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Ce travail porte sur la modélisation pour la simulation et la prédiction des paramètres de performance des photodiodes à avalanche polarisée en mode Geiger en technologie CMOS, ou SPADs CMOS, pour Lidars spatiaux. Ce travail de thèse vise à développer une méthodologie basée sur : des modèles de la physique du semi-conducteur, des mesures fournissant des informations sur le procédé technologique visé et des outils commerciaux de simulation. Ceci, dans le but de simuler les paramètres de performance des SPADs en se rapprochant autant que possible de la réalité du procédé technologique afin d’améliorer les prédictions. Des SPADs ont été conçues et caractérisées de manière à acquérir les paramètres de performances et les confronter aux résultats de simulation pour valider notre approche.De plus, la conception des SPADs s’est faite en regard des spécifications Lidar du CNES et d’Airbus Defence and Space en vue d’obtenir des structures permettant d’améliorer nos connaissances en matière de : compréhension des mécanismes physiques, conception et méthode de caractérisation des SPADs CMOS. Ceci, dans l’intention d’étudier la possibilité d’intégrer ces détecteurs dans leurs futurs systèmes Lidars spatiaux. This work focuses on modelling for simulation and prediction purposes ofCMOS SPADs performance parameters used in spaceborne Lidars. The innovative side of this work lies in a new methodology based on physical models for semiconductor devices,measurements performed on the targeted CMOS process and commercial simulation tools to predict CMOS SPADs performances. This method allows to get as close as possible to the process reality and to improve predictions. A set of SPAD has been designed and fabricated,and is used for measurements and model validation. SPAD design has been done with respect to CNES and Airbus Defence Space Lidar specification, in order to produce devices that will improve our knowledge in terms of understanding of the involved physical mechanisms, SPADs design and test method, for a possible integration within their future spaceborne Lidars. |
