Laboratorio di Strumentazione Elettronica

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1 Laboratorio di Strumentazione Elettronica Proposte di attività per il Progetto Elettronico per gli studenti del Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni

2 Pixel monolitici in tecnologia CMOS 2D e 3D Sensori di radiazione integrati realizzati con una tecnologia CMOS da 130 nm in tecnologia planare e ad integrazione verticale Applicazioni nella fisica delle alte energie ed in campo biomedico (esame radiografico di tessuti biologici) TSV WB/BB pad I strato (circuiti analogici e sensore) II strato (circuiti digitali) Inter-tier bond pads 1 st wafer 2

3 Pixel monolitici in tecnologia CMOS 2D e 3D Strutture di test costituite da matrici di sensori con lettura digitale, piccole matrici con uscita analogica, singoli canali con e senza sensore connesso Test effettuati mediante schede stampate, che consentono di interfacciare il chip con strumentazione di misura 3

4 Possibili attività su pixel monolitici CMOS Caratterizzazione di circuiti per lettura di segnali da sensori integrati in tecnologia CMOS da 130 nm Caratterizzazione di circuiti per lettura di segnali da sensori integrati ed ibridi in tecnologia CMOS da 65 nm Test su sensori CMOS integrati stimolati con laser infrarosso Progetto, simulazione e layout di uno o più blocchi circuitali (preamplificatore di carica, filtro formatore, comparatore) per lettura di segnali da sensori di radiazione Simulazione a livello fisico di sensori monolitici con CAD tecnologico 4

5 Caratterizzazione di dispositivi a semiconduttore Caratterizzazione statica, di segnale e di rumore di dispositivi singoli realizzati in tecnologie CMOS estremamente scalate (deep submicron) Circuito di polarizzazione di gate e drain Amplificatore a transimpedenza a basso rumore R F Stadio di guadagno Analizzatore di spettro S D.U.T. Circuito di polarizzazione del bulk/well 5

6 Resistenza alle radiazioni in dispositivi e circuiti Nei dispositivi CMOS l effetto principale della radiazione ionizzante consiste nella generazione di carica all interno dell ossido di silicio (ossido di gate, ossido di campo, shallow trench isolation) e/o all interfaccia Si/SiO 2 L esposizione a radiazione ionizzante può dunque comportare variazione della tensione di soglia, aumento delle correnti di leakage di drain ed aumento del rumore elettronico L obiettivo dell attività è stabilire come i mutamenti dei processi produttivi alterino le proprietà dei circuiti microelettronici dal punto di vista della resistenza alle radiazioni S G D D G S STI STI 6

7 Possibili attività relative a caratterizzazione di tecnologie CMOS Caratterizzazione di dispositivi CMOS da 130 nm realizzati in tecnologia ad integrazione verticale Studio della tolleranza alle radiazioni ionizzanti di dispositivi CMOS da 130 nm realizzati in tecnologia CMOS ad integrazione verticale Studio sperimentale delle caratteristiche di rumore in dispositivi CMOS con lunghezza minima di canale pari a 40 nm Studio della resistenza alle radiazioni di dispositivi CMOS con lunghezza minima di canale pari a 40 nm Sviluppo di circuiti stampati per misure di densità spettrale di rumore in dispositivi CMOS 7

8 Quali opportunità offre l attività presso il Laboratorio di Strumentazione Elettronica L attività presso il Laboratorio di Strumentazione Elettronica può coprire gli aspetti sperimentali e/o teorici degli argomenti proposti Offre allo studente, a seconda dell argomento affrontato, la possibilità di acquisire competenze relativamente a progetto di circuiti analogici a basso rumore elettronico uso degli strumenti software più diffusi per la simulazione ed il progetto di circuiti elettronici caratteristiche delle tecnologie CMOS bulk di più recente introduzione e di altre tecnologie innovative comportamento dei dispositivi elettronici, anche a livello fisico, approfondito a livello sia teorico, sia sperimentale uso di strumentazione di laboratorio avanzata 8

9 Contatti Lodovico Ratti, Laboratorio di Strumentazione Elettronica 9