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（アトラスシリコン I ）
Nd:YAGレーザーを用いた
シリコンマイクロストリップ型検出器の性能評価
筑波，岡山A，京都教育B，高エ研C，広島D
皆川真実子，原和彦，千石大樹，新間秀一，加藤陽一，恵本健亮，中野逸夫A，
田中礼三郎A，池田篤A，伊藤彰洋A，小林健一A，留田洋二A，栗田峯生A，
宮本能義A，森中哲志A，高嶋隆一B，海野義信C，高力孝C，近藤敬比古C，
寺田進C，池上陽一C，氏家宣彦C，岩田洋世D，大杉節D
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6.
アトラスシリコンマイクロストリップ型検出器の概要
レーザー使用による追加検査項目
測定原理および測定装置構成
レーザーを用いたストリップ検査システム構築の方針
現在の進行状況
まとめと今後の予定
シリコンマイクロストリップ型検出器

検出器の概略
SCT-BM-FDR-1
～6cm
～12cm
2
レーザーを用いた追加検査項目

従来の検査項目





電気的性能検査
平面度位置測定
長期安定性
温度サイクル
・
・
・
・
・
・
・
・
・
IV特性
デジタルテスト
暗電流長期安定性
ストローブディレイの決定
スレッショルド電圧の
オフセットレベルでのトリミング
プレアンプ増幅率とノイズの評価
ノイズ占有率による安定性の評価
タイムウォークの評価
バッドチャンネルの数の評価
レーザーを用いた追加検査項目

ストリップ自身の性能検査


New!
全てのストリップに対する導通・応答性検査
センサー応答の位置依存性の評価も可能
（例：周辺部、ストリップに沿った方向の一様性）
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シリコン検出器とレーザー
この測定で用いたレーザーは、Ndネオジウムをドープした
YAG（イットリウム、アルミニウム、ガーネット）結晶を共振
キャビティとした固体レーザーである。Nd3+イオンが励起・
遷位することで1064nmの発振が得られる。
荷電
レーザー
粒子
Nd:YAGレーザー
1064nm=1.16eV
シリコンのエネルギーギャップ

=1.12eV
殆どのレーザーはシリコンを通過するが、
ある確率で電子・ホール対を生成できる。


シリコンの深さにほぼ一様に生成できる
レーザー光量で生成数を制御できる
（但し検出器の構造によって反射吸収を受ける）
約2万対
～3fC
4
レーザー装置
Rate ～1kHz
Spot size ～ 3x3μ㎡
最小電離粒子が検出器
に入射した時と同程度
の電荷収集(～3fC)が
得られるよう光量を調
整した。
5
測定装置（ブロック図）
SCTLV2
Delay=846ns
Rate=30Hz
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測定装置（全体図）
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ストリップ検査システム構築の方針

センサーストリップについての導通・応答性検査をシ
ステム化するには、以下の項目について検討が必要
である。

品質評価の指標として用いる値


レーザーの入射位置


最小電離粒子が通過した際と同程度の電荷収集（～3fC）を行うよ
う、レーザーの強度を調整したうえで、パルス波の波高を品質評価
の指標とする。
隣接しているストリップ間（80μm）で注目しているストリップの応答
性を見るためには、そのストリップに対しては応答性がよく、隣の
ストリップからの影響が少ない入射位置を選択する。
検査に要する時間

既に量産体制に入っており、1日あたり２モジュール以上の検査速
度が要求される。
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品質評価の指標

品質評価の指標として波高の中心値を用いる。
デジタル化された信号で波高分布を測定するために閾
値を変化させて測定する。
イベント数
収集効率

波高（mV）
閾値電圧（mV）
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レーザー入射位置の検討
収集効率（％）

注目しているストリップの中
心から隣のストリップの中心
までの区間に対して、2μmお
きにレーザーを照射した。得
られた閾値曲線をエラー関
数でフィットし、閾値電圧中
心値（Vt50）を求めた。
レーザー照射
Vt50
閾値電圧(mV)
収集効率（％）
Vt50
閾値電圧(mV)
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レーザーの入射位置の検討
閾値電圧中心値(mV)

閾値電圧中心値(Vt50)の推移
Strip
#370
Strip
#371
距離(μm)
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本システムによる検査イメージ


768本のストリップの応答性の良い領域（ストリップ中心より
25μmの位置）にレーザーを入射させた場合の測定例を以
下に示した。
例えば、応答のないストリップ、応答に異常のあるストリップ
については以下の様に判断できる。
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測定時間の検討（現在進行中）

1日あたり2モジュールの両面検査を行うには、片面
あたり１時間程度で検査を終える必要がある。
 閾値曲線の測定時間


現状、閾値電圧100mVから300mVの範囲について100
イベントずつ統計を集め、20mV刻みで測定を行った場
合、1ストリップあたりおよそ１分かかる。
768(strip)ｘ1(min) = 13(hour) !!
１ストリップあたり６秒以内の測定が要求される
・現在、30Hzでデータ収集を行っているが、
CLOACの使い方を最適化することにより、
数100Hz程度まで上げることが可能。
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まとめと今後

センサーストリップの導通・応答性の検査
には、荷電粒子の通過を模擬した状況で
の検査が不可欠である。



その為、レーザーを用いたセンサーストリップ
の導通・応答性検査システムを作成中である。
現在、レーザー装置の調整、基礎データの
収集中である。
量産体制に向けては、検査速度の向上を
図らなければならない。
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