Entwurf und Herstellung von integrierten ionensensitiven Feldeffekttransistoren in CMOS-Technologie:
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| Language: | German |
| Published: |
Aachen
Shaker
2002
|
| Series: | Erlanger Berichte Mikroelektronik
2002,2 |
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| Item Description: | Zugl.: Erlangen-Nürnberg, Univ., Diss., 2002 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1.
EINLEITUNG
.
1
2.
GRUNDLAGEN
ZUR
INTEGRATION
CHEMISCHER
SENSOREN
.
6
2.1
ENTWICKLUNG
EINES
KONZEPTS
ZUR
INTEGRATION
VON
ISFETS
.
7
2.2
ANFORDERUNGEN
AN
INTEGRIERTE
ISFETS
.
9
2.2.1
INTEGRIERBARKEIT
DER
REFERENZELEKTRODE
.
9
2.2.2
STABILITAET
DES
AUSGANGSSIGNALS
VON
ISFETS
.
11
2.2.3
TEMPERATURVERHALTEN
VON
ISFETS
.
12
2.3
TECHNOLOGIE
ZUR
HERSTELLUNG
INTEGRIERTER
ISFETS
.
12
3.
SIMULATION
DER
EIGENSCHAFTEN
VON
IONENSENSITIVEN
FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
15
3.1
POTENTIALBILDUNG
AN
DER
ELEKTROLYT-ISOLATOR
GRENZFLAECHE
.
15
3.2 DIE
ELEKTROLYT-ISOLATOR-HALBLEITER-STRUKTUR
.
17
3.3
DRIFT
UND
HYSTERESEEFFEKTE
BEI
IONENSENSITIVEN
FELDEFFEKTTRANSISTOREN
.
23
3.3.1
HYDRATISIERUNG
DER
SENSITIVEN
SCHICHT
.
23
3.3.2
EINFLUSS
VON
VERGRABENEN
BINDUNGEN
AUF
DIE
SENSITIVEN
EIGENSCHAFTEN
.
24
3.3.3
ANODISCHE
OXIDATION
DER
OBERFLAECHE
DES
SILICIUMNITRIDS
.
26
3.4
VERGLEICHENDE
MESSUNGEN
AN
ELEKTROLYT-ISOLATOR-SILICIUM-STRUKTUREN
.
29
3.5
ENTWICKLUNG
EINES
ISFET-MODELLS
IN
SPICE
.
36
3.5.1
STROM-SPANNUNGS-BEZIEHUNGEN
DES
ISFETS
.
37
3.5.2
IMPLEMENTIERUNG
EINES
ISFET-MODELLS
FUER
DIE
SCHALTUNGSSIMULATION
.
38
3.6
SCHLUSSFOLGERUNGEN
FUER
DEN
ENTWURF
INTEGRIERTER
SENSOREN
.
42
4.
SCHALTUNGSINTEGRATION
.
46
4.1
SCHALTUNGEN
FUER
DISKRETE
SENSOREN
.
47
4.2
ENTWICKLUNG
EINES
INTEGRIERTEN
MESSVERSTAERKERS
.
48
4.2.1
AUFBAU
DER
EINGANGSSTUFE
DES
ISFET-MESSVERSTAERKERS
.
50
4.2.2
FREQUENZGANGKOMPENSATION
UND
AUSGANGSSTUFE
DES
ISFET-MESSVERSTAERKERS
51
4.2.3
WEITERENTWICKLUNG
UND
OPTIMIERUNG
DES
ISFET-MESSVERSTAERKERS
MIT
S
PICE
52
4.3
REALISIERUNG
DES
TEMPERATURSENSORS
.
57
5.
PROZESSENTWICKLUNG
UND
HERSTELLUNG
DER
INTEGRIERTEN
ISFETS
.
60
5.1
BESCHREIBUNG
DES
VERWENDETEN
CMOS-BASISPROZESSES
.
61
5.2
ENTWICKLUNG
DES
PROZESSMODULS
YYSENSITIVE
SCHICHT
"
.
63
5.2.1
PROBENUEBERSICHT
UND
TESTPROZESSE
.
65
5.2.2
MESSMETHODEN
ZUR
CHARAKTERISIERUNG
.
67
5.2.3
AUSWERTUNG
UND
DISKUSSION
DER
ERGEBNISSE
.
68
5.2.4
PROZESSABLAUF
DER
ISFET-HERSTELLUNG
.
75
5.2.5
ENTWURFSREGELN
UND
GEOMETRIE
DER
ISFETS
.
77
5.3
METALLISIERUNG
UND
PASSIVIERUNG
.
78
5.3.1
EINFLUSS
DER
FORMIERGASTEMPERUNG
AUF
DIE
SENSITIVE
SCHICHT
.
80
5.3.2
PASSIVIERUNGSSCHICHTEN
FUER
DIE
CMOS-KOMPONENTEN
.
82
5.3.3
PROZESSABLAUF
DES
PROZESSMODULS
YYPASSIVIERUNG
"
.
85
6.
PROZESSCHARAKTERISIERUNG
UND
BAUELEMENTEPARAMETER
.
88
6.1
ELEKTRISCHE
CHARAKTERISIERUNG
DES
FERTIGUNGSPROZESSES
.
88
6.2.
CHARAKTERISIERUNG
DER
MOS-TRANSISTOREN
.
92
6.2.1
VERFAHREN
ZUR
EXTRAKTION
DER
PARAMETER
DER
MOS-TRANSISTOREN
.
93
6.2.2
PARAMETER
DER
MOS-TRANSISTOREN
.
95
6.3
CHARAKTERISIERUNG
DER
ISFETS
.
96
6.3.1
ELEKTRISCHE
PARAMETER
DER
ISFETS
.
98
6.3.2
EINFLUSS DER
ZULEITUNGSWIDERSTAENDE
.
101
6.3.3
ISFET
MIT
MESSVERSTAERKER
.
103
6.4
EIGENSCHAFTEN
DES
TEMPERATURSENSORS
.
104
6.5
ELEKTROCHEMISCHE
MESSUNGEN
MIT
DEN
ISFETS
.
105
7.
ZUSAMMENFASSUNG
.
HO
8.
LITERATURVERZEICHNIS
.
113
ANHANG
.
I
ANHANG
A:
ISFET-MODELL
FUER
S
PICE
.
I
ANHANG
B:
ENTWURFSREGELN
FUER
DIE
ISFET-INTEGRATION
.
III
ANHANG
C:
BAUELEMENTEPARAMETER
.
IV
LISTE
DER
VERWENDETEN
SYMBOLE
UND
ABKUERZUNGEN
.
V
INDEX
.
VIII |
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