CMS外径迹探测器与高粒度量能器Phase-2升级的工艺质量控制策略

2025至2027年间，CMS（紧凑缪子 solenoid）探测器的若干关键部件——最显著的是径迹探测器和量能器端盖——将被升级以迎接HL-LHC（高亮度大型强子对撞机）条件。升级后的CMS外径迹探测器和新建CMS高粒度量能器（HGCAL）的部分将包含超过50,000个新硅传感器，覆盖总面积约800 m^2。传感器系列生产需要专门的策略来监控生产过程的品质与稳定性。该策略基于一套测试结构集，可快速便捷地获取关键工艺参数。这些参数包括传感器上无法直接获取的（如氧化层电荷浓度和界面陷阱密度）以及可能需要破坏性测量的（如介电强度）。该集合在每片生产晶圆上至少实现两次。其分为用于最相关工艺参数初评的测试结构，以及用于深入分析的结构。所有结构均可使用20针探针卡和自动定位台进行接触。借助该系统，单晶圆初析约30分钟可完成。本文中，CMS合作组展示了Phase-2升级的质量保证计划，重点在于工艺质量控制。我们涵盖传感器工艺细节、将在CMS外径迹探测器和HGCAL生产批次中实现的测试结构集布局，以及说明所含测试结构功能性的测量结果。