Brevet FR2640048A1 — publié le 19900608

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur de détection de traces ou d'impu- retés gazeuses dans une atmosphère à surveilLer, par mesure de la conductivité électrique d'une couche poreuse d'oxyde d'étain. La variation de la conductivité électrique de ces oxydes métalliques, en fonction de la température et de la présence de certains gaz est utilisée pour la détection de traces ou d'impuretés gazeuses dans une atmosphère à contrôler. L'un des facteurs influençant cette variation et tenant à la présence d'un gaz est la chimisorption c'est à dire le transfert électronique entre le gaz et l'oxyde. Ainsi, selon le cas, le gaz absorbé va prendre ou céder des électrons à l'oxyde semi-conducteur. Selon le type p ou n du semi-conducteur et le caractère donneur ou accepteur du gaz, la conductance augmentera (p, accepteur ou n, donneur) on diminuera (n, accepteur ou p, donneur). On comprend que Les occasions d'échange entre le gaz et le semi-conducteur doivent être les plus importantes possibles pour que le capteur soit sensible. Pour une quantité donnée d'oxyde déposé, il faut donc disposer de la plus grande surface d'échange- possible, donc chercher à rendre la couche la moins compacte possible. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une couche très spongieuse qui donne au capteur une sensibilité acceptable.. Selon ce.procédé de fabrication, on dépose sur un substrat électriquement résistif une couche poreuse d'oxyde métallique semi-conducteur par évaporation sous pression partielle d'oxygène du métal de base et/ou de son oxyde et condensation des vapeurs sur ce substrat, en prévoyant de réaliser l'évaporation sous une pression supérieure à 130 Pascals dans un courant gazeux comprenant de l'oxygène et un gaz neutre, la pression partielle de l'oxygène dans ce mélange étant au plus égale à 130 Pascals. Il résulte de ce procédé la formation d'une couche poreuse d'oxyde métallique semi-conducteur, extrêmement spongieuse donc offrant de nombreuses occasions pour un échange électronique avec un gaz. On présume que cette constitution spongieuse de la couche est la conséquence d'un grand nombre de chocs entre le mélange gazeux et les atomes métalliques de la vapeur, si bien que l'énergie des parti- cules et leur direction sont dispersées de manière importante faisant obstacle à la construction d'une couche de structure monolithique ou colonnaire. L'art antérieur dans le domaine enseigne en effet que plus la pression d'oxygène est faible dans l'éva- porateur (l'oxygène étant le seul gaz présent), plus la porosité de la structure diminue. On sait également qu'avec une présence d'oxygène supérieure à 130-135 Pascals, il se produit une pollution de la couche déposée par des oxydes du matériau du creuset (du filament de chauffage) qui détruisent complètement la sensibilité du capteur ou gaz. Selon l'invention, on favorise la constitution d'une structure spongieuse en maintenant un nombre élevé de molécules ou d'atomes de gaz, par unité de volume, (donc une pression supérieure à 130-135 Pascals), dans l'évaporateur. On évite la pollution de la couche mince par les oxydes prove- nant du métal réfractaire du creuset (tungstène par exemple)en maintenant le nombre de molécules ou d'atomes d'oxygène à un niveau suffi- samment faible pour oxyder le métal en fusion (par exemple l'étain) sans oxyder le métal du creuset. A ce propos on notera qu'il est possible qu'au lieu d'une vaporisation de l'étain liquide et oxydation pendant son transfert sur le support, l'étain soit oxydé en surface de bain liquide et qu'il se produise une sublimation des oxydes d'étain. Les électrodes de connexion de la couche mince déposée sur le substrat résistif sont constituées par de fines couches d'or déposées sur le substrat avant le dépôt d'oxydes d'étain, ou après ce dernier. Bien entendu, le procédé selon l'invention permet d'ajuster la quantité d'oxydes déposée par réglage de la distance entre le substrat et le creuset et/ou par l'ajustement du temps d'exposition à la vapeur de métal. On peut ainsi ajuster en conséquence la température à laquelle-en exploitation le capteur est le plus sensible. En effet, la variation de la conductance d'un tel capteur en présente d'un gaz donné varie selon la température de mesure. Elle passe par un maximum souvent très prononcé pour une température bien précise qui dépend, entre autres facteurs, de l'épaisseur de la couche poreuse, qui peut être facilement ajustée dans le procédé de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un capteur de détec- tion de traces ou d'impuretés gazeuses selon lequel on procède à l'évaporation sous pression partielle d'oxygène d'étain ettou d'oxyde d'étain pour condenser les vapeurs sur un substrat électriquement isolant et y créer un dépôt en couche poreuse, caractérisé en ce que l'évaporation de - l'oxyde métallique ou du métal est réalisée sous une pression supérieure à 130 Pascals dans un courant gazeux comprenant de l'oxygène et un gaz neutre, la pression partielle de l'oxygène dans ce mélange étant au plus égale à 130 Pascals. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, préalablement ou postérieurement à la consti- tution de la couche poreuse d'oxyde métallique, on réalise des électrodes de connexion par dépôt surle support d'une couche d'or préalablement évaporé. 3. Capteur de détection de traces ou d'impuretés gazeuses, issu du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche d'oxyde métallique semiconducteur possède une structure spongieuse exempte d'oxydes provenant du matériau du creuset d'éva- poration.