CMOS二氧化錫氣體傳感器和系統(tǒng)電路的設計.pdf

1、二氧化錫氣體傳感器是利用二氧化錫半導體表面對氣體分子(原子)的物理吸附和化學吸附原理設計的一種檢測氣體濃度的化學器件，這種傳感器具有很廣的氣體監(jiān)測范圍，可以對氧化性氣體(氧氣、水氣、乙醇)也可對還原性氣體(氫氣、一氧化碳、硫化氫)進行檢測，因此它在化工、化學、環(huán)境保護以及生物醫(yī)療方面都有廣闊的前景。 然而傳統(tǒng)的氣體傳感器是以陶瓷為基底，結合絲網(wǎng)燒結方式制作的，造成了器件的成本昂貴，不能批量生產(chǎn)，降低了傳感器的實用性；隨著硅技術的

2、快速發(fā)展，利用與標準CMOS兼容的制造技術來實現(xiàn)SnO2gassensor是目前研究的熱點，其優(yōu)點是將傳感器部分和信號處理電路集成在同一個芯片上，實現(xiàn)了系統(tǒng)的集成，從而降低了成本，減少了外界信號對器件的干擾，提高了器件對氣體的靈敏性和可靠性，減少了整個系統(tǒng)的芯片尺寸。計算機輔助設計(CAD)作為一個強有力的設計工具在集成電路設計和模擬分析中發(fā)揮了很重要的作用，可以用Candence中的Hspice模擬軟件對器件和信號電路進行模擬仿真分析

3、，用Ansys軟件對氣體傳感器器件模型進行物理模擬分析，從而構成系統(tǒng)的集成；目前對sensor的Hspice仿真和參數(shù)提取仍然難于實現(xiàn)。 本文從二氧化錫半導體的表面吸附基本原理出發(fā)，通過ANSYS對器件的物理仿真模擬確定器件的結構和設計的參數(shù)，并且結合CMOS工藝對多種電阻材料(poly、n+擴散層、P+擴散層、n阱)的特性進行實驗分析，選擇出傳感器所需要的加熱電阻；在POST-CMOS工藝中比較各種刻蝕液選擇出適合本設計的腐蝕

4、劑和器件的其它各層；最后對信號電路進行設計，包括信號選擇電路(Decoder)和放大電路，給出相關設計的參數(shù)和仿真結果，并且給出設計的其它放大電路的電路圖。在工藝上，我們制作SnO2gassensorandcircuit采用TSMC0.6μm1P3MCMOS工藝，然后再用POST-CMOS進行器件的后刻和濺鍍二氧化錫薄膜，完成整個系統(tǒng)的制作。 本設計完成了標準CMOS制作SnO2gassensorandcircuit的系統(tǒng)的整個