This work studies the feasibility of a new implementation of CMOS monolithic active pixel sensors (MAPS) for applications to charged particle tracking. As compared to standard three MOSFET MAPS, where the charge signal is readout by a source follower, the proposed front-end scheme relies upon a charge sensitive amplifier (CSA), embedded in the elementary pixel cell, to perform charge-to-voltage conversion. The area required for the integration of the front-end electronics is mostly provided by the collecting electrode, which consists of a deep n-type diffusion, available as a shielding frame for n-channel devices in deep submicron, triple well CMOS technologies. Based on the above concept, a chip, which includes several test structures differing in the sensitive element area, has been fabricated in a 0.13 µm CMOS process. In this paper, the criteria underlying the design of the pixel level analog processor will be presented, together with some preliminary experimental results demonstrating the feasibility of the proposed approach.

(2006). Monolithic pixel detectors in a 0.13 µm CMOS technology with sensor level continuous time charge amplification and shaping [journal article - articolo]. In NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT. Retrieved from http://hdl.handle.net/10446/20136

Monolithic pixel detectors in a 0.13 µm CMOS technology with sensor level continuous time charge amplification and shaping

Manghisoni, Massimo;Re, Valerio;Traversi, Gianluca;
2006-01-01

Abstract

This work studies the feasibility of a new implementation of CMOS monolithic active pixel sensors (MAPS) for applications to charged particle tracking. As compared to standard three MOSFET MAPS, where the charge signal is readout by a source follower, the proposed front-end scheme relies upon a charge sensitive amplifier (CSA), embedded in the elementary pixel cell, to perform charge-to-voltage conversion. The area required for the integration of the front-end electronics is mostly provided by the collecting electrode, which consists of a deep n-type diffusion, available as a shielding frame for n-channel devices in deep submicron, triple well CMOS technologies. Based on the above concept, a chip, which includes several test structures differing in the sensitive element area, has been fabricated in a 0.13 µm CMOS process. In this paper, the criteria underlying the design of the pixel level analog processor will be presented, together with some preliminary experimental results demonstrating the feasibility of the proposed approach.
journal article - articolo
2006
Inglese
cartaceo
online
568
1
159
166
esperti anonimi
Settore ING-INF/01 - Elettronica
Charged particle tracking; CMOS pixels; MAPS; Nuclear and High Energy Physics; Instrumentation
L’articolo si colloca nel contesto della ricerca sui dispositivi elettronici nelle tecnologie più avanzate oggi disponibili. Si tratta di dispositivi basati su strati di ossido di silicio di pochi nanometri, e con definizione geometrica dell’ordine di 100 nanometri, che trovano applicazione nei più innovativi sistemi di telecomunicazioni e di elaborazione delle informazioni. Si tratta di settori di ricerca fra i più attivi a livello scientifico internazionale. L’articolo presenta un nuovo sensore monolitico a pixel attivi fabbricato in tecnologia CMOS 130 nm. Rispetto agli image sensor CMOS tradizionali, in questo nuovo dispositivo tutta l’elettronica di elaborazione di segnale è integrata nel singolo pixel, sfruttando le potenzialità di una tecnologia CMOS “nanoscale”. La soluzione originale proposta con il nuovo sensore riveste notevole interesse dal punto di vista della fisica e della tecnologia dei dispositivi, e si inserisce in un campo di ricerca scientifica molto importante come l’imaging in applicazioni mediche e scientifiche (scienza dei materiali, esperimenti di fisica delle alte energie). L’articolo e’ in particolare mirato ad applicazioni a sensori a semiconduttore per la rivelazione di radiazioni, ed è stato presentato al 10th European Symposium on Semiconductor Detectors, June 12 – 16, 2005, Wildbad Kreuth (Germania). Si tratta di uno dei congressi più importanti in questo settore. La rivista su cui è stato pubblicato successivamente l’articolo è una delle più prestigiose in questo campo a livello internazionale.
Ratti, Lodovico; Manghisoni, Massimo; Re, Valerio; Speziali, Valeria; Traversi, Gianluca; Bettarini, Stefano; Calderini, Giovanni; Cenci, Riccardo; Gi...espandi
info:eu-repo/semantics/article
reserved
(2006). Monolithic pixel detectors in a 0.13 µm CMOS technology with sensor level continuous time charge amplification and shaping [journal article - articolo]. In NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT. Retrieved from http://hdl.handle.net/10446/20136
Non definito
12
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262
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