Transcript 电极测试 - HEPG

刘剑
2011.12.31
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复合式像素探测器设计，加工，测试

硅片选择
设计原理，版图，参数
电极生长及测试

MIMOSA-18芯片测试
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


测试平台介绍
工作流程及信号特点
硅晶元参数：
厚度 280  m
 直径 2’’(4’’)
 晶向 <111>
 电阻率 2 k   cm
 导电类型 n


示意图
注入浓度
/cm2
硼（正面） 3*1012
保护环：
降低漏电
流
注入能量
/KeV
65
磷（正面）
1014
550
硼（反面）
1014
450
硼（正面） 6*1012
200
离子注入是一种将带电的且具
有能量的粒子注入衬底硅的过
程。注入能量介于1keV到
1MeV之间，注入深度平均可
达10nm~10um，离子剂量变
动范围从1012/cm3到
1018/cm3。相对于扩散工艺，
离子注入的主要好处在于能更
准确地控制杂质掺杂和较低的
相应掩蔽层厚度
工艺温度。
及工艺见报告
像素间隔
离

像素结构

版图
正面
反面
Pixel1
光刻板

半导体芯片在经过离子注入以后就需
要退火。因为往半导体中注入杂质离子
时，高能量的入射离子会与半导体晶格
上的原子碰撞，使一些晶格原子发生位
经过900◦C，30分钟退火后，硅片表面的二氧化硅及氮化硅薄膜发生崩裂，
移，结果造成大量的空位，将使得注入
普通情况下薄膜的高温热处理有助于消除薄膜缺陷，减小薄膜应力，但是对
区中的原子排列混乱或者变成为非晶区，
于氮化硅，温度过高时，薄膜中的氢受热后溢出会使薄膜起泡甚至破裂。在
所以在离子注入以后必须把半导体放在
二氧化硅上生长的氮化硅当温度大于650◦C时，薄膜完整性开始破坏。
一定的温度下进行退火，以恢复晶体的
结构和消除缺陷。同时，退火还有激活
施主和受主杂质的功能，即把有些处于
间隙位置的杂质原子通过退火而让它们
进入替代位置。

电极
N+（正面）
钛/nm
30
铝/nm
700
镍/nm
50
金/nm
100
P+（反面）
700
100
钛铝镍金电极可降低功函数，
容易与N+硅形成欧姆接触。

PCB封装
N+面电极为
肖特基接触
P+面为欧
姆接触
正面
反面

像素电极测试
漏电流与导
电银胶相关
性很大
击穿电压：70-100V
漏电流：~50uA
受探针台限制，C-V
只能测到±25V





主要问题：
N+面不能形成欧姆接触，
封装漏电流
关于此传感器的设计加工测试，以及遇到的问题及
以后的改进，详见内网wiki：
http://58.194.174.196/wiki/Internal/BasicFun
ctionTestModule 附件 pixel.pdf

MIMOSA---minimum ionizing MOS active
sensor
有效区域: 外延层, ~10 µm
Thick在读出电子学下面, 提
供 100% 填充
电离出的电子被N阱-P外延层二极管收集。
电子收集通过热漂移

Mimosa-18
512x512 像素阵列，
10 µm间距（pitch）,
有效面积 5x5 mm2，
14 µm 厚外延层
Chip analog
signal
LMH6628
•Vo=Vi-2(Vref-Vi)
clock/reset signal
USB board
AD8138
ADC driver
RG46
USB board
DS90LV019
RG46
LVDS
driver/receiver
Mimosa chip
相关双采样
（correlated
double sample）

控制信号:
输入：时钟，复位
输出：芯片同步，行同步

读出信号

时钟频率10MHz

目前输出信号噪声较大，接地不好。
本底信号，Fe55放射源信号（粗略放置）已采集。

下一步：

降低噪声
数据分析，成像。


谢谢！！