(57)【要約】遷移金属酸化物の１つがドープされたバナジウムターゲットを備える、ボロメータ用途に適した活物質（ボロメータ薄膜）であって、ここで活物質はＶ（ＭＯ）Ｏｘで表され、遷移金属酸化物（ＭＯ）はＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯであり、およびその製造方法である。こうして、活物質の安定性と性能パラメータが向上する。この技術は、様々なターゲットおよび金属相ドープターゲットからの堆積を実行する従来技術の他の方法よりも、均一性および性能特性に関して優れた優位性を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属酸化物の１つがドープされたバナジウムターゲットを備える、ボロメータ用途に適した薄膜であって、前記薄膜はＶ（ＭＯ）Ｏｘで表され、遷移金属酸化物（ＭＯ）はＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである、薄膜。
【請求項２】
前記遷移金属酸化物（ＭＯ）は、１〜２０％の範囲である、請求項１に記載の薄膜。
【請求項３】
前記薄膜の堆積厚さは、５０〜３００ｎｍの範囲である、請求項１に記載の薄膜。
【請求項４】
前記薄膜は、２〜３．５％Ｋ−１のＴＣＲ値を有する、請求項１に記載の薄膜。
【請求項５】
前記薄膜は、１０−１４〜１０−１３の範囲のノイズパラメータを有する、請求項１に記載の薄膜。
【請求項６】
前記ｘは、１．７〜２．５の範囲である、請求項１に記載の薄膜。
【請求項７】
ボロメータ用途に適した薄膜製造方法であって、
バナジウムターゲットを提供するステップと、
ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである遷移金属酸化物のうちの１つを用いてバナジウムターゲットを堆積するステップと、
を備える、薄膜製造方法。
【請求項８】
前記堆積は、ＤＣ、パルスＤＣ、またはＲＦスパッタリング法を使用することによって得られる、請求項７に記載の薄膜製造方法。
【請求項９】
堆積圧は、１〜５ｍＴｏｒｒの範囲である、請求項７に記載の薄膜製造方法。
【請求項１０】
前記堆積は、１〜３０％の反応ガス比からなる雰囲気で行われる、請求項７に記載の薄膜製造方法。
【請求項１１】
前記反応ガスはＯ２である、請求項１０に記載の薄膜製造方法。
【請求項１２】
前記薄膜の堆積厚さは、５０〜３００ｎｍの範囲である、請求項７に記載の薄膜製造方法。
【請求項１３】
前記遷移金属酸化物は、１〜２０％の範囲である、請求項７に記載の薄膜製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロボロメータ用途のための遷移金属酸化物（ＭＯ：  ＷＯ３，  Ｎｂ２Ｏ５，  ＴｉＯ２，  ＨｆＯ）をドープしたバナジウムターゲットを使用することによるＶ（ＭＯ）Ｏｘ活物質（ボロメータ薄膜）およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化バナジウム（ＶＯｘ）は、マイクロボロメータ用途のセンシング材料として使用されている。ＶＯｘ薄膜は、抵抗率が低い、抵抗率の負の温度係数（ＴＣＲ）が高い、電気ノイズレベルが低いなどの、良好なボロメータ特性を有する。マイクロボロメータ検出器のノイズ性能を決定する最も重要なパラメータは、使用される活物質のボロメータ特性である。これらの特性において、ＴＣＲとノイズレベルは、活物質の使いやすさを示す基本的な要素である。現在の技術では、高いＴＣＲと低い電気ノイズレベルを有する活物質を開発することには、いくつかの困難がある。
【０００３】
文献研究において、様々なターゲットまたは金属ドープターゲットを形成する堆積法が活物質堆積技術として使用されている。この状況は膜の均一性に悪影響を及ぼすと同時に、ドープされた金属の量と酸化プロセスの制御が難しくなる。したがって、製造方法の複雑さゆえに、ＶＯｘ製造の再現は困難である。微細加工技術で製造された物質には、いくつかの非互換性もある。
【０００４】
ＵＳ６４８９６１３Ｂ１
特許文献１は、ＶＯｘで表される酸化バナジウムを有するボロメータ用の酸化物薄膜を開示している。ここで、ｘは１．５＜＝ｘ＜＝２．０を満たし、酸化バナジウム中のバナジウムイオンの一部は金属イオンＭで置き換えられ、ここで、金属イオンＭは少なくともクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）およびチタン（Ｔｉ）のいずれか一つである。また、上記で定義されたボロメータ薄膜を有する赤外線検出器が提供されている。
【０００５】
特許文献２は、ＶＯｘ材料のそれぞれの部分を形成するバナジウムおよび酸素を備えるＶＯｘ材料を開示している。ここで、ｘは、０．００５〜０．０５の抵抗温度係数（ＴＣＲ）を決定するために選択された値である。ＶＯｘ材料の特性は、イオンビームスパッタ蒸着環境で特定のパラメータを制御することによって変更または修正され得る。このプロセスは、低温プロセス（１００℃未満）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６４８９６１３号
【特許文献２】米国特許第６３２２６７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の文献はいずれも、遷移金属酸化物でドープされた安定活性バナジウム材料、ならびに高い均一性および性能特性、またＣＭＯＳ互換性を提供する製造方法を開示していない。したがって、高いＴＣＲと低いノイズレベルを備えた高い安定性を有する活性バナジウム材料と、再現性、高い均一性、およびＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）互換性を有する製造方法と、を提供する必要がある。
【０００８】
高性能マイクロボロメータを製造するためには、ＴＣＲが高くノイズレベルが低い材料を製造することに焦点を当てることが求められる。本発明の主な目的は、低い電気ノイズレベルと高いＴＣＲ（２．７より大きい）を有する薄膜を提供することにより、ボロメータデバイスの性能を改善することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、高い安定性を有する、マイクロボロメータ用途のための薄膜を提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、低温製造方法によって、ＣＭＯＳと互換性のある薄膜を提供することである。前記薄膜は、熱処理なしですべての製造工程を適用することにより、ＣＭＯＳ互換性を向上させる。
【００１１】
本発明の別の目的は、高い再現性、均一性および性能を有する製造方法を提供することである。この手法は、さまざまなターゲットおよび金属相ドープターゲットからの堆積を実行する文献における他の方法よりも、均一性および性能特性に関して優れた優位性をもたらす。
【００１２】
上記の目的を達成するために、遷移金属酸化物の１つがドープされたバナジウムターゲットを備える、ボロメータ用途に適した薄膜が提供される。ここで、この薄膜はＶ（ＭＯ）Ｏｘで表され、遷移金属酸化物（ＭＯ）は、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである。また、前記薄膜の製造方法は、バナジウムターゲットを提供するステップ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである遷移金属酸化物のうちの１つをバナジウムターゲットに堆積させるステップを含むものが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】遷移金属酸化物ドープバナジウムターゲットを用いた活物質（薄膜）製造方法の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明によるＶ（ＭＯ）Ｏｘとして表される薄膜は、前記ｘが１．７〜２．５の範囲である遷移金属酸化物の最も安定な相でドープされたバナジウムターゲットを使用することにより製造される。前記遷移金属酸化物（ＭＯ）は、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである。したがって、金属の代わりに、最も安定した酸化物相が薄膜にドープされる。これらの遷移金属酸化物の堆積により、ボロメータ特性と製品の安定性が向上し、熱処理なしですべての製造ステップを適用することにより、ＣＭＯＳの互換性も向上する。薄膜のボロメータ特性は、ＴＣＲについて２〜３．５％Ｋ−１として得られ、ノイズパラメータは１０−１４〜１０−１３である。
【００１５】
図１は、遷移金属酸化物をドープしたバナジウムターゲットを使用する薄膜製造方法の図を示す。薄膜の製造方法は以下の通り、
バナジウムターゲットを提供すること、
ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＨｆＯである遷移金属酸化物のうちの１つでバナジウムターゲットを堆積すること、である。
【００１６】
前記堆積は、堆積圧が１〜５ｍＴｏｒｒの範囲である間に、ＤＣ、パルスＤＣまたはＲＦスパッタリング法を使用することによって得られる。堆積プロセスは、１〜３０％の反応性ガス（つまり、Ｏ２／Ａｒ）の比率で構成される雰囲気で実行される。薄膜の堆積厚さは、５０〜３００ｎｍの範囲である。
【図１】
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【国際調査報告】
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