A CMOS Microarray with On-Chip Decoder/Amplifier and Its Integration with a Bio-Nano-System  

一种具有片上译码/放大功能的微阵列电路及其与生物纳米系统的集成(英文)

作　　者：张雷[1] 顾臻[2] 余志平[1] 贺祥庆[1] 陈涌[2] 

机构地区：[1]清华大学微电子学研究所,北京100084 [2]加州大学洛杉矶分校机械与航天工程系

出　　处：《Journal of Semiconductors》2008年第10期1947-1955,共9页半导体学报（英文版）

基　　金：国家自然科学基金(批准号:60236020,90307016);Intel基金;SMIC大学计划项目;美国加州DanYang博士私人基金资助项目~~

摘　　要：A fully integrated CMOS bio-chip is designed in a SMIC 0.18μm CMOS mixed signal process and successfully integrated with a novel bio-nano-system. The proposed circuit integrates an array of 4 × 4 （16 pixels） of 19μm × 19μm electrodes,a counter electrode, a current mode preamplifier circuit （CMPA） ,a digital decoding circuit,and control logics on a single chip, It provides a - 1.6- 1.6V range of assembly voltage,Sbit potential resolution, and a current gain of 39.8dB with supply voltage of 1.8V. The offset and noise are smaller than 5.9nA and 25.3pArms,respectively. Experimental resuits from on-chip selective assembly of 30nm poly （ethylene glycol） （PEG） coated magnetic nano-particles （MNPs） targeted at biosensor applications are included and discussed to verify the feasibility of the proposed circuits.提出了一种用SMIC0.18μm CMOS混合信号工艺实现的全集成CMOS微阵列生物芯片,并成功地实现了其与一种新的生物纳米系统的集成.该电路实现了19μm×19μm电极的4×4(16单元)阵列,反相电极,电流模式放大器,译码电路,以及逻辑控制电路的单片集成,并能够提供-1.6～1.6V的组装电压,8bit的电位分辨率及39.8dB的电流增益,电源电压为1.8V,而失调和噪声电流分别为5.9nA和25.3pArms.在实验中,利用该电路实现了对30nm聚乙烯醇包裹的磁性粒子的片上选择性组装,并对实验结果进行了讨论,从而验证了该电路的正确性和该集成方法的可行性.

关 键 词：CMOS bio-chip CMOS integrated microarray fully integration current mode preamplifier selective as- sembly magnetic nano-particles 

分 类 号：TN43[电子电信—微电子学与固体电子学]