Patent DE 10 2024 130 098

ISFETs sind ionenempfindliche Sensoren, die in CMOS unter Verwendung von Standard-MOSFETs hergestellt werden können. pH-empfindliche CMOS-ISFETs mit spezifischen H⁺-ionenempfindlichen Schichten erfordern zusätzliche Prozessschritte außerhalb der Standard-CMOS-Prozessabläufe, die meist aufwändig und teuer sind. CMOS-ISFETs in standardmäßigen bzw. nicht modifizierten CMOS-Prozessen können dagegen kostengünstig hergestellt werden und sind mit der Massenproduktion kompatibel, so dass sie für eine große Anzahl verschiedener Anwendungen zugänglich sind.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik besteht die ionenempfindliche Schicht von CMOS-ISFETs aus gestapelten Oxid- und Nitrid-Passivierungsschichten. Die Empfindlichkeit und Signalauflösung dieser bekannten CMOS-ISFETs kann jedoch für einige Anwendungen zu gering sein, und die Hydratation der Siliziumnitrid-Schicht kann zu Drifts führen und die Lebensdauer des ISFETs verringern.

Die Idee der Erfindung besteht darin, eine „anti-reflective coating (ARC)“ Schicht an der Schnittstelle zu einem zu testenden Medium hinzuzufügen. Die Abscheidung dieser Schicht ist Teil des standardmäßigen CMOS-Prozesses, insbesondere unseres Partners X-FAB, und ist somit kostengünstig. Durch das Hinzufügen der ARC-Schicht kann die Leistung eines CMOS-ISFET-Sensors in Bezug auf Empfindlichkeit, Auflösung und Drift erheblich verbessert werden.