DE102014215492A1

DE102014215492A1 - Sensor for detecting at least one chemical species and method for its production

Info

Publication number: DE102014215492A1
Application number: DE102014215492.8A
Authority: DE
Inventors: Frederik ANTE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2016-02-11
Also published as: WO2016020240A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (100) zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies (102), wobei der Sensor (100) eine kapazitive Struktur (104), eine elektrisch isolierende Isolierschicht (106) und eine selbstorganisierende Monolage (108) aufweist. Die kapazitive Struktur (104) ist dazu ausgebildet, eine Kapazität der Struktur (104) in einem elektrischen Kapazitätssignal (110) abzubilden. Die Isolierschicht (106) ist auf der Struktur (104) angeordnet. Die selbstorganisierende Monolage (108) ist auf der Isolierschicht (106) angeordnet. Die Monolage (108) ist aus Molekülen (112) aufgebaut, die an einem ersten Ende (114) mittels einer stabilen Verbindung mit der Isolierschicht (106) verbunden sind und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende (116) dazu ausgebildet sind, eine Verbindung mit der Spezies (102) einzugehen.The invention relates to a sensor (100) for detecting at least one chemical species (102), wherein the sensor (100) has a capacitive structure (104), an electrically insulating insulating layer (106) and a self-assembling monolayer (108). The capacitive structure (104) is configured to map a capacitance of the structure (104) in an electrical capacitance signal (110). The insulating layer (106) is disposed on the structure (104). The self-assembling monolayer (108) is disposed on the insulating layer (106). The monolayer (108) is constructed of molecules (112) which are connected at a first end (114) to the insulating layer (106) by a stable connection and formed at an opposite second end (116) to connect to To enter species (102).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies, auf ein Fluid zum Ausbilden einer selbstorganisierenden Monolage sowie auf ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors.The present invention relates to a sensor for detecting at least one chemical species, to a fluid for forming a self-assembling monolayer, and to a method for manufacturing a sensor.

Um eine Konzentration einer chemischen Spezies in einem elektrischen Signal abbilden zu können, kann beispielsweise ein resistiver Ansatz gewählt werden. Dabei ändert sich ein elektrischer Widerstand eines Leiters, wenn sich die Konzentration der Spezies ändert.In order to be able to image a concentration of a chemical species in an electrical signal, for example, a resistive approach can be selected. In this case, an electrical resistance of a conductor changes as the concentration of the species changes.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Sensor zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies, ein Fluid zum Ausbilden einer selbstorganisierenden Monolage sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, a sensor for detecting at least one chemical species, a fluid for forming a self-assembling monolayer and a method for producing a sensor according to the main claims are presented with the approach presented here. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Eine Konzentration einer chemischen Spezies kann in einem elektrischen Signal durch einen kapazitiven Ansatz abgebildet werden. Dabei wird ausgenutzt, dass Moleküle und/oder Atome der Spezies Bindungen mit einer Sensoroberfläche eingehen können und damit über eine resultierende Ladungsverschiebung an der Sensoroberfläche ein elektrisches Feld der Sensoroberfläche verändert wird. Diese Änderung des elektrischen Felds kann durch eine elektrische Schaltung erfasst werden und in einem elektrischen Signal abgebildet werden. A concentration of a chemical species can be imaged in an electrical signal by a capacitive approach. It is exploited that molecules and / or atoms of the species can form bonds with a sensor surface and thus an electric field of the sensor surface is changed via a resulting charge shift at the sensor surface. This change in the electric field can be detected by an electrical circuit and mapped in an electrical signal.

Vorteilhafterweise weist die Sensoroberfläche mit den anhaftenden Molekülen und/oder Atomen einen sehr geringen Abstand zu der elektrischen Schaltung auf. Insbesondere kann eine selbstorganisierende Monolage als Sensoroberfläche verwendet werden, da eine Dicke der Monolage sehr gering ist und durch eine Moleküllänge der Moleküle der Monolage bestimmt ist.Advantageously, the sensor surface with the adhering molecules and / or atoms has a very small distance from the electrical circuit. In particular, a self-assembling monolayer can be used as the sensor surface, since a monolayer thickness is very small and is determined by a molecular length of the monolayer molecules.

Es wird ein Sensor zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies vorgestellt, wobei der Sensor die folgenden Merkmale aufweist:
eine kapazitive Struktur, die dazu ausgebildet ist, eine Kapazität der Struktur in einem elektrischen Kapazitätssignal abzubilden;
eine elektrisch isolierende Isolierschicht, die auf der Struktur angeordnet ist; und
eine selbstorganisierende Monolage, die auf der Isolierschicht angeordnet ist, wobei die Monolage aus Molekülen aufgebaut ist, die an einem ersten Ende mittels einer stabilen chemischen bzw. kovalenten Verbindung mit der Isolierschicht verbunden sind und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende dazu ausgebildet sind, eine Verbindung mit der Spezies einzugehen.A sensor for detecting at least one chemical species is presented, wherein the sensor has the following features:
a capacitive structure configured to map a capacitance of the structure in an electrical capacitance signal;
an electrically insulating insulating layer disposed on the structure; and
a self-assembling monolayer disposed on the insulating layer, wherein the monolayer is composed of molecules which are connected to the insulating layer at a first end by means of a stable chemical or covalent bond and formed at an opposite second end to communicate with to enter the species.

Unter einem Sensor (der auch als Sensoraufbau bezeichnet werden kann) kann vorliegend eine Abfolge von Schichten eines Sensorelementes verstanden werden. Dabei kann jede Schicht ein integraler Bestandteil des Sensors bzw. Sensorelementes sein. Eine chemische Spezies kann ein chemisches Element beziehungsweise eine chemische Verbindung mit diesem Element sein. Die Spezies kann als Einzelatom vorhanden sein. Die Spezies kann Bestandteil eines Moleküls sein. Eine kapazitive Struktur kann dazu ausgebildet sein, eine Änderung der Kapazität in dem Kapazitätssignal abzubilden. Die kapazitive Struktur kann dazu ausgebildet sein, das Kapazitätssignal unter Verwendung einer Versorgungsspannung bereitzustellen. Eine Isolierschicht kann elektrisch nichtleitend sein. Die Isolierschicht kann eine gleichmäßige Schichtdicke aufweisen. Die Isolierschicht kann fest mit der Struktur verbunden sein. Die Moleküle der Monolage können quer zu einer Oberfläche der Isolierschicht ausgerichtet sein. Dabei können die zweiten Enden von der Isolierschicht weg weisen. Insbesondere kann die Spezies zumindest eine bindungsfähige Verbindungsstelle zum Andocken an dem zweiten Ende der Monolage aufweisen. Unter einer stabilen Verbindung kann vorliegend eine chemische Bindung verstanden werden, die bei Raumtemperatur (d. h. in einem Bereich von 10 bis 40 °C) ohne Zufuhr von Fremdenergie sich im Wesentlichen nicht trennt. Unter einer Bindung kann vorliegend eine chemische Verbindung, im Speziellen eine kovalente Bindung verstanden werden.In the present case, a sequence of layers of a sensor element can be understood as a sensor (which can also be referred to as a sensor structure). Each layer may be an integral part of the sensor or sensor element. A chemical species may be a chemical element or a chemical compound with this element. The species can be present as a single atom. The species can be part of a molecule. A capacitive structure may be configured to map a change in capacitance in the capacitance signal. The capacitive structure may be configured to provide the capacitance signal using a supply voltage. An insulating layer may be electrically non-conductive. The insulating layer may have a uniform layer thickness. The insulating layer may be firmly connected to the structure. The molecules of the monolayer may be oriented transversely to a surface of the insulating layer. The second ends may point away from the insulating layer. In particular, the species may have at least one bondable docking point for docking at the second end of the monolayer. In the present case, a stable compound can be understood to mean a chemical bond which does not substantially separate at room temperature (that is to say in a range from 10 to 40 ° C.) without the supply of external energy. In the present case, a bond can be understood as meaning a chemical compound, in particular a covalent bond.

Weiterhin wird ein Fluid zum Ausbilden einer selbstorganisierenden Monolage offenbart, die auf der Isolierschicht anordenbar ist, wobei die Monolage aus Molekülen aufgebaut ist, die an einem ersten Ende mittels einer stabilen Verbindung mit der Isolierschicht verbindbar sind und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende dazu ausgebildet sind, eine Verbindung mit der Spezies einzugehen.Furthermore, a fluid for forming a self-assembling monolayer is disclosed which can be arranged on the insulating layer, the monolayer being composed of molecules which are connectable to the insulating layer at a first end by means of a stable connection and are formed at an opposite second end, to enter into a connection with the species.

Ein Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Das Fluid kann die Moleküle der Monolage in ungebundenem Zustand aufweisen. A fluid may be a liquid or a gas. The fluid may have the molecules of the monolayer in an unbound state.

Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen einer kapazitiven Struktur, die dazu ausgebildet ist, eine Kapazität der Struktur in einem elektrischen Kapazitätssignal abzubilden;
Ausbilden einer elektrisch isolierenden Isolierschicht auf der Struktur; und
Anlagern von Molekülen an der Isolierschicht, um eine selbstorganisierende Monolage auszubilden, wobei die Moleküle an einem ersten Ende mittels einer stabilen Verbindung mit der Isolierschicht verbunden sind und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende dazu ausgebildet sind, eine Verbindung mit zumindest einer Spezies einzugehen.Furthermore, a method for producing a sensor according to the approach presented here is presented, wherein the method comprises the following steps:
Providing a capacitive structure configured to map a capacitance of the structure in an electrical capacitance signal;
Forming an electrically insulating insulating layer on the structure; and
Depositing molecules on the insulating layer to form a self-assembling monolayer, wherein the molecules are connected at a first end by a stable connection to the insulating layer and are formed at an opposite second end to connect to at least one species.

Das Anlagern kann unter Verwendung eines Fluids gemäß dem hier vorgestellten Ansatzes erfolgen. Das Ausbilden kann von selbst unter Verwendung einer reaktiven Spezies in einer Umgebung der Struktur erfolgen. Beispielsweise kann das Ausbilden unter Verwendung von Sauerstoff erfolgen. Die kapazitive Struktur kann einen Sourcekontakt, einen Drainkontakt, ein Halbleitermaterial und eine Gateelektrode aufweisen. Das Kapazitätssignal kann ein Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt und dem Drainkontakt repräsentieren. Die kapazitive Struktur kann als Transistor ausgebildet sein. Insbesondere kann die kapazitive Struktur als CMOS-Struktur ausgeführt sein. Transistoren sind als zuverlässige Bauelemente bekannt. Die Herstellung von Transistoren ist kostengünstig unter Verwendung von Halbleitertechnik möglich. The attachment can be done using a fluid according to the approach presented here. Forming may occur by itself using a reactive species in an environment of the structure. For example, the formation may be done using oxygen. The capacitive structure may include a source contact, a drain contact, a semiconductor material, and a gate electrode. The capacitance signal may represent a current flow between the source contact and the drain contact. The capacitive structure may be formed as a transistor. In particular, the capacitive structure may be implemented as a CMOS structure. Transistors are known as reliable components. The production of transistors is inexpensive using semiconductor technology possible.

Die Gateelektrode kann benachbart zu der Isolierschicht angeordnet sein. Dann kann ein Material der Gateelektrode als Ausgangsmaterial der Isolierschicht verwendet werden. Insbesondere kann die Isolierschicht ausgebildet werden, ohne eine weitere Schicht aufzutragen.The gate electrode may be disposed adjacent to the insulating layer. Then, a material of the gate electrode may be used as the starting material of the insulating layer. In particular, the insulating layer can be formed without applying another layer.

Das Halbleitermaterial kann benachbart zu der Isolierschicht angeordnet sein. Dadurch kann die Kapazität mit besonders hoher Empfindlichkeit erfasst werden, da die Monolage einen besonders geringen Abstand von der kapazitiven Struktur aufweist.The semiconductor material may be disposed adjacent to the insulating layer. As a result, the capacitance can be detected with particularly high sensitivity since the monolayer has a particularly small distance from the capacitive structure.

Der Sensor kann eine Elektrode zum Beeinflussen der Kapazität der kapazitiven Struktur umfassen. Durch eine zusätzliche Elektrode kann beispielsweise ein Arbeitspunkt der kapazitiven Struktur eingestellt werden. Beispielsweise kann der Arbeitspunkt an einen besonders empfindlichen Bereich einer Kennlinie verschoben werden. Ein Material der Elektrode kann als Ausgangsmaterial der Isolierschicht dienen.The sensor may include an electrode for influencing the capacitance of the capacitive structure. By way of example, an operating point of the capacitive structure can be set by means of an additional electrode. For example, the operating point can be moved to a particularly sensitive region of a characteristic curve. A material of the electrode may serve as the starting material of the insulating layer.

Die Elektrode kann zwischen der Isolierschicht und der kapazitiven Struktur angeordnet sein. Die Elektrode kann durch eine weitere Isolierschicht oder ein Dielektrikum elektrisch von der kapazitiven Struktur getrennt sein. The electrode may be disposed between the insulating layer and the capacitive structure. The electrode may be electrically separated from the capacitive structure by a further insulating layer or a dielectric.

Die Isolierschicht kann ein Metalloxid einer angrenzenden Metalloberfläche umfassen. Die Isolierschicht kann aus Metall der Metalloberfläche entstehen. Insbesondere kann die Isolierschicht durch ein Oxidieren der Metalloberfläche hergestellt werden. Dadurch kann die Isolierschicht kostengünstig hergestellt werden.The insulating layer may comprise a metal oxide of an adjacent metal surface. The insulating layer may be made of metal of the metal surface. In particular, the insulating layer can be made by oxidizing the metal surface. Thereby, the insulating layer can be produced inexpensively.

Der Sensor kann eine weitere kapazitive Struktur umfassen, die in einer Reihenschaltung zu der ersten kapazitiven Struktur und ebenfalls von der Monolage beeinflussbar angeordnet ist. Die weitere kapazitive Struktur kann dazu ausgebildet sein, eine weitere Kapazität der weiteren Struktur in einem weiteren elektrischen Kapazitätssignal abzubilden. Insbesondere sich kann das weitere Kapazitätssignal entgegengesetzt zu dem Kapazitätssignal der ersten kapazitiven Struktur verändern, wenn sich die Konzentration der Spezies verändert. Dadurch kann eine Differenz zwischen den Kapazitätssignalen als Sensorsignal ausgewertet werden.The sensor may comprise a further capacitive structure, which is arranged in a series connection to the first capacitive structure and also influenced by the monolayer. The further capacitive structure may be designed to map a further capacitance of the further structure in a further electrical capacitance signal. In particular, the further capacitance signal may change opposite to the capacitance signal of the first capacitive structure as the concentration of the species changes. As a result, a difference between the capacitance signals can be evaluated as a sensor signal.

Der hier vorgestellte Ansatz wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The approach presented here will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Querschnittsansicht eines schematischen Sensors zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a cross-sectional view of a schematic sensor for detecting at least one chemical species according to an embodiment of the present invention;

2 eine Darstellung einer selbstorganisierenden Monolage; 2 a representation of a self-organizing monolayer;

3 eine Darstellung eines Transistors mit einem Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 an illustration of a transistor with a sensor according to an embodiment of the present invention;

4 eine Darstellung eines Transistors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a representation of a transistor according to another embodiment of the present invention;

5 eine Darstellung eines Transistors mit vergrabener Gateelektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a representation of a transistor with a buried gate electrode according to an embodiment of the present invention;

6 eine Darstellung eines Transistors mit einer weiteren Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 6 a representation of a transistor with another electrode according to an embodiment of the present invention;

7 eine Darstellung einer Reihenschaltung von Kapazitäten mit einem Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 7 a representation of a series connection of capacitors with a sensor according to an embodiment of the present invention; and

8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8th a flowchart of a method of manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and similar acting, with a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines schematischen Sensors 100 zum Erfassen zumindest einer chemischen Spezies 102. Der Sensor 100 weist eine kapazitive Struktur 104, eine elektrisch isolierende Schicht 106 (SAM) und eine selbstorganisierende Monolage 108 auf. Die kapazitive Struktur 104 ist dazu ausgebildet, eine Kapazität der Struktur 104 in einem elektrischen Kapazitätssignal 110 abzubilden. Die Isolierschicht 106 ist auf der Struktur 104 angeordnet. Die selbstorganisierende Monolage 108 ist auf der Isolierschicht 106 angeordnet. Die Monolage 108 ist aus Molekülen 112 aufgebaut, die an einem ersten Ende 114 über eine stabile Verbindung mit der Isolierschicht 106 verbunden sind und an einem gegenüberliegenden zweiten Ende 116 dazu ausgebildet sind, eine Verbindung mit der Spezies 102 einzugehen. 1 shows a cross-sectional view of a schematic sensor 100 for detecting at least one chemical species 102 , The sensor 100 has a capacitive structure 104 , an electrically insulating layer 106 (SAM) and a self-organizing monolayer 108 on. The capacitive structure 104 is designed to have a capacity of structure 104 in an electrical capacitance signal 110 map. The insulating layer 106 is on the structure 104 arranged. The self-organizing monolayer 108 is on the insulating layer 106 arranged. The monolayer 108 is made of molecules 112 built on a first end 114 via a stable connection with the insulating layer 106 are connected and at an opposite second end 116 are designed to connect to the species 102 enter into.

Die Moleküle 112 der Monolage 108 weisen ein elektrisches Dipolmoment auf, welches von der Elektronenverteilung im Molekül abhängt. Wenn sich ein Molekül oder ein Atom der chemischen Spezies 102 an einem zweiten Ende 116 eines Moleküls 112 der Monolage 108 anlagert, verändert sich die Elektronenverteilung und damit das Dipolmoment. Das Dipolmoment beeinflusst unmittelbar die Ladung auf der Elektrode und damit die Kapazität der kapazitiven Struktur 104.The molecules 112 the monolayer 108 have an electric dipole moment, which depends on the electron distribution in the molecule. If there is a molecule or an atom of the chemical species 102 at a second end 116 of a molecule 112 the monolayer 108 attaches, changes the electron distribution and thus the dipole moment. The dipole moment directly affects the charge on the electrode and thus the capacitance of the capacitive structure 104 ,

Da die Isolierschicht 106 eine sehr geringe Dicke, im Bereich weniger Nanometer aufweist, ist ein Abstand zwischen der Monolage 108 und der kapazitiven Struktur 104 sehr gering. Die Isolierschicht 106 kann als Dielektrikum 106 bezeichnet werden. Auch die Monolage 108 ist aufgrund ihrer, durch die Länge der Moleküle 112 definierten Dicke sehr dünn. Zusammen sind die Isolierschicht 106 und die Monolage 108 weniger als zehn Nanometer dick. Der hier vorgestellte Sensor 100 ist damit wesentlich dünner als bisher bekannte Aufbauten. Somit resultiert eine Veränderung des Dipolmoments der Monolage 108 in einer sehr starken Veränderung der Kapazität der kapazitiven Schicht 104. Daraus wiederum resultiert eine große Änderung des Kapazitätssignals 110. Der hier vorgestellte Aufbau 100 weißt also gegenüber bisher bekannten Aufbauten aufgrund der sehr geringen Schichtdicken der Isolationsschicht 106 und der Monolage 108 eine wesentlich erhöhte Empfindlichkeit gegenüber der chemischen Spezies 102 auf.As the insulating layer 106 has a very small thickness, in the range of a few nanometers, is a distance between the monolayer 108 and the capacitive structure 104 very low. The insulating layer 106 can be used as a dielectric 106 be designated. Also the monolayer 108 is due to their, by the length of the molecules 112 defined thickness very thin. Together are the insulating layer 106 and the monolayer 108 less than ten nanometers thick. The sensor presented here 100 is thus much thinner than previously known structures. Thus, a change in the dipole moment of the monolayer results 108 in a very large change in the capacity of the capacitive layer 104 , This in turn results in a large change in the capacitance signal 110 , The structure presented here 100 know so compared to previously known structures due to the very low layer thicknesses of the insulation layer 106 and the monolayer 108 a significantly increased sensitivity to the chemical species 102 on.

2 zeigt eine Darstellung einer selbstorganisierenden Monolage 108. Die Monolage 108 entspricht im Wesentlichen der Monolage in 1. Die Monolage 108 kann als self-assembling Monolayer (SAM) bezeichnet werden. Wie in 1 ist die Monolage 108 Teil eines Sensors 100 aus einer kapazitiven Struktur 104 und einer Isolierschicht 106. Hier ist nur eine außen liegende metallische Schicht 200 der kapazitiven Struktur 104 dargestellt. Die metallische Schicht 200 ist hier aus Aluminium (Al). Die Isolierschicht 106 besteht hier aus oxidiertem Aluminium, als aus Aluminiumoxid (AlO_x). Das Aluminiumoxid 106 entsteht durch natürliche Oxidation des Aluminiums. Um eine sichere elektrische Isolation zu gewährleisten, kann das Aluminium der metallischen Schicht 200 durch einen kontrollierten Oxidationsprozess in das Aluminiumoxid 106 umgewandelt werden. 2 shows a representation of a self-organizing monolayer 108 , The monolayer 108 corresponds essentially to the monolayer in 1 , The monolayer 108 can be referred to as a self-assembling monolayer (SAM). As in 1 is the monolayer 108 Part of a sensor 100 from a capacitive structure 104 and an insulating layer 106 , Here is just an outside metallic layer 200 the capacitive structure 104 shown. The metallic layer 200 here is aluminum (Al). The insulating layer 106 consists of oxidized aluminum, as aluminum oxide (AlO _x ). The alumina 106 produced by natural oxidation of aluminum. To ensure a safe electrical insulation, the aluminum of the metallic layer 200 through a controlled oxidation process into the alumina 106 being transformed.

Um an dem Aluminiumoxid 106 anhaften zu können, weisen die Moleküle 112 der Monolage 108 an dem ersten Ende 114 erste Molekülgruppe A 202 auf. An dem zweiten Ende 116 weisen die Moleküle 112 der Monolage 108 eine, auf die chemische Spezies 102 abgestimmte (reaktions-aktive) Gruppe 204 beziehungsweise zweite Molekülgruppe B 204 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Gruppe 204 am zweiten Ende 116 der Moleküle 112 dazu ausgebildet, eine Verbindung mit einer weiteren Molekülgruppe C einzugehen, beziehungsweise Die beiden Gruppen 202, 204 sind über eine Verbindungskette 206 miteinander verbunden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Gruppen 202, 204 über eine Alkyl-Kette 206 miteinander verbunden. Die Alkyl-Kette 206 verbindet die Ankergruppe 202 und die reaktionsaktive Gruppe 204. Die Moleküle 112 bilden bildlich ausgedrückt einen dichten Rasen von Molekülen 112 aus. Die Moleküle 112 sind untereinander nicht verbunden. Da sich jeweils nur die Ankergruppe 202 mit der Isolationsschicht 106 verbinden kann, ordnen sich die Moleküle 112 selbstständig in der hier beschriebenen Ordnung an, wenn die Isolierschicht 106 in ein Fluid aus den Molekülen 112 getaucht beziehungsweise eingebracht wird. Dabei wird im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der Isolationsschicht 106 durch Ankergruppen 202 bedeckt.To the alumina 106 to be able to attach, the molecules exhibit 112 the monolayer 108 at the first end 114 first molecule group A 202 on. At the second end 116 assign the molecules 112 the monolayer 108 one, on the chemical species 102 coordinated (reactive-active) group 204 or second molecule group B 204 on. In this embodiment, the group 204 at the second end 116 of the molecules 112 designed to form a compound with another molecular group C, or The two groups 202 . 204 are via a connection chain 206 connected with each other. In the embodiment shown here are the two groups 202 . 204 via an alkyl chain 206 connected with each other. The alkyl chain 206 connects the anchor group 202 and the reactive group 204 , The molecules 112 form figuratively a dense turf of molecules 112 out. The molecules 112 are not connected to each other. Since in each case only the anchor group 202 with the insulation layer 106 can connect, arrange the molecules 112 independently in the order described here, if the insulating layer 106 into a fluid from the molecules 112 is dipped or introduced. In this case, essentially the entire surface of the insulation layer 106 by anchor groups 202 covered.

Wenn, wie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, ein Molekül bzw. ein Stoff C 102 eine Verbindung mit dem zweiten Ende 116 beziehungsweise der Gruppe 204 eines Moleküls 112 eingeht, entsteht ein neues Molekül 208, dass gegenüber dem Molekül 112 ein verändertes Dipolmoment aufweist. Dieses Dipolmoment beeinflusst direkt die Kapazität der kapazitiven Struktur 104.If, as described in the embodiment illustrated here, a molecule or a substance C 102 a connection to the second end 116 or the group 204 of a molecule 112 enters, a new molecule is created 208 that over the molecule 112 has a changed dipole moment. This dipole moment directly affects the capacity of the capacitive structure 104 ,

In 2 sind weitere Details zur sensitiven Oberfläche aus Dielektrikum 106 und SAM 108 und dem zugehörigen physikalischen Mechanismus dargestellt. Die Oberfläche des Sensors 100 ist hier dem gasförmigen Stoff C 102 ausgesetzt. Die Gruppe B 204 der SAM 108 ist so beschaffen, dass sie mit dem Stoff C 102 reagiert. Hierdurch ändert sich das elektrische Dipolmoment entlang des Stapels 100 aus Dielektrikum 106 und SAM 108 und damit die Ladungsverteilung auf der Gate-Elektrode 200 des Transistors 104, sofern das Bauelement bzw. der Transistor in eine geeignete Schaltung eingebracht ist.In 2 are further details on the sensitive surface of dielectric 106 and SAM 108 and the associated physical mechanism. The surface of the sensor 100 here is the gaseous substance C 102 exposed. The group B 204 the SAM 108 is designed to be compatible with substance C 102 responding. This changes the electric dipole moment along the stack 100 made of dielectric 106 and SAM 108 and thus the charge distribution on the gate electrode 200 of the transistor 104 if the component or the transistor is incorporated in a suitable circuit.

Das Dielektrikum 106 auf dieser Struktur 200 kann extra abgeschieden werden oder es handelt sich um eine natürliche Oxidschicht 106, wie beispielsweise auf Kupfer oder Aluminium, welche dann durch eine Sauerstoff-Plasmabehandlung auf einige Nanometer verstärkt werden kann. The dielectric 106 on this structure 200 can be extra deposited or it is a natural oxide layer 106 , such as on copper or aluminum, which can then be amplified by an oxygen plasma treatment to a few nanometers.

Die SAM 108 bildet eine geschlossene Monolage auf der Struktur 200 aus und ist chemisch so beschaffen, dass die SAM 108 mit der Ankergruppe A 202 auf dem Oxid 106 andockt und dann nur noch ein spezifisches Gas-Molekül 102 bzw. Atom 102 mit der Gruppe B 204 der SAM 108 interagieren kann. Durch diese Interaktion ändert sich das elektrische Dipolmoment des Stapels 100 aus SAM 108 und Dielektrikum 106, wodurch sich die elektrische Ladung auf der Struktur 200 beziehungsweise Elektrode 200 ändert. Je nach technischer Ausführungsform wird hierdurch beispielsweise die Schwellspannung eines Transistors oder aber nur die Kapazität einer Auswerteschaltung geändert. Aus diesen Änderungen lassen sich Rückschlüsse auf die Gaskonzentration ziehen.The SAM 108 forms a closed monolayer on the structure 200 and is chemically such that the SAM 108 with the anchor group A 202 on the oxide 106 docks and then only one specific gas molecule 102 or atom 102 with the group B 204 the SAM 108 can interact. This interaction changes the electrical dipole moment of the stack 100 from SAM 108 and dielectric 106 , which causes the electrical charge on the structure 200 or electrode 200 changes. Depending on the technical embodiment, this example, the threshold voltage of a transistor or only the capacity of an evaluation circuit is changed. From these changes, conclusions can be drawn on the gas concentration.

Der hier vorgestellte Ansatz kann einfach in bestehende Halbleiterprozesse integriert werden, da die Verwendung von Plasmen und die Abscheidung von Metallen bereits in der Fertigung bekannt sind. The approach presented here can be easily integrated into existing semiconductor processes, since the use of plasmas and the deposition of metals are already known in manufacturing.

Eine sehr kostengünstige Erweiterung bestehender ASICs um Gas-sensitive Strukturen 100 ist möglich. Metalle 200 werden sehr günstig abgeschieden. Zusätzliche Kosten entstehen nur durch die speziell synthetisierte SAM 108.A very cost-effective extension of existing ASICs to gas-sensitive structures 100 is possible. metals 200 are deposited very cheaply. Additional costs are incurred only by the specially synthesized SAM 108 ,

Der hier vorgestellte Ansatz ist bei Standard CMOS-Prozessen zusätzlich einsetzbar, aber es ist auch eine flexible Adaption auf neuere Halbleitertechnologien wie organische Halbleiter, Oxidhalbleiter (ZnO, IGZO), Graphen, Nanodrähte beispielsweise aus Silizium, Carbon Nanotubes, MoS₂-Schichten möglich.The approach presented here can also be used in standard CMOS processes, but flexible adaptation to newer semiconductor technologies such as organic semiconductors, oxide semiconductors (ZnO, IGZO), graphene, nanowires made of silicon, carbon nanotubes, MoS ₂ layers is also possible.

Die Selektivität der SAM 108 ist nahezu unbegrenzt durch organische Chemie einstellbar. Die SAM 108 besteht beispielsweise aus einer Alkylkette 112 mit einer Ankergruppe A 202 und einer Gruppe B 204. Die Ankergruppe A 202 wird dabei auf die Oberfläche des Dielektrikums 106 im Prozess angepasst, sodass die SAM 108 stabile Bindungen mit dem Oxid 106 eingehen kann. Die Gruppe B 204 wird auf den zu detektierenden Stoff 102 eingestellt. Aus physikalischen Gründen ist das Plasma-gewachsene Oxid 106 nur wenige Nanometer dick. Die typische Länge einer SAM 108 liegt ebenfalls bei wenigen Nanometern, sodass die Gesamtdicke des Stapels 100 aus Dielektrikum 106 und SAM 108 bei ca. vier bis 6 Nanometer liegt. Diese Kapazität ist damit ca. 200 mal größer, als Kapazitäten mit einem einen Mikrometer dicken Polymer zwischen Metallelektroden, bei gleicher Fläche. Dadurch können Kapazitätsänderungen wesentlich besser aufgelöst werden und die Sensitivität des Gassensors erhöht werden. Alternativ kann die aktive Sensorfläche auch um einen Faktor 200 reduziert werden, wodurch aber die Auflösung reduziert wird.The selectivity of the SAM 108 is almost infinitely adjustable by organic chemistry. The SAM 108 For example, it consists of an alkyl chain 112 with an anchor group A 202 and a group B 204 , The anchor group A 202 is doing on the surface of the dielectric 106 adjusted in the process so that the SAM 108 stable bonds with the oxide 106 can go down. The group B 204 is on the substance to be detected 102 set. For physical reasons, the plasma grown oxide 106 only a few nanometers thick. The typical length of a SAM 108 also lies at a few nanometers, so that the total thickness of the stack 100 made of dielectric 106 and SAM 108 at about four to six nanometers. This capacity is thus approximately 200 times greater than capacities with a micrometer thick polymer between metal electrodes, with the same area. As a result, capacity changes can be resolved much better and the sensitivity of the gas sensor can be increased. Alternatively, the active sensor area can also be reduced by a factor of 200, which, however, reduces the resolution.

Durch die Selektivität der aktiven Sensorfläche kommt es zu einer deutlich reduzierten Ausfallwahrscheinlichkeit durch beispielsweise Korrosion oder Ähnliches.The selectivity of the active sensor surface leads to a significantly reduced probability of failure due to, for example, corrosion or the like.

Eine SAM 108 kann entweder aus einer Lösung oder aus der Gasphase aufgebracht werden. Die SAM 108 besteht beispielsweise aus einer Alkylkette 206 mit den Gruppen A 202 und B 204 an den Enden 114, 116. Nur die Gruppe A 202 kann mit der Oxid-Oberfläche 106 interagieren, sodass sich zwangsläufig eine Monolage 108 ausbildet und der Prozess danach automatisch stoppt. Für Oberflächen aus AIOx verwendet man typischerweise Ankergruppen 202 auf der Seite A und für Oberflächen aus SiO₂ typischerweise Silan-Ankergruppen 202 auf Seite A. Die Gruppe 204 auf Seite B wird je nach Sensoranforderung speziell synthetisiert und angepasst.A SAM 108 can be applied either from a solution or from the gas phase. The SAM 108 For example, it consists of an alkyl chain 206 with the groups A 202 and B 204 at the ends 114 . 116 , Only the group A 202 can with the oxide surface 106 interact, so inevitably a monolayer 108 training and the process then automatically stops. AIOx surfaces typically use anchor groups 202 on the side A and for SiO ₂ surfaces typically silane anchor groups 202 on page A. The group 204 on page B is specially synthesized and adapted depending on the sensor requirement.

Die Gate Elektrode 200 des Transistors wird entweder direkt geladen, oder aber man verwendet eine hier nicht gezeigte Referenzelektrode, um das Gate 200 einmalig aufzuladen.The gate electrode 200 of the transistor is either charged directly, or one uses a reference electrode, not shown here, to the gate 200 charge once.

3 zeigt eine Darstellung eines Transistors 300 mit einem Sensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Hier weist die kapazitive Struktur 104 einen Sourcekontakt 302, einen Drainkontakt 304, ein Halbleitermaterial 306 und eine Gateelektrode 308 auf. Die Gateelektrode 308 ist durch ein Dielektrikum 310 von dem Halbleitermaterial 306, dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 elektrisch getrennt. Zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 kann ein elektrisches Potenzial angelegt werden. In dem Halbleitermaterial 306 zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 ist ein Kanalbereich 312 ausgebildet. In dem Kanalbereich 312 befindliche Ladungsträger des Halbleitermaterials 306 sind beweglich. Je nachdem, wie stark ein von der Gateelektrode 308 ausgehendes elektrisches Feld über das Dielektrikum ist, wird die elektrische Leitfähigkeit des Kanalbereichs 312 durch Hinzufügen oder Entfernen von Ladungen beeinflusst. 3 shows a representation of a transistor 300 with a sensor 100 according to an embodiment of the present invention. Here shows the capacitive structure 104 a source contact 302 , a drain contact 304 , a semiconductor material 306 and a gate electrode 308 on. The gate electrode 308 is through a dielectric 310 from the semiconductor material 306 , the source contact 302 and the drain contact 304 electrically isolated. Between the source contact 302 and the drain contact 304 An electrical potential can be created. In the semiconductor material 306 between the source contact 302 and the drain contact 304 is a channel area 312 educated. In the canal area 312 located charge carriers of the semiconductor material 306 are mobile. Depending on how strong one of the gate electrode 308 outgoing electric field across the dielectric is the electrical conductivity of the channel region 312 influenced by adding or removing charges.

Wenn das elektrische Potenzial angelegt ist, wird die Leitfähigkeit des Kanalbereichs 312 in einem Stromfluss zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 abgebildet. Der Stromfluss dient als Maß für die Ladung auf der Gate-Elektrode 308. Bei geeigneter Verschaltung des Sensors 100 kann eine Ladung auf die Gate-Elektrode 308 „gespeichert“ werden. Beispielsweise durch eine weitere nicht gezeigte Referenzelektrode. Reagiert die Monolage mit einer Spezies, kann die Ladungsverteilung auf der Gate-Elektrode 308 beeinflusst werden. Dadurch ändert sich die Ladung an der Grenzfläche Gate/Dielektrikum/Kanal und der Strom im Kanal 312 ändert sich. When the electrical potential is applied, the conductivity of the channel region becomes 312 in a current flow between the source contact 302 and the drain contact 304 displayed. The current flow serves as a measure of the charge on the gate electrode 308 , With suitable connection of the sensor 100 can charge the gate electrode 308 "get saved. For example, by another reference electrode, not shown. Responds to the Monolayer with a species, the charge distribution on the gate electrode can be 308 to be influenced. This changes the charge at the gate / dielectric / channel interface and the current in the channel 312 changes.

Die Gateelektrode 308 ist benachbart zu der Isolierschicht 106 angeordnet. Die Isolierschicht 106 und die Monolage 108 umschließen die Gateelektrode 308 an allen freiliegenden Seiten.The gate electrode 308 is adjacent to the insulating layer 106 arranged. The insulating layer 106 and the monolayer 108 enclose the gate electrode 308 on all exposed pages.

Mit anderen Worten zeigt 3 einen chemischen Sensor 300 mit aktiven Strukturen 100 aus "self-assembled monolayers" 108. In other words shows 3 a chemical sensor 300 with active structures 100 from self-assembled monolayers 108 ,

Im Gegensatz zu physikalischen Messgrößen, wie Temperatur und Beschleunigung steht bei chemischen Messgrößen, insbesondere Gasen, der Sensor in unmittelbarem Kontakt zum Medium. Hierdurch ergeben sich deutlich höhere Anforderungen hinsichtlich Beständigkeit beziehungsweise Korrosion an die Sensoren. Gassensoren können auf einem resistiven Prinzip beruhen, bei der sich eine Widerstandsänderung durch Anlagerungen von Gasatomen ergibt. Dies wird beispielsweise mit Metalloxid-Halbleitern, organischen Phthalocyanin oder leitfähigen Polymeren realisiert. Andere Ansätze umfassen amperometrische, potenziometrische oder thermische Ansätze. Aufgrund der einfachen Messung sind aber kapazitive Messungen weitaus interessanter, gerade im Hinblick auf die einfache Miniaturisierung. Bei einem herkömmlichen Sensor befindet sich bei einem planaren Aufbau ein Polymer als Dielektrikum zwischen zwei Metallplatten, wobei die obere Metallplatte porös ist, sodass ein Gasmolekül und/oder Gasatom durch diese Schicht diffundieren kann und die Kapazität des Systems verändern kann. Die Kapazität wird hierbei durch die Fläche und den Abstand der Metallplatten, also eine Dicke des Polymers bestimmt. Typische Dicken liegen bei ca. 1 µm.In contrast to physical measured variables, such as temperature and acceleration, the sensor is in direct contact with the medium in the case of chemical measured variables, in particular gases. This results in significantly higher requirements in terms of resistance or corrosion to the sensors. Gas sensors can be based on a resistive principle, which results in a change in resistance due to deposits of gas atoms. This is realized, for example, with metal oxide semiconductors, organic phthalocyanine or conductive polymers. Other approaches include amperometric, potentiometric or thermal approaches. But because of the ease of measurement, capacitive measurements are far more interesting, especially with regard to simple miniaturization. In a conventional sensor, in a planar structure, a polymer is sandwiched between two metal plates, with the top metal plate being porous so that a gas molecule and / or gas atom can diffuse through that layer and alter the capacity of the system. The capacity is determined by the area and the distance of the metal plates, ie a thickness of the polymer. Typical thicknesses are approx. 1 μm.

Eine selbstorganisierende Monolage beziehungsweise SAM (engl. Self-assembled monolayer) kann in Kombination mit elektronischen Komponenten verwendet werden. Beispielsweise kann eine speziell synthetisierte SAM im Feld der organischen Elektronik verwendet werden, um die Oberfläche eines Oxids, wie SiO₂, ITO oder AIOx) zu terminieren, d. h. die ungesättigten OH-Gruppen zu binden und gleichzeitig die Durchschlagfestigkeit eines Dielektrikums signifikant zu erhöhen. Durch die SAM wird die Oberflächenenergie abgesenkt und ein darauf folgendes ungestörtes Wachstum eines, z. B. organischen Halbleiters, ermöglicht. Beispielsweise kann auf einem Substrat eine AI-Gateelektrode angeordnet sein. Diese wird oxidiert, damit sich auf dem resultierenden Aluminiumoxid eine SAM, hier eine Alkyl-Kette mit Ankergruppe anlagern kann. Andere Oberflächen benötigen andere Ankergruppen. Auf der SAM wird ein organischer Halbleiter abgeschieden und anschließend die Source und Drain Kontakte des Transistors strukturiert.A self-assembling monolayer or SAM (self-assembled monolayer) can be used in combination with electronic components. For example, a specially synthesized SAM may be used in the field of organic electronics to terminate the surface of an oxide such as SiO ₂ , ITO, or AIOx, ie, to bind the unsaturated OH groups while significantly increasing the dielectric breakdown strength. The SAM lowers surface energy and subsequent undisturbed growth of one, e.g. B. organic semiconductor allows. For example, an Al gate electrode may be disposed on a substrate. This is oxidized so that a SAM, here an alkyl chain with anchor group can attach to the resulting aluminum oxide. Other surfaces require different anchor groups. An organic semiconductor is deposited on the SAM and then the source and drain contacts of the transistor are structured.

Der hier vorgestellte Ansatz stellt die Verwendung einer SAM 108 in Transistoren 300 vor.The approach presented here represents the use of a SAM 108 in transistors 300 in front.

Bei der Verwendung einer SAM als Dielektrikum in Transistoren ist die SAM zwischen Gate und Halbleiter angeordnet. Diese SAMs haben aber nur eine spezielle Ankergruppe. Daher reagieren diese nach der Anlagerung nicht mehr mit weiteren Molekülen/Atomen. When using a SAM as a dielectric in transistors, the SAM is arranged between gate and semiconductor. These SAMs have only one special anchor group. Therefore, they do not react with other molecules / atoms after attachment.

Durch den hier vorgestellten Ansatz können verschiedene Stoffe, insbesondere Gase, wie beispielsweise CO₂, NO mittels einfacher und bereits bekannten Transistorstrukturen 104 detektiert werden. Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird eine bekannte Elektronikkomponente 104, wie ein Transistor 300 aus einem Gate 308, einem Dielektrikum 310, einem Halbleiter 306, einer Source 302 und einem Drain 304 um mindestens eine zusätzliche Dielektrikum-Lage 106 und eine SAM 108 mit zwei Ankergruppen (engl. Self-assembeld monolayer), sowie je nach Variante auch eine zusätzliche Metall-Elektrode erweitert. Diese zusätzlichen Komponenten werden nicht für die Funktionalität des Transistors verwendet, sondern werden für die Detektion des Stoffes/Gases verwendet.By the approach presented here, various substances, in particular gases, such as CO ₂ , NO by means of simple and already known transistor structures 104 be detected. In the approach presented here is a known electronic component 104 like a transistor 300 from a gate 308 a dielectric 310 , a semiconductor 306 , a source 302 and a drain 304 by at least one additional dielectric layer 106 and a SAM 108 with two anchor groups (English self-assembeld monolayer), and depending on the variant also an additional metal electrode extended. These additional components are not used for the functionality of the transistor but are used for the detection of the substance / gas.

Durch den hier vorgestellten Ansatz kann eine kostengünstige Integration einer weiteren kapazitiven Struktur 100 in einen Transistor 300 oder eine elektrische Schaltung vorgestellt werden. Diese weitere kapazitive Struktur 100 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Struktur, einem Dielektrikum 106 und einer SAM 108.Through the approach presented here can be a cost-effective integration of another capacitive structure 100 into a transistor 300 or an electrical circuit will be presented. This further capacitive structure 100 consists of an electrically conductive structure, a dielectric 106 and a SAM 108 ,

Je nach Ausführungsform eines Transistors 300 ist diese Struktur bereits als Teil des Transistors 300 vorhanden sie wird zusätzlich aufgebracht.Depending on the embodiment of a transistor 300 this structure is already part of the transistor 300 it is additionally applied.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Transistor 300 in CMOS-Technologie ausgeführt. Dabei ist auf der Gate-Elektrode 308 zusätzlich ein Oxid 106 sowie eine SAM 108 strukturiert. Die Oberfläche der SAM 108 ist zum Medium 102, beispielsweise einem Gas 102 offen.In one embodiment, the transistor is 300 executed in CMOS technology. It is on the gate electrode 308 additionally an oxide 106 as well as a SAM 108 structured. The surface of the SAM 108 is to the medium 102 , for example a gas 102 open.

Der hier vorgestellte Ansatz ist nicht nur auf CMOS-Technologie beschränkt, sondern lässt sich auch sehr einfach auf alternative Transistortechnologien, wie zum Beispiel Dünnschichttransistoren integrieren. Diese Art von Transistor benötigt keinen Silizium-Wafer als Substrat, sondern kann auf nahezu jeder beliebigen Oberfläche strukturiert werden. Man benötigt nur eine leitfähige Elektrode als Gate 308, einen Isolator 310, einen Halbleiter 306, beispielsweise einen organischer Halbleiter, Graphen, MoS2, IGZO oder ZnO und weitere leitfähige Kontakte als Source-Kontakt 302 und Drain-Kontakt 304. Die Reihenfolge der einzelnen Schichten kann variiert werden. Gate 308, Source 302 und Drain 304 bestehen typischerweise aus einem Metall, wie beispielsweise AI, Cu, Au oder Ag.The approach presented here is not limited to CMOS technology, but can also be easily integrated with alternative transistor technologies, such as thin-film transistors. This type of transistor does not require a silicon wafer as substrate, but can be structured on almost any surface. Only one conductive electrode is needed as gate 308 , an insulator 310 , a semiconductor 306 For example, an organic semiconductor, graphene, MoS2, IGZO or ZnO and other conductive contacts as source Contact 302 and drain contact 304 , The order of the individual layers can be varied. gate 308 , Source 302 and drain 304 typically consist of a metal such as Al, Cu, Au or Ag.

4 zeigt eine Darstellung eines Transistors 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transistor 300 nicht als CMOS-Prozess, sondern in Dünnschichttechnik ausgeführt. Dabei sind der Sourcekontakt 302 und der Drainkontakt 304 auf einem Substrat 500 angeordnet. Das Substrat 500 kann beispielsweise aus Glas oder eine Folie sein. Zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 ist ein Zwischenraum für den Kanalbereich 312. In dem Zwischenraum und oberhalb des Sourcekontakts 302 und des Drainkontakts 304 ist das Halbleitermaterial 306 abgeschieden worden. Auf dem Halbleitermaterial 306 ist wiederum das Dielektrikum 310 angeordnet. Auf dem Dielektrikum 310 ist wie in der 3 die Gateelektrode 308 angeordnet. Die Gateelektrode ist an allen freiliegenden Seiten von der Isolierschicht 106 und der Monolage 108 umschlossen. Die und Isolierschicht 106 ist die Monolage 108 bilden mit der kapazitiven Struktur 104 den Sensor 100 aus. 4 shows a representation of a transistor 300 according to another embodiment of the present invention. The transistor 300 not as a CMOS process, but in thin-film technology. Here are the source contact 302 and the drain contact 304 on a substrate 500 arranged. The substrate 500 may be, for example, glass or a foil. Between the source contact 302 and the drain contact 304 is a gap for the channel area 312 , In the gap and above the source contact 302 and the drain contact 304 is the semiconductor material 306 been separated. On the semiconductor material 306 is again the dielectric 310 arranged. On the dielectric 310 is like in the 3 the gate electrode 308 arranged. The gate electrode is on all exposed sides of the insulating layer 106 and the monolayer 108 enclosed. The and insulating layer 106 is the monolayer 108 form with the capacitive structure 104 the sensor 100 out.

In der 4 sind weitere Transistorformen in Dünnschichttechnik dargestellt. In diesen Fällen ist die Transistor Gate-Elektrode 308 über dem Halbleiter 306, ähnlich zur CMOS-Struktur in der 3. Hier wird keine zusätzliche Elektrode benötigt. Lediglich ein Dielektrikum 106 und die SAM 108 ergänzt die Transistorstruktur 104. Die Detektion des Stoffes C erfolgt nun analog zum CMOS-Transistor, in dem eine Änderung der Leitfähigkeit des Halbleiters 306 detektiert wird. Dabei zeigt die 5 einen Transistor 300 in top-gate, bottom-contact Ausführung, es ist aber auch eine Ausführung als top-gate, top-contact möglich (nicht gezeigt).In the 4 are shown further transistor forms in thin-film technology. In these cases, the transistor gate electrode 308 over the semiconductor 306 , similar to the CMOS structure in the 3 , No additional electrode is needed here. Only a dielectric 106 and the SAM 108 complements the transistor structure 104 , The detection of the substance C is now analogous to the CMOS transistor, in which a change in the conductivity of the semiconductor 306 is detected. It shows the 5 a transistor 300 in top-gate, bottom-contact execution, but it is also an execution as a top-gate, top-contact possible (not shown).

5 zeigt eine Darstellung eines Transistors 300 mit vergrabener Gateelektrode 308 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 3 weist der Transistor 300 einen Sourcekontakt 302, einen Drainkontakt 304, einen Halbleitermaterial 306, eine Gateelektrode 308 und ein Dielektrikum 310 auf. Hier ist das Halbleitermaterial 306 benachbart zu der Isolierschicht 106 angeordnet. Wie in der 4 ist der Transistor 300 in Dünnschichttechnik ausgeführt. Hier ist die Gateelektrode 308 unmittelbar auf dem Substrat 500 angeordnet. Die Gateelektrode 308 ist von dem Dielektrikum 310 umschlossen und elektrisch von dem Halbleitermaterial 306 isoliert. Das Halbleitermaterial 306 weist eine ebene Oberfläche auf, auf welcher der Sourcekontakt 302 und der Drainkontakt 304 angeordnet sind. Der Sourcekontakt 302 unter Drainkontakt 304, sowie dass zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 freiliegende Halbleitermaterial 306 sind von der Isolierschicht 106 bedeckt. Die Monolage 108 ist auf der Isolierschicht 106 angeordnet. 5 shows a representation of a transistor 300 with buried gate electrode 308 according to an embodiment of the present invention. As in 3 indicates the transistor 300 a source contact 302 , a drain contact 304 , a semiconductor material 306 , a gate electrode 308 and a dielectric 310 on. Here is the semiconductor material 306 adjacent to the insulating layer 106 arranged. Like in the 4 is the transistor 300 implemented in thin-film technology. Here is the gate electrode 308 directly on the substrate 500 arranged. The gate electrode 308 is from the dielectric 310 enclosed and electrically from the semiconductor material 306 isolated. The semiconductor material 306 has a flat surface on which the source contact 302 and the drain contact 304 are arranged. The source contact 302 under drain contact 304 , as well as that between the source contact 302 and the drain contact 304 exposed semiconductor material 306 are from the insulating layer 106 covered. The monolayer 108 is on the insulating layer 106 arranged.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Monolage 108 in dem Bereich zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 dicker, als über dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304.In one embodiment, the monolayer is 108 in the area between the source contact 302 and the drain contact 304 thicker than above the source contact 302 and the drain contact 304 ,

In 5 sind das Dielektrikum 106 und die SAM 108 direkt auf dem Halbleiter 306 strukturiert. Hierdurch wirkt die Änderung des Dipolmoments unmittelbar auf den Halbleiter 306 des Transistors 306. Je nach Änderung wird die Ladung im Kanal 312 erhöht oder erniedrigt, sodass sich der Strom im Transistor 302 ändert. In dieser Bauform ist es vorteilhaft, wenn der Halbleiter 306 sehr dünn ist. Wesentlich weniger als 20 nm sind dabei gut. In einem Ausführungsbeispiel ist der Halbleiter 306 als ein Nanowire ausgeführt. Ebenso kann der Halbleiter 306 als CNT oder einem 2D-Material, wie Graphen ausgeführt sein. Damit wird ein signifikanter Einfluss auf den "Transistor-Kanal" 312 an der Grenzfläche zwischen dem Dielektrikum 310 und dem Halbleiter 306 ausgeübt.In 5 are the dielectric 106 and the SAM 108 directly on the semiconductor 306 structured. As a result, the change in the dipole moment acts directly on the semiconductor 306 of the transistor 306 , Depending on the change, the charge in the channel 312 increased or decreased, so that the current in the transistor 302 changes. In this design, it is advantageous if the semiconductor 306 is very thin. Much less than 20 nm are good. In one embodiment, the semiconductor is 306 executed as a nanowire. Likewise, the semiconductor 306 as a CNT or a 2D material, such as graphene. This will have a significant impact on the "transistor channel" 312 at the interface between the dielectric 310 and the semiconductor 306 exercised.

In diesem Fall wurde das Dielektrikum 106 und die SAM 108 direkt auf den Halbleiter 306 aufgebracht.In this case, the dielectric became 106 and the SAM 108 directly on the semiconductor 306 applied.

6 zeigt eine Darstellung eines Transistors 300 mit einer weiteren Elektrode 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transistor 300 entspricht im Wesentlichen dem Transistor in 5. Im Gegensatz dazu ist in dem Bereich zwischen dem Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 die weitere Elektrode 800 angeordnet. Damit ist die weitere Elektrode 800 zwischen der Isolierschicht 106 und der kapazitiven Struktur 104 angeordnet. Die weitere Elektrode 800 ist durch ein weiteres Dielektrikum 802 von dem Sourcekontakt 302, dem Halbleitermaterial 306 und dem Drainkontakt 304 elektrisch isoliert. Die weitere Elektrode 800 steht über den Sourcekontakt 302 und dem Drainkontakt 304 über. Die Isolierschicht 106 des hier vorgestellten Sensors 100 umschließt zusammen mit der Monolage 108 die weitere Elektrode 800 vollständig. Die weitere Elektrode 800 ist dazu ausgebildet, die Kapazität der kapazitiven Struktur 104 zu beeinflussen. 6 shows a representation of a transistor 300 with another electrode 800 according to an embodiment of the present invention. The transistor 300 essentially corresponds to the transistor in 5 , In contrast, in the area between the source contact 302 and the drain contact 304 the further electrode 800 arranged. This is the further electrode 800 between the insulating layer 106 and the capacitive structure 104 arranged. The further electrode 800 is through another dielectric 802 from the source contact 302 , the semiconductor material 306 and the drain contact 304 electrically isolated. The further electrode 800 is above the source contact 302 and the drain contact 304 above. The insulating layer 106 of the presented sensor 100 encloses together with the monolayer 108 the further electrode 800 Completely. The further electrode 800 is designed to increase the capacity of the capacitive structure 104 to influence.

In 6 ist ein Dünnschichttransistor 300 in der bottom-gate, top-contact Variante gezeigt. Das bedeutet, die Gate-Elektrode 308 ist auf einem Trägersubstrat 500 und die Source/Drain-Kontakte 302, 304 befinden sich auf dem Halbleiter 306. Wird nun zusätzlich ein weiteres Dielektrikum 802 und eine weitere Elektrode 800 auf dem Halbleiter 306 abgeschieden, handelt es sich um einen Transistor 300 in Double-Gate-Struktur, bei der sich durch die obere Elektrode 800 die Schwellspannung des Transistors 300 gezielt beeinflussen lässt. In 6 is a thin film transistor 300 Shown in the bottom gate, top-contact variant. That means the gate electrode 308 is on a carrier substrate 500 and the source / drain contacts 302 . 304 are on the semiconductor 306 , Will now additionally a further dielectric 802 and another electrode 800 on the semiconductor 306 separated, it is a transistor 300 in double-gate structure, passing through the top electrode 800 the threshold voltage of the transistor 300 targeted influence.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz werden auf diese weitere Elektrode 800 zusätzlich ein Dielektrikum 106 und eine SAM 108 abgeschieden. Wenn diese elektronische Komponente aus dem Transistor 300 mit double-gate und Dielektrikum 106 und SAM 108 dem Stoff C ausgesetzt wird, so kommt es bei geeigneter Beschaffenheit der SAM 108 zu einer Reaktion, wodurch das elektrische Dipolmoment der SAM 108 geändert wird, wie in 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird nun die Schwellspannung des Transistors 300 verändert und es können Rückschlüsse auf die Konzentration des Stoffes C gezogen werden. In the approach presented here are on this further electrode 800 in addition a dielectric 106 and a SAM 108 deposited. If this electronic component from the transistor 300 with double-gate and dielectric 106 and SAM 108 exposed to the substance C, it comes with suitable nature of the SAM 108 to a reaction, causing the electric dipole moment of the SAM 108 is changed, as in 2 shown. In this embodiment, the threshold voltage of the transistor will now be 300 changed and conclusions about the concentration of substance C can be drawn.

Mit anderen Worten zeigt 6 einen Transistor 300 in Dünnschichttechnik bestehend aus einem beliebigen Substrat 500, einer Gate-Elektrode 308, einem Halbleiter 306, einem Source-Kontakt 302 und einem Drain-Kontakt 304. Zusätzlich ist ein Dielektrikum 802 zur elektrischen Isolation auf die Kontakte 302, 304 und den Halbleiter 306 aufgebracht. Des Weiteren ist eine zusätzliche Elektrode 800 auf das Dielektrikum 802 aufgebracht. Diese weitere Elektrode 800 ist mit einem Oxid 106 und einer Sam 108 beschichtet.In other words shows 6 a transistor 300 in thin-film technology consisting of any substrate 500 , a gate electrode 308 , a semiconductor 306 , a source contact 302 and a drain contact 304 , In addition, a dielectric 802 for electrical insulation on the contacts 302 . 304 and the semiconductor 306 applied. Furthermore, there is an additional electrode 800 on the dielectric 802 applied. This further electrode 800 is with an oxide 106 and a Sam 108 coated.

Alternativ wäre auch eine Ausführung als bottom-gate, bottom-contact Variante denkbar, was hier nicht gezeigt ist.Alternatively, a version as a bottom-gate, bottom-contact variant would be conceivable, which is not shown here.

7 zeigt eine Darstellung einer Reihenschaltung 1000 von Kapazitäten 1002, 1004 mit einem Sensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die erste Kapazität 1002 kann als erste kapazitive Struktur 104 bezeichnet werden. Die zweite Kapazität 1004 kann als zweite kapazitive Struktur bezeichnet werden. Die beiden Kapazitäten 1002, 1004 sind nebeneinander angeordnet. Die Kapazitäten 1002, 1004 bestehen aus drei Elektroden 1006, 1008, 1010. Die erste Elektrode 1006 und die zweite Elektrode 1008 bilden die erste Kapazität 1002 aus. Die zweite Elektrode 1008 und die dritte Elektrode 1010 bilden die zweite Kapazität 1004 aus. Die Kapazitäten 1002, 1004 sind damit in Reihe zueinander geschaltet. Die Elektroden 1006, 1008, 1010 sind jeweils durch eine Isolierschicht 310 elektrisch voneinander isoliert. Die Reihenschaltung 1000 ist auf einem Substrat 500 angeordnet. Das Substrat 500 ist passiviert. Die erste Elektrode 1006, die zweite Elektrode 1008 und die dritte Elektrode 1010 sind unmittelbar auf dem Substrat 500 angeordnet. Die zweite Elektrode 1008 weist jeweils eine Aussparung für die erste Elektrode 1006 und die dritte Elektrode 1010 auf. Die zweite Elektrode 1008 ist vollständig durch die Isolierschicht 106 umschlossen. Auf der Isolierschicht 106 ist die Monolage 108 angeordnet und bildet damit den Sensor 100 aus. Eine Änderung des Dipolmoments an der Monolage 108 beeinflusst die erste Kapazität 1002 und die zweite Kapazität 1004. 7 shows a representation of a series circuit 1000 of capacities 1002 . 1004 with a sensor 100 according to an embodiment of the present invention. The first capacity 1002 can be considered first capacitive structure 104 be designated. The second capacity 1004 may be referred to as a second capacitive structure. The two capacities 1002 . 1004 are arranged side by side. The capacities 1002 . 1004 consist of three electrodes 1006 . 1008 . 1010 , The first electrode 1006 and the second electrode 1008 form the first capacity 1002 out. The second electrode 1008 and the third electrode 1010 form the second capacity 1004 out. The capacities 1002 . 1004 are thus connected in series with each other. The electrodes 1006 . 1008 . 1010 are each through an insulating layer 310 electrically isolated from each other. The series connection 1000 is on a substrate 500 arranged. The substrate 500 is passivated. The first electrode 1006 , the second electrode 1008 and the third electrode 1010 are directly on the substrate 500 arranged. The second electrode 1008 each has a recess for the first electrode 1006 and the third electrode 1010 on. The second electrode 1008 is completely through the insulating layer 106 enclosed. On the insulating layer 106 is the monolayer 108 arranged and thus forms the sensor 100 out. A change in the dipole moment at the monolayer 108 affects the first capacity 1002 and the second capacity 1004 ,

Im Betrieb wird die erste Elektrode 1006 auf ein Spannungspotenzial gelegt, wodurch eine Ladung Q+ an der Grenzfläche zum Elektrode 1006/Dielektrikum 310 angereichert wird. Die dritte Elektrode 1010 wird auf ein entgegengesetztes Spannungspotenzial gelegt, wodurch eine Ladung Q– an der Grenzfläche Elektrode 1010/Dielektrikum 310 angereichert wird. Auf der zweiten Elektrode 1008 im Bereich der ersten Kapazität 1002 wird sich eine Ladung l Q– einstellen. Durch das negative Ladung Q– bei der dritten Elektrode 1010 weist die zweite Elektrode 1008 im Bereich der zweiten Kapazität 1004 eine positive Ladung Q+ auf. In der zweiten Elektrode 1008 findet also eine Ladungstrennung statt. Wenn nun Moleküle der zu sensierenden Spezies in Kontakt mit der Monolage 108 treten, werden die Kapazitäten der ersten Kapazität 1002 und der zweiten Kapazität 1004 durch die Veränderung des Dipolmoments in der Monolage 108 beeinflusst. Dieser Einfluss kann durch ein erstes Spannungssignal der ersten Kapazität 1002 und/oder ein zweites Spannungssignal der zweiten Kapazität 1004 erfasst werden. Generell könnten die Ladungsvorzeichen auch umgedreht sein.In operation, the first electrode 1006 placed on a voltage potential, creating a charge Q + at the interface to the electrode 1006 /Dielectric 310 is enriched. The third electrode 1010 is applied to an opposite voltage potential, whereby a charge Q- at the electrode interface 1010 /Dielectric 310 is enriched. On the second electrode 1008 in the area of the first capacity 1002 will be a charge l Q- set. By the negative charge Q- at the third electrode 1010 has the second electrode 1008 in the area of the second capacity 1004 a positive charge Q + on. In the second electrode 1008 So there is a charge separation. Now if molecules of the species to be sensed are in contact with the monolayer 108 occur, the capacity of the first capacity 1002 and the second capacity 1004 by changing the dipole moment in the monolayer 108 affected. This influence can be caused by a first voltage signal of the first capacitor 1002 and / or a second voltage signal of the second capacitance 1004 be recorded. In general, the signs of charge could also be reversed.

In 7 ist eine vereinfachte Ausführungsform basierend auf zwei Plattenkondensatoren 1002, 1004 in einer Reihenschaltung 1000 beschrieben. Dieser Aufbau besteht aus insgesamt drei Elektroden 1006, 1008, 1010, wobei die erste Elektroden 1006 und die dritte Elektrode 1010 von der oberen Elektrode 1008 durch ein beliebiges Dielektrikum 310 voneinander elektrisch isoliert sind. Die dritte Elektrode 1008 wird zum Stoff C mit einem dünnen Dielektrikum 106 und einer SAM 108 abgeschlossen. Wie bereits in vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben, kommt es bei einer Reaktion des Stoffes C mit der SAM 108 zu einer Änderung des Dipolmoments am Stapel 100 aus der SAM 108 und dem Dielektrikum 106. Dadurch wird ein Teil der elektrischen Ladung von den Grenzflächen zur ersten Elektrode 1006 und der dritten Elektrode 1010 "abgezogen", sodass sich auch die Ladung auf der ersten Elektrode 1006 und der dritten Elektrode 1010 ändert. Diese Kapazitätsänderung kann gemessen werden und gibt Rückschlüsse auf die Konzentration des Stoffes C. In 7 is a simplified embodiment based on two plate capacitors 1002 . 1004 in a series connection 1000 described. This structure consists of a total of three electrodes 1006 . 1008 . 1010 , wherein the first electrodes 1006 and the third electrode 1010 from the upper electrode 1008 through any dielectric 310 are electrically isolated from each other. The third electrode 1008 becomes the fabric C with a thin dielectric 106 and a SAM 108 completed. As already described in previous embodiments, there is a reaction of the substance C with the SAM 108 to a change in the dipole moment on the stack 100 from the SAM 108 and the dielectric 106 , This will make part of the electrical charge from the interfaces to the first electrode 1006 and the third electrode 1010 "pulled off", so that also the charge on the first electrode 1006 and the third electrode 1010 changes. This capacity change can be measured and gives an indication of the concentration of the substance C.

Mit anderen Worten zeigt 7 eine Reihenschaltung 1000 von mehreren Kapazitäten 1002, 1004. Das veränderliche Dipolmoment "über" der zweiten Elektrode 1008 beeinflusst die gespeicherte Ladung auf ersten Elektrode 1006 und der dritten Elektrode 1010.In other words shows 7 a series connection 1000 of several capacities 1002 . 1004 , The variable dipole moment "over" the second electrode 1008 affects the stored charge on the first electrode 1006 and the third electrode 1010 ,

8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1100 zum Herstellen eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 1100 weist einen Schritt 1102 des Bereitstellens, einen Schritt 1104 des Ausbildens und einen Schritt 1106 des Anlagerns auf. Im Schritt 1102 des Bereitstellens wird eine kapazitive Struktur bereitgestellt. Die kapazitive Struktur ist dazu ausgebildet, eine Kapazität der Struktur in einem elektrischen Kapazitätssignal abzubilden. Im Schritt 1104 des Ausbildens wird eine elektrisch isolierende Isolierschicht auf der Struktur ausgebildet. Im Schritt 1106 des Anlagerns werden Moleküle an der Isolierschicht angelagert, um eine selbstorganisierende Monolage auszubilden. Die Moleküle werden unter Verwendung eines Fluids 1108 zum Ausbilden der selbstorganisierenden Monolage angelagert. Dabei bilden die Moleküle an einem ersten Ende eine stabile Verbindung mit der Isolierschicht aus. An einem gegenüberliegenden zweiten Ende sind die Moleküle dazu ausgebildet, eine Verbindung mit zumindest einer Spezies einzugehen. 8th shows a flowchart of a method 1100 for manufacturing a sensor according to an embodiment of the present invention. The procedure 1100 has a step 1102 of providing a step 1104 of training and a step 1106 of investing. In step 1102 the provision of a capacitive structure is provided. The capacitive structure is designed to map a capacitance of the structure in an electrical capacitance signal. In step 1104 forming an electrically insulating insulating layer is formed on the structure. In step 1106 of attachment, molecules are attached to the insulating layer to form a self-assembling monolayer. The molecules are made using a fluid 1108 attached to form the self-assembling monolayer. The molecules form a stable connection with the insulating layer at a first end. At an opposite second end, the molecules are configured to associate with at least one species.

Der hier vorgestellte Ansatz kann durch Schliffe in Kombination mit Focused-Ion-Beam Anlagen beziehungsweise hochauflösende Schliffe und EDX bzw. Augerspektroskopie zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der SAM nachgewiesen werden. Der hier vorgestellte Ansatz kann bei allen Sensoren im Bereich Gas-Detektion, wie beispielsweise CO2 oder NO eingesetzt werden.The approach presented here can be demonstrated by grinding in combination with Focused-Ion-Beam equipment or high-resolution grinding and EDX or Auger spectroscopy to determine the chemical composition of the SAM. The approach presented here can be used with all sensors in the field of gas detection, such as CO2 or NO.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können die hier vorgestellten Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, the method steps presented here can be repeated as well as executed in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

Claims

Sensor ( 100 ) for detecting at least one chemical species ( 102 ), whereby the sensor ( 100 ) has the following features: a capacitive structure ( 104 ), which is designed to provide a capacity of the structure ( 104 ) in an electrical capacitance signal ( 110 ); an electrically insulating insulating layer ( 106 ) on the structure ( 104 ) is arranged; and a self-organizing monolayer ( 108 ), which are on the insulating layer ( 106 ), wherein the monolayer ( 108 ) from molecules ( 112 ), which at a first end ( 114 ) by means of a stable connection with the insulating layer ( 106 ) and at an opposite second end ( 116 ) are adapted to connect to the species ( 102 ) enter into.

Sensor ( 100 ) according to claim 1, wherein the capacitive structure ( 104 ) a source contact ( 302 ), a drain contact ( 304 ), a semiconductor material ( 306 ) and a gate electrode ( 308 ), wherein the capacitance signal ( 110 ) a current flow between the source contact ( 302 ) and the drain contact ( 304 ).

Sensor ( 100 ) according to claim 2, wherein the gate electrode ( 308 ) adjacent to the insulating layer ( 106 ) is arranged.

Sensor ( 100 ) according to claim 2, wherein the semiconductor material ( 306 ) adjacent to the insulating layer ( 106 ) is arranged.

Sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, with an electrode ( 800 ) for influencing the capacitance of the capacitive structure ( 104 ).

Sensor ( 100 ) according to claim 5, wherein the electrode ( 800 ) between the insulating layer ( 106 ) and the capacitive structure ( 104 ) is arranged.

Sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the insulating layer ( 106 ) a metal oxide of an adjacent metal surface ( 200 ).

Sensor ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the insulating layer ( 106 ) a dielectric ( 106 ).

Sensor ( 100 ) with a further capacitive structure ( 1004 ) connected in series with the capacitive structure ( 104 . 1002 ) and from the monolayer ( 108 ) is arranged influenceable, wherein the further capacitive structure ( 1004 ) is adapted to a further capacity of the further structure ( 1004 ) in a further electrical capacitance signal.

Procedure ( 1100 ) for producing a sensor ( 100 ) according to any one of the preceding claims, wherein the process ( 1100 ) includes the following steps: providing ( 1102 ) of a capacitive structure ( 104 ) which is designed to provide a capacity of the structure ( 104 ) in an electrical capacitance signal ( 110 ); Training ( 1104 ) an electrically insulating insulating layer ( 106 ) on the structure ( 104 ); and attachments ( 1106 ) of molecules ( 112 ) on the insulating layer ( 106 ) to be a self-organizing Monolayer ( 108 ), the molecules ( 112 ) at a first end ( 114 ) by means of a stable connection with the insulating layer ( 106 ) and at an opposite second end ( 116 ) are adapted to connect to at least one species ( 102 ) enter into.