Effets émergents des radiations dans les technologies CMOS avancées pour l'exploration des lunes de Jupiter et pour la fusion nucléaire

par Hugo Dewitte

Projet de thèse en Photonique et Systèmes Optoélectronique

Sous la direction de Vincent Goiffon.

Thèses en préparation à Toulouse, ISAE , dans le cadre de École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications (Toulouse) , en partenariat avec ISAE-ONERA OLIMPES Optronique, Laser, Imagerie Physique et Environnement Spatial (laboratoire) et de CIMI - Conception d'Imageurs Matriciels Intégré (equipe de recherche) depuis le 01-12-2018 .


  • Résumé

    Le principal objectif de la thèse est de mener une étude sur les effets desradiations à haute dose ionisante (>> kGy)) et à fort flux de particules sur des technologies CMOS avancées. Cette évaluation est nécessaire pour clarifier les mécanismes physiques à l'origine des pertes de performance qui ont lieu lorsque ces composants sont irradiés, afin de développer des méthodes d'analyse et de prédiction des défaillances basées sur la physique des semi-conducteurs. Pour mener cette étude à bien, la bonne compréhension de toutes les échelles (du matériau au système) sera nécessaire. Pour cela, un effort sera mené afin de pouvoir étudier plusieurs technologies et architectures de composants, ainsi que différentes conditions d'irradiation caractéristiques des environnements radiatifs sévères des applications visées (exploration spatiale et fusion nucléaire). Cette étude systématique permettra de mieux appréhender l'efficacité des solutions de durcissement (c.-à-d. de renforcement de la résistance aux radiations) à ces niveaux peu explorés afin de pouvoir sélectionner efficacement les meilleures solutions pour aboutir à des systèmes complexes (comme des capteurs d'images) durcis.

  • Titre traduit

    Emerging radiation effects in advanced CMOS technologies for the exploration of Jupiter's moons and for nuclear fusion


  • Résumé

    The main objective of this thesis is to perform a study on the effect of radiations at high level of total ionizing dose (>> kGy)) and high flux of particles on advanced CMOS technologies. This evaluation is necessary to clarify the physical mechanisms involved in the loss of performance occurring in these irradiated components, in order to develop failure analysis and prediction methods based on semiconductor physics. To achieve this study, a good understanding of the physics at different scales (from material to system) will be required. Therefore several technologies and device designs will be considered, as well as several types and sources of radiation, representative of the severe radiation environments encountered by the aimed applications (space exploration and nuclear fusion). This systematic study will allow a better estimation of the efficiency of hardening solutions (i. e. improvement of radiation resistance) at these unusual and rarely investigated high levels, in order to efficiently select the best solutions to develop radiation hard complex systems (such as image sensors)