Abstract
Integrated humidity sensor system with two stages operational amplifier has been designed and fabricated by $0.8{\mu}m$ analog mixed CMOS technology. The system (28 pin and $2mm{\times}4mm$) consisted of Wheatstone-bridge type humidity sensor, resistive type humidity sensor, temperature sensors and operational amplifier for signal amplification and process in one chip. The poly-nitride etch stop process has been tried to form the sensing area as well as trench in a standard CMOS process. This modified technique did not affect the CMOS devices in their essential characteristics and gave an allowance to fabricate the system on same chip by standard process. The operational amplifier showed the stable operation so that unity gain bandwidth was more than 5.46 MHz and slew rate was more than 10 V/uS, respectively. The drain current of n-channel humidity sensitive field effect transistor (HUSFET) increased from 0.54 mA to 0.68 mA as the relative humidity increased from 10 to 70 %RH.
본 연구에서는 $0.8{\mu}m$ 아날로그 혼합 CMOS 기술에 의한 2단 연산 증폭기를 가진 집적화된 습도센서 시스템을 설계 및 제작하였다. 시스템은 28핀 및 $2mm{\times}4mm$의 크기를 가졌으며, 휘스톤 브릿지형 습도센서, 저항형 습도센서, 온도센서 및 신호의 증폭과 처리를 위한 연산증폭기를 단일 칩에 구성하였다. 기존의 CMOS 공정에 트렌치형의 감지 영역을 형성하기 위해 폴리-질화 에치 스탑 공정을 시도하였다. 이러한 수정된 기술은 CMOS 소자의 특성에 영향을 주지 않았고, 표준 공정으로 동일 칩 상에 센서와 시스템을 제작할 수 있도록 하였다. 연산증폭기는 이득 폭이 5.46 MHz 이상, 슬루율이 10 V/uS 이상으로 센서를 동작하기에 안정된 특성을 보였다. N형 습도감지 전계효과 트랜지스터의 드레인 전류는 상대습도가 10%에서 70%로 변화할 때 0.54mA에서 0.68 mA로 변화하였다.
