2010 Fiscal Year Annual Research Report
SOI技術による高レート実験用薄型ピクセル検出器の研究
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21244040
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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) |
坪山 透 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, 講師 (80188622)
原 和彦 筑波大学, 数理物質科学研究科, 講師 (20218613)
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, 特別助教 (20470015)
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| Keywords | Silicon-On-Insulator / 放射線、X線、粒子線 / ピクセル検出器 / 素粒子実験 / 半導体超微細化 / 放射線イメージセンサー |
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| Research Abstract |
本研究の目的は次世代の大型加速器実験等で必要とされる、薄く・高分解能で、高レートの荷電粒子測定が行えるピクセル検出器をSilicon-On-Insulator(SOI)技術を元にして開発することである。この検出器では放射線センサー部と読み出し回路が同一チップ上で一体化出来るという特徴がある。
チップ試作は夏と冬の2回設計・製作し、その後引き続きチップの評価を進めている。製造プロセスはOKIセミコンダクター(株)の0.2μm SOI CMOSを元に、ピクセル用に我々が開発した独自のプロセスである。試作チップの評価より、すでにバックゲート効果は埋め込みp層により完全に抑えられる事が確かめられた。
2010年度は、前年度試作した大型ピクセル検出器(INTPIX4)の試験を行い、非常に鮮明なX線像を得ることが出来た。このチップは、17um角のピクセルを512 x 832ピクセル並べた10mm x 15mm角のチップで、Correlated Double Sampling (CDS)回路も内蔵する事で、低ノイズ化をはかったものである。また小ピクセル、大面積チップを実現する為に、単位面積当たりのコンデンサー容量を増やしたり、メタル配線層を4層から5層に増やす等のプロセス改良も行った。
同時に、従来取り扱いが難しかった高抵抗率のFZ-SOIウエハーのプロセスも改良により処理出来るようになり、リーク電流の低下やセンサー感度の向上を達成出来るようになった。
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