Thèse soutenue

Etude et mise en oeuvre de cellules résistantes aux radiations dans le cadre de l'évolution du détecteur à pixels d'Atlas technologie CMOS 65 nm

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Auteur / Autrice : Denis Fougeron
Direction : Hervé Barthélemy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Microélectronique
Date : Soutenance le 15/01/2020
Etablissement(s) : Toulon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (Marseille ; Toulon ; 2008-….)
Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
Examinateurs / Examinatrices : Hervé Barthélemy, Jean-Baptiste Begueret, Sylvain Bourdel, Marlon Barbero, Edith Kussener, Patricia Desgreys, Mohsine Menouni
Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Baptiste Begueret, Sylvain Bourdel

Résumé

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Cette étude s’inscrit dans le cadre d’une collaboration internationale, RD53, et qui vise à fournir à la communauté scientifique un ASIC « Front-End » de lecture du futur détecteur pixels courant 2022. La technologie 65 nm choisie par la communauté scientifique devra fonctionner dans un environnement extrêmement radioactif (10 MGray) pendant cinq ans d’exploitation sans maintenance possible.Deux approches expérimentales sont décrites dans ce mémoire : 1. Des études en irradiation ont été réalisées afin d'estimer la tolérance à la dose (TID) du process 65 nm pour fixer des règles de conception qui peuvent être respectées pour les cellules numériques et analogiques implantées dans le circuit final. Des véhicules de test (PCM) ont été définis pour être irradiés à l’aide d’une source de rayons X (10 keV – 3 kW) afin d'estimer les effets de dose. Les résultats obtenus sont synthétisés dans les chapitres concernés. 2. Dans le but d'optimiser l'immunité des points mémoires aux effets des SEU, plusieurs circuits prototypes ont été conçus. Ils incluent différentes architectures en vue d’être irradiées. Plusieurs campagnes d'irradiation ont été menées en utilisant un faisceau d'ions lourds et un faisceau de protons à dessein de comparer leur comportement et d’en extraire une cross-section la plus précise possible.