HDR - Développement de capteurs monolithiques CMOS : du trajectographe en physique des hautes énergies aux imageurs pixélisés pour les expériences auprès des synchrotrons

Un capteur monolithique CMOS à pixels actifs (MAPS) est un détecteur semi-conducteur qui a la particularité d'intégrer à la fois la partie sensible et l'électronique de lecture sur un même substrat de silicium homogène. Initialement développée dans les années 1990 pour le grand public, cette technologie a progressivement remplacé les CCDs. Avec l'amélioration de la microélectronique et les avantages intrinsèques des MAPS, cette technologie est devenue très attractive pour les physiciens dans les années 2000. Elle a été proposée pour la première fois pour le détecteur de vertex du futur collisionneur linéaire international (ILC). Progressivement, cette technologie est devenue mature et appropriée pour les trajectographes de haute précision en physique des hautes énergies et pour les applications des rayons X de basse énergie en astrophysique et auprès des synchrotrons. Après une introduction sur le concept des MAPS et le principe de détection, je donnerai un aperçu de l'évolution majeure des développements auxquels j'ai participé avec des concepteurs en microélectronique depuis mes débuts sur ce sujet il y a 16 ans. Après une courte introduction sur la motivation scientifique et les exigences pour le détecteur, je présenterai, pour chaque projet, une description de l’agencement du MAPS, le processus technologique et l'architecture de lecture. Ensuite, les résultats expérimentaux obtenus avec une sélection de prototypes et de capteur final seront présentés.