JPH04504027A - 光透過型電気伝導性半導体ウィンドー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光透過型電気伝導性半導体ウィンドー及びその製造方法技術分野 本発明は、赤外光を透過するサブストレート及び透明な電気伝導性半導体コーテ ィングを有するウィンドー、及びこれらのウィンドーを形成する方法に関連する 。

技術的背景 光エネルギーを通過させるとともに高い電気伝導性を有する透明な導電性ウィン ドーは、種々の応用において有用である。これらのウィンドーには、抵抗加熱型 ウィンドー、電磁干渉（ＥＭＩ）シールド型ウィンドー、帯電防止型ウィンドー 、及び透明電極などが含まれる。本出願の譲受人であるノースロップ・コーポレ ーションに譲渡された米国特許４，７１０，４３３　（発明の名称「透明導電性 ウィンドー、コーティング、及びその製造方法」）において、誘電体のインピー ダンス整合層によってサンドウィッチ状に挟まれた薄い導電性の金属層を用いた 透明導電性ウィンドー、コーティング、及びこれらの製造方法が説明されている 。この先の特許のデバイスは、高い電気伝導性及び赤外線領域、紫外線領域にお ける高い透過率を有している。

これ以外の従来より周知の応用可能なデバイスについては、「薄膜の物理（Ｐｈ ｙｓｉｃｓ　ｏｆ　Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ）　Ｊ第９巻（１９７７年アカデミツク プレス）の透明導電性フィルムについてのＪ、Ｌ、Ｖｏｓｓｅｎの論文において 議論されている。この論文では、透明導電性フィルムを形成する半導体酸化物の 使用について議論されている。しかしながら半導体酸化物のサブストレートは、 キャリヤーの寿命（平均自由工程）が短く、希望するよりも抵抗が大きく、特に 赤外線領域における光の透過率が低いという欠点のあることが知られている。

更に、「高導電性のＺｎ５ｅｆｌＪ膜Ｊ　（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、４９（ ４）、１９７８年４月）ニオいてＪ　、　Ａｒａｎｏｖｆｃｈらが、「真空蒸着 による導電性ＺｎＳ薄膜Ｊ　（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、。

３４　（８）１９７９年４月）においてり、Ｃ，０１ｓｅｎらが、「透明型ＭＩ Ｓ太陽電池におけるＺｎＯの使用Ｊ　（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、１９ ７９年１２月１５日）においてＰ、Ｐｅｔｒｏｕらが、ｒＲＦ反応性マグネトン スパッタリングにより準備された透明で高導電性のＺｎＯ薄膜Ｊ　（Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、１９８１年１０月１５日）においてＪ、Ｂ、Ｗｅｂｂら が、そしてｒＲＦマグネトンスパッタリングにより準備された透明電極としての 応用のための亜鉛酸化物薄膜の電気的・光学的性質Ｊ　（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ ｓ、、５５（４）、１９８４年２月１５日）においてＨ，Ｎａｎｔｏらが、太陽 電池のための光起電性へテロ接合における潜在的な使用のために、ＺｎＳ、Ｚｎ ５ｅ、又はＺｎＯからなる導電性薄膜を積層させることの可能性について調べて いる。これらの実験では、一つを除いて、薄膜はガラスのスライド上に積層され た。Ｐ、Ｐｅｔｒｏｕらの実験では、チタンのフィルムが薄膜とガラスのスライ ドとの間に散在させである。

本発明のデバイスは、上記従来のデバイスまたは従来の実験以上に多くの利点を 与えることができる。これには、非常に広い帯域幅にわたって透過率を与えるこ と、垂直から外れた入射角度を有する電磁波のより高い透過率、機械的な耐久性 の高さ、デバイス寸法の大きさの増大、及び製造の容易さと経済性などが含まれ る。

発明の開示 本発明の全体的な目的は、透明で導電性の半導体コーティングを有するウィンド ーを提供することである。

本発明の目的は、赤外線領域における高い光の透過率、及び小さいシート抵抗（ ｓｈｅｅｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　）を有するウィンドーを提供することであ る。

本発明は、表面に半導体コーティングを有する赤外線透過型サブストレートを含 んだ赤外線透過型コーティングウィンドーに関連する。この半導体コーティング には、このコーティングを導電性とするドーパント（不純物）が含まれている。

このサブストレートと半導体コーティングは同じ材質としてもよいし、異なる材 質でもよい。

本発明のデバイスは、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、セレン化亜鉛、 硫化亜鉛、サファイア、スピネル、酸化窒化アルミニウムを含むウィンドーサブ ストレートを含んでいる。

本発明のデバイスは、ガリウム砒素、ガリウムアルミニウム砒素、シリコン、ゲ ルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、半導体ダイヤモンド、及び半 導体シリコンカーバイドを含む半導体コーティングを含んでいる。

ゲルマニウム又はシリコンのコーティングを使用する場合のドーパントにはリチ ウム、リン、砒素、アンチモン、ビスマス、はう素、アルミニウム、ガリウム、 インジウム、亜鉛、及びタリウムを含む。

ガリウム砒素又はガリウムアルミニウム砒素のコーティングを使用する場合のド ーパントは、硫黄、セレン、すず、テルル、ゲルマニウム、シリコン、マグネシ ウム、リチウム、亜鉛、マンガン、カドミウム、及びベリリウムを含む。

硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜鉛のコーティングを使用する場合のドーパ ントは、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、及びインジウムを含む。

シリコン及びゲルマニウムと同一の周期である半導体ダイヤモンド、及び半導体 シリコンカーバイドを使用する場合には、シリコン及びゲルマニウムタイプのド ーパントを選択する。

サブストレートに半導体材料を使用した本発明の一つの具体例において、コーテ ィングは、サブストレートの光学定数を実質的に不変に保ったままサブストレ半 導体サブストレート又は非半導体サブストレートを用いた本発明の別の具体例で は、半導体コーティング及びドーパントはサブストレートの表面上に積層される 。このように、サブストレートとコーティングは同一の材料又は異なる材料とす ることができる。この点を考慮して、サブストレートは第１の組のパラメータに 関連させて選ぶことができ、コーティングは、第１の組のパラメータと等しいか 又は類似した又はこれを補う第２の組のパラメータ（コーティングが導電性でサ ブストレートが非導電性であることに加えて）に関連させて選ぶことができる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のウィンドーの構造を例示する概略図である。

図２は、図１のウィンドーの透過特性を例示するグラフである。

図３は、図１の別のウィンドーの透過特性を例示するグラフである。

図４は、本発明のウィンドー製造を例示する概略図である。

図５は、本発明の別のウィンドー製造を例示する概略図である。

図６は、本発明の別のウィンドーの構造を例示する概略図である。

実施例 ここで用いられているように「ドープされた」という用語は、拡散、エビタキャ ル積層、又はその他の手段によって、半導体中の不純物濃度を所定の値にするこ とを意味する。

本発明のウィンドーは、赤外線輻射に対して透明なサブストレートを有している 。そしてこの上又はこの中にコーティングが形成される。従ってコーティングは 透明なサブストレートの固有の層（サブストレート自体に本来備っている層）で あるか、又は追加された透明な層となっている。どちらにしても、このコーティ ングは導電性となるよう適当なドーパントがドープされるが、透明のままとされ る。一般にコーティングの厚さは、１〜２ｏＯミクロン程度となる。典型的な厚 さは１〜５０ミクロンである。

サブストレートの固有の層として形成されたコーティングの場合には、サブスト レートとしては半導体材料が選ばれ、ドーパントがサブストレートの表面層に拡 散されるか、若しくはサブストレートの表面層の位置に設けられる。ドーパント は、典型的には１５〜５０ミクロンの厚さまで拡散される。

拡散プロセスがそうであるようにサブストレートに追加された層として形成され たコーティングの場合には、サブストレートは半導体とすることができる。更に 追加された層の場合には、サブストレートを、半導体であるということ以外の特 性、例えば機械的特性によって選ぶことができる。追加されたコーティングは２ ００ミクロンまでの厚さ、典型的には約２ミクロンから２５ミクロン程度の厚さ を有している。

本発明のウィンドーの構造に関係なく、本発明のウィンドーに利用されるサブス トレートは赤外線輻射を透過するものとなる。選択された特定のサブストレート 及びコーティングによって、本発明のウィンドーは約１６ミクロンまで、例えば ２ミクロンから１６ミクロンまでの範囲で透過性を有している。従って本発明の ウィンドーは、長波長の赤外線（１ｏｎｇＩＲ）近辺からの赤外透過性を有して いる。

ウィンドーのサブストレート及びコーティング用の材料のあるもの、すなわちガ リウム砒素、硫化亜鉛、及びセレン化亜鉛は非常にバンド幅が広いが、その他の サブストレート及びコーティングはより制限された周波数範囲を有しており、こ れらの周波数に対して選ばれる。従って本発明の導電性のコーティングされたウ ィンドーは、赤外線波長において、特に３ミクロンから５ミクロン、８ミクロン から１２ミクロンの範囲において有用な性質を有する。

本発明のウィンドー用のサブストレートを選択するに際しては、問題とする波長 において透過性があることに加え、他の基準、例えば機械的な性質及びウィンド ーを特定の寸法にできるかということを考慮する。ただし基準はこれに限定され るものではない。考慮される機械的性質としては、機械的強度及びサブストレー トの熱的動作範囲などである。

本発明のコーティングに利用される半導体材料は通常、金属コーティングよりも 大きい抵抗を有しているが、これらはより大きな光透過性を持っているので、よ り厚いコーティングとして利用でき、このため最終的なコーティングのシート抵 抗は同様の金属コーティングと同じか又はそれよりも小さくなり、しかもより高 い光透過性を持つことになる。更に、半導体コーティングはウィンドーのサブス トレートの機械的特性によりよく適合し、従って、半導体コーティング間の屈′ 　折率の整合は金属コーティング間の整合よりもより良い整合力呵能となる。オ ングストローム程度の厚さであった従来の金属の導電性の層とは対照的に、本発 明の導電性半導体コーティングは上記のように１ミクロンから２００ミクロン程 度の厚さに積層させる。このような厚さでは、電気伝導性は１００Ω／ｓｑより 低く、または好ましくは例えば３０Ω／ｓｑより低く、特に好ましい使用では１ ０Ω／ｓｑより低いものとする。

一般にコーティング用の材料は、電気伝導性及び問題とする波長に対する透過性 を利用できるものを選ぶ。通常、コーティングの波長領域の短波長側の遮断点は バンドギャップによって決まり、長波長側の遮断点は電導率によって決まる。

これらの要素は、問題としている特定のウィンドーに依存して、この問題とする ウィンドーに対して適当なコーティング及び適当なサブストレートが選ばれるよ う考慮される。

ドーパントをサブストレート内へ拡散させることによって本発明のウィンドーを 用意する際には、ドーパントは他の技術において通常行われている以上に深い部 分まで拡散され、その濃度、分布、及び拡散の深さは、最適の光透過率及び小さ い抵抗となるよう注意深く制御する。サブストレートに半導体材料を用いた本発 明のウィンドーでは、サブストレートに適当なドーパント元素をドープしサブス トレート表面内へ拡散させて形成されたコーティングは、サブストレートの光学 定数を実質的に不変に保つように形成される。

ドーパントは種々の方法によってサブストレート表面に加えられるが、この方法 はサブストレートとドーパントの化学的性質、及び周囲の種々の状況に依存して 決められる。例えばドーパントは、炉の内部の制御された雰囲気中の不活性ガス キャリヤーからサブストレート表面へと積層される。あるいは、回転させ又は噴 霧状にして吹き付けて、制御された雰囲気中における熱処理によって予め所定の 条件とすることにより、液体溶液、懸濁液、又はスラリーからサブストレート表 面へ積層させてもよい。また、電子線ビーム又は熱源からの蒸着、直流、ＲＦ（ 高周波）又はマグネトロンを用いた放電におけるスパッタリング又はこれらの結 合、イオンビームスパッタリング、イオンブレーティング、分子線エピタキシー またはその変形、イオン注入など、種々の手段によって真空中で積層させてもよ い。更に、大気圧以下又は大気圧以上で、気相における反応物質（すなわち化学 気相成長法）によってサブストレート表面上に積層させてもよい。どのように加 えた場合でも、ドーパントはサブストレート表面内へと拡散される。拡散は適当 な温度、サブストレート及びドーパントで例えば高温（６００〜１２００℃）、 において効果的に行われる。

透過率を最大にするために、一連の誘電体による反射防止用積層体がサブストレ ートの両面に積層される。

サブストレート表面上にドープされたコーティングを積層して本発明のウィンド ーを用意する場合に、ドープされたコーティングは種々のホモエピタキシー又は ヘテロエピタキシーによる方法を利用して積層させることができる。ホモエピタ キシーの例としては、シリコン上のドープされたシリコン、ゲルマニウム上のド ープされたゲルマニウム、ガリウム砒素上のドープされたガリウム砒素、硫化亜 鉛上のドープされた硫化亜鉛、セレン化亜鉛上のドープされたセレン化亜鉛など があるがこれらに限定されるものではない。すなわち、基本的に積層された層は 、少量のドーパントが加えられ、化学的にサブストレートのホスト側と等しい。

ヘテロエピタキシーの例としては、ゲルマニウム上のガリウム砒素、ガリウム砒 素上のガリウムアルミニウム砒素、硫化亜鉛又はセレン化亜鉛上のゲルマニウム などがあるが、これらに限定されるものではない。すなわち、積層された層はサ ブストレートのホスト側と化学的には異なるが、原子的スケールにおける構造は 類似している。加えて、ヘテロエピタキシーを生じさせるためには、サブストレ ートのホストと積層される層との間での、化学結合の種類及び熱膨張係数の類似 性が考慮される。これらのウィンドーの特性を向上させるために、誘電体の反射 防止用コーティングの一連の「積層体」を、使用するサブストレートのコートさ れた面及びコートされていない面に積層してもよい。

サブストレートへのコーティングの積層は種々の方法で行われ、この方法として は、真空蒸着、スパッタリング、種々の化学気相成長法、例えばプラズマ化学気 相成長法、マイクロ波プラズマ化学気相成長法、光化学気相成長法、ハロゲン化 物による化学気相成長法、有機金属化学気相成長法、遠隔プラズマエンハンス型 気相成長法などが含まれる。

上記のことを考慮すると、本発明のウィンドー用のサブストレートとしては、シ リコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、サファイア、 スピネル、及び酸化窒化アルミニウムなどが利用できる。半導体コーティングと しては、ガリウム砒素、ガリウムアルミニウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、 硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、半導体ダイヤモンド、及び半導体シリコン カーバイドなどが使用できる。

セレン化亜鉛及び硫化亜鉛は、バンド幅が広く（１２〜１４ミクロンまで）、ま た４００°　Ｆの温度まで透明のままでいることから、これらは特に適している 。

ゲルマニウムも透過性のあるバンド幅が広いが（１２ミクロンまで）、高温にお いて光を通さなくなる。従って、高温における使用を含む応用にはサブストレ− トとして使用することはできない。しかし５０ミクロン以下の比較的薄い厚さの コーティングとする場合には、ゲルマニウムをコーティング用の材質として使用 することができる。５０ミクロン以下では、ゲルマニウムは４００″Ｆまで透明 のままでいる。

同様に高温用のコーティングとしてはガリウム砒素が使用される。ガリウム砒素 はまた、長赤外において非常に広いバンド幅（１６ミクロンまで）を持っている 。ガリウム砒素は、高温のサブストレートとしても使用できる。しがし現在のと ころ、ガリウム砒素の大きなウィンドーは使用可能となってはいないので、ガリ ウム砒素をサブストレートとして使用する場合には、一般にウィンドーの断面積 の寸法は、現在可能であるガリウム砒素のサブストレートの寸法に制限される。

ガリウム砒素とは対照的に、セレン化亜鉛及び硫化亜鉛のウィンドーは大きい寸 法、例えば１インチの厚さで１辺が１２インチ以上とすることができる。従って 、このようなサブストレートは、特に高温にさらされるところで大きいウィンド ーが必要とされる場合に特に有用である。

酸化アルミニウムすなわちサファイア、スピネルすなわちＭｇＡＩｔｏ、、及び 酸化窒化アルミニウムすなわちＡｌ０Ｎは、中域赤外線ウィンドー用の材料とし て有用である。これらのセラミックサブストレートは、約５ミクロン又は６ミク ロンまで透明となっている。更にこれらのウィンドーは、強度及び寸法の可能性 に関して、優れた機械的特性を持っている。これらのセラミックは、サブストレ ートの粉末化した前駆物質を均等に圧縮して焼結することにより希望する形状に できるので、これらのセラミックによるウィンドーサブストレートはウィンドー の形状の変形可能性が高い。

本発明のウィンドーの半導体コーティング用のドーパントは、ｐ形のドーパント もｎ形のドーパントも選ぶことができる。ゲルマニウム又はシリコンのコーティ ング（及び半導体ダイヤモンド及び半導体カーバイド）に対しては、リチウム、 リン、砒素、アンチモン、ビスマスからｎ形ドーパントが選ばれ、ｐ形のドーパ ントはほう素、アルミニウム、ガリウム、亜鉛、タリウムがら選ばれる。

ガリウム砒素又はガリウムアルミニウム砒素のコーティングに対しては、硫黄、 セレン、すず、テルル、ゲルマニウム、シリコンからｎ形ドーパントが選ばれ、 シリコン、ゲルマニウム、マグネシウム、リチウム、亜鉛、マンガン、カドミウ ム、及びベリリウムからｐ形ドーパントが選ばれる。シリコン及びゲルマニウム は両性であるので、ｎ形ガリウム砒素、ｐ形ガリウム砒素の両方のドーパントと して使用できる。

硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜鉛のコーティングに対しては、ドーパント は亜鉛、アルミニウム、ガリウム、及びインジウムから選ばれる。更にドーパン ト元素を追加する代わりとして硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜鉛のコーテ ィングを形成する場合には、このコーティングは、気相成長法の反応期間中に化 学量論的な量よりも少ない硫黄、セレン、又は酸素を用いることによって亜鉛を ドープすることができる。

コーティング内のドーパント濃度は、材料の特性及び温度を考慮する。ドープさ れたコーティングの全体的なシート抵抗は、シートの厚さと抵抗率との関係で決 まる。この濃度は、コーティングの光学的特性を劣化させずにシート抵抗に必要 なキャリヤーが得られるように選ぶ。一般に、ドーパント濃度が低いと抵抗は大 きくなり、ドーパント濃度が高いと抵抗は小さくなる。

ドーパントとコーティングとの結合には温度が考慮される。この結合は、ゲルマ ニウム中のリチウムのように温度の影響を受ける。リチウムは速やかに拡散する ので、リチウムをドープしたゲルマニウムを利用して本発明のウィンドーを形成 する場合にも、またこれらを動作させる場合にも、適度な低温の環境が用いら“ れる。更に、亜鉛をシリコン中のドーパントとして使用する場合には、これはＬ ｉ／Ｇｅはどは温度に依存しないが、デバイスを冷却しなければならず、さもな いとデバイスの寿命が短くなる。

光学的、電気的性質に加え、加えるコーティングの選択には、使用される半導体 材料の機械的強度及び耐久性が考慮される。物理的強度を考慮する場合に、一般 には強度の順番は次のようになる。半導体ダイヤモンド及び半導体シリコンカー バンドはシリコンよりも強く、シリコンはゲルマニウムよりも強く、ゲルマニウ ムは硫化亜鉛、セレン化亜鉛、酸化亜鉛よりも強く、硫化亜鉛、セレン化亜鉛酸 化亜鉛はガリウム砒素よりも強い。

ドープされたシリコンコーティング（拡散又は追加層により形成されたもの）を 有するシリコンサブストレートは、中域の赤外線に対する良好な透過性を与える 。この場合にはサブストレート、コーティングともにシリコンの強度となる。

これは直ちに入手可能な材料から形成される。また、製造が容易で、種々のウィ ンドー寸法を形成することができる。更に、シリコンコーティングは、より強い 機械的強度及び反射防止を考慮して、ＳｉＯによって容易にコートすることかで きる。

ガリウム砒素上のドープされたシリコンは、良好な機械的特性及びシリコンコー ティングの製造特性を有する中域赤外線ウィンドーを与える。これによってシリ コンコーティングは、ガリウム砒素サブストレートの摩耗抵抗及び環境に対する 安定性を高める。

ドープされたゲルマニウムコーティングがゲルマニウムサブストレート上に使用 されたとすると、ウィンドーの透過性は約１２ミクロンまで長波長赤外線を含む よう拡張される。ドープされたゲルマニウムコーティングは、シリコンコーティ ングの場合よりも低い処理温度を含む種々の技術によって準備することができる 。

シリコンサブストレート上のドープされたゲルマニウムコーティングは、ゲルマ ニウムサブストレート上のゲルマニウムコーティング程にバンド幅は広くないが 、ゲルマニウムコーティングが比較的薄い（サブストレートの厚さに比べて）た めにこのコーティングが高温においても透明となるので、高温においても使用可 能である。

ガリウム砒素上のドープされたゲルマニウムコーティングは、ゲルマニウムとガ リウム砒素の両方の広いバンド幅の性質を与えるとともに、砒化ゲルマニウムを 高温でも使用できるという有用性を与える。

ガリウム砒素上にドープされたガリウム砒素又はガリウムアルミニウム砒素のコ ーティングを形成すると、１６ミクロンまでの非常に広い透過性を持ったウィン ドーが与えられる。このうよなウィンドーは他のものに比べると強度が低いが、 機械的特性を高めるために更に別の層をコートすることが可能である。

一般に、硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレートは、セレン化亜鉛の場合に は１４ミクロン、硫化亜鉛の場合には１２ミクロンに対して透過性かある太きい 寸法の（多結晶）ウィンドーを形成することが可能である。このようなサブスト レート上にドープされたガリウム砒素又はガリウムアルミニウム砒素を形成した 場合には、亜鉛ベースの優れた物理的特性及び高温特性を維持したまま、サブス トレートの広いウィンドーが維持される。

硫化亜鉛又はセレン化亜鉛上にドープされたゲルマニウムをコーティングしたも のは、ゲルマニウムコーティングのど導電性を与えるとともに、亜鉛ベースのサ ブストレートの広い透過性を維持する。従ってこれらのウィンドーは大きい寸法 とすることができ、また種々の技術によって準備することができる。

硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレート上にドープされたシリコンをコーテ ィングしたものは、容易に入手可能の材料によって種々の構成が可能であり、ゲ ルマニウムに比べて大きな摩耗抵抗を有する。しかしながら、ゲルマニウムやガ リウム砒素のコーティングに比べて、このウィンドーの動作は中域の赤外線近傍 に制限される。

硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレートにドープされた硫化亜鉛、セレン化 亜鉛、又は酸化亜鉛をコーティングしたものは、コーティングとサブストレート の両方に対して亜鉛をベースとする系の高温における使用、透過率、耐久性及び 人手容易性が与えられ、またコーティングとサブストレートの両方に亜鉛をベー スとする系を使用することによる熱的な整合性が与えられる。コーティング又は サブストレートに使用する亜鉛化合物に応じて、１２ミクロンから１４ミクロン までの透過率が可能となる。

機械的安定性及び熱的不活性に加え、硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレー ト上に半導体ダイヤモンド又は半導体シリコンカーバイドをコーティングしたも のは、耐摩耗性、持続性、耐久性が高い。

上記硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレートの代わりにサファイア、スピネ ル、又は酸化窒化アルミニウムのサブストレートを使用すると、ウィンドーの機 械的又は熱的性質が保持されるだけでなく、ある種の機械的強度、製造方法（例 えば前述のように、種々の形状を得るために均等に圧縮し焼結する）及び熱伝導 性は向上する。しかしこれは、ウィンドーの透過性の幅が減少することとの妥協 による。しかしながらこのようなセラミックサブストレートをベースにするウィ ンドーは、５〜６ミク凸ンまでの透過性があり、従って中域の赤外線に対しては 優れたウィンドーとなる。

サファイアのサブストレートにドープされた半導体ダイヤモンド又は半導体シリ コンカーバイドをコーティングしたものは、コーティングについてもサブストレ ートについても機械的特性が非常に優れたものとなる。マイクロ波プラズマを用 いた化学気相成長法の装置内でドープされた半導体ダイヤモンドがコートされた 新しい形状のサブストレートは、このサブストレートに類似した形状の導電性ウ ィンドーを生成し、コーティングとてしもサブストレートとしてもすべて望まし い特性を持つ。

上記より、本発明の第１の好ましいウィンドーは、ドープされたガリウム砒素の コーティングを有するガリウム砒素のサブストレートからなる。

本発明の別の好ましいウィンドーは、ドープされたガリウムアルミニウム砒素、 シリコン、又はゲルマニウムのコーティングを有するガリウム砒素のサブストレ ートからなる。

本発明の別の好ましいウィンドーは、拡散によって形成されたドープされたコー ティングを有するシリコン又はゲルマニウムのサブストレートからなる。

本発明の別の好ましいウィンドーは、追加したドープされたガリウム砒素、ガリ ウムアルミニウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又 は酸化亜鉛のコーティングを有するシリコン又はゲルマニウムのサブストレート からなる。

本発明の別の好ましいウィンドーは、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガ リウム砒素、ガリウムアルミニウム砒素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜 鉛のコーティングを有する硫化亜鉛又はセレン化亜鉛のサブストレートからなる 。

本発明の別の好ましいウィンドーは、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガ リウム砒素、ガリウムアルミニウム砒素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜 鉛のコーティングを有するサファイア、スピネル、又は酸化窒化アルミニウムの コーティングからなる。

本発明の別の好ましいウィンドーは、ドープされた半導体ダイヤモンド、又は半 導体シリコンカーバイドのコーティングを有するシリコン、ゲルマニウム、ガリ ウム、ガリウム砒素、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、サファイア、スピネル、又は酸 化窒化アルミニウムのコーティングからなる。

通常、ドープされたシリコン又はドープされたゲルマニウムのコーティングは、 適当なサブストレート上に、スパッタリング、真空蒸着、又は化学気相成長法な どを利用して形成する。ドープされたガリウム砒素は又はドープされたガリウム アルミニウム砒素のコーティングは、適当なサブストレート上に、有機金属化学 気相成長法を利用して形成される。ドープされた硫化亜鉛、セレン化亜鉛、及び 酸化亜鉛のコーティングは、適当なサブストレート上に、真空蒸着又はＲＦ反応 性マグネトンスパッタリングを利用して形成される。上に示したように、ダイヤ モンドのコーティングは、マイクロ波プラズマを用いた化学気相成長法によって 形成することができる。

図１は、本発明になる第１及び第２の例示的なウィンドーを概略的に示す。第１ のウィンドーはシリコンの半導体サブストレート１１を使用し、第２のウィンド ーではサブストレートはゲルマニウムである。サブストレートの厚さはそれ程重 要なものではないが、構造的に自己を支えるのに十分な厚さとし、通常は０゜０ １５〜０．２５０インチ程度とする。厚いサブストレート、例えばＺｎ５ｅ又は ＺｎＳなどの場合は０．　５〜１．０インチのものも使用することができる。厚 いサブストレートは、支持する光学ウィンドーにサブストレートを取り付けるの −に使用する現在入手可能な被着剤（接着剤）が赤外線のスペクトルに対して良 好な光透過率を持っていないと言う事実のために、自己を支持するユニットが要 求されるときには、特に有用である。適当な光学特性を有する被着剤が発見され れば、支持するウィンドーを使用することができる。

各サブストレートに対してリン、砒素又はアンチモンなどをドープして得られる ドープされた半導体層１４は真空蒸着されるか、又は不活性ガス又は液体媒質中 においてこの表面上に形成する。これは従来の場合に比べてサブストレートのか なりの深さまで拡散させる。ドープされる層は１５ミクロンがら５ｅミクロンの 間の深さに拡散され、好ましい実施例では２５ミクロン程度である。ドーパント はｐ形でもｎ形でもよく、サブストレートはドープされていない場合と比べて光 学定数を実質的に不変に保つ。

ドープされた層１４の上には、多数の誘電体の層１５〜１８が積層されている。

これらは、通常、従来より周知の技術によって反射防止用の積層体を形成するた めに熱的に蒸着される。これらの層は通常、ゲルマニウム又は硫化亜鉛などがら なり、０．３ミクロン程度の厚さを有する。同様の誘電体からなる反射防止用の 層１９〜２２が、サブストレート１１の底面上に積層される。これらの反射防止 用の層に使用される材料及び積層の厚さは、それぞれの実施態様に対して最適の 反射防止特性となるように選ぶ。

ゲルマニウムのサブストレートを有する本発明のウィンドーの特性を図２に示す 。このウィンドーは５Ω／ｓｑのシート抵抗を有する。グラフに見られるように 、入射角が垂直な光の場合、３ミクロンと１２ミクロンの間の赤外線スペクトル においては８５％から９５％の間の透過率が得られる。７０度の入射角の場合に は、同じ波長範囲において５５％から７８％の間で変化する。

図３には、シリコンのサブストレートを伴っている本発明のウィンドーの特性を 示す。このウィンドーは、シート抵抗が平方当り５オームで、図に見られるよう に入射角が垂直の場合には、３ミクロンから５ミクロンの範囲の光波に対する透 過率は約９０％である。更に、７０度の入射角の場合には同じ波長範囲で透過率 は約７５％である。

図４は、シリコンのサブストレートを有する本発明のウィンドーの製造に利用し た装置を示す。このウィンドーは次のようにして製造される。これを図４を参照 しつつ説明する。

実施例Ｉ ０．２５０インチの厚さのシリコンサブストレート２０は、その底面が二酸化シ リコンのコーティング２１によって１ミクロンの厚さにコートされている。二酸 化シリコンのコーティングは、ドーパント種に対するバリヤ一層として使用され 、これによって底面をこのようなものとの接触から保護する。この二酸化シリコ ンの層は、スパッタリング、蒸着など任意の従来の技術によって積層し、又は周 知の従来からの技術によってスピンコーティングすることができ、この積層を炉 ２６内にサブストレートを載置する前に行う。また、ドーピングするシリコン面 から残留する元々の酸化物を除去するために、二酸化シリコンの層が積層された あと炉に挿入する直前に、サブストレートを希釈された冷たい１０容量％のフッ 化水素酸に約３０秒間浸し、そしてイオンを除去した水ですすぎ、窒素を吹き付 けて乾燥させる。この最後に述べた工程は、シリコン面上に残留した酸化物がド ーパントとして使用するリンの拡散に対する障壁となることを防ぐために必要と なる。このような軽いエツチングでは、サブストレートの下層に積層された二酸 化シリコンを除去するようなことはほとんどない。サブストレートの炉内への挿 入に先立って、毎分２０００ｃｃの割合で炉内へ窒素ガスが流入するようにバル ブ２７を開き、残りのバルブは閉じた状態で、炉の温度を９５０℃に設定する。

そしてサブストレート２０は、内側が石英で加工された炉２６のフロートゾーン にに取り付けられた石英ボート２４上に載置される。サブストレート表面をパー ジ（残留ガスを追い出すこと）するとともにサブストレートが熱平衡状態に達す るよう、バルブ２７を通して窒素を５分間にわたり炉内へ毎分２０００ｃｃの割 合で流入し続ける。

サブストレート２ｏの温度が９５０’Ｃの平衡に達すると、バルブ２８を開き（ バルブ２７は開いたまま）、窒素を５分間にわたり毎分４０ｃｃの割合でバブラ ーフラスコ３１内の液体オキシ塩化リン３０を通過させ、バブラ゛−系を効果的 にパージする。窒素でバブラー系をパージした後、バルブ３４を開いて酸素を毎 分６０ｃｃの割合で炉内へ流入させる。窒素キャリヤーによって気化したオキシ 塩化リンを炉２６へ供給するために、バルブ２８は開いたままとする。酸素は、 フラスコ３１から炉へ供給されるオキシ塩化リンと反応してザブストレー１・２ ０の表面上にリン酸塩ガラスを形成する。この積層プロセスは、２０分間継続す る。この期間が経過したときに、バルブ２８及び３４を閉じ、バルブ２７を開い て、炉をパージすべく５分間にわたり炉へ窒素を流入させる。

この５分間が経過したらバルブ２７を閉じ、ドープされたサブストレートを炉か ら取り出し、４端子プローブまたはその他の簡便な装置によって表面抵抗を測定 する。こうして測定される抵抗は、通常、拡散工程が済んだ後のドープされたシ リコンサブストレートの表面抵抗の約４倍である。従って、リン酸塩ガラスが設 けられたシリコン表面が２０Ω／ｓｑの場合には、これに続く工程で拡散が完了 した後にはシリコン表面は５Ω／ｓｑとなる。もしも抵抗が大きすぎる場合には 、シリコンサブストレートを炉へ戻し、抵抗を希望する値に下げるためにオキシ 塩化リンの積層をしばらく継続する。このとき、ドーパント層の濃度が増加する にしたがって抵抗が下がることに注意する。

その後、炉の温度を１１５０℃に加熱し、ドープされたサブストレートを石英ボ ードに載置して再び炉内へ置き、バルブ２７を開いて毎分１５００ｃｃの割合で 窒素を炉内へ流入させる。ドープしたサブストレートが熱平衡に達するのに十分 な時間（５分）が経過しした後、バルブ３７を開いて酸素を炉内へ毎分１６００ ｃｃの割合で流入させ、窒素もバルブ２７を通して炉へ供給し続けるが、流量は 毎分５０ｃｃに減らす。またバルブ３８も開いて、水素を毎分２６００ｃｃの割 合で炉内へ流入させる。酸素はバルブ３７を通して毎分１６００ｃｃの割合で、 水素はバルブ３８を通して毎分２６００ｃｃの割合で、窒素はバルブ２７を通し て毎分５０ｃｃの割合で、３０分間流入させ、５０００オングストロームの厚さ のドーパント面上に元々の酸化物のコーティングを生成する。この３０分の期間 の終了時点において、バルブ３７及び３８を閉じて酸素及び水素の炉への供給を 遮断するとともに、窒素の炉への流量が毎分１５００ｃｃとなるようバルブ２７ を調節し、この窒素の供給は炉内の雰囲気をパージするよう継続され、炉はドー パントのサブストレートへの拡散が完了するよう加熱した温度を６００時間にわ たって保持する。

拡散時間は最適な光の透過率及びシート抵抗が得られるよう４００時間から１０ ００時間の間で変化させることができる。サブストレートを炉から取り出してこ れらのパラメーターをチェックし、必要に応じて拡散を終了し、又は継続するこ とができる。残留する全てのＳｉＯ２及びリン酸塩ガラスをサブストレートの両 面から除去するために希釈したフッ化水素酸（１０容量％）でエツチングしたあ と、積層速度及び積層の厚さを測定するためのモニター装置を使用しながら、反 射防止用のコーティング（１５〜２２）を電子ビーム源からの通常の真空蒸着に よって積層する。この例に対する代表的な反射防止用のコーティングにおいては 、層１５及び１９はゲルマニウムからなりその厚さは０．０７３インチ、層１６ 及び２０は酸化アルミニウム（ＡＩｓＯｅ）からなりその厚さは０．１８８イン チ、層１７及び２０はゲルマニウムからなりその厚さは０．０８８インチ、そし て層１８及び２２は酸化アルミニウム（Ａ１２０ｍ）からなりその厚さは０．７ ５０インチである。

ゲルマニウムのサブストレートを有する本発明のウィンドーの拡散による製造に おいて、アンチモン、砒素、又はリンなどのｎ形のドーパントは、サブストレー ト表面に真空蒸着又はスパッタリングによって積層される。単体の状態又は非酸 化物の状態（例えばアンチモン）で好適なドーパントは、最初に真空中でゲルマ ニウム表面上に５オングストロームの厚さに積層される。そしてドーパント層は 、真空中で最低５００〜１０００オングストロームの厚さのシリコン、又は−酸 化シリコンなどの材料からなる保護用のコーティングによって覆われる。このド ープされたサブストレートは、窒素又はアルゴンと水素とからなる（水素は３゜ ５容量％）流動する還元用の混合ガスを用いる標準的な電気加熱拡散炉内に置か れ、炉は周囲の雰囲気を排除するために両端を密閉する。これらは化学気相成長 法のプロセスで通常行われているのと同様である。チューブの出口においてこの 混合ガスは、周囲の雰囲気の逆流を防ぐために蒸気圧の低いオイルで満たされた バブラーを通過させる。そしてドープされたサブストレートは、窒素又はアルゴ ンと３．５容量％の水素との混合雰囲気の炉内で、１５〜２０時間にわたって７ 　。

５０℃の温度で拡散が行われる。

完成した製品の電気的、光学的特性は、処理の細かい条件、例えば積層されたド ーパントの量、拡散温度、拡散時間などによって決定される。例えば、ゲルマニ ウムのウェハーにドーパントであるアンチモンを５オングストロームの厚さに積 層し、これを単体シリコンの５００オングストロームの厚さの保護用コーティン グで覆い、アンチモンを３．５容量％の水素を含む７５０℃のアルゴン雰囲気中 で２０時間にわたつて拡散させた場合、表面抵抗が４Ω／ｓｑ、８〜１２ミクロ ンの帯域での透過率が４０％、３〜５ミクロンの帯域での透過率が４２％である 最終製品が得られる。一方、ゲルマニウムのウェハーにアンチモンを２００オン グストロームの厚さに積層し、その他については最初の例と等しい処理を施した 場合、表面抵抗が１．５Ω／　ｓ　Ｑ　％　８〜１２ミクロンの帯域で３０％の 透過率を持つ最終製品が得られる。

ゲルマニウムのサブストレートを利用した本発明のウィンドーの製造方法の一例 を、図５との関連で説明する。

実施例■ ０．２５０インチの厚さのゲルマニウムサブストレートを使用する。そして５オ ングストロームのアンチモンのドーパント層をスパッタリングによって積層する 。アンチモンのドーパント層の上には、−酸化シリコン又は単体シリコンの被包 する保護用の届をスパッタリングによって５００から１０００オングストローム の厚さに積層する。図５に示す様に、サブストレート５１は、内側が石英で加工 された炉５２の中へ載置される。この炉には、電気抵抗か若しくは誘電加熱素子 ５４が設けられている。このサブストレートは融解石英（ｆｕｓｅｄ　ｑｕａｒ ｔｚ）ボート５６上に支持され、また炉の温度は４００℃に加熱される。その後 、炉内部の雰囲気は、窒素を入口５２ａを通して３０分間にわたり毎分３リツト ルの割合で炉に供給することによって、パージされる。ガスはバブラー５７へ排 出され、ここで周囲の空気の逆流を防ぐために、蒸気圧の低いオイル、例えば拡 散ポンプ用の流体を通過させる。そして炉の温度を３０分以上にわたり４００℃ から７５０℃に上げ、そしてこの期間中、窒素と３，５％の水素からなる混合ガ スを毎分１゜５リツトルの割合で炉へ供給する。炉の温度を７５０°Ｃに維持す るとともに窒素と水素の混合ガスを炉へ供給し続けて、ゲルマニウムサブストレ ート内へのアンチモンドーパントの拡散を促進する。この工程を１６時間持続さ せる。その後炉は４時間以上にわたって７５０℃から４００℃へと冷やされ、窒 素と水素の混合ガスをここへ供給し続ける。炉を４００℃にしてから炉内の雰囲 気は、毎分１゜５リットルの割合で３０分間供給される窒素によってパージされ る。ここで注意すべきことは、この場合も、また前述のガスをパージする工程で も、窒素の代わりにアルゴンを使用できるということである。

その後、ドープしたゲルマニウムサブストレートを炉から取り出し、残留ドーパ ント及び保護用の被包した材料をウェット化学エツチングによって表面から除去 する。この最後の工程は、体積で１０−　１５％濃度のフン化水素酸からなる溶 液、平衡脱イオン化水、又は商業的に入手可能な緩衝酸化物エツチング溶液とし て知られている１０％ＨＦと平衡ＮＨ，Ｆの混合溶液によって行うことができる 。

このサブストレートを室温でこの混合液に浸し、目で観察して表面からすべての 残留コーティングが除去されるまで静にかくはんする。このように酸に浸した後 は、サブストレートを脱イオン化した水ですすぎ、乾いた窒素ガスを吹き付けて 乾燥させる。そしてこのシートの電気抵抗を従来より周知の４端子法によって測 定し、赤外線スペクトルフォトメーターを用いて適当な波長領域において赤外線 に対する透過率を確かめる。

サブストレートのドープされた面、ドープされていない面の両方を、多数の反射 防止用コーティング１５〜２２（図１参照）でコートする。これらの反射防止用 コーティングは、電子ビームガンからの真空蒸着によって、適当な光学的、音響 的厚さとなるよう積層され、そして周知の積層速度モニター装置を使用する。

このウィンドーでは一つの面について３つの層だけが使用されている。層１５及 び１９は、四フッ化トリウム（ＴｈＦ、）からなりその厚さは０．６２１ミクロ ン、層１６及び２０はゲルマニウムからなりその厚さは０．０９８ミクロン、層 １７及び２１は四フッ化トリウム（ＴｈＦ、）からなりその厚さは０．６２１ミ クロンである。

図６は、ガリウム砒素の半絶縁サブストレート４０を用いた本発明のウィンドー を示す。このウィンドーにおいて、ガリウム砒素薄膜４１は有機金属化学気相成 長法（ＭＯＣＶＤ）によって成長させる。この結晶成長の厚さ１１１５〜５０ミ クロン程度、典型的には２５ミクロンとする。この方法による結晶成長は従来よ り周知であり、例えば、Ｓ、Ｍ、Ｓｚｅ著［半導体デバイスＪ　（Ｊｏｈｎ　Ｗ ｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ　１９８５）３２４ページにおいて説明されている。こ のプロセスは基本的に、トリメチルガリウムの蒸気、水素化砒素（アルシン）、 及びキャリヤーガスとして水素を使用する。水素によって運ばれる蒸気は、蒸気 とガスとが分離する温度である６５０℃〜９００℃の炉内の、加熱されたガリウ ム砒素サブストレート上に達する。

こうして生成されたガリウムと砒素とは親和性が高く、このサブス（・レート上 に凝集して結晶面構造を形成する。この積層した層４１の厚さは、このサブスト レート上に流れ込むガスの量によって決まる。純粋状態のガリウム砒素は、室温 で電気伝導性ではないので、導電性を持たせるためのドーパントとしてシラン（ 水素化ケイ素）の状態にあるシリコンを、層４１の結晶成長時にこのガス流に加 える。このガス流に加えるシランの流量は、ガリウム砒素中のシリコンがガリウ ム砒素分子１０６に対して１シリコン原子程度の割合で含まれるように、非常に 小さい流量とする。この例では、反射防止用コーティングはそれぞれの表面につ いて３層だけからなる。図６を参照すると、層４１は結晶成長したガリウム砒素 、層４３．４７はセレン化亜鉛からなりその厚さは０．１７７ミクロン、層４４ 及び４８は一酸化シリコンからなりその厚さは０．２２５ミクロン、層４５及び ４９はフッ化マグネシウムからなりその厚さは０．３１５ミクロン、層４６及び ５０はこの設計では設けられていない。

ここで説明したガリウム砒素サブストレートを用いる本発明のウィンドーの製造 の例を、次に図５に関連させて説明する。

実施例■ 図５に示すように、厚さ０．０１フインチのガリウム砒素ウェハー５１を、石英 反応チェンバー内のシリコンカーバイドでコートしたサセプター５６上に載置す る。このチェンバーは周囲の大気からは密閉され、水素を毎分６．５リツトルの 割合で５分間流すことによってパージする。ガリウム砒素サブストレート用のサ セプター５６の温度は誘導加熱によって（コイル５４を介して供給するＲＦ電力 を使用する）１５分間にわたり８００℃に加熱され、それと同時にこのチェンバ ーに毎分０．６０リツトルの割合で水素化砒素を流して加える。毎分０．０８０ リツトルの割合で水素キャリヤーによって運ばれる−１２．８℃のトリメチルガ リウムの蒸気、及び水素によってシラン４０対水素１０万の割合に希釈したシラ ンガスを、１００分間このチェンバーに流し、これによって厚さ２４ミクロンの ガリウム砒素の結晶層を得る。この期間が終了する時点で、トリメチルガリウム 蒸気及び水素で運ばれるシランの流れは止め、水素化砒素は流し続ける。その後 は、炉の温度は室温に下げることができ、温度が５５０℃となった時に水素化砒 素の流れを止める。

そして先に述べたウィンドーと同様に、通常の真空蒸着によって反射防止層を設 ける。この例では、反射防止用コーティングはそれぞれの面当り３層だけからな る。図６を参照すると、層４１は結晶成長したガリウム砒素、層４３．４７はセ レン化亜鉛からなりその厚さは０．１７７ミクロン、層４５及び４９はフッ化マ グネシウムからなりその厚さは０．３１５ミクロン、そして層４６及び５０はこ の設計では用いられていない。

更に、ガリウム砒素及びガリウムアルミニウム砒素のコーティングは次の用にし て形成される。

実施例■ 両面が研磨されたガリウム砒素サブストレートをＭＯＣＶＤ反応装置（改良型Ｃ ｒｙｓｔａｌ　５ｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ製モデル４１０Ａ）内へ載置する。この 上にガリウム砒素の層を約５ミクロンの厚さに結晶成長させる。この層を成長さ せる期間中、ｎ電導電性のガリウム砒素層とするために、シリコンを約１．５Ｘ １０”／ａｎ”　ドープする。

実施例Ｖ 同様の技術を用いてガリウムアルミニウム砒素の層を成長させることができる。

すなわち、ガリウム砒素のウェハーをＭＯＣＶＤ反応装置へ挿入し、９２０℃で ５分間アニールし、その後直ちにガリウムアルミニウム砒素の層を約１５ミクロ ンの厚さに成長させる。この層の最初の５００オングストロームはアルミニウム の含有量を０．０から０．３０に徐々に変化させる。この層にも、ｎ電導電性の ガリウムアルミニウム砒素の層とするために、１×１０″／ｃｍｓのドーパント 濃度でシリコンイオンをドープする。

サブストレート上のコーティングとしてのゲルマニウム薄膜は、それぞれの応用 に適するよう電気的、光学的特性を調整しながら、真空蒸着、スパッタリング、 −化学気相成長法などを用いて形成することができる。文献で報告されているキ ャリヤー移動度は、蒸着薄膜の場合は３５０〜１０３５　ｃｍ２／　ＶＳＥＣの 範囲、スパッタリング薄膜の場合には２５〜１９３０ｃｍ”／ＶＳＥＣの範囲で ある。一般的規則としてどのような積層方法を用いた場合でも、最も高い移動度 を有するゲルマニウム薄膜は、単結晶であって微細構造欠陥密度が低いものであ る。スパッタリング又は蒸着で生成したアモルファス薄膜は、水素化したものも 水素化しないものも、通常は、本発明のウィンドーとしては、電気伝導性が数オ ーダーはど小さすぎる。

真空蒸着法、スパッタリング法のいずれのコーティング形成方法も、３段階の工 程で説明することができる。（１）高密度相（固体又は液体）から蒸気又はプラ ズマへの転移、（２）ソース（源）からサブストレートへの蒸気又はプラズマの 移送、（３）蒸気又はプラズマのサブストレート上への凝集に続く核形成及び成 長。

真空蒸着の場合、直接の抵抗、放射、渦電流（誘導）、電子ビーム、レーザービ ーム、又はアーク放電などを用いてソースを加熱することによって、蒸気を発生 させる。この工程は、蒸発した原子が、実質的に衝突せずに見通し経路（ｌｉｎ ｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ　ｐａｔｈ）を移動してサブストレート上に凝集するよう よう、高真空（１０−６〜１０−’！−−ル）状態で実行する。このサブストレ ートの電位は通常グランドレベルとする（すなわち電気的にバイアスしない）。

スパッタリング（イオンビーム及び通常のもの）によってコーティングする工程 では、コーティング材料のソースすなわちターゲットに対して、重い不活性ガス のイオン（例えばアルゴン）が１０−２〜０．２１−−ルの気圧で打ち込まれ、 固体表面に衝突するイオンとの運動量の交換によって、材料を原子又は分子の状 態で打ち出す。打ち出された原子の流れは、真空チェンバー内のサブストレート によって捕捉される。このサブストレートは加熱し、冷却し、又は電気的にバイ アスを加えてもよい。打ち出された原子のエネルギーが高くなればサブストレー トとのボンディングは良くなるが、それだけ多くの歪がスパッタリングされたコ ーティングの中に残留する。

高品質のゲルマニウム薄膜を形成するのに必要な積層条件には、一般に、サブス トレートを高温にすること、例えば蒸着の場合は１５０℃から７００℃、スパッ タリングの場合は１５０℃から４００℃にすることが含まれる。更に、非常に高 い真空条件とすること、サブストレートのバイアスをうまく利用することなどが 行われる。

スパッタリングされた、又は蒸着されたゲルマニウムの構造及び性質は、積層速 度、サブストレートの温度、コーティング系内部の気圧、及びバイアスを加えた 場合にはその電位に依存すること、が知られている。実験で観察される事実を説 明するとともに、積層の際の変数との定量的関係を導く試みとして、いくつかの モデルが文献に示されている。多かれ少なかれ、薄膜の成長速度、サブストレー トの温度と薄膜の結晶化の度合との間の定量的関係は、数人の観測者によって得 られている。これらに細かい違いはあるが、ホモエピタキシーに対する最低温度 （１５０〜１８０℃）、アモルファスを結晶へ転移させる活性化エネルギー（約 １．５ｅＶｘ核形成理論及びゲルマニウム上のゲルマニウムの表面拡散に対して 観測された活性化エネルギーと一致する）などに関して幅広い一致が見られる。

サブストレート温度に対するゲルマニウムのホール移動度に関係するデータも報 告されている。

サブストレートを加熱し電気的バイアスを加えたものを利用してスパッタリング を行ったゲルマニウム薄膜は、高い電気伝導性、キャリヤー移動度、及び十分な 光透過率を有する。通常のＲＦスパッタリング条件では、ターゲットバイアスを ３０００Ｖ、サブストレートバイアスを６００Ｖ、サブストレート温度を３６０ ℃とする。スパッタリングは、６０Ｈ２交流電源をターゲット及びサブストレー トのホルダーに供給して、ベース気圧が１０”′６トールの真空系において行わ れる。

別の方法では、Ｒ，Ｆ　（１３，６ＭＨｚ）ダイオード又はマグネトン、又は直 流マグネトンのゲルマニウムのスパッタリング源（カソード）、及び加熱及びＲ Ｆバイアス電位の供給が可能のサブストレート台を利用した。この系は、拡散ボ ン分子ボンピング又はターボ分子ボンピングによってより低いベース気圧にする ことが望ましい。サブストレートへの直接の打ち込み及び薄膜の成長が可能なイ オンガンを、同じ目的でありながら、サブストレートに対するバイアスに代わる ものとして考慮することができる。これは、サブストレートの低い温度から適度 な温度まで、広い範囲の配列（結晶化）の成長を促進するために、成長させる薄 膜の原子に十分なエネルギーを与える。更に別のアプローチとしては、上で提案 したＲＦ又は直流マグネトン源の代用として、ゲルマニウムターゲットのイオン ビームスパッタリングを、加熱させたサブストレートに第２のイオンガンによっ て打ち込みを行うようにして、使用することができる。

このようなゲルマニウムコーティングには（高温のウィンドーにおいて利用され る別のコーティングも同様）、光透過率、耐久性、及び大きい寸法にできること などの理由で、多結晶硫化亜鉛及びセレン化亜鉛が、サブストレートの材料とし て好ましい。加えて、サブストレート表面と導電性ゲルマニウム層との間に、反 射防止用コーティングを使用することができる。

別のアプローチとしては、プラズマ・エンハンスト化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ ）が利用される。この技術は、３００℃以下のサブストレート温度で高品質のシ リコン及びゲルマニウム薄膜を生成するのに成功している。

実施例■ 更に、ドープされたゲルマニウムコーティングを、イオンでポンプした電子ビー ムによる蒸着を利用して、セレン化亜鉛のサブストレート上に形成する。ゲルマ ニウム（高純度、４０Ω／ｃｒｎ）、ドーパントであるアンチモン（９９，９９ ９９％）、及びセレン化亜鉛のサブストレートを加熱した溶液中で洗浄し、続い て酸に浸す。これらを電子ビーム系の真空チェンバー内に設置する。チェンバー を１０−”〜１０−７に減圧し、ソースからシャッターで遮断したサブストレー トを３００℃に加熱する。サブストレートを更に４００℃まで加熱し蒸着の直前 にアンチモンを５５０℃に加熱する。電子ビームを制御してゲルマニウムソース を加熱し、蒸着速度を毎秒３オングストロームに調節する。そしてこのソースと 硫化亜鉛のサブストレートとの間のシャッターを取り外して、サブストレート上 への積層を開始する。蒸着は、サブストレート上のコーティングが希望する厚さ となるまで継続する。コーティングが完了したら、電子ビームの加熱、アンチモ ンの加熱、及びサブストレートの加熱を停止し、装置を２時間で１００℃に冷却 する。

この冷却時間が経過した後、真空を停止し、コートされたサブストレートを真空 チェンバーから取り出す。このような手続によって、厚さ２ミクロンから２５ミ クロンのコーティングが形成される。

実施例■ 例■と同様の方法で、ガリウム砒素サブストレート上にアンチモンをドープした ゲルマニウムのコーティングを有するウィンドーを準備することができる。

本発明の詳細な説明し例示してきたが、これは単なる例示及び具体例として示し たものであり、これらに限定するものと解すべきでなく、また本発明の思想及び 範囲は特許請求の範囲の記載のみによって限定されるということを明確に理解す べきである。

第１図 第２図 ５Ｌ支す仁〕 偵Ｔ圭小π１　を奸印寺１但中十　ｆ牲社性笛ＩＱ／Ｉ久出ｑ）第６図 請求の範囲 泪止肯υノ分しく蛭砥又１従山言　（付ｉｉｉ仏木１０’）木Ｊノ０）平成３年 ４月１５日 １、　赤外線を透過するサブストレートと、前記サブストレートの表面に形成さ れ、赤外線を透過する半導体コーティングることを特徴とする請求項１記載の透 明な導電性ウィンドー。

９．　前記半導体コーティングはゲルマニウム又はシリコンからなるグループか ら選ばれたものであり、 前記ドーパントはリチウム、リン、砒素、アンチモン、ビスマス、はう素、アル ミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、及びタリウムからなるグループから選 ばれたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。

１０、前記半導体コーティングはガリウム砒素であり、前記ドーパントは硫黄、 セレニウム、すず、テルリウム、ゲルマニウム、シリコン、マグネシウム、リチ ウム、亜鉛、マンガン、カドミウム、及びベリリウムからなるグループから選ば れたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。

１１、　前記半導体コーティングは硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜鉛から なるグループから選ばれたものであり、前記ドーパントは亜鉛、アルミニウム、 ガリウム、及びインジウムからなるグループから選ばれたものであることを特徴 とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。

１２、前記半導体コーティングの前記抵抗は、約３０Ω／ｓｑより低いことを特 徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。

１３、前記半導体コーティングの前記抵抗は、約１０Ω／ｓｑより低いことを特 徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。

１４、赤外線透過性のサブストレートであってその表面上に赤外線透過性の半導 体材料からなる固有の、又は加えられた層を有するサブストレートを用意するこ と、 ドーパントを前記固有の、又は加えられた赤外線透過性の半導体材料からなる層 に加えて、前記半導体層が赤外線透過性を維持するに充分な移動度を保ちつつ前 記半導体層の電気抵抗が１ｏＯΩ／ｓｑより低い値を有するようにすることと、 からなり、 前記半導体層は基本的に赤外線透過性を維持するように低い欠損密度の結晶層と して形成されていることを特徴とする赤外線透過性導電性ウィンドーを製造する 方法。

１５、前記サブストレートは半導体材料から選ばれ、前記ドーパントは、前記半 導体材料の表面へ前記ドーパントを拡散することによって前記半導体材料の固有 の層に加えられる、ことを特徴とする請求項１４記載の方法。

１６、前記ドーパントは前記半導体材料の前記表面へ約１５ミクロンから約５０ ミクロンの厚さまで拡散することを特徴とする請求項１５記載の方法。

１７、更に、前記ドーパントを有する前記層の上に複数の反射防止コーティング を積層することを含む、請求項１４記載の方法。

１８、　ドーパントは、サブストレートを６００℃から１２００℃の温度に加熱 し、ドーパントを不活性ガスによってサブストレート表面に運ぶことによってサ ブストレートの表面上に積層することを特徴とする請求項１４記載の方法。

１９、前記ドーパントは、ドーパントと有機ビヒクル内のシリコン酸化物からな る溶液をサブストレート表面に積層し、続いて２００〜３００℃で炉を高密度化 してガラス状の層を形成することによって、サブストレートの表面上に形成する ことを特徴とする請求項１４記載の方法。

２０、前記ドーパントは前記サブストレートの表面上に積層され、この積層に続 いて保護用の被包層を前記ドーパントの上に積層することを特徴とする請求項１ ４記載の方法。

”　２１．　前記サブスＩ・レートはシリコンで前記ドーパントはリンであり、 リンは最初にサブストレートの表面に積層され、次に不活性ガス雰囲気の炉内で ８００〜１２００℃で４００〜１０００時間にわたり加熱することによって前記 表面内へ拡散させることを特徴とする請求項１４記載の方法。

２２、前記サブストレートはゲルマニウムで前記ドーパントはアンチモンであり 、アンチモンは最初にサブストレートの表面に積層され、次に還元ガス雰囲気の 炉内で６００〜９００℃で１２〜２４時間にわたり加熱することによって前記表 面内へ拡散させることを特徴とする請求項１４記載の方法。

２３３　前記サブストレートはガリウム砒素で前記ドープされた層はシリコンが ドープされたガリウム砒素であり、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によ って形成されたことを特徴とする請求項１４記載の方法。

２４、前記赤外線透過性半導体材料は積層された層として前記サブストレートに 加えられ、 前記ドーパントは前記赤外線透過性半導体材料とともに積層され、前記積層され た層を導電性とすることを特徴とする請求項１４記載の方法。

２５、　前記ドーパントは前記赤外線透過性半導体材料とともに、前記半導体材 料が１００Ω／ｓｑより低い電気抵抗を有するようなレベルで積層されることを 特徴とする請求項２４記載の方法。

２６、前記ドープされたドーパントを有する前記赤外線透過性半導体材料は、前 記サブストレート上に約１ミクロンから約５０ミクロンの厚さに積層されること を特徴とする請求項２４記載の方法。

２７、赤外線を透過し、入力面及び出力面を有する半導体サブストレートと、前 記面に近接するドープされた層を形成し、前記層を導電性とするドーパント手段 とからなり、 前記ドーパント手段はこの層に、その電気抵抗が約１０Ω／ｓｑより低くなると ともにその赤外線透過性を維持するよう、分布されていることを特徴とする、赤 外線を透過するための透明導電性ウィンドー。

２８、　ドープされた層は、単体のドーパントを前記サブストレート表面の中へ 拡散することによって形成することを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。

２９、ドープされた層は、前記サブストレートの表面上に結晶成長させたことを 特徴とする請求項２７記載のウィンドー。

３０、　ドープされた層は、実質的に２５ミクロンの厚さに積層されたことを特 徴とする請求項２７記載のウィンドー。

３１、前記ドープされた層はｎ形であることを特徴とする請求項２７記載のウィ ンドー。

３２、更に、前記サブストレートの光学面に、積層された複数の反射防止コーテ ィングを有することを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。

３３、サブストレートはシリコンで、ドープされた層はアンチモン、リン、及び 砒素からなるグループから選ばれた材料であることを特徴とする請求項２７記載 のウィンドー。

３４、サブストレートはゲルマニウムで、ドープされた層はアンチモン、リン、 及び砒素からなるグループから選ばれた材料であることを特徴とする請求項２７ 記載のウィンドー。

３５、サブストレートはガリウム砒素で、ドープされた層はサブストレート上に 結晶成長させた層からなることを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。

３６、　前面及び背面を有し、赤外線輻射を透過するよう選ばれた半導体材料か らなるシートと、 シート抵抗が１０Ω／ｓｑより低くなるとともに、透過率が少なくともドープさ れていないサブストレートの７５％となるような厚さまで前記半導体の前面の中 へ拡散されたｎ形ドーパントと、 前記ドーパント面の上に積層され、空気と前記ドープされた面とのインピーダン ス整合が得られるよう反射防止コーティングが選ばれた、反射防止コーティング 積層体とからなることを特徴とする、赤外線で使用するための透明導電性ウィン ドー。

３７、前記半導体材料はゲルマニウム、シリコン、及びガリウム砒素からなるグ ループから選ばれたものであることを特徴とする請求項３６記載の透明ウィンド ー。

３８、　半導体材料よりなり、前面を有し、前記半導体材料は赤外線輻射を透過 するよう選ばれたものであるシートと、シート抵抗が１０Ω／ｓｑより低く透過 率が純粋な半導体材料の少なくとも７５％となるよう、前記半導体シートの前面 から前記半導体シートの内部へ不純物領域を形成する手段と、からなることを特 徴とする、赤外線で使用するための透明導電性ウィンドー。

３９、対向する光学面を有するゲルマニウムサブストレートと、前記サブストレ ートの一方の光学面へ実質的に２５ミクロンの厚さまで拡散されたアンチモン、 リン、及び砒素からなるグループから選ばれた材料のドープされた層と、 前記ドープされた層の上及び前記サブストレートの反対側の光学面の上に積層さ れた、複数の反射防止用コーティングからなり、赤外線領域の光エネルギーに対 して透明であり、小さい電気抵抗を有することを特徴とする光学ウィンドー。

４０、対向する光学面を有するシリコンサブストレートと、前記サブストレート の一方の光学面へ実質的に２５ミクロンの厚さまで拡散されたアンチモン、リン 、及び砒素からなるグループから選ばれた材料のドープされた層と、 前記ドープされた層の上及び前記サブストレートの反対側の光学面の上に積層さ れた、複数の反射防止用コーティングからなり、赤外線領域の光エネルギーに対 して透明であり、小さい電気抵抗を有することを特徴とする光学ウィンドー。

４１、対向する光学面を有するガリウム砒素のサブストレートと、前記サブスト レートの一方の光学面に実質的に２５ミクロンの厚さまで結晶成長によって積層 させたドープしたガリウム砒素薄膜と、前記ドープされた層の上及び前記サブス トレートの反対側の光学面の上に積層された、複数の反射防止用コーティングと 、からなることを特徴とする、赤外線領域の光エネルギーに対して透明であり、 小さい電気抵抗を有する光学ウィンドー。

４２、赤外線エネルギーを透過する入力面を持つ半導体のサブストレートと、前 記半導体はシリコン、ゲルマニウム、及びガリウム砒素からなるグループがら選 ばれたものであり、 前記面に近接するドープされた層を形成し前記層を導電性とするとともに、ドー プされる層の光学的性質を基本的に維持するドーパント手段であって、前記半導 体サブストレート及びドーパント手段は、リンがドープされたシリコン、アンチ モン、砒素又はリンがドープされたゲルマニウム、及びシリコンがドープされた ガリウム砒素からなる、サブストレートとドーパントの組から選ばれたものであ る、ドーパント手段とからなり、 前記ドーパントは、電気抵抗が１０Ω／ｓｑより低くなるよう層内に分布してい ることを特徴とする、 赤外線を透過する導電性ウィンドー。

４３、赤外線を透過し、その表面に赤外線透過性の半導体材料を有するサブスト レートと、 前記半導体層が赤外線透過性を維持するに充分なキャリア移動度を持ち且つ前記 半導体層の電気抵抗が１００Ω／　ｓ　ｑより低い値を持つように、前記表面の 固有の、又は加えられた層に加えられるドーパントとからなり、前記半導体層は 基本的に赤外線透過性を維持するように低い欠損密度の結晶構造として形成され ていることを特徴とする赤外線を透過するための透明導電性ウィンドー。

４４、硫化亜鉛及びセレン化亜鉛からなるグループから選ばれた材料からなり、 赤外線輻射を透過するような方法で形成されたサブストレートと、前記サブスト レートの表面上に、赤外線輻射を透過するような方法で積層された半導体材料か らなる薄いコーティングと、前記半導体コーティング中に含まれるドーパントと 、前記ドーパントは、前記コーティングとともに、ドナー又はアクセプターの有 意なキャリヤー濃度を有する半導体を構成するよう選ばれ、前記ドーパントは、 前記コーティングを約３０Ω／　ｓ　ｑより低いシート抵抗を有する導電性とし 、 半導体コーティングの厚さ及びドーパントの濃度は、前記コーティングが実質的 に透明のままであるとともに導電性を示すよう調節されていることを特徴とする 、 赤外線輻射に対して透明な導電性ウィンドー。

４５、前記サブストレートはガリウム砒素、シリコン、及びゲルマニウムからな るグループから選ばれたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電 性のウィンドー。

国際調査報告 １Ｍ１６Ｔ′ｅｌｌｏＡＩＩ　Ａ”２″”””　ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０３６０ ０国際調査報告

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. １．赤外線を透過するサブストレートと、前記サブストレートの表面に形成され た半導体コーティングと、前記半導体コーティングを導電性とするために前記半 導体コーティングに含まれ、前記半導体コーティングの電気抵抗が１００Ω／ｓ ｑ未満となるよう前記半導体コーティング中に分布しているドーパントと、から なり、前記半導体コーティングと前記サブストレートは同一の材料又は異なる材 料であることを特徴とする、赤外線に対して透過性がある透明な導電性ウィンド ー。
2. ２．前記半導体コーティングの厚さは約１ミクロンから２００ミクロンであるこ とを特徴とする、請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
3. ３．前記半導体コーティングの厚さは約２ミクロンから２５ミクロンであること を特徴とする、請求項２記載の透明な導電性ウィンドー。
4. ４．前記ウィンドーは約２ミクロンから約１６ミクロンまでの波長範囲の電磁輻 射に対して透明であることを特徴とする、請求項１記載の透明な導電性ウィンド ー。
5. ５．前記ドーパントはｎ形ドーパント又はｐ形ドーパントに選ばれたことを特徴 とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
6. ６．前記サブストレートは、ガリウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛 、セレン化亜鉛、サファイア、スピネル、及び酸化窒化アルミニウムからなるグ ループから選ばれたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウ インドー。
7. ７．前記半導体コーティングは、ガリウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、硫化 亜鉛、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、半導体ダイヤモンド、及び半導体シリコンカー バイドからなるグルーブから選ばれたものであることを特徴とする請求項１記載 の透明な導電性ウィンドー。
8. ８．前記半導体コーティングは、ガリウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、硫化 亜鉛、セレン化亜鉛、及び酸化亜鉛からなるグループから選ばれたものであるこ とを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
9. ９．前記半導体コーティングはゲルマニウム又はシリコンからなるグループから 選ばれたものであり、 前記ドーパントはリチウム、リン、砒素、アンチモン、ビスマス、ほう素、アル ミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛、及びタリウムからなるグループから選 ばれたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
10. １０．前記半導体コーティングはガリウム砒素であり、前記ドーパントは硫黄、 セレニウム、すず、テルリウム、ゲルマニウム、シリコン、マグネシウム、リチ ウム、亜鉛、マンガン、カドミウム、及びベリリウムからなるグループから選ば れたものであることを特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
11. １１．前記半導体コーティングは硫化亜鉛、セレン化亜鉛、又は酸化亜鉛からな るグループから選ばれたものであり、前記ドーパントは亜鉛、アルミニウム、ガ リウム、及びインジウムからなるグループから選ばれたものであることを特徴と する請求項１記載の透明な導電性ウインドー。
12. １２．前記半導体コーティングの前記抵抗は、約３０Ω／ｓｑ未満であることを 特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
13. １３．前記半導体コーティングの前記抵抗は、約１０Ω／ｓｑ未満であることを 特徴とする請求項１記載の透明な導電性ウィンドー。
14. １４．赤外線透過性のサブストレートを選ぶことと、ドーパントを、前記サブス トレートの表面上の赤外線透過性の半導体材料からなる固有の、又は加えられた 層に加えて前記半導体層を導電性とすることと、からなることを特徴とする赤外 線透過性導電性ウィンドーを製造する方法。
15. １５．前記サブストレートは竿導体材料から選ばれ、前記ドーパントは、前記半 導体材料の表面へ前記ドーパントを拡散することによって前記半導体材料の固有 の層に加えられる、ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
16. １６．前記ドーパントは前記半導体材料の前記表面へ約１５ミクロンから約５０ ミクロンの厚さまで拡散することを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. １７．更に、前記ドーパントを有する前記層の上に複数の反射防止コーティング を積層することを含む、請求項１４記載の方法。
18. １８．ドーパントは、サブストレートを６００℃から１２００℃の温度に加熱し 、ドーパントを不活性ガスによってサブストレート表面に運ぶことによってサブ ストレートの表面上に積層することを特徴とする、請求項１４記載の方法。
19. １９．前記ドーパントは、ドーパントと有機ビヒクル内のシリコン酸化物からな る溶液をサブストレート表面に積層し、続いて２００〜３００℃で炉を高密度化 してガラス状の層を形成することによって、サブストレートの表面上に形成する ことを特徴とする請求項１４記載の方法。
20. ２０．前記ドーパントは前記サブストレートの表面上に積層され、この積層に続 いて保護用の被包層を前記ドーパントの上に積層することを特徴とする請求項１ ４記載の方法。
21. ２１．前記サブストレートはシリコンで前記ドーパントはリンであり、リンは最 初にサブストレートの表面に積層され、次に不活性ガス雰囲気の炉内で８００〜 １２００℃で４００〜１０００時間にわたり加熱することによって前記表面内へ 拡散させることを特徴とする請求項１４記載の方法。
22. ２２．前記サブストレートはゲルマニウムで前記ドーパントはアンチモンであり 、アンチモンは最初にサブストレートの表面に積層され、次に還元ガス雰囲気の 炉内で６００〜９００℃で１２〜２４時間にわたり加熱することによって前記表 面内へ拡散させることを特徴とする請求項１４記載の方法。
23. ２３．前記サブストレートはガリウム砒素で前記ドープされた層はシリコンがド ープされたガリウム砒素であり、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によっ て形成されたことを特徴とする請求項１４記載の方法。
24. ２４．前記赤外線透過性半導体材料は積層された層として前記サブストレートに 加えられ、 前記ドーパントは前記赤外線透過性半導体材料とともに積層され、前記積層され た層を導電性とすることを特徴とする請求項１４記載の方法。
25. ２５．前記ドーパントは前記赤外線透過性半導体材料とともに、前記半導体材料 が１００Ω／ｓｑ未満の電気抵抗を有するようなレベルで積層されることを特徴 とする請求項２４記載の方法。
26. ２６．前記ドープされたドーパントを有する前記赤外線透過性半導体材料は、前 記サブストレート上に約１ミクロンから約５０ミクロンの厚さに積層されること を特徴とする請求項２４記載の方法。
27. ２７．赤外線を透過し、入力面を有する半導体サブストレートと、前記面に近接 するドープされた層を形成し、前記層を導電性とするドーパント手段とからなり 、 前記ドーパント手段はこの層に、その電気抵抗が１０Ω／ｓｑ未満となるととも にその光学的性質を保存するよう、分布されていることを特徴とする、赤外線を 透過するための透明導電性ウィンドー。
28. ２８．ドープされた層は、単体のドーパントを前記サブストレート表面の中へ拡 散することによって形成することを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。
29. ２９．ドープされた層は、前記サブストレートの表面上に結晶成長させたことを 特徴とする請求項２７記載のウィンドー。
30. ３０．ドープされた層は、実質的に２５ミクロンの厚さに積層されたことを特徴 とする請求項２７記載のウィンドー。
31. ３１．前記ドープされた層はｎ形であることを特徴とする請求項２７記載のウイ ンドー。
32. ３２．更に、前記サブストレートの光学面の反対側に、積層された複数の反射防 止コーティングを有することを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。
33. ３３．サブストレートはシリコンで、ドープされた層はアンチモン、リン、及び 砒素からなるグループから選ばれた材料であることを特徴とする請求項２７記載 のウィンドー。
34. ３４．サブストレートはゲルマニウムで、ドープされた層はアンチモン、リン、 及び砒素からなるグループから選ばれた材料であることを特徴とする請求項２７ 記載のウィンドー。
35. ３５．サブストレートはガリウム砒素で、ドープされた層はサブストレート上に 結晶成長させた層からなることを特徴とする請求項２７記載のウィンドー。
36. ３６．前面及び背面を有し、赤外線輻射を透過するよう選ばれた半導体材料から なるシートと、 シート抵抗が１０Ω／ｓｑ未満となるとともに、透過率が少なくともドープされ ていないサブストレートの７５％となるような厚さまで前記半導体の前面の中へ 拡散されたｎ形ドーパントと、 前記ドーパント面の上に積層され、空気と前記ドープされた面とのインピーダン ス整合が得られるよう反射防止コーティングが選ばれた、反射防止コーティング 積層体とからなることを特徴とする、赤外線で使用するための透明導電性ウィン ドー。
37. ３７．前記半導体材料はゲルマニウム、シリコン、及びガリウム砒素からなるグ ループから選ばれたものであることを特徴とする請求項３６記載の透明ウィンド ー。
38. ３８．半導体材料よりなり、前面を有し、前記半導体材料は赤外線輻射を透過す るよう選ばれたものであるシートと、シート抵抗が１０Ω／ｓｑ未満で透過率が 純粋な半導体材料の少なくとも７５％となるよう、前記半導体シートの前面から 前記半導体シートの内部へ不純物領域を形成する手段と、からなることを特徴と する、赤外線で使用するための透明導電性ウィンドー。
39. ３９．対向する光学面を有するゲルマニウムサブストレートと、前記サブストレ ートの一方の光学面へ実質的に２５ミクロンの厚さまで拡散されたアンチモン、 リン、及び砒素からなるグループから選ばれた材料のドープされた層と、 前記ドープされた層の上及び前記サブストレートの反対側の光学面の上に積層さ れた、複数の反射防止用コーティングからなり、赤外線領域の光エネルギーに対 して透明であり、小さい電気抵抗を有することを特徴とする光学ウィンドー。
40. ４０．対向する光学面を有するシリコンサブストレートと、前記サブストレート の一方の光学面へ実質的に２５ミクロンの厚さまで拡散されたアンチモン、リン 、及び砒素からなるグループから選ばれた材料のドープされた層と、 前記ドープされた層の上及び前記サブストレートの反対側の光学面の上に積層さ れた、複数の反射防止用コーティングからなり、赤外線領域の光エネルギーに対 して透明であり、小さい電気抵抗を有することを特徴とする光学ウィンドー。
41. ４１．対向する光学面を有するガリウム砒素のサブストレートと、前記サブスト レートの一方の光学面に実質的に２５ミクロンの厚さまで結晶成長によって積層 させたドープしたガリウム砒素薄膜と、前記ドープされた層の上及び前記サブス トレートの反対側の光学面の上に積層された、複数の反射防止用コーティングと 、からなることを特徴とする、赤外線領域の光エネルギーに対して透明であり、 小さい電気抵抗を有する光学ウインドー。
42. ４２．赤外線エネルギーを透過する入力面を持つ半導体のサブストレートと、前 記半導体はシリコン、ゲルマニウム、及びガリウム砒素からなるグループから選 ばれたものであり、 前記面に近接するドープされた層を形成し前記層を導電性とするとともに、ドー プされる層の光学的性質を基本的に維持するドーパント手段であって、前記半導 体サブストレート及びドーパント手段は、リンがドープされたシリコン、アンチ モン、砒素又はリンがドープされたゲルマニウム、及びシリコンがドープされた ガリウム砒素からなる、サブストレートとドーパントの組から選ばれたものであ る、ドーパント手段とからなり、 前記ドーパントは、電気抵抗が１０Ω／ｓｑ未満となるよう層内に分布している ことを特徴とする、 赤外線を透過する導電性ウィンドー。
43. ４３．赤外線を透過するサブストレートと、前記サブストレートの表面上に積層 された半導体コーティングと、前記半導体コーティングを導電性とするための前 記半導体コーティング中のドーパントであって、前記ドーパントは前記半導体コ ーティング中に前記半導体コーティングの電気抵抗が１００Ω／ｓｑ未満となる よう分布しており、前記半導体コーティング、及び同じ材料からなるか又は異な る材料からなる前記サブストレートは、前記サブストレートが半導体材料である ときは前記半導体コーティングの抵抗は１０Ω／ｓｑよりも大きいという条件を ともなっていることを特徴とする、 赤外線を透過するための透明導電性ウィンドー。
44. ４４．ガリウム砒素、シリコン、ゲルマニウム、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、サフ ァイア、スピネル、及び酸化窒化アルミニウムからなるグループから選ばれたも のである透明なサブストレートと、前記サブストレートの表面上に積層された半 導体コーティングと、前記半導体コーティングを導電性とするための前記半導体 コーティング中のドーパントであって、前記ドーパントは前記半導体コーティン グ中に前記半導体コーティングの電気抵抗が１００Ω／ｓｑ未満となるよう分布 しており、前記半導体コーティング、及び同じ材料からなるか又は異なる材料か らなる前記サブストレートは、前記サブストレートが半導体材料であるときは前 記半導体コーティングの抵抗は１０Ω／ｓｑよりも大きいという条件をともなっ ていることを特徴とする、 透明導電性ウィンドー。
45. ４５．前記サブストレートはガリウム砒素、シリコン、及びゲルマニウムからな るグループから選ばれたものであることを特徴とする、請求項１記載の透明な導 電性のウィンドー。