Thèse soutenue

Optimisation de la collection des photons pour des capteurs d'images en technologie CMOS

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Flavien Hirigoyen
Direction : Mireille Commandré
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique, image et signal
Date : Soutenance en 2005
Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

FR

Mots clés contrôlés

Résumé

FR  |  
EN

L'objectif de cette thèse est de mettre en place une nouvelle méthodologie afin d'optimiser la collection de photons pour des capteurs d'images CMOS, et d'atteindre de bonnes performances optiques. La méthodologie consiste à créer un modèle tridimensionnel fidèle du pixel, à partir de son dessin réalisé depuis les outils de conception assistée par ordinateur, insérable dans un logiciel de tracé de rayon. Ce modèle prend en compte la géométrie exacte ainsi que les propriétés optiques des matériaux composants chacun de ses éléments. Une source spécifique a également été développée pour simuler l'éclairement du pixel en conditions réelles (derrière une lentille objectif). Après chaque tracé de rayons, les résultats de simulations sont ensuite transférés dans un autre logiciel pour le post-traitement. Ce dernier consiste à approximer le taux de collection de porteurs de charges par des surfaces photosensibles de référence pondérées, dont les poids sont déterminés par ajustement des résultats de simulation de réponse angulaire du pixel aux mesures, selon les moindres carrés. A partir de ces surfaces et de leurs poids les distributions spatiales de l'éclairement à l'intérieur du substrat sont comptabilisées pour évaluer le signal de sortie du capteur. Ces résultats de simulations sont ensuite comparés aux mesures expérimentales, afin de calibrer et de valider le simulateur, et de quantifier les effets du vignettage sur les performances optiques du capteur. Ayant démontré sa pertinence, nous avons utilisé cette méthodologie pour prédire les performances optiques d'architectures avancées, et aider les ingénieurs de conception et de procédé à optimiser les dessins de pixels et les techniques de fabrication.