Etude de diodes SOI verticales pour la détection LWIR

Study of vertical SOI diodes for LWIR detection

• Auteur / Autrice : Romain Kubica
• Direction : Francis Balestra
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Nano électronique et Nano technologies
• Date : Inscription en doctorat le 03/11/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (LETI)

Mots clés

Mots clés libres

Microbolomètre

Jonction PN

Diode en silicium

Imagerie LWIR

Tcc

Bruit basse fréquence

Microbolometer

PN junction

Silicon diodes

LWIR imaging

Tcc

1/f noise

Résumé

Le sujet de la thèse concerne les détecteurs infrarouges non refroidis à base microbolomètres. Contrairement aux filières classiques, qui utilisent des thermistances pour la transduction thermique, on se propose d'évaluer une filière originale à base de diodes SOI verticales. L'intérêt des diodes est la forte sensibilité du courant avec la température. Le coefficient de variation du courant avec la température (TCC) peut théoriquement atteindre 5 à 10%/K pour des courant du micro au nano-ampère. Ces valeurs sont supérieures à celles des thermistances à base de silicium amorphe ou d'oxyde de vanadium (TCR=2-4%/K), ce qui permet de relâcher la contrainte sur l'isolation thermique des pixels. Un autre paramètre essentiel est le niveau de bruit des diodes pour maximiser le SNR du détecteur. Une structure verticale devrait permettre de limiter les bruits basses fréquences liés aux passivations. L'objet de la thèse sera d'évaluer cette approche.

The subject of the thesis concerns uncooled infrared detectors based on microbolometers. Unlike conventional dies, which use thermistors for thermal transduction, we propose to evaluate an original dies based on vertical SOI diodes. The advantage of diodes is the high sensitivity of current with temperature. The coefficient of variation of current with temperature (TCC) can theoretically reach 5 to 10% / K for currents from micro to nano-amps. These values are higher than those of thermistors based on amorphous silicon or vanadium oxide (TCR = 2-4% / K), which allows the stress on the thermal insulation of the pixels to be relaxed. Another essential parameter is the noise level of the diodes to maximize the SNR of the detector. A vertical structure should make it possible to limit low-frequency noise associated with passivation. The aim of the thesis will be to evaluate this approach.