Neue Konzepte für schichtförmig strukturierte Metalloxidsensoren
Ziel des NANOPHOS-Projekts war es, neue Techniken für mehrschichtige optische Metall- und Metalloxidsensoren zur Detektierung von gasförmigen Stoffen und Verunreinigungen zu entwickeln. Das Forschungsprojekt nahm sich einer Reihe von Problemen aus dem Bereich der Überwachung der Luftverschmutzung und der Verbesserung der Gesundheit, der Sicherheit sowie industrieller Prozesse an. Anwendungsgebiete dieser neuen Sensoren umfassen die Verarbeitung von Erdgas, die Lagerung von Pharmazeutika, die Erkundung von Erdöl- und Erdgaslagerstätten sowie eine verbesserte Überwachung der Nahrungskette. Die mehrschichtige Struktur wurde durch die Abscheidung von dünnen Metalloxidschichten mithilfe des Magnetronsputterns erzeugt. Platin, Palladium, Gold oder Zink und Silicium oder Zinkoxide wurden aus einem metallischen Target während des Sputterns, bei dem Argon als Inertgas beziehungsweise während des reaktiven Sputterns, bei dem zusätzlich Sauerstoff als Reaktivgas hinzugefügt wurde, herausgelöst. Während des Trockenätzprozesses wurden Fotomasken aus Hartmetall oder Silicium entwickelt und erfolgreich angewendet. Die gewünschte Struktur wurde zuerst in eine Fotomaske übertragen, die dann auf die Metall- und Metalloxidstruktur aufgebracht wurde. Die Fotomaske schützt während des Vorgangs die ausgewählten Bereiche des darunter liegenden Substrats. Anschließend wurde sie entfernt und die darunter liegende Struktur freigelegt. Um mehrere Schichten von Metallen und Metalloxiden aus resistenten Materialien herzustellen, bei denen der Ätzvorgang schwierig ist, wurde eine andere Herangehensweise entwickelt. Bei diesem Prozess werden die Fotolithografie im Lift-off-Verfahren und Techniken zur Abscheidung von mehreren Metall- und Metalloxidschichten verwendet. Während der Fotolithografie im Lift-off-Verfahren war das Substrat abgedeckt, daher musste darauf geachtet werden, dass während des Sputterns keine Überhitzung stattfand.
