Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines miniaturisierten Wasserstoffsensors. Der dafür verwendete Feldeffekttransistor (FET) mit Luftspalt zwischen Gate und Isolator erlaubt aufgrund der kapazitiven Kopplung Messungen der Austrittsarbeit ∆Φ der auf dem Gate aufgebrachten sensitiven Schicht. Basierend auf dieser Plattformtechnologie wurden als weitere Applikation ozonsensitive Schichten aufgebracht und getestet. Die vorliegende Arbeit stellt das Aufbauverfahren für den GasFET mit Luftspalt mit speziell dafür entwickelten hybriden Gates vor. Mit einem angepassten Flip-Chip-Bond-Prozess konnte eine kostengünstige Montageeinheit unter Reinraumbedingungen aufgebaut werden, mit der es erstmals gelang reproduzierbar und stabile Luftspaltsensoren herzustellen. Zwei Transistorvarianten, die bekannte SGFET-Variante (Suspended Gate) und eine neue FGFET-Variante (Floating Gate) wurden entwickelt, aufgebaut und charakterisiert Zur Reduktion der teilweise hohen Temperaturempfindlichkeit des Sensors werden zwei Methoden aufgezeigt. Mit einem Kompensationstransistor, der exakt dem Messtransistor mit Ausnahme seiner gasinnerten Schicht entspricht, kann die Temperaturempfindlichkeit um den Faktor 500 gegenüber dem Einzelbauelement reduziert werden. Alternativ kann bei der FGFET-Variante ein Isothermer Punkt über die Substratspannung eingestellt und damit eine Temperaturgenauigkeit von ∆Φ/T > 1 mV/K erreicht werden bei etwa 800 mV Signalhöhe. Der entwickelte Wasserstoffsensor erfüllt mit seinen Eigenschaften bereits viele Punkte der geforderten Spezifikationen aus der Automobilindustrie. Mit der integrierten Heizung und einer Sensortemperatur von 20 °C über Umgebungsbedingungen, wird der Temperaturbereich von - 40 °C bis 85 °C abgedeckt. Der Feuchteeinfluss des Sensors ist über den Bereich von 10 bis 100 % rel. Feuchte sehr gering. Die Ansprechzeit des Sensors konnte auf maximal 2 Sekunden bestimmt werden. Ausführliche Feldtests mit verschiedensten Quereinflüssen wurden durchgeführt. Als problematisch hat sich in hohen Konzentrationen nur Ammoniak herausgestellt. Über eine Dauer von mindestens zwei Jahren ist die Messfunktion des Sensorsystems zuverlässig garantiert. Für den Ozonsensor wurde mit der Vorstrukturierung des Gates durch poröses Silizium die Lebensdauer der Kalium Iodid Schicht wesentlich verlängert. Mit geheizten Edelmetallschichten aus Gold und Platin konnten erstmals auch feuchte- und quergasunempfindliche Ozonsensoren realisiert werden.    «

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines miniaturisierten Wasserstoffsensors. Der dafür verwendete Feldeffekttransistor (FET) mit Luftspalt zwischen Gate und Isolator erlaubt aufgrund der kapazitiven Kopplung Messungen der Austrittsarbeit ∆Φ der auf dem Gate aufgebrachten sensitiven Schicht. Basierend auf dieser Plattformtechnologie wurden als weitere Applikation ozonsensitive Schichten aufgebracht und getestet. Die vorliegende Arbeit stellt das Aufbauverfahren für den GasFET mit L...    »