DE3835339C2

DE3835339C2 -

Info

Publication number: DE3835339C2
Application number: DE19883835339
Authority: DE
Inventors: Guenter Prof. Dr. 4100 Duisburg De Zimmer; Karl Dr. 4600 Dortmund De Dobos
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1990-09-06
Also published as: DE3835339A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Kon zentration von Ionen, Atomen und Molekülen in Gasen und Flüssigkeiten durch ein Halbleiterbauelement mit Feldeffekt, der durch eine isolierte Gate-Elektrode hervorgerufen ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung und ein Meßverfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung.The invention relates to an arrangement for measuring the con concentration of ions, atoms and molecules in gases and Liquids through a semiconductor device with field effect, which is caused by an insulated gate electrode, as well as a manufacturing method and a measuring method using an arrangement according to the invention.

Halbleiterbauelemente mit Feldeffekt können zum Nachweis einer Vielzahl verschiedenartiger Atome, Ionen oder Moleküle in Gasen und Flüssigkeiten dienen. Sie werden beispielsweise herangezogen, um die Zusammensetzung von Gasen und Flüssig keiten zu analysieren oder die Konzentration bestimmter Komponenten zu messen. Aus der Patentschrift DE 29 47 050 sind Metalloxid-Halbleiterstrukturen (MOS) zum Nachweis von Chemikalien in Flüssigkeiten oder gasförmigen Medien bekannt (ISFET, Ion-Sensitive Field Effect Transistor; CHEMFET, Chemical Sensitive Field Effect Transistor). Bei diesen Bauelementen rufen die nachzuweisenden Teilchen eine Ver schiebung der Schwellenspannung des Feldeffekttransistors hervor, die zur Konzentrationsbestimmung herangezogen wird. Üblicherweise fließt durch den Feldeffekttransistor ein kleiner konstanter Strom und die durch diesen Strom hervor gerufene Spannung zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode wird gemessen. Durch die Verschiebung der Schwellenspannung tritt eine Änderung der Gate-Source- Spannung auf, die ein Maß für die Konzentration der zu mes senden Teilchen darstellt. Da auch eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Feldeffektransistors, die beispielsweise durch Alterung des Bauteils, Temperatur- oder Druckänderung hervorgerufen wird, zu einer Änderung der Gate-Source- Spannung führt, kann das Meßsignal nicht von einer Drift des Arbeitspunktes unterschieden werden. Deshalb eignet sich ein solcher Sensor nur zum Nachweis von Teilchen, bei denen das Meßsignal sehr groß im Vergleich zur üblichen Arbeits punkt-Instabilität ist.Semiconductor devices with field effect can be used for detection a large number of different types of atoms, ions or molecules serve in gases and liquids. For example, you will used to determine the composition of gases and liquids or analyze the concentration of certain To measure components. From the patent DE 29 47 050 are metal oxide semiconductor structures (MOS) for the detection of Chemicals in liquids or gaseous media are known (ISFET, Ion-Sensitive Field Effect Transistor; CHEMFET, Chemical Sensitive Field Effect Transistor). With these Components call the particles to be verified a ver shift of the threshold voltage of the field effect transistor which is used to determine the concentration. Usually flows through the field effect transistor small constant current and which is produced by this current called voltage between the gate electrode and the Source electrode is measured. By shifting the Threshold voltage occurs a change in gate-source Tension on that is a measure of the concentration of the mes send particles. Since there is also a shift in Working point of the field effect transistor, for example due to aging of the component, change in temperature or pressure is caused to change the gate-source Voltage leads, the measurement signal can not from a drift of Working point can be distinguished. Therefore, one is suitable such sensor only for the detection of particles in which the Measurement signal very large compared to the usual work is point instability.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung der Konzentration von Ionen, Atomen und Molekülen in Gasen und Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, deren Meßsignal unabhängig von einer Instabilität des Arbeits punktes ist.The invention has for its object an arrangement for Measurement of the concentration of ions, atoms and molecules in To provide gases and liquids, their Measurement signal regardless of instability in the work point is.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsver fahren und ein Meßverfahren unter Verwendung einer erfin dungsgemäßen Anordnung anzugeben.It is a further object of the invention to provide a manufacturing ver drive and a measuring method using an invented to specify arrangement according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is with their Developments characterized in the claims.

Erfindungsgemäß besteht die Gate-Elektrode eines Halblei terbauelements mit Feldeffekt aus Teilelektroden, von denen wenigstens einige keine leitende Verbindung mit dem Gate- Kontakt aufweisen. Nur die Teilelektroden, die mit dem Gate-Kontakt leitend verbunden sind, tragen zum Feldeffekt des Halbleiterbauelements bei. Sie bilden die Gatelelektrode eines Feldeffektransistors mit einem niedrigen Verstär kungsfaktor, der um so niedriger ist, je weniger Teilelek troden mit dem Gate-Kontakt in leitender Verbindung stehen. Wenn durch Gas- oder Flüssigkeitszufuhr die isolierten Teilelektroden leitend miteinander verbunden werden, wird die Fläche der Gate-Elektrode vergrößert. Mit vergrößerter Gate-Elektrode wird auch die Kanalfläche und der Verstär kungsfaktor vergrößert. Die Änderung des Verstärkungsfaktors wird als Meßsignal herangezogen. According to the invention, the gate electrode consists of a semi-lead terbauelements with field effect from partial electrodes, of which at least some no conductive connection to the gate Have contact. Only the partial electrodes that with the Gate contacts are conductively connected, contribute to the field effect of the semiconductor device. They form the gate electrode of a field effect transistor with a low gain factor, the lower the less parts elec troden are in conductive connection with the gate contact. If the isolated by gas or liquid supply Partial electrodes are connected to each other increases the area of the gate electrode. With enlarged Gate electrode is also the channel area and the amplifier factor increased. The change in the gain factor is used as a measurement signal.

Nach Anspruch 2 werden die Teilelektroden in einem vorgeb baren mittleren Abstand zueinander angeordnet. Wenn zu mes sende Teilchen oberhalb einer Schwellen-Konzentration auf den Feldeffekttransistor einwirken, werden alle isolierten Teilelektroden annähernd gleichzeitig leitend miteinander verbunden, wodurch der Verstärkungsfaktor sprunghaft an steigt. Unterhalb der Schwellen-Konzentration stellt sich ein Gleichgewicht zwischen adsorbierenden und desorbierenden Teilchen ein, das zu keiner leitenden Verbindung zwischen den Teilelektroden führt. Diese Ausgestaltung der Erfindung weist somit zwei Zustände oberhalb bzw. unterhalb einer Schwellen-Konzentration auf und wirkt wie ein Schalt-Tran sistor.According to claim 2, the partial electrodes are given in a baren average distance from each other. If to mes send particles above a threshold concentration the field effect transistor act, all are isolated Partial electrodes conduct each other approximately simultaneously connected, causing the gain factor to jump increases. Below the threshold concentration arises a balance between adsorbing and desorbing Particle that has no conductive connection between leads the partial electrodes. This embodiment of the invention thus has two states above and below one Threshold concentration on and acts like a switching tran sistor.

Wenn die Teilelektroden nach Anspruch 3 nach einem geome trischen Muster ausgerichtet sind, können vorteilhafte Wir kungen der Anordnung erzielt werden. Beispielsweise kann die Schwellen-Konzentration bei dem oben genannten Schalteffekt genau festgelegt werden. Nach Anspruch 4 eignet sich hierfür beispielsweise eine Ausgestaltung, bei welcher die Teil elektroden als Streifen ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind. Bei gleichen Abständen zwischen den Streifen (nach Anspruch 5) werden alle Teilelektroden bei derselben Konzentration der zu untersuchenden Teilchen lei tend miteinander verbunden und der Verstärkungsfaktor wird sprunghaft erhöht. Die Streifen können dabei so angeordnet sein, daß zumindest einige mit dem Gate-Kontakt verbunden sind und über den gesamten Kanal verlaufen. Diese Streifen bilden bereits vor dem Kontakt mit dem zu untersuchenden Gas oder der Flüssigkeit eine Gatefläche, die zu einer Transi storwirkung führt. Durch die leitende Verbindung zwischen den Streifen wird die Gatefläche vergrößert, die Transi storwirkung verstärkt. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn die Anordnung bereits vor der Messung einen bestimmten Verstärkungsfaktor aufweisen soll. In einem zweiten Fall können die Streifen um 90° verdreht verlaufen, wobei vor der Messung höchstens ein Streifen mit dem Gate-Kontakt verbun den ist und die Anordnung noch nicht als Transistor wirkt. Diese Ausgestaltung ist dann vorteilhaft, wenn die Differenz zwischen den Verstärkungsfaktoren vor und nach der Zufuhr der zu messenden Teilchen möglichst groß sein soll.If the partial electrodes according to claim 3 according to a geome trical patterns, we can be advantageous kung the arrangement can be achieved. For example, the Threshold concentration with the switching effect mentioned above to be precisely defined. According to claim 4 is suitable for this for example, an embodiment in which the part electrodes formed as strips and parallel to each other are arranged. With equal distances between the Strips (according to claim 5) are all sub-electrodes same concentration of the particles to be examined tend to be connected and the gain factor increased by leaps and bounds. The strips can be arranged in this way be that at least some are connected to the gate contact are and run across the entire channel. These stripes form even before contact with the gas to be examined or the liquid is a gate surface which leads to a transi leads to interference. Due to the conductive connection between The stripes increase the gate area, the transi disturbance increased. This configuration is advantageous if the arrangement already has a certain one before the measurement Gain factor should have. In a second case the strips can be rotated by 90 °, with the Measure at most one strip connected to the gate contact is and the arrangement does not yet act as a transistor. This configuration is advantageous if the difference between the gain factors before and after delivery of the particles to be measured should be as large as possible.

Neben diesen beispielhaft herausgegriffenen Anordnungen ist die Ausrichtung der parallelen Streifen unter jedem belie bigen Winkel möglich. Die Anordnung der Streifen kann nach Anspruch 6 so gewählt werden, daß die Abstände zwischen den Streifen nach einer vorgebbaren Regel zunehmen. Bei dieser Weiterbildung werden mit zunehmender Konzentration der zu messenden Teilchen mehr und mehr Streifen miteinander lei tend verbunden und die Fläche der Gate-Elektrode vergrößert. Auf diese Weise kann die Änderung der Konzentration durch Messung der Veränderung des Verstärkungsfaktors bestimmt werden.In addition to these selected examples, the alignment of the parallel strips under each possible angle. The arrangement of the strips can be Claim 6 are chosen so that the distances between the Increase stripes according to a predefinable rule. At this Continuing education will increase with increasing concentration of measuring particles more and more stripes together tend connected and the area of the gate electrode increased. In this way, the change in concentration can Measurement of the change in the gain factor determined will.

Selbstverständlich ist die Anordnung der Teilelektroden nach geometrischen Mustern nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Wie in einem Ausführungsbeispiel näher be schrieben, können unterschiedliche diskrete Abstände gewählt werden, um bei verschiedenen Schwell-Konzentrationen mehrere sprunghafte Veränderungen des Verstärkungsfaktors zu errei chen.The arrangement of the partial electrodes is of course the same geometric patterns not on the examples described limited. As in an exemplary embodiment, be different discrete distances can be selected to be several at different threshold concentrations to achieve abrupt changes in the gain factor chen.

Genügen die Abstände der Teilelektroden nach Anspruch 7 ei ner statistischen Verteilung, dann führt im Mittel jede Er höhung der Teilchen-Konzentration zu einer elektrischen Verbindung weiterer Teilelektroden, so daß ein zur Konzen trationsänderung proportionales Meßsignal entsteht. Are the distances between the partial electrodes according to claim 7 egg statistical distribution, then every Er leads on average increasing the particle concentration to an electrical one Connection of further sub-electrodes, so that a conc Measurement change proportional measurement signal arises.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in An spruch 8 gekennzeichnet. Die Teilelektroden liegen in un terschiedlichen Schichten, die durch isolierende Zwischen schichten voneinander getrennt sind. Schichten und Zwi schenschichten sind mit Durchlässen für die zu untersuchen den Teilchen versehen. Die Zwischenschichten können sehr dünn gewählt werden (einige Angström), so daß äußerst ge ringe Abstände zwischen den Teilelektroden entstehen. Damit können sehr niedrige Konzentrationen von Teilchen nachge wiesen werden.An advantageous development of the invention is in An saying 8 marked. The partial electrodes are in un different layers by insulating intermediate layers are separated from each other. Shifts and intermediate layer layers are to be examined with passages for them provided the particle. The intermediate layers can be very be chosen thin (some angstroms), so that extremely ge rings between the sub-electrodes. In order to can detect very low concentrations of particles be shown.

In Anspruch 9 ist eine selektiv wirkende Anordnung be schrieben. Die Teilelektroden sind als leitende Bereiche ausgebildet, die in einem innenporösen Material eingelagert sind. Das innenporöse Material ist für bestimmte Teilchen durchlässig, die in das Material eindringen und die Teil elektroden elektrisch miteinander verbinden.In claim 9 is a selectively acting arrangement wrote. The partial electrodes are as conductive areas trained, which is embedded in an inner porous material are. The inner porous material is for certain particles permeable, which penetrate the material and the part connect electrodes electrically.

Nach Anspruch 10 werden die Teilelektroden mit Hilfe von Verfahren hergestellt, die in der Halbleiterttechnik üblich sind. Damit können Strukturen im Bereich von wenigen zehntel bis zu einigen zehn µ hergestellt werden. Wesentlich kleinere Abstände zwischen den Teilelektroden werden mit Verfahren erreicht, die in den Ansprüchen 11 und 12 gekenn zeichnet sind. Nach Anspruch 11 entstehen die Teilelektroden dadurch, daß eine so dünne Schicht aus leitendem Material aufgetragen wird, daß keine zusammenhängende leitende Fläche entsteht. Durch unvollständiges Aufdampfen können Abstände von wenigen Angström zwischen den Teilelektroden erzielt werden. Ebenso geringe Abstände können nach Anspruch 12 hergestellt werden, indem eine dünne leitende Schicht durch Temperierung, Laser Temperierung oder Implantation behandelt wird. Die so behandelte Schicht zieht sich zusammen, wobei voneinander getrennte Teilelektroden entstehen. Derart hergestellte Anordnungen eignen sich besonders zum Nachweis geringer Teilchen-Konzentrationen.According to claim 10, the partial electrodes with the help of Processes manufactured that are common in semiconductor technology are. This allows structures in the range of a few tenths up to a few tens of µ can be produced. Essential smaller distances between the sub-electrodes are included Method achieved, characterized in claims 11 and 12 are drawn. According to claim 11, the partial electrodes in that such a thin layer of conductive material is applied that no coherent conductive surface arises. Due to incomplete evaporation, distances can achieved by a few angstroms between the partial electrodes will. Likewise, small distances can be according to claim 12 be made by passing a thin conductive layer through it Tempering, laser tempering or implantation treated becomes. The layer treated in this way contracts, whereby separate electrodes are formed. Such Arrangements produced are particularly suitable for detection low particle concentrations.

Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Messung der Ver änderung der Verstärkungsfaktors ist in Anspruch 13 gekenn zeichnet. Dem Transistor, dessen Arbeitspunkt mit einer Gleichspannung stabilisiert ist, wird zusätzlich eine Wech selspannung zugeführt. Die Veränderung des Wechselspan nungssignals bei der Einwirkung von Teilchen wird gemessen.A particularly advantageous method for measuring the ver Change in the gain factor is characterized in claim 13 draws. The transistor, whose operating point with a DC voltage is stabilized, there is also an altern voltage supplied. The change of the AC chip voltage signal under the action of particles is measured.

Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, daß zur Messung der Konzentration von Teilchen anstelle der Ver schiebung der Schwellenspannung eines Feldeffekttransistors die Änderung des Verstärkungsfaktors herangezogen wird. Da der Verstärkungsfaktor unempfindlich auf eine Veränderung des Arbeitspunktes reagiert, wird das Meßsignal nicht we sentlich von einer Instabilität des Arbeitspunktes beein flußt.The advantage of the invention is particularly that Measuring the concentration of particles instead of ver shifting the threshold voltage of a field effect transistor the change in the gain factor is used. There the gain factor is insensitive to a change of the working point reacts, the measurement signal is not we significantly affected by instability of the working point flows.

Die Anordnung eignet sich zur Untersuchung aller Ionen, Atome und Moleküle, die zu einer leitenden Verbindung zwi schen den Teilelektroden führt. Beispielsweise können be reits geringe Mengen von Ammoniak oder Kohlenmonoxid nach gewiesen werden. Der Nachweis dieser Gase spielt sowohl für die Reduzierung der Umweltbelastung als auch für chemische Prozeßabläufe eine wesentliche Rolle.The arrangement is suitable for examining all ions, Atoms and molecules that form a conductive connection between leads the partial electrodes. For example, be travels small amounts of ammonia or carbon monoxide be directed. The detection of these gases plays for both reducing environmental pollution as well as chemical Processes play an essential role.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeich nungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie ben. Es zeigtThree embodiments of the invention are in the drawing are shown and are described in more detail below ben. It shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung in Draufsicht mit regelmäßig an geordneten Teilelektroden, Fig. 1 is a schematic representation of the arrangement in plan view with regularly ordered sub-electrodes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung in Draufsicht mit statistisch verteilten Abständen der Teilelektroden und Fig. 2 is a schematic representation of the arrangement in plan view with statistically distributed distances between the partial electrodes and

Fig. 3 einen Querschnitt der An ordnung mit Teilelektroden in unterschiedlichen Schichten. Fig. 3 shows a cross section of the order with partial electrodes in different layers.

Zur besseren Veranschaulichung sind die Teilelektroden und ihre Abstände nicht maßstabgerecht gezeichnet.For better illustration, the partial electrodes and their distances are not drawn to scale.

Die Anordnung in Fig. 1 besteht aus einem Drain- 5 und einem Sourcebereich 6, die in einer Halbleiteroberfläche inte griert sind und den entsprechenden Kontakten 1, 2. Der Gate-Kontakt 3 ist leitend mit drei Teilelektroden 4 ver bunden. Die restlichen Teilelektroden 4 sind in einem geo metrischen Muster so angeordnet, daß sie fünf Spalten in einem Abstand a bilden. Die Spalten sind in 22 Reihen mit einem kleineren Abstand b unterteilt. Zwischen den Teil elektroden besteht keine leitende Verbindung, so daß keine Transistorwirkung gegeben ist. Wenn die nachzuweisenden Teilchen auf die Anordnung einwirken, werden bei einer be stimmten Konzentration die Teilelektroden innerhalb der Spalten miteinander elektrisch verbunden. Dadurch entsteht eine wirksame Gate-Elektrode aus fünf Leiterbahnen. Die An ordnung besitzt einen Verstärkungsfaktor β ₁. Da alle Ab stände b zwischen Reihen gleich sind, setzt die Verstärkung bei einer Schwellen-Konzentration plötzlich ein. Bei weiterer Erhöhung der Konzentration bleibt die Verstärkung bis zum Erreichen einer zweiten Schwellen-Konzentration konstant. Bei Überschreiten der zweiten Schwellen-Konzen tration werden auch die Spalten leitend miteinander verbun den und die Verstärkung steigt sprunghaft auf einen Ver stärkungsfaktor β ₂. Mit einer solchen Anordnung kann die Existenz von Teilchen nachgewiesen werden, wenn eine erste Konzentration erreicht ist. Erreicht die Konzentration einen zweiten (z.B. kritischen Wert), kann das Überschreiten die ses Wertes angezeigt werden.The arrangement in FIG. 1 consists of a drain 5 and a source region 6 , which are integrated in a semiconductor surface and the corresponding contacts 1 , 2 . The gate contact 3 is conductively connected to three partial electrodes 4 . The remaining sub-electrodes 4 are arranged in a geo metric pattern so that they form five columns at a distance a . The columns are divided into 22 rows with a smaller spacing b . There is no conductive connection between the electrodes, so that there is no transistor effect. If the particles to be detected act on the arrangement, the partial electrodes within the columns are electrically connected to one another at a certain concentration. This creates an effective gate electrode consisting of five conductor tracks. The arrangement has a gain factor β ₁ . Since all distances b between rows are the same, the gain suddenly starts at a threshold concentration. If the concentration is increased further, the gain remains constant until a second threshold concentration is reached. If the second threshold concentration is exceeded, the columns are also conductively connected to one another and the gain suddenly increases to a gain factor β ₂ . With such an arrangement, the existence of particles can be demonstrated when a first concentration is reached. If the concentration reaches a second (eg critical value), the exceeding of this value can be displayed.

Die Teilelektroden 4 der in Fig. 2 dargestellten Anordnung bestehen aus willkürlich geformten leitenden Flächen, die statistisch verteilte Abstände zueinander aufweisen. Eine solche Anordnung kann beispielsweise durch Auftragen einer dünnen geschlossenen Schicht und anschließender thermischer Nachbehandlung hergestellt werden. Mit zunehmender Konzen tration der zu messenden Teilchen werden mehr und mehr Teilelektroden 4 untereinander und mit dem Gate-Kontakt verbunden. Der Verstärkungsfaktor der Anordnung steigt pro portional zur Konzentration an.The partial electrodes 4 of the arrangement shown in FIG. 2 consist of randomly shaped conductive surfaces which have statistically distributed distances from one another. Such an arrangement can be produced, for example, by applying a thin, closed layer and subsequent thermal aftertreatment. As the concentration of the particles to be measured increases, more and more partial electrodes 4 are connected to one another and to the gate contact. The amplification factor of the arrangement increases proportionally to the concentration.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Messung geringer Teilchen- Konzentrationen. In ein Halbleitersubstrat 11 sind die bei einem Feldeffektransistor üblichen stark dotierten Bereiche für Drain 5 und Source 6 eingelagert, darüber ist die Iso lationsschicht 8 angeordnet. Die Gate-Elektrode besteht aus Teilelektroden 9 und 10, wobei die Teilelektroden 9 aus ei ner ersten Schicht unmittelbar auf der Isolatorschicht, und die Teilelektroden 10 aus einer darüberliegenden Schicht herausgebildet sind. Fig. 3 shows an arrangement for measuring at low particle concentrations. In a semiconductor substrate 11 , the heavily doped regions for drain 5 and source 6 that are customary in a field effect transistor are embedded, and the insulation layer 8 is arranged above them. The gate electrode consists of partial electrodes 9 and 10 , the partial electrodes 9 being formed from a first layer directly on the insulator layer, and the partial electrodes 10 being formed from an overlying layer.

Die Teilelektroden 10 werden durch Distanzstücke 12 getra gen. Die Distanzstücke 12 sind aus einer isolierenden Zwi schenschicht hergestellt, die den Abstand zwischen den lei tenden Schichten bestimmt. Als Zwischenschicht kann eine sehr dünne Oxidschicht von wenigen Angström aufgetragen werden, die zu einem sehr geringen Abstand zwischen den Teilelektroden 9 und 10 aus den verschiedenen Schichten führt. Die eng benachbarten Teilelektroden werden bereits bei sehr niedrigen Konzentrationen leitend miteinander ver bunden. Eine solche Anordnung besitzt deshalb eine hohe Nachweisempfindlichkeit.The partial electrodes 10 are carried by spacers 12. The spacers 12 are made of an insulating intermediate layer which determines the distance between the conductive layers. A very thin oxide layer of a few angstroms can be applied as the intermediate layer, which leads to a very small distance between the partial electrodes 9 and 10 from the different layers. The closely adjacent sub-electrodes are conductively connected to one another even at very low concentrations. Such an arrangement is therefore highly sensitive to detection.

Claims

1. Arrangement for measuring the concentration of ions, atoms and molecules in gases and liquids by a semiconductor component with field effect, which is caused by an insulated gate electrode, characterized in that the gate electrode consists of electrodes, some of which at least some have no conductive connection to the gate contact.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the partial electrodes in a predetermined average Ab were arranged to each other.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized net that the partial electrodes according to a geometric Patterns are arranged.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the partial electrodes as strips are formed and arranged parallel to each other.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the partial electrodes are equally spaced are arranged.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the distances between the part electrodes are arranged unevenly, the Distance differences of a predeterminable law are enough.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the distances between the part electrodes have a statistical distribution.

8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the gate electrode consists of several conductive layers is built up by insulating intermediate layers are separated and passages for those to be analyzed Have particles, and that the partial electrodes in we arranged at least two different layers are.

9. Arrangement according to claim 1, characterized in that the gate electrode made of an internally porous material (Molecular sieve) exists in which conductive areas are stored.

10. Method for producing an arrangement according to a of claims 1 to 8, characterized in that the Partial electrodes with the help of photolithography and / or ion implantation and / or laser burnout be structured.

11. Method for producing an arrangement according to a of claims 1 to 7, characterized in that the Partial electrodes by applying an incomplete one Layer are formed.

12. A method for producing an arrangement according to a of claims 1 to 7, characterized in that the Gate electrode formed by applying a layer is that by tempering, laser tempering or implantation, where ge separate partial electrodes arise.

13. Method for the study of ions, atoms and moles cool in gases and liquids using a Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the change in gain of a AC voltage reference signal as a measurement signal is pulled.