Strahlungsdetektoren

Im CERN-Kern-Forschungszentrum in Genf sind Strahlungsdetektoren aus dem CiS Forschungsinstitut an der Erforschung des Urknalls beteiligt. 2007 erhielt das CiS dafür den ATLAS Supplier Award und 2009 den CMS Gold Award des europäischen Kernforschungszentrums CERN , mit dem die Entwicklung und Zulieferung spezieller Siliziumdetektoren für dieses größte Physikexperiment gewürdigt wurde.

Die im CiS Forschungsinstitut auf Basis einer speziellen Siliziumtechnologie entwickelten und gefertigten Strahlungsdetektoren dienen zur Detektion hochenergetischer Teilchen in der Hochenergiephysik, Medizin und Materialdiagnose. Als Grunddesigns stehen Streifen- und Pixeldetektoren zur Verfügung, die auf der Wechselwirkung von Teilchenstrahlung und Halbleiter basieren. Die sensitiven Komponenten werden auf hoch- oder höchstohmigen Siliziumwafern durch steuerbare Gates über Bor-implantierten Gebieten gebildet.

Wirkprinzip einseitiger Strahlungsdetektor linker Teil Querschnitt
in x-Richtung rechter Teil Querschnitt in y-Richtung


Merkmale/Optionen:

  • 4inch-Siliziumwafer; doppelseitig poliert
    hochohmige MCZ-oder FZ-Wafer n-Typ oder p-Typ: 1000…10000 Ohmcm
  • ab Q3/2011 6inch Siliziumwafer-Detektorprototypen
  • Waferdicke 150…250…500 µm
  • Geometrie: Micro-Streifen- oder Pixeldetektor
    einseitige oder doppelseitige Ausführung
  • direkt gekoppelte (dc) oder kapazitiv gekoppelte (ac) Detektorelemente
  • Spannungskopplung (Biasing) der Detektorelemente: implantierte Widerstände, dotierte Poly-Silizium-Widerstände (strukturierte Mäander), punch-through-Biasing, FOX-FET-Biasing
  • Multi-Guard-Ring-Strukturen
  • Strukturabstand resp. -raster 50 – 200 µm
  • Doppelseitenstrukturierung +/- 1µm
  • Ein- oder Zweiebenenmetallisierung
  • verschiedene Passivierungen: Si3N4, SiON, SiO2
  • Defektengineering: bes. durch Sauerstoffanreicherung

 

 

Herausragende Performance:

  • hohe und höchste Strahlenhärte
  • geringe Leckströme
  • hohe Spannungsfestigkeit