表面隔离层对小距离3D像素传感器高压耐受性的影响
Jixing Ye1,2, Gian-Franco Dalla Betta1,2
1Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università degli Studi di Trento, 38123 Trento, Italy.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 30, 2025
概括
3D像素传感器对于高能物理学至关重要,但高电压可能会导致故障. TCAD模拟揭示了隔离层如何影响电压耐受性,指导未来的传感器设计以提高性能.
科学领域:
- 高能物理 高能物理
- 粒子探测器 粒子探测器
- 半导体设备 半导体设备
背景情况:
- 3D像素传感器提供辐射硬度和快速定时,使它们适合用于高发光率大型强子对撞机升级.
- 下一代顶点探测器需要精确的充电粒子定时在像素级,这是3D传感器提供的功能.
- 在高偏差电压 (∼150V) 上运行3D传感器对于辐射硬度和快速定时是必要的,但有可能发生电故障.
研究的目的:
- 研究表面隔离层对小距离3D传感器高压耐受性的影响.
- 为了比较不同供应商的p-stop和p-spray隔离技术的有效性.
- 为优化用于高压应用的3D传感器设计提供指导.
主要方法:
- 技术计算机辅助设计 (TCAD) 模拟用于建模3D传感器行为.
- 模拟分析了各种几何配置和辐射场景.
- 结果与现有传感器样本上的故障电压实验测量得到了验证.
主要成果:
- 该研究提供了关于不同隔离层 (p-stop,p-spray) 如何影响3D像素传感器高压耐受性的详细见解.
- TCAD模拟表明与实验性断裂电压测量有很好的一致性,验证了模拟方法.
- 该研究强调了不同隔离技术之间的权衡,涉及电压耐受性和性能.
结论:
- 表面隔离层显著影响3D像素传感器的高压性能.
- TCAD模拟是预测和优化传感器故障电压的可靠工具.
- 了解这些效应对于设计可靠的3D传感器至关重要,用于未来的高能物理实验.
