[en] This thesis is devoted to the development, fabrication and characterisation of the 3D silicon detectors fabricated at the Centro Nacional de Microelectronica (IMB-CNM) in Barcelona. In the view of the High Luminosity-LHC upgrade of the ATLAS detector and the possible Future Circular Collider, a thorough investigation of the 3D pixel detectors, used as a tracking sensors, is necessary. The detector capabilities have to be evaluated and a new generation of devices that is able to fulfill the stringent requirements of the more powerful colliders must be developed. The 3D pixel detectors, already employed in Insertable B-Layer (IBL) and in ATLAS Forward Proton (AFP) (both installed in ATLAS detector), were fabricated in double sided technology with a pixel cell of 50x250 µm2 and thickness of 230 µm. The new 3D sensor generation for the Inner Tracker (ITk) of ATLAS detector upgrade will be fabricated in single sided technology with pixel cells of 50x50 µm2 and 25x100 µm2 and thickness of 150 µm. The decrease of the pixel dimensions are dictated by occupancy reasons and aims to improve the resolution and the level of the radiation tolerance. In going from the _rst (3D detectors fabricated in double sided technology) to the novel generation (3D detectors fabricated in single sided technology), a R&D batch of 230 µm thick wafers with smaller pixel cells was produced; an investigation of the 3D silicon detectors irradiated at fuences such as those expected for the ITk is the subject of chapter 3. Following that, chapters 4 and 5 are devoted to the more important steps for the manufacturing the detectors in single sided technology which is described in chapter 6. The 3D pixel detectors with new design are presented and the electrical characterisation is performed at the wafer level. Finally, the devices belonging to the two generations are irradiated at extreme fuences and first investigation as possible tracking detectors for future more powerful collider facilities is presented.

[es] Esta tesis está dedicada al desarrollo, a la fabricación y a la caracterización de los detectores de silicio 3D fabricados el en Centro Nacional de Microelectrónica (IMB-CNM) de Barcelona. En vista de la actualización de Alta Luminosidad- LHC del detector ATLAS y el posible Future Circular Collider, una investigación exhaustiva de los detectores de pixeles 3D, utilizados como sensores de traza de partículas, es necesaria. Es necesario evaluar las capacidades del detector y se debe desarrollar una nueva generación de dispositivos que sea capaz de cumplir con los estrictos requisitos de los colisionadores más potentes. Los detectores de pixeles 3D, ya empleados en Insertable B-Layer (IBL) y en ATLAS Forward Proton (AFP) (ambos instalados en el detector ATLAS), se fabricaron con tecnología de doble cara con una celda de pixel de 50x250 µm2 y un espesor de 230 µm. La nueva generación de sensores 3D para el detector Inner Tracker (ITk) de ATLAS se fabricará en tecnología de una sola cara con celdas de 50x50 µm2 y 25x100 µm2 y un grosor de 150 µm. La disminución del tamaño de los píxeles viene dictada por motivos de ocupación y tiene como objetivo mejorar la resolución y el nivel de tolerancia a la radiación. Al pasar de la primera (detectores 3D fabricados con tecnología de doble cara) a la nueva generación (detectores 3D fabricados con tecnología de una sola cara), se produjo un lote de I+D con obleas de 230 µm de espesor y con celdas de pixeles más pequeñas; una investigación de los detectores de silicio 3D irradiados a fluencias como las esperadas para el ITk es el tema del capítulo 3. A continuación, los capítulos 4 y 5 están dedicados a los pasos más importantes para la fabricación de los detectores en tecnología de una sola cara que se describe en el capítulo 6. Se presentan los detectores de pixeles 3D con nuevo diseño y la caracterización eléctrica se realiza a nivel de oblea. Finalmente, los dispositivos pertenecientes a las dos generaciones son irradiados a fluencias extremas y se presenta una primera investigación como posibles detectores para futuras instalaciones de colisionadores más potentes.