Post on 01-May-2015
transcript
Trideas
Trento – Bari – Trieste (dot 5) - FBK-irst
Sviluppo di nuovi rivelatori di radiazioni/particelle per HEPal silicio con elettrodi tridimensionali con "active edge".
Gian-Franco Dalla Betta
Colonne n+ e p+ non passanti, su facce opposte Processo quasi single-sidedsemplice, resa elevata
TREDI: rivelatori 3D
Colonne n+ e p+ passanti
Processo double-sided
Un lotto in fabbricazione nel 2008
Doppia colonna (=> migliore controllo dei campi elettrici e della raccolta di carica)
Processo “semplificato” (punto di partenza per lo sviluppo della tecnologia e delle metodologie di test) Colonne di singolo tipo (n+) su substrati p Colonne non passanti
• Processi 3D-DTC (Double Type Column)
• Processo iniziale 3D-STC (Single Type Column), 2 lotti fabbricati
Due lotti fabbricati 2006-07, un terzo in fabbricazione
Lotto 3D-DTC-Lotto 3D-DTC-11
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0 20 40 60 80 100
Vrev [V]
Idio
de
[n
A]
stc2 stc3
dtc2 dtc3
3Ddtc1 - Wafer#861
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
0 1 2 3 4Vrev [V]
Cd
iod
e [
pF
]
stc100
dtc100
stc80
dtc80
CV-diode - W861
undepleted Si
80 m pitch, 400 columns
100 m pitch, 256 columns
STC DTC
Caratterizzazione funzionale 3D-DTC-1Caratterizzazione funzionale 3D-DTC-1
Bias Voltage [V]
Eff
icie
ncy
[%
]
Bias Voltage [V]
Co
llect
ed C
har
ge
[fC
]
source setup IR laser setup
ATLAS SCT binary read-out, 40MHz, 20ns
Finalmente acquisita e operativa l’attrezzatura di Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
In corso un riciclo di fabbricazione 3D-DTC (atteso per set. 2008)
In fase di progetto/layout un nuovo lotto 3D con colonne passanti, fab.da completarsi entro dic. 2008
Completamento dei lotti previstidal programma TREDI entro
marzo 2009: rivelatori planari con bordo attivo
Status FBK-irstStatus FBK-irst
depth 210µm
diam.~10µm
surface
depth 210µm
diam.~10µm
depth 210µm
diam.~10µm
surface
TRIDEATRIDEASSObiettivo generale: Sviluppare ulteriormente ed ottimizzare
(sia a livello tecnologico che progettuale) rivelatori 3D con bordo attivo, orientati ad applicazioni in sLHC.
Durata: 3 anniSezioni coinvolte: Padova(Trento), Bari, Trieste (dotaz.)Supporto esterno: INFN Genova, 3D-ATLAS Collab.
Tecnologia e progettoTecnologia e progetto
support wafer oxide
p n
p
n
support wafer oxide
p n
p
n Attacchi DRIE Bordo attivo: richiede wafer
di supporto e rimozione dellostesso alla fine tramite CMP
Resa di processo Ottimizzazione layout celle base: segnale vs rumore (cap) Sinergia con sviluppo chip di front-end
Programma generaleProgramma generale
Completare caratterizzazione lotti TREDI Design e fabbricazione di un lotto di sviluppo
(entro 2009) e di un lotto di ottimizzazione
(entro 2010) Caratterizzazione elettrica e funzionale (laser e
sorgenti radioattive) estensiva,compresi effetti
del danno da radiazione (neutroni, protoni, X) Partecipazione a beam test CERN con rivelatori
a pixel 3D (2010 e 2011)
Piano attività TN 2009Piano attività TN 2009 Completamento e caratterizzazione ultimi lotti
TREDI (colonne passanti e planare bordo attivo)entro 06/2009.
- misure elettriche su fetta (IV, CV, etc.)- caratterizzazione IR laser e con sorgenti
Simulazione TCAD e progetto rivelatori 3D con bordo attivo (09/09)
FBK-irst: Fabbricazione primo lotto 3D con bordo attivo (12/09)
Test di irraggiamento lotti esistenti (12/09)
2009 Verranno caratterizzati i rivelatori e le strutture di test disponibili dagli ultimi lotti sottomessi nel progetto TREDI, il cui completamento è previsto per i primi mesi del 2009. Le misure comprenderanno test elettrici, funzionali e di danno da radiazione. Verrà poi progettato un primo lotto di rivelatori con elettrodi tridimensionali passanti e bordo attivo, la cui fabbricazione presso FBK-irst avrà inizio entro la fine dell'anno.2010 Verranno caratterizzati i rivelatori del primo lotto TRIDEAS tramite misure elettriche, funzionali e test di irraggiamento. Almeno un rivelatore sarà testato su fascio al CERN. Verrà condotta una analisi critica dei risultati ai fini di migliorare la tecnologia ed il layout, e verrà sottomesso per la fabbricazione presso FBK-irst entro la fine dell'anno un secondo lotto, mirato all'ottimizzazione delle prestazioni ed alla valutazione della riproducibilità e della resa di processo.2011 Verranno caratterizzati i rivelatori del secondo lotto TRIDEAS tramite misure elettriche, funzionali e test di irraggiamento. Almeno un rivelatore a pixel assemblato con chip di front-end di nuova generazione sarà testato su fascio al CERN.
TN Giovanni Soncini 0.30, Gian-Franco Dalla Betta (RN) 0.50, Giovanni Verzellesi 0.50, Giorgio Fontana 0.50, Andrea Zoboli 1.00BA De Palma Mauro 0.20, Manna Norman 0.30, My Salvatore 0.30TS Bosisio Luciano 0.20
Totale FTE 3,8 Milestones
interno estero consumo TOTALITN 2.50 5.00 28.50 36.00 BA 2.50 5.00 2.00 9.50TS(dot) 1.00 1.00 2.00
Totali 6.00 10.00 31.50 47.50