초록
본 논문에서는 $8{\times}8$ CNT 센서 어레이를 CMOS 공정 후 처리를 통하여 센서회로가 제작된 CMOS 칩에 집적시켜 측정장비 없이도 자체적으로 감지결과를 출력할 수 있는 센서 칩의 기본적인 플랫폼을 설계 제작한 결과를 보고한다. 센서 소자로는 알루미늄 패드 사이에 연결된 CNT network을 사용하였으며 생화학적 반응에 의하여 전기전도도가 변화하는 것을 감지한다. 표준 CMOS 공정의 감지회로는 CNT network의 저항 값 변동에 의해 ring oscillator의 주파수가 변동하는 것을 감지하는 방식을 사용한다. 제작된 CMOS 센서 칩을 활용하여 이를 대표적인 생화학물질인 glutamate을 검출하는데 실험적으로 적용하여 농도에 따른 출력결과 값을 얻는데 성공한다. 본 연구를 통하여 본 센서 칩 플랫폼을 이용한 상용화의 가능성을 확인하며, 추가적으로 개발이 필요한 기술에 대해 파악한다.
A fully CMOS-integrated carbon nanotube (CNT) sensor array is proposed. After the sensor chip is fabricated in commercial CMOS process, the CNTs network is formed on the top of the fabricated sensor chip through the room-temperature post-CMOS processes. When the resistance of the CNT is changed by the chemical reaction, the read-out circuit in the chip measures the charging time of the $R_{CNT}$-Capacitor. finally the information of measured frequency is converted to a digital code. The CMOS sensor chip was fabricated by standard 0.18um technology and the size of the $8{\times}8$ sensor array is $2mm{\times}2mn$. We have carried out an experiment detecting the biochemical material, glutamate, using this sensor chip. From the experiment the CMOS sensor chip shows the feasibility of sensor for the simultaneous detection of the various target materials.