高抵抗シリコンプロセスと容量結合を用いた超高速X線撮像・分光装置の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04840
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 岸下 徹一 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, 准教授 (80789165)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: X線イメージャ / ASIC / モノリシックピクセル / 半導体検出器

研究成果の概要

本研究では、高速なX線イメージャを開発するために、構成要素であるセンサー・エレクトロニクス一体型のピクセルチップやアナログ・デジタル変換回路を小さいピクセル面責に集積化したチップなどを複数回試作し、それらの評価試験を実施した。また試作チップの評価に関して、汎用的にデータ取得に使用できるエレクトロニクスがなかったため、本研究では新たにFPGAを搭載したDAQボードGoSHIKを開発し、効率的に評価試験が実施できる環境を整備した。異種チップ間の接合技術に関しては、既存のバンプ技術に替わる候補としてスクリーンオフセット印刷技術を用いた試験を実施し、克服すべき課題や技術に関する基本的知見が得られた。

自由記述の分野

素粒子実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で着目した高抵抗モノリシックセンサープロセスは、技術的に改良の余地があるものの、これまでは別々の半導体プロセスを使用して製作していたセンサーとエレクトロニクスのチップを、一体化できるため、コストを大幅に削減し、高機能なイメージングシステムを開発できると期待される。また、ASICやセンサーを設計・評価できる環境を整備できたことは、今後超高集積半導体テクノロジーを駆使した新しい検出器を自分たちの手で開発する上で重要であると考える。