CMOS离子敏场效应管SPICE模型.pdf

传感器技术（Journai of Transducer Technoiogy ） 2005 年第24 卷第10 期 16 CMOS 离子敏场效应管SPICE 模型 1 1，2 2 刘 肃 ，韩富强 ，于峰崎 （1. 兰州大学 微电子系，甘肃 兰州730000 ；2 . 苏州中科集成电路设计中心，江苏 苏州215021 ） 摘 要：完全用CMOS 工艺实现离子敏场效应型晶体管（ISFET ）成为可能，这种ISFET 的栅极结构是由绝 缘体、多晶硅、金属层叠起来，称之为多层栅结构。从ISFET 的传感机理出发，通过分析金属 氧化物场效 应晶体管（MOSFET ）阈值电压的原理，利用通用电路模拟程序（SPICE ）建立了这种多层栅结构ISFET 的物 理模型，并对其静态输入 输出特性进行仿真，仿真结果和试验数据基本相符。 关键词：离子敏场效应晶体管；器件模型；通用电路模拟程序 中图分类号：TN4 文献标识码：B 文章编号：1000 - 9787 （2005 ）10 - 0016 - 03 SPICE model for CMOS ISFET LIU Su1 ，HAN Fu-giang1，2 ，YU Feng-gi2 （1. Dept of Microelectronics ，Lanzhou University ，Lanzhou 730000 ，China ； 2. Suzhou CAS Integrated Circuit Design Center ，Suzhou 215021 ，China ） Abstract ：It is possibie to fabricate ISFET entireiy using CMOS process. The gate structure of the ISFET is a muitiiayer ，which consists of insuiator ，poiy and metai. So it is caiied muitiiayer-gate. According to the principie of threshoid voitage of MOSFET ，a physicai modei for the muitiiayer-gate ISFET in SPICE is founded ，and the static intput-output characteristic of the ISFET is simuiated. The simuiation resuits agree with the experiments. Key words ：ion-sensitive fieid effect transistor（ISFET ）；device modei ；simuiation program with integrated circuit emphasis（SPICE ） 0 引 言 1 ISFET 建模 传统的ISFET 器件生产制造是用硅工艺，随着硅技术 ISFET 器件结构与MOSFET 器件结构类似，不同之处 的快速发展，利用与标准CMOS 兼容的制造技术来实现IS- 在于前者的栅极介质裸露或在其表面上覆盖对不同离子敏 FET 器件是目前研究的热点，其优点是将传感部分和信号