Soutenance de thèse - M. Denis FOUGERON

Le Bureau des Études Doctorales a le plaisir de vous informer que

Monsieur Denis FOUGERON

Doctorant au laboratoire IM2NP et au Laboratoire CPPM

sous la direction de

M. Hervé BARTHELEMY, Directeur de thèse

Professeur des Universités, Université de Toulon, IM2NP UMR CNRS 7334

M. Marlon BARBERO, Co-Directeur de Thèse

Professeur des Universités, Aix-Marseille Université, CPPM UMR CNRS 7346

Soutiendra publiquement sa thèse en vue de l’obtention du

Doctorat en Électronique, microélectronique, optique lasers, optoélectronique, microondes

Spécialité : Microélectronique

Sur le thème suivant :

« Étude et mise en œuvre de cellules résistantes aux radiations dans le cadre de l’évolution du détecteur à pixels d’ATLAS en technologie CMOS 65nm »

Mercredi 15 Janvier 2020 à 10h30

à l’Université de Toulon - Campus de La Garde- Bâtiment Y1, Salle Y1-106

Devant un jury composé de :

  • M. Jean-Baptiste BEGUERET, Rapporteur, Professeur des Universités, Université de Bordeaux, IMS UMR CNRS 5218
  • M. Sylvain BOURDEL, Rapporteur, Professeur des Universités, Université Grenoble-Alpes, RFIC-Lab EA 7520
  • Mme Patricia DESGREYS, Examinatrice, Professeur des Universités, TELECOM PARIS
  • Mme Edith KUSSENER, Examinatrice, Enseignant Chercheur HDR, ISEN-YNCREA Toulon, IM2NP UMR CNRS 7334
  • M. Cristinel DIACONU, Examinateur, Directeur de Recherche, CNRS, CPPM UMR CNRS 7346
  • M. Jean-Luc AUTRAN, Invité, Professeur des Universités, Aix-Marseille Université, IM2NP UMR CNRS 7334
  • M. Hervé BARTHELEMY, Directeur de thèse, Professeur des Universités, Université de Toulon, IM2NP UMR CNRS 7334
  • M. Marlon BARBERO, Co-Directeur de Thèse, Professeur des Universités, Aix-Marseille Université, CPPM UMR CNRS 7346
  • M. Moshine MENOUNI, Co-Encadrant, Ingénieur de Recherche, CNRS, CPPM UMR CNRS 7346

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’une collaboration internationale, RD53, et qui vise à fournir à la communauté scientifique un ASIC « Front-End » de lecture du futur détecteur pixels d’ATLAS courant 2022. La technologie 65 nm choisie par la communauté scientifique devra fonctionner dans un environnement extrêmement radioactif (10 MGray) pendant cinq ans d’exploitation sans maintenance possible. Deux approches expérimentales sont décrites dans ce mémoire : 1 : Des études en irradiation ont été réalisées afin d’estimer la tolérance à la dose (TID) du process 65 nm pour fixer des règles de conception qui doivent être respectées pour les cellules numériques et analogiques implantées dans le circuit final. Des véhicules de test (PCM) ont été définis pour être irradiés à l’aide d’une source de rayons X (10 keV – 3 kW) afin d’estimer les effets de dose. Les résultats obtenus sont synthétisés dans les chapitres concernés. 2 : Dans le but d’optimiser l’immunité des points mémoires aux effets des SEU, plusieurs circuits prototypes ont été conçus. Ils incluent différentes architectures en vue d’être irradiées. Plusieurs campagnes d’irradiation ont été menées en utilisant un faisceau d’ions lourds et un faisceau de protons à dessein de comparer leur comportement et d’en extraire une cross-section la plus précise possible.

Abstract

This study is inside an international collaboration context, RD53, which its goal is to provide to the scientific community an electronic front-end for the readout of the future ATLAS pixels detector in 2022. The 65 nm technology chosen by the collaboration will have to be operational in a highly radioactive environment (10 MGray) for five years without maintenance operation. Two experimental approaches are described in this thesis : 1 : Irradiation studies were carried out to estimate the dose tolerance (TID) of the 65 nm process to fix all essentials design rules for digital and analog cells implanted in the final circuit. Test vehicles (PCM) were defined for irradiation using an X-ray source (10 keV - 3 kW) to estimate dose effects. The results we obtained are summarized in this document. 2 : In order to optimize the tolerance of memories to the SEE effects, several ASIC prototypes have been designed. These prototypes include different architectures for irradiation characterization. Several irradiation campaigns have been carried out using a heavy ion beam and a proton beam in order to extract a cross-section as accurate as possible.

Mot clés/ Keywords : Irradiation, 65 nm, TID, SEU.

Plan d’accès au campus de La Garde :

http://www.univ-tln.fr/IMG/pdf/plan-campus-lagarde-septembre-2018.pdf