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15 Dic
15/12/2020 14:00

Sciences & Société

Soutenance de thèse : Younes BENHAMMOU

 Développement de SPADs (Single Photon Avalanche Diodes) à cavité de germanium sur silicium en intégration 3D avec une technologie silicium CMOS 40nm

Doctorant : Younes BENHAMMOU

Laboratoire INSA : INL

Ecole doctorale : ED160 : Électronique, Électrotechnique et Automatique

Cette thèse porte sur une famille de photo-détecteurs appelés SPAD pour Single Photon Avalanche Diodes qui sont des jonctions PN polarisées en inverse au-delà de la tension de claquage. Les diodes SPADs sont reconnues pour présenter de très bonnes performances en détection de faibles flux lumineux avec une réponse extrême rapide. Afin d’améliorer l’efficacité de détection dans le proche infrarouge de diodes SPAD sur silicium, les objectifs de la thèse sont de concevoir, fabriquer et caractériser une nouvelle génération de photodiodes SPADs dans une technologie CMOS 40nm en intégrant une cavité de germanium. Les travaux menés comportent i) un volet conception en utilisant des outils de simulation TCAD pour proposer une architecture originale optimisée, ii) le développement du flot complet du procédé technologique avec la création de nouvelles briques telles que la gravure de la cavité et l’épitaxie de germanium dopé in-situ, 3) la caractérisation électro-optique des composants issus des premiers lots fabriqués. Les analyses et interprétations des résultats obtenus révèlent la difficulté technologique pour réaliser une hétérojonction silicium-germanium sans défauts et une couche germanium de qualité. Néanmoins, les mesures réalisées ont démontré la capacité de cette nouvelle famille de SPAD à cavité de germanium sur plateforme silicium pour détecter les flux jusqu’à 1300nm, démontrant un fort potentiel applicatif pour les applications d’aide à la navigation.