Soutenance de thèse : Dylan ISSARTEL

Implémentation de diode à avalanche à photon unique (SPAD) dans une technologie CMOS FD-SOI 28nm

Doctorant : Dylan ISSARTEL

Laboratoire INSA : INL

Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, Automatique

Cette thèse a pour but : la conception et la caractérisation d’une nouvelle architecture de photodétecteurs à avalanche, plus spécifiquement, de photodiodes opérant en mode Geiger (Single Photon Avalanche Diode – SPAD), utilisées pour la détection de faibles signaux optiques, mais aussi dans le domaine de la physique médicale, pour la détection de particules chargées. Dans notre contexte, l’application principale reste la technique de mesure Time Of Flight (TOF) permettant de mesurer en temps réel un espace en trois dimensions pour par exemple : la télémétrie, la reconnaissance faciale, le LIDAR (Light Detection And Ranging) pour les voitures autonomes... et ceci dans le domaine proche infra-rouge (900-950 nm). L’objectif sera de montrer la faisabilité et l’intérêt de cette nouvelle architecture de diode SPAD et par la suite la mise en place d’une architecture matricielle de ces SPADs. Pour cela, l’utilisation de la technologie avancée CMOS FD-SOI 28 nm (Fully Depleted Silicon On Insulator) de STMicroelectronics est ciblée. L’avantage de cette technologie serait l’optimisation du facteur de remplissage du circuit, rendue possible par la co-intégration verticale du dispositif détecteur (matrice de SPAD) et du circuit électronique associé pour son bon fonctionnement (circuit d’étouffement de l’avalanche – quenching et adressage/lecture). L’intégration de diode SPAD dans une technologie aussi avancée serait une première mais impose de grandes contraintes notamment l’utilisation d’une technologie commerciale sans possibilité de modifications technologiques et le respect total des règles de dessin.