Photoluminescence industrielle : Une application innovante pour le développement et le contrôle des technologies imageur

Industrial photoluminescence : An innovative application for the development and control of imaging technologies

• Auteur / Autrice : Thomas Nassiet
• Direction : Jean-Marie Bluet, Georges Brémond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 17/12/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (Rhône) - Institut des Nanotechnologies de Lyon / INL
• Jury : Président / Présidente : Christophe Dujardin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Bluet, Georges Brémond, Christophe Dujardin, Irina Stefana Ionica, Hervé Rinnert, Amal Chabli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Irina Stefana Ionica, Hervé Rinnert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Passivité (chimie)

Appareils électroniques -- Contamination

Photoluminescence

Mots clés libres

Electronique

Photoluminescence

Contamination métallique

Passivation

Métrologie

Capteur d'images

Cmos

Silicium

Diffusion

Electronics

Photoluminescence

Metallic contamination

Passivation

Metrology

Image sensor

CMOS - Complementary Metal Oxide SemiConductor

Silicium

Diffusion

Résumé

Les capteurs d’image CMOS sont des dispositifs microélectroniques qui présentent des enjeux importants concernant la passivation de leurs interfaces et la présence de contaminations métalliques. Ces deux aspects sont des sources de défectivité qui peuvent significativement impacter leur fonctionnement. Il est alors important de les contrôler régulièrement au cours du processus de fabrication afin de détecter leur dégradation. La photoluminescence est une technique de caractérisation, introduite récemment dans l’industrie microélectronique en tant que système de mesure qualitatif, permettant d’imager les fluctuations de la durée de vie et de la longueur de diffusion des porteurs de charges dans le silicium. Les travaux de thèse ont consisté dans un premier temps à vérifier la sensibilité de cette technique à la présence de contamination métallique et à la passivation des interfaces. Enfin, des applications davantage orientées vers l’industrie ont montré un potentiel certain qui pourra, dans le futur, permettre à cette technique de caractérisation, d’évoluer vers un contrôle des dispositifs en ligne de production.

CMOS image sensors are microelectronic devices that present important issues concerning the passivation of their interfaces and the presence of metallic contamination. These two aspects are sources of defectivity that can significantly impact their operation. It is therefore important to check them regularly during the manufacturing process to detect their degradation. Photoluminescence is a characterization technique, recently introduced into the microelectronics industry as a qualitative measurement system, allowing to image the fluctuations of the lifetime and the diffusion length of the charge carriers in silicon. The PhD experiments consisted firstly in verifying the sensitivity of this technique to the presence of metallic contamination and to the passivation of the interfaces. Finally, applications more oriented towards industry have shown a certain potential which could, in the future, allow this characterization technique to evolve towards a control of manufactured devices in the production line.