连续激光与单脉冲纳秒激光对CMOS的损伤效应

针对前照式有源型可见光互补金属氧化物半导体(CMOS)器件,开展了1080nm连续激光与1064nm单脉冲ns激光损伤效应的对比研究,观察到了CMOS出现点损伤、半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤三个典型的硬损伤阶段,并分析了损伤机理。在连续激光辐照下,损伤效应主要是热效应的影响。当辐照时间小于稳态时间时,辐照时间越长,损伤阈值越低,当辐照时间大于稳态时间时,损伤阈值趋于稳定值。对损伤后的CMOS器件的微观结构进行了显微观察,结合CMOS电路结构深入分析了各种典型实验现象的损伤机理,半边黑线损伤与十字交叉黑线损伤主要是不同层金属线路熔断导致信号断路。在单脉冲ns激光作用下,CMOS像元表面的硬损伤主要是激光加热作用和等离子体冲击波作用引起的。

1064nm纳秒单脉冲激光对互补金属氧化物半导体探测器的损伤效应实验研究

实验采用60ns、1064nm单脉冲激光辐照前照式有源型可见光CMOS探测器，随着损伤程度的加深，分别观察到点损伤、半边黑线损伤以及十字交叉黑线损伤等硬损伤现象。各损伤现象出现时对应的探测器表面激光能量密度分别为0．38、0．64、1．0J／cm2。进一步提高激光能量密度，观察到十字交叉黑线变粗，覆盖面积扩大。即使激光能量密度达到2．8J／cm2，此时黑线已经覆盖绝大部分探测器像元，但探测器仍然没有完全失效，未损伤区域还可以成像。基于CMOS样品的结构和工作原理，对损伤机理进行了理论分析，认为点损伤是由于热效应引起结构缺陷从而造成漏电流增加，半边黑线损伤和十字交叉黑线损伤是由于器件电路的熔断导致信号中断。