2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research on SOI 3D pixel process
| Project Area | Interdisciplinary research on quantum imaging opened with 3D semiconductor detector |
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| Project/Area Number |
25109002
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
新井 康夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90167990)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉知 郁生 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 特別教授 (00533944)
三好 敏喜 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (20470015)
井田 次郎 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60506450)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 半導体 / Silicon On Insulator / 放射線センサ / 先端機能デバイス / 微細加工プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第4回目の相乗りプロセス(MultiProject Wafer : MPW）ランを6月に行い、計画研究班及び公募研究班からの２５種の設計が持ち寄られ、プロセスを行った。完成したチップは、それぞれの要望に応じてウエハ、ベアチップ、パッケージチップの形で配布した。
これまでのSOI検出器よりも放射線耐性、クロストークを減らした、Double SOIウエハを用いた設計が増えた。また、中国高能研との初めての共同開発検出器として計数型センサCNPIX1も設計した。
検出器性能は試作毎に向上しており、京都大を中心に開発したXRPIX検出器では、遂に当初目標である１０電子のノイズレベルを達成した。また、素粒子実験用崩壊点検出器FPIX2では、陽子ビームを用いた実験で世界で初めて1umを切る分解能を示した。金沢工業大学ではSOIの特性を生かしたSuper Steep Transistor(SST)の研究が進み、各種国際会議での発表が行われた。２種類のチップを積層した３次元チップに関しては、CAD設計環境の整備が進み、複雑なチップの積層設計が行えるようになった。
2016年6月には北海道大学で、また11月にはSpring-8において国内研究会を開催し、それぞれ約６０名の参加があり、多くの研究発表と活発な議論が行われた。また８月には３回目となるSOI検出器の設計講習会をKEKにおいて開催した。今回は、内容のレベルをやや上げ、設計経験のある人を主な対象とした為、昨年度よりは参加者数は減ったが、それでも約1０名の参加があり、技術の取得とともに、親交を深めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各研究班からの設計を集めてチップの製作を行う相乗りプロセス(MPW)を順調に行う事ができている。
特に新たに開発したDouble SOI技術を用いた設計が広がり、放射線耐性やノイズ性能において向上が見られた。
また高密度化を狙った３次元積層チップ、検出器感度を上げる為のSuper Steep Transistorの開発等も順調に研究が進んでいる。
これらの結果、本研究班が中心となって進めているSOIプロセスを用いて製造した他の研究班の検出器も格段の性能向上が見られるようになって来た。
また設計講習会には、検出器設計に加わる若手研究者が多数参加し、活動の幅が広がっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は領域研究の最終年度であることから、これまでの開発成果をまとめ、今後将来に渡りSOIプロセスを使いやすいものにするための努力を行って行く。平成２９年度も設計のノウハウや性能向上の為の講習会を開催し、若手研究者の技術力の向上を図っていく。
さらに、SSTトランジスタや３次元積層技術、放射線耐性の向上、集積回路の高密度化等の新しい課題にチャレンジし、SOI検出器の新たな可能性を広げていく。
平成29年12月には沖縄でSOI検出器に関する国際会議を開催する予定なので、これに向け研究成果をまとめていく。
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[Journal Article] Advanced monolithic pixel sensors using SOI technology2016
Author(s)
Toshinobu Miyoshi, Yasuo Arai, Mari Asano, Yowichi Fujita, Ryutaro Hamasaki, Kazuhiko Hara, Shunsuke Honda, Yoichi Ikegami, Ikuo Kurachi, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Kazuya Tauchi, Naoshi Tobita, Toru Tsuboyama, Miho Yamada
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Journal Title
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A
Volume: 824
Pages: 439-442
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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