Etude des parametres fondamentaux de capteurs silicium durant leur realisation en technologie planar : application aux detecteurs de rayonnements

Study of the fundamental parameters of silicon sensors during their manufacturing by the planar process: application to nuclear detectors

• Auteur / Autrice : Jean-Charles Fontaine
• Direction : Paul Siffert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Ce travail a ete consacre a la mise au point et a la caracterisation des conditions experimentales necessaires a la fabrication de detecteurs de rayonnements nucleaires en technologie planar. Apres une premiere partie qui presente les detecteurs silicium les plus courants, le phenomene de generation-recombinaison dans le materiau est aborde dans le second chapitre a partir des modeles de shockley-read-hall (volume) et grove-fitzgerald (surface). Dans le troisieme chapitre, les mesures de duree de vie et de vitesse surfacique, realisees en regime de recombinaison, sont decrites. La technique employee repose sur l'etude de la decroissance de la photoconductivite et s'appuie sur une preparation chimique de la surface. Cette methode a ete utilisee pour optimiser les differentes etapes de la fabrication des detecteurs, telles que l'oxydation, l'implantation et l'evaporation sous vide. L'effet des neutrons rapides sur le silicium oxyde a egalement ete etudie par cette technique. Le quatrieme chapitre presente la fabrication de diodes a surface passivee et de detecteurs a pistes. Leur caracterisation consiste principalement en des mesures de courant d'obscurite, qui depend de la duree de vie et de la vitesse surfacique en regime de generation. La derniere partie est consacree a la confrontation de l'ensemble des resultats obtenus et permet notamment de comparer le phenomene de recombinaison a celui de generation. Une modelisation du processus global est alors proposee dans le volume du silicium de haute resistivite: un modele a un niveau dans la bande interdite est presente. Ses limitations conduisent a l'introduction d'un second modele, plus realiste, a deux niveaux dans la bande interdite