论文摘要
近年来,由于CMOS制造工艺水平的提高,它在图像画质与系统的灵活性等方面日益趋于CCD,其在生产、安全及科研等各大领域获得了广泛的应用。在器件结构和工作方式上,CMOS与CCD存在较大的不同,而前人的工作主要集中在激光辐照CCD以及中子、质子等粒子辐照CMOS等方面,因此,研究激光对CMOS的辐照效应并与CCD进行对比分析具有十分重要的理论和实际意义。本文选取CMOS和CCD作为靶材,以不同脉宽的单脉冲激光和连续激光作为辐照源,进行了激光对CMOS和CCD的辐照实验研究,并结合器件的结构和工作方式的异同对实验现象的区别进行了理论分析。本文主要工作如下:1、开展了单脉冲激光对CMOS的损伤实验研究。利用单脉冲纳秒(1064nm,60ns)激光辐照CMOS,观察到点损伤、半边黑线损伤和十字交叉黑线损伤三个不同的损伤现象,并且测量了CMOS不同损伤阶段的阈值。CMOS出现点损伤主要是由于热效应导致的氧化层的击穿和漏电流的增加。CMOS的半边黑线损伤和十字交叉黑线损伤主要是由于热效应导致的金属线不同程度的烧蚀。利用单脉冲皮秒(1064nm,25ps)、飞秒(800nm,100fs)激光辐照CMOS,观察到在点损伤阶段,器件垂直方向和水平方向损伤区域等幅度扩展的现象,并从CMOS的结构和工作原理两方面出发,对实验结果给出了理论分析。2、开展了单脉冲激光对CCD的损伤实验研究。使用单脉冲纳秒(1064nm,60ns)、皮秒(1064nm,25ps)激光辐照CCD时,随着激光能量密度的升高,CCD依次出现了点损伤、白线损伤和完全失效。CCD出现点损伤主要是由于热效应导致的氧化层的击穿和漏电流的增加。CCD中出现的白线损伤主要是由于CCD在垂直方向上是电性连接的,在激光的烧蚀作用下,大量的漏电流直接进入垂直转移沟道中,从而造成整列像素的饱和。CCD在垂直方向的损伤区域扩展速度远远大于水平方向,这主要是由于CCD的垂直方向上存在着转移沟道,辐照区域内像素的饱和电荷在垂直方向的扩展幅度大于水平方向。单脉冲飞秒(800nm,100fs)激光作用时,相对于纳秒、皮秒脉冲激光更容易实现器件的点损伤,但由于非线性吸收对激光能量的屏蔽作用,CCD的完全失效阈值要远远大于纳秒和皮秒脉冲激光的作用。3、利用连续激光辐照CMOS和CCD,观察到CMOS和CCD不同的损伤现象并测量了相应的损伤阈值,同时研究了辐照时间与损伤阈值之间的关系。