JP2772270B2 - 酸化バナジウム膜の電気特性制御方法 - Google Patents
酸化バナジウム膜の電気特性制御方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱型赤外線セン
サ、サーモクロミックデバイス材料等に用いられる酸化
バナジウム膜の電気特性の制御方法に関する。
サ、サーモクロミックデバイス材料等に用いられる酸化
バナジウム膜の電気特性の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平３−１３６３７９号公報には赤外
線センサ素子及びその製造方法が開示されているが、酸
化バナジウム膜の使用には言及されていない。
線センサ素子及びその製造方法が開示されているが、酸
化バナジウム膜の使用には言及されていない。
【０００３】また特開平４−３０７９７７号公報に熱型
赤外線センサの製造方法が開示されているが、これにも
酸化バナジウム膜の使用は言及されていない。
赤外線センサの製造方法が開示されているが、これにも
酸化バナジウム膜の使用は言及されていない。
【０００４】酸化バナジウム膜は、ボロメータ、サーモ
クロミック材料として適した材料として知られている材
料である。この酸化バナジウム膜としてはバナジウムの
価数が４から５までの間に多数の酸化物結晶層が存在す
るため、酸化バナジウム膜を熱型赤外線センサ、サーモ
クロミックデバイスとして使用する場合には比抵抗の制
御が必要とされている。この制御方法として、ジョーゲ
ンセン、リー等によるソーラー・エナジー・マテリアル
ズ１４巻２０５頁１９８６年（Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎ ａ
ｎｄ Ｌｅｅ，Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ １４（１９８６）ｐ２０５）にＮｂ，Ｔａ，
Ｗ，Ｍｏ等の金属不純物元素をドーピングすることによ
る制御方法が開示されている。
クロミック材料として適した材料として知られている材
料である。この酸化バナジウム膜としてはバナジウムの
価数が４から５までの間に多数の酸化物結晶層が存在す
るため、酸化バナジウム膜を熱型赤外線センサ、サーモ
クロミックデバイスとして使用する場合には比抵抗の制
御が必要とされている。この制御方法として、ジョーゲ
ンセン、リー等によるソーラー・エナジー・マテリアル
ズ１４巻２０５頁１９８６年（Ｊｏｒｇｅｎｓｏｎ ａ
ｎｄ Ｌｅｅ，Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒ
ｉａｌｓ １４（１９８６）ｐ２０５）にＮｂ，Ｔａ，
Ｗ，Ｍｏ等の金属不純物元素をドーピングすることによ
る制御方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化バ
ナジウム膜は薄膜形成手段のゾルゲル法、スパッタ法、
化学堆積法などでの不純物ドーピング量の制御の再現性
に難点があるため、前記の制御方法では再現性よく十分
な比抵抗の制御ができないという問題があった。
ナジウム膜は薄膜形成手段のゾルゲル法、スパッタ法、
化学堆積法などでの不純物ドーピング量の制御の再現性
に難点があるため、前記の制御方法では再現性よく十分
な比抵抗の制御ができないという問題があった。
【０００６】また、ドーピング量の増加と共に抵抗温度
係数が小さくなってしまうという問題もあった。
係数が小さくなってしまうという問題もあった。
【０００７】それ故、本発明の課題は、酸化バナジウム
膜の比抵抗と抵抗温度係数を制御するための簡便な方法
を提供することにある。
膜の比抵抗と抵抗温度係数を制御するための簡便な方法
を提供することにある。
【０００８】本発明のもう一つの課題は、酸化バナジウ
ム膜の比抵抗と抵抗温度係数を再現性良く制御するため
の簡便な方法を提供することにある。
ム膜の比抵抗と抵抗温度係数を再現性良く制御するため
の簡便な方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、酸化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定の温度範囲
に含まれる還元温度で熱処理することによって、前記酸
化バナジウム膜を還元し、前記所定の温度範囲内で還元
温度を選択することにより前記酸化バナジウム膜の比抵
抗を制御する酸化バナジウム膜の電気特性制御方法であ
って、前記酸化バナジウム膜の比抵抗の対数値が前記所
定の温度範囲においては還元温度の逆数に対して線形に
変化することを利用したことを特徴とする酸化バナジウ
ム膜の電気特性制御方法が得られる。
ば、酸化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定の温度範囲
に含まれる還元温度で熱処理することによって、前記酸
化バナジウム膜を還元し、前記所定の温度範囲内で還元
温度を選択することにより前記酸化バナジウム膜の比抵
抗を制御する酸化バナジウム膜の電気特性制御方法であ
って、前記酸化バナジウム膜の比抵抗の対数値が前記所
定の温度範囲においては還元温度の逆数に対して線形に
変化することを利用したことを特徴とする酸化バナジウ
ム膜の電気特性制御方法が得られる。
【００１０】また本発明のもう一つの態様によれば、酸
化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定の温度範囲に含ま
れる還元温度で熱処理することによって、前記酸化バナ
ジウム膜を還元し、前記所定の温度範囲内で還元温度を
選択することにより前記酸化バナジウム膜の抵抗温度係
数を制御する酸化バナジウム膜の電気特性制御方法であ
って、前記酸化バナジウム膜の抵抗温度係数が前記所定
の温度範囲においては還元温度の逆数に対して線形に変
化することを利用したことを特徴とする酸化バナジウム
膜の電気特性制御方法が得られる。
化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定の温度範囲に含ま
れる還元温度で熱処理することによって、前記酸化バナ
ジウム膜を還元し、前記所定の温度範囲内で還元温度を
選択することにより前記酸化バナジウム膜の抵抗温度係
数を制御する酸化バナジウム膜の電気特性制御方法であ
って、前記酸化バナジウム膜の抵抗温度係数が前記所定
の温度範囲においては還元温度の逆数に対して線形に変
化することを利用したことを特徴とする酸化バナジウム
膜の電気特性制御方法が得られる。
【００１１】この時、熱処理温度は目的の比抵抗値によ
って変わるが、熱型赤外線センサ、サーモクロミックデ
バイス材料等として用いるためには３５０〜４５０℃程
度で熱処理を行うことで抵抗値が０．００２〜０．５Ω
ｃｍの酸化バナジウム膜を得ることができる。
って変わるが、熱型赤外線センサ、サーモクロミックデ
バイス材料等として用いるためには３５０〜４５０℃程
度で熱処理を行うことで抵抗値が０．００２〜０．５Ω
ｃｍの酸化バナジウム膜を得ることができる。
【００１２】本発明によれば、比抵抗の対数値と抵抗温
度係数が還元温度の逆数に対して線形に変化することを
利用することにより、従来の不純物ドーピング方法にお
ける再現性の問題点を解消することが可能となった。
度係数が還元温度の逆数に対して線形に変化することを
利用することにより、従来の不純物ドーピング方法にお
ける再現性の問題点を解消することが可能となった。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１４】本発明の一実施例による酸化バナジウム膜
の電気特性制御方法は、酸化バナジウム膜を還元雰囲気
下で所定の熱処理温度範囲に含まれる熱処理温度で熱処
理することにより、前記酸化バナジウム膜の還元を行な
い、前記所定の熱処理温度範囲内で熱処理温度を選択す
ることにより前記酸化バナジウム膜の比抵抗と抵抗温度
係数を制御する。
の電気特性制御方法は、酸化バナジウム膜を還元雰囲気
下で所定の熱処理温度範囲に含まれる熱処理温度で熱処
理することにより、前記酸化バナジウム膜の還元を行な
い、前記所定の熱処理温度範囲内で熱処理温度を選択す
ることにより前記酸化バナジウム膜の比抵抗と抵抗温度
係数を制御する。
【００１５】前記還元雰囲気は、アルゴン及び水素混合
ガス雰囲気である。
ガス雰囲気である。
【００１６】本発明は、前記酸化バナジウム膜の比抵抗
の対数値と抵抗温度係数が前記酸化バナジウム膜を熱処
理する熱処理温度によって前記所定の熱処理温度範囲内
においては熱処理温度の逆数に対して線形的に変化する
ことを利用したものであり、前記所定の熱処理温度範囲
は３５０℃〜４５０℃である。
の対数値と抵抗温度係数が前記酸化バナジウム膜を熱処
理する熱処理温度によって前記所定の熱処理温度範囲内
においては熱処理温度の逆数に対して線形的に変化する
ことを利用したものであり、前記所定の熱処理温度範囲
は３５０℃〜４５０℃である。
【００１７】次に上記実施例による酸化バナジウム膜の
電気特性制御方法を詳細に説明する。
電気特性制御方法を詳細に説明する。
【００１８】まず、５価のＶ2 Ｏ5 酸化バナジウム膜を
以下の方法で用意する。即ち、バナジウムを含むゾル液
をシリコンウェハ上に滴下し、ゾルゲル法により、バナ
ジウムを含む膜をシリコンウェハ上に形成した。シリコ
ンウェハ上に形成されたバナジウムを含む膜を大気中で
熱処理することによって、厚さ１００ｎｍの５価のＶ2
Ｏ5 酸化バナジウム膜とした。
以下の方法で用意する。即ち、バナジウムを含むゾル液
をシリコンウェハ上に滴下し、ゾルゲル法により、バナ
ジウムを含む膜をシリコンウェハ上に形成した。シリコ
ンウェハ上に形成されたバナジウムを含む膜を大気中で
熱処理することによって、厚さ１００ｎｍの５価のＶ2
Ｏ5 酸化バナジウム膜とした。
【００１９】図１を参照して、この酸化バナジウム膜が
形成された試料ウェハ１を試料ホルダ２にセットし、こ
の状態で試料ホルダ２を真空容器３に入れて、真空容器
３内を１０-6Ｔｏｒｒ以下の圧力までポンプで真空排気
した後、真空容器３内に、水素を含む雰囲気（還元雰囲
気）としてアルゴン及び水素混合ガス４を導入した。本
実施例では水素濃度は５％とし、封入時の混合ガス圧力
を０．２５気圧とした。
形成された試料ウェハ１を試料ホルダ２にセットし、こ
の状態で試料ホルダ２を真空容器３に入れて、真空容器
３内を１０-6Ｔｏｒｒ以下の圧力までポンプで真空排気
した後、真空容器３内に、水素を含む雰囲気（還元雰囲
気）としてアルゴン及び水素混合ガス４を導入した。本
実施例では水素濃度は５％とし、封入時の混合ガス圧力
を０．２５気圧とした。
【００２０】次に、酸化バナジウム膜が形成された試料
ウェハ１を、ウェハ加熱ヒータ５により、熱処理温度を
３５０℃〜４５０℃までの間として８時間の熱処理を行
った。
ウェハ１を、ウェハ加熱ヒータ５により、熱処理温度を
３５０℃〜４５０℃までの間として８時間の熱処理を行
った。
【００２１】この熱処理の結果、図２に示すように、熱
処理温度（還元温度）を変えることによりで還元力の制
御ができるため、熱処理後の酸化バナジウム膜の室温に
おける比抵抗値は熱処理温度（還元温度）が高いほど低
くなり、０．００２Ωｃｍ（４５０℃＝７２３Ｋ）から
０．５Ωｃｍ（３５０℃＝６２３Ｋ）まで二桁もの制御
が可能となることがわかった。これは、熱処理温度（還
元温度）を高くするほど還元が進み、熱処理後の酸化バ
ナジウム膜が、５価のＶ2 Ｏ5 相から、４価のＶＯ2 相
へ、更には３価のＶ2 Ｏ3 相へと変化した結果であっ
た。
処理温度（還元温度）を変えることによりで還元力の制
御ができるため、熱処理後の酸化バナジウム膜の室温に
おける比抵抗値は熱処理温度（還元温度）が高いほど低
くなり、０．００２Ωｃｍ（４５０℃＝７２３Ｋ）から
０．５Ωｃｍ（３５０℃＝６２３Ｋ）まで二桁もの制御
が可能となることがわかった。これは、熱処理温度（還
元温度）を高くするほど還元が進み、熱処理後の酸化バ
ナジウム膜が、５価のＶ2 Ｏ5 相から、４価のＶＯ2 相
へ、更には３価のＶ2 Ｏ3 相へと変化した結果であっ
た。
【００２２】また、熱処理後の酸化バナジウム膜の抵抗
温度係数も熱処理温度（還元温度）に比例して変化し、
図３に示すように、４価のＶＯ2 相を示す負の温度係数
−２．２％／Ｋから、３価のＶ2 Ｏ3 相を示す正の温度
係数０．２％／Ｋまでの広範囲な値の制御を行うことが
できた。
温度係数も熱処理温度（還元温度）に比例して変化し、
図３に示すように、４価のＶＯ2 相を示す負の温度係数
−２．２％／Ｋから、３価のＶ2 Ｏ3 相を示す正の温度
係数０．２％／Ｋまでの広範囲な値の制御を行うことが
できた。
【００２３】なお、上記実施例ではゾルゲル法によって
試料ウェハ１上に酸化バナジウム膜を形成した例につい
て記載したが、スパッタ法、化学堆積法、パルスレーザ
ーアブレーション法等の他の成膜方法によって形成され
た酸化バナジウム膜に対しても本発明が適用できること
は言うまでもない。
試料ウェハ１上に酸化バナジウム膜を形成した例につい
て記載したが、スパッタ法、化学堆積法、パルスレーザ
ーアブレーション法等の他の成膜方法によって形成され
た酸化バナジウム膜に対しても本発明が適用できること
は言うまでもない。
【００２４】また、系内の水素分圧は上記実施例では５
％含有した例を示したが、酸化バナジウムの反応性を考
慮して３％程度含有していても同様の効果が得られた。
％含有した例を示したが、酸化バナジウムの反応性を考
慮して３％程度含有していても同様の効果が得られた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による酸化
バナジウム膜の電気特性制御方法によれば、酸化バナジ
ウム膜の比抵抗及び抵抗温度係数を容易に再現性よく制
御することが可能となる。
バナジウム膜の電気特性制御方法によれば、酸化バナジ
ウム膜の比抵抗及び抵抗温度係数を容易に再現性よく制
御することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例による酸化バナジウム膜の電
気特性の制御方法を実施するための装置の概略図であ
る。
気特性の制御方法を実施するための装置の概略図であ
る。
【図２】本発明の一実施例による酸化バナジウム膜の電
気特性の制御方法によって得られた酸化バナジウム膜の
比抵抗値と還元温度（熱処理温度）との相関関係を示す
図である。
気特性の制御方法によって得られた酸化バナジウム膜の
比抵抗値と還元温度（熱処理温度）との相関関係を示す
図である。
【図３】本発明の一実施例による酸化バナジウム膜の電
気特性の制御方法によって得られた酸化バナジウム膜の
抵抗温度係数と還元温度（熱処理温度）との相関関係を
示す図である。
気特性の制御方法によって得られた酸化バナジウム膜の
抵抗温度係数と還元温度（熱処理温度）との相関関係を
示す図である。
１ 試料ウェハ ２ 試料ホルダ ３ 真空容器 ４ アルゴン及び水素混合ガス ５ ウェハ加熱ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−114093（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−135906（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−181102（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−20967（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−33758（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4315905（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01J 5/02 G01J 1/02 H01C 7/02 C01G 31/02
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定
の温度範囲に含まれる還元温度で熱処理することによっ
て、前記酸化バナジウム膜を還元し、前記所定の温度範
囲内で還元温度を選択することにより前記酸化バナジウ
ム膜の比抵抗を制御する酸化バナジウム膜の電気特性制
御方法であって、前記酸化バナジウム膜の比抵抗の対数
値が前記所定の温度範囲においては還元温度の逆数に対
して線形に変化することを利用したことを特徴とする酸
化バナジウム膜の電気特性制御方法。 - 【請求項２】 酸化バナジウム膜を還元雰囲気下で所定
の温度範囲に含まれる還元温度で熱処理することによっ
て、前記酸化バナジウム膜を還元し、前記所定の温度範
囲内で還元温度を選択することにより前記酸化バナジウ
ム膜の抵抗温度係数を制御する酸化バナジウム膜の電気
特性制御方法であって、前記酸化バナジウム膜の抵抗温
度係数が前記所定の温度範囲においては還元温度の逆数
に対して線形に変化することを利用したことを特徴とす
る酸化バナジウム膜の電気特性制御方法。 - 【請求項３】 還元雰囲気がアルゴン及び水素混合ガス
雰囲気であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
酸化バナジウム膜の電気特性制御方法。 - 【請求項４】 前記所定の温度範囲が３５０℃〜４５０
℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の酸化バナジウム膜の電気特性制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304226A JP2772270B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 酸化バナジウム膜の電気特性制御方法 |
| US08/754,140 US5801383A (en) | 1995-11-22 | 1996-11-22 | VOX film, wherein X is greater than 1.875 and less than 2.0, and a bolometer-type infrared sensor comprising the VOX film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7304226A JP2772270B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 酸化バナジウム膜の電気特性制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09145481A JPH09145481A (ja) | 1997-06-06 |
| JP2772270B2 true JP2772270B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=17930531
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7304226A Expired - Lifetime JP2772270B2 (ja) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | 酸化バナジウム膜の電気特性制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2772270B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3303786B2 (ja) | 1998-08-13 | 2002-07-22 | 日本電気株式会社 | ボロメータ型赤外線センサ |
| JP3080093B2 (ja) | 1998-09-01 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | ボロメータ用酸化物薄膜および該酸化物薄膜を用いた赤外線センサ |
| JP2001247958A (ja) | 2000-03-07 | 2001-09-14 | Nec Corp | ボロメータ材料の作製方法及びボロメータ素子 |
| KR100467480B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2005-01-24 | 한국과학기술연구원 | 적외선 감지소자용 고특성 나노 박막의 제조방법 |
| JP4541742B2 (ja) | 2004-03-30 | 2010-09-08 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 集積回路装置 |
| CN101844809B (zh) * | 2010-04-28 | 2014-09-17 | 深圳中科九台资源利用研究院有限公司 | 一种生产三氧化二钒的系统及其方法 |
| KR102494710B1 (ko) * | 2015-09-04 | 2023-02-02 | 한국전기연구원 | 스마트 인슐레이션을 구비하는 고온 초전도 코일, 그에 사용되는 고온 초전도 선재 및 그 제조방법 |
| CN107421652A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-12-01 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 多晶硅电阻温度系数监控方法 |
| FR3073082B1 (fr) | 2017-10-31 | 2019-10-11 | Soitec | Procede de fabrication d'un film sur un support presentant une surface non plane |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4315905A (en) | 1980-06-30 | 1982-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Process for producing an electronically conductive oxidizer material |
-
1995
- 1995-11-22 JP JP7304226A patent/JP2772270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4315905A (en) | 1980-06-30 | 1982-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Process for producing an electronically conductive oxidizer material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09145481A (ja) | 1997-06-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
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