ES2402370T3 - Adhesión mejorada de membranas sobre una capa de nitruro en sensores electroquímicos mediante su fijación a una capa de óxido subyacente - Google Patents

Abstract

Estructura en un sensor electroquímico de estado sEstructura en un sensor electroquímico de estado sólido, que comprende: un sustrato (10); una capa dólido, que comprende: un sustrato (10); una capa de óxido (12) dispuesta sobre el sustrato (10); unae óxido (12) dispuesta sobre el sustrato (10); una estructura eléctricamente conductora (16) dispues estructura eléctricamente conductora (16) dispuesta sobre la capa de óxido (12); una capa de nitrurta sobre la capa de óxido (12); una capa de nitruro (14) dispuesta sobre la capa de óxido (12), tenio (14) dispuesta sobre la capa de óxido (12), teniendo la capa de nitruro (14) una ventana(28) en laendo la capa de nitruro (14) una ventana(28) en la misma adyacente a la estructura eléctricamente co misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora; un electrodo (18) dispuesto en dicha vennductora; un electrodo (18) dispuesto en dicha ventana de la capa de nitruro, estando el electrodo (tana de la capa de nitruro, estando el electrodo (18)acoplado eléctricamente a la estructura eléctri18)acoplado eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora (16); y una membrana (24) dispucamente conductora (16); y una membrana (24) dispuesta sobre la capa de nitruro (14), cubriendo la mesta sobre la capa de nitruro (14), cubriendo la membrana (14) elelectrodo (18), en la que la capa dembrana (14) elelectrodo (18), en la que la capa de nitruro (14) comprende al menos una abertura (20e nitruro (14) comprende al menos una abertura (20) en la misma que seextiende hasta la capa de óxid) en la misma que seextiende hasta la capa de óxido (12), exponiendo cada una de dicha abertura una o (12), exponiendo cada una de dicha abertura una región (26) de lasuperficie de óxido de la capa deregión (26) de lasuperficie de óxido de la capa de óxido (12), de tal manera que la membrana (24) se óxido (12), de tal manera que la membrana (24) se extiende através de dicha abertura (20) y contact extiende através de dicha abertura (20) y contacta con dicha región de la superficie de óxido (26).a con dicha región de la superficie de óxido (26).

Description

Adhesión mejorada de membranas sobre una capa de nitruro en sensores electroquímicos mediante su fijación a una capa de óxido subyacente

Campo de la invención

La presente solicitud se refiere a estructuras de capas en sensores electroquímicos y, más particularmente, a estructuras que promueven la adhesión de membranas a las capas subyacentes. La presente solicitud también se refiere a sensores electroquímicos que incluyen membranas selectivas de iones.

Antecedentes

La detección convencional de varias especies qUlmlcas habitualmente utiliza sensores electroquímicos especialmente diseñados, por ejemplo, para detectar la presencia de las especies químicas, o para determinar la concentración de las especies químicas en una solución. Tales determinaciones pueden basarse en la propiedad que, dentro de ciertos límites, el potencial del electrodo del dispositivo de detección puede estar correlacionado con la actividad de la especie química en la solución. La membrana del dispositivo de detección electroquímica se selecciona de manera que los sensores electroquímicos miden selectivamente principalmente las especies quimicas de interés. Los sensores electroquímicos tienen muchas aplicaciones en los campos de la medicina, la ingeniería, el control industrial de procesamiento, la educación y la investigación.

Los elementos semiconductores, y los sensores de membrana, en particular, así como los procedimientos para producir sensores de membrana sobre la base de substratos semiconductores tales como obleas de silicio ya son conocidos. Los electrodos selectivos de iones (ISE) conocidos en la técnica generalmente comprenden tres componentes comunes: el electrodo interno de referencia (típicamente de plata/cloruro de plata (Ag/AgCI)); una solución de relleno interna, y una membrana selectiva de iones orgánica. En un ISE de tamaño macro convencional, un cable de Ag/AgCI se utiliza como el electrodo interno de referencia, la solución de relleno interna está contenida en un tubo cilíndrico de plástico, comúnmente llamado el cuerpo del electrodo, una barrera aislante se proporciona entre la solución interna de relleno y la muestra, y la membrana orgánica selectiva de iones está fijada en el extremo del tubo cilíndrico. Es importante destacar que la membrana orgánica debe colocarse para formar un sello estanco al agua con el tubo cilíndrico, de modo que la trayectoria eléctrica es a través de la membrana orgánica selectiva de iones. La membrana orgánica tiene que formar un sello estanco con el cuerpo del electrodo, de lo contrario la tensión del electrodo no se mide adecuadamente. Un sello estanco al agua en un ISE de tamaño macro se puede lograr mediante la unión de la membrana orgánica al tubo cilíndrico, o comprimiendo mecánicamente la membrana orgánica con el tubo cilíndrico.

Se han hecho esfuerzos para miniaturizar los sensores electroquímicos, y tales sensores pueden tener elementos sensores con dimensiones del orden demicrómetros a menos de una micra, por ejemplo. Sin embargo, como los sensores selectivos de iones se hacen más pequeños, el área de superficie a la que la membrana selectiva de iones del dispositivo se adhiere queda reducida. Un problema en el uso de nitruro de silicio, u otros nitruros adecuados, como una capa aislante en los dispositivos de detección electroquímica basada en silicio u óxido de silicio es la dificultad en adherirse a encapsulantes y membranas selectivas de iones (revestimientos) al nitruro. En la fabricación de dispositivos sensores electroquímicos basados en silicio, los cables eléctricos típicamente se modelan sobre un sustrato de óxido de silicio o una capa de óxido de silicio sobre un sustrato de silicio. Es generalmente conocido que el óxido de silicio tiende a absorber humedad e hidrato, lo que compromete sus propiedades aislantes. Así, el óxido de silicio se conforma usualmente recubierto con una capa impermeable al agua y eléctricamente aislante, tal como de nitruro de silicio, para evitar la degradación del óxido de silicio. Los inventores han encontrado que el nitruro de silicio es una superficie pobre para la adhesión de membranas selectivas de iones en dispositivos sensores electroquímicos. La resistencia de la adhesión entre la membrana y la capa de nitruro de la estructura del sensor puede llegar a ser un factor limitante en la vida útil del sensor. Si la adhesión de la membrana se ve comprometida, entonces las especies iónicas pueden entrar o salir del área de la membrana que cubre el electrodo de referencia, y como resultado cambiar la tensión del electrodo de referencia. Además, la selectividad de la señal a través de la membrana para las especies químicas se puede perder si la adhesión de la membrana se ve comprometida. Por lo tanto, la membrana debe cubrir completamente toda la región activa del electrodo para que las mediciones del sensor sean fiables.

El documento 01 = US-A-5607566 describe una estructura en un sensor electroquímico de estado sólido, que comprende:

un sustrato (21, figura 2), una capa de óxido (22) dispuesta sobre el sustrato, una estructura eléctricamente conductora dispuesta sobre la capa de óxido (23), una capa de nitruro (25) dispuesta sobre la capa de óxido (22), teniendo la capa de nitruro (25) una ventana (abertura de la derecha) en la misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora (23), un electrodo (26) dispuesto en dicha ventana de la capa de nitruro, estando el electrodo acoplado eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora, y un membrana (27) dispuesta sobre la capa de nitruro, cubriendo la membrana el electrodo.

Los dispositivos de detección electroquímica aquí descritos pueden proporcionar una mayor vida útil en virtud de

aumentar la fuerza de adhesión entre la membrana y la estructura de capas subyacente del cuerpo del sensor.

Sumario

Diversas realizaciones de la presente descripción están dirigidas a esto, así como a otras inquietudes planteadas por el estado de la técnica.

Se proporciona una estructura en un sensor electroquímico de estado sólido, que comprende un sustrato, una capa de óxido dispuesta sobre el sustrato, una estructura eléctricamente conductora dispuesta sobre la capa de óxido, una capa de nitruro dispuesta sobre la capa de óxido, teniendo la capa de nitruro una ventana en la misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora, un electrodo dispuesto en dicha ventana de la capa de nitruro, estando acoplado eléctricamente el electrodo a la estructura eléctricamente conductora, y una membrana dispuesta sobre la capa de nitruro, cubriendo la membrana el electrodo. La capa de nitruro comprende por lo menos una abertura que se extiende hasta la capa de óxido, donde cada una de las aberturas expone una región de la superficie de óxido de la capa de óxido, de tal manera que la membrana se extiende a través de la abertura y contacta con la región de la superficie de óxido.

También se proporciona un procedimiento de fabricación de una estructura de un sensor electroquímico de estado sólido que comprende: formar una estructura eléctricamente conductora sobre una capa de óxido, estando dispuesta la capa de óxido sobre un sustrato; formar una capa de nitruro sobre dicha capa de óxido, teniendo la capa de nitruro una ventana en la misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora, donde la capa de nitruro comprende por lo menos una abertura que se extiende hasta la capa de óxido. Cada una de las aberturas expone una región de la superficie de óxido de la capa de óxido. El procedimiento también comprende la formación de un electrodo en la ventana de la capa de nitruro, donde el electrodo está eléctricamente acoplado a la estructura eléctricamente conductora; y colocar una membrana sobre la capa de nitruro. La membrana cubre el electrodo, de tal manera que la membrana se extiende a través de la al menos una abertura y contacta con la región de la superficie de óxido.

En las diferentes realizaciones, la membrana puede ser una membrana selectiva de iones o una membrana de diálisis. La membrana puede contactar la capa de nitruro y la región de la superficie de óxido. Alternativamente, una segunda capa de óxido puede proporcionarse entre la capa de nitruro y la membrana. Además, las regiones de la superficie de óxido pueden incluir un promotor de adhesión, tal como un silano o un silanol.

Breve descripción de los dibujos

La presente descripción se explicará ahora con referencia a realizaciones ejemplares ilustradas en los dibujos adjuntos, a los que la invención no está limitada. Diversas ventajas y otros atributos de la invención se pueden identificar o resultarán evidentes respecto a varias realizaciones específicas, pero no todas las realizaciones dentro del alcance de la presente invención necesariamente incluyen o tienen ventajas o atributos identificados. El alcance de la invención debe determinarse sobre la base de las características contenidas en las reivindicaciones, y equivalentes de las mismas, en lugar de basarse en las ventajas y los atributos no positivamente indicados en las reivindicaciones. Además, aunque el término "invención" se ha utilizado en singular, se debe reconocer que más de una invención independiente y/o distinta puede presentarse en la descripción y en las reivindicaciones.

La figura 1 muestra una vista superior de un sensor ejemplar de acuerdo con una realización de la invención.

La figura 2 ilustra una vista en sección transversal del sensor a modo de ejemplo a lo largo de la línea A-A' de la figura 1, que muestra las ranuras de adhesión formadas en la capa de nitruro.

La figura 3 muestra una vista superior de un sensor ejemplar de acuerdo con otra realización de la invención.

La figura 4 ilustra otra realización del sensor, que muestra un promotor de adhesión proporcionado en la base de las ranuras de adhesión formadas en la capa de nitruro.

Descripción detallada de las realizaciones ejemplares

La fabricación de sensores electroquímicos duraderos y robustos, especialmente electrodos selectivos de iones poliméricos, puede ser técnicamente difícil. Una capa aislante puede utilizarse para aislar el óxido subyacente y los cables eléctricos, y para protegerlos de la exposición a contaminantes, tales como sales y humedad, que pueden cambiar sus propiedades eléctricas. Por lo tanto, una capa aislante ideal es preferiblemente no reactiva a una amplia gama de especies químicas. Ejemplos de materiales utilizados para formar tales capas de aislamiento incluyen, pero no se limitan a, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, y otros nitruros.

La formación de un sensor electroquímico requiere adherir un agente encapsulante y/o una membrana sobre la capa aislante (por ejemplo, capa de nitruro). Sin embargo, un problema de baja adhesión puede producirse porque dichas capas de nitruro exhiben una polaridad muy baja, y no presenta muchos sitios de unión para una membrana o encapsulante. Hemos observado que la membrana se adhiere de manera más fuerte a óxidos que a la capa de nitruro de aislamiento.

Dado que los encapsulantes y las membranas se pueden hacer impermeables al agua y aislantes eléctricamente, se ha observado que no es necesario cubrir el óxido con nitruro, cuando está cubierto con encapsulante o una membrana. Dado que la membrana o encapsulante es un aislante por sí mismo, entonces algunas porciones de la capa de nitruro se pueden eliminar sin riesgo de un corto circuito debido a la exposición de cualquier elemento conductor subyacente a la capa de nitruro, por ejemplo, cualesquiera electrodos o interconexiones conductoras. Por lo tanto, la capa aislante de nitruro pueden modelarse selectivamente, por ejemplo, retirada selectivamente mediante la formación de ranuras en la capa de nitruro, con el fin de exponer las regiones correspondientes de la superficie del óxido subyacente de las áreas del dispositivo de detección que han de cubrirse con una membrana o encapsulante adecuado. Estas regiones de óxido expuesto proporcionan "regiones de anclaje" que se proporcionan para mejorar la adhesión de las membranas o encapsulantes debido a la disponibilidad de enlace covalente entre la membrana y el óxido. Los dispositivos sensores electroquímicos aquí descritos pueden proporcionar una mayor vida útil en virtud de aumentar la fuerza de adhesión entre la membrana y la estructura subyacente de capas del cuerpo del sensor.

Las descripciones proporcionadas en el presente documento con referencia a las membranas también son aplicables a cualesquiera encapsulantes conocidos en la técnica. Un encapsulante puede comprender cualquier material dieléctrico o material aislante que pueda ser utilizado para sellar, por ejemplo, sobre una línea conductora. Como un ejemplo no limitativo, un encapsulante puede proporcionarse sobre un área del dispositivo que hace conexiones a una placa de circuito. Las ranuras de adhesión aquí descritas en las diferentes realizaciones se pueden proporcionar en cualquier área del dispositivo donde se busca mejorar la adhesión del agente encapsulante al dispositivo.

En una realización, se describe aquí un dispositivo de detección electroquímico de estado sólido que incluye un sustrato, una capa de óxido dispuesta sobre el sustrato, y una capa de nitruro dispuesta sobre la capa de óxido. Se apreciará que el uso de la palabra "sobre" o "entre" en este documento no significa necesariamente que dos capas estén en contacto directo entre sí, es decir, no están excluidas capas intermedias. En realizaciones preferidas, el sustrato comprende silicio, el óxido comprende dióxido de silicio, y la capa de nitruro comprende un nitruro de silicio. Alternativamente, el óxido puede comprender un óxido metálico o un óxido semiconductor, incluyendo, pero no limitado a, óxidos de aluminio, zinc, titanio o tántalo, o el óxido puede ser un vidrio. Alternativamente, el sustrato puede comprender un plástico, una cerámica o un vidrio. La capa de nitruro puede comprender cualquier nitruro u oxinitruro adecuado, tal como óxido de silicio u oxinitruro de silicio. Los procedimientos de la presente solicitud también son aplicables si un perileno, poliimida, o otra capa orgánica, o un diamante, carbono de tipo diamante, u otra capa a base de carbono reemplaza a las capas de nitruro que se describen aquí. Una o más estructuras eléctricamente conductoras pueden estar dispuestas sobre la capa de óxido, y pueden estar dispuestas entre la capa de óxido y la capa de nitruro, por ejemplo. Una o más aberturas se forman en la capa de nitruro que se extienden a la profundidad de la capa de óxido, de tal manera que una o más regiones de la superficie del óxido están expuestas. Estas aberturas forman las ranuras de adhesión en el dispositivo de detección electroquímica. Las estructuras eléctricamente conductoras pueden ser, por ejemplo, una o más interconexiones conductoras. Uno o más electrodos pueden estar dispuestos sobre la capa de óxido, y se pueden disponer en una o más ventanas formadas en la capa de nitruro. La una o más ventanas se pueden formar adyacentes a una estructura eléctricamente conductora en el dispositivo. El electrodo puede estar acoplado eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora. Una membrana está dispuesta sobre la capa de nitruro de tal manera que la membrana cubra los electrodos y también se extienda en las aberturas, de tal manera que la membrana contacte las regiones de la superficie expuestas de la capa de óxido. En algunas de las realizaciones, la membrana contacta las regiones de la superficie expuestas de la capa de óxido y la capa de nitruro. Las ranuras de adhesión proporcionadas en la capa de nitruro sirven como las regiones de anclaje para la membrana.

Las regiones de la superficie expuesta de óxido proporcionan las regiones de anclaje para mejorar la adhesión de las membranas o encapsulantes debido a la unión covalente que se puede formar entre las porciones de la membrana que se extienden a través de la abertura, y las regiones de la superficie de óxido que contacta con la membrana. La resistencia de la unión covalente entre la membrana y el óxido depende del tipo de óxido utilizado para formar la capa de óxido, y de la composición química y de la reología de la solución de membrana que se deposita para formar la membrana. Por ejemplo, los grupos silanol que usualmente están presentes en la superficie de los óxidos de silicio, tales como dióxido de silicio, pueden ayudar a formar los enlaces covalentes que promueven una mayor adhesión entre la membrana y la capa de óxido.

Las figuras 1 y 2 ilustran una configuración ejemplar de acuerdo con una realización de la invención. La figura 2 muestra una vista en sección transversal a lo largo de la línea A-A' en la vista superior de la figura 1. Tal como se muestra en la figura 2, la estructura ejemplar comprende un sustrato 10, y una capa de óxido 12 dispuesta sobre el sustrato. Ejemplos no limitativos de sustrato 10 incluyen silicio, óxido de silicio sobre silicio, cerámica, etc. Se apreciará que un "sustrato" tal como se refiere en el presente documento puede comprender múltiples capas y no se limita a una capa más inferior de una estructura. Ejemplos no limitativos de la capa de óxido 12 incluyen dióxido de silicio, o cualquier otro tipo adecuado de óxido. Una capa de nitruro 14, por ejemplo, que sirve como una capa de pasivación, está dispuesta sobre la capa de óxido 12. Ejemplos no limitativos de nitruros adecuados incluyen nitruro de silicio y oxinitruro de silicio.

Tal como se ilustra en las figuras 1 y 2, una estructura eléctricamente conductora 16, tal como, pero no limitada a, una interconexión de platino o de otro metal, está dispuesta entre la capa de óxido 12 y la capa de nitruro 14. La estructura conductora 16 proporciona una conexión eléctrica al dispositivo de detección electroquímico a través de una ventana de contacto 28. Se proporcionan uno o más electrodos 18 dispuestos sobre la capa de óxido y acoplados eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora 16. La figura 2 ilustra el electrodo 18 dispuesto en una ventana formada en la capa de nitruro 14. En las diferentes realizaciones, el uno o más electrodos 18 pueden estar eléctricamente acoplados a la estructura eléctricamente conductora 16 al estar directamente en contacto con la estructura eléctricamente conductora 16, o el uno o más electrodos 18 pueden estar eléctricamente acoplados a la estructura eléctricamente conductora 16 a través de una o más estructuras o capas intermedias. Por ejemplo, en la ilustración de la figura 2, el electrodo 18 está eléctricamente acoplado a través de estar en contacto con la estructura eléctricamente conductora 16. Los electrodos 18 pueden estar también en contacto con la capa de nitruro 14, tal como se ilustra en la figura 2. El electrodo 18 puede servir como un electrodo de referencia y puede ser, por ejemplo, de plata/cloruro de plata, plata/bromuro de plata, plata/yoduro de plata, platino, óxido de iridio, o cualquier otro electrodo adecuado tal como es conocido por los expertos normales en la técnica. Técnicas adecuadas de deposición y de modelado microelectrónicos son conocidas por los expertos en la técnica y se pueden utilizar para la deposición y el modelado de las diferentes capas. Además, técnicas adecuadas de pulverización catódica, evaporación, deposición y cloridicación son conocidas por los expertos ordinarios en la técnica y se pueden utilizar para preparar los uno o más electrodos. Tal como se ilustra en la figura 1, el electrodo 18 se puede formar en la forma de un disco, o puede configurarse o moldearse en cualquier otra forma adecuada.

La figura 2 ilustra dos aberturas 20 que se forman en la capa de nitruro, y que se extienden a la profundidad de la capa de óxido 12, de tal manera que las regiones de superficie 26 de la capa de óxido 12 están expuestas. Las aberturas 20 forman las ranuras de adhesión 22 en el dispositivo de detección. Una membrana 24 está dispuesta sobre la capa de nitruro 14 de tal manera que la membrana 24 cubre el electrodo 18, algunas porciones de la capa de nitruro 14, y también se extiende en las aberturas 20. En las realizaciones preferidas, la membrana 24 contacta con las regiones de superficie 26 expuestas de la capa de óxido 12. En algunas realizaciones, la membrana 24 contacta con las regiones de superficie 26 expuestas de la capa de óxido 12, y la capa de nitruro 14. Las ranuras de adhesión 22 previstas en la capa de nitruro 14 sirven como regiones de anclaje para la membrana 24.

También se describen en el presente documento procedimientos que proporcionan una mejor adhesión de una membrana a un dispositivo de detección electroquímico. Los procedimientos incluyen las etapas de modelado de forma selectiva (por ejemplo, retirando) de porciones de la capa de nitruro de un dispositivo de detección electroquímico de las áreas del dispositivo que han de ser cubiertas con una membrana o encapsulante adecuado, con el fin de proporcionar aberturas que exponen las regiones de superficie correspondientes del óxido subyacente. Las aberturas pueden formarse en el momento en que la capa de nitruro se deposita sobre la estructura usando máscaras adecuadas, tal como se conoce en la técnica. Alternativamente, las aberturas pueden formarse después de que la capa de nitruro se haya depositado, utilizando un grabado húmedo u otra técnica conocida en la técnica. En realizaciones preferidas, las aberturas son ranuras de adhesión formadas en la capa de nitruro que se extienden a través de la capa de óxido. Las regiones de superficie del óxido expuesto proporcionan regiones de anclaje para la adhesión mejorada de las membranas o encapsulantes, principalmente debido al enlace covalente que puede producirse entre las porciones de la membrana que se extienden a través de las aberturas y de las regiones de superficie de óxido contactan con membrana.

Las aberturas 20 de las ranuras de adhesión 22, por ejemplo, las ilustradas en las figuras 1 y 2, se puede formar en la capa de nitruro 14 usando cualquier técnica de modelado estándar conocida en la técnica. La forma de la abertura puede ser en forma de una ranura estrecha que es rectangular en sección transversal y sustancialmente circular en conjunto vista en planta, y que sustancialmente rodea el electrodo, tal como se ilustra en la figura 2. Sin embargo, otras formas pueden utilizarse para la forma general de la ranura de adhesión. Por ejemplo, la forma general de la ranura de adhesión vista en planta puede ser de forma ovalada, hexagonal, etc. Una pequeña región a través de la cual la ranura de adhesión no se extiende puede proporcionarse en la proximidad de cualquier conexión eléctrica (por ejemplo, la línea metálica de interconexión 16 ilustrada en la figura 1) para evitar que la membrana contacte con la conexión eléctrica. Además, aunque sólo una ranura de adhesión sustancialmente circular se ilustra en la figura 1, dos o más ranuras de adhesión, con una dispuesta alrededor de la otra, por ejemplo, como círculos sustancialmente concéntricos u otras formas poligonales concéntricas, pueden ser utilizadas para mejorar la adhesión de la membrana. La adición de más de una ranura de adhesión proporcionaría un buen sellado, incluso si se produjera deslaminación en algún punto en una de las ranuras de adhesión.

La resistencia de la adhesión entre la membrana o encapsulante y las regiones de la superficie de óxido varía con el área total de contacto entre las dos. Por lo tanto, es preferible que la ranura de adhesión sea tan larga en longitud total como sea posible, dentro de las limitaciones del área total cubierta por la membrana. Sin embargo, la ranura de adhesión no necesita ser una característica continua única. Por ejemplo, las regiones de anclaje pueden estar formadas a partir de una serie de pequeñas ranuras de adhesión 22. Tal como se ilustra en la figura 3, las regiones de anclaje pueden incluir varias ranuras de adhesión 22 separadas que están colocadas substancialmente debajo de la membrana 24. Además, en diferentes realizaciones, las ranuras de adhesión puede tener esencialmente la misma forma, o algunas se pueden dar de diferentes formas. La forma y la posición de la ranura de adhesión podrían ajustarse para adaptarse a la forma de las características subyacentes de la membrana, por ejemplo, para evitar un cortocircuito de los electrodos 18.

La anchura de la ranura de adhesión en el plano del sustrato puede variar ventajosamente desde aproximadamente 10 a aproximadamente 300micrómetros. La profundidad de la ranura de adhesión puede extenderse al espesor de la capa de nitruro, que puede variar desde aproximadamente 50 a aproximadamente 2.000 angstroms. Sin embargo, la ranura de adhesión puede extenderse aún más profundamente en la estructura, y se extiende en una porción de la capa de óxido. La anchura total, por ejemplo, el diámetro promedio, de la ranura de adhesión en vista en planta, está preferiblemente limitada por la anchura lateral del electrodo y de la membrana. Sin embargo, la anchura total puede variar desde aproximadamente 200 a aproximadamente 1000micrómetros.

Según otra realización de los procedimientos descritos aquí para proporcionar una mayor adhesión de la membrana al dispositivo de detección electroquímico, la capa de nitruro se puede eliminar selectivamente en varias posiciones para proporcionar las aberturas para la exposición de las regiones de superficie de óxido subyacentes que van a cubrirse con una membrana adecuada o encapsulante. Tal como se ilustra en la realización de la figura 3, se proporcionan múltiples ranuras de adhesión 22 formadas con aberturas sustancialmente rectangulares 20 en la capa de nitruro 14 del dispositivo de detección. Las ranuras de adhesión se extienden preferiblemente a través de la capa de óxido del dispositivo. Las múltiples regiones de la superficie de óxido 26 expuestas por estas aberturas 20 proporcionan las diferentes regiones de anclaje para una adhesión mejorada de las membranas o el encapsulante. En esta realización, la resistencia de la unión covalente depende del tipo de óxido utilizado, y de la reología de la solución de la membrana que se deposita para formar la membrana 24. La reología de la solución de la membrana debe ser tal que sea capaz de fluir en las múltiples ranuras de adhesión para hacer los contactos con la capa de óxido.

Las ranuras de adhesión pueden formarse utilizando cualesquiera técnicas de modelado y de grabado adecuadas conocidas por los expertos en la técnica (por ejemplo, grabado químico húmedo, grabado por iones reactivos, etc.), y las ranuras de adhesión pueden tener paredes verticales o paredes inclinadas que conducen hacia abajo desde la abertura a la región de superficie de óxido expuesta. Procedimientos para controlar el grabado selectivo (incluyendo la direccionalidad del grabado) de las capas de nitruro dispuestas sobre capas de óxidos son conocidos en la técnica. En una realización, las ranuras de adhesión pueden extenderse a través de únicamente la capa de nitruro para exponer el óxido subyacente. Alternativamente, la ranura de adhesión puede extenderse a través de la capa de nitruro, y se extiende incluso en una porción de la capa de óxido. La región de óxido de la superficie presentada para la adhesión del material de la membrana entonces incluiría porciones de la pared de la ranura de adhesión, así como la base de la ranura de adhesión, lo que permite una adhesión incluso más fuerte. En otra realización, las porciones de la capa de óxido que cortan una porción del nitruro también pueden retirarse (por ejemplo, mediante el uso de grabado relativamente no direccional durante al menos una etapa final del grabado). En otra realización más, las porciones de las paredes de las ranuras de adhesión que comprenden la capa de nitruro puede también recubrirse con un óxido (por ejemplo, utilizando una posterior deposición de óxido modelada después de formar la ventana de contacto en la capa de nitruro), proporcionando así una adhesión incluso mayor a lo largo de las paredes de las ranuras de adhesión.

En otra realización, las regiones de superficie de óxido expuestas pueden ser ligeramente ásperas para promover la adhesión entre la membrana y el óxido. Las regiones de superficie de óxido expuestas por las aberturas en el nitruro pueden ser rugosas, como resultado del proceso de retirada del nitruro. Alternativamente, la región de superficie de óxido puede hacerse rugosa mediante un grabado adicional, implantación iónica, u otro proceso similar. Una región de superficie de óxido rugosa proporciona un área de superficie de contacto mayor que una región lisa. Como la adhesión entre la membrana y el óxido depende del área de superficie total, entonces el área de contacto más grande de la superficie más rugosa puede proporcionar una mejor adhesión.

En otra realización, una capa de óxido adicional puede estar dispuesta entre la capa de nitruro y la membrana. La capa de óxido adicional puede proporcionar regiones más amplias de óxidos sobre la capa de nitruro para que la membrana se adhiera, aumentando así la adhesión de la membrana al dispositivo de detección electroquímico, incluso en áreas situadas fuera de las ranuras de adhesión. En otro aspecto de esta realización, el óxido adicional se puede proporcionar como un revestimiento sobre la pared de las ranuras de adhesión, que proporcionarían todavía más regiones de anclaje para una mayor adhesión de membrana.

En otra realización, un promotor de adhesión puede introducirse en las ranuras de adhesión. El promotor de adhesión puede ser cualquier producto químico o componente que estabiliza la adhesión, o aumenta la resistencia de la adhesión, entre la membrana (o el material encapsulante) y las regiones de superficie de óxido. Por ejemplo, un promotor de adhesión puede ser cualquier material que sirva para aumentar la unión covalente entre las regiones de superficie de óxido y el material de la membrana. En una realización preferida, el promotor de adhesión comprende un silano, un silanol, u otros derivados de silano o silanol. En realizaciones preferidas, el promotor de adhesión se puede proporcionar a las regiones de superficie de óxido expuestas por la abertura de la ranura de adhesión. Como ilustra la realización de la figura 4, el promotor de adhesión 30 puede proporcionarse en la base de la ranura de adhesión 22. En realizaciones preferidas, el promotor de adhesión puede introducirse en todas las regiones de superficie de óxido que están expuestas por las aberturas en la capa de nitruro. En otras realizaciones, el promotor de adhesión también se puede proporcionar en cualquier capa de óxido adicional que esté dispuesta entre la capa de nitruro y la membrana o encapsulante.

El promotor de adhesión puede permanecer sustancialmente sin cambios mediante la reacción con la solución de la membrana cuando la solución de la membrana se aplica al dispositivo detector. Alternativamente, el promotor de adhesión puede disolverse algo en la solución de la membrana o cualquier precursor utilizado para formar la membrana, para facilitar una adhesión más fuerte de la membrana o encapsulante al dispositivo de detección electroquímico.

Fabricación del sensor

Las aberturas y las ranuras de adhesión en la capa de nitruro de los dispositivos de detección aquí descritos pueden estar formadas mediante cualquier procedimiento conocido en la técnica. Ejemplos de tales procedimientos incluyen, pero no se limitan a, grabado por iones reactivos, implantación iónica, mecanizado por haz de iones enfocado, o grabado húmedo selectivo usando máscaras. Las aberturas pueden formarse en la capa de nitruro después de que se deposite. Alternativamente, las aberturas y las ranuras de adhesión pueden realizarse en la capa de nitruro en el momento en que se deposita la capa mediante el uso de máscaras, o fotolitografía.

Los dispositivos de detección electroquímica aquí descritos se pueden fabricar utilizando las tecnologías de fabricación de circuitos integrados conocidas en la técnica. Usualmente, los circuitos integrados se fabrican utilizando una serie de etapas de proceso. El sistema ha sido escalado hasta una escala de producción en masa, de modo que miles de circuitos se pueden procesar juntos al mismo tiempo en la misma serie de etapas. El diseño básico del sensor se puede transferir fotolitográficamente desde una plantilla modelada a un sustrato semiconductor usando un recubrimiento orgánico fotosensible. El patrón de recubrimiento se transfiere a continuación al sustrato o a un recubrimiento de película delgada de estado sólido a través de un proceso de grabado o deposición. Las plantillas modeladas son en forma de máscaras que pueden contener miles de juegos idénticos de patrones, y que pueden ser utilizados para hacer lotes reproducibles y de bajo coste de los dispositivos de detección. Un sustrato que contiene el lote de dispositivos de detección se refiere comúnmente como una matriz. La matriz procesada puede separarse en varios segmentos más pequeños, conteniendo cada uno varias de las estructuras del dispositivo de detección.

Las capas de nitruros y óxidos descritos en la presente memoria usualmente están contenidas sólo en la porción superior del sustrato, hasta un espesor de aproximadamente 0,3micrómetros o menos del substrato semiconductor. Además, las dimensiones laterales de las características depositadas se pueden mantener en fracciones de micra usando técnicas tales como fotorreducción. Por lo tanto, se pueden alcanzar las dimensiones ventajosas para las ranuras de adhesión aquí descritas. Preferiblemente, la anchura de las aberturas formadas en el plano del substrato varía desde aproximadamente 10 a 300micrómetros. En la realización diferente, la ranura de adhesión aquí descrita se extiende a una profundidad de aproximadamente 50 a 2000 angstroms desde las aberturas. Además, la anchura total de la ranura de adhesión varía preferiblemente desde aproximadamente 200 a 1000 micrómetros de diámetro o de separación lateral.

Los sustratos descritos en el presente documento también pueden incluir microestructuras tridimensionales de circuitos integrados, formadas utilizando técnicas fotolitográficas. El uso de microfabricación para la fabricación de sensores produce los mismos beneficios como lo hace para circuitos: bajo coste por sensor, tamaño pequeño, y comportamiento muy reproducible. También permite la integración de los circuitos de acondicionamiento y de compensación de la señal, y actuadores, es decir, sistemas de detección y de control completos, que pueden mejorar drásticamente el rendimiento del sensor con muy poco aumento en el coste.

El dispositivo de detección aquí descrito puede ser fabricarse usando técnicas litográficas, de dispensación y/o de serigrafía conocidas (por ejemplo, técnicas de procesamiento microelectrónicas convencionales). Estas técnicas pueden proporcionar dispositivos de detección que tienen elementos de detección con características de tamaño micrométrico o submicrométrico, por ejemplo, elementos de detección que tienen dimensiones por inferiores a 5 µm, 2 µm, 1 µm o 0,5 µm. Los elementos de detección pueden estar integrados al nivel de chip, y pueden integrarse con electrónica de bajo coste, tales como ASICs (circuitos integrados para aplicaciones específicas). Sensores ejemplares pueden fabricarse en sustratos de silicio o pueden fabricarse en otros tipos de substratos, tales como, por ejemplo, cerámica, vidrio, SiO2, o sustratos plásticos, utilizando técnicas convencionales de procesamiento. Sensores ejemplares también pueden fabricarse usando combinaciones de tales sustratos situados próximos entre sí. Por ejemplo, un sustrato de silicio que tiene algunos componentes del sensor (por ejemplo, elementos de detección) puede montarse en un sustrato de cerámica, SiO2, vidrio, plástico u otro tipo de sustrato que tiene otros componentes del sensor (por ejemplo, otros elementos de detección y/o uno o más electrodos de referencia). Se pueden utilizar técnicas convencionales de procesamiento electrónicas para fabricar e interconectar estos dispositivos compuestos.

Otros procedimientos para la fabricación de dispositivos semiconductores que pueden ser aplicables a los dispositivos de detección aquí descritos son conocidos en la técnica, y también se describen en la publicación de patente US 20050181529, cuyo contenido se incorpora en el presente documento por referencia.

Materiales de la membrana

A pesar de que la membrana 24 en las figuras 2 y 4 parece ser una estructura de membrana de una sola capa, las membranas aquí descritas pueden incluir una sola capa de materiales de membrana o puede ser una estructura de membrana de múltiples capas, tal como se apreciará por los expertos ordinarios en la técnica. Además, en realizaciones en las que la membrana es una estructura de membrana de múltiples capas, las diferentes capas pueden ser cada una del mismo material, o una o más de las capas pueden incluir diferentes materiales. Además, en las diferentes realizaciones aquí descritas, otra capa de material que no incluye una membrana pueden intercalarse entre la membrana y la capa de nitruro.

La membrana puede ser cualquier membrana selectiva de iones conocida en la técnica. Las membranas poliméricas se usan comúnmente como transductores en sensores químicos de estado sólido, particularmente porque tales membranas tienen una alta selectividad para el ión de interés y se pueden hacer selectivas a una amplia gama de iones utilizando uno o muchos ionóforos fácilmente disponibles. Ejemplos no limitativos de una matriz de polímero de la membrana sólida o semi-sólida incluyen polivinilos, tales como cloruro de polivinilo, estearato de polivinilo, alcoholes de polivinilo, o polimetacrilato de acetato de polivinilo, derivados de celulosa, tales como éster de celulosa y éter de celulosa, óxidos de polietileno, iminas de polietileno, poliamidas, poliimidas, poliésteres, poliéteres, polifenoles, poliestirenos, poliuretanos, policarbonatos, polipirroles, polianilinas, poliacetilenos, polisiloxanos, polímeros que contienen silicio tales como siliconas, siliconas halogenadas o silanos, poliacroleines, poliacrílicos, poliacrilatos, poliacrilonitrilos, polietilenos, polímeros halogenados, polienos, glicoles de polietileno, poliglicoles, poliureas, poliisocianatos, poliisocianuros, poliisoprenos, policetonas, ácido maleico (derivados), polisacáridos, polioles, polipéptidos, polifenileno, polipropilenos, lignina o quitina. Otras membranas selectivas de iones son conocidas en la técnica, y se describen en las patentes US 6.004.442 y US 6.200.444.

La membrana puede ser una membrana de diálisis que está dispuesta en una película que incluye una enzima redox. Cualquier membrana de diálisis adecuada conocida en la técnica puede ser utilizada, incluyendo una membrana de diálisis de polímero fundido o una membrana de diálisis de polímero reticulado. Ejemplos no limitativos de membranas de diálisis adecuadas incluyen: membranas de diálisis fundidas formadas a partir de una solución de acetona que contiene acetato de celulosa y polietilenglicol, y membranas de diálisis de polímero reticulado formadas a partir de una solución de 2-isopropanol que contiene polietilenimina y poli(propileno glicol) diglicidil éter (PPGDGE). Las enzimas redox pueden ser cualquier enzima adecuada conocida para un experto en la técnica. Ejemplos no limitativos de enzimas redox incluyen glucosa oxidasa, latato oxidasa, bilirrubina oxidasa, sarcosina oxidasa, colina oxidasa, colesterol oxidasa, y la xantina oxidasa, glucosa deshidrogenasa, alcohol deshidrogenasa, peroxidasa (por ejemplo, peroxidasa de rábano picante) y catalasa. Otras membranas de diálisis adecuadas y películas de enzimas redox son conocidas en la técnica, y se describen en la publicación de patente US 20060042944.

Otros materiales de membrana adecuados, por ejemplo, tal como los usados para aplicaciones distintas de membranas selectivas de iones y aplicaciones de diálisis, conocidos por los expertos ordinarios en la técnica, también son aplicables a la presente solicitud.

Técnicas y sistemas de dispensación de la membrana

Un procedimiento práctico para colocar la membrana en un dispositivo de detección electroquímica con dimensiones del orden demicrómetros es dispensar la solución de membrana (cualquier otra solución de relleno interna) sobre un sustrato plano que contiene los conductores eléctricos, el electrodo de referencia interno y la barrera de aislamiento (nitruro). Por ejemplo, la membrana puede ser una membrana orgánica selectiva de iones. La membrana está preferiblemente fijada al substrato plano mediante unión química, ya que la compresión mecánica es difícil de conseguir en un dispositivo tan pequeño.

La membrana o material encapsulante puede dispensarse mediante cualquier procedimiento adecuado de dispensación o sistema conocido en la técnica. Por ejemplo, la membrana puede aplicarse como una pasta y acabarse utilizando una escobilla en una serigrafía. Alternativamente, la membrana puede depositarse como una solución de membrana usando un equipo de dispensación de líquido.

En un procedimiento de dispensación de líquido, los componentes de la membrana se disuelven en solventes para formar el líquido que se aplica al dispositivo de detección. El equipo de dispensación de líquido podría incluir una estructura de aguja para dispensar la solución de membrana en el área de cada dispositivo de detección en la matriz. Los solventes se evaporan de la solución de la membrana después de la deposición. Una preocupación importante en tales sistemas es cómo localizar el líquido de la membrana dispensado en el área alrededor del electrodo, de modo que un desbordamiento excesivo no provoque la diseminación del líquido de la membrana desde el sitio de un dispositivo de detección en la matriz a otro sitio. Así, las reglas de diseño de la membrana están influenciadas por el requisito de evitar que las membranas, que son selectivas para diferentes productos químicos, se toquen. Si estas membranas estuvieran en contacto, sus ionóforos podrían mezclarse entre sí, causando contaminación cruzada. Las reglas de diseño de la membrana pueden adaptarse a hacer concesiones para tal flujo de salida de la solución de la membrana dispensada después de que se aplique a la superficie del sensor, lo que evita hacer los sensores mucho más grandes de lo que deberían. Alternativamente, el área a ocupar por las membranas puede localizarse mediante el uso de pozos de barrera o paredes de represamiento para contener el líquido de la membrana que se disemina.

Las soluciones de la membrana optimizadas para un procedimiento de dispensación de líquido típicamente tienen bajas viscosidades y una alta relación entre solventes y sólidos para evitar que la punta dispensadora se tapone. La composición de una solución de membrana típica es de más del 90% de solvente. También se debería tener cuidado cuando se dispensan las suspensiones de membrana de baja viscosidad sobre los dispositivos de detección aquí descritos, en particular, para asegurarse de que las soluciones de la membrana se extienden a través de las aberturas y en las ranuras de adhesión para que la membrana esté en contacto con y se adhiera a las regiones expuestas de la superficie de óxido.

Para los procedimientos de serigrafía, los componentes de la membrana se disuelven en solventes para formar una pasta más viscosa que se aplica a la matriz a través de una máscara. Los solventes y los aditivos se seleccionan para formar la pasta de la membrana tal que la pasta tiene una viscosidad y una tixotropía apropiadas para lograr una buena definición del patrón. La viscosidad también se ajusta para conseguir la resistencia adecuada para que fluya mediante un movimiento de agitación, y la tixotropía se ajusta para una resistencia adecuada al flujo secundario después de que la máscara se retire del sustrato. Si se utiliza muy poco solvente, entonces podría resultar en una pasta pegajosa filamentosa que formaría un gel sobre la máscara. Por otro lado, demasiado solvente podría resultar en membranas más delgadas con una definición de patrón más pobre.

La calidad de impresión del material de serigrafía es también una función de la separación de la máscara de la matriz o sustrato, la velocidad de la escobilla, la forma de la escobilla, el ángulo de la escobilla, la presión de la escobilla, y la cantidad de entrada de la escobilla. La calidad del borde del patrón de la membrana está determinada por la forma y la separación de la escobilla de la máscara de impresión desde el sustrato. El flujo de salida y el espesor del patrón de la membrana están determinados principalmente por la velocidad de la escobilla, la presión, y empuje. Si la velocidad de la escobilla es demasiado rápida, o se realiza sin presión o empuje suficiente, el patrón de la membrana puede no estar completamente lleno con pasta, el material depositado puede tener picos, en lugar de ser un perfil liso, y la pasta puede no extenderse a través de las aberturas y en las ranuras aquí descritas. Si la velocidad de la escobilla es demasiado lenta, o la presión y el empuje son demasiado grandes, el patrón del flujo de salida se incrementará y el espesor se reducirá debido a los efectos de barrido de la escobilla.

El procedimiento de serigrafía es preferible para membranas de silicona y poliuretano, ya que son pastas viscosas tixotrópicas. Además, varias resinas epoxi tienen una excelente compatibilidad química con las membranas, así como buenas propiedades de adhesión de la membrana y de serigrafía.

Después de que la pasta de la membrana se aplica a la matriz, se cura, por ejemplo, secándose al aire o en un horno a temperaturas elevadas. El curado se controla para evitar la evaporación de los componentes de la membrana, así como el solvente.

Otros procedimientos para la localización de la membrana depositada en un área para evitar la propagación mientras la membrana se está secando o curando son también aplicables. Por ejemplo, un borde afilado puede crearse alrededor del área donde la membrana o encapsulante se va a localizar, tal que la tensión superficial de la solución de la membrana impide que fluya en el borde. Este borde afilado puede crearse mediante un grabado parcial de la capa de nitruro. Sin embargo, en este caso, la retirada selectiva del nitruro no necesita progresar a la extensión de las regiones de óxido subyacentes. Alternativamente, se pueden proporcionar presas de rebose en la capa de nitruro para localizar la solución de la membrana en el área deseada.

La reología de la membrana o del precursor o solución encapsulante debe ser tal que se impide que las burbujas de aire se formen en el área de las ranuras de adhesión. Las burbujas de aire pueden disminuir la fuerza de adhesión entre la membrana y el óxido. Además, las bolsas de aire que dejan las burbujas de aire tienden a llenarse de fluido cuando el dispositivo de detección se sumerge en una muestra de fluido, que puede hidratar o comprometer de otra manera la capa de óxido, y de este modo degradar el rendimiento del dispositivo de detección. Por lo tanto, la viscosidad de la solución de la membrana o del precursor debe ser tal que el material fluya dentro y llene las regiones de las ranuras de adhesión.

Otros procedimientos de membranas de deposición y encapsulantes se describen también en las patentes US

5.607.566 y 6.764.652. Por ejemplo, la membrana puede formarse utilizando un procedimiento de despegue para las membranas de permeabilidad selectiva de patrones, o una técnica de fusión con solvente. De lo contrario, una solución de membrana en blanco se puede revestir sobre las regiones de la matriz, y el revestimiento de la membrana se dopa entonces selectivamente en los múltiples sitios de los electrodos de los dispositivos de detección.

Los dispositivos de detección electroquímica con una adhesión aumentada, y los procedimientos para aumentar la adhesión a la membrana de los dispositivos de detección aquí descritos son aplicables a los sistemas y a los procedimientos descritos en la solicitud pendiente patente de Estados Unidos Nº 7189314 ("Procedimiento y aparato para análisis cuantitativo"), y en la solicitud de patente de Estados Unidos publicada Nº 2006/020427 ("Sistema y procedimientos de monitorización de la calidad del fluido usando sensores portátiles en relación con entidades de

suministro y servicio"). Los dispositivos de detección electroquímica aquí descritos también son aplicables a los sistemas y los procedimientos descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos publicada Nº 2005/251366 ("Sistemas de monitorización y procedimientos para pruebas de fluidos") también en trámite y la solicitud de patente de Estados Unidos nº 2005/251367 publicada ("Sistemas de monitorización de fluidos y procedimientos de 5 comunicación de datos a las partes interesadas"), así como la patente de Estados Unidos Nº 7.104.115 ("Aparato de tratamiento de fluidos con detección de fluidos de entrada y salida"), la patente de Estados Unidos Nº 7.100.427 ("Sistema de múltiples sensores para la monitorización de fluidos con exposición selectiva de los sensores"), la patente de Estados Unidos Nº 4.743.954 ("Circuito integrado para un sensor químico-selectivo con salida de tensión") y la patente de Estados Unidos Nº 5.102.526 ("Sensor de iones de estado sólido con membrana de

10 silicona").

Se debe entender que, tal como se utiliza en la presente descripción y en las siguientes reivindicaciones, el significado de "un", "una". "el" y “la” incluye la referencia plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Además, tal como se utiliza en la presente descripción y a lo largo de las reivindicaciones siguientes, el significado de "en" incluye "en" y "sobre" a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Finalmente, tal

15 como se utiliza en la presente descripción y a lo largo de las reivindicaciones siguientes, el significado de "y" y "o" incluye el conjuntivo y el disyuntivo y puede ser utilizado de forma intercambiable a menos que el contexto dicte lo contrario expresamente; la frase “exclusivo o" puede utilizarse para indicar una situación en la que sólo el sentido disyuntivo se puede aplicar.

La presente divulgación se ha explicado mediante realizaciones ejemplares que no están limitadas. Diversas

20 modificaciones y alteraciones se les ocurrirán a los expertos en la materia sin apartarse del alcance de la invención tal como se articula en las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1. Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido, que comprende: un sustrato (10); una capa de óxido (12) dispuesta sobre el sustrato (10); una estructura eléctricamente conductora (16) dispuesta sobre la capa de óxido (12); una capa de nitruro (14) dispuesta sobre la capa de óxido (12), teniendo la capa de nitruro (14) una ventana

   (28) en la misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora;

   un electrodo (18) dispuesto en dicha ventana de la capa de nitruro, estando el electrodo (18) acoplado eléctricamente a la estructura eléctricamente conductora (16); y

   una membrana (24) dispuesta sobre la capa de nitruro (14), cubriendo la membrana (14) el electrodo (18),

   en la que la capa de nitruro (14) comprende al menos una abertura (20) en la misma que se extiende hasta la capa de óxido (12), exponiendo cada una de dicha abertura una región (26) de la superficie de óxido de la capa de óxido (12), de tal manera que la membrana (24) se extiende a través de dicha abertura (20) y contacta con dicha región de la superficie de óxido (26).

2. 2.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que la membrana es una membrana selectiva de iones o una membrana de diálisis.

3. 3.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que la membrana comprende dos o más capas de materiales.

4. 4.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 3, en la que al menos una de las capas de la membrana comprende ionóforos, enzimas, anticuerpos o grupos funcionales atrapados en la misma.

5. 5.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que la región de la superficie de óxido comprende un promotor de adhesión.

6. 6.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 5, en la que el promotor de adhesión comprende un silano o un silanol.

7. 7.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que un óxido está dispuesto sobre la capa de nitruro.

8. 8.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que la anchura de la abertura varía desde aproximadamente 10 a aproximadamente 300micrómetros.

9. 9.

   Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que al menos una abertura forma al menos una ranura de adhesión en el sensor, y en la que la ranura de adhesión se extiende a una profundidad de aproximadamente 50 a aproximadamente 2000 angstroms.

10. 10.

    Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que el electrodo es un electrodo de plata/cloruro de plata, un electrodo de plata/bromuro de plata, un electrodo de plata/yoduro de plata, un electrodo de platino, o un electrodo de óxido de iridio.

11. 11.

    Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que la membrana contacta con la capa de nitruro y con la región de la superficie de óxido.

12. 12.

    Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 1, en la que una segunda capa de óxido está dispuesta entre la capa de nitruro y la membrana.

13. 13.

    Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 12, en la que la segunda capa de óxido comprende un promotor de adhesión.

14. 14.

    Estructura en un sensor electroquímico de estado sólido según la reivindicación 13, en la que el promotor de adhesión comprende un silano o silanol.

15. 15.

    Procedimiento de fabricación de una estructura en un sensor electroquímico de estado sólido, que comprende:

    formar una estructura eléctricamente conductora sobre una capa de óxido, estando dispuesta la capa de óxido sobre un sustrato;

    formar una capa de nitruro sobre dicha capa de óxido, teniendo la capa de nitruro una ventana en la misma adyacente a la estructura eléctricamente conductora, en la que la capa de nitruro comprende al menos una abertura en su interior que se extiende a la capa de óxido, exponiendo cada una de dicha abertura una región de la superficie de óxido de la capa de óxido;

    5 formar un electrodo en la ventana de la capa de nitruro, estando acoplado eléctricamente dicho electrodo a la estructura eléctricamente conductora; y

    colocar una membrana sobre la capa de nitruro, cubriendo la membrana el electrodo, de tal manera que la membrana se extienda a través de dicha al menos una abertura y haga contacto con dicha región de la superficie de óxido.