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2012 年度 研究成果報告書

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

研究課題

  • PDF
研究課題/領域番号 21244040
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
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

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)

研究分担者 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, 准教授 (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, 助教 (20470015)
連携研究者 海野 義信  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 (40151956)
一宮 亮  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, 研究員 (80435627)
研究期間 (年度) 2009 – 2012
キーワードSilicon On Insulator / Pixel 検出器 / 素粒子実験 / 半導体超微細化 / 放射線
研究概要

本研究では、Silicon-On-Insulator (SOI)技術を用い、50 ミクロン程度まで薄くでき、100 万以上の画素数を持つピクセル放射線検出器(SOIPIX)を開発した。またこの検出器を用いて、実際に加速器ビームを照射し、数ミクロンオーダの位置精度が得られる事を実証した。さらに、荷電粒子やガンマ線を用いた放射線耐性試験を行い詳細なデータを得ると共に、シミュレーションによりそのメカニズムを解明し、放射線耐性の向上の為にプロセスの改良を行った。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (28件) 備考 (1件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Design and Evaluation of a SOI Pixel Sensor for X-ray Trigger-driven Readout2013

    • 著者名/発表者名
      Ayaki Takeda, Yasuo Arai, et al
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Nucl. Sci., Vol. PP, Issue

      巻: 99

    • DOI

      doi:10.1109/TNS.2012.2225072

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of FD-SOI Monolithic Pixel Devices for High-Energy Charged Particle Detection2011

    • 著者名/発表者名
      K. Shinsho, K. Hara, Y. Arai, T. Miyoshi, et al.
    • 雑誌名

      IEEE Nuclear Science Symposium CR N21-1

  • [雑誌論文] SOI Readout ASIC of Pair-monitor for International Linear Collider2011

    • 著者名/発表者名
      Yutaro Sato, Yasuo Arai, et al
    • 雑誌名

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A、10.1016/j.nima

      巻: Vol. 637, Isuue 1 ページ: 53-59

    • DOI

      DOI:10.1016/j.nima.2011.02.063

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of SOI Pixel Process Technology2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai, T. Miyoshi, Y. Unno, T. Tsuboyama, K. Hara, et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth

      巻: Vol. 636, Issue 1 ページ: S31-S36

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2010.04.081.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance study of SOI monolithic pixel detectors for X-ray application2011

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi, Y. Arai, T. Tsuboyama, Y. Unno, et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth.

      巻: A Vol. 636 ページ: S237-S241

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2010.04.117.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation effects in silicon-on-insulator transistors with back-gate control method fabricated with OKI Semiconductor 0.20 μm FD-SOI technology2011

    • 著者名/発表者名
      M. Kochiyama, K. Hara , Y. Arai, T.Miyoshi et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth.

      巻: A Vol. 636, Issue 1 ページ: S62-S67

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2010.04.086.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of SOI pixel process technology2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai, T. Miyoshi, K. Hara et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth.

      巻: A Vol. 636, Issue 1 ページ: S31-S36

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Developments of SOI Monolithic Pixel Detectors2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai, T. Miyoshi, Y. Unno, T. Tsuboyama, K. Hara, et al.
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth

      巻: A 623 ページ: 186-188

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2010.02.190

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Monolithic Silicon-On-Insulator Pixel Devices Thinned to 100 μm2010

    • 著者名/発表者名
      K. Shinsho, K. Hara, Y. Arai, T. Miyoshi, et al.
    • 雑誌名

      IEEE Nuclear Science Symposium CR N23-2, Knoxville, Tennessee

  • [雑誌論文] Development of INTPIX and CNTPIX Silicon-On-Insulator Monolithic Pixel Devices2010

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, Y. Arai, T. Miyoshi et al.
    • 雑誌名

      Proceeding of Science (VERTEX2010)

      巻: 033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of SOI monolithic pixel detectors2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai, T. Miyoshi, K. Hara et al
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth

      巻: A Vol. 623 ページ: 186-188

    • DOI

      doi:10.1016/j.nima.2010.02.190

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Integrated Radiation Image Sensors with SOI technology2010

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai, Toshinobu Miyoshi, Ryo Ichimiya, Kazuhiko Hara, Yoshiyuki Onuki
    • 雑誌名

      SOI Conference, 2010 IEEE International

      ページ: 1-5

    • DOI

      doi:10.1109/SOI.2010.5641403

  • [雑誌論文] Vertical Integration of Radiation Sensors and Readout Electronics2010

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 雑誌名

      15th Mediterranian Electromechanical Conference, Melecon 2010, Valletta, Malta

      巻: 25-28 ページ: 1062-1067

  • [雑誌論文] Silicon-on-insulator technology enables next-generation radiation image sensors2009

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai and Toshinobu Miyoshi
    • 雑誌名

      SPIE Newsroom

    • DOI

      DOI:10.1117/2.1200907.1725

    • URL

      http://spie.org/x36212.xml?highlight=x2414&ArticleID=x36212

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation Resistance of SOI Pixel Devices Fabricated with OKI 0.15 μm FD-SOITechnology2009

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, Y. Arai, T. Miyoshi, et al.
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Nucl. Sci.

      巻: Vol.56-5 ページ: 2896-2904

    • 査読あり
  • [雑誌論文] New Techniques in SOI Pixel Detector2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 雑誌名

      2009 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference, Conference Record

      巻: N22-2 ページ: 1161-1164

    • DOI

      doi:10.1109/NSSMIC.2009.5402397

  • [雑誌論文] Reduction techniques of the back gate effect in the SOI Pixel Detector2009

    • 著者名/発表者名
      R. Ichimiya, Y.Arai, et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of Topical Workshop on Electronics for Particle Physics (TWEPP-09)

      巻: 21-25 ページ: 68-71

  • [学会発表] 2 層埋込酸化膜構造をもつSOI ピクセル検出器のTID 放射線耐性の評価2013

    • 著者名/発表者名
      本多俊介
    • 学会等名
      日本物理学第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-29
  • [学会発表] Monolithic pixel detectors with 0.2 um FD-SOI pixel process technology2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi
    • 学会等名
      13th Vienna Conference on Instrumentation (VCI2013)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      20130211-15
  • [学会発表] FZおよび2重SOIウエハを用いた放射線ピクセル検出器の特性評価、実験核物理領域2013

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 27aFB-6 、「高エネルギー加速器実験に向けてのSOI検出器PIXOR1の試験評価」、素粒子実験領域2013

    • 著者名/発表者名
      小野善将
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 3-S25-2「SOI技術による1チップ放射線イメージセンサーの開発」、'放射線計測とそのネットワーク化の取り組み'シンポジウム、招待講演2013

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      電気学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2013-03-22
  • [学会発表] X-Ray Detection Using SOI Monolithic Sensors at a Compact High-Brightness X-Ray Source Based on Inverse Compton Scattering2012

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi
    • 学会等名
      2012 IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Anaheim, CA, USA
    • 年月日
      20121100
  • [学会発表] High-Resolution Monolithic Pixel Detectors in SOI Technology2012

    • 著者名/発表者名
      T. MIYOSHI
    • 学会等名
      International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging (PIXEL2012)
    • 発表場所
      Inawashiro, Japan
    • 年月日
      20120903-07
  • [学会発表] Development of the Pixel OR SOI Detector for High Energy Physics Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Ono
    • 学会等名
      International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging (PIXEL2012)
    • 発表場所
      Inawashiro,Japan
    • 年月日
      20120903-07
  • [学会発表] Progress of SOI Pixel Process2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging
    • 発表場所
      Inawashiro, Japan, Invited Talk
    • 年月日
      20120900
  • [学会発表] 高エネルギー荷電粒子検出用SOI ピクセル検出器の開発2012

    • 著者名/発表者名
      新庄康平
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      20120324-27
  • [学会発表] dvanced Radiation Image Sensors with SOI Technology2012

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Arai
    • 学会等名
      IEEE Solid State Device and Materials
    • 発表場所
      Invited Talk
    • 年月日
      2012-09-25
  • [学会発表] 27aFB-5 、「SOI技術を用いた積分型ピクセルセンサーの基本特性評価」、素粒子実験領域2012

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] SOI Pixel Technology2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Arai
    • 学会等名
      The 8th international "Hiroshima" Symposium on the Development and Application of Semiconductor Tracking Detectors (HSTD-8)
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      20111205-08
  • [学会発表] CZ 及びFZ 型SOI ウェハを用いた一体型ピクセル検出器の放射線耐性の評価2011

    • 著者名/発表者名
      新庄康平
    • 学会等名
      日本物理学会2011 年秋季大会
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      20110916-19
  • [学会発表] センサー部薄型化SOI ピクセル検出器の陽電子ビーム照射試験2011

    • 著者名/発表者名
      新庄康平
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      20110325-28
  • [学会発表] Development of FD-SOI Monolithic Pixel Devices for High-Energy Charged Particle Detection2011

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, K. Shinsho
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium
    • 発表場所
      Valencia,Spain
    • 年月日
      2011-10-25
  • [学会発表] 27pGN-11、SOI pixel 検出器を用いた電子線飛跡再構成実験、素粒子実験領域2011

    • 著者名/発表者名
      葛山浩教
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 年月日
      2011-03-27
  • [学会発表] Evaluation of Monolithic Silicon-On-Insulator Pixel Devices Thinned to 100 μm2010

    • 著者名/発表者名
      K. Shinsho and K. Hara
    • 学会等名
      IEEE Nuclear Science Symposium, Knoxville
    • 発表場所
      Tennessee
    • 年月日
      20101030-1106
  • [学会発表] SOI 技術を用いた読み出し一体型ピクセル検出器の開発2010

    • 著者名/発表者名
      新庄康平
    • 学会等名
      (検出部ウェハの薄型化)日本物理学会2010 年秋季大会
    • 発表場所
      九州工業大
    • 年月日
      20100911-14
  • [学会発表] Plans of the SOIPIX Collaboration2010

    • 著者名/発表者名
      K. Hara
    • 学会等名
      Invited Talk at VERTEX2010
    • 発表場所
      Loch Lemond, Scotland, UK
    • 年月日
      20100606-11
  • [学会発表] 埋め込みP ウェル構造をもつSOI pixel 検出器の放射線耐性試験2010

    • 著者名/発表者名
      瀬賀智子
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20100320-23
  • [学会発表] SOIピクセル検出器における回路部トランジスタの放射線損傷評価(TCADによるシミュレーション)2010

    • 著者名/発表者名
      河内山真美
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20100320-23
  • [学会発表] 素粒子実験用TDCとSOI放射線イメージ検出器2010

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会
    • 発表場所
      常翔学園大阪センター
    • 年月日
      2010-07-23
  • [学会発表] 測定器技術の革新でつながるサイエンスの横糸2010

    • 著者名/発表者名
      新井康夫
    • 学会等名
      22pBA-6、'マイクロエレクトロニクスでつながるサイエンス',素粒子実験領域、実験核物理領域、ビーム物理領域、領域10、宇宙線・宇宙物理領域合同シンポジウム
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] SOI pixel 検出器におけるバックゲート効果の埋め込みP ウェルによる抑制2009

    • 著者名/発表者名
      瀬賀智子
    • 学会等名
      日本物理学会2009 年秋季大会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      20091010-13
  • [学会発表] SOI 技術を用いた読みだし一体型ピクセル検出器の開発(TCADによる放射線損傷の研究)2009

    • 著者名/発表者名
      河内山真美
    • 学会等名
      日本物理学会2009 年秋季大会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      20091010-13
  • [学会発表] Radiation Effects in OKI SOI Pixel Devices2009

    • 著者名/発表者名
      Mami Kochiyama and Tomoko Sega
    • 学会等名
      7th International Symposium on Development and Applications of Semiconductor Tracking Devices
    • 発表場所
      Hiroshima, Japan
    • 年月日
      20090829-0901
  • [学会発表] 大面積化を目指した計数型X線SOIイメージセンサー(CNTPIX3)2009

    • 著者名/発表者名
      三好敏喜
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-28
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://rd.kek.jp/project/soi/

  • [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法2013

    • 発明者名
      新井康夫、沖原将生、葛西大樹
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構、 Lapisセミコンダクタ(株)
    • 産業財産権番号
      特願 2013-4017
    • 出願年月日
      2013-01-11
  • [産業財産権] 半導体装置およびその製造方法2013

    • 発明者名
      新井康夫、葛西大樹
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構、 Lapisセミコンダクタ(株)
    • 産業財産権番号
      特願 2013-79859
    • 出願年月日
      2013-04-05
  • [産業財産権] 半導体装置及び半導体装置の製造方法2011

    • 発明者名
      新井康夫、沖原将生、葛西大樹
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構、 Lapisセミコンダクタ(株)
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2011/055546、US13/583,409
    • 出願年月日
      2011-03-09
  • [産業財産権] 半導体装置2010

    • 発明者名
      新井康夫、葛西大樹、初井宇記
    • 権利者名
      高エネルギー加速器研究機構、 Lapisセミコンダクタ(株)、理化学研究所
    • 公開番号
      特開 2012-80045
    • 出願年月日
      2010-10-06

URL: 

公開日: 2014-08-29  

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