Etude des défauts électriquement actifs dans les matériaux des capteurs d'image CMOS

Pixels size of CMOS image sensors is now decreasing towards one micron. Inthat context, dark current is a critical parameter. It superimposes with thecurrent generated by photons and affects the image quality with whitepixels. The metallic contamination introduced during the fabrication processplays an important role in the generation of defects that induce this darkcurrent. This study has allowed to determine dangerousness thresholds ofseveral metals on the imager technology. The origin of some accidentalcontaminations has been identified during yield crisis. Some work withdetection techniques has been performed with µPCD, DLTS, charge pumping,SIMS, TEM and photoluminescence. Dark current spectroscopy (DCS),particularly adapted to this situation, has been developped for theidentification of gold, tunsgten and molybdenum contaminations, withdetection limits that reach 108 to 1010 at/cm3. We have observed the darkcurrent quantization and studied the electric field enhancement ofgeneration rate to model the dark current peaks obtained. The behavior ofsome metals in silicon is confirmed by these experiments and we haveevaluated the getter efficiency of different substrates for image sensors.This work has lead to the application of protocols for the metalliccontamination control in clean room.La taille des pixels des capteurs d’image CMOS approche aujourd’hui lemicron. Dans ce contexte, le courant d’obscurité reste un paramètrecritique. Il se superpose au courant photogénéré en affectant la qualité del’image par l’apparition de pixels blancs. La contamination métalliqueintroduite au cours du procédé de fabrication joue un rôle prépondérant dansla création des défauts à l’origine de ce courant d’obscurité. Cette étude apermis d’établir les seuils de dangerosité de différents élémentsmétalliques sur la technologie imageur. L’origine de contaminationsaccidentelles a été identifiée lors de crises de rendement. Pour cela, untravail sur les techniques de détection a été mené par µPCD, DLTS, pompagede charge, SIMS, TEM et photoluminescence. La spectroscopie de courantd’obscurité (DCS), particulièrement efficace dans ce contexte, a étédéveloppée pour l’identification de contaminations en or, tungstène etmolybdène, avec des limites de détection qui atteignent 108 à 1010 at/cm3.Nous observons la quantification du courant d’obscurité et étudionsl’amplification du champ électrique sur le taux de génération afin demodéliser les pics de courant d’obscurité obtenus. Le comportement decertains métaux dans le silicium est précisé par ces expériences, et nousévaluons l’efficacité de piégeage de plusieurs substrats imageur. Ce travailconduit à la mise en place de protocoles de contrôle de la contaminationmétallique en salle blanche

Study of electrically active defects in CMOS image sensors

La taille des pixels des capteurs d’image CMOS approche aujourd’hui lemicron. Dans ce contexte, le courant d’obscurité reste un paramètrecritique. Il se superpose au courant photogénéré en affectant la qualité del’image par l’apparition de pixels blancs. La contamination métalliqueintroduite au cours du procédé de fabrication joue un rôle prépondérant dansla création des défauts à l’origine de ce courant d’obscurité. Cette étude apermis d’établir les seuils de dangerosité de différents élémentsmétalliques sur la technologie imageur. L’origine de contaminationsaccidentelles a été identifiée lors de crises de rendement. Pour cela, untravail sur les techniques de détection a été mené par µPCD, DLTS, pompagede charge, SIMS, TEM et photoluminescence. La spectroscopie de courantd’obscurité (DCS), particulièrement efficace dans ce contexte, a étédéveloppée pour l’identification de contaminations en or, tungstène etmolybdène, avec des limites de détection qui atteignent 108 à 1010 at/cm3.Nous observons la quantification du courant d’obscurité et étudionsl’amplification du champ électrique sur le taux de génération afin demodéliser les pics de courant d’obscurité obtenus. Le comportement decertains métaux dans le silicium est précisé par ces expériences, et nousévaluons l’efficacité de piégeage de plusieurs substrats imageur. Ce travailconduit à la mise en place de protocoles de contrôle de la contaminationmétallique en salle blanche.Pixels size of CMOS image sensors is now decreasing towards one micron. Inthat context, dark current is a critical parameter. It superimposes with thecurrent generated by photons and affects the image quality with whitepixels. The metallic contamination introduced during the fabrication processplays an important role in the generation of defects that induce this darkcurrent. This study has allowed to determine dangerousness thresholds ofseveral metals on the imager technology. The origin of some accidentalcontaminations has been identified during yield crisis. Some work withdetection techniques has been performed with µPCD, DLTS, charge pumping,SIMS, TEM and photoluminescence. Dark current spectroscopy (DCS),particularly adapted to this situation, has been developped for theidentification of gold, tunsgten and molybdenum contaminations, withdetection limits that reach 108 to 1010 at/cm3. We have observed the darkcurrent quantization and studied the electric field enhancement ofgeneration rate to model the dark current peaks obtained. The behavior ofsome metals in silicon is confirmed by these experiments and we haveevaluated the getter efficiency of different substrates for image sensors.This work has lead to the application of protocols for the metalliccontamination control in clean room

Digital Atlas Genius Loci, knowledge modelling based on poetics of construction sites

Cette thèse de recherche en art se déploie dans deux dimensions principales intimement liées, l’une épistémologique et l’autre artistique. Premièrement, du point de vue épistémologique, elle est l’expression du continuum entre théorie et pratique. Elle pose l’hypothèse que le méta-art initié par deux artistes : Adrian Piper dans les années 1970 et Jean-Paul Thibeau dans les années 1990, constitue la méthode idoine pour expliciter et analyser l’expérimentation artistique. Le programme théorico-pratique que nous avons conçu s’articule sur deux registres de textes : les récits d’expérience relatant quatre projets (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) et les commentaires analytiques relatifs aux récits d’expérience (« Comment représenter le mouvement ? », « Comment l’écosophie permet-elle d’éclairer les pratiques artistiques qui investissent le quotidien comme situation d’expérimentation ? », « Comment prendre une décision ? », et « Comment ménager des passes au milieu du milieu ? »). Deuxièmement, du point de vue artistique, cette thèse ouvre un espace d’expérimentation pour la création de l’Atlas Genius Loci. Les situations de chantier à partir desquelles nous avons travaillé (en particulier ceux des universités bordelaises) nous ont amené à pratiquer une recherche-création sur des terrains de vie concrets et à mettre en œuvre des processus de coopération artistique avec des maîtres d’ouvrage et des institutions. À partir d’une interrogation sur les articulations possibles entre l’art et les pratiques architecturales de l’industrie du bâtiment (Building Information Modelling), notre Atlas est devenu un « processus mésologique », un travail d’inter-relation au sein d’un milieu, construisant une présence-alliance entre une artiste et une institution. Le prolongement de cette recherche-création, où le terrain-milieu d’où l’on parle est à la fois explici-té dans sa matérialité et impliqué dans l’expérimentation, s’inscrit dans l’héritage de l’analyse institutionnelle (sociologie) et de la critique institutionnelle (art) pratiquée dès les années 1970. L’enjeu de ce travail porte sur les engagements contemporains de l’artiste dans la société, et réciproquement, sur la place que celle-ci réserve à l’art, il rend compte de la singularité de la recherche en art, et de la façon dont elle ouvre aujourd’hui des perspectives originales pour l’alliance du monde académique avec la société civile.This research thesis in art unfolds in two main and closely linked dimensions, one epistemological and the other artistic. Firstly, from an epistemological point of view, it is the expression of the continuum between theory and practice. It hypothesizes that meta-art initiated by two artists: Adrian Piper in the 1970s and Jean-Paul Thibeau in the 1990s, defines the right method to explicit and analyse the artistic experimentation. This theoretical-practical program is carried out through the writing of two kinds of texts: the experience accounts of our projects (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) and the analytical comments ("How to represent movement? ", " How can ecosophy shed light on the artistic practices that take place in everyday life as a experimentation situation? ", "How to make a decision? ", and "How to build a pathway to the heart of a living environment?”). Secondly, from an artistic point of view, this thesis opens up a space for experimentation on the creation of the Atlas Genius Loci. The "construction site situations" from which we have worked (in particular those with Bordeaux universities) have led us to practice a research-creation on tangible living environments, and to pursue artistic cooperation with project owners and institutions. With the possible links between art and architecture (Building Information Modeling) as a starting point, our Atlas has become a "mesological process" claiming a presence-alliance between an artist and an institution. The extension of this research-creation, where the field-environment from where one speaks is both explicit in its materiality and involved in the experimentation, is part of the legacy of institutional analysis (sociology) and institutional criticism (art) practiced since the 1970s.The contemporary commitment of the artist in society, and reciprocally, the place that society gives to art, expresses the singularity of the artistical research, and the way that it now opens up original perspectives for the alliance of the academic world with civil society

Digital Atlas Genius Loci, knowledge modelling based on poetics of construction sites

Cette thèse de recherche en art se déploie dans deux dimensions principales intimement liées, l’une épistémologique et l’autre artistique. Premièrement, du point de vue épistémologique, elle est l’expression du continuum entre théorie et pratique. Elle pose l’hypothèse que le méta-art initié par deux artistes : Adrian Piper dans les années 1970 et Jean-Paul Thibeau dans les années 1990, constitue la méthode idoine pour expliciter et analyser l’expérimentation artistique. Le programme théorico-pratique que nous avons conçu s’articule sur deux registres de textes : les récits d’expérience relatant quatre projets (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) et les commentaires analytiques relatifs aux récits d’expérience (« Comment représenter le mouvement ? », « Comment l’écosophie permet-elle d’éclairer les pratiques artistiques qui investissent le quotidien comme situation d’expérimentation ? », « Comment prendre une décision ? », et « Comment ménager des passes au milieu du milieu ? »). Deuxièmement, du point de vue artistique, cette thèse ouvre un espace d’expérimentation pour la création de l’Atlas Genius Loci. Les situations de chantier à partir desquelles nous avons travaillé (en particulier ceux des universités bordelaises) nous ont amené à pratiquer une recherche-création sur des terrains de vie concrets et à mettre en œuvre des processus de coopération artistique avec des maîtres d’ouvrage et des institutions. À partir d’une interrogation sur les articulations possibles entre l’art et les pratiques architecturales de l’industrie du bâtiment (Building Information Modelling), notre Atlas est devenu un « processus mésologique », un travail d’inter-relation au sein d’un milieu, construisant une présence-alliance entre une artiste et une institution. Le prolongement de cette recherche-création, où le terrain-milieu d’où l’on parle est à la fois explici-té dans sa matérialité et impliqué dans l’expérimentation, s’inscrit dans l’héritage de l’analyse institutionnelle (sociologie) et de la critique institutionnelle (art) pratiquée dès les années 1970. L’enjeu de ce travail porte sur les engagements contemporains de l’artiste dans la société, et réciproquement, sur la place que celle-ci réserve à l’art, il rend compte de la singularité de la recherche en art, et de la façon dont elle ouvre aujourd’hui des perspectives originales pour l’alliance du monde académique avec la société civile.This research thesis in art unfolds in two main and closely linked dimensions, one epistemological and the other artistic. Firstly, from an epistemological point of view, it is the expression of the continuum between theory and practice. It hypothesizes that meta-art initiated by two artists: Adrian Piper in the 1970s and Jean-Paul Thibeau in the 1990s, defines the right method to explicit and analyse the artistic experimentation. This theoretical-practical program is carried out through the writing of two kinds of texts: the experience accounts of our projects (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) and the analytical comments ("How to represent movement? ", " How can ecosophy shed light on the artistic practices that take place in everyday life as a experimentation situation? ", "How to make a decision? ", and "How to build a pathway to the heart of a living environment?”). Secondly, from an artistic point of view, this thesis opens up a space for experimentation on the creation of the Atlas Genius Loci. The "construction site situations" from which we have worked (in particular those with Bordeaux universities) have led us to practice a research-creation on tangible living environments, and to pursue artistic cooperation with project owners and institutions. With the possible links between art and architecture (Building Information Modeling) as a starting point, our Atlas has become a "mesological process" claiming a presence-alliance between an artist and an institution. The extension of this research-creation, where the field-environment from where one speaks is both explicit in its materiality and involved in the experimentation, is part of the legacy of institutional analysis (sociology) and institutional criticism (art) practiced since the 1970s.The contemporary commitment of the artist in society, and reciprocally, the place that society gives to art, expresses the singularity of the artistical research, and the way that it now opens up original perspectives for the alliance of the academic world with civil society

Atlas numérique Genius Loci, modélisation de connaissance à partir d’une poétique du chantier

This research thesis in art unfolds in two main and closely linked dimensions, one epistemological and the other artistic. Firstly, from an epistemological point of view, it is the expression of the continuum between theory and practice. It hypothesizes that meta-art initiated by two artists: Adrian Piper in the 1970s and Jean-Paul Thibeau in the 1990s, defines the right method to explicit and analyse the artistic experimentation. This theoretical-practical program is carried out through the writing of two kinds of texts: the experience accounts of our projects (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) and the analytical comments ("How to represent movement? ", " How can ecosophy shed light on the artistic practices that take place in everyday life as a experimentation situation? ", "How to make a decision? ", and "How to build a pathway to the heart of a living environment?”). Secondly, from an artistic point of view, this thesis opens up a space for experimentation on the creation of the Atlas Genius Loci. The "construction site situations" from which we have worked (in particular those with Bordeaux universities) have led us to practice a research-creation on tangible living environments, and to pursue artistic cooperation with project owners and institutions. With the possible links between art and architecture (Building Information Modeling) as a starting point, our Atlas has become a "mesological process" claiming a presence-alliance between an artist and an institution. The extension of this research-creation, where the field-environment from where one speaks is both explicit in its materiality and involved in the experimentation, is part of the legacy of institutional analysis (sociology) and institutional criticism (art) practiced since the 1970s.The contemporary commitment of the artist in society, and reciprocally, the place that society gives to art, expresses the singularity of the artistical research, and the way that it now opens up original perspectives for the alliance of the academic world with civil society.Cette thèse de recherche en art se déploie dans deux dimensions principales intimement liées, l’une épistémologique et l’autre artistique. Premièrement, du point de vue épistémologique, elle est l’expression du continuum entre théorie et pratique. Elle pose l’hypothèse que le méta-art initié par deux artistes : Adrian Piper dans les années 1970 et Jean-Paul Thibeau dans les années 1990, constitue la méthode idoine pour expliciter et analyser l’expérimentation artistique. Le programme théorico-pratique que nous avons conçu s’articule sur deux registres de textes : les récits d’expérience relatant quatre projets (Genius Loci Monflanquin, Genius Loci Aix, Genius Loci Villeneuve, Genius Loci UBUBM) et les commentaires analytiques relatifs aux récits d’expérience (« Comment représenter le mouvement ? », « Comment l’écosophie permet-elle d’éclairer les pratiques artistiques qui investissent le quotidien comme situation d’expérimentation ? », « Comment prendre une décision ? », et « Comment ménager des passes au milieu du milieu ? »). Deuxièmement, du point de vue artistique, cette thèse ouvre un espace d’expérimentation pour la création de l’Atlas Genius Loci. Les situations de chantier à partir desquelles nous avons travaillé (en particulier ceux des universités bordelaises) nous ont amené à pratiquer une recherche-création sur des terrains de vie concrets et à mettre en œuvre des processus de coopération artistique avec des maîtres d’ouvrage et des institutions. À partir d’une interrogation sur les articulations possibles entre l’art et les pratiques architecturales de l’industrie du bâtiment (Building Information Modelling), notre Atlas est devenu un « processus mésologique », un travail d’inter-relation au sein d’un milieu, construisant une présence-alliance entre une artiste et une institution. Le prolongement de cette recherche-création, où le terrain-milieu d’où l’on parle est à la fois explici-té dans sa matérialité et impliqué dans l’expérimentation, s’inscrit dans l’héritage de l’analyse institutionnelle (sociologie) et de la critique institutionnelle (art) pratiquée dès les années 1970. L’enjeu de ce travail porte sur les engagements contemporains de l’artiste dans la société, et réciproquement, sur la place que celle-ci réserve à l’art, il rend compte de la singularité de la recherche en art, et de la façon dont elle ouvre aujourd’hui des perspectives originales pour l’alliance du monde académique avec la société civile

Study of Metal Contamination in CMOS Image Sensors by Dark Current and Deep Level Transient Spectroscopies

International audienc

Modeling the dark current histogram induced by gold contamination in complementary-metal-oxide-semiconductor image sensors

International audienceWe propose a model for dark current induced by metallic contamination in a CMOS image sensor. Based on Shockley-Read-Hall kinetics, the expression of dark current proposed accounts for the electric field enhanced emission factor due to the Poole-Frenkel barrier lowering and phonon-assisted tunneling mechanisms. To that aim, we considered the distribution of the electric field magnitude and metal atoms in the depth of the pixel. Poisson statistics were used to estimate the random distribution of metal atoms in each pixel for a given contamination dose. Then, we performed a Monte-Carlo-based simulation for each pixel to set the number of metal atoms the pixel contained and the enhancement factor each atom underwent, and obtained a histogram of the number of pixels versus dark current for the full sensor. Excellent agreement with the dark current histogram measured on an ion-implanted gold-contaminated imager has been achieved, in particular, for the description of the distribution tails due to the pixel regions in which the contaminant atoms undergo a large electric field. The agreement remains very good when increasing the temperature by 15 degrees C. We demonstrated that the amplification of the dark current generated for the typical electric fields encountered in the CMOS image sensors, which depends on the nature of the metal contaminant, may become very large at high electric field. The electron and hole emissions and the resulting enhancement factor are described as a function of the trap characteristics, electric field, and temperature. (c) 2015 AIP Publishing LLC