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