FR2994267A1 - Composant semi-conducteur et procede pour determiner l'etat de la matiere semi-conductrice de ce composant - Google Patents

Abstract

Composant semi-conducteur (108) sensible à au moins un composant de fluide. Le composant semi-conducteur (108) comprend, un substrat (110) semi-conducteur, et ayant sur un côté un contact (112), une électrode (114) sur le second côté (110) et isolé de la matière semiconductrice (110) par une couche isolante chimio-sensible (118), un branchement (116) pour mesurer la tension entre ce branchement (116) et le contact de substrat (112). Le branchement (116) est décalé latéralement par rapport à l'électrode (114) sur le second côté du substrat (110) et la matière semi-conductrice est dopée de façon conductrice dans la région du branchement (116).

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un composant semi- conducteur ainsi qu'à un procédé pour déterminer l'état du semiconducteur d'un tel composant et un appareil de mesure ainsi qu'un produit de programme d'ordinateur pour appliquer un tel procédé. Etat de la technique Dans le cas des transistors chimio-sensibles, la courbe caractéristique du transistor représente la relation entre la concentration d'une matière contenue dans un milieu à mesurer et l'intensité du courant traversant le canal entre le contact de source et le contact de drain du transistor. Le document DE 10 2009 045 475 Al décrit un dispositif semi-conducteur sensible aux gaz. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un composant semi- conducteur sensible à au moins un composant de fluide et caractérisé en ce qu'il comprend un substrat en une matière semi-conductrice et ayant sur un côté un contact de substrat, une électrode installée sur le second côté du substrat et isolée électriquement de la matière semi- conductrice par une couche isolante chimio-sensible, un branchement pour mesurer la tension entre ce branchement et le contact de substrat, le branchement étant décalé latéralement par rapport à l'électrode sur le second côté du substrat et la matière semi-conductrice étant dopée de façon conductrice dans la région du branchement.

Une matière semi-conductrice a des propriétés élec- triques que l'un peut influencer en mélangeant des atomes étrangers à plus ou moins d'électrons dans l'enveloppe extérieure comme atomes de la matière semi-conductrice. Les atomes étrangers s'intègrent dans le réseau cristallin de la matière semi-conductrice au moment de la fabri- cation (dopage). Ainsi, on peut donner à la matière semi-conductrice différents états de conductivité électrique. Les atomes étrangers constituent des porteurs de charges libres ou des points de défaut par rapport à des électrons liés. La matière semi-conductrice présente en outre également des points de défaut dans le réseau cristallin là où les atomes de la matière semi-conductrice ont des orientations différentes de celles des électrons intégrés dans les régions du réseau, comme porteurs de charges sans atomes étrangers insérés. Les propriétés de la matière semi-conductrice au niveau de ces points de défaut peuvent être modifiées par les interactions avec les composants d'un fluide appliqué sur la ma- tière. Par exemple, des composants des gaz appliqués peuvent diffuser dans la matière semi-conductrice et occuper des points de défaut modifiant ainsi la conductivité du semi-conducteur. Les porteurs de charge dans la matière semi-conductrice ont des niveaux d'énergie différents. C'est pourquoi, il faudra des forces d'intensité différentes pour déplacer les porteurs de charges entre les niveaux d'énergie. Un champ électrique permet d'appliquer de telles forces et le mouvement des porteurs de charges génère un courant électrique dans matière semi-conductrice. Plus le champ électrique est intense et plus forts seront les sauts entre les niveaux d'énergie pour les porteurs de charge. Un composant intégré dans la matière semi- conductrice et sollicité par un gaz peut changer de niveau d'énergie à partir de sa position initiale. Il sera nécessaire d'appliquer un champ électrique plus ou moins fort pour déplacer les porteurs de charge et les faire sauter entre les niveaux d'énergie. Ainsi, lorsque le composant est intégré dans la matière semi-conductrice, à partir de l'intensité du cou- rant généré par le champ électrique dans la matière semi-conductrice on pourra conclure à la présence du composant. A partir de l'équilibre entre une quantité de composant dans la matière semi-conductrice et une quantité de composant dans le fluide permet de déterminer la con- centration du composant dans le fluide à partir de l'intensité du cou- rant. La matière semi-conductrice peut être exposée à un champ électrique entre deux électrodes, et ainsi on pourra détecter le passage d'un courant, entre le premier branchement de la matière semi- conductrice et un second branchement de cette matière. L'invention re- pose sur la relation d e coopération entre le champ électrique et l'intensité du courant. Le substrat peut avoir une forme de disque. Un premier côté du substrat constitue la surface de fond ou la surface de montage du composant semi-conducteur. Le second côté est le côté du détecteur du composant semi-conducteur. Le substrat semi-conducteur peut être une électrode reliée directement au substrat. Le branchement peut être fait dans une partie de la région du substrat. La matière semiconductrice peut être dopée par exemple avec une matière étrangère dans la région du branchement. Le branchement selon l'invention peut entourer l'électrode suivant une forme annulaire. Le second contact peut être sous la forme d'un anneau fermé ou ouvert. Une réalisation ouverte évite l'effet des courants de Foucault.

Le contact de substrat est de préférence réalisé sur la surface principale du substrat au regard de la surface principale du substrat portant le branchement. Selon l'invention, l'électrode et/ou la couche isolante sont au moins en partie perméables à au moins un composant du fluide.

L'expression « perméable » représente par exemple un état poreux ou transparent. L'électrode et/ou la couche isolante peuvent également être fluidophiles ou fluidoscopiques. Par exemple l'électrode et/ou la couche isolante attireront le composant du fluide et/ou seront mouillés particulièrement bien par le composant du fluide. De même, l'électrode et/ou la couche isolante peuvent avoir des caractéristiques de sorption par rapport au composant du fluide. L'invention a également pour objet un procédé pour dé- terminer l'état d'un semi-conducteur d'un composant caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer une tension entre l'électrode et un potentiel de référence, à détecter le courant entre le branchement et le contact de substrat et à déterminer l'état du semi-conducteur en utilisant la tension et l'intensité de courant. Le composant semi-conducteur est sollicité par au moins un composant d'un fluide. La tension entre l'électrode et le contact du substrat génère un champ électrique qui fournit de l'énergie d'activation pour modifier le ou les niveaux d'énergie des porteurs de charge dans la matière semi-conductrice. L'expression « état d'une matière semiconductrice » désigne l'état résultant d'une interaction d'une substance avec les atomes de la matière semi-conductrice entraînant la modifica- tion d'au moins une propriété de la matière semi-conductrice par rap- port à l'état initial. Cet état signifie par exemple une certaine saturation de la matière semi-conductrice notamment du substrat par une matière déterminée, diffusée par exemple à partir du fluide à partir de l'électrode dans le substrat. En variante, l'état déterminé peut égale- ment être une modification locale, partiellement réversible ou aussi ir- réversible, de la conductivité, par l'action de la matière passant du fluide dans le substrat. La substance fait partie du fluide mis en contact avec le composant semi-conducteur ou la matière semi-conductrice. L'étape se détermine en utilisant une prescription de travail qui peut être une règle consistant à combiner l'intensité la plus forte et la ten- sion la plus forte et, le cas échéant, d'autres grandeurs pour juger de l'état de la matière semi-conductrice. La tension peut s'appliquer comme une impulsion de tension ayant un flan montant avec une pente chronologique prédéfinie en partant d'une valeur initiale jusqu'à une valeur cible. En variante ou en complément, l'impulsion de tension a un flan descendant avec une pente descendante prédéfinie dans le temps entre la valeur cible et la valeur de départ. La valeur de départ et la valeur cible peuvent être des valeurs de tension. Par une montée ou une descente contrôlées de la tension on peut saisir l'intensité du courant si le champ électrique entre l'électrode et le contact du substrat est juste suffisamment fort pour fournir de l'énergie d'activation nécessaire à vaincre la bande interdite. Cela permet de mettre en corrélation la valeur de la tension et la valeur initiale. Les valeurs de tension peuvent être positives et/ou négatives.

Les flans ont chacun un passage par zéro. La tension reste à la valeur de départ ou valeur initiale pendant une première durée, prédéfinie. En variante ou en complément, la tension reste à la valeur cible ou valeur de destination pendant une seconde durée prédéfinie. Les durées prédéfinies aux valeurs extrêmes permettent de détecter des effets que l'on peut saisir avec le flan mon- tant séparément des effets pour les flans descendants. Les flans peuvent également avoir un palier pour déterminer l'état du semiconducteur dans des étapes de tension plus réduites. Dans l'étape d'application on peut appliquer au moins une autre impulsion de tension. Dans l'étape de saisie, on détecte au moins une autre intensité. Par la répétition des mesures on détecte la variation de l'état par rapport à une mesure précédente ce qui permet de déterminer périodiquement la variation de l'état de la matière semiconductrice.

L'autre impulsion de tension aura une autre valeur ini- tiale ou valeur de départ et/ou une autre valeur cible. L'autre impulsion de tension peut avoir une autre première durée et/ou une autre seconde durée. Grâce aux valeurs de tension minimales et/ou maximales différentes on détermine les propriétés ou des états différents de la ma- tière semi-conductrice. Si la différence de tension entre une valeur cible et une valeur de départ est inférieure à celle nécessaire pour déplacer dans cet état instantané de la matière semi-conductrice, les porteurs de charge de la bande de valence dans la bande de conduction on constate que l'intervalle de bande est momentanément supérieur à la différence de tension entre la valeur initiale et la valeur cible. L'autre impulsion de tension peut avoir une forme d'impulsion différente de la précédente. Par exemple les flans auront une forme différente. Un flan peut avoir une forme linéaire et un flan une déformation sinusoïdale. Par des zones plus ou moins plates et/ou plus au moins pentues des flans on pourra parcourir des régions de tension plus rapidement ou plus lentement par exemple pour détecter des modifications de l'intensité entachées de temporisation ou encore sauter de telles modifications. Dans l'étape de saisie, on saisit l'évolution chronologique de l'intensité du courant et la courbe de cette évolution est détectée au moins pendant la durée d'application de la tension. Grâce à l'évolution on peut déterminer les états intermédiaires dans la matière semiconductrice qui se reconnaissent par des variations d'état de la matière semi-conductrice.

L'invention également pour objet un appareil de mesure pour exécuter les étapes du procédé décrites ci-dessus dans une installation appropriée. Un appareil de mesure selon l'invention et d'un appareil électrique traitant les signaux fournis par les capteurs et générant des signaux de commande et/ou des signaux de données en fonction de ce traitement. L'appareil de mesure comporte une interface réalisée sous la forme d'un circuit et/ou d'un programme. Dans le cas d'une réalisation sous la forme d'un circuit, les interfaces font par exemple partie d'un système ASIC qui a différentes fonctions de l'appareil de mesure. Mais il est également possible de réaliser les interfaces comme des circuits propres, intégrés ou du moins réalisés sous la forme de composants discrets. Dans le cas d'une réalisation en forme de programme, les interfaces peuvent être des modules de programme existant par exemple dans un microcontrôleur à côté d'autres modules de programme.

L'invention porte également avantageusement sur un produit programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine telle qu'une mémoire semiconductrice, un disque dur ou une mémoire optique et qui sert à exécuter le procédé selon l'une quelconque des formes présentées ci-dessus lorsque le produit programme est appliqué par un ordinateur ou un dispositif de ce type. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'un composant semi- conducteur et d'un procédé pour déterminer son état, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma par blocs d'un appareil de mesure relié à un composant semi-conducteur correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre un ordinogramme d'un procédé pour déterminer l'état du semi-conducteur d'un composant semiconducteur selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 est un diagramme de la courbe tension/temps d'une impulsion de tension correspondant à un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 4 est un diagramme de la courbe intensité/temps d'un courant détecté selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 5 montre les variations d'état des atomes d'une matière semi-conductrice pendant une impulsion de tension selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 6 montre un champ de caractéristiques d'un composant semi-conducteur, obtenu en appliquant de nombreuses im- pulsions de tension différentes selon les exemples de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation de l'invention La figure 1 est un schéma par blocs d'un appareil de me- sure 100 selon un exemple de réalisation de l'invention avec un compo- sant semi-conducteur 108 relié à l'appareil de mesure. L'appareil de mesure 100 comporte une installation pour appliquer 102, une installation pour saisir 104 et une installation pour déterminer 106. L'appareil de mesure 100 fait fonctionner le composant semi-conducteur 108 et l'essaye. Le composant semi-conducteur 108 comporte un substrat 110 avec un contact de substrat 112 (contact en vrac), une électrode 114 et un branchement 116. Le substrat 110 étant une matière semiconductrice. La matière semi-conductrice du substrat 110 est sollici- tée par le flux gazeux d'au moins un composant du gaz. Le substrat 110 a un premier côté muni du contact de substrat 112. L'électrode 114 est située sur le second côté du substrat 110 à l'opposé du premier côté. L'électrode 114 est isolée électriquement de la matière du substrat par une couche isolante 118. L'électrode 114 et/ou la couche isolante 118 sont chimio-sensibles. L'électrode 114 se branche par un contact. Le branchement 116 est décalé latéralement par rapport à l'électrode 114 sur le second côté du substrat 110. Dans la région du branchement 116, la matière semi-conductrice est fortement dopée pour avoir de bonnes caractéristiques de conductivité. Le branchement 116 entoure l'électrode 114 suivant une forme annulaire. L'installation pour appli- quer 102 est reliée à un contact de masse 120 et à l'électrode 114. Le contact 120 est un potentiel de référence. L'installation pour appliquer 102 applique la tension entre l'électrode 114 et le contact de masse 120. L'installation pour sai- sir 104 est reliée à l'électrode de substrat 112 et au branchement 116 et elle saisit l'intensité du courant comme information de mesure entre le branchement 116 et le contact de substrat 112. La ligne de liaison entre le branchement 116 et l'installation pour saisir 104 est reliée au contact de masse 120. L'installation pour déterminer 106 est reliée à l'installation pour appliquer 102 et à l'installation pour saisir 104. L'installation pour déterminer 106 utilise la tension et l'intensité pour déterminer l'état de la matière semi-conductrice 110. Selon cet exemple de réalisation l'installation pour appliquer 102 comporte une première source de tension 122 et une seconde source de tension 124. La pre- mière source de tension 122 applique une tension basse comme valeur initiale de la tension. La seconde source de tension 124 applique une tension élevée comme valeur cible. Un commutateur 126 modifie la liaison avec l'électrode 114 entre les sources de tension 122, 124. L'installation pour appliquer 102 fournit un paramètre de mesure par la tension. La figure 2 montre un ordinogramme d'un procédé 200 pour déterminer l'état d'une partie de matière du composant semiconducteur selon un exemple de réalisation de l'invention tel que représenté à la figure 1. Le procédé 200 comporte une étape d'application 202, une étape de saisie 204 et une étape de détermination 206. Le pro- cédé 200 peut être exécuté par un appareil de mesure tel que celui de la figure 1. Dans l'étape d'application 202 on applique une tension entre une électrode isolée du composant semi-conducteur et son contact de masse. Dans l'étape de saisie 204 on saisit l'intensité du courant entre un branchement du côté électrode du composant semi-conducteur et le contact de substrat sur le côté du composant semi-conducteur opposé à celui de l'électrode. Dans l'étape de détermination 206 on détermine l'état en utilisant la tension et l'intensité du courant. En d'autres termes, la figure 2 présente un procédé 200 d'exploitation d'un « transistor » chimio-sensible sans alimentation élec- trique active et selon lequel le « transistor » est un transistor FET, ayant un branchement de source relié de manière électro-conductrice au branchement de drain de façon à ne pas développer de canal commandé en tension sous la porte (grille). Le procédé 200 peut également s'appliquer à d'autres capteurs de gaz chimiques à base de semi- conducteurs. Un procédé de pompage de charges 200 présenté ici est un procédé pour caractériser et juger la surface limite semiconducteur/isolant. Ce procédé peut s'utiliser pour des contrôles de procédé et des évaluations de procédé pour la fabrication de compo- sants semi-conducteurs tels que pour le « transistor » évoqué ci-dessus. Le procédé 200 peut également s'appliquer à un produit terminé que l'on essaie pendant son fonctionnement. L'application d'un gaz à un transistor chimio-sensible modifie les caractéristiques physiques de la porte. Normalement dans un produit terminé on utilise la caractéristique de transfert du transis- tor pour juger de la variation provoquée par l'application d'un gaz. L'application d'un gaz déplace le point de fonctionnement du transistor. Pour mesurer la caractéristique de transfert il faut alimenter le transistor avec un courant passant entre la source et le drain. Le procédé se- lon l'invention n'alimente pas le « transistor » car du fait du court-circuit entre la source et le drain, il n'y aura pas de courant passant dans le « canal » sous l'électrode de porte. Pour mesurer le passage du courant, il faut ici un contact séparé base/vrac 112 avec une mesure de courant raccordée 104. Le branchement de source peut être court-circuité avec le branchement de porte. Les niveaux de tension utilisés par le procédé 200 entre le potentiel de référence 120 et l'électrode 114 peuvent être enregistré. La proposition présentée ici peut s'appliquer à tous les capteurs à base de semi-conducteurs comportant des transistors en particulier des cap- teurs de gaz à base de semi-conducteurs avec les transistors. La figure 3 montre le diagramme tension/temps (chronogramme) d'une impulsion de tension 300 selon un exemple de réalisation de l'invention. Cette impulsion est appliquée à l'électrode par exemple par l'appareil de mesure de la figure 1. Les abscisses du dia- gramme représentent le temps. Les ordonnées du diagramme, représen- tent la tension entre un premier contact et un second contact d'un composant semi-conducteur pour déterminer l'état de la matière du composant semi-conducteur comme celui présenté à la figure 1. L'impulsion de tension 300 commence à l'instant tl par une première valeur de tension ou niveau de tension comme valeur de départ ou va- leur initiale U 1. L'impulsion de tension 300 a un flan montant 302 ayant une pente prédéfinie ou une variation en fonction du temps. A l'instant t2 l'impulsion de tension 300 de niveau de tension U2 dépasse la tension de bande plate Vfb.

La tension de bande plate est définie comme une tension pour laquelle il n'y a pas de déformation de bande dans la matière semiconductrice. A l'instant t3, l'impulsion de tension 300 est à un niveau de tension U3 dépassant ainsi une tension de seuil Vt. La tension de seuil est définie comme étant la tension minimale appliquée de l'extérieur et qui induit une concentration de porteurs de charges dans la matière semi-conductrice, suffisante pour une inversion de charges. A l'instant t4, l'impulsion de tension est à un second niveau de tension qui est la valeur cible U4. Entre le premier niveau de tension Ul et le second niveau de tension U4, le flan 302 de cet exemple de réalisation a une pente constante. A partir de l'instant t4 le second niveau de tension U4 reste constant jusqu'à l'instant t5. La durée de séjour entre les instants t4 et t5 au second niveau de tension U4 est une durée prédéfinie. A partir de l'instant t5, l'impulsion de tension 300 a un flan décroissant 304 avec une autre pente prédéfinie ou une décroissance en fonction du temps. A l'instant t6, l'impulsion de tension 300 est au niveau tension U3 et passe sous la tension de seuil Vt. A l'instant t7, l'impulsion de tension 300 est au niveau de tension U2 et passe en dessous de la tension de bande plate Vfb. A l'instant t8 l'impulsion de tension 300 revient au premier niveau de tension U 1. Entre le second niveau de tension U4 et le premier niveau de tension U1, le flan descendant 304 de cet exemple de réalisation a une pente constante. En d'autres termes, la figure 3 montre la forme impulsionnelle de la tension appliquée à l'électrode (porte). A titre d'exemple, le premier niveau de tension U 1 est égal à -4V. La tension de bande plate Vfb est égale à -2V. La tension de seuil Vt est égale à 1,2V. Le second niveau de tension U4 est égal à 3V. A l'instant tl, 0 unité de temps se sera écoulé. A l'instant t2 on sera à 2 unités de temps. A l'instant t3 on sera à 5 unités de temps. A l'instant t4 on sera à 7 unités de temps. A l'instant t5 on sera à 93 unités de temps. A l'instant t6 on sera à 95 unités de temps. A l'instant t7 on sera à 98 unités de temps. A l'instant t8 on sera à 100 unités de temps. La figure 4 montre un diagramme intensité/temps de l'intensité de courant saisie 400 selon un exemple de réalisation de l'invention. Les abscisses du diagramme représentent le temps évoluant en continu comme à la figure 3. Aux figures 3 et 4 on a représenté le même intervalle de temps. En ordonnées du diagramme, on a représenté l'intensité entre le branchement et un contact de substrat d'un composant semi-conducteur comme présenté à la figure 1. L'intensité de courant 400 commence à l'instant t 1 par un niveau d'intensité Il. Après l'instant t1, l'intensité 400 chute pratiquement avec une pente constante. A l'instant t2 l'intensité 400 est à un niveau 12. Jusqu'à l'instant t3, l'intensité 400 reste constante au niveau 12. Après l'instant t3, l'intensité 400 augmente rapidement au niveau II et y reste jusque peu avant l'instant t6. Après l'instant t6 l'intensité augmente au niveau 13. Entre le niveau I1 et le niveau 13 l'intensité 400 a un flan montant qui a tout d'abord une pente forte puis une pente réduite et ensuite de nouveau une pente forte. L'intensité reste pratiquement au niveau I3 jusqu'à l'instant t7 (niveau constant). Après l'instant t7 l'intensité 400 chute jusqu'à l'instant t8 en passant du niveau 13 à un niveau juste au- dessus du niveau II. En d'autres termes, la figure 4 montre un courant de pompage de charges Icp 400. A titre d'exemple, le niveau d'intensité II est égal à OA. Le niveau d'intensité 12 est égal à -1A et le niveau 13 est égal à 2A.

La figure 5 représente des opérations de charge et de dé- charge dans les niveaux d'énergie d'une matière semi-conductrice pendant une impulsion de tension selon un exemple de réalisation de l'invention. Dans les différents états, la matière semi-conductrice a différents niveaux d'énergie entre les régions d'énergie 510 et 516. Les ni- veaux d'énergie sont associés à différents potentiels de tension. Lorsque la tension appliquée dans l'étape d'application est supérieure à une différence de potentiel entre deux niveaux d'énergie, les porteurs de charges se libèrent et cela se traduit par un passage de courant 518, 520 dans la matière semi-conductrice. La référence 502 indique une opération de charge à partir de la bande de conduction dans la région d'énergie. La référence 502 montre une décharge partielle des régions d'énergie dans la bande de conduction entre les niveaux d'énergie 510 et 512. La référence 506 montre une opération de charge avec des charges positives à partir de la bande de valence dans les régions d'énergie 512, 514. La référence 500 représente la décharge partielle des régions d'énergie entre des régions 514, 512 et la bande de valence de la matière semi-conductrice. A chaque passage de pompage de charges, une impulsion de tension 300 est appliquée comme celle représentée à la figure 3.

Dès que l'on atteint la tension de seuil Vt il se forme un canal d'inversion et la concentration en porteurs de charges augmente dans la bande de conduction. Les points de défaut peuvent alors être chargés à partir de la bande de conduction. Dans le cas d'un flan descendant rapidement il n'y a plus de décharge dans la bande de conduction car la décharge se fait en di- rection de la bande de valence. La charge et la décharge de différentes bandes se font avec des constantes de temps correspondantes. En branchant les bandes des électrodes différentes (contact source/drain ainsi que con- tact de vrac) un courant passe entre les deux électrodes appelé courant de pompage de charges 400. Lorsque l'impulsion n'atteint pas la tension de seuil Vt ou la tension de bande plate Vfb, il n'y a pas de courant de charge. Les figures 3, 4, 5 explicitent l'idée de base de la présente proposition. Un « transistor » avec un court-circuit entre le branchement de source et le branchement de drain est pulsé dans différentes régions d'accumulation et d'inversion pour mesurer le point de fonctionnement du composant. Il n'y a pas de passage de courant actif dans le composant de sorte que le composant n'est pas modifié thermiquement par la mesure et cela réduit la charge thermique comme contrainte exercée sur le composant. La détermination du point de fonctionnement du compo- sant se fait par la mesure d'un courant de recombinaison 400 qui n'est appliqué que si le composant est complètement passé en accumulation et en inversion. Cela a en outre l'avantage de diminuer la consommation de courant du composant 108. La commande peut se faire de manière symétrique par rapport à la bande plate pour que les porteurs de charges mobiles s'opposent à la variation. Les porteurs de charges mobiles sont par exemple des ions d'alcali qui se trouvent dans l'oxyde au-dessus du semi-conducteur. Ces ions ne se combinent pas par des liaisons chimiques non stables avec l'oxyde mais du fait de leurs dimensions ils sont libres de se déplacer à partir d'une certaine température. Grâce à l'ionisation ils suivent le champ induit par la tension appliquée de l'extérieur. Dans le cas de la tension de bande plate appliquée de l'extérieur, le champ induit dans l'oxyde est égal à 0, la tension induite au-dessus ou en-dessous de la bande plate est en champ négatif ou positif qui génère le mouvement des ions. Lorsqu'une tension extérieure oscille symétriquement autour de la tension de la bande plate, les ions sont déplacés à la même vitesse et à la même concentration au niveau des deux surfaces limites de l'oxyde. Cela permet de minimiser l'influence de ces charges sur le comportement de commande globale. Le champ de courant caractéristique résultant apparaît à la figure 6. A chaque impulsion une certaine quantité de porteurs de charges traverse l'appareil de mesure de courant 104. Le courant est ainsi proportionnel en première approximation à la fréquence appliquée. Dans la variante présentée ici on vérifie seulement si un courant de pompage de charges 400 passe ou non. De même, on fait varier le niveau de tension pour déterminer le point de fonctionnement du transistor. La figure 6 représente un champ de caractéristique d'un capteur semi-conducteur que l'on a saisit avec un grand nombre d'impulsions de tension différentes selon plusieurs exemples de réalisa- tion de l'invention. Dans cet exemple de réalisation, le capteur semiconducteur est un transistor de carbure de silicium. En ordonnées on a représenté une première tension Ul comme celle de la figure 3. En abscisses on a représenté une seconde valeur au niveau tension U4 comme à la figure 3. Dans cet exemple de réalisation, le premier niveau de ten- sion U 1 comme valeur initiale Vio, se situe dans une plage comprise entre -16,5V et 0,5V alors que le second niveau de tension U4 comme valeur cible Vhigh se situe dans une plage comprise entre -6V et 11,5V. Les niveaux de tension Ul et U4 peuvent être fournis par les sources de tension 122, 124 de la figure 1. A côté du diagramme, la légende cor- respond à cinq régions différentes de valeurs d'intensité pour le passage du courant (courant en vrac) lorsqu'on passe de Ul à U4. La première plage de valeurs de courant est comprise entre 1,5V.10-8A jusqu'à 1,0.10-8A. Une seconde plage de valeurs de courant est comprise entre 1,0.10-8A jusqu'à 1,0.10-1°A. Une troisième plage de valeurs de courant est comprise entre 1,5.10-1°A jusqu'à 1,0.10-12A. Une quatrième plage de valeurs de courant est comprise entre 1,5.10-12A jusqu'à 1,0.10-14A. Une cinquième plage de valeur de courant est comprise entre 1,5.10-14A jusqu'à 1,0.10-16A. Dans le diagramme on a représenté une paire de va- leurs composée du premier niveau de tension Ul et du second niveau de tension U4 avec chaque fois une valeur de l'intensité mesurée par l'installation 104 dans les plages indiquées et représentées selon la légende. On a des surfaces avec des plages de mêmes valeurs d'intensité. Dans le champ de caractéristique, on a représenté une plage de mesure 600 du capteur. La plage de mesure 600 a une forme de carré dont les arrêtes sont inclinées. Dans la plage de mesure 600 on a représenté une ligne 602 représentant le point de fonctionnement 602 du composant semi-conducteur de la figure 1. La ligne 602 est parallèle à l'axe des ordonnées et passe par les deux sommets opposés de la plage de mesure 600. Dans cet exemple de réalisation, le point de fonctionnement 602 se situe au second niveau de tension U4 égal à 3V. A l'extérieur de la plage de mesure 600 il n'y a pas de passage de courant.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 100 Appareil de mesure 102 Installation pour appliquer 104 Installation pour saisir 106 Installation pour déterminer 108 Composant semi-conducteur 110 Substrat 112 Contact de substrat 114 Electrode 116 Branchement 118 Couche isolante 120 Contact de masse 122 Première source de tension 124 Seconde source de tension 126 Commutateur 200 Diagramme d'un procédé de détermination de l'état du composant semi-conducteur 202-206 Etapes du procédé 200.

301 Impulsion de tension 400 Intensité 502 Opération de charge/Opération de décharge 506 Opération de charge 510-512 Niveaux d'énergie 518-520 Passages de courant dans le semi-conducteur 600 Plage de mesure 602 Ligne diagonale/Point d'utilisation du composant semi-conducteur 11,12,13,14 Valeurs de l'intensité à différents instants tl-t8 Instants correspondant aux intensités mesurées U 1 Niveau de tension de départ U2-U3 Niveaux de tension intermédiaires U4 Second niveau de tension35

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1°) Composant semi-conducteur (108) sensible à au moins un composant d'un fluide, le composant semi-conducteur (108) étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un substrat (110) en une matière semi-conductrice, ayant sur un côté, un contact de substrat (112), - une électrode (114) installée sur le second côté du substrat (110) et isolée électriquement de la matière semi-conductrice (110) par une couche isolante chimio-sensible (118), - un branchement (116) pour mesurer la tension entre ce branche- ment (116) et le contact de substrat (112), le branchement (116) étant décalé latéralement par rapport à l'électrode (114) sur le second côté du substrat (110) et la matière semi-conductrice étant dopée pour être conductrice dans la région du branchement (116).
2. 2°) Composant semi-conducteur (108) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le branchement (116) entoure l'électrode (114) selon une forme annulaire.
3. 3°) Composant semi-conducteur (108) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact de substrat (112) est sur la première surface principale du substrat (110) et le branchement (116) est sur la seconde surface prin- cipale du substrat (110) à l'opposé de la première surface principale du substrat.
4. 4°) Composant semi-conducteur (108) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (114) et/ ou la couche isolante (118) sont au moins en partie perméables à au moins un composant du fluide.
5. 5°) Procédé (200) pour déterminer l'état d'un semi-conducteur (110) d'un composant semi-conducteur (108) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes consistant à :- appliquer (202) une tension (300) entre l'électrode (114) et un potentiel de référence (120), - détecter (204) le courant (400) entre le branchement (116) et le contact de substrat (112), et - déterminer (206) l'état du semi-conducteur (110) en utilisant la ten- sion (300) et l'intensité de courant (400).
6. 6°) Procédé (200) la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d'application (202) consiste à appliquer la tension (300) comme impulsion de tension ayant un flan montant (302) avec une montée dans le temps prédéfinie entre une valeur de départ (U1) et une valeur cible (U4) et/ou un flan descendant (304) avec une descente prédéfinie dans le temps entre la valeur cible (U4) et la valeur de départ (U1).
7. 7°) Procédé (200) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape d'application (202) de l'impulsion de tension (300) comporte une première durée de séjour prédéfinie à la valeur de départ (U1) et/ou une seconde durée de séjour à la valeur cible (U4).
8. 8°) Procédé (200) selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape d'application (202) on applique au moins une autre impul- sion de tension (300).
9. 9°) Procédé (200) selon la revendication 8, caractérisé en ce que dans l'étape d'application (202) on applique une autre impulsion de ten- sion (300) à une autre valeur initiale et/ou à une autre valeur cible et/ou l'autre impulsion de tension (300) à une autre première durée à l'autre valeur initiale et/ou une autre seconde durée à l'autre valeur cible.3510°) Procédé (200) selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape d'application (202), l'autre impulsion de tension (300) a une forme d'impulsion modifiée par rapport à l'impulsion de tension (300). 11°) Procédé (200) selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape de saisie (204) on saisit l'évolution chronologique de l'intensité (400) et cette évolution d'intensité (400) est détectée au moins pendant la durée d'application de la tension (300). 12°) Appareil de mesure (100) appliquant les étapes du procédé (200) selon l'une des revendications 5 à 11 dans des installations appropriées. 13°) Produit de programme d'ordinateur avec un code programme pour commander ou exécuter les étapes du procédé (200) selon une des revendications 5 à 11 lorsque le produit de programme est exécuté par un dispositif ou un appareil de mesure (100). 20