JP2001146423A - 感温抵抗変化膜およびその製造方法、並びにそれを用いた遠赤外線センサー - Google Patents
感温抵抗変化膜およびその製造方法、並びにそれを用いた遠赤外線センサーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 室温付近で高い抵抗温度係数を有する感温抵
抗変化膜を低い温度条件下で作製し、感度の高い遠赤外
線センサーを得る。 【解決手段】 ３００℃未満の基板温度で酸化バナジウ
ムターゲットを８ｍＴｏｒｒ以上の圧力の酸素を含む雰
囲気ガス中でスパッタリングして、−５％／℃以上の高
い抵抗温度係数および低い比抵抗を有するバナジウムを
主成分とした非晶質の酸化物膜を成膜する。
抗変化膜を低い温度条件下で作製し、感度の高い遠赤外
線センサーを得る。 【解決手段】 ３００℃未満の基板温度で酸化バナジウ
ムターゲットを８ｍＴｏｒｒ以上の圧力の酸素を含む雰
囲気ガス中でスパッタリングして、−５％／℃以上の高
い抵抗温度係数および低い比抵抗を有するバナジウムを
主成分とした非晶質の酸化物膜を成膜する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度によって抵抗
値が変化する感温抵抗変化膜およびその製造方法、並び
にそれを用いたボロメータ型の遠赤外線センサーに関す
る。
値が変化する感温抵抗変化膜およびその製造方法、並び
にそれを用いたボロメータ型の遠赤外線センサーに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、遠赤外線センサーにおいては、非
冷却で動作し、感度が高く、かつ、集積化が容易なボロ
メータ型のものが注目され、例えば遠赤外線カメラの遠
赤外感知部等に応用されている。
冷却で動作し、感度が高く、かつ、集積化が容易なボロ
メータ型のものが注目され、例えば遠赤外線カメラの遠
赤外感知部等に応用されている。
【０００３】このボロメータ型の遠赤外線センサーにつ
いては、「ボロメータ型非冷却赤外線センサ」（映像情
報メディア学会技術報告、Ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．８０、
ｐｐ．１３−１８）において詳述されている。図６はボ
ロメータ型遠赤外線センサーの構造を示す斜視図であ
る。このセンサーはダイアフラム構造となっており、基
板２から所定の空間を開けて配置したダイアフラム１が
２本の脚３によって支持されている。このダイアフラム
１は、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4等からなる下部絶縁膜、ＶＯ2
やＴｉ等からなる感温抵抗変化膜、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4
等からなる上部絶縁膜、および入射される遠赤外線５を
効率良く吸収するためのＴｉＮ等からなる吸収膜が基板
側からこの順に形成されている。
いては、「ボロメータ型非冷却赤外線センサ」（映像情
報メディア学会技術報告、Ｖｏｌ．２１、Ｎｏ．８０、
ｐｐ．１３−１８）において詳述されている。図６はボ
ロメータ型遠赤外線センサーの構造を示す斜視図であ
る。このセンサーはダイアフラム構造となっており、基
板２から所定の空間を開けて配置したダイアフラム１が
２本の脚３によって支持されている。このダイアフラム
１は、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4等からなる下部絶縁膜、ＶＯ2
やＴｉ等からなる感温抵抗変化膜、ＳｉＯ2やＳｉ3Ｎ4
等からなる上部絶縁膜、および入射される遠赤外線５を
効率良く吸収するためのＴｉＮ等からなる吸収膜が基板
側からこの順に形成されている。
【０００４】さらに、脚３の部分はダイアフラム１の抵
抗変化を検出するための電極３が上記絶縁膜および下部
絶縁膜によって被覆された構造となっている。また、ダ
イアフラム１と基板２との断熱性を高めるために、脚３
の幅および厚さはできるだけ小さく設定され、かつ、脚
３の長さはできるだけ長く設定されている。
抗変化を検出するための電極３が上記絶縁膜および下部
絶縁膜によって被覆された構造となっている。また、ダ
イアフラム１と基板２との断熱性を高めるために、脚３
の幅および厚さはできるだけ小さく設定され、かつ、脚
３の長さはできるだけ長く設定されている。
【０００５】このようなボロメータ型遠赤外線センサー
の感度Ｒｅｓは、一般に、定常状態で Ｒｅｓ＝η・Ｖ・α／Ｇ ・・・（１） のように表される。
の感度Ｒｅｓは、一般に、定常状態で Ｒｅｓ＝η・Ｖ・α／Ｇ ・・・（１） のように表される。
【０００６】なお、上記式（１）において、ηはダイア
フラムの遠赤外線吸収係数、αは感温抵抗変化膜の抵抗
温度係数、Ｖはバイアス電圧、Ｇはダイアフラムと基板
との熱コンダクタンスを示す。
フラムの遠赤外線吸収係数、αは感温抵抗変化膜の抵抗
温度係数、Ｖはバイアス電圧、Ｇはダイアフラムと基板
との熱コンダクタンスを示す。
【０００７】上記式（１）から分かるように、ボロメー
タ型遠赤外線センサーの感度Ｒｅｓは抵抗温度係数αに
比例し、α（その絶対値）が高いほど感度が高くなる。
この観点から、αが高い感温抵抗変化材料を用いるのが
望ましい。
タ型遠赤外線センサーの感度Ｒｅｓは抵抗温度係数αに
比例し、α（その絶対値）が高いほど感度が高くなる。
この観点から、αが高い感温抵抗変化材料を用いるのが
望ましい。
【０００８】このため、従来では、感温抵抗変化材料と
して抵抗変化率の高いＶＯ2薄膜が一般に用いられてい
た。現在のところ実用化されているものでは、約−２％
／℃のαが得られており、その製造工程には５００℃程
度の熱処理を必要としていた。
して抵抗変化率の高いＶＯ2薄膜が一般に用いられてい
た。現在のところ実用化されているものでは、約−２％
／℃のαが得られており、その製造工程には５００℃程
度の熱処理を必要としていた。
【０００９】さらに、特開平１０−２５９０２４号公報
（防衛庁出願）の「酸化バナジウム薄膜及びその製造方
法」には、シリコン酸化膜またはサファイア基板上に熱
処理を必要とせず、５００℃を超えないプロセス温度で
作製可能であり、しかも−４％／℃以上という高いαを
有する酸化バナジウム薄膜からなる感温抵抗変化材料が
報告されている。この材料は、レーザアブレーション法
により作製され、Ｘ線回折パターンの結果からＶＯ2の
結晶ピークを確認することができる。
（防衛庁出願）の「酸化バナジウム薄膜及びその製造方
法」には、シリコン酸化膜またはサファイア基板上に熱
処理を必要とせず、５００℃を超えないプロセス温度で
作製可能であり、しかも−４％／℃以上という高いαを
有する酸化バナジウム薄膜からなる感温抵抗変化材料が
報告されている。この材料は、レーザアブレーション法
により作製され、Ｘ線回折パターンの結果からＶＯ2の
結晶ピークを確認することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＶＯ
2からなる感温抵抗変化膜はα（その絶対値）がかなり
高いが、以下のような問題点を有している。
2からなる感温抵抗変化膜はα（その絶対値）がかなり
高いが、以下のような問題点を有している。
【００１１】図７はＶ−Ｏ系の平衡状態を示す図であ
る。この図に示されているように、ＶＯ2は低温相と高
温相とに分かれており、変態点である６８℃において低
温の結晶相から高温の結晶相へ相転移が生じて、結晶構
造が変化する。そして、この結晶構造の変化に伴って急
激な体積変化が生じるため、ダイアフラムにおいてクラ
ック等が発生するおそれが大きくなり、構造上の信頼性
が低下する。このため、ボロメータ型遠赤外線センサー
においては、６８℃以上にダイフラムの温度が上がらな
いように、センサーに通電する電流値を制限する等の対
策が必要であった。また、熱処理条件等により、相転移
温度を１００℃以上にすることによっても、このような
問題が生じないように対応していた。
る。この図に示されているように、ＶＯ2は低温相と高
温相とに分かれており、変態点である６８℃において低
温の結晶相から高温の結晶相へ相転移が生じて、結晶構
造が変化する。そして、この結晶構造の変化に伴って急
激な体積変化が生じるため、ダイアフラムにおいてクラ
ック等が発生するおそれが大きくなり、構造上の信頼性
が低下する。このため、ボロメータ型遠赤外線センサー
においては、６８℃以上にダイフラムの温度が上がらな
いように、センサーに通電する電流値を制限する等の対
策が必要であった。また、熱処理条件等により、相転移
温度を１００℃以上にすることによっても、このような
問題が生じないように対応していた。
【００１２】これに対して、上述の特開平１０−２５９
０２４号公報では、従来必要とされていた５００℃程度
の熱処理を必要とせず、さらに、ＶＯ2の特徴である６
０℃から７０℃付近における明確な相転移を示さずにな
だらかな抵抗変化を実現している。しかしながら、この
方法によっても、少なくとも４００℃程度の基板温度で
酸化バナジウムの薄膜成長を行う必要があり、集積回路
デバイス上に形成するボロメータ素子としては依然高い
プロセス温度が必要である。さらに、αについても５０
℃から６０℃付近で大きく、２５℃程度の室温付近では
小さい傾向にある。このため、室温動作が可能なボロメ
ータ型遠赤外線センサーとして高感度化するためには、
例えばセンサーに通電する電流値を制御して大きいαを
得ることができる５０℃から６０℃とし、αが小さくな
る７０℃を超える温度域にならないように、感温抵抗変
化膜の温度を管理することが必要であった。
０２４号公報では、従来必要とされていた５００℃程度
の熱処理を必要とせず、さらに、ＶＯ2の特徴である６
０℃から７０℃付近における明確な相転移を示さずにな
だらかな抵抗変化を実現している。しかしながら、この
方法によっても、少なくとも４００℃程度の基板温度で
酸化バナジウムの薄膜成長を行う必要があり、集積回路
デバイス上に形成するボロメータ素子としては依然高い
プロセス温度が必要である。さらに、αについても５０
℃から６０℃付近で大きく、２５℃程度の室温付近では
小さい傾向にある。このため、室温動作が可能なボロメ
ータ型遠赤外線センサーとして高感度化するためには、
例えばセンサーに通電する電流値を制御して大きいαを
得ることができる５０℃から６０℃とし、αが小さくな
る７０℃を超える温度域にならないように、感温抵抗変
化膜の温度を管理することが必要であった。
【００１３】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、低い温度条件下で作製可能
であり、かつ、室温付近でのαが高い感温抵抗変化膜お
よびその製造方法、並びにそれを用いた感度の高い遠赤
外線センサーを提供することを目的とする。
すべくなされたものであり、低い温度条件下で作製可能
であり、かつ、室温付近でのαが高い感温抵抗変化膜お
よびその製造方法、並びにそれを用いた感度の高い遠赤
外線センサーを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の感温抵抗変化膜
は、室温付近において温度により大幅に抵抗値が変化す
る感温抵抗変化膜であって、バナジウムを主成分とする
非晶質の酸化物からなり、そのことにより上記目的が達
成される。
は、室温付近において温度により大幅に抵抗値が変化す
る感温抵抗変化膜であって、バナジウムを主成分とする
非晶質の酸化物からなり、そのことにより上記目的が達
成される。
【００１５】本発明の感温抵抗変化膜の製造方法は、バ
ナジウムまたはバナジウム酸化物からなるターゲット
を、酸素を含む雰囲気ガス中でスパッタ処理して、基板
上にバナジウムを主成分とする非晶質酸化物からなる薄
膜を成膜し、そのことにより上記目的が達成される。
ナジウムまたはバナジウム酸化物からなるターゲット
を、酸素を含む雰囲気ガス中でスパッタ処理して、基板
上にバナジウムを主成分とする非晶質酸化物からなる薄
膜を成膜し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】前記基板温度を３００℃未満に設定して成
膜を行うのが好ましい。
膜を行うのが好ましい。
【００１７】前記雰囲気ガスの圧力を８ｍＴｏｒｒ以上
に設定して成膜を行うのが好ましい。
に設定して成膜を行うのが好ましい。
【００１８】本発明の遠赤外線センサーは、本発明の感
温抵抗変化膜を用いて遠赤外線を検出し、そのことによ
り上記目的が達成される。
温抵抗変化膜を用いて遠赤外線を検出し、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００１９】以下、本発明の作用について説明する。
【００２０】本発明にあっては、バナジウムを主成分と
する非晶質の酸化物からなる感温抵抗変化膜を用いるこ
とにより、ＶＯ2膜を用いた従来技術のように相転移に
よる信頼性低下が生じず、センサに通電する電流値を制
限する等の対策が不要である。また、特開平１０−２５
９０２４号公報よりも低い温度条件下で感温抵抗変化膜
を作製可能であり、室温付近（２０℃〜３０℃）におけ
る温度に対する抵抗変化係数αを、結晶質のバナジウム
酸化物からなる従来の感温抵抗変化膜よりも大幅に高く
することが可能である。
する非晶質の酸化物からなる感温抵抗変化膜を用いるこ
とにより、ＶＯ2膜を用いた従来技術のように相転移に
よる信頼性低下が生じず、センサに通電する電流値を制
限する等の対策が不要である。また、特開平１０−２５
９０２４号公報よりも低い温度条件下で感温抵抗変化膜
を作製可能であり、室温付近（２０℃〜３０℃）におけ
る温度に対する抵抗変化係数αを、結晶質のバナジウム
酸化物からなる従来の感温抵抗変化膜よりも大幅に高く
することが可能である。
【００２１】本発明の感温抵抗変化膜は、例えばバナジ
ウムまたはバナジウム酸化物からなるターゲットを、酸
素を含む雰囲気ガス中でスパッタ処理することにより基
板上に成膜することができる。この場合、基板温度が３
００℃を超えると結晶質のバナジウム酸化膜が生じて抵
抗温度係数が低下するので、基板温度を非晶質が得られ
易い３００℃未満に設定するのが好ましい。また、雰囲
気ガスの圧力を８ｍＴｏｒｒ以上にすることにより、従
来よりも高い抵抗温度係数を実現することができる。
ウムまたはバナジウム酸化物からなるターゲットを、酸
素を含む雰囲気ガス中でスパッタ処理することにより基
板上に成膜することができる。この場合、基板温度が３
００℃を超えると結晶質のバナジウム酸化膜が生じて抵
抗温度係数が低下するので、基板温度を非晶質が得られ
易い３００℃未満に設定するのが好ましい。また、雰囲
気ガスの圧力を８ｍＴｏｒｒ以上にすることにより、従
来よりも高い抵抗温度係数を実現することができる。
【００２２】このように抵抗温度係数α（その絶対値）
が高い本実施形態の感温抵抗変化膜を用いることによ
り、感度の高い遠赤外線センサーを実現することが可能
であり、遠赤外線カメラの遠赤外線感知部等に適用可能
である。
が高い本実施形態の感温抵抗変化膜を用いることによ
り、感度の高い遠赤外線センサーを実現することが可能
であり、遠赤外線カメラの遠赤外線感知部等に適用可能
である。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、具体的な例を挙げて説明する。
いて、具体的な例を挙げて説明する。
【００２４】本実施形態では、一例として、スパッタ装
置を用い、株式会社高純度化学研究所製のＶ2Ｏ3ターゲ
ットを用いて成膜を行うことにより、Ｓｉ基板上に本発
明の感温抵抗変化膜を作製した。まず、真空チャンバー
内を３．０×１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気し、基板温度が
２００℃になるように加熱してプレスパッタを実施した
後、酸素濃度を１％としたアルゴンと酸素の混合ガスを
雰囲気ガスとして導入し、ガス圧１．０×１０-2Ｔｏｒ
ｒで成膜を行った。投入電力パワーは１５０Ｗとし、−
５０Ｖのバイアス電圧を印加して、膜厚が約１００ｎｍ
となるように成膜時間を調節してスパッタ処理を行っ
た。これにより、Ｓｉ基板上にバナジウムを主成分とす
る酸化物膜が熱処理を行わずに作製された。
置を用い、株式会社高純度化学研究所製のＶ2Ｏ3ターゲ
ットを用いて成膜を行うことにより、Ｓｉ基板上に本発
明の感温抵抗変化膜を作製した。まず、真空チャンバー
内を３．０×１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気し、基板温度が
２００℃になるように加熱してプレスパッタを実施した
後、酸素濃度を１％としたアルゴンと酸素の混合ガスを
雰囲気ガスとして導入し、ガス圧１．０×１０-2Ｔｏｒ
ｒで成膜を行った。投入電力パワーは１５０Ｗとし、−
５０Ｖのバイアス電圧を印加して、膜厚が約１００ｎｍ
となるように成膜時間を調節してスパッタ処理を行っ
た。これにより、Ｓｉ基板上にバナジウムを主成分とす
る酸化物膜が熱処理を行わずに作製された。
【００２５】次に、このようにして作製したバナジウム
を主成分とする酸化物膜について、抵抗温度係数αを測
定した。ここでは、４端子プローブ装置または酸化物膜
の表面にＡｌ等の良導電性材料からなる電極を形成した
後、約５℃／ｍｉｎの速度で加熱および冷却を行って、
各温度における比抵抗を４端子法により測定してαを求
めた。
を主成分とする酸化物膜について、抵抗温度係数αを測
定した。ここでは、４端子プローブ装置または酸化物膜
の表面にＡｌ等の良導電性材料からなる電極を形成した
後、約５℃／ｍｉｎの速度で加熱および冷却を行って、
各温度における比抵抗を４端子法により測定してαを求
めた。
【００２６】図１は、本実施形態で作製したＳｉ基板上
の酸化物膜について、昇温過程での比抵抗の温度特性を
示す図である。この図から分かるように、本実施形態の
酸化物膜の比抵抗（ρ）は、Ｙ軸にログスケールで示す
ように温度と共に減少し、いわゆる負の抵抗温度特性を
示している。そして、室温付近の温度である２０℃での
比抵抗は約７．７Ω・ｃｍと低いため、膜自体から発生
するノイズの影響が小さく、その点でもボロメータ型遠
赤外線センサーとして応用するのに適している。さら
に、室温付近の温度である１０℃から３０℃の間の２５
℃におけるαは約−７．０％／℃と高い値であり、その
ため、室温動作のボロメータ型遠赤外線センサーにおい
て特に高感度とすることができる。
の酸化物膜について、昇温過程での比抵抗の温度特性を
示す図である。この図から分かるように、本実施形態の
酸化物膜の比抵抗（ρ）は、Ｙ軸にログスケールで示す
ように温度と共に減少し、いわゆる負の抵抗温度特性を
示している。そして、室温付近の温度である２０℃での
比抵抗は約７．７Ω・ｃｍと低いため、膜自体から発生
するノイズの影響が小さく、その点でもボロメータ型遠
赤外線センサーとして応用するのに適している。さら
に、室温付近の温度である１０℃から３０℃の間の２５
℃におけるαは約−７．０％／℃と高い値であり、その
ため、室温動作のボロメータ型遠赤外線センサーにおい
て特に高感度とすることができる。
【００２７】次に、本実施形態で作製した酸化物膜につ
いて、Ｘ線回折パターンを測定した結果を図２に示す。
この図から、確認できる結晶ピークは基板に用いたＳｉ
のピークのみであり、酸化バナジウムに関する結晶ピー
クが確認されないため、非晶質のバナジウム酸化物が得
られていることが分かる。この理由は、結晶性を高める
要因となる高い基板温度での成膜や熱処理を行っていな
いためと考えられる。従って、このように非晶質のバナ
ジウムを主成分とした酸化物からなる薄膜によって、特
開平１０−２５９０２４号公報に記載されているＶＯ2
薄膜よりも室温付近で高いαを有する感温抵抗変化膜を
実現することができる。
いて、Ｘ線回折パターンを測定した結果を図２に示す。
この図から、確認できる結晶ピークは基板に用いたＳｉ
のピークのみであり、酸化バナジウムに関する結晶ピー
クが確認されないため、非晶質のバナジウム酸化物が得
られていることが分かる。この理由は、結晶性を高める
要因となる高い基板温度での成膜や熱処理を行っていな
いためと考えられる。従って、このように非晶質のバナ
ジウムを主成分とした酸化物からなる薄膜によって、特
開平１０−２５９０２４号公報に記載されているＶＯ2
薄膜よりも室温付近で高いαを有する感温抵抗変化膜を
実現することができる。
【００２８】また、上記スパッタリング条件のうち、基
板温度を３００℃に変更して作製したバナジウムを主成
分とする酸化物膜について、温度特性を測定した結果を
図３に示す。また、そのＸ線回折パターンを測定した結
果を図４に示す。図３から、この膜の室温付近のαは−
５．９％／℃であり、基板温度２００℃で作製した場合
の−７％／℃に比べてその値（絶対値）が小さくなって
いることが分かる。また、図４から結晶ピークとしてＶ
Ｏ2のピークが確認でき、基板温度を２００℃から３０
０℃に上げることによって結晶質のバナジウム酸化膜が
得られていることが分かる。従って、基板温度を３００
℃未満の条件（本実施形態では２００℃）とすることに
よって、非晶質のバナジウムを主成分とする酸化膜を作
製し、室温付近で高いαを有する感温抵抗変化膜を実現
することができる。なお、室温の条件で作製した膜は非
晶質であったが、高いαを実現することはできなかっ
た。
板温度を３００℃に変更して作製したバナジウムを主成
分とする酸化物膜について、温度特性を測定した結果を
図３に示す。また、そのＸ線回折パターンを測定した結
果を図４に示す。図３から、この膜の室温付近のαは−
５．９％／℃であり、基板温度２００℃で作製した場合
の−７％／℃に比べてその値（絶対値）が小さくなって
いることが分かる。また、図４から結晶ピークとしてＶ
Ｏ2のピークが確認でき、基板温度を２００℃から３０
０℃に上げることによって結晶質のバナジウム酸化膜が
得られていることが分かる。従って、基板温度を３００
℃未満の条件（本実施形態では２００℃）とすることに
よって、非晶質のバナジウムを主成分とする酸化膜を作
製し、室温付近で高いαを有する感温抵抗変化膜を実現
することができる。なお、室温の条件で作製した膜は非
晶質であったが、高いαを実現することはできなかっ
た。
【００２９】さらに、上記スパッタリング条件のうち、
ガス圧を変化させて作製したバナジウムを主成分とする
酸化物膜について、比抵抗ρおよび抵抗温度係数αを測
定した結果を図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。この
図に示すように、高ガス圧化に伴ってρおよびαの増加
が確認されるが、図５（ａ）に示すように、１０ｍＴｏ
ｒｒのガス圧であってもρは十分低い値を示し、膜自体
のノイズを低くできることが分かる。また、図５（ｂ）
を内挿することによって、８ｍＴｏｒｒのガス圧におい
ても、上述の特開平１０−２５９０２４号公報の技術に
よりシリコン酸化膜上で実現されている−４％／℃以上
であって、かつ、現在実用化されているボロメータ用酸
化バナジウム薄膜の−２％／℃の２倍以上である約−５
％／℃という高いαを実現することができる。従って、
雰囲気ガス圧は８ｍＴｏｒｒ以上に設定するのが好まし
い。
ガス圧を変化させて作製したバナジウムを主成分とする
酸化物膜について、比抵抗ρおよび抵抗温度係数αを測
定した結果を図５（ａ）および図５（ｂ）に示す。この
図に示すように、高ガス圧化に伴ってρおよびαの増加
が確認されるが、図５（ａ）に示すように、１０ｍＴｏ
ｒｒのガス圧であってもρは十分低い値を示し、膜自体
のノイズを低くできることが分かる。また、図５（ｂ）
を内挿することによって、８ｍＴｏｒｒのガス圧におい
ても、上述の特開平１０−２５９０２４号公報の技術に
よりシリコン酸化膜上で実現されている−４％／℃以上
であって、かつ、現在実用化されているボロメータ用酸
化バナジウム薄膜の−２％／℃の２倍以上である約−５
％／℃という高いαを実現することができる。従って、
雰囲気ガス圧は８ｍＴｏｒｒ以上に設定するのが好まし
い。
【００３０】なお、上記実施形態においては、スパッタ
成膜のためにＲＦスパッタ装置を用いたが、その他の成
膜装置を使用可能であることは明らかである。また、タ
ーゲットとしてはＶ2Ｏ3を使用したが、導入酸素量を調
整することによって、他のバナジウムまたはバナジウム
酸化物からなるターゲットを用いることも可能である。
基板としては、Ｓｉ以外にも熱酸化膜付きＳｉやガラ
ス、サファイア等を用いることができる。さらに、本実
施形態ではＲＦ電源を用いたスパッタリングを行った
が、ＤＣ電源を用いてもよく、イオンビームを用いたス
パッタリングを行っても３００℃未満の基板温度で高い
αを有する非晶質膜を作製することができる。
成膜のためにＲＦスパッタ装置を用いたが、その他の成
膜装置を使用可能であることは明らかである。また、タ
ーゲットとしてはＶ2Ｏ3を使用したが、導入酸素量を調
整することによって、他のバナジウムまたはバナジウム
酸化物からなるターゲットを用いることも可能である。
基板としては、Ｓｉ以外にも熱酸化膜付きＳｉやガラ
ス、サファイア等を用いることができる。さらに、本実
施形態ではＲＦ電源を用いたスパッタリングを行った
が、ＤＣ電源を用いてもよく、イオンビームを用いたス
パッタリングを行っても３００℃未満の基板温度で高い
αを有する非晶質膜を作製することができる。
【００３１】このようにして得られたバナジウムを主成
分とした酸化物膜を、例えば図６で示したボロメータ素
子の下部絶縁膜と上部絶縁膜の間に積層される感温抵抗
変化膜として用いることにより、従来よりも高い感度を
有するボロメータ型遠赤外線センサーを実現することが
できた。
分とした酸化物膜を、例えば図６で示したボロメータ素
子の下部絶縁膜と上部絶縁膜の間に積層される感温抵抗
変化膜として用いることにより、従来よりも高い感度を
有するボロメータ型遠赤外線センサーを実現することが
できた。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
熱処理を必要とせず、従来よりも１００℃以上も低い３
００℃未満の温度で感温抵抗変化膜を作製することがで
きる。よって、ボロメータ素子の基板となる集積回路デ
バイスやボロメータ素子の作製時に、熱的影響によるダ
メージが殆ど生じないようにすることができる。しか
も、室温付近でαを約−５％／℃以上とすることがで
き、現在実用化されているボロメータ用酸化バナジウム
薄膜のαが約−２％／℃であるのに比べて２倍以上の高
いαを実現することができる。さらに、基板温度、ガス
圧や酸素濃度等の作製パラメータを制御することによ
り、高いαを有する感温抵抗変化膜を実現することがで
き、これらのパラメータはスパッタリング装置において
容易に設定可能であり、熱処理を必要としない１回のス
パッタリング工程だけで簡単に高感度なボロメータ型遠
赤外線センサーを製造することができる。
熱処理を必要とせず、従来よりも１００℃以上も低い３
００℃未満の温度で感温抵抗変化膜を作製することがで
きる。よって、ボロメータ素子の基板となる集積回路デ
バイスやボロメータ素子の作製時に、熱的影響によるダ
メージが殆ど生じないようにすることができる。しか
も、室温付近でαを約−５％／℃以上とすることがで
き、現在実用化されているボロメータ用酸化バナジウム
薄膜のαが約−２％／℃であるのに比べて２倍以上の高
いαを実現することができる。さらに、基板温度、ガス
圧や酸素濃度等の作製パラメータを制御することによ
り、高いαを有する感温抵抗変化膜を実現することがで
き、これらのパラメータはスパッタリング装置において
容易に設定可能であり、熱処理を必要としない１回のス
パッタリング工程だけで簡単に高感度なボロメータ型遠
赤外線センサーを製造することができる。
【図１】実施形態において、基板温度を２００℃とした
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、比抵抗の温度特性を示す図である。
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、比抵抗の温度特性を示す図である。
【図２】実施形態において、基板温度を２００℃とした
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、Ｘ線回折パターンの測定結果を示す図である。
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、Ｘ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図３】実施形態において、基板温度を３００℃とした
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、比抵抗の温度特性を示す図である。
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、比抵抗の温度特性を示す図である。
【図４】実施形態において、基板温度を３００℃とした
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、Ｘ線回折パターンの測定結果を示す図である。
場合に得られるバナジウムを主成分とした酸化物膜につ
いて、Ｘ線回折パターンの測定結果を示す図である。
【図５】（ａ）は実施形態におけるガス圧と感温抵抗変
化膜の比抵抗との関係を示す図であり、（ｂ）はガス圧
と感温抵抗変化膜の抵抗温度係数との関係を示す図であ
る。
化膜の比抵抗との関係を示す図であり、（ｂ）はガス圧
と感温抵抗変化膜の抵抗温度係数との関係を示す図であ
る。
【図６】感温抵抗材料を用いたボロメータ素子の概略構
成を示す斜視図である。
成を示す斜視図である。
【図７】Ｖ−Ｏ系の平衡状態を示す図である。
１ ダイアフラム ２ 基板 ３ 脚 ４ 電極 ５ 入射遠赤外線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 薦田 智久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G066 BA09 BA51 BA55 4G048 AA02 AB01 AC08 AD02 AE05
Claims (5)
- 【請求項１】 室温付近において温度により抵抗値が変
化する感温抵抗変化膜であって、 バナジウムを主成分とする非晶質の酸化物からなる感温
抵抗変化膜。 - 【請求項２】 請求項１に記載の感温抵抗変化膜を製造
する方法であって、 バナジウムまたはバナジウム酸化物からなるターゲット
を、酸素を含む雰囲気ガス中でスパッタ処理して、基板
上にバナジウムを主成分とする非晶質酸化物からなる薄
膜を成膜する感温抵抗変化膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記基板温度を３００℃未満に設定して
成膜を行う請求項２に記載の感温抵抗変化膜の製造方
法。 - 【請求項４】 前記雰囲気ガスの圧力を８ｍＴｏｒｒ以
上に設定して成膜を行う請求項２または請求項３に記載
の感温抵抗変化膜の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の感温抵抗変化膜を用い
て遠赤外線を検出する遠赤外線センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32474999A JP3727208B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 感温抵抗変化膜およびその製造方法、並びにそれを用いた遠赤外線センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32474999A JP3727208B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 感温抵抗変化膜およびその製造方法、並びにそれを用いた遠赤外線センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001146423A true JP2001146423A (ja) | 2001-05-29 |
| JP3727208B2 JP3727208B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=18169263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32474999A Expired - Fee Related JP3727208B2 (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 感温抵抗変化膜およびその製造方法、並びにそれを用いた遠赤外線センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3727208B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004530047A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-09-30 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | イオンビームスパッタ成膜法 |
| EP1560008B1 (en) * | 2004-01-29 | 2008-07-30 | Korea Institute of Science and Technology | A method for fabricating an amorphous vanadium tungsten oxide thin film |
| WO2011027774A1 (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ボロメータ用抵抗体膜 |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32474999A patent/JP3727208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004530047A (ja) * | 2001-06-01 | 2004-09-30 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | イオンビームスパッタ成膜法 |
| EP1560008B1 (en) * | 2004-01-29 | 2008-07-30 | Korea Institute of Science and Technology | A method for fabricating an amorphous vanadium tungsten oxide thin film |
| WO2011027774A1 (ja) * | 2009-09-03 | 2011-03-10 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ボロメータ用抵抗体膜 |
| JP5300102B2 (ja) * | 2009-09-03 | 2013-09-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ボロメータ用抵抗体膜 |
| US8871363B2 (en) | 2009-09-03 | 2014-10-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Resistor film for bolometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3727208B2 (ja) | 2005-12-14 |
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