ARCADIA – Advanced Readout CMOS Architectures with Depleted Integrated sensor Arrays (2019-2021, CALL Project Proposal 2018)
Ambito: Detectors and Electronics
Responsabile nazionale: Manuel Rolo, INFN Torino
Unità di ricerca: INFN Sez. Bologna, Milano, Padova, Pavia, Perugia, Torino, TIFPA
Lo scopo del progetto ARCADIA consiste nello sviluppo di una piattaforma di sensori innovativi CMOS caratterizzati da:
- uno spessore dell’area sensibile di 50-500 µm (o anche maggiore);
- la capacità di lavorare in condizioni di completo svuotamento con una raccolta della carica per deriva;
- l’uso di piccoli elettrodi di raccolta della carica al fine di ottimizzare il rapporto segnale/rumore;
- un’architettura dell’elettronica di lettura scalabile con un basso consumo di potenza;
- la compatibilità con i processi di fabbricazione CMOS standard.
ARCADIA si basa sui risultati di un precedente progetto (SEED), ottenuti considerando sensori di dimensioni ridotte e un sistema di lettura semplificato, che ha portato ad una proposta di brevetto. La presente attività verrà svolta in stretta collaborazione con una fonderia di silicio nell’ambito di un contratto recentemente stipulato con l’NFN, al fine di migliorare ulteriormente le prestazioni del sensore in termini di rapporto segnale-rumore e consumo di potenza. Utilizzando le più recenti metodologie di integrazione e verifica di progetto verranno, così, realizzati sensori di dimensione elevata, indispensabili per una convalida dell’approccio proposto in SEED. La condivisione del sistema di lettura consentirà, invece, di studiare diverse tipologie di sensori agendo unicamente sul substrato.
La collaborazione di un numero elevato di unità INFN fornisce le forze necessarie e consente di promuovere l’esperienza della comunità nazionale nel campo dei sensori di radiazione CMOS, migliorando la competitività dell’INFN in questo ambito.
Architettura del Weak Inversion Pixel Sensor (WIPS): circuito equivalente (sinistra), layout corrispondente (destra).