Développement et caractérisation de nouveaux procédés de dopage pour les technologies imageurs avancées

par Hélène Bourdon

Thèse de doctorat en Electronique, Electrotechnique et Automatique. Micro-Electronique

Sous la direction de Abdelmadjid Mesli et de Didier Dutartre.

Soutenue en 2007

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Dans le cadre du développement des technologies imageurs, les procédés de dopage spécifiques aux jonctions photo-sensibles ont été étudiés. La thèse s’articule en trois axes de recherche principaux. Tout d’abord, l’architecture de la photodiode a été optimisée par l’introduction d’implantations de bore localisées permettant d’améliorer le courant d’obscurité ou encore la séparation électro-optique des pixels. Ensuite, l’effet de la contamination métallique sur le nombre de pixels blancs au sein des matrices de pixels a été étudié. Une classification de la nocivité des différentes espèces métalliques rencontrées en microélectronique a été établie. La nocivité des différentes espèces a pu être reliée à leur longueur de diffusion. En effet, moins l’impureté diffuse et plus le nombre de pixels blancs induits sera important. Ces diffuseurs lents ne pourront pas se diluer sur le volume de la plaquette ou se retrouver piégés en face arrière. En outre, une méthode de détection en ligne de la présence de contaminants a été proposée par l’intermédiaire de mesures de photoluminescence à température ambiante. Enfin, la dernière étude s’est intéressée à la réalisation d’architectures de capteur alternatives, principalement celle dite à illumination face arrière. Cette dernière problématique se concentre sur la réalisation d'une zone dopée à très faible bilan thermique. Les expériences ont démontré que la meilleure solution consiste en l’utilisation d’un recuit laser UV pulsé. Le mode fusion du Si peut être utilisé en cas d’absence d’oxyde de surface épais. Le mode de sous-fusion quant à lui peut être utilisé dans tous les cas mais il est nécessaire de multiplier les tirs afin d’obtenir les meilleures résultats en termes de qualité cristalline et d’activation du bore.

  • Titre traduit

    Development and characterization of new doping processes for advanced imager technologies


  • Résumé

    Concerning imager technologies development, specific doping processes at photo-sensitive junctions have been studied. The thesis can be separated in three main research axes. First of all, photodiode architecture has been optimized through localized boron implantations to improve dark current level or electrico-optical pixels separation. Then metal contamination impact on white pixels number inside pixels matrix has been studied. A classification of relative dangerousness of the typical microelectronic metallic contaminants is established. The dangerousness is linked to the diffusion length properties. The less the impurity diffuses, the more the white pixels number increases. These slow diffusers are not diluted into the whole bulk or trap at the wafer backside gettering centres. Moreover, an in-line contamination detection method has been proposed by the use of photoluminescence at room temperature. Finally the last study is focused on the realisation of advanced image sensor architecture, mainly the backside illumination one. The problematic deals with low thermal budget anneal of a doped area. We have demonstrated that the best solution is the use of a pulsed UV laser anneal. The anneal in melt mode is appropriated if there is no thick oxide on top of the stack. The anneal in sub-melt mode can be use at any case but it is necessary to perform multiple shots to have sufficient crystalline quality and boron activation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (208 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 164-170

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2007;5570
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