Étude de courants parasites dans les imageurs CMOS à pixels actifs et de leurs effets induits

par Stéphan Maëstre

Thèse de doctorat en Microélectronique. Capteurs d'images

Sous la direction de Pierre Magnan.

Soutenue en 2003

à Toulouse, ENSAE .


  • Résumé

    Ce travail effectué au sein du laboratoire CIMI (Conception d'lmageurs Matriciels Intégrés) de SUPAERO porte sur l’étude de différents courants parasites dans les capteurs d'images CMOS à pixels actifs (APS). La première partie s’axe sur l’étude du courant thermique et son origine. Le comportement de différents types de pixels vis-à-vis de ce courant ainsi que l'influence de la température y sont présentés. La deuxième partie s’axe plus particulièrement sur un phénomène jusqu’à maintenant peu étudié dans les capteurs d’images CMOS : l'impact des porteurs chauds. L’intérêt pour ce phénomène est né de l'observation de phénomènes parasites concernant le temps de rétention de la capacité de jonction intra pixel. Nous avons en effet constaté que la décroissance de la tension aux bornes de la photodiode se comportait de façon anormale lorsque le pixel était sélectionné. Il est montré que toutes les technologies étudiées (CMOS 0,7um, CMOS 0,5 um, CMOS 0,35um, CMOS O,25um) présentent le même phénomène parasite. Notre intérêt s’est donc porté sur ce phénomène parasite et nous montrons qu’une production de porteurs chauds par l'électronique du pixel est à son origine. Il est mis en évidence que le circuit de lecture à l'intérieur même du pixel génère des porteurs minoritaires supplémentaires lorsque celui-ci est sélectionné (la collection de ces charges parasites par les zones photosensibles dégradant la réponse des pixels). Parmi les paramètres influents sur la production de ces charges on peut noter le temps de sélection des pixels, les tensions de polarisation ou encore les courants de polarisation. Des simulations physiques grâce à l'outil ISE-TCAD mettent en évidence que le transistor à l'origine de ces phénomènes est le transistor suiveur intra-pixel. De plus, la présence d'émission de lumière (électroluminescence) exposée dans la dernière partie de cette thèse le confirme. L’impact de porteurs minoritaires supplémentaires générés par ionisation par impact secondaire ou par électroluminescence (intervenant principalement à fort niveau de signal) est ainsi montré sur la réponse des pixels. De plus, les précautions à prendre pour minimiser cet impact sont exposées.

  • Titre traduit

    Study of different parasitic currents and their induced effects in CMOS active pixel sensors


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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chap.

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : ISAE-SUPAERO Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace. Service documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003/383 MAE
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