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Université Claude Bernard - Lyon I (29/11/2010), Pierre Depasse (Dir.)
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Etude de la passivation du silicium dans des conditions d'irradiation électronique de faible énergie
Romain Cluzel1
(29/11/2010)

L'illumination par la face arrière amincie des imageurs CMOS est une des voies étudiées pour accroître le rapport signal à bruit et ainsi la sensibilité de ce capteur. Or cette configuration est adaptée à la détection des électrons dans la gamme d'énergie [1 ; 12 keV]. L'électron incident crée, par multiplication, plusieurs centaines d'électrons secondaires, proche de la surface. Une couche de passivation par surdopage P++ de la face arrière est nécessaire afin de réduire le nombre de recombinaisons de surface des électrons. Par effet de champ électrique, la couche de passivation augmente le nombre de charges collectées, et ainsi le gain de collection du capteur. L'objectif de cette thèse est de développer des moyens de caractérisation pour déterminer in situ les performances sur le gain de collection de six procédés de passivation. Préalablement, le profil de dépôt d'énergie de l'électron incident est étudié au moyen d'une simulation Monte-Carlo puis d'un modèle analytique. Un modèle associé du gain de collection indique qu'à forte énergie, l'effet miroir de la passivation est déterminant tandis qu'à faible énergie, l'épaisseur de la passivation est un facteur clef. Une première expérience d'irradiation de diodes étendues P++/N permet de dégager l'influence du procédé de passivation sur les recombinaisons de surface. Grâce à une seconde caractérisation de type « événement unique », directement sur capteur CMOS aminci, les passivations sont discriminées quant à leur effet miroir et l'étalement de la charge qu'elles induisent. Le recuit laser d'activation des dopants peut s'avérer une source d'inhomogénéités du gain sur la surface de la matrice.
1 :  IPNL - Institut de Physique Nucléaire de Lyon
Physique/Physique
Electron – Irradiation – Gain – Multiplication Electronique – Capteur CMOS – Imageur – Illumination Face Arrière – Passivation – Amincissement – Dopage – Activation – Recuit Laser – Simulation Monte-Carlo – Couche Epitaxiale – MAPS – Pixel – Optronique – Instrumentation.
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