Optimierung von Nano-Massensensoren
Mithilfe eines Arrays von Siliziumcantilevern im Nanometerbereich und Kombination mit komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS)-Schaltkreisen kann ein neuer Massendetektor mit außergewöhnlichen Messfähigkeiten gefertigt werden. Nanolithografie wird verwendet, um die nanomechanische Struktur auf den bereits fertiggestellten CMOS-Schaltkreis aufzubringen. Diese Fertigungstechnik wurde von den Projektpartnern des NANOMASS II-Projektes umfassend untersucht. Unter Einsatz der Nanolithografie als Grundtechnik wurde ein Rasterkraftmikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) für die Bestimmung der Nanostruktur auf dem CMOS-Schaltkreis verwendet. AFM-Nanolithografie verringert nicht nur die Abmessungen der Nanocantilever, sondern unterstützt auch den Reinigungsprozess der Oberfläche, auf der die Nanostrukturen aufgebracht werden. Eine geringe Oberflächenrauheit ohne verschmutzende Partikel ist erforderlich und wird mit einer dünnen Aluminiumschicht erreicht, die mit der Spitze des AFM lokal oxidiert wird. Für die Fertigung des CMOS-Schaltkreises wird ein SOI-Wafer (Silicon on Insulator) verwendet. So können die Abmessungen der Nanocantilever weiter verringert werden, da für die Fertigung nun kristallines Silizium anstelle von Polysilizium verwendet werden kann. Bei dieser Struktur liegt der CMOS-Schaltkreis unten auf der Siliziumseite des Wafer, die nanomechanische Struktur befindet sich oben auf der SOI-Schicht. Die entwickelte Fertigungstechnik bietet nicht nur einen kompakten Massendetektor für die Umwelt- und Biochemietechnik, sondern kann auch allgemein für die Bestimmung von Nanostrukturen auf vorgefertigten CMOS-Substraten verwendet werden. Der innovative technische Ansatz dieses Projektes hat zur Fertigung von Vorführmodellen geführt, die jetzt umfassenden Funktionstests unterzogen werden. Es können also bald industrielle Anwendungen erwartet werden.
