Amplification Par Impact dans les Capteurs à pixels CMOS – APICS

Les stratégies pour la R&D détecteur en physique des particules prévoient un rôle majeur pour les capteurs à pixels CMOS (MAPS) dans les projets d’expériences futures sur collisionneurs. Mais les capteurs actuels n’atteignent pas encore certaines des performances requises. APICS ambitionne de combler cet écart en introduisant une amplification limitée des charges primaires produites dans le silicium.
D’une part, un signal initial par pixel plus important que celui des capteurs actuels ne demandera pas ou très peu de traitement analogique et permettra ainsi de diminuer drastiquement la taille des pixels et leur dissipation de puissance. De tels pixels seront particulièrement adaptés aux couches internes de détection, où la résolution spatiale doit être élevée, et aux systèmes multicouches remplaçant les trajectographes gazeux, où une très faible consommation en courant est critique.
D’autre part, un signal de grande amplitude et plus rapide permettra d’atteindre les résolutions temporelles requises pour l’identification des particules avec la technique du temps de vol.
Le CPPM a été impliqué dans les développements des premiers MAPS avec une couche au dopage spécifique pour la désertion du volume sensible. De son côté, l’IPHC possède une longue expertise sur la simulation et du prototypage de pixels. Enfin ICUBE a déjà conçu des photo-détecteurs silicium basés sur le principe de l’avalanche. Les trois laboratoires combinent leurs forces au sein d’APICS afin de relever le défi de simuler, concevoir, fabriquer et caractériser un nouveau nœud de collection des charges au sein des MAPS, fournissant un gain modeste du signal initial.
Les livrables d’APICS seront des pixels prototypes démontrant l’amplification souhaitée avec une étude de leurs limites par rapport aux conditions de fonctionnement (température, radiations). Une technologie CMOS standard sera employée de manière à coupler aisément les pixels avec gain aux architectures de lecture déjà existantes.