DE4403152A1 - Gassensor - Google Patents
GassensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gassensor auf der Basis
eines Feldeffekttransistors, wobei eine gasdurchläs
sige Gatemetallisierung zur Aktivierung von Gasreak
tionen vorgesehen ist.
Gassensoren der verschiedenen Bauweisen sind bekannt.
Halbleiter-Gassensoren auf Metalloxid-Basis sind z. B.
in W. Göpel, J. Hesse und J.N. Zemel: "Sensors a Com
prehensive Survey", Vol. 2, Chemical and Biochemical
Sensors, Part 1, VCH, Weinheim, 1991, beschrieben.
Ein weiterer Überblick über Gassensoren findet sich
auch in H. Schaumburg, Sensoren, Teubner, Stuttgart,
1992.
Eine quantitative Gasanalyse, insbesondere in komple
xen Gasgemischen, ist jedoch mit den bekannten Senso
ren nur bedingt und unter Verwendung von technisch
sehr aufwendigen Verfahren und Vorrichtungen möglich.
Dies liegt insbesondere an der mangelnden Selektivi
tät bzw. hohen Querempfindlichkeit, fehlender Lang
zeitstabilität und komplexen Aufbau der sensitiven
Schicht. Bei den bekanntesten Halbleitergassensoren,
den Metalloxidgassensoren, ist die sensitive Schicht
in der Regel polykristallin. Das bedeutet, daß hier
Volumen-, Grenzflächen- und Oberflächeneffekte zu dem
Sensorsignal beitragen. Da alle Beiträge unterschied
lichen physikalisch-chemischen Mechanismen gehorchen,
wird das Sensorverhalten komplex bzw. nicht be
schreibbar. Ihrer Anwendung sind daher Grenzen ge
setzt.
Bei der integriert optischen Sensortechnik kommt hin
zu, daß Laser und Fotodetektoren angekoppelt werden
müssen. Diese Kopplung ist zeit- und personalinten
siv. Die dadurch letztendlich sehr hohen Her
stellungskosten begrenzen die Attraktivität dieser
Sensortypen nur für solche Marktsegmente, in denen
andere Sensortypen prinzipiell nicht einsetzbar sind.
Nach heutigem Stand der Technik ist es in der Regel
nur mit aufwendigen Rechenverfahren (z. B. Multikom
ponentenanalyse) möglich, komplexere Gasgemische zu
analysieren. Hierzu müssen Sensoren mit unterschied
lich bevorzugten Gasreaktionen in derselben Gasatmo
sphäre reagieren. Problematisch hierbei ist jedoch,
daß die reproduzierbare Herstellung von Halbleiter
gassensoren - dies ist in der Mikroelektronik unab
dingbare Voraussetzung für komplexere Schaltungen -
zur Zeit nicht möglich ist. Das heißt, daß für eine
komplexe Gasanalyse die diskreten Sensoren einzeln
kalibriert werden müssen. Die komplexe Gasanalyse mit
solchen Sensoranordnungen und Auswerteverfahren ist
daher nur auf Laborniveau möglich.
Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Gassensor vorzuschlagen, der ideal
kompatibel zur Mikroelektronik und gleichzeitig ko
stengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen
vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die katalyti
sche Wirkung einer Einkristalloberfläche auszunutzen,
um die gewünschte Gasreaktion als elektrisches Signal
darzustellen. Unerwünschte und schwer zu kontrollie
rende Beiträge von Grenzflächen und Volumenmaterial
kommen aufgrund des einkristallinen Materials nicht
vor. Die Erfindung nutzt den hohen technologischen
Stand der Mikroelektronik für sensorische Anwendun
gen. Reproduzierbare Herstellungstechniken sind mög
lich.
Feldeffekttransistoren sind technologisch weit fort
geschrittene Bauelementtypen, die in hochintegrierten
mikroelektronischen Schaltungen und optoelektroni
schen Systemen eingesetzt werden. Feldeffekttransi
storen sind aus zwei Elektroden aufgebaut, an denen
die Ladungsträger in den Stromkanal eintreten bzw.
aus ihm austreten. Eine Elektrode wird als Source
(Quelle) und eine Elektrode als Drain (Senke) be
zeichnet. Die das strombeeinflussende elektrische
Feld aufgebende Steuerelektrode wird als Gate be
zeichnet. Bei den Feldeffekttransistoren werden drei
Gruppen unterschieden: zum einen die Sperrschicht-
Feldeffekttransistoren (JFET), zum anderen die Me
talloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFET) und als
dritte Gruppe die Metallhalbleiter-Feldeffekt
transistoren (MESFET). Ein Überblick über den Aufbau,
die Funktionsweise und die Herstellung von derartigen
Bauelementen findet sich z. B. in S.M. Sze "Physics of
Semiconductor Devices", Second Edition, Verlag John
Wiley & Sons, Seite 313 ff, 1981 New York.
Gasreaktionen an bzw. mit den Oberflächen derartiger
Feldeffekttransistoren, z. B. der GaAs-Oberfläche,
sind unerwünscht, da sie sich als current limiter
effects (Strombegrenzung durch Oberflächenadsorbate
bzw. -reaktionen) auswirken.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die katalytische
Wirkung von III/V-Halbleiter-Oberflächen in einem
Feldeffekttransistor (MESFET) auszunutzen. Im Gegen
satz zu mikroelektronischen Anwendungen wird dabei
die Gatemetallisierung so hergestellt, daß die Kon
taktelektrode gastransparent ist und gleichzeitig
eine Äquipotentialfläche ausbildet. Dies läßt sich
durch ein geeignetes Verhältnis zwischen der Schicht
dicke und der Debye-Länge im Halbleiter erzielen.
Bevorzugt sollte die Debye-Länge des Halbleitermate
rials größer sein als der mittlere Abstand der Körner
des Gates. Dies führt zu einer elektronischen Homoge
nisierung dahingehend, daß die löchrige und gastran
sparente Gatemetallisierung eine Äquipotentialfläche
in bezug zum Halbleitermaterial ausbildet. Dies ist
für die Steuerung des Bauelementes notwendig. Darüber
hinaus läßt sich das Oberflächenpotential über die
gesamte sensitive Oberfläche homogen einstellen. Da
Gasreaktionen empfindlich auf das Oberflächenpotenti
al reagieren, bildet die oben beschriebene Auslegung
des Gates einen zusätzlichen Mechanismus für die
Steuerung des Sensors. Eine Unterdrückung von be
stimmten Gasreaktionen ist dadurch möglich. Der Sen
sor wird letztendlich spezifischer.
Bevorzugt wird dabei vorgeschlagen, daß die Dicke der
Gateschicht, gegebenenfalls der Katalysatoren/Promo
toren, < 20 nm ist. Je nach Zusammensetzung wirkt nun
die dünne Metallelektrode neben ihrer Funktion als
Steuerelektrode (Schottky-Kontakt) auch als Promo
tor/Katalysator der Gasreaktion der Oberfläche des
Halbleiters. Als Gatematerial sind alle aus dem Stand
der Technik bekannten Katalysatoren einsetzbar. Hier
zu zählen insbesondere Pd, Pt, Cu, Ag, Co, Ni, V, Ir,
Yt oder Sb.
Bevorzugt bei den erfindungsgemäßen Gassensoren ist
die Auswahl der III/V-Halbleiter aus der Gruppe der
folgenden Halbleiter: GaAs; InP; InSb; InGaAs;
InGaAsP; GaAsP; GaInP und AlGaAs. Ganz besonders be
vorzugt ist hierbei GaAs. Mit diesem Material konnten
in den Versuchen die besten Ergebnisse erzielt wer
den.
Eine ganz besonders bevorzugte Variante schlägt nun
vor, daß zur zusätzlichen Aktivierung des n- oder p-
dotierten Halbleitermaterials Promotoren/Katalysato
ren implantiert werden. Die Katalysatoren/Promotoren
können dabei auf der Oberfläche und/oder im Halblei
termaterial selbst angeordnet sein. Als Promotoren
dienen Oberflächendotierungen, anorganische und orga
nische Beschichtungen. Als Promotoren/Katalysatoren
kommen grundsätzlich die vorstehend für die Gateme
tallisierung erwähnten in Frage. Die erfindungsgemäß
eingesetzten Feldeffekttransistoren sind dabei bevor
zugt auf n- oder p-dotierten Epitaxieschichten oder
selektiv dotierten Bereichen (Implantation, Diffu
sion) auf semiisolierenden Substraten aufgebaut. Zur
besseren Definition der Oberfläche wird bei den Epi
taxieschichten ein Mesa-Typ bevorzugt. Die Definition
der sensitiven und elektrisch aktiven Oberfläche kann
aber auch durch eine Isolationsimplantation festge
legt werden. Letztendlich wird die katalytische Halb
leiter-Oberfläche auf der MESA oder den selektiv do
tierten Bereichen durch ein Passivierungsfenster
festgelegt. Der Sensor kann auch mit Heterostruktur
gates oder anderen Heterogrenzflächen versehen sein.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform schlägt vor,
daß der erfindungsgemäße Gassensor mit einer Heizung,
bevorzugterweise mit einer integrierten Heizung, ver
sehen ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, wei
tere Gasreaktionen durch bestimmte Temperaturvorwah
len zu aktivieren. Die Heizung kann dabei in unter
schiedlicher Weise mit dem Gassensor verbunden sein.
Einerseits kann eine integrierte Heizung vorgesehen
sein, z. B. in der Weise, daß auf der gegenüberliegen
den Seite des Gates eine integrierte und bevorzugter
weise auch passivierte Heizung angebracht ist. Die
Heizung kann auch als strukturierte Metallbahn
oder -schicht bzw. als epitaktische oder implantierte
Schicht ausgelegt sein. Eine andere Möglichkeit, die
Gasreaktionen durch Temperatur zu aktivieren, besteht
auch noch dadurch, daß der Sensor auf einen heizbaren
Träger in Hybridtechnik montiert wird.
Bei der elektrischen Kontaktierung wird im Unter
schied zur Mikroelektronik die Bondpadmetallisierung
getrennt von der Gatemetallisierung vorgenommen. Dies
ist vorteilhaft, da die dünne gasdurchlässige Gate
schicht nur sehr schwer bondbar ist. Die Dicke und
Dotierung des aktiven MESFET-Kanals lassen sich aus
der Abschnürbedingung und der Debyelängenberechnung
bestimmen (p,n ≈ 10¹⁴-10¹⁸ cm-3, etwa 10-0,1 µm).
Das Optimum ist dabei abhängig von der jeweiligen
Gasart.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Gas
sensoren auf der Basis von Feldeffekttransistoren
besitzen gegenüber Dioden (Schottky-Diodensensoren)
oder Widerständen (Leitfähigkeitssensoren) erhebliche
Vorteile. Aufgrund der Erfahrungen in der Mikroelek
tronik bietet die Transistorstruktur erheblich mehr
Zugriffsmöglichkeiten auf den Katalysemechanismus
als andere denkbare elektronische Bauelemente (Meß
techniken auf Transistor zugeschnitten). Oberflächen
reaktionen äußern sich als Ladungsträgeraustausch
bzw. Ladungsträgeränderung, die sich direkt am Gate
abspielen. Jegliche Gasreaktion macht sich daher als
Feldeffekt im Feldeffekttransistor bemerkbar. Mit dem
erfindungsgemäßen Gassensor ist es möglich, jegliche
katalytische Oberflächenreaktion über die gängigen
elektronischen Meßtechniken zugänglich zu machen. Der
erfindungsgemäße Gassensor ermöglicht es auch, durch
eine gezielte Modifikation der Oberfläche, d. h. durch
eine gezielte Auswahl an Promotoren und Katalysato
ren, spezifische Gasreaktionen zu aktivieren und so
mit eine Gasmessung durchzuführen. Dadurch ist es
möglich, unterschiedlich spezifische Gassensoren für
eine Mustererkennung herzustellen. Eine quantitative
Gasanalyse eines komplexen Gasgemisches wird dadurch
erst möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß der
erfindungsgemäße Gassensor als elektronisches Bauele
ment ideal kompatibel zur Mikroelektronik ist. Dies
gilt für ihren diskreten Betrieb genauso wie für eine
Integration in komplexe Auswerteschaltungen (z. B. für
eine Mustererkennung). Das heißt, die katalytische
Wirkung der Halbleiter-Oberfläche wird mit den elek
tronischen Größen zugänglich gemacht, die später zur
quantitativen Auswertung komplexer Gasgemische be
nutzt werden.
Besonders vorteilhaft ist deshalb die Ausführung des
Gassensors, bei der eine Dotierung und eine zusätzli
che Heizung vorgeschlagen werden. Beide Maßnahmen,
d. h. die Dotierung und die Temperatur der Halbleiter-
Oberfläche begünstigen die katalytische Umsetzung von
Gasmolekülen. Neben dieser Ausführungsform ist es
noch weiter vorteilhaft, das Oberflächenpotential
auszunutzen, um die katalytischen Umsetzung zu unter
stützen. Hierzu ist es möglich, durch eine an das
Gate angelegte Gleich- oder Wechselspannung das Ober
flächenpotential zu variieren. Damit ist eine weitere
Möglichkeit eröffnet, die katalytische Umsetzung von
Gasmolekülen zu aktivieren. In diesem Zusammenhang
ist es vorteilhaft, um eine verbesserte potentialmä
ßige Kontaktierung zu erreichen, einen dickeren
Streifen des Bondpads, der über die nicht flächen
deckende und gastransparente Gatemetallisierung
läuft, zu verwenden. Hierzu kann z. B. ein "Ring" oder
ein "verästelter Tannenbaum" eingesetzt werden. Durch
die bereits vorstehend erwähnten Heterostrukturgates
oder p,n-Übergänge kann das Oberflächenpotential zu
dem gezielt festgelegt werden. Die Wirkung der Gate
vorspannung wird dadurch unterstützt und ersetzt.
Dies ergibt einen zusätzlichen Freiheitsgrad beim
Sensordesign, der die Systemfähigkeit der Gassensoren
verbessert.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Gassensor ist, daß bereits im Zusammenhang mit
Metalloxid-Leitfähigkeitssensoren und integriert op
tischen Gassensoren Promotoren bekannt sind, die spe
zifische Gasreaktionen aktivieren bzw. deren Aktivie
rung unterstützen. Hierzu zählen Pd und Pt, die spe
ziell für NH₃, COx H₂, CH₄ und NOx geeignet sind. Für
den hochspezifischen Nachweis von NOx in Gasgemischen
mit geringen CO, CO₂, H₂ und CH₄ Zusätzen ist außerdem
Vanadium einsetzbar.
Die Strukturierung oder Implantation solcher Materia
lien/Promotoren in dem Außenrandbereich bzw. in die
Oberflächen ist relativ einfach mit den gängigen
Dünnschichttechniken möglich. Gegenüber Metalloxiden
besitzt z. B. GaAs den entscheidenden Vorteil, daß
dessen Technologie erheblich weiter fortgeschritten
ist bzw. die Materialeigenschaften bessere Qualitäten
aufweisen. Bei sensorisch aktiven GaAs-Oberflächen
treten nämlich wie oben erläutert, aufgrund der Ein
kristallinität kaum Volumen- und keine Grenzflächen
effekte auf. Im Vergleich zu integriert optischen
Sensortechniken besitzt die GaAs-Sensorik einen im
mensen Kostenvorteil durch die Herstellungstechniken
der Mikroelektronik (Integrationsvorteil). Laser und
Fotodetektoren müssen nicht mehr angekoppelt werden.
Mit einer geeigneten Oberflächenpassivierung (Passi
vierung der Bondpads und Zuleitungen) kann der Gas
sensor auch zur Flüssigkeitsanalytik herangezogen
werden.
Für den handhabungsfreundlichen Einbau in ein gas
durchlässiges Standardgehäuse bietet sich eine ver
änderte Architektur an. Hierbei ist es möglich, eine
Heizung direkt unter dem Sensor und nicht mehr auf
der Substratrückseite anzuordnen. Dies kann durch
eine tiefe Implantation und/oder durch ein Epitaxie
wachstum erreicht werden (Schichtheizung oder selek
tive tiefe Implantation für Streifenheizung). Bei der
Lösung durch eine Epitaxieschicht muß allerdings eine
Passivierungsschicht zwischen Heizschicht und Kanal
des Sensors aufgewachsen werden. Die oberflächennahe
Heizung führt auch zu einer Reduktion der Leistungs
aufnahme, was z. B. für einen Batteriebetrieb einen
entscheidenden Vorteil mit sich bringt. Die
Leistungsaufnahme kann auch durch ein geätztes Mem
bran auf der Rückseite des Substrates weiter verrin
gert werden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfin
dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Erfindung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen GaAs-Gassensor vom Mesa-Typ,
Fig. 2 einen GaAs-Gassensor vom planaren Typ,
Fig. 3 einen GaAs-Gassensor vom Mesa-Typ mit
Heterostrukturgates,
Fig. 4 einen GaAs-Gassensor vom Mesa-Typ mit
epitaktischer Heizung,
Fig. 5 einen GaAs-Gassensor vom Mesa-Typ mit
epitaktischer Heizung und Membrane,
Fig. 6 Aufsicht auf einen GaAs-Gassensor nach
Fig. 1 mit Gatebondfleck, Gatekatalysator-
Kontaktierung und veränderter Verbindungs
metallisierung,
Fig. 7 einen GaAs-Gassensor mit einer zweiten Kon
taktierungsmöglichkeit.
Fig. 1 zeigt einen GaAs-Gassensor 1 vom Mesa-Typ,
aufgebaut analog einem Metallhalbleiter-Feldeffekt
transistor. Die Herstellung dieses MESFET ist in der
Beschreibungseinleitung (Literaturstelle von S.M.
Sze) ausführlich abgehandelt. Die Ausführungsform
nach Fig. 1 ist dabei auf einem semiisolierenden
GaAs-Substrat 9 aufgebaut. Bei der Ausführungsform
nach Fig. 1 ist das Gate 4 aus Pt auf einer n- oder
p-dotierten Epitaxieschicht des Mesa-Typs aufge
bracht. Das n- oder p-dotierte GaAs 6 ist mit einer
Quelle 2 und einer Senke 3 verbunden. Auf dem GaAs-
Substrat 9 und auf der GaAs-Oberfläche 6 sind ent
sprechende Passivierungen 7 aufgebracht. Die kataly
tische GaAs-Oberfläche wird auf der Mesa durch ein
Passivierungsfenster festgelegt. Die Dimensionen die
ses Gate 4 können im Bereich von 10 × 10 bis 500 ×
500 µm liegen. Bevorzugterweise beträgt der Abstand
der Quelle bzw. Senke zum Gate 1 bis 10 µm. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 1 sind auf der GaAs-Ober
fläche 6 Promotoren bzw. Katalysatoren 5, hier eben
falls PE, implantiert. Diese dienen, wie in der Be
schreibung ausführlich abgehandelt, zur Aktivierung
der Gasreaktionen. Grundsätzlich ist es hierbei aber
genauso möglich, daß die Promotoren nicht nur im
Oberflächenbereich des GaAs 6 implantiert sind, son
dern über den gesamten Bereich des dotierten GaAs 6
verteilt sind. Zur thermischen Aktivierung befindet
sich auf der Rückseite des semiisolierenden GaAs-Sub
strates 9 eine zum Substrat hin passivierte Heizung
8. Die Dicke und Dotierung des aktiven MESFET-Kanals
läßt sich aus den Abschnürbedingungen und der Debye
längenberechnung bestimmen (p,n ≈ 10¹⁴-10¹²cm-3, etwa
10-0,1 µm, Optimum abhängig von der jeweiligen Gas
art).
Mit dem vorstehend beschriebenen Gassensor sind Be
stimmungen von Gasen wie COx, NOx, CH₄, H₂, NH₃ mög
lich.
Eine entsprechende Kontaktierung ist aus den Fig.
6 bis 7 zu ersehen. Bei der elektrischen Kontaktie
rung wird im Unterschied zur Mikroelektronik die
Bondpadmetallisierung 20 mit der Verbindungsmetalli
sierung 21 getrennt von der Gatemetallisierung 4 vor
genommen (gastransparent). Das Design richtet sich
dabei nach dem jeweiligen Anwendungsfall. Fig. 6 und
7 zeigen hier zwei bevorzugte Ausführungsvarianten.
Es ist hierbei nicht zwingend, daß der Finger der
Verbindungsmetallisierung 21 über das ganze Gate 4
geführt wird.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante analog Fig. 1,
wobei jedoch das Gate 4 auf einem selektiv dotierten
planaren Bereich 11 aufgebaut ist. Die Abmessungen
dieses Gassensors 10 entsprechen dabei dem nach Aus
führungsform 1.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung ana
log Fig. 1, jedoch hier mit einem Heterostrukturgate
12. Der GaAs-Gassensor 13 nach dieser Ausführungsform
mit dem Heterostrukturgate 12 hat den Vorteil, daß
das Oberflächenpotential drastisch verändert werden
kann. Dies wird durch ein anisotypes Heterostruktur
gate noch weiter unterstützt (pn-Übergang). Der Sen
sor besitzt dadurch einen Freiheitsgrad für das De
sign, da Gasreaktionen auf das Oberflächenpotential
empfindlich reagieren.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfin
dung, hier den GaAs-Gassensor 14, der ebenfalls auf
einem semiisolierenden GaAs-Substrat analog der Aus
führungsform 1 aufgebaut ist. Im Unterschied zur Aus
führungsform nach Fig. 1 ist hier eine epitaktische
Heizung 22 vorgesehen. Eine selektiv implantierte
Heizung ist prinzipiell auch möglich. Sollte aller
dings die dotierte sensitive GaAs-Schicht epitaktisch
aufgewachsen werden, bietet sich aus Kostengründen
jedoch die epitaktisch aufgewachsene Heizung an. Die
epitaktischen Schichten können dann in einem Arbeits
gang aufgewachsen werden. Üblich sind MOCVD, MBE und
LPE als Epitaxieverfahren. Die Heizung 22 ist im
semi-isolierenden GaAs-Substrat 9 integriert, wobei
die Kontaktierung durch eine selektive Dotierung 16
und 16, die mit den Heizungselektroden 17 und 18 ver
bunden ist, hergestellt wird. Vorteilhaft bei dieser
Ausführungsform ist, daß der Einbau in ein Gehäuse
einfach vorzunehmen ist. Dies ist offensichtlich,
wenn man die Fig. 4 mit Fig. 1 vergleicht. Die
Techniken aus der Gehäusung sind aus der Mikroelek
tronik hinreichend bekannt.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform analog Fig. 4, je
doch mit einem Membran 19. Durch die Verwendung eines
Membrans 19 wird erreicht, daß die Leistungsaufnahme
verringert wird. Ein Batteriebetrieb wird dadurch
möglich, was dem Gassensor neue Anwendungsbereiche
erschließt.
Claims (14)
1. Gassensor (1, 10, 13, 14, 15), aufgebaut analog
einem Feldeffekttransistor (FET) aus einem se
miisolierenden Substrat (9), n- oder p-dotiertem
III/V-Halbleiter (6, 11), einer Quelle (2), ei
ner Senke (3) sowie einer geeigneten Kontaktie
rung (20, 21) und Passivierung (7), wobei eine
gasdurchlässige Gatemetallisierung (4) vorgese
hen ist, deren Dicke so ausgewählt ist, daß die
Gatemetallisierung (4) eine Äquipotentialfläche
bildet.
2. Gassensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der III/V-Halbleiter
(6, 11) ausgewählt ist aus der Gruppe GaAs; InP;
InSb; InGaAs; InGaAsP; GaAsP; GaInP und AlGaAs.
3. Gassensor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der III/V-Halbleiter
(6, 11) GaAs ist.
4. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche
und/oder im III/V-Halbleiter (6, 11)
Promotoren/Katalysatoren (5) zur Aktivierung von
Gasreaktionen implantiert sind.
5. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der n- oder p-do
tierte III/V-Halbleiter (6, 11) aus n- oder p-
dotierten Epitaxieschichten aufgebaut ist.
6. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der n- oder p-do
tierte III/V-Halbleiter (6, 11) aus selektiv do
tierten Bereichen (Implantation, Diffusion) auf
gebaut ist.
7. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (1,
10, 13, 14, 15) in bezug auf die Dimensionen
analog einem Langkanalmetall-Halbleiter-Feld
effekttransistor (MESFET) ausgelegt ist.
8. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (1,
10, 13, 14, 15) mit einer Heizung (8, 22) ver
bunden ist.
9. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bondpadmetalli
sierung (20) mit ihrer Verbindungsmetallisierung
getrennt von der Gatemetallisierung (4) erfolgt.
10. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (1, 10, 13, 14, 15) Heterostrukturgates (12) oder isotype wie anisotype Hetero- und Homogrenzflä chen aufweist.
bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor (1, 10, 13, 14, 15) Heterostrukturgates (12) oder isotype wie anisotype Hetero- und Homogrenzflä chen aufweist.
11. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gate (4)
gegenüberliegende Seite des Gassensors (15)
durch eine Membran (19) begrenzt ist.
12. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das semiisolierende
Substrat (9) GaAs ist.
13. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Promotoren/Kata
lysatoren (5) und/oder das Gatematerial (4) aus
gewählt sind aus der Gruppe Pd, Pt, Cu, Ag, Ni,
Co, V, Ir, Yt und Sb.
14. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1
bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gate
schicht und gegebenenfalls der Promotoren/Kata
lysatoren < 20 nm ist.
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---|---|---|---|
DE19944403152 DE4403152C2 (de) | 1994-02-02 | 1994-02-02 | Gassensor |
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DE4403152C2 DE4403152C2 (de) | 1995-12-21 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE4403152C2 (de) | 1995-12-21 |
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