BRPI0901498A2 - sensor de medição, processo para análise de um lìquido apolar, processo para produção de um sensor de medição - Google Patents
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Abstract
SENSOR DE MEDIçãO, PROCESSO PARA ANáLISE DE UM LìQUIDO APOLAR, PROCESSO PARA PRODUçãO DE UM SENSOR DE MEDIçãO. Um sensor de mediçào para análise de um líquido apoiar contém um transistor de efeito de campo, que apresenta um contato de porta livre para umedecimento com o líquido apoiar, e uma blindagem elétrica, que envolve o contato de porta e apresenta aberturas para entrada e saída do líquido apolar.
Description
SENSOR DE MEDIÇÃO, PROCESSO PARA ANÁLISE DE UM LÍQUIDOAPOLAR, PROCESSO PÁRA PRODUÇÃO DE UM SENSOR DE MEDIÇÃO
ESTADO ATUAL DA TÉCNICA
A presente invenção refere-se a um sensor demedição, a um processo para a produção de um sensor demedição e a um processo para análise de um líquido apoiar.
US 4,882,292 descreve um ChemFET para análise delíquidos polares.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
Um aspecto da invenção refere-se a um sensor demedição para análise de -um líquido apoiar com um transistorde efeito de campo, que apresenta um contato de porta livrepara umedecimento com o líquido apoiar, e uma blindagemelétrica, que envolve o contato de porta e apresentaaberturas para uma entrada e saída do líquido apoiar.
Em líquidos apolares, o emprego de um eletrodo dereferência no sentido convencional não é conveniente, poisnão fluem correntes elétricas ou também iônicas paracompensação de diferenças de potencial no líquido. Umpotencial de referência é introduzido, segundo a invenção,na medida em que todo o ambiente do ChemFET é levado a umpotencial definido por meio da blindagem elétrica.
Um outro aspecto refere-se a um processo paraanálise de um líquido apoiar, na medida em que é detectadauma condutibil idade de um canal de corrente de umtransistor de efeito de campo, cujo dielétrico de porta éumedecido pelo líquido apoiar.
Um outro aspecto refere-se a um processo para aprodução de um sensor de medição com as etapas:estruturação de regiões de dreno e fonte em um substratosemicondutor, deposição de um dielétrico de porta acima deum canal de porta definido pelas regiões de dreno e fonte,contatação das regiões de dreno e fonte, enterramento dodielétrico de porta em um material sacrificial, deposiçãode uma camada de semicondutor condutora sobre o materialsacrificial acima do dielétrico de porta, introdução deaberturas na camada de semicondutor condutora para formaçãoda blindagem elétrica e sub-mordentagem da camada desemicondutor condutora para liberação do dielétrico deporta.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será explicada a seguir combase em formas de execução preferidas e figuras em apenso.Nas figuras mostram:
Fig. 1 - uma seção transversal parcial de um sensorde medição;
Fig. 2 - uma vista do alto do sensor de medição dafig. 1.
FORMAS DE EXECUÇÃO DA INVENÇÃO
Uma forma de execução de um sensor de medição 1será explicada com auxílio de uma seção transversal parcialna fig. 1. A fig. 2 mostra o sensor de medição 1 em umavista do alto. O sensor de medição 1 apresenta um ChemFET 2e uma blindagem 3 elétrica.
O ChemiFET 2 é estruturado em um substrato desemicondutor 10. O substrato de semicondutor 10 é dopadocom um agente de dopagem de um primeiro tipo decondutibilidade. No substrato de semicondutor 10 estãointroduzidas duas regiões para fonte 11 e dreno 12 dopadascom um agente de dopagem de segundo tipo decondutibilidade. Fonte 11 e dreno 12 são contatados atravésde eletrodos 13, 14. Fonte 11, dreno 12 e os eletrodos 13,14 estão encapsulados por uma camada protetora 15 isolante.
Acima de uma região de canal 2 0 entre fonte 11 edreno 12 está disposto um dielétrico de porta 21. Odielétrico de porta 21 influencia a condutibilidade de umcanal de porta 22, que se forma no substrato 2 contíguo aodielétrico de porta 21 e entre fonte 11 e dreno 12.
O dielétrico de porta 21 pode ser aplicado oudepositado sobre o substrato de semicondutor 10. Exemplospara o dielétrico de porta 21 abrangem A1203, SÍ3N4, Si02,diamante, SiC policristalino ou amorfo bem como polímeroscom uma alta resistência químico com relação a propelentes(p.ex. poliamidas estabilizadas, polieteretercetona,polieterssulfona, polifenilenosulfeto, olefinas
parcialmente ou totalmente halogenadas ou fluoradas) e suascombinações de camada. Além disso, o dielétrico de portapode ser revestido adicionalmente ainda com plásticosintumescíveis ou materiais porosos. Na forma de execuçãorepresentada, o dielétrico de porta 21 não é coberto poruma outra camada, mas sim livre e pode ser levado a contatocom um líquido.
O dielétrico de porta 21 se encontra em umpotencial flutuante, pois não está acoplado através de umeletrodo com um potencial de referência. O dielétrico deporta 21 assume o potencial do ambiente. Os camposdielétricos no dielétrico de porta 21 são assim fixadospelo ambiente.
O líquido apoiar e substâncias dissolvidas ouemulsionadas no líquido apoiar adsorvem na superfície livredo dielétrico de porta 22. Uma taxa de adsorção écaracterística para cada combinação de uma substância e omaterial selecionado para o dielétrico de porta 21. Aadsorção conduz a campos eletrostáticos modificados einfluencia as propriedades dielétricas do dielétrico deporta 21. A alteração do dielétrico de porta 22 atua sobrea condutibilidade do canal de porta 22, que pode seravaliada por um circuito externo, aqui não descrito. Aavaliação pode se respaldar em tabelas, das quais com baseem uma alteração absoluta da condutibilidade, de umavelocidade da alteração da condutibilidade, etc. podem serdeterminados o tipo e a quantidade das substâncias.
Sobre a camada protetora 15 está disposta umablindagem 3 elétrica. A blindagem 3 elétrica envolve odielétrico de porta 21. Dentro da blindagem 3 elétricaexiste um potencial elétrico constante, que épredeterminado pelo potencial da blindagem 3 elétrica. Olíquido apoiar, assim como um vácuo, não tem influênciasobre os campos elétricos e potenciais dentro da blindagem.
A blindagem 3 elétrica pode ser levada a um potencialelétrico definido.
A blindagem 3 elétrica pode ser formada de materialsemicondutor dopado ou de um metal, especialmente um metaldo grupo platina ou ouro.
A blindagem 3 elétrica apresenta aberturas 31,pelas quais o líquido apoiar pode atravessar a blindagem 3elétrica. As aberturas 31 podem ser introduzidas por umprocesso de mordentagem na blindagem 3 elétrica.
Um processo para a produção do sensor de medição 1pode se servir das seguintes etapas. Inicialmente, éproduzido um FET com fonte 11, dreno 12, um canal de porta21 e um dielétrico de porta 21. As etapas de processo paraisso necessárias são suficientemente conhecidas e por issonão expostas pormenorizadamente.
Um material sacrificial é aplicado localmente sobreo dielétrico de porta 21. O material de porta é selecionadode materiais, que podem ser mordentados seletivamente comrelação ao dielétrico de porta. Uma camada do material desemicondutor condutor é depositado sobre o materialsacrificial. A camada pode ser mecanicamente apoiada sobreuma camada isolante acima de fonte 11 e dreno 12. Omaterial de semicondutor condutor pode, por exemplo,abranger carbureto de silício poroso. Aberturas 31 podemser formadas pelos poros do carbureto de silício poroso. Emoutros materiais semicondutores condutores, com etapas demascaragem podem ser mordentadas aberturas 31 na camada noambiente do dielétrico de porta 21. A camada assimestruturada forma a blindagem 3 elétrica. 0 materialsacrificial é removido seletivamente para a blindagem 3elétrica e o dielétrico de porta 21 e pode permanecer comocamada protetora porosa sobre a porta em espessura decamada inalterada ou reduzida.
O dielétrico de porta 3 pode ser revestido com umacamada de metal fina, p.ex. 1 mm a 3 mm, por exemplo ouroou um metal de platina. A camada limítrofe do metal com odielétrico de porta 21 influencia a condutibilidade docanal de porta 22 . Com uma adsorção sobre a camada de metalfina, a camada limítrofe e por conseguinte também acondutibilidade do canal de porta 22 são influenciadas. Astaxas de adsorção sobre as camadas de metal se distinguemdaquelas sobre materiais dielétricos e também suainfluência sobre o canal de porta 22.
O sensor de medição 1 pode apresentar dois ou maisChemFETs, cujos dielétricos de porta 21 apresentamdiferentes composições de material ou são revestidos comoutros metais. As distintas dependências das substânciasadsorvidas possibilitam detectar sua quantidadeseparadamente entre si.
O dielétrico de porta 21 pode apresentar umpolímero de intumescimento. Especialmente pode serempregado um polímero intumescendo em gasolina, diesel,querosene ou óleo.
A blindagem 3 elétrica, envolvendo o transistor deefeito de campo, pode ser levada a um potencial elétricovariável, p.ex. oscilante. Sobre a variação do potencialpode ser realizado um controle funcional do sensor.
Igualmente, sobre um potencial variável podem serdeterminadas outras informações além das análises, p.ex.propriedades dielétricas.
Claims (11)
1. Sensor de medição para análise de um líquidoapoiar e não condutor com um transistor de efeito de campo,caracterizado por apresentar um contato de porta (21) livrepara umedecimento com o líquido apoiar, e uma blindagem (3)elétrica, que envolve o contato de porta (21) e apresentaaberturas (31) para uma entrada e saída do líquido.
2. Sensor de medição, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato de que o contato de porta livreapresenta um dielétrico de porta (21) livre.
3. Sensor de medição, de acordo com a reivindicação-1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o contato de porta(21) livre se encontra em um potencial elétrico flutuante.
4. Sensor de medição, de acordo com uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que ablindagem (3) elétrica é produzida de um materialsemicondutor.
5. Sensor de medição, de acordo com uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de quea blindagem (3) elétrica e o transmissor de efeito de campoestão integrados em um chip.
6. Processo para análise de um líquido apoiar e nãocondutor caracterizado por ser por meio de uma detecção deuma condut ibi 1 idade de um canal de corrente de umtransistor de efeito de campo, cujo dielétrico de porta éumedecido pelo líquido.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que uma blindagem (3) elétricaenvolvendo o transistor de efeito de campo é levada a umpotencial elétrico constante.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que uma blindagem (3) elétrica,envolvendo o transistor de efeito de campo, é levada a umpotência elétrico variável.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que entre dieletrico de porta elíquido é aplicado um revestimento de polímero, queapresenta uma absorção totalmente ou parcialmente seletivade componentes do líquido.
10. Processo para a produção de um sensor demedição caracterizado por compreender as etapas de:estruturação de regiões de dreno e fonte (11, 12)em um substrato semicondutor (10),deposição de um dieletrico de porta (21) acima deum canal de porta (22) definido pelas regiões de dreno efonte (11, 12),contatação das regiões de dreno e fonte (11, 12),enterramento do dieletrico de porta (21) em ummaterial sacrificial,deposição de uma camada de semicondutor condutorasobre o material sacrificial acima do dieletrico de porta,introdução de aberturas (31) na camada desemicondutor condutora para formação da blindagem (3)elétrica; esub-mordentagem da camada de semicondutor condutorapara liberação do dieletrico de porta (21).
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que a blindagem (3) elétrica émetalizada.
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