(57)【要約】【課題】  広帯域光学部品のための改善された導電性光学コーティングを提供する。【解決手段】  光学基板をコーティングする方法は、光学基板の表面の上に、半導体コーティングを堆積させることを含み、半導体コーティングは広帯域光透過率を有する。半導体コーティングの所定の部分をドープして、半導体コーティング内にドープされた半導体の空間的に変化したパターンを形成する。本方法は、半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させること、または、半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させることのうち少なくとも一方を行うように、半導体コーティングをアニールすることを含む。【選択図】図１
2018163339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学基板のコーティング方法であって、
前記光学基板の表面の上に、広帯域光透過率を有する半導体コーティングを堆積させることと、
前記半導体コーティング内にドープされた半導体の空間的に変化したパターンを形成するように、前記半導体コーティングの所定の部分をドープすることと、
前記半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させること、または、
前記半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させること、
のうち少なくとも一方を行うように、前記半導体コーティングをアニールすることと、
を備えた、方法。
【請求項２】
前記半導体コーティングをアニールすることは、前記半導体コーティングの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料の結晶品質を改善し、かつ、前記半導体コーティングのドープされた領域の電気伝導性を増大させるように、所定のパターンにレーザアニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、前記半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させるように、空気中でアニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、
前記半導体コーティングの上にフォトレジストを塗布することと、
前記フォトレジストを選択的に露光することと、
前記フォトレジストを所定のパターンに現像することと、
前記フォトレジストの開口部を通して前記半導体コーティングをドープすることと、
前記半導体コーティング上に、前記パターン状に前記ドープされた半導体を残すように、前記フォトレジストを取除くことと、
前記半導体コーティングの全表面の上に酸窒化シリコンのコーティングを被着させることと、
前記酸窒化シリコンの上にフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストを露光し、前記フォトレジストを現像することと、
フォトレジストによって覆われていない前記酸窒化シリコンの部分を取除き、次に、任意の残りのフォトレジストを取除くことと、
を含み、
前記半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、前記半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させるように、空気中で前記酸窒化シリコン及び前記半導体コーティングをアニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、前記半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させるように、真空下でアニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、
前記半導体コーティングが非ドープの状態で前記半導体コーティングの全表面の上に酸窒化シリコンのコーティングを被着させることと、
前記酸窒化シリコンの上にフォトレジストを塗布し、前記フォトレジストを露光し、前記フォトレジストを現像することと、
フォトレジストによって覆われていない前記酸窒化シリコンの部分を取除くことと、
前記フォトレジストの開口部を通して前記半導体コーティングをドープすることと、
前記半導体コーティング上に、前記パターンで前記ドープされた半導体を残すように、前記フォトレジストを取除くことと、
を含み、
前記半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、前記半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を減少させるように、真空中で前記酸窒化シリコン及び前記半導体コーティングをアニールすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記半導体コーティングは、Ｉｎ2Ｏ3またはＺｎＯの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
空間的に変化したパターンを形成するように前記半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、イオン注入によってドーパントを付与することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ドープされた半導体は、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＧａの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体コーティングは、少なくとも可視及び赤外スペクトルにおいて広帯域光透過率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体コーティングを堆積させることは、前記半導体コーティングが非ドープの状態で前記半導体コーティングを堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記半導体コーティングの所定の部分をドープし、前記半導体コーティングをアニールすることは、前記半導体コーティングを通して前記光学基板までドーパント原子を拡散させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記半導体コーティングを堆積させることは、前記光学基板の全体の表面の上に前記半導体コーティングを堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
空間的に変化したパターンを形成するように前記半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、前記半導体コーティングの表面がその全体を前記パターンで覆われるように前記半導体コーティングの表面をドープすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記半導体コーティング内にアニールされ活性化されかつドープされた半導体を含む前記半導体コーティングと、前記光学基板とを、エッチングなしで窓になるよう形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記半導体コーティング内にアニールされ活性化されかつドープされた半導体を含む前記半導体コーティングと、前記光学基板とを、研磨またはポストプロセス平坦化なしで窓になるよう形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記活性化されかつドープされた半導体及び前記半導体コーティングは、光散乱を軽減するように近似的に整合した屈折率を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ドープされた半導体を電気伝導性にすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）による酸窒化シリコンプロセスによって、または水素プラズマによって、前記ドープされた半導体に水素を添加することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
コーティングを有する透明基板を備えた窓であって、前記コーティングは、透明半導体と前記透明半導体より低い透明度を有する電気伝導性の半導体との両方で作製されており、前記電気伝導性の半導体は、前記透明半導体内で、空間的に変化したパターン状にアニールされ、かつ分布している、窓。
【請求項２１】
前記電気伝導性の半導体はレーザアニールされている、請求項２０に記載の窓。
【請求項２２】
前記透明半導体コーティングは、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料を含み、前記電気伝導性の半導体は、電気伝導性を与えるようにドープされた半導体材料を含み、前記ドープされた半導体は、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＧａの少なくとも１つの含む、請求項２０に記載の窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学コーティングに関し、より詳細には、導電性光学コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気光学（ＥＯ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ）システムは、センサ及び電子装置を外部要素から保護するために窓を必要とする。雨、埃等に加えて、多くの場合、窓は、さらにＥＯシステム性能を普通なら妨げることになる電磁干渉（ＥＭＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を阻止しなければならない。
【０００３】
ＥＭＩシールディングは、導電性でかつ光学的に透明である窓によって達成され得る。３つの従来タイプのシールディングが存在する。
【０００４】
第１のタイプのＥＭＩシールド式窓（EMI shielded window）は、リン、アルシン、またはアンチモン等のＶ族元素がドープされたシリコンまたはゲルマニウム等の半導体材料を使用して、更なる電子を供給し、それにより、電気伝導性を付与する。これらの窓は、可視波長について不透明であり、そのため、広帯域ＥＯシステムには有用でない。
【０００５】
第２のタイプのシールド式窓は、連続する透明な導電性コーティングを使用する。これらのコーティングは、広帯域光透過性を有する酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の広いバンドギャップの半導体からなる。半導体はドープされて、電気伝導性を付与する。しかし、ドーピングが増加して電気伝導性及びＥＭＩ減衰を増大させるにつれて、光透過率が減少する。この作用は、プラズマ反射及び電子からの自由キャリア吸収が共に透過率を減少させる長波長側から始まる。伝統的な透明で導電性の半導体コーティングは、０．４〜２．０ミクロン範囲、短波長可視から短波長赤外（ＳＷＩＲ：ｓｈｏｒｔ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）においてだけ実用的である。
【０００６】
第３のタイプのシールド式窓は、可視から長波赤外（ＬＷＩＲ：ｌｏｎｇ−ｗａｖｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）までの広帯域用途に伝統的に必要とされる。微細金属線のグリッドが、窓の表面上に被着される。典型的な寸法は、１４０ミクロン間隔を有する５ミクロン幅ラインである。これらのグリッド式窓は、広い波長範囲にわたる光透過率を可能にするが、不明瞭化及び散乱によって光透過率を制限する。
【０００７】
特許文献１は、導電性グリッドからの光散乱を低減するための方法を提示する。チャネルが、窓基材内にエッチングされ、電気伝導性の半導体が、窓の表面が平坦になるようにチャネル内に堆積される。半導体は、可視及び短波長赤外（ＳＷＩＲ）波長に対して透過性を有するが、中波長赤外（ＭＷＩＲ：ｍｉｄ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｉｎｆｒａｒｅｄ）以上の波長に対して反射性であり、また吸収性である。基材の屈折率に近い屈折率を有する半導体を使用することは、グリッド線からの光散乱を最小にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第９２７６０３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の技法は、その意図される目的のために十分であると考えられてきた。しかし、例えば、広帯域光学部品のための、改善された導電性光学コーティングについての常に存在する必要性がある。本開示は、この問題についての解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
光学基板をコーティングする方法は、光学基板の表面の上に、半導体コーティングを堆積させることを含み、半導体コーティングは広帯域光透過率を有する。半導体コーティングの所定の部分はドープされて、半導体コーティング内に、ドープされた半導体の空間的に変化したパターン（spatially varied pattern）を形成する。本方法は、半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させること、または、半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させることのうち少なくとも一方を行うように、アニールすることを含む。
【００１１】
半導体コーティングをアニールすることは、半導体コーティングの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料の結晶品質を改善するとともに半導体コーティングのドープされた領域内の電気伝導性を増大させるように、所定のパターンにレーザアニールすることを含み得る。
【００１２】
半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させるように、空気中でアニールすることを含み得る。半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、
半導体コーティングの上にフォトレジストを塗布することと、
フォトレジストを選択的に露光することと、
フォトレジストを所定のパターンに現像（developing）することと、
フォトレジストの開口部を通して半導体コーティングをドープすることと、
半導体コーティング上に、所定のパターンでドープされた半導体を残すように、フォトレジストを取除くことと、
半導体コーティングの全表面の上に酸窒化シリコンのコーティングを被着させることと、
酸窒化シリコンの上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光し、フォトレジストを現像することと、
フォトレジストによって覆われていない酸窒化シリコンの所定の部分を取除き、次に、任意の残りのフォトレジストを取除くことと、を含むことができ、
半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させるように、空気中で酸窒化シリコン及び半導体コーティングをアニールすることを含む。
【００１３】
半導体コーティングをアニールすることが、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させるように、真空下でアニールすることを含み得ることが同様に企図される。半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、
半導体コーティングが非ドープの状態で半導体コーティングの全表面の上に酸窒化シリコンのコーティングを被着させることと、
酸窒化シリコンの上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光し、フォトレジストを現像することと、
フォトレジストによって覆われていない酸窒化シリコンの部分を取除くことと、
フォトレジストの開口部を通して半導体コーティングをドープすることと、
半導体コーティング上に、パターン状にドープされた半導体を残すように、フォトレジストを取除くことと、を含んでもよく、
半導体コーティングをアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させるように、真空中で酸窒化シリコン及び半導体コーティングをアニールすることを含む。
【００１４】
半導体コーティングは、Ｉｎ2Ｏ3またはＺｎＯの少なくとも一方を含み得る。空間的に変化したパターンを形成するように半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、イオン注入、スピンオンまたはスプレーオン溶液、または他の方法によってドーパントを付与することを含み得る。ドープされた半導体は、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＧａの少なくとも１つを含み得る。半導体コーティングは、少なくとも可視及び赤外スペクトルにおいて広帯域光透過率を有し得る。半導体コーティングを堆積させることは、半導体コーティングが非ドープの状態で半導体コーティングを堆積させることを含み得る。半導体コーティングの所定の部分をドープし、半導体コーティングをアニールすることは、半導体コーティングを通して光学基板までドーパント原子を拡散させることを含み得る。半導体コーティングを堆積させることは、光学基板の全体の表面の上に半導体コーティングを堆積させることを含み得る。空間的に変化したパターンを形成するように半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、半導体コーティングの表面がその全体をパターンで覆われるように半導体コーティングの表面をドープすることを含み得る。半導体コーティング内にアニールされ活性化されかつドープされた半導体を含む半導体コーティング、及び光学基板は、エッチングなしで、及び／または研磨またはポストプロセス平坦化なしで窓になるよう形成され得る。活性化されかつドープされたの半導体及び半導体コーティングは、パターンからの光散乱を軽減するため近似的に整合した屈折率を有し得る。ドープされた半導体と半導体コーティングとの屈折率の比が０．８２と１．２２との間である場合、界面反射は、垂直入射で１％未満であることになる。例えば、６３２．８ｎｍにおけるドープされた及び非ドープのＩｎ2Ｏ3の屈折率は、それぞれ、約２．００及び１．７７である。１．１３の屈折率比は、０．３７％の反射しか生じない。本方法は、ドープされた半導体を電気伝導性にすることを含み得る。プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ：ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による酸窒化シリコンプロセスまたは水素プラズマの使用等により、ドープされた半導体に水素を添加して、電子を付加し、欠陥を不活性化（passivate）することによって導電率を増加させ得る。
【００１５】
窓（window）は、透明基板であって、コーティングが透明基板の上にある透明基板を含み、コーティングは、透明半導体と透明半導体より低い透明度を有する電気伝導性の半導体の両方で形成されており、電気伝導性の半導体は、透明半導体内で、空間的に変化したパターンにアニールされており、分布している。
【００１６】
主題開示のシステム及び方法のこれらの、また他の特徴は、図面と一緒に読まれる好ましい実施形態の以下の詳細な説明から当業者により容易に明らかになるであろう。
【００１７】
主題開示が関連する当業者が、過度な実験なしで、主題開示の装置及び方法をどのように作製及び使用するかを容易に理解するように、その好ましい実施形態は、本明細書において以下で特定の図を参照して詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示に従って構築される窓または光学部品の例示的な実施形態の概略的な断面立面図であり、光学基板上の半導体コーティングを示す図。
【図２】図１の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、半導体コーティング上に堆積されたフォトレジスト層を示す図。
【図３】図２の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、所定の空間的に変化したパターンをなす半導体コーティングのドーピングを可能にするように取除かれた現像されたフォトレジストの部分を示す図。
【図４】図３の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、取除かれたフォトレジスト及び半導体コーティング内のドープされたパターンを示す図。
【図５】図４の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、半導体コーティング上に堆積された酸窒化シリコン層を示す図。
【図６】図５の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、酸窒化シリコン層上に堆積されたフォトレジスト層を示す図。
【図７】図６の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、現像されたフォトレジスト層及び取除かれた酸窒化シリコンの部分を示す図。
【図８】図７の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、取除かれたフォトレジストを示す図。
【図９】図８の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、空気中でのアニールプロセスと、半導体コーティングを通して基板まで拡散したドーパント原子とを示す図。
【図１０】図９の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、半導体コーティング内に電気伝導性のパターンを残すように取除かれた酸窒化シリコンを示す図。
【図１１】図１の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、半導体コーティングが最初に酸窒化シリコンでコーティングされる別の実施形態の方法を示す図。
【図１２】図１１の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、酸窒化シリコン上に堆積されたフォトレジスト層を示す図。
【図１３】図１２の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、所定の空間的に変化したパターンをなす半導体コーティングのドーピングを可能にするように取除かれた現像されたフォトレジスト及び酸窒化シリコンの部分を示す図。
【図１４】図１３の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、取除かれたフォトレジスト及び半導体コーティング内のドープされたパターンを示す図。
【図１５】図１４の窓または光学部品の概略的な断面立面図であり、半導体コーティング内に電気伝導性のパターンを形成するための真空中でのアニールプロセスを示し、電気伝導性のパターンは、酸窒化シリコンを取除いた後、図１０に示される通りである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、参照が図面に対して行われることになる。図面において、同様の参照符号は、主題開示の同様な構造的特徴または態様を特定する。限定ではなく、説明及び例証のため、本開示による窓または光学部品の例示的な実施形態の部分的な図が図１に示され、全体的に参照文字１００で指定される。本開示または本開示の態様による窓または光学部品の他の実施形態は、述べるように、図２〜１５に提供される。本明細書で述べるシステム及び方法を使用して、光学部品及び窓（windows）用の透明酸化物コーティングの空間制御されたまたは空間的に変化した（spatially varied）電気伝導性を提供し得る。これは、スマート窓用途または任意の他の適した用途のための電磁干渉（ＥＭＩ）シールディング、空間的に変化したシート抵抗に使用され得る。
【００２０】
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ  ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）及び酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ：ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ：ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ）は、光学的透過性及び電気伝導性を必要とする多種多様な製品にとって重要なコーティング材料である。酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）の広いバンドギャップの半導体は、広帯域光透過性を有する。材料はドープされて、電気伝導性を提供し得る。しかし、ドーピングが増加して電気伝導性を増大させるにつれて、光透過率が減少する。この作用は、プラズマ反射及び電子からの自由キャリア吸収が共に透過率を減少させる、長波長側で始まる。一般的な導電性酸化物コーティングは、一般に、０．４〜２．０ミクロン波長範囲内でのみ透過性を有する。本開示は、コーティングの異なる領域において透明酸化物薄膜の伝導性及び透過率を空間的に制御する方法を説明する。
【００２１】
光学基板１０２をコーティングする方法は、光学基板１０２の表面の上に、例えば、光学基板１０２の全表面の上に半導体コーティング１０４を堆積させることを含む。半導体コーティング１０４を堆積させることは、半導体コーティング１０４が非ドープ（undoped）の状態でかつ酸素の存在下で半導体コーティング１０４を堆積させることを含み得る。代替的にまたは付加的に、酸化物半導体は、空気中でアニールされて、半導体コーティング１０４内に過剰の酸素を提供し得る。半導体コーティング１０４は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）材料として広帯域光透過率を有し、例えば、Ｉｎ2Ｏ3、ＺｎＯ等を含み得、電気シート抵抗（electrical sheet resistance）は２０００Ω毎スクウェア（ohms/square）より大きい。したがって、半導体コーティングは、少なくとも可視及び赤外スペクトルにおいて広帯域光透過率を有し得る。
【００２２】
半導体コーティング１０４の所定の部分はドープされて、以下で更に述べるように半導体コーティング内にドープされた半導体の空間的に変化したパターン（spatially varied pattern）を形成する。空間的に変化したパターンを形成するように半導体コーティングの所定の部分をドープすることは、ドナー原子のイオン注入によってドーパントを付与することを含み得る。スピンオンまたはスプレーオンドーパント溶液等の任意の他の適した技法が、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得る。ドープされた半導体は、Ｓｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、またはＧａの少なくとも１つを含み得る。水素は、電子ドナーとして役立ち得るとともに、欠陥を不活性化（passivate）し得る。
【００２３】
本方法は、半導体コーティング１０４をアニール（annealing）することであって、それにより、半導体コーティングを通してドーパント原子を拡散させ、半導体コーティングの非ドープ領域内の酸素を増加させること、または、半導体コーティングのドープされた領域内の酸素を減少させることの少なくとも一方を行うことを含む。これらのうちのそれぞれは以下で述べられる。
【００２４】
まず、半導体コーティング１０４をアニールすることは、半導体コーティング１０４のＴＣＯ材料の結晶品質を改善し、半導体コーティング１０４のドープされた領域内の電気伝導性を増大させるように、所定のパターンに熱アニールすること及び／またはレーザアニールすることを含み得る。半導体コーティング１０４をアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティング１０４の非ドープ領域内の酸素を増加させるように、空気中でアニールすることを含み得る。半導体コーティング１０４の所定の部分にドープすることは、図２に示すように半導体コーティングの上にフォトレジスト１０６を塗布することを含み得る。フォトレジストを、選択的に露光し、所定の空間的に変化したパターンに現像する。すなわち、任意のパターンが使用され得るが、図３では、パターンの空間的変化は、フォトレジスト１０６内の右開口部に比べて左開口部にフォトレジスト１０６のより広い開口部を含む。本方法は、図３に示す下方矢印で示すように、フォトレジスト１０６内の開口部１０５を通して半導体コーティング１０４にドープすることを含む。図４を参照すると、フォトレジスト１０６は、例えば溶媒を使用して、取除かれて、半導体コーティング１０４内にドープされた半導体１０８をパターンで残す。酸窒化シリコン１１０のコーティングを、図５に示すように、半導体コーティング１０４の全表面の上に、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を使用して被着させる。ＰＥＣＶＤプロセスにおける水素は、酸化物半導体において電子を付加し、欠陥を不活性化（passivate）することによって導電率を増加させる。水素プラズマが、同様に使用され得る。酸窒化シリコンが本明細書の例として使用されるが、任意の他の適した保護膜が本開示の範囲から逸脱することなく使用され得ることを当業者は容易に認識するであろう。別のフォトレジスト１１２を、図６に示すように、酸窒化シリコン１１０の上に塗布する。このフォトレジスト１１２を、第１のフォトレジスト１０６の反転パターンに露光及び現像し、フォトレジストによって覆われていない酸窒化シリコンの部分を、例えば、希釈フッ化水素酸（ＨＦ：Ｈ2Ｏ）を使用して図７に示すように取除く。残りのフォトレジスト１１２を図８に示すように取除いて、基板をアニールに向けて準備する。本方法は、図９に示すように、空気中で酸窒化シリコン１１０及び半導体コーティング１０４をアニールすることを含む、半導体コーティング１０４をアニールすることを含み、それにより、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティング１０４の非ドープ領域内の酸素を増加させる。非ドープのＩｎ2Ｏ3のシート抵抗は、空気アニールによって酸素を増加させることによって、１００Ω毎スクウェア未満から２０００Ω毎スクウェア以上にまで増加し得る。酸窒化シリコン１１０の残りの部分を、その後、図１０に示すように基板から取除き、ドープされた領域１０８内の活性化され、かつアニールされたドーパントは、半導体コーティング１０４内で所定の電気伝導性のパターンを形成する。
【００２５】
半導体コーティング１０４の所定の部分１０８にドープし、半導体コーティング１０４をアニールすることは、ドープされた半導体を、半導体コーティング１０４を通して光学基板１０２まで拡散させることを含み得る。すなわち、ドーパントは、図１０に示すように、半導体コーティング１０４の厚さ全体を通して拡散する。半導体コーティング１０４の上面は、その全体がパターンで覆われ得、パターンは、空間的に変化して、窓または光学部品１００上の２次元位置の関数として任意の所望の電気伝導性を達成し得る。そのため、光学部品または窓１００は、エッチングなしで、及び／または、研磨またはポストプロセス平坦化なしで、広帯域透明度を有する電気伝導性のコーティングを有する窓になるよう形成され得る。活性化され、かつドープされた半導体部分１０８及び半導体コーティング１０４は、近似的に整合した屈折率を有して、パターンからの光散乱を軽減し得る。ドープされた半導体と半導体コーティングとの屈折率の比が０．８２と１．２２との間である場合、界面反射は、垂直入射で１％未満であることになる。例えば、６３２．８ｎｍにおけるドープされた及び非ドープのＩｎ2Ｏ3の屈折率は、それぞれ、約２．００及び１．７７である。１．１３の屈折率比は、０．３７％の反射しか生じない。
【００２６】
図１０に示す、結果として得られる窓または光学部品１００は、透明基板、すなわち、透明基板の上のコーティングであって、透明半導体と電気伝導性の半導体との両方で作製されている、コーティング、すなわち、電気伝導性部分１０８を有する半導体コーティング１０４を有する光学基板１０２を含む。
【００２７】
ここで図１１〜１５を参照すると、別の方法が述べられ、別の方法において、半導体コーティング１０４を図１１に示すように堆積した後、酸窒化シリコン１１０のコーティングを、半導体コーティングが非ドープの状態で半導体コーティングの全表面の上に被着させる。フォトレジスト１０６を、図１２に示すように、酸窒化シリコン１１０の上に塗布し、フォトレジスト１０６を、露光及び現像する。現像されたフォトレジスト１０６は、酸窒化シリコン１１０の所定の部分を保護し、酸窒化シリコン１１０の保護されていない部分を取除いて、図１３に示すように半導体コーティング１０４の所定の部分１０８を露出させる。図１３の下方矢印で示すように、半導体コーティング１０４を、フォトレジスト１０６内の開口１０５を通してドープする。任意選択で、フォトレジスト１０６をドーピング前に取除き、そうでなければ、フォトレジスト１０６を、図１４に示すようにドーピング後に取除いて、半導体コーティング１０４内に、ドープされた半導体部分１０８をパターン状に残し得る。図１５に示すように、真空下で酸窒化シリコン１１０及び半導体コーティング１０４をアニールすることは、ドーパントを活性化して拡散させ、半導体コーティング１０４のドープされた領域すなわち部分１０８内の、酸素を減少させる。酸素空孔は、電子に寄与し、酸化物半導体の導電率を増加させる。ドーパント原子を付加しない場合、Ｉｎ2Ｏ3のシート抵抗は、真空アニールによって酸素を減少させることによって、２０００Ω毎スクウェア以上から１００Ω毎スクウェア未満にまで減少し得る。酸窒化シリコン１１０を、その後、取除いて、図１０に示す構造に到達し得る。
【００２８】
本開示は、アニールプロセス中に、選択された領域において酸素の増加または減少がある、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）または酸化物半導体に関する。これらの酸素変化は、半導体の電子濃度及び導電率をそれぞれ減少または増加させる。非ドープのＩｎ2Ｏ3のシート抵抗は、酸素を減少させること、また、増加させることによって、それぞれ、２０００Ω毎スクウェア以上から１００Ω毎スクウェア未満にまで、また、その逆にも同様に変更され得る。
【００２９】
上述され、図面に示された本開示の方法及びシステムは、広帯域窓及び光学部品のための空間制御された電気伝導性を含む優れた特性を有する光学コーティングを提供する。主題開示の装置及び方法は、好ましい実施形態を参照して示され述べられたが、主題開示の範囲から逸脱することなく、好ましい実施形態に対する変更及び／または修正が行われてもよいことを当業者は容易に認識するであろう。
【符号の説明】
【００３０】
１００…光学部品または窓
１０２…光学基板
１０４…半導体コーティング
１０５…開口部
１０６…フォトレジスト
１０８…ドープされた半導体部分
１１０…酸窒化シリコン
１１２…フォトレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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