. Il est montré que cette charge agit principalement dans les oxydes d'isolation, en mettant la surface du semiconducteur en inversion, constituant ainsi un transistor parasite. L'activation thermique de ces courants de fuite est mise en évidence par des simulations numériques, rejoignant ainsi les observations expérimentales. L'évolution du courant d'obscurité après exposition à des particules responsables de la création de défauts (protons et neutrons) est bien expliquée par les contributions des interactions élastiques (aux protons) et inélastiques. La dose cumulée aux protons apporte une contribution supplémentaire à la dégradation moyenne. Notons également l'apparition de pixels présentant un fort signal RTS et l'augmentation de l'inefficacité de transfert. Dans un contexte d'assurance durcissement, ce travail permet de mieux appréhender les points importants pour une bonne estimation de la dégradation en vue d'une utilisation spatiale. On retiendra en particulier le rôle prédominant des courants de fuite, qui perturbent directement l'estimation des autres paramètres critiques des CCD, comme le facteur de conversion ou l'inefficacité de transfert. Ce comportement se distingue des CCD durcis. Une caractérisation en dose cumulée des capteurs commerciaux s'avère indispensable, ainsi que l'estimation du nombre de pixels fortement dégradés et du risque de RTS lors d'effets non ionisants. We studied the behaviour of CCD images sensors exposed to a spatial radiative constraint. The aim of this work is to coirrpare the degradation of the sensitive parameters between. commercial components and hardened ones. It appears that the dark current density of commercial CCDs is sensitive to total dose. This parameter is the main source of degradation for dose levels up to 200 Gy(Si). The induced oxide charge is the prime responsible for this behaviour as shown by the partial annealing of the dark current under 100°C heating. It is shown that this charge deposited in isolation oxides induces H11 inversion zone at the semiconductor surface leading to the creation of a parasitic transistor. Numerical simulations show the thermal activation of the leakage currents due to this structure, and confinn the experimental observations. The irradiation of CCD with particles generating bulk defaults like protons and neutrons leads to the observation of a dark current increase induced by the contribution of elastic (for protons) and inelastic interactions between incident particles and semiconductor" atoms. The associated total dose deposition (proton) provides an additional contribution to the mean degradation. The occurrence of pixels with a large RTS and the increase of the charge transfer iirefticierrcy (CTI) can also be noticed. ln a hardness assurance context, this work provides a better understanding of the critical points, which have to be taken into account in order to propose a good estimation of the CCD degradation for a spatial application. We should keep in mind the predominant role of leakage currents that directly affect the measurenient of the conversi.on factor or the CTI. This behaviour differs from the one observed with hardened CCDs. The characterisation of corninercial sensors under total dose is proving to be mandatory, as well as the estimation. of the number of pixels with a large dark current and the probability of RTS occurrence in case of non ionising effects.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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