Différentes géométries et différentes bandes spectrales

En vue d’investiguer la corrélation du bruit 1/f avec la surface et/ou le périmètre des photodiodes testées, nous avons essentiellement dans ce travail caractérisé des diodes ayant différentes largeurs et différentes formes d’implantations dans les deux gammes spectrales MWIR et LWIR (Figure 83). Ces tailles d’implantations vont de 0 µm à 135.4 µm comme nous pouvons le voir sur la Figure 83. Notons à travers le masque représenté sur la Figure 83 (a) que :

 Chaque bloc englobe une variante dont la largeur d’implantation est nulle constituant une diode contact dans le cas d’une configuration n/p et un contact n dans le cas d’une configuration p/n.

 Il existe une variante dans le dépassement métal/implantation: 3 blocs présentent un dépassement de 15 µm, alors que les 3 autres blocs présentent un dépassement nettement plus faible (1.5 µm).

 La distance minimum entre les implantations est maintenue constante (40 µm) sur les 6 blocs.

L’influence de la forme d’implantation sur l’évolution du bruit 1/f ne concerne que la configuration p/n. Rappelons que les importantes longueurs de diffusion atteintes dans la configuration p/n permettent de se placer dans l’hypothèse couche fine et permettent de fixer la surface de diffusion latérale suspectée pour avoir une influence sur le bruit. Le

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masque utilisé à la conception de ces structures est représenté sur la Figure 83 (b). Notons à travers ce masque que :

 Nous sommes passés à des métallisations et implantations rondes sur les 2/3 de la puce de test. L’espace entre les deux implantations est de 8μm.

 A droite la métallisation est plus petite que l’implantation de 2 µm par côté, sauf pour la plus petite implantation pour laquelle la métallisation est plus petite de 1 µm seulement.

 Un anneau de confinement polarisable d’une largeur de 15 µm est rajouté à gauche autour de l’implantation de la diode. Cet anneau est en fait une jonction implantée sous la forme d’une couronne autours de la diode. Elle permet le confinement de la surface de cette dernière à une valeur fixe indépendante des propriétés du matériau. L’ensemble des structures étudiées ont été aussi caractérisées en mode confiné.

Figure 83 : (a) Représentation schématique d’un bloc de pixel issu du masque utilisé pour la conception des diodes de tailles variables, (b) Représentation schématique du masque utilisé pour la

conception des diodes de formes variables.

4.2 Différentes variantes technologiques

Ce travail de thèse englobe une minutieuse étude paramétrique du bruit 1/f dans des deux types de configuration n/p et p/n. L’étude paramétrique technologique menée dans le cas de la configuration n/p a porté sur la variation de l’épaisseur de l’épitaxie, la variation de la méthode de croissance (EJM et EPL) et la variation de la concentration de dopage. Celle

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menée dans le cas de la configuration p/n a porté sur la variation du nombre de contact diodes (CTD) (Figure 84) et sur l’étude de l’apport de la technologie double ouverture de gap (DOG) en termes de bruit par rapport à la technologie standard. Les deux structures standard et DOG sont représentées sur la Figure 85.

Figure 84 : Représentation schématique des deux types de variantes : (a) mono CTD, (b) multi CTD.

Figure 85 : Représentation schématique des deux types de technologie p/n : (a) EPL standard, (b) EPL DOG.

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5. Conclusion

Nous avons vu dans ce chapitre les différents types de bruits électroniques et nous nous sommes intéressés plus particulièrement au bruit 1/f et aux différents modèles et tendances observées dans la littérature. Nous avons vu que la fluctuation de la conductivité à l’origine du bruit 1/f faisait l’unanimité dans la communauté scientifique. Toutefois, le fait qu’elle pourrait être induite par une fluctuation du nombre de porteur de charge ou par une fluctuation de leur mobilité divise la communauté scientifique en deux camps : Les partisans de la théorie de Hooge et les partisans de la théorie de McWhorter. Divers arguments ont été mis en avant en faveur de ces différentes hypothèses et des mises en évidence expérimentales ont été réalisées montrant ainsi que ces hypothèses sont congrues en fonction du matériau étudié. Dans le cas du CdHgTe nous avons exposé les différentes corrélations de bruit observées dans la littérature avec le courant, avec la surface, avec le périmètre synthétisée dans le Tableau 1. Nous avons présenté dans ce chapitre les différentes modélisations de bruit adaptées au cas de la photodiode et basées sur les théories de Hooge et de McWhorter. Les différents comportements de bruit observés par les différentes structures caractérisées en littérature nous ont poussés à mener une grande campagne d’étude paramétrique de bruit. L’ensemble des variantes de cette étude est résumé dans le tableau suivant :

Tableau 3 : Tableau récapitulatif des différentes variantes ayant fait l’objet de caractérisations de bruit dans le chapitre 5.

Configuration Type de dopage Type de technologie Gamme spectrale Variantes

n/p Intrinsèque (lacunes de mercure) Technologie standard

- MWIR - LWIR - Géométrie Concentration de dopage - Géométrie Epaisseur d’épitaxie Méthode De croissance p/n extrinsèque Technologie standard Technologie DOG - MWIR LWIR - MWIR LWIR - Géométrie Nombre de contact diode

- Géométrie Nombre de contact diode

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La mise en avant de notre méthodologie d’investigation va servir de point de liaison au chapitre suivant qui traite l’approche expérimentale employée pour la quantification du bruit sur les différentes technologies de détecteurs. Cette approche a pour but de dégager certaines tendances du bruit en fonction de la température dans les différentes technologies étudiées en vue de déterminer l’origine du bruit 1/f et d’optimiser par la suite la géométrie des structures de détection.

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Chapitre 5