ES2983914T3 - Dispositivo de detección de gas y método de fabricación del mismo - Google Patents

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Abstract

Se proporciona un dispositivo de detección de gas. El dispositivo incluye un sustrato y un material dieléctrico aplicado al sustrato. Se aplica un material sensor a la película dieléctrica. El material sensor tiene una superficie inferior, lateral y superior. Se aplica al menos parcialmente un material de electrodo a la película dieléctrica y al menos parcialmente a una parte del lateral del material sensor y a una parte de la superficie superior del material sensor para fijar una parte del material sensor al material dieléctrico. El material de electrodo forma una barrera de vapor sobre el material sensor para facilitar la prevención de la delaminación entre el material sensor y el material de electrodo sobre partes del material sensor donde el material sensor no está fijado al material dieléctrico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de detección de gas y método de fabricación del mismo
Campo técnico de la invención
Las realizaciones actualmente divulgadas se refieren generalmente a dispositivos de detección de gas, y más particularmente, a un sistema y método para mejorar la durabilidad de un dispositivo de detección de gas.
Antecedentes de la invención
Generalmente, los dispositivos de detección de gases son dispositivos quimiorresistivos. Los dispositivos de detección de gas cambian la resistencia eléctrica al entrar en contacto con un gas objetivo. En algunas situaciones, el dispositivo de detección de gas funciona en un ambiente de alta humedad, en el que el dispositivo de detección de gas absorbe humedad atmosférica. A medida que el dispositivo de detección de gas absorbe humedad atmosférica, el elemento sensor en el dispositivo de detección de gas se expande. El elemento sensor puede presentar una expansión de volumen de casi el 50 % en presencia de agua o alta humedad. La expansión de volumen del elemento sensor puede provocar una delaminación del elemento sensor del material del electrodo y otros materiales en el dispositivo de detección de gas.
Además, los dispositivos de detección de gas normalmente funcionan a altas temperaturas, temperaturas a menudo superiores al punto de ebullición del agua. Estas altas temperaturas pueden expulsar el agua absorbida del elemento sensor. A medida que el agua sale del elemento sensor, el elemento sensor experimenta una contracción de volumen, lo que puede provocar la deslaminación del elemento sensor del material del electrodo y otros materiales en el dispositivo de detección de gas. La expansión y contracción cíclica del volumen, incluso si no es excesiva, puede causar delaminación. Generalmente, una vez fabricados, los dispositivos de detección de gas pueden sellarse en un ambiente seco en un recipiente con un desecante, o funcionar a su temperatura de funcionamiento para evitar la absorción de agua en el elemento sensor y la delaminación resultante.
Generalmente, un dispositivo de detección de gas puede fabricarse sobre un sustrato de silicio. Los materiales comunes a partir de los cuales se pueden fabricar los electrodos en el dispositivo de detección de gas incluyen un metal, como oro u otros metales como aluminio y polisilicio. Las películas dieléctricas comunes que pueden usarse en la construcción de dispositivos de detección de gases incluyen nitruros y óxidos de silicio. Ventajosamente, el sustrato se puede procesar de manera que todos los procesos de fabricación completados en el sustrato se realicen antes de la deposición del elemento sensor. Generalmente, un dispositivo de detección de gas que utiliza un material sensor como dióxido de estaño encima del sustrato necesita estar expuesto al ambiente, que puede ser rico en humedad, para detectar el gas objetivo.
Los dispositivos de detección de gas normalmente tienen un material de electrodo depositado inmediatamente antes del elemento sensor. Cuando hay una expansión o contracción del volumen del material del elemento sensor con respecto al material del electrodo, la expansión y contracción del volumen pueden causar la deslaminación del electrodo del elemento sensor debido a las grandes fuerzas de compresión o tracción, respectivamente. Por ejemplo, la delaminación del material del electrodo del material sensor de dióxido de estaño en un elemento sensor MOS (Semiconductor de óxido metálico) puede destruir el sensor de gas.
La delaminación puede causar una falla en el campo de un dispositivo de detección de gas. En el caso de un sensor de gas que utiliza dióxido de estaño como material del sensor MOS, la expansión de volumen de la capa de dióxido de estaño causada por la exposición a la humedad y su absorción, y la contracción de volumen de la capa de dióxido de estaño causada por la desorción de la humedad de la capa de dióxido de estaño pueden hacer que falle la interfaz dióxido de estaño-electrodo. Las mismas expansiones o contracciones de volumen de la capa de dióxido de estaño no provocarán el fallo de la interfaz dióxido de estaño-nitruro. El dióxido de estaño permanece adherido al nitruro. Esto se debe a que la interfaz nitruro-dióxido de estaño es más fuerte que la tensión del dióxido de estaño inducida por la humedad. Existen complicaciones de procesamiento al aplicar y modelar el material del electrodo según el material sensor. Muchos procesos conocidos en la técnica para depositar y modelar un material de electrodo, tal como oro, por ejemplo, implican procesos húmedos. Es importante destacar que un elemento sensor no debe exponerse al agua durante el procesamiento debido a posibles fallas de delaminación por expansión de volumen o contracción.
Sigue siendo necesario evitar la deslaminación entre el elemento sensor y el material del electrodo.
El documento US 4 224 280 A divulga un monóxido de carbono que detecta el dispositivo que exhibe un cambio stepwise en corriente de la película sobre una gama preseleccionada en la concentración del monóxido de carbono se divulga. Se forma una primera película predominantemente de óxido estánnico (SnO2) sobre una capa aislante, y una segunda película predominantemente de platino (Pt) se forma sobre dicha primera película.
El documento US 5250 170 A divulga un sensor de gas que incluye un sustrato, un miembro calefactor formado sobre el miembro de base, una estructura sensible al gas formada sobre el miembro calefactor mediante un proceso que comprende los siguientes pasos de formación de una estructura de capas apiladas sobre el miembro calefactor, la estructura de capas apiladas que incluye al menos una capa semiconductora de óxido metálico y una película aislante, y la realización de un tratamiento térmico con respecto a la estructura de capas apiladas de modo que un constituyente de la película aislante se difunda en los espacios entre las partículas de cristal de la capa semiconductora de óxido metálico y las capas de electrodos estén en contacto con la estructura sensible al gas.
El documento EP 0795 747 Al divulga un dispositivo semiconductor que comprende una base semiconductora, un calentador formado sobre la base semiconductora a partir de material conductor, tal como polisilicio, y una capa a calentar mediante el calentador. El calentador comprende brazos primero y segundo que se extienden sobre la base semiconductora desde una porción calentadora y una abertura que se extiende verticalmente a través de la porción calentadora.
Compendio de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de detección de gas según la reivindicación independiente 1 adjunta y a un método para formar un dispositivo de detección de gas según la reivindicación independiente 5 adjunta. Las reivindicaciones dependientes comprenden características opcionales de un dispositivo de detección de gas. y de un método para formar un dispositivo de detección de gas según la invención.
Una barrera de vapor está formada por el material del electrodo en la porción del lado del material del sensor y la porción de la superficie superior del material del sensor donde se aplica el material del electrodo.
El material del electrodo se aplica al menos parcialmente a una porción del fondo del material sensor. La barrera de vapor está formada por el material del electrodo en la parte de la parte inferior del material del sensor donde se aplica el material del electrodo.
Opcionalmente, el material del electrodo encierra sustancialmente porciones del material sensor que no están fijadas a la capa dieléctrica, en donde el material del electrodo mitiga la expansión o contracción del volumen de las porciones del material sensor encerradas por el material del electrodo.
Opcionalmente, el material del electrodo se construye y dispone para deformarse con la expansión o contracción del volumen del material del sensor sin causar la deslaminación del material del electrodo del material del sensor.
El material del electrodo está construido y dispuesto para permanecer en contacto con el material del sensor durante la expansión o contracción del volumen del material del sensor.
Opcionalmente, la capa de adherencia se aplica durante un proceso de deposición con el material del electrodo sin romper el vacío formado durante el proceso de deposición y sin interrumpir el proceso de deposición.
Opcionalmente, el material del electrodo se forma sin el uso de agua, compuestos a base de agua o materiales saturados después de que el material sensor se haya formado sobre el sustrato.
Opcionalmente, el método también incluye formar la barrera de vapor con el material del electrodo en la porción del lado del material del sensor y la porción de la superficie superior del material del sensor donde se aplica el material del electrodo.
El método también incluye aplicar, al menos parcialmente, el material de electrodos a una parte de la parte inferior del material del sensor. El método también incluye formar la barrera de vapor con el material del electrodo en la porción de la parte inferior del material del sensor donde se aplica el material del electrodo.
Opcionalmente, el método también incluye encerrar sustancialmente, con el material de electrodo, porciones del material del sensor que no están fijadas a la capa dieléctrica, en donde el material de electrodo mitiga la expansión o contracción de volumen de las porciones del material del sensor encerradas por el material de electrodo.
El método también incluye la construcción y disposición del material del electrodo para que se deforme con la expansión o contracción del volumen del material del sensor sin causar la deslaminación del material del electrodo del material del sensor.
El método también incluye la construcción y disposición del material del electrodo para permanecer en contacto con el material del sensor durante la expansión o contracción del volumen del material del sensor.
El método también incluye aplicar la capa de adherencia durante un proceso de deposición con el material de electrodo sin romper un vacío formado durante el proceso de deposición y sin interrumpir el proceso de deposición.
Opcionalmente, el método también incluye la formación del material del electrodo sin el uso de agua, compuestos a base de agua o materiales saturantes después de que el material del sensor se haya formado sobre el sustrato.
Opcionalmente, el método también incluye formar el material del electrodo en más de un paso de deposición.
Opcionalmente, el método también incluye formar al menos una deposición del material del electrodo después de la deposición del material del sensor.
Opcionalmente, el método también incluye formar al menos una deposición del material del electrodo después de la deposición del material sensor sin el uso de agua, compuestos a base de agua, o materiales saturados.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones y otras características, ventajas y divulgaciones contenidas en el presente documento, y la forma de lograrlas, se harán evidentes y la presente invención se entenderá mejor por referencia a la siguiente descripción de varias realizaciones ejemplares de la presente invención tomadas en conjunción con los dibujos adjuntos, en donde: la FIG. 1 es una vista en sección transversal de una estructura de base inicial utilizada para formar un dispositivo detector de gas.
La FIG. 2 es una vista en planta de un dispositivo detector de gas formado según una realización.
La FIG. 3 es una vista isométrica en sección transversal, tomada a través de la línea A-A de la FIG. 2, de un dispositivo detector de gas formado de acuerdo con una realización.
La FIG. 4 es una vista en sección transversal, tomada a través de la línea A-A de la FIG. 2, de un dispositivo detector de gas formado según una realización.
La FIG. 5 es una vista en planta de un dispositivo detector de gas alternativo, que no forma parte de la invención reivindicada.
La FIG. 6 es una vista isométrica en sección transversal, tomada a través de la línea B-B de la FIG. 5.
La FIG. 7 es una vista en sección transversal, tomada a través de la línea B-B de la FIG. 5.
Descripción detallada de las realizaciones divulgadas
Con el fin de promover un entendimiento de los principios de la presente divulgación, se hará referencia a continuación a las realizaciones ilustradas en los dibujos y se utilizará un lenguaje específico para describirlos. No obstante, se entenderá que no se pretende con ello ninguna limitación del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La FIG. 1 ilustra una vista en sección transversal de una estructura de base inicial utilizada para formar un dispositivo detector de gas 100. Las FIGs. 2 a 7 ilustran vistas de dispositivos detectores de gas 100A y 100B construidos sobre un sustrato 102. En una realización, los dispositivos detectores de gas 100 pueden detectar gases tóxicos, tales como, entre otros, sulfuro de hidrógeno y monóxido de carbono. Aunque las realizaciones descritas en el presente documento se describen en relación con un dispositivo de detección de gas, un experto en la técnica apreciará que las realizaciones pueden pertenecer a otros dispositivos o sensores de detección, particularmente dispositivos o sensores que utilizan un óxido metálico para la detección, o cualquier otro conjunto de materiales con expansiones y contracciones diferenciales. En una realización, el sustrato 102 está formado de cerámica, silicio o similar. Un material quimiorresistivo (es decir, un elemento sensor) 104 (descrito en el presente documento con respecto a las FIGs. 2 a 7) se deposita sobre el sustrato 102 y puede aislarse térmica y eléctricamente de su entorno. En una realización, el elemento sensor 104 puede estar formado a partir de óxido de estaño. El calentador 124 en el dispositivo detector de gas 100 puede calentar el material sensor 104 y detectar una temperatura en el elemento sensor 104. En funcionamiento a una temperatura apropiada, y en circunstancias normales, el elemento sensor 104 tiene generalmente una alta resistencia eléctrica; sin embargo, cuando se expone a un gas específico, el elemento sensor 104 experimenta una caída en la resistencia. Esta caída de resistencia se puede utilizar para detectar la presencia de un gas en diferentes aplicaciones. Las realizaciones descritas en el presente documento facilitan la conservación de la integridad de la interfaz entre el elemento sensor 104 y un material de electrodo 110 (descrito en el presente documento con respecto a las FIGs. 2 a 7) cuando el detector 100 está expuesto a la humedad, por ejemplo, humedad. Los métodos de fabricación de los detectores de gas 100 divulgados en el presente documento incluyen métodos para aplicar un material de electrodo 110 al elemento sensor 104. En una realización, el material del electrodo 110 puede ser un metal noble, por ejemplo oro. En otra realización más, el material del electrodo 110 puede ser cualquier material capaz de funcionar como un electrodo. Los métodos incluyen enmascarar la sombra del elemento sensor 104 sobre el sustrato 102 a través de una placa frontal que tiene aberturas alineadas con partes del sustrato 102 donde se desea colocar el elemento sensor 104. Luego se enmascara la sombra de un material de electrodo 110 sobre el elemento sensor 104 a través de una placa frontal que tiene aberturas alineadas con porciones del elemento sensor 104 donde se desea colocar el material de electrodo 110. Este método facilita evitar el procesamiento húmedo del material del electrodo 110, pero permite que el material del electrodo 110 selle sustancialmente los lados y partes de la parte superior del elemento sensor 104. El procesamiento húmedo podría arruinar el elemento sensor 104, provocando que el elemento sensor 104 se deslamine del material del electrodo 110 por expansión de volumen, o el elemento sensor 104 podría ser "envenenado" por la exposición a diferentes materiales, y ya no respondería al objetivo previsto. gas. En una realización, los métodos descritos en el presente documento facilitan la adherencia del elemento sensor 104 al sustrato 102, mitigando así los efectos de la absorción y desorción de humedad del elemento sensor, la expansión y contracción del volumen del elemento sensor y la delaminación del elemento sensor 104 del electrodo. materia 110.
La FIG. 1 ilustra parte de un dispositivo de detección de gas 100 a partir del cual se pueden formar los dispositivos de detección de gas 100A y 100B (descritos a continuación). Se forma un primer dieléctrico 116, por ejemplo una película dieléctrica, sobre el sustrato 102 para facilitar la prevención de un cortocircuito eléctrico del calentador 124 con el sustrato. El primer dieléctrico 116 puede estar formado a partir de nitruro de silicio o cualquier otro dieléctrico adecuado. Por ejemplo, el sustrato 102 puede estar formado de cerámica, silicio y similares, y el primer dieléctrico 116 puede estar formado como un óxido de silicio o un nitruro de silicio. En la realización ilustrada, el primer dieléctrico 116 se aplica simultáneamente tanto a una superficie superior 106 como a una superficie inferior 120 del sustrato 102. El primer dieléctrico 116 se puede aplicar al sustrato 102 usando cualquier método para aplicar un dieléctrico conocido en la técnica. Luego se aplica un segundo material dieléctrico 122, por ejemplo una película dieléctrica, al primer material dieléctrico 116, usando cualquier método conocido en la técnica. El segundo material dieléctrico 122 puede formarse a partir de óxido de silicio o cualquier otro dieléctrico adecuado.
Al menos un calentador 124 está acoplado a la capa dieléctrica 122. El al menos un calentador 124 está construido y dispuesto para aumentar la temperatura del elemento sensor 104 para facilitar reacciones quimiorresistivas específicas dentro del dispositivo de detección de gas 100. El al menos un calentador 124 puede acoplarse a la capa dieléctrica 122 usando cualquier método conocido en la técnica. La tercera y cuarta capas dieléctricas, 123 y 126, por ejemplo películas dieléctricas, pueden aplicarse sobre al menos un calentador 124 y una porción de la capa dieléctrica 122 usando cualquier método conocido en la técnica. Los materiales dieléctricos tercero y cuarto 123 y 126 pueden formarse a partir de óxido de silicio y nitruro de silicio, respectivamente, o cualquier otro dieléctrico adecuado. En la realización ilustrada, los materiales dieléctricos 123 y 126 se aplican y luego se graban para exponer un contacto 128 al calentador 124. Los materiales dieléctricos 123 y 126 se pueden aplicar usando cualquier método conocido en la técnica.
Las FIGs. 2 a 4 ilustran un dispositivo de detección de gas 100A formado a partir de la base inicial del dispositivo de detección de gas 100 mostrado en la FIG. 1. El dispositivo de detección de gas 100A tiene un material de electrodo 110A debajo de porciones del elemento sensor 104 y un material de electrodo HOB encima de porciones del elemento sensor 104. En una realización, los materiales de los electrodos 110A y HOB sellan sustancialmente los bordes y una porción de una superficie superior 112 del elemento sensor 104 para formar una barrera de vapor para la absorción de humedad. En tal realización, el material de electrodo 110A/110B se puede utilizar como material sellador. En una realización, el material del electrodo 110A puede depositarse sobre la capa dieléctrica 126 antes de depositarse el elemento sensor 104 sobre el dieléctrico 126. Además, en una realización, el material de electrodo HOB puede depositarse parcialmente sobre el elemento sensor 104 y parcialmente sobre el material de electrodo 110A después de la deposición del elemento sensor 104 sobre el material de electrodo 110A y el dieléctrico 126. En una realización, la barrera de vapor creada por el material de electrodo 110A/110B puede reducir la expansión de volumen del elemento sensor 104 y puede evitar la deslaminación del material de electrodo 110A/110B del elemento sensor 104. Se forma una primera capa de adherencia (no mostrada) entre el material del electrodo 110A y el elemento sensor 104. Una segunda capa de adherencia (no mostrada) está entre el material del electrodo 110A y el dieléctrico 126. En una realización, se puede formar una capa de adherencia (no mostrada) entre el material calentador 124 y los materiales dieléctricos 122 y 123 y partes del material de electrodo 110A. Las capas de adherencia pueden formarse a partir de titanio, cromo, tantalio o similares.
En una realización, la capa de adherencia se aplica durante el mismo proceso de deposición que el material de electrodo 110 sin romper el vacío utilizado durante el proceso de deposición y sin interrumpir el proceso de deposición. Debido a que el material de electrodo 110 está al menos parcialmente rodeado por materiales dieléctricos 123 y 126, así como por el material calentador 124, se deposita una capa de adherencia en ambos lados del material de electrodo 110. Por ejemplo, la capa de adherencia puede depositarse, in situ, tanto inmediatamente antes del material de electrodo 110 (para ayudar al material de electrodo 110 a adherirse a las capas directamente debajo del material de electrodo 110), como inmediatamente después del material de electrodo 110 (para ayudar a que el material del electrodo 110 se adhiera a la capa formada directamente sobre el material del electrodo 110).
En una realización, la capa de adherencia se aplica simultáneamente con el material calentador 124. Debido a que el material calentador 124 está rodeado por materiales dieléctricos 123 y 122, además de estar en contacto íntimo con el material de electrodo 110, la capa de adherencia se deposita en ambos lados del material calentador 124. Por ejemplo, la capa de adherencia puede depositarse, in situ, antes del material calentador 124 (para ayudar al material calentador 124 a adherirse a las capas directamente debajo del material calentador 124), y después del material calentador 124 (para ayudar al calentador El material 124 se adhiere a las capas formadas directamente encima del material calentador 124). En la técnica anterior conocida es común recocer el material sensor 104 a una temperatura relativamente alta. Esto puede provocar la deslaminación del material calentador 124 de aquellas películas que encapsulan el material calentador 124, dando como resultado una falla de campo.
El dispositivo de detección de gas 100A se forma inicialmente usando los pasos descritos con respecto a la FIG. 1. Los pasos restantes para formar el dispositivo de detección de gas 100A se describen a continuación. El material del electrodo 110A se aplica simultáneamente al dieléctrico 126 y al contacto 128 a través de las capas dieléctricas 123 y 126 sobre partes del calentador 124. Después de aplicar el material del electrodo 110A, se eliminan selectivamente porciones del dieléctrico 110A, por ejemplo mediante enmascaramiento y grabado, como se conoce en la técnica. Luego, el elemento sensor 104 se deposita sobre una porción del material de electrodo 110A y sobre una porción del dieléctrico 126 a través de un espacio 130 formado en el material de electrodo 110A. El elemento sensor 104 puede colocarse de manera que una parte del elemento sensor 104 quede colocada sobre el material del electrodo 110<a>. En la realización ilustrada, el elemento sensor 104 está acoplado de modo que la superficie superior 112 del material sensor 104 esté situada opuesta al sustrato 102.
El material de electrodo HOB luego se aplica al elemento sensor 104 de modo que el material de electrodo HOB se aplica a al menos una parte de la superficie superior 112 (mostrada en la FIG. 4) del elemento sensor 104. En una realización, el material de electrodo HOB está acoplado a la superficie superior 112 del material sensor 104. El material de electrodo HOB también se aplica a lo largo de un lado 132 del elemento sensor 104 que se extiende entre el material de electrodo 110A y la superficie superior 112 del elemento sensor 104. En una realización, el material de electrodo HOB está acoplado al material de electrodo 110A. Por ejemplo, el elemento sensor 104 puede tener un ancho que es menor que el ancho del material de electrodo 110A de modo que una sección expuesta 134 del material de electrodo 110A no esté cubierta por el elemento sensor 104. En tal ejemplo, el material de electrodo HOB puede acoplarse a porciones de la sección expuesta 134 del material de electrodo 110A.
En una realización, el material de electrodo 110A/110B encapsula al menos parcialmente el elemento sensor 104 para retener la integridad de las interfaces entre el elemento sensor 104 y el material de electrodo 110A, el material de electrodo HOB y el material dieléctrico. 126 en caso de expansión o contracción del elemento sensor 104. Se puede observar que un material pasivante (no mostrado) puede aplicarse selectivamente, o aplicarse y luego modelarse, para pasivar porciones del material de electrodo 110a y HOB, la capa dieléctrica 126, el material sensor 104 y otras capas superficiales y características del dispositivo sensor. 100A. Las capas pasivantes pueden actuar, en parte, como una barrera contra la humedad y también pueden funcionar para mitigar la expansión y contracción del volumen del material del sensor.
Las FIGs. 5 a 7 ilustran un dispositivo de detección de gas 100B alternativo, que no forma parte de la invención reivindicada, y que está formado a partir de la parte del dispositivo de detección de gas 100 mostrado en la FIG. 1. En tal realización, el dispositivo de detección de gas 100B está formado con un material de electrodo 110 colocado encima, y no debajo, del elemento sensor 104. En una realización, el dispositivo de detección de gas 100B permite una única deposición del material del electrodo 110. En una realización, el material de electrodo 110 sella sustancialmente los bordes del elemento sensor 104 para crear una barrera de vapor cubriendo al menos una parte de la superficie superior 112 del elemento sensor 104 y partes de los lados 132 del elemento sensor 104 con el material del electrodo 110. En una realización, el dispositivo de detección de gas 100B permite que toda la superficie inferior 234 del material sensor 104 esté en contacto íntimo con un material en la superficie del sustrato del sensor (dieléctrico 126) al que se adhiere bien.
En una realización, el dispositivo de detección de gas 100B permite que el elemento sensor 104 esté en contacto con un material dieléctrico 126. En una realización, el dispositivo de detección de gas 100B facilita mejorar las adherencias entre el elemento sensor 104 y el material del electrodo 110. El elemento sensor 104 puede estar sustancialmente fijado a la superficie 234 del dieléctrico 126, incluso en presencia de otra sustancia que pueda provocar una expansión o contracción del volumen del elemento sensor 104. La estructura del dispositivo de detección de gas 100B prevé sustancialmente que el elemento sensor 104 quede fijado a la superficie del dieléctrico 126, y que facilita la mitigación de los efectos negativos de la expansión o contracción del volumen del elemento sensor. En una realización, la incidencia de delaminación entre el elemento sensor 104 y el material del electrodo 110 puede reducirse significativamente.
Se forma una primera capa de adherencia (no mostrada) entre el material del electrodo 110A y el elemento sensor 104. Una segunda capa de adherencia (no mostrada) se forma entre el material del electrodo 110A y el dieléctrico 126. En una realización, se puede formar una capa de adherencia (no mostrada) entre el material calentador 124 y los materiales dieléctricos 122 y 123, así como porciones del material del electrodo 110A. Las capas de adherencia pueden formarse a partir de titanio, cromo, tantalio o similares.
El dispositivo de detección de gas 100B se forma inicialmente usando los pasos descritos con respecto a la FIG. 1. Los pasos restantes para formar el dispositivo de detección de gas 100B se describen a continuación. El elemento sensor 104 se aplica al dieléctrico 126. En una realización, el elemento sensor 104 se aplica al dieléctrico 126 usando enmascaramiento de sombra. El elemento sensor 104 se aplica al dieléctrico 126 de modo que la superficie superior 112 del elemento sensor 104 esté opuesta al sustrato 102. Luego, el material del electrodo 110 se aplica al dispositivo de detección de gas 100B. En una realización, el material de electrodo 110 se aplica al dispositivo de detección de gas 100B usando enmascaramiento de sombra. El enmascaramiento de sombra proporciona ventajosamente que el material de electrodo 100 se aplique selectiva y simultáneamente a porciones de la superficie superior 112 del elemento sensor 104, en los lados 132 del elemento sensor 104, al dieléctrico 126, en el contacto 128 formado dentro del materiales dieléctricos 123 y 126, y a partes del calentador 124. En una realización, el material de electrodo 110 encapsula al menos parcialmente el elemento sensor 104 para formar una barrera contra la humedad que retiene la integridad de la interfaz entre el elemento sensor 104 y el material de electrodo 110 en caso de expansión o contracción del elemento sensor 104. Cabe señalar que se puede aplicar selectivamente un material pasivante (no mostrado), o aplicarlo y luego modelarlo, para pasivar porciones del material de electrodo 110, la capa dieléctrica 126, el material sensor 104 y otras capas superficiales y características del dispositivo sensor 100B. Las capas pasivantes pueden actuar, en parte, como una barrera contra la humedad y también pueden funcionar para mitigar la expansión y contracción del volumen del material del sensor.
Las realizaciones descritas en el presente documento incluyen estructuras (dispositivos detectores de gas 100A y 100B) y métodos para fabricar las estructuras, en las que el material del electrodo 110 se deposita sobre la estructura y luego se modela en una configuración útil después de la deposición del elemento sensor 104, donde los procesos usado para depositar y modelar el material de electrodo 110 no usar agua, compuestos a base de agua, materiales que contengan agua u otros saturados, es decir, no se usa agua ni ningún otro material que haga que el elemento sensor 104 se expanda o contraiga para depositar o modelar el material del electrodo 110, no se usa agua en el procesamiento después de que el elemento sensor 104 se deposita sobre el sustrato sensor 102. Como resultado, el elemento sensor 104 queda encapsulado por el material de electrodo 110 en áreas donde el elemento sensor 104 no está fijado a la capa dieléctrica 126. Las realizaciones descritas en el presente documento también incluyen una base genérica a partir de la cual se fabrican las estructuras.
Cuando el elemento sensor 104 está fijado a la capa dieléctrica 126, el elemento sensor 104 puede quedar expuesto a entornos que pueden contener humedad. La porción fijada con pasadores del elemento sensor 104 está unida al sustrato 102 y no está libre para expandirse y contraerse completamente. El material del electrodo 110 puede usarse como barrera de vapor, encapsulando sustancialmente el material del sensor en aquellas áreas donde el material del sensor no está fijado a la capa dieléctrica 126.
Si bien la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripción anterior, la misma debe considerarse de carácter ilustrativo y no restrictivo, entendiéndose que solo se han mostrado y descrito ciertas realizaciones y que todos los cambios y Se desea proteger las modificaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de detección de gas (100) que comprende:
un sustrato (102);
un material dieléctrico (116, 122, 123, 126) aplicado al sustrato (102);
un material sensor (104) aplicado al material dieléctrico (116, 122, 123, 126), en donde el material sensor (104) tiene una superficie inferior, un lateral (132) y una superficie superior (112); y
al menos dos electrodos (110), comprendiendo cada electrodo (110) una primera porción de material de electrodo (110B) y una segunda porción de material de electrodo (110A);
en donde la primera porción de material de electrodo (110B) se aplica al menos parcialmente a una porción del lado (132) del material sensor (104) y una porción de la superficie superior (112) del material sensor (104) para fijar una porción del material sensor (104) al material dieléctrico (116, 122, 123, 126), en donde el primer material de electrodo (110B) forma una barrera de vapor sobre el material sensor (104) para facilitar la prevención de la delaminación entre el material sensor (104) y el primer material de electrodo (110B) sobre porciones del material sensor (104) donde el material sensor (104) no está fijado al material dieléctrico (116, 122, 123, 126),
en donde la segunda porción de material de electrodo (110A) se aplica al menos parcialmente entre el material dieléctrico (116, 122, 123, 126) y la parte inferior del material sensor (104) con un espacio (130), siendo el espacio (130) formado entre dos segundas porciones de material de electrodo (110A) de los al menos dos electrodos (110), en donde el espacio (130) está depositado con el material sensor (104), y
en donde el material sensor (104) depositado en el espacio (130) está fijado al material dieléctrico (116, 122, 123, 126),
caracterizado por que
se forma una primera capa de adherencia entre el segundo material de electrodo (110A) y el elemento sensor (104), y
se forma una segunda capa de adherencia entre el segundo material de electrodo (110A) y el material dieléctrico (116, 122, 123, 126).
2. El dispositivo de detección de gas de la reivindicación 1, en donde el material sensor (104) comprende óxido de estaño.
3. El dispositivo de detección de gas de la reivindicación 1, en donde la barrera de vapor está formada por la primera y segunda porciones de material de electrodo (110A, 110B) en la porción del lado del material sensor (104) y la porción de la superficie superior del material sensor (104) donde se aplica el material del electrodo (110A, 110B).
4. El dispositivo de detección de gas de la reivindicación 1, en donde el material del electrodo (110A, 110B) encierra sustancialmente porciones del material sensor (104) que no están fijadas al material dieléctrico (116, 122, 123, 126).
5. Un método para formar un dispositivo de detección de gas (100), comprendiendo el método:
aplicar un material dieléctrico (116, 122, 123, 126) a un sustrato (102);
aplicar un material sensor (104) al material dieléctrico (116, 122, 123, 126), en donde el material sensor (104) tiene un fondo, un lado (132) y una superficie superior (112);
formar al menos dos electrodos (110), comprendiendo cada electrodo (110) una primera porción de material de electrodo (110B) y una segunda porción de material de electrodo (110A),
aplicando al menos parcialmente un primer material de electrodo (110B) a una porción del lado (132) del material del sensor (104) y a una porción de la superficie superior (112) del material del sensor (104) para fijar una porción del material del sensor (104) al material dieléctrico (116, 122, 123, 126), en donde el primer material de electrodo (110B) forma una barrera de vapor sobre el material del sensor (104) para facilitar la prevención de la deslaminación entre el material del sensor (104) y el primer material de electrodo (110B) sobre porciones del material del sensor (104) en donde el material del sensor (104) no está fijado al material dieléctrico (116, 122, 123, 126 ); y
aplicando al menos parcialmente una segunda porción de material de electrodo (110A) entre el material dieléctrico (116, 122, 123, 126) y la parte inferior del material del sensor (104) con un espacio (130), formándose el espacio (130) entre dos segundas porciones de material de electrodo (110A) de los al menos dos electrodos (110), en donde el espacio (130) se deposita con el material del sensor (104), y
en donde el material sensor (104) depositado en el espacio (130) está fijado al material dieléctrico (116, 122, 123, 126),
caracterizado por que
se forma una primera capa de adherencia entre el segundo material de electrodo (110A) y el elemento sensor (104), y
se forma una segunda capa de adherencia entre el segundo material de electrodo (110A) y el material dieléctrico (116, 122, 123, 126).
6. El método de la reivindicación 5, en donde el material sensor (104) comprende óxido de estaño.
7. El método de la reivindicación 5, que comprende además encerrar sustancialmente, con el material del electrodo (110A, 110B), porciones del material sensor (104) que no están fijadas al material dieléctrico (116, 122, 123, 126).
8. El método de la reivindicación 5, que comprende además formar el material del electrodo (110A, 110B) sin el uso de agua, compuestos a base de agua o materiales saturados después de que el material sensor (104) se haya formado sobre el sustrato (102).
9. El método de la reivindicación 5, que comprende además formar el material de electrodo (110A, 110B) en más de una etapa de deposición.
10. El método de la reivindicación 5, que comprende además formar al menos una deposición del material de electrodo (110A, 110B) después de la deposición del material sensor (104).
11. El método de la reivindicación 5, que comprende además formar al menos una deposición del material de electrodo (110A, 110B) después de la deposición del material sensor (104) sin el uso de agua, compuestos a base de agua o materiales saturados.
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