[Geben Sie hier die Überschrift ein] - MPC

MPC-WORKSHOP JULI 2012
Abbildung 15: Layout der Messzelle.
Nachdem die einzelnen Schaltungsteile in ein entsprechendes
Layout umgesetzt waren, mussten diese
noch zu einer Gesamtschaltung zusammengefügt
werden. Um die Schaltung möglichst vor unerwünschtem
Lichteinfall zu schützen, wurde der Operationsverstärker
im Zentrum angeordnet, da dieses (in bestimmten
Grenzen) von der darüber liegenden Gold-
Elektrode verdeckt wird. Links davon ist die Eingangsstufe
platziert; auf der rechten Seite die Ausgangsstufe
mit Transmission Gate, wobei zwischen
Operationsverstärker und Ausgangsstufe noch eine
zusätzliche Reihe Transistoren eingefügt wurde, um
Flexibilität für eine eventuelle Anpassung der Ausgangsstufe
zu schaffen. Ober- und unterhalb der Eingangsstufe
wird die in zwei Einheiten aufgeteilte Integrationskapazität
platziert. Der Widerstand für die
Kompensation des Operationsverstärkers ist rechts
oben angeordnet; die Kompensationskapazität rechts
unten. Der Kondensator kann hier nicht ganz bis zum
unteren Ende der Zelle reichen, da zwischen Kondensator
und Widerstand ein Abstand von 6 µm eingehalten
werden muss. Da die Zelle in einer Array-Struktur
angeordnet werden soll, muss dies hier berücksichtigt
werden.
Die nicht von Schaltungsteilen belegten Plätze wurden
mit Standard-Transistoren aufgefüllt. Um die
Gold-Elektroden kontaktieren zu können, wurden
vertikale Kontaktierungsstreifen vorgesehen, die die
rasterbedingten Verschiebungen der Goldelektroden
ausgleichen können. Da die Goldelektroden in einem
100 µm-Raster angeordnet werden sollen, die Messzelle
jedoch im Standard-Raster aufgebaut ist, müssen
beim Aufbau des Arrays einige Besonderheiten beachtet
werden.
Die Messzelle ist 100,8 µm hoch und 96 µm breit;
die quadratische Goldelektrode hat eine Kantenlänge
von 70 µm. Um die Differenz möglichst gut ausgleichen
zu können, werden die Mittelpunkte der jeweiligen
Rasteranordnungen aufeinandergelegt, also zwischen
der 50. und 51. Zelle (Nr. 49 und 50; Numme-
Abbildung 16: Aufbau des Pixel Arrays.
rierung ab 0; vgl. Abbildung 16). In vertikaler Richtung
können die Messzellen direkt aneinandergestoßen
werden; dies führt zu einem Versatz von 50x 0,8 µm =
40 µm. Dies ist (auch nach Addition der 15 µm-
Abstände um die Goldelektrode) weniger als eine
Zellhöhe, sodass hier eine direkte Kontaktierung der
Zelle möglich ist. Es müssen jedoch für die obere und
untere Hälfte der Array-Anordnung unterschiedliche
Kontaktpositionen (in vertikaler Richtung) vorgesehen
werden, da der gesamte Versatz 80 µm beträgt, die
Goldelektrode jedoch nur eine Kantenlänge von 70
µm aufweist.
In horizontaler Richtung jedoch müssen weitere
Ausgleichsmaßnahmen getroffen werden, da hier der
Versatz deutlich größer ist und eine Kontaktierung der
äußeren Elektroden schwierig wäre. Daher wird nach
3 Messzellen (die jeweils 4 µm zu schmal sind) eine
vertikale Reihe Standardzellen (9,6 µm breit) eingeschoben.
Diese enthalten zusätzlich vertikale Versorgungsspannungsleitungen.
Da diese den Versatz nicht
vollständig ausgleichen (2,4 µm Rest) wird nach 4
Dreierblöcken noch eine weitere vertikale Reihe eingefügt,
um den Versatz vollständig auszugleichen (4x
2,4 µm = 9,6 µm).
Um das entworfene Layout zu verifizieren, wurde
ein DRC durchgeführt. Mittels einer LVS-Prüfung
gegen die in Cadence erstellten Schaltpläne wurde die
Übereinstimmung des Layouts mit den Schaltplänen
sichergestellt. Weiterhin wurde eine aus den Layoutdaten
extrahierte Netzliste mit SPICE simuliert und
die Übereinstimmung dieser Post-Layout Simulation
mit den Simulationen auf Schaltplanebene nachgewiesen.
VI. ERGEBNIS & AUSBLICK
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Schaltung entworfen
und simuliert, die zur Vermessung von Peptid-
Dioden geeignet ist. Es können sowohl negative als
auch positive Ströme gemessen werden, wobei den zu
untersuchenden Dioden eine positive oder negative
Vorspannung aufgeprägt werden kann. Da die Schaltung
auch am IMS gefertigt werden soll, wurde ein
entsprechendes Layout in Cadence umgesetzt und eine
entsprechende Arraystruktur der Messzellen erstellt.
15