FR2795821A1

FR2795821A1 - Sensor detecting carbon monoxide, nitrogen oxides, hydrocarbons, etc. for domestic or industrial use has electrically conductive metal oxide layer overlying heater on substrate

Info

Publication number: FR2795821A1
Application number: FR9908749A
Authority: FR
Inventors: Celine Nayral; Bruno Chaudret; Andre Maisonnat
Original assignee: Microchemical Systems SA
Current assignee: Microchemical Systems SA
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-05
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: FR2795821B1

Abstract

A gas sensor has two conductive strips for applying an electric signal to an electrically conductive metal oxide layer overlying an electrically insulating layer overlying a heater on a substrate. The strips partly overlap the oxide layer that is made from particles of the order of 20 nanometer diameter. An Independent claim is included for the following: (a) Manufacturing the above sensor by building up the heater, insulating layer and strips on the substrate. The oxide layer is formed by applying a colloidal metallic solution over the insulating layer and strips and then heating the solution. Preferred Features: A dielectric layer lies between the substrate and the heater.

Description

CAPTEUR CHIMIQUE DE GAZA OXYDE METALLIQUE ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention se rapporte aux capteurs chimiques de gaz. Elle concerne, plus particulièrement, un capteur chimiqueà oxyde métallique et son procédé de fabrication. CHEMICAL SENSOR OF A A METAL OXIDE AND ITS METHOD OF MANUFACTURE The present invention relates to chemical gas sensors . It relates, more particularly, a chemical to metal oxide sensor and its manufacturing process.

Un tel capteur comporte un substrat, un corps de chauffe disposé sur le substrat, une couche sensible d'oxyde métallique, généralement de l'oxyde d'étain (Sn02), placée sur le corps de chauffe, avec interposition d'une couche électriquement isolante, ainsi que deux pistes conductrices pour permettre l'application d'un courant électriqueà la couche sensible. Such a sensor comprises a substrate, a heating body disposed on the substrate, a sensitive layer of metal oxide , generally tin oxide (SnO 2), placed on the heating body, with the interposition of an electrically insulating layer, and two conductive tracks to allow the application of an electric current to the sensitive layer.

Le principe de ce capteur chimique repose sur la capacité de l'oxyde métallique, portéà haute température (environ 400'C) par le corps de chauffe,à adsorber le gaz ambiant qui modifie ainsi sa résistivité. La variation de résistance de cette couche sensibleà une température donnée est alors représentative de la quantité de gazà détecter. La sensibilité du capteur est définie comme le rapport de la résistance de la couche sensible sous airà sa résistance en présence du gaz. The principle of this chemical sensor is based on the capacity of the metal oxide, carried to high temperature (about 400'C) by the heating body, to adsorb the gas ambient which modifies its resistivity. The resistance variation of this sensitive layer at a given temperature is then representative of the amount of gas to detect. The sensitivity of the sensor is defined as the ratio of the resistance of the sensitive layer under air to its resistance in the presence of the gas.

De tels capteurs sont principalement destinésà constituer l'élément sensible des systèmes de sécurité de plus en plus utilisés pour la détection dans l'air ambiant de gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone, l'oxyde d'azote, les hydrocarbures,-, tant dans le domaine domestique que le domaine industriel. Such sensors are mainly intended to be the sensitive element of the security systems increasingly used for the detection in the ambient air of harmful gases such as carbon monoxide, carbon monoxide and carbon dioxide. nitrogen, hydrocarbons, both in the domestic and industrial fields.

Ces capteurs se distinguent généralement les uns des autres par la façon dont est produite la couche sensible d'oxyde métallique mais, dans tous les cas, le paramètre prépondérant pour obtenir des propriétés optimales de sensibilité au gaz est la taille des grains de l'oxyde métallique, qui doit être la plus faible possible. These sensors are generally distinguished from each other by the way in which the metal oxide sensitive layer is produced, but in all cases the paramount parameter for obtaining optimum properties of gas sensitivity is the grain size of the oxide. metal, which must be as low as possible.

Une méthode courante utilise le dépôt en phase vapeur (par technique PVD, CVD, ... ) sur un substrat généralement en silicium en appliquant la technologie des circuits intégrés et du micro-usinage. On trouvera un exemple d'une telle réalisation dans l'article de Wan-Young etAI. "Characterization of porous tin oxide thin films an their application to microsensor fabrication" paru dans Sensors and Actuators B 24-25(1995) 482-485. En procédant ainsi, les particules obtenues sont de dimension micrométrique mais seules les cristallites élémentaires constituant ces particules sont nanométriques (environ 30nm). A common method uses vapor phase deposition (by PVD, CVD, ...) technique on a generally silicon substrate by applying integrated circuit and micro-machining technology. An example of such an embodiment can be found in the article by Wan-Young and "AI." Characterization of porous tin oxide thin films for their application to microsensor fabrication "published in Sensors and Actuators B. (1995) 482-485. By proceeding in this way, the particles obtained are of micrometric size, but only the elementary crystallites constituting these particles are nanometric (approximately 30 nm).

Une technologie plus récente est décrite dans les demandes de brevet EP 97401796.4 et 98400246.9, la deuxième intégrant la description de la première dans la sienne. Le capteur comporte un substrat semi-conducteur en silicium sur lequel sont déposées successivement, puis usinées par photo- lithographie, une couche diélectrique, une couche conductrice formant le corps de chauffe, une couche d'isolation électrique, une couche d'oxyde métallique formant l'élément sensible du capteur, une couche de métal conducteur pour constituer les pistes d'alimentation du corps de chauffe et de l'élément sensible et, enfin, une couche de passivation protégeant les pistes conductrices et comportant une ouverture qui découvre la couche sensible sous-jacente et délimite la surface de mesure. More recent technology is described in EP 97401796.4 and 98400246.9, the latter incorporating the description of the first in his. The sensor comprises a silicon semiconductor substrate on which are deposited successively, then machined by photolithography, a dielectric layer, a conductive layer forming the heating body, an electrical insulation layer, a metal oxide layer forming the sensitive element of the sensor, a layer of conductive metal for constituting the supply tracks of the heating body and the sensitive element and finally a passivation layer protecting the conductive tracks and having an opening which discovers the sensitive layer underlying and delimits the measuring surface.

Selon l'enseignement de la demande EP 98400246.9, la couche d'oxyde métallique est formée de grains de Sn02, dits colloïdaux, de forme sphérique bien contrôlée et ayant un diamètre moyen de 20 nanomètres seulement. According to the teaching of the application EP 98400246.9, the metal oxide layer is formed of SnO 2 grains, called colloidal grains, of well-controlled spherical shape and having an average diameter of only 20 nanometers.

L'inconvénient de ce procédé est que les différentes opérations de photolithographie constituent des agressions la couche sensible (pollution, nettoyages,_) qui modifient ses caractéristiques et, parlà, diminuent sa sensibilité. The disadvantage of this method is that the various photolithography operations constitute attacks on the sensitive layer (pollution, cleanings, _) which modify its characteristics and, by there, decrease its sensitivity.

Par ailleurs, la composition du matériau utilisé pour former la couche sensible doit être adaptée, par dopage notammentà l'aide de platine, palladium, manganèse,.... au gazà détecter.Il est ainsi nécessaire de prévoir, au cours du processus de fabrication, des opérations spécifiques pour chaque type de capteurs. Le but essentiel de la présente invention est de réaliser un capteur de grande sensibilité et dont le processus de fabrication est grandement simplifié. Furthermore, the composition of the material used to form the sensitive layer must be adapted, in particular by doping with platinum, palladium, manganese, at the same time. It is therefore necessary to provide, during the manufacturing process, specific operations for each type of sensor. The essential object of the present invention is to provide a sensor of great sensitivity and whose manufacturing process is greatly simplified.

De façon plus précise, l'invention concerne un capteur chimique de gazà oxyde métallique du type comportant: - un substrat, - un corps de chauffe disposé sur ledit substrat, - une couche électriquement isolante disposée sur ledit corps de chauffe, - une couche sensible d'oxyde métallique disposée sur ladite couche isolante, et - deux pistes conductrices pour permettre l'application d'un signal électriqueà ladite couche sensible. More specifically, the invention relates to a chemical sensor for a metal oxide gas of the type comprising: a substrate, a body of a heater disposed on said substrate, - an electrically insulating layer disposed on said heating body, - a metal oxide sensitive layer disposed on said insulating layer, and - two conductive tracks to allow the application of an electrical signal to said sensitive layer.

Ce capteur est caractérisé en ce que les pistes conductrices reposent sur ladite couche isolante et en ce que ladite couche sensible est formée de particules ayant un diamètre de l'ordre de 20 nanomètres et recouvre au moins partiellement les extrémités desdites pistes. This sensor is characterized in that the conductive tracks rest on said insulating layer and in that said sensitive layer is formed of particles having a diameter of the order of 20 nanometers and covers at least partially the ends of said tracks.

On voit ainsi, comme cela ressortira mieux plus tard, que la couche sensible est le tout dernier élément de la structure formant le capteur. Cela permet de ne la déposer qu'au tout dernier moment, c'est-à-dire lorsque toutes les opérations de photolithographie, de découpe puis d'assemblage ont été effectuées. La contamination et la détérioration de la couche sensible sont donc évitées. De plus, il est possible de réaliser des capteurs de différents types sur une même ligne de production, les opérations spécifiques d'adaptation au gazà détecter pouvant quasiment être réalisées sur place. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le métal de l'oxyde formant la couche sensible est l'étain. Thus, as will become clear later, the sensitive layer is the very last element of the structure forming the sensor. This makes it possible to deposit it only at the very last moment, that is to say when all the photolithography, cutting and assembly operations have been performed. Contamination and deterioration of the sensitive layer are therefore avoided. In addition, it is possible to realize sensors of different types on the same production line, the specific operations of adaptation to the gas to detect almost can be realized on the spot. According to a particularly advantageous embodiment, the metal of the oxide forming the sensitive layer is tin.

Le capteur selon l'invention comporte encore, avantageusement, les caractéristiques suivantes: - son substrat est en silicium monocristallin; il comporte une couche diélectrique interposée entre substrat et le corps de chauffe; le corps de chauffe est en silicium polycristallin rendu conducteur pardopage; la couche électriquement isolante est en oxyde de silicium (Si02) ou nitrure de silicium (Si3N4); il comporte, sur la couche isolante et les pistes conductrices, une couche de passivation munie d'une ouverture centrale destinéeà recevoir ensuite la couche sensible; cette couche de passivation est constituée d'une double couche d'oyxde de silicium (Si02) et de nitrure de silicium (Si3N4); il comporte une embase sur laquelle le substrat est fixé. The sensor according to the invention also advantageously comprises the following characteristics: - its substrate is made of monocrystalline silicon; it comprises a dielectric layer interposed between the substrate and the heating body; the heating body is polycrystalline silicon made conductive pardoping; the electrically insulating layer is made of silicon oxide (SiO 2) or silicon nitride (Si 3 N 4); it comprises, on the insulating layer and the conductive tracks, a passivation layer provided with a central opening to to then receive the sensitive layer; this passivation layer consists of a double layer of silicon oxide (SiO 2) and silicon nitride (Si 3 N 4); it comprises a base on which the substrate is fixed.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un capteur tel que défini ci-dessus.Il est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: - formation, sur une partie d'un substrat, d'une couche conductrice destinéeà former ledit corps de chauffe, - formation d'une couche électriquement isolante sur ladite couche conductrice et la partie du substrat non recouverte par celle-ci, - formation desdites pistes conductrices sur ladite couche isolante, puis - formation de ladite couche sensible sur une partie de ladite couche isolante et les extrémités desdites pistes, cette étape comportant les opérations de dépôt d'une couche constituée d'une solution colloïdale métallique, puis de chauffage de l'ensemble pour oxyder et rendre solidaires les particules formant le colloïde de ladite solution. The invention also relates to a method of manufacturing a sensor as defined above. It is characterized in that it comprises the following successive steps: - formation on a portion of a substrate, a conductive layer for forming said heating body, forming an electrically insulating layer on said conductive layer and the part of the substrate not covered by it, forming of said conductive tracks on said insulating layer, then formation of said sensitive layer on a part of said insulating layer and the ends of said tracks, this step comprising the deposition operations of a layer consisting of a metal colloidal solution, and then heating the assembly to oxidize and make solid the particles forming the colloid of said solution.

Le procédé selon l'invention comporte encore, avantageusement, les caractéristiques suivantes: - l'opération de chauffage est effectuéeà l'aide du corps de chauffe; il comporte, préalablementà l'étape de formation de la couche conductrice, l'étape de formation, sur le substrat, d'une couche diélectrique; il comporte, préalablementà l'étape de formation de la couche sensible, l'étape de formation, sur la couche isolante et les pistes conductrices, d'une couche de passivation munie d'une ouverture centrale destinéeà recevoir ensuite la couche sensible; il comporte, postérieurementà l'étape de formation de la couche de passivation et préalablementà l'étape de formation de la couche sensible, l'étape de fixation du substrat sur une embase et l'étape de connexion des pistes conductrices aux bornes de l'embase. The method according to the invention also advantageously comprises the following characteristics: - the heating operation is carried out with by means of the heating body; it comprises, before at the step of forming the conductive layer, the step of forming, on the substrate, a dielectric layer; it comprises, before at the step of forming the sensitive layer, the step of forming, on the insulating layer and the conductive tracks, a passivation layer provided with a central opening intended to to then receive the sensitive layer; it comprises, subsequently to the step of forming the passivation layer and before to the step of forming the sensitive layer, the step of fixing the substrate on a base and the step of connecting the conductive tracks to the terminals of the base.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, dans lequel: - les figures1 et 2 montrent un capteur selon l'invention, respectivement vu de dessus et en coupe selon la ligne brisée1 - Il de la figure1; - les figures3 à 10 illustrent les différentes étapes de fabrication d'une puce, vue en coupe, destinéeà équiper le capteur des figures 1 et 2; - la figure11 est une vue écorchée de dessus de la puce; - la figure 12 illustre l'étape de réalisation de la couche sensible; enfin, - la figure13 représente une variante de réalisation dans laquelle le capteur permet de mesurer plusieurs types de gaz. Other advantages and characteristics of the invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawing, in which: - FIGURES 1 and 2 show a sensor according to the invention, respectively seen from above and in section along the broken line 1 - II of the figure 1; - the figures 3 to 10 illustrate the different stages of manufacturing a chip, seen in section, intended to equip the sensor with figures 1 and 2; - Figure 11 is a cutaway view from above of the chip; - Figure 12 illustrates the step of producing the sensitive layer; finally, - Figure 13 represents a variant embodiment in which the sensor makes it possible to measure several types of gas.

Le capteur représenté aux figures1 et 2 est formé d'une embase10, de poteaux 12 traversant l'embase et destinésà former les bornes électriques du capteur, et d'une puce 14 fixée sur l'embase10 et recouverte d'un boitier de protection16. La puce est reliée aux poteaux 12 par des fils conducteurs18 soudésà chacune de leurs extrémités. The sensor shown in Figures 1 and 2 is formed of a base 10, of posts 12 passing through the base and intended to to form the terminals sensor, and a chip 14 fixed on the base 10 and covered with a protective housing 16. The chip is connected to the posts 12 by wires conductors 18 welded to each of their ends.

La puce 14 comprend, sur sa face supérieure, une couche sensible 20 formée d'un oxyde métallique, par exemple du dioxyde d'étain (Sno2). Cette couche est en contact par une partie de sa périphérie avec deux pistes conductrices 22 destinéesà injecter le courant électrique de mesure. Leurs extrémités opposéesà la zone de contact avec la couche 20 comportent chacune une plage 22a sur laquelle est soudé le fil18 destinéà assurer la liaison avec un poteau 12. The chip 14 comprises, on its upper face, a sensitive layer 20 formed of a metal oxide, for example tin dioxide (Sno 2). This layer is in contact with a portion of its periphery with two conductive tracks 22 for injecting the electric measuring current. Their opposite ends to the zone of contact with the layer 20 each comprise a range 22a on which is welded the wire 18 intended to to ensure the connection with a pole 12.

Un corps de chauffe 24, séparé de la couche sensible 20 par une couche isolante26, permet de chauffer le capteurà la température désirée.Il est alimenté électriquement par des pistes conductrices28 en contact avec ses extrémités. Les pistes28 comportent chacune,à leur extrémité opposée au corps de chauffe 24, une plage 28a sur laquelle est soudé unfil 18 destinéà assurer la liaison avec un poteau 12. A heating body 24, separated from the sensitive layer 20 by an insulating layer 26, makes it possible to heat the sensor to the desired temperature. It is electrically powered by conductive tracks 28 in contact with its ends. Runways 28 each have, at their end opposite the heater body 24, a track 28a on which is welded a wire 18 intended for to connect to a pole 12.

Le tout est disposé sur un substrat30 revêtu d'une membrane32. En outre, une couche de passivation 34 est disposée sur la face supérieure pour recouvrir la puce 14à l'exception des plages 22a et 28a et d'une découpe35 essentiellement occupée par la couche sensible 20. Afin de réduire l'inertie thermique de l'ensemble, le substrat30 est creusé sous le corps de chauffe, jusqu'à la membrane32, pour former un dégagement36. The whole is placed on a substrate 30 coated with a membrane 32. In addition, a passivation layer 34 is disposed on the upper face to cover the chip 14 30 is dug under the heater, up to the membrane 32, to form a clearance 36.

On se référera maintenant aux figures3 à 11 montrant les différentes étapes du procédé de fabrication de la puce, qui fait appel aux techniques habituelles de photo-lithographie utilisées dans la production de circuits intégrés et de micro-usinages. Les matériaux mentionnés ci-dessous sont donnésà titre d'exemple uniquement, d'autres pouvant être préférés, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Reference will now be made to Figures 3 to 11 showing the different steps of the chip manufacturing process, which uses the usual photo-lithography techniques used in the production of integrated circuits and micro-machining. . The materials mentioned below are given to as an example only, others may be preferred, without departing from the scope of the invention.

On part d'un substrat30 constitué d'une plaque de silicium monocristallin telle qu'utilisée pour la fabrication de circuits intégrés, par exemple de type P, référencé < 100> (fig. 3). Plusieurs puces peuventy être formées simultanément. Toutefois, pour simplifier le dessin, une seule est représentée. La face supérieure du substrat30 est, tout d'abord, revêtue d'une couche diélectrique en oxynitrure, destinéeà former la membrane32 (fig. 4), puis d'une couche conductrice en silicium polycristallin rendue conductrice par dopage au moyen de phosphore. Cette couche est ensuite usinée par photo- lithographie pour former un rectangle disposé au centre de la puce et qui constitue le corps de chauffe 24 (fig. 5). Puis, une couche d'oxyde de silicium (S'02) ou de nitrure de S'l'C'UM (S'M) vient recouvrir le tout et forme la couche d'isolation26 (fig. 6). Starting from a substrate 30 consisting of a monocrystalline silicon plate as used for the manufacture of integrated circuits, for example P-type, referenced <100> (Fig. 3). Several chips can y be formed simultaneously. However, to simplify the drawing, only one is represented. The upper face of the substrate 30 is first coated with a dielectric layer of oxynitride, intended to to form the membrane 32 ( Fig. 4), followed by a conductive polycrystalline silicon layer made conductive by doping with phosphorus. This layer is then machined by photolithography to form a rectangle disposed in the center of the chip and which constitutes the heating body 24 (Fig. 5). Then, a layer of silicon oxide ( S'02) or nitride of S'l'C'um (S'M) covers the whole and forms the insulation layer 26 (fig. 6).

Après avoir réalisé, dans la couche26, des découpes définissant des fenêtres 38 ouvertes jusqu'au corps de chauffe 24 sur deux côtés opposés du rectangle, on revêt le tout d'une couche conductrice métallique, en alliage de chrome/titane/platine. Cette couche est ensuite usinée par photo-lithographie, afin de définir les pistes conductrices 22 et28 destinéesà alimenter respectivement la couche sensible 20 et le corps de chauffe 24 (fig. 7). Plus précisément, le métal formant les pistes 22 pénètre dans les fenêtres38 pour assurer le contact avec le corps de chauffe 24. After having made, in the layer 26, cutouts defining open windows up to the heating body 24 on two opposite sides of the rectangle, the whole is coated. a metallic conductive layer made of chromium / titanium / platinum alloy. This layer is then machined by photo-lithography, in order to define the conductive tracks 22 and 28 intended to respectively feed the sensitive layer 20 and the heating body 24 (Fig. 7). More precisely, the metal forming the tracks 22 enters the windows 38 to ensure contact with the heating body 24.

L'ensemble est ensuite revêtu de la couche de passivation 34 qui assure une protection des couches sous-jacentes (fig. 8) et est gravée pour dégager les plages 22a et 28a destinéesà permettre de connecter les pistes conductrices aux poteaux 12 ainsi que la découpe35, de forme rectangulaire, destinéeà recevoir la couche sensible du capteur (fig. 9), et disposée dans la partie centrale du rectangle que définit le corps de chauffe 24. Cette découpe sertà dégager les contacts de la piste conductrice sous la couche sensible. The assembly is then coated with the passivation layer 34 which provides protection for the underlying layers (FIG. 8) and is etched to clear the tracks 22a and 28a intended for to allow to connect the conductive tracks to the posts 12 as well as the 35, cut of rectangular shape, intended to receive the sensitive layer of the sensor (fig. 9 ), And arranged in the central part of the rectangle defined by the heating body 24. This cutout serves to release the contacts of the conductive track beneath the sensitive layer.

Le substrat30 est finalement attaqué chimiquement sur sa face inférieure afin de réaliser le dégagement36. De la sorte, il ne subsiste que la membrane32 sous le corps de chauffe 24 (fig. 10). Substrate 30 is finally chemically etched on its underside to achieve clearance 36. In this way, only the membrane 32 remains. under the heating element 24 (fig. 10).

Le substrat est ensuite découpé en puces qui sont montées chacune sur une embase10, comme illustré aux figures1 et 2. The substrate is then cut into chips which are each mounted on a base 10, as shown in Figures 1 and 2.

On notera qu'à ce stade du procédé, le couche sensible 20 n'a toujours pas été déposée. Toutes les opérations décrites jusqu'ici se retrouvent doncà l'identique quel que soit le type de capteur réalisé. La fonction du capteur ne sera définie qu'après la mise en place de la couche sensible 20, selon la technique décrite en détail dans le document EP 98400246.9(déjà cité) et comme illustré par la figure 12. It will be noted that at this stage of the process, the sensitive layer 20 has not yet been deposited. All the operations described so far are found to the same regardless of the type of sensor made. The function of the sensor will be defined only after the establishment of the sensitive layer 20, according to the technique described in detail in the document EP 98400246.9 (already cited) and as shown in FIG. 12.

Cette figure montre l'embase10 et la puce 14, ainsi qu'un micro-doseur 42, muni d'un capillaire 44 et contenant une solution colloïdale formée d'un solvant et de nano-particules de métal en suspension, généralement de l'étain. De manière avantageuse, la solution colloïdale est obtenueà partir d'un précurseur organométallique, par exemple un complexe amide de type ([(Sn(NCH3)2)212)mélangé à un solvant légèrement hydraté, tel que le toluène ou l'anisole. La concentration est choisie de façon que la solution puisse s'écouler normalement au travers du capillaire. This figure shows the base 10 and the chip 14, as well as a micro-doser 42, provided with a capillary 44 and containing a colloidal solution formed of a solvent and nano-particles of metal in suspension, usually tin. Advantageously, the colloidal solution is obtained from an organometallic precursor, for example an amide complex of type ([(Sn (NCH 3) 2) 212) mixed at . a slightly hydrated solvent, such as toluene or anisole. The concentration is chosen so that the solution can flow normally through the capillary.

Le micro-doseur 42 est commandé par une source de gaz non oxydant, avantageusement de l'azote. Une augmentation de la pression provoque un écoulement de la solution au travers du capillaire 44.Il se forme alors une goutte 46 qui est disposée au centre de la découpe35. Son volume est tel qu'elle s'étend jusqu'au-dessus des pistes conductrices 22. La goutte 46 est positionnée et centrée dans la découpe35. The micro-doser 42 is controlled by a source of non-oxidizing gas, advantageously nitrogen. An increase in the pressure causes the solution to flow through the capillary 44. It is then formed a drop 46 which is arranged in the center of the cutout 35. Its volume is such that it extends to above the conductive tracks 22. The drop 46 is positioned and centered in the cutout 35.

Le colloïde est généralement formé d'étain dopé au platine, palladium, manganèse ou tout autre dopant choisi en fonction du gazà analyser. The colloid is generally formed of platinum, palladium, manganese doped tin or any other dopant selected as a function of the gas to be analyzed.

La couche sensible 20 se trouvant sur son site de réception, il ne reste plus qu'à la porter,à l'aide du corps de chauffe 24 (alimenté par l'intermédiaire des poteaux 12),à une température élevée, typiquement de 500'C environ. Ce traitement thermique in situ a pour but de faire évaporer le solvant et de provoquer l'agglomération des particules ainsi que leur oxydation, de manière à conférerà la couche sensible les propriétés physico-chimiques souhaitées, lesquelles peuvent être ajustées en fonction d'un gaz particulierà détecter en jouant sur des paramètres tels que la température, la durée et le cyclage thermique. The sensitive layer 20 is at its receiving site, it remains only to wear it, to using the heating body 24 (supplied via the posts 12), at a high temperature, typically about 500 ° C. This in situ heat treatment is intended to evaporate the solvent and to cause the agglomeration of the particles and their oxidation, so to confer to the sensitive layer the properties physico-chemical properties, which can be adjusted according to a particular gas to detect by adjusting parameters such as temperature, duration and thermal cycling.

La couche 20 ainsi obtenue a une structure poreuse constituée de sphères qui sont attachées les unes aux autres et adhèrentà la couche isolante26 et aux pistes conductdces 22. Une fois que la couche sensible est en place, il ne reste plus qu'à la protéger des corps étrangers, de l'air ambiant ainsi que de certains composés gazeux que l'on ne désire pas détecter.A cet effet, on fixe sur l'embase10 le boîtier 16 (représenté partiellement sur la figure 2) qui est en matière plastique ou en métal et comporte, de manière classique, une grille et un matériau filtrant (charbon actif, zéolithe .... ). The layer 20 thus obtained has a porous structure consisting of spheres which are attached to each other and adhere to the insulating layer 26 and to the conductdces tracks 22. Once the sensitive layer is in place, it remains only to protect it from foreign bodies, ambient air and some gaseous compounds that we do not want to detect. A this effect, the housing 16 (partially shown in FIG. 2) is fixed on the base 10 which is made of plastic or metal and comprises, in a conventional manner, a grid and a filter material (activated carbon, zeolite ....).

Dans les systèmes de sécurité, de nombreuses situations requièrent l'analyse simultanée de plusieurs gaz. Avec les techniques connues, il est nécessaire de disposer de plusieurs capteurs indépendants, fabriqués séparément, car les couches sensibles doivent présenter des caractéristiques différentes, obtenues au cours du processus de fabrication. In safety systems, many situations require the simultaneous analysis of several gases. With the known techniques, it is necessary to have several independent sensors, manufactured separately, because the sensitive layers must have different characteristics, obtained during the manufacturing process.

Grâce au procédé selon l'invention, la réalisation de plusieurs capteurs sur une même puce est particulièrement aisée et de faible coût. La figure13 montre une telle puce, qui porte la référence52. Elle comprend deux capteurs 54C et54N, agencés pour analyser respectivement la présence de monoxyde de carbone(CO) et de monoxyde d'azote (NO). Sur cette figure, les parties spécifiquesà l'un des capteurs sont identifiées par les lettresC ouN qui suivent le numéro de référence. Aucune lettre n'est ajoutée lorsque le composant est commun aux deux capteurs. With the method according to the invention, the realization of several sensors on the same chip is particularly easy and low cost. Figure 13 shows such a chip, which has the reference 52. It includes two sensors 54C and 54N, arranged to analyze respectively the presence of carbon monoxide (CO) and nitric oxide (NO). In this figure, the specific parts to of one of the sensors are identified by the letters C or N following the reference number. No letters are added when the component is common to both sensors.

Chacun des capteurs présente la même structure que celle décrite en référence aux figures1 et 2, avec une couche sensible56, des pistes conductrices58 destinéesà mesurer la résistance de la couche conductrice, une couche isolante60, un corps de chauffe62 alimenté par deux pistes conductrices 64, une membrane66 commune aux deux capteurs et un substrat disposé sous la membrane66 et qui n'est pas représenté. Each of the sensors has the same structure as that described with reference to Figures 1 and 2, with a sensitive layer 56, conductive tracks 58 intended to measure the resistance of the conductive layer, an insulating layer 60, a heating body 62 powered by two conductive tracks 64, a membrane 66 common to both sensors and a substrate disposed under the membrane 66 and which is not shown.

Le tout est recouvert d'une couche de passivation68 dans laquelle des ouvertures 58a et 64a ont été pratiquées au droit des pistes conductrices, pour définir des plages sur lesquelles des fils peuvent être soudés, et une découpe70 dans laquelle se dessinent les extrémités intérieures des pistes conductrices58 et la couche isolante60, et où est disposée la couche sensible56. Cette dernière recouvre, au moins partiellement, les pistes conductrices58, de sorte qu'elles sont reliées l'uneà l'autre électriquement, ce qui permet de déterminer la résistance électrique de la couche sensible56 par la mesure du courant la traversant. The whole is covered with a passivation layer 68 in which openings 58a and 64a have been made to the right of the conductive tracks, to define ranges on which wires can be welded, and a cut 70 in which the inner ends of the conductive tracks 58 and the insulating layer 60 are drawn, and where the sensitive layer 56 is arranged. The latter covers, at least partially, the conductive tracks 58, so that they are connected one to the other electrically, allowing to determine the electrical resistance of the sensitive layer 56 by measuring the current flowing through it.

Comme la température de traitement de la solution colloïdale pour la transformer en couche sensible est définie par le corps de chauffe et non par l'environnement, chaque capteur peut être traité de manière spécifique, ce qui n'est pas possible lorsque le traitement thermique se fait en disposant le capteur dans une enceinte chauffée. On peut donc, de la sorte, réaliser sur un même substrat deux capteurs ayant des caractéristiques différentes sans devoir prendre de mesures particulières.As the treatment temperature of the colloidal solution to transform it into a sensitive layer is defined by the heating body and not by the environment, each sensor can be treated in a specific manner, which is not possible when the heat treatment is done by placing the sensor in a heated enclosure. It is therefore possible, in this way, to produce on the same substrate two sensors having different characteristics without having to take any particular measures.

Claims

REVENDICATIONS 1. Capteur chimique de gazà oxyde métallique comportant: - un substrat(30), - un corps de chauffe (24) disposé sur ledit substrat, - une couche électriquement isolante(26) disposée sur ledit corps de chauffe, - une couche sensible (20) d'oxyde métallique disposée sur ladite couche isolante, et - deux pistes conductrices (22) pour permettre l'application d'un signal électriqueà ladite couche sensible, caractérisé en ce que les pistes conductrices (22) reposent sur ladite couche isolante(26) et en ce que ladite couche sensible (20) est formée de particules ayant un diamètre de l'ordre de 20 nanomètres et recouvre au moins partiellement les extrémités desdites pistes. 2. Capteur selon la revendication1, caractérisé en ce que le métal de l'oxyde formant la couche sensible est l'étain. 3. Capteur selon l'une des revendications1 et 2, caractérisé en ce que ledit substrat est en silicium monocristallin. 4. Capteur selon l'une des revendications1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une couche diélectrique(32) interposée entre ledit substrat(30) et ledit corps de chauffe (24). 5. Capteur selon l'une des revendications1 à 4, caractérisé en ce que ledit corps de chauffe est en silicium polycristallin rendu conducteur par dopage. 6. Capteur selon l'une des revendications1 à 5, caractérisé en ce que ladite couche électriquement isolante est en oxyde de silicium (Si02) ou nitrure de silicium (Si3N4). 7. Capteur selon l'une des revendications1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, sur ladite couche isolante(26) et lesdites pistes conductrices (22), une couche de passivation (34) munie d'une ouverture centrale(35) destinéeà recevoir ensuite la couche sensible. 8. Capteur selon la revendication7, caractérisé en ce que ladite couche de passivation est constituée d'une double couche d'oyxde de silicium (Si02) et de nitrure de silicium (Si3N4). 9. Capteur selon l'une des revendications1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une embase(10) sur laquelle ledit substrat(30) est fixé. 10. Procédé de fabrication d'un capteur selon l'une des revendications1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes: - formation, sur une partie d'un substrat(30) d'une couche conductrice destinéeà former ledit corps de chauffe (24), - formation d'une couche électriquement isolante(26) sur ladite couche conductrice et la partie du substrat non recouverte par celle- ci, - formation desdites pistes conductrices (22) sur ladite couche isolante(26), puis - formation de ladite couche sensible (20) sur une partie de ladite couche isolante(26) et les extrémités desdites pistes, cette étape comportant les opérations de dépôt d'une couche constituée d'une solution colloïdale métallique, puis de chauffage de l'ensemble pour oxyder et rendre solidaires les particules formant le colloïde de ladite solution. 11. Procédé selon la revendication10, caractérisé en ce que ladite opération de chauffage est effectuéeà l'aide dudit corps de chauffe (24). 12. Procédé selon l'une des revendications10 et11, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, préalablementà l'étape de formation de ladite couche conductrice, l'étape de formation, sur le substrat(30), d'une couche diélectrique(32). 13. Procédé selon l'une des revendications10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, préalablementà l'étape de formation de ladite couche sensible (20), l'étape de formation, sur ladite couche isolante(26) et lesdites pistes conductrices (22), d'une couche de passivation (34) munie d'une ouverture centrale(35) destinéeà recevoir ensuite la couche sensible. 14. Procédé selon la revendications13, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, postérieurementà l'étape de formation de ladite couche de passivation (34) et préalablementà l'étape de formation de ladite couche sensible (20), l'étape de fixation dudit substrat sur une embase(10) et l'étape de connexion des pistes conductrices (22) aux bornes (12) de l'embase. CLAIMS 1. Chemical to metal oxide gas sensor comprising: - a substrate (30), - a heating body (24) disposed on said substrate, - an electrically insulating layer (26) disposed on said body for heating, - a metal oxide sensitive layer (20) disposed on said insulating layer, and - two conductive tracks (22) for enabling the application of a electrical signal to said sensitive layer, characterized in that the conductive tracks (22) rest on said insulating layer (26) and that said sensitive layer (20) is formed of particles having a diameter of the order of 20 nanometers and at least partially covers the ends of said tracks. 2. Sensor according to claim 1, characterized in that the metal of the oxide forming the sensitive layer is tin. 3. Sensor according to one of claims 1 and 2, characterized in that said substrate is monocrystalline silicon. 4. Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a dielectric layer (32) interposed between said substrate (30) and said heating body (24). 5. Sensor according to one of claims 1 to 4, characterized in that said heating body is polycrystalline silicon made conductive by doping. 6. Sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that said electrically insulating layer is silicon oxide (SiO 2) or silicon nitride (Si 3 N 4) . 7. Sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that it further comprises on said insulating layer (26) and said conductive tracks (22), a passivation layer (34) provided with a central opening (35) for to then receive the sensitive layer. 8. The sensor of claim 7, characterized in that said passivation layer consists of a double layer of silicon oxide (SiO 2) and silicon nitride. (Si3N4). 9. Sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that it further comprises a base (10) on which said (30) substrate is fixed. 10. A method of manufacturing a sensor according to one of claims 1 at 9, characterized in that it comprises the following successive steps: - formation, on a part of a substrate (30) of a layer conductor for forming said heating body (24), forming an electrically insulating layer (B) (26) on said conductive layer and the part of the substrate not covered by it, - formation of said conductive tracks (22) on said insulating layer (26), then - formation said sensitive layer (20) on a part of said insulating layer (26) and the ends of said tracks, this step comprising the deposition operations of a layer consisting of a colloidal solution m metallic, then heating the assembly to oxidize and interrelating particles forming the colloid of said solution. 11. The method of claim 10, characterized in that said heating operation is carried out using said heating body (24). . 12. Method according to one of claims 10 and 11, characterized in that it further comprises, before to the step forming said conductive layer, the forming step, on the (30), substrate of a dielectric layer (32). 13. Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that it comprises, in addition, previously to the step of forming said sensitive layer ( 20), the step of forming, on said insulating layer (26) and said conductive tracks (22), a passivation layer (34) provided with a central opening ( 35) destined to then receive the sensitive layer. 14. Process according to claim 13, characterized in that it further comprises, afterwards, the step of forming said passivation layer (34) and beforehand to the step of forming said sensitive layer (20), the step of fixing said substrate on a base (10) and the step of connecting the conductive tracks (22) at the terminals (12) of the base.