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三维电极硅探测器在1997年由夏威夷大学的Parker教授等提出，之后几年在斯坦福大学成功制备。相较于平面探测器，三维电极硅探测器摆脱了晶圆厚度的限制，电极间距可以做到远小于晶圆厚度，很小的偏置电压即可达到全耗尽，功耗与冷却系统要求降低；光子或高能粒子入射产生的信号载流子漂移方向垂直于电极，小的电极间距使得大部分载流子还未被各种强子或高能轻子辐照产生的深能级缺陷复合或俘获便被读出电极收集。2012年，欧洲核子研究中心对LHC进行第一次关机升级时，ATLAS插入一个新的像素层——可插入B层(IBL)，三维硅探测器被首次应用。在未来的ATLAS II阶段HL-LHC升级全新的内部跟踪器(ITk)模块中，三维硅探测器技术被选择作为基线构建最内层的辐照探测器，需要更小的像素单元处理粒子多样性的增加以及更薄的衬底来降低大型集群的数据产生速率。
基于上述背景，中国科学院微电子研究所成功开发三维电极关键工艺之深反应离子刻蚀--Bosch工艺(深宽比最高达105:1)以及多晶硅多源原位掺杂与快速退火激活，沟槽质量好，扇贝形貌规整。目前已经制作完成第一批外延层衬底的三维探测器样品，这是国际上首次基于8英寸CMOS工艺成功研制三维探测器芯片，也是目前所知国内唯一成功制作的三维探测器样品。全晶圆制作流程工艺包括：高质量二氧化硅层生长、光刻刻蚀、深硅刻蚀、多源原位掺杂(多晶硅沉积)、磁控溅射金属层及图形化等。工艺制作完成后，在室温下测量了器件在反向偏置模式下的电流-电压(I-V)和电容-电压(C-V)特性，测试设备为Keysight B1505A和Keysight B2902A。测试结果表明，器件在10 V反向偏压下就已经全耗尽，在20 V反向偏压下，暗电流最低为9.58×10-12 A，电容最低为4.2×10-14 F，全晶圆一致性好。之后与英国卢瑟福实验室、谢菲尔德大学等单位合作进行了激光测试，在偏压40 V到50 V时，由于阴极电极附近电场足够高，从而激活了电子碰撞电离，产生了3-5的增益(与偏压10 V至30 V的收集电荷相比)，器件具有百皮秒量级的时间分辨率与纳秒量级的上升时间。
