ＢｉＴｅ系薄膜の作製方法及び赤外線センサ
【課題】良好な熱電特性を発揮することができるＢｉＴｅ系薄膜の作製方法の提供を課題とする。また良好な熱電特性を持つＢｉＴｅ系薄膜を用いた赤外線センサの提供を課題とする。
【解決手段】ＢｉＴｅ系薄膜３の作製方法は、少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行う。Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度は３００〜５００℃とする。またレジストを用いたリフトオフ法により基板１上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板１と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行う。また以上のような作製方法により得たＢｉＴｅ系薄膜３を用いた赤外線センサを提供する。
【解決手段】ＢｉＴｅ系薄膜３の作製方法は、少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行う。Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度は３００〜５００℃とする。またレジストを用いたリフトオフ法により基板１上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板１と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行う。また以上のような作製方法により得たＢｉＴｅ系薄膜３を用いた赤外線センサを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＢｉＴｅ系薄膜の作製方法及び赤外線センサに関し、より具体的には、熱電性能に優れたＢｉＴｅ系薄膜及び赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線センサは、量子型と熱型とに大別される。このうち量子型は感度及び応答速度で優れる反面、非常に高価であり、且つ即時性に劣るなど応用分野が限定される。一方、熱型は、ボロメータ型、焦電型及びサーモパイル型に分類され、感度及び応答速度に難はあるものの、安価なので、近年、著しく開発が進展している。特に自動車に積載する安価な民生用赤外線センサとしては、検出感度以外の全ての点で優れているサーモパイル型の実用化が本格化しようとしている。このサーモパイル型赤外線センサは、赤外線を吸収して熱に変換し、この熱エネルギーを熱電材料によって熱起電力として検出する。熱電材料による熱エネルギーから熱起電力への変換は、ゼーベック効果として知られている。
熱電材料としては、熱電特性の高いＢｉＴｅに注目が集まっている。
ＢｉＴｅは、遠赤外線センサに用いられる場合等において、通常は薄膜状態で用いられる。良好な結晶性の薄膜を得るために、例えば常温で成膜した後、３００℃程度に雰囲気を加熱する方法が開示されている（特許文献１）。
また基板を加熱した状態で成膜することで、配向性に優れた薄膜を得る方法も提案されている（非特許文献１）。
【特許文献１】米国特許第６０４６３９８号公報
【非特許文献１】小原春彦、山本淳、上野和夫，「パルスレーザー蒸着法によるＢｉ−Ｔｅ系薄膜の作製と評価」，第３回日本熱電学界学術講演会論文集，２００６年８月，ｐ．６６−６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（１）ところで、ＢｉＴｅ系薄膜のパターンを得るには、現時点での技術水準ではリフトオフ法によることになる。他の方法では事実上、不可能である。即ち、ドライエッチングによるＢｉＴｅ系の薄膜パターン形成は、Ｂｉの存在により化学反応による燃焼→気化→消散が不可能である。ドライエッチングに用いられるフッ素や塩素とＢｉとの化合物は固相がほとんどであり、このため、実用上、ドライエッチングできない。また、イオンボンバードメント等によるＢｉＴｅ系薄膜のパターニングによるパターン形成では、精度が不十分である。したがって、現状ではＢｉＴｅ系のパターン形成は、もっぱらリフトオフ法によることになる。
（２）リフトオフ法では、基板上にレジスト膜を体積した後、ＢｉＴｅ系パターン部分を基板表面まで抜いて（除去して）、レジストパターンを形成する。ＢｉＴｅ系パターンが形成される場所は、基板が露出した溝として形成されている。次いでＢｉＴｅ系薄膜を形成する。ＢｉＴｅ系薄膜は、上記の溝の部分の基板表面上と、レジスト表面上とに、形成される。この状態でレジストを除去すると、レジスト表面上のＢｉＴｅ系薄膜も除去される。この結果、溝の基板表面上のＢｉＴｅ系パターンのみが残る。
（３）上記リフトオフ工程では、（ｉ）基板上へのレジストパターン形成、及び（ｉｉ）レジストパターン上へのＢｉＴｅ系薄膜の形成、の工程が必須である。上記工程（ｉｉ）のＢｉＴｅ系薄膜の形成の際に、基板を、所定温度（レジストの耐熱温度）を超えて加熱することはできない。このため上記非特許文献１において開示された、基板を加熱した状態でＢｉＴｅ系薄膜を形成する方法は、リフトオフ法でＢｉＴｅ系薄膜パターンを形成するときには採用することができない。
（４）一方、上記特許文献１において開示されたＢｉＴｅの熱処理方法は、常温成膜後に熱処理を行うものではある。しかしＡｒガス雰囲気で熱処理を行う方法では、熱処理されたＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性が得られない問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来技術における問題点を解消し、良好な熱電特性を発揮することができるＢｉＴｅ系薄膜の作製方法の提供を課題とする。また良好な熱電特性をもつＢｉＴｅ系薄膜を用いた赤外線センサの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、上記Ａｒガスを用いたＢｉＴｅ系薄膜の熱処置ではＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性が得られない原因を種々追究した結果、Ａｒガスには、一般的に、不可避的に微量な酸素が原因であることを突き止めた。即ち、Ａｒガス中に存在する微量の酸素が、酸化されやすいＢｉＴｅの一部と反応し、これを酸化させてしまうことで、ＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性を発揮できなくさせていることを突き止めた。
そして本願発明者は、Ａｒガスによる上記問題点を解消するために、Ａｒガス中に含まれる微量の酸素を、水素を利用することで、ＢｉＴｅに対して不活性とする方法を得て、本発明を完成した。
【０００６】
本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行うことを第１の特徴とする。
【０００７】
上記本発明の第１の特徴によれば、ＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜するので、成膜時に一緒に雰囲気温度に晒される材料として、耐熱温度の低いものを用いることができる。
特に、低い温度で成膜されたＢｉＴｅの結晶化をＡｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱によって行うので、Ａｒガス中に含まれる微量の酸素による酸化を十分に抑制して、ＢｉＴｅ系薄膜を酸化されることなく結晶組織とすることができる。よって熱電特性に優れたＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。熱電特性に優れた薄膜は、赤外線センサの構成に優れた検出効果を発揮することができる。
【０００８】
また本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、上記第１の特徴に加えて、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことを第２の特徴としている。
上記本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、ＢｉＴｅ系薄膜の加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことで、熱電特性に優れた良好な結晶組織をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【０００９】
また本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、レジストを用いたリフトオフ法により基板上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行うことを第３の特徴としている。
上記本発明の第３の特徴によれば、ＢｉＴｅ系薄膜を、リフトオフ法を用いて、基板上に薄膜パターンとして現に形成することができる。その際、２００℃以下の温度で成膜するので、使用するレジストに悪影響を与えることを避けることが可能である。その後、ＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理することで、パターンとしてのＢｉＴｅ系薄膜を結晶化した状態で作製することができる。よって熱電特性に優れたＢｉＴｅ系薄膜パターンを備えた微細な回路を容易に作製することができ、各種のデイバイスに利用することができる。
【００１０】
また本発明の赤外線センサは、上記第１〜３の何れか１つに記載の作製方法で形成されたＢｉＴｅ系薄膜を用いたことを特徴としている。
上記赤外線センサによれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を用いた高感度の赤外線センサを得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法によれば、２００℃以下の温度で成膜を行うので、成膜の際に一緒に用いられる部材に対する耐熱性の要求度が低く、よって成膜をレジストやその他、耐熱性があまり高くないものを用いて行うことができる。
特に、成膜したＢｉＴｅ系薄膜をＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱して結晶化を行うようにしているので、酸化されやすいＢｉＴｅ系材料であっても、Ａｒガス中に含まれる微量酸素による酸化物化をＨ２の存在により十分に防止することができ、良好な結晶組織化を図ることができる。よって良好な結晶組織をもち、良好な熱電特性を発揮するＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
また本発明の赤外線センサによれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を用いた高感度の赤外線センサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜の作製方法及び赤外線センサを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜３を基板上１に形成した例を示す図である。このＢｉＴｅ系薄膜３は基板１上にパターニングされて形成されたものである。図１では、このＢｉＴｅ系薄膜３が結晶化の熱処理が既にされているものか、否かは判らないが、結晶化の熱処理がされたものでは薄膜が結晶組織になっている。また結晶化の熱処理が未だなされていない場合は、薄膜が非晶質状態である。
前記ＢｉＴｅ系薄膜は、ＢｉＴｅ系材料を用いて作製する。ＢｉＴｅ系材料とは、本発明においては、ＢｉとＴｅを有効成分とする材料をいうものとする。このようなＢｉＴｅ系材料としては、ＢｉとＴｅとの２成分からなるＢｉ２Ｔｅ３材料の他、ＢｉとＴｅの２成分に、Ｓｂ、Ｓｅ、その他の元素を、１乃至複数種類を含有させたものも含むものとする。
【００１４】
前記ＢｉＴｅ系薄膜の成膜方法は、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）法、スパッタ法を用いることができる。このような方法を用いることで、基板温度や雰囲気温度を２００℃以下として成膜することができる。この場合には、基板１上にレジストやその他、耐熱性の低い材料が積層乃至パターニングされた状態においても、それらに悪影響を与えることなく成膜することができる。
【００１５】
前記２００℃以下で成膜されたＢｉＴｅ系薄膜は、非結晶の状態である。この非結晶状態の薄膜を結晶化するための加熱、即ち熱処理は、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で行う。
市販のＡｒガスには微量の酸素が不可避的に混入しており、この酸素を除くのは時間とコストを必要とする。ＢｉＴｅ系材料は非常に酸化しやすいため、市販のＡｒガスを用いて熱処理を行うと、ＢｉＴｅ系材料の一部が酸化（ＢｉＴｅＯ５）してしまい、良好な熱電特性を示さなくなる。
また真空状態で熱処理することも考えられるが、この場合には、高真空度を必要とし、生産性が非常に悪くなる。
Ａｒ−Ｈ２雰囲気とすることで、Ａｒガス中に含まれる酸素が水素によってとらえられるため、ＢｉＴｅ系材料の酸化が防止できる。即ち、低コストでＢｉＴｅ系薄膜の酸化が確実に防止できる。
Ａｒガスに対するＨ２ガス成分の割合は、要するにＡｒガスの含まれる微量酸素の酸化活性をなくすだけのＨ２があればよいが、例えばＨ２含有量を３〜２０％とすることができる。また、より好ましくは５〜１０％とすることができる。
【００１６】
ＢｉＴｅ系薄膜の熱処理温度は３００〜５００℃とする。このような温度で熱処理することで、微細結晶かならなる健全なＢｉＴｅ系薄膜を得ることが可能となり、良好な熱電効果をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
また熱処理は指向性もって行うことで、結晶配向が揃ったＢｉＴｅ系薄膜を得ることが可能となり、良好な熱電特性をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【００１７】
図２において、基板１は、例えばＳｉ基板の表面をＳｉＮ膜で被覆したものを用いることができる。
またパターニングされたＢｉＴｅ系薄膜３は、ｐ型不純物を含むｐ型ＢｉＴｅ系薄膜でもよいし、ｎ型不純物を含むｎ型ＢｉＴｅ系薄膜であってもよい。またｐ型ＢｉＴｅ系薄膜とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜が混在してもよい。後で説明するサーモパイル型赤外線センサでは、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜部とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜部とが、所定の条件を満たしながら混在する。
【００１８】
反応性ドライエッチングによるＢｉＴｅ系薄膜３の形成は、実用上困難である。その理由は、Ｂｉが存在するため、化学反応による昇華によってＢｉＴｅ系薄膜をドライエッチングすることができないからである。反応性ドライエッチングには、エッチャントにフッ素ガスや塩素ガスを用いるが、フッ素や塩素とＢｉとの化合物はほとんどが固相であり、気化して消散しない。
またイオンエッチングによるＢｉＴｅ系薄膜３の形成では、精度が不十分である。特にイオンエッチングによって、ＢｉＴｅ系薄膜の底面に到達したとき、エッチング停止のタイミングが難しい。
よってＢｉＴｅ系薄膜によるパターン形成は、もっぱらリフトオフ法によることになる。
【００１９】
図２に、ＢｉＴｅ系薄膜３をリフトオフ法によって作製する方法を示す。まず、図２（ａ）に示すように、レジストパターン２１を基板１上に形成する。基板１は、赤外線センサを目的とする場合は、シリコン基板上に赤外線の吸収性の高いシリコン窒化物層を成膜したものを用いるのがよい。レジストパターン２１の溝部分は、基板１の表面が露出した状態にするのがよい。
次いで図２（ｂ）に示すように、ＢｉＴｅ系薄膜３ａを成膜する。成膜方法は、例えばＰＬＤ法で行うことができる。勿論、ＥＢ法やスパッタ法でもよい。成膜時の基板１の温度は、２００℃以下とするのがよい。勿論、常温であってもよい。ＢｉＴｅ系薄膜３ａは、上記の溝の部分の基板１の表面上と、レジストパターン２１表面上とに、一斉に形成される。この状態から、次にレジストを除去すると、レジスト表面上のＢｉＴｅ系薄膜３ａはレジストと共に除去される。この結果、図２（ｃ）に示すように、基板１の表面上に、溝の形状にパターン化されたＢｉＴｅ系薄膜３ａが形成される。この図２（ｃ）に示すＢｉＴｅ系薄膜３ａは未だ結晶化がなされていない状態である。
【００２０】
図３は、図２（ｃ）の状態にあるＢｉＴｅ系薄膜３ａのパターンを加熱する状況を示している。Ａｒ−Ｈ２雰囲気にされているチャンバ内で、基板ホルダー３５に収納されたヒータ３１によって、基板１を介してＢｉＴｅ系薄膜３ａは加熱される。加熱温度は基板１を３００℃にして行う。
ＢｉＴｅ系薄膜３ａは、図４に示すように、基板１の側から加熱されることで、基板１側の面から基板１と反対側の表面に向けて進行する。即ち、一方向結晶化が基板１側から進行する。一方向結晶化プロセスによって結晶化されたＢｉＴｅ系薄膜３は、結晶のＣ軸（００１面に直交する軸）配向度が高くなり、良好な熱電効果を得ることができる。
そして前記ＢｉＴｅ系薄膜３ａの熱処理雰囲気をＡｒ−Ｈ２雰囲気にすることで、Ａｒガスに混入する酸素が存在する場合においても、その酸素によるＢｉＴｅ系薄膜３ａの酸化を確実に防止することができ、ＢｉＴｅ系薄膜３ａを良好に結晶化し、結晶化したＢｉＴｅ系薄膜３を得ることができる。よってこれによっても良好な熱電効果を得ることができる。
【００２１】
上記のＢｉＴｅ系薄膜部３は、ｐ型不純物又はｎ型不純物を周知の方法によって導入することができる。例えば図２（ｂ）のＢｉＴｅ系薄膜３ａの成膜の際に、不純物を導入することができる。ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜部及びｎ型ＢｉＴｅ系薄膜部を、共通する基板１上に形成するには、相手の伝導型の領域にマスクを設けて、その伝導型のＢｉＴｅ系薄膜部を成膜することができる。このような、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜とを配置して、アルミニウムなどの金属と接続部を形成することで、サーモパイル型の赤外線センサを作製することができる。
【００２２】
図５はｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とを用いて、基板１上に作製した赤外線センサ５０を示す図である。
図５において、例えば一番手前の１つのｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３に着目すると、一方の
端は、Ｂ２領域においてアルミニウム５に接続され、他方の端は、Ａ領域においてアルミニウム５に接続されている。アルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３との接続は、オーミック接続が満たされるようにする。Ａ領域は温接点領域であり、赤外線の熱を保持する皮膜や空洞が設けられる。一方、Ｂ２領域（Ｂ１領域）はそのような熱を保持しないような構造とする。上記１つのｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３は、温接点から冷接点に向けて、所定の起電力を生じる。
ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３では、上記ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３と、起電力の向きが逆になるので、冷接点から温接点に向けて、上記ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３と同じ向きの起電力を生じる。このため、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３の温接点と冷接点とを逆にして、ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３の温接点と冷接点に接続すると、起電力が加算され、感度を倍加することができる。
図５の一番手前における、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜／ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜は、上述の逆向きの接続がなされている。即ち、「金属／冷接点（Ｂ１領域）／ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜／温接点（Ａ領域）／金属／温接点（Ａ領域）／ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜／冷接点（Ｂ２領域）」により、１つの伝導型のＢｉＴｅ系薄膜による起電力を倍加することができる。図５では、上記の単位センサが多数シリーズに接続されて、赤外線センサ５０が形成されている。
【００２３】
図５において、Ａ領域には温接点が配置される。Ａ領域において、例えばアルミニウム５とｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とはオーミック接触しており、またアルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とはオーミック接触されている。この２つの温接点は、Ａ領域の中に位置する。Ａ領域では、赤外線の吸収と保温を高めるために、空洞で覆う構造をとり、また特別の材料で被覆するのがよい。Ｂ１領域では、アルミニウム５とｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とがオーミック接触する。また、Ｂ２領域では、アルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とがオーミック接触する。これらＢ１領域及びＢ２領域に形成されるオーミック接触部は、冷接点を構成する。Ｂ１領域及びＢ２領域では、赤外線吸収及びそれによる温度上昇という要因において、Ａ領域とは反対の環境にするのがよい。
上記したように、本発明に係るｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３及びｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３は共にｃ軸配向度を高くすることができ、冷接点と温接点との温度差が小さくても大きな起電力（電圧）を生じる。このため、高感度の赤外線センサ５０を得ることができる。
【００２４】
［検証試験］
表面に窒化シリコン皮膜を構成したシリコン基板上に、ＰＬＤ法にて常温でＢｉＴｅ系薄膜を成膜した。薄膜の寸法は、５ｍｍ×６ｍｍ×３００ｎｍ厚とした。
得られたＢｉＴｅ系薄膜を次の３種類の熱処理を施して試料１〜試料３を得た。
試料１：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、熱処理することなく、そのまま試料１とする。
試料２：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、Ａｒガス雰囲気中で３００℃で結晶化熱処理をした。
試料３：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、Ａｒ−Ｈ２ガス雰囲気中で３００℃で結晶化熱処理をした。
試料１〜３についてＸ線回折試験を行って、回折パターンを得た。結果を図６〜図８に示す。図６〜図８において、横軸は回折角である。図６〜図８において、下段の棒グラフは、結晶に配向性がない（ランダム）と仮定した場合に、各回折角に対応する当該結晶面が基板面に平行になる頻度を示す。
図６に示す試料１では、Ｘ線回折パターンがほとんどフラットであり、薄膜がアモルファス状態であることを示している。
図７に示す試料２では、ＢｉＴｅ系薄膜は結晶化しているが、一部が酸化してＢｉ２ＴｅＯ３になっていることが判る。
図８に示す試料３では、（００１）面や（０１５）面からの回折が明確に表れており、Ｂｉ２Ｔｅ３の結晶化の程度が高いことが判る。即ち、本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法を用いることにより、薄膜の酸化を防ぎながら良好な結晶組織をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を得るための作製方法として、また検出性能のよい赤外線センサを提供することにおいて、センサ分野での産業上の利用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜の作製方法を説明する図であり、（ａ）は基板上にレジストパターンを形成した状態を、（ｂ）はＢｉＴｅ系薄膜を成膜した状態を、（ｃ）はレジストをリフトオフした状態を示す図である。
【図３】図２に示すＢｉＴｅ系薄膜に施す熱処理方法を説明するための図である。
【図４】一方向加熱によって結晶化する状況を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜による赤外線センサを示す図である。
【図６】試料１のＸ線回折パターンを示す。
【図７】試料２のＸ線回折パターンを示す。
【図８】試料３のＸ線回折パターンを示す。
【符号の説明】
【００２７】
１ 基板
３ ＢｉＴｅ系薄膜
３ａ 成膜したまま（熱処理前）のＢｉＴｅ系薄膜
５ 金属（アルミニウム）
２１ レジストパターン
３１ ヒータ
３５ 基板ホルダ
５０ 赤外線センサ
Ａ 温接点領域
Ｂ１、Ｂ２ 冷接点領域
【技術分野】
【０００１】
本発明はＢｉＴｅ系薄膜の作製方法及び赤外線センサに関し、より具体的には、熱電性能に優れたＢｉＴｅ系薄膜及び赤外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線センサは、量子型と熱型とに大別される。このうち量子型は感度及び応答速度で優れる反面、非常に高価であり、且つ即時性に劣るなど応用分野が限定される。一方、熱型は、ボロメータ型、焦電型及びサーモパイル型に分類され、感度及び応答速度に難はあるものの、安価なので、近年、著しく開発が進展している。特に自動車に積載する安価な民生用赤外線センサとしては、検出感度以外の全ての点で優れているサーモパイル型の実用化が本格化しようとしている。このサーモパイル型赤外線センサは、赤外線を吸収して熱に変換し、この熱エネルギーを熱電材料によって熱起電力として検出する。熱電材料による熱エネルギーから熱起電力への変換は、ゼーベック効果として知られている。
熱電材料としては、熱電特性の高いＢｉＴｅに注目が集まっている。
ＢｉＴｅは、遠赤外線センサに用いられる場合等において、通常は薄膜状態で用いられる。良好な結晶性の薄膜を得るために、例えば常温で成膜した後、３００℃程度に雰囲気を加熱する方法が開示されている（特許文献１）。
また基板を加熱した状態で成膜することで、配向性に優れた薄膜を得る方法も提案されている（非特許文献１）。
【特許文献１】米国特許第６０４６３９８号公報
【非特許文献１】小原春彦、山本淳、上野和夫，「パルスレーザー蒸着法によるＢｉ−Ｔｅ系薄膜の作製と評価」，第３回日本熱電学界学術講演会論文集，２００６年８月，ｐ．６６−６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
（１）ところで、ＢｉＴｅ系薄膜のパターンを得るには、現時点での技術水準ではリフトオフ法によることになる。他の方法では事実上、不可能である。即ち、ドライエッチングによるＢｉＴｅ系の薄膜パターン形成は、Ｂｉの存在により化学反応による燃焼→気化→消散が不可能である。ドライエッチングに用いられるフッ素や塩素とＢｉとの化合物は固相がほとんどであり、このため、実用上、ドライエッチングできない。また、イオンボンバードメント等によるＢｉＴｅ系薄膜のパターニングによるパターン形成では、精度が不十分である。したがって、現状ではＢｉＴｅ系のパターン形成は、もっぱらリフトオフ法によることになる。
（２）リフトオフ法では、基板上にレジスト膜を体積した後、ＢｉＴｅ系パターン部分を基板表面まで抜いて（除去して）、レジストパターンを形成する。ＢｉＴｅ系パターンが形成される場所は、基板が露出した溝として形成されている。次いでＢｉＴｅ系薄膜を形成する。ＢｉＴｅ系薄膜は、上記の溝の部分の基板表面上と、レジスト表面上とに、形成される。この状態でレジストを除去すると、レジスト表面上のＢｉＴｅ系薄膜も除去される。この結果、溝の基板表面上のＢｉＴｅ系パターンのみが残る。
（３）上記リフトオフ工程では、（ｉ）基板上へのレジストパターン形成、及び（ｉｉ）レジストパターン上へのＢｉＴｅ系薄膜の形成、の工程が必須である。上記工程（ｉｉ）のＢｉＴｅ系薄膜の形成の際に、基板を、所定温度（レジストの耐熱温度）を超えて加熱することはできない。このため上記非特許文献１において開示された、基板を加熱した状態でＢｉＴｅ系薄膜を形成する方法は、リフトオフ法でＢｉＴｅ系薄膜パターンを形成するときには採用することができない。
（４）一方、上記特許文献１において開示されたＢｉＴｅの熱処理方法は、常温成膜後に熱処理を行うものではある。しかしＡｒガス雰囲気で熱処理を行う方法では、熱処理されたＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性が得られない問題があった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来技術における問題点を解消し、良好な熱電特性を発揮することができるＢｉＴｅ系薄膜の作製方法の提供を課題とする。また良好な熱電特性をもつＢｉＴｅ系薄膜を用いた赤外線センサの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者は、上記Ａｒガスを用いたＢｉＴｅ系薄膜の熱処置ではＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性が得られない原因を種々追究した結果、Ａｒガスには、一般的に、不可避的に微量な酸素が原因であることを突き止めた。即ち、Ａｒガス中に存在する微量の酸素が、酸化されやすいＢｉＴｅの一部と反応し、これを酸化させてしまうことで、ＢｉＴｅ系薄膜に良好な熱電特性を発揮できなくさせていることを突き止めた。
そして本願発明者は、Ａｒガスによる上記問題点を解消するために、Ａｒガス中に含まれる微量の酸素を、水素を利用することで、ＢｉＴｅに対して不活性とする方法を得て、本発明を完成した。
【０００６】
本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行うことを第１の特徴とする。
【０００７】
上記本発明の第１の特徴によれば、ＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜するので、成膜時に一緒に雰囲気温度に晒される材料として、耐熱温度の低いものを用いることができる。
特に、低い温度で成膜されたＢｉＴｅの結晶化をＡｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱によって行うので、Ａｒガス中に含まれる微量の酸素による酸化を十分に抑制して、ＢｉＴｅ系薄膜を酸化されることなく結晶組織とすることができる。よって熱電特性に優れたＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。熱電特性に優れた薄膜は、赤外線センサの構成に優れた検出効果を発揮することができる。
【０００８】
また本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、上記第１の特徴に加えて、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことを第２の特徴としている。
上記本発明の第２の特徴によれば、上記第１の特徴による作用効果に加えて、ＢｉＴｅ系薄膜の加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことで、熱電特性に優れた良好な結晶組織をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【０００９】
また本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、レジストを用いたリフトオフ法により基板上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行うことを第３の特徴としている。
上記本発明の第３の特徴によれば、ＢｉＴｅ系薄膜を、リフトオフ法を用いて、基板上に薄膜パターンとして現に形成することができる。その際、２００℃以下の温度で成膜するので、使用するレジストに悪影響を与えることを避けることが可能である。その後、ＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理することで、パターンとしてのＢｉＴｅ系薄膜を結晶化した状態で作製することができる。よって熱電特性に優れたＢｉＴｅ系薄膜パターンを備えた微細な回路を容易に作製することができ、各種のデイバイスに利用することができる。
【００１０】
また本発明の赤外線センサは、上記第１〜３の何れか１つに記載の作製方法で形成されたＢｉＴｅ系薄膜を用いたことを特徴としている。
上記赤外線センサによれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を用いた高感度の赤外線センサを得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法によれば、２００℃以下の温度で成膜を行うので、成膜の際に一緒に用いられる部材に対する耐熱性の要求度が低く、よって成膜をレジストやその他、耐熱性があまり高くないものを用いて行うことができる。
特に、成膜したＢｉＴｅ系薄膜をＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱して結晶化を行うようにしているので、酸化されやすいＢｉＴｅ系材料であっても、Ａｒガス中に含まれる微量酸素による酸化物化をＨ２の存在により十分に防止することができ、良好な結晶組織化を図ることができる。よって良好な結晶組織をもち、良好な熱電特性を発揮するＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
また本発明の赤外線センサによれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を用いた高感度の赤外線センサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜の作製方法及び赤外線センサを説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜３を基板上１に形成した例を示す図である。このＢｉＴｅ系薄膜３は基板１上にパターニングされて形成されたものである。図１では、このＢｉＴｅ系薄膜３が結晶化の熱処理が既にされているものか、否かは判らないが、結晶化の熱処理がされたものでは薄膜が結晶組織になっている。また結晶化の熱処理が未だなされていない場合は、薄膜が非晶質状態である。
前記ＢｉＴｅ系薄膜は、ＢｉＴｅ系材料を用いて作製する。ＢｉＴｅ系材料とは、本発明においては、ＢｉとＴｅを有効成分とする材料をいうものとする。このようなＢｉＴｅ系材料としては、ＢｉとＴｅとの２成分からなるＢｉ２Ｔｅ３材料の他、ＢｉとＴｅの２成分に、Ｓｂ、Ｓｅ、その他の元素を、１乃至複数種類を含有させたものも含むものとする。
【００１４】
前記ＢｉＴｅ系薄膜の成膜方法は、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）法、スパッタ法を用いることができる。このような方法を用いることで、基板温度や雰囲気温度を２００℃以下として成膜することができる。この場合には、基板１上にレジストやその他、耐熱性の低い材料が積層乃至パターニングされた状態においても、それらに悪影響を与えることなく成膜することができる。
【００１５】
前記２００℃以下で成膜されたＢｉＴｅ系薄膜は、非結晶の状態である。この非結晶状態の薄膜を結晶化するための加熱、即ち熱処理は、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で行う。
市販のＡｒガスには微量の酸素が不可避的に混入しており、この酸素を除くのは時間とコストを必要とする。ＢｉＴｅ系材料は非常に酸化しやすいため、市販のＡｒガスを用いて熱処理を行うと、ＢｉＴｅ系材料の一部が酸化（ＢｉＴｅＯ５）してしまい、良好な熱電特性を示さなくなる。
また真空状態で熱処理することも考えられるが、この場合には、高真空度を必要とし、生産性が非常に悪くなる。
Ａｒ−Ｈ２雰囲気とすることで、Ａｒガス中に含まれる酸素が水素によってとらえられるため、ＢｉＴｅ系材料の酸化が防止できる。即ち、低コストでＢｉＴｅ系薄膜の酸化が確実に防止できる。
Ａｒガスに対するＨ２ガス成分の割合は、要するにＡｒガスの含まれる微量酸素の酸化活性をなくすだけのＨ２があればよいが、例えばＨ２含有量を３〜２０％とすることができる。また、より好ましくは５〜１０％とすることができる。
【００１６】
ＢｉＴｅ系薄膜の熱処理温度は３００〜５００℃とする。このような温度で熱処理することで、微細結晶かならなる健全なＢｉＴｅ系薄膜を得ることが可能となり、良好な熱電効果をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
また熱処理は指向性もって行うことで、結晶配向が揃ったＢｉＴｅ系薄膜を得ることが可能となり、良好な熱電特性をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【００１７】
図２において、基板１は、例えばＳｉ基板の表面をＳｉＮ膜で被覆したものを用いることができる。
またパターニングされたＢｉＴｅ系薄膜３は、ｐ型不純物を含むｐ型ＢｉＴｅ系薄膜でもよいし、ｎ型不純物を含むｎ型ＢｉＴｅ系薄膜であってもよい。またｐ型ＢｉＴｅ系薄膜とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜が混在してもよい。後で説明するサーモパイル型赤外線センサでは、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜部とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜部とが、所定の条件を満たしながら混在する。
【００１８】
反応性ドライエッチングによるＢｉＴｅ系薄膜３の形成は、実用上困難である。その理由は、Ｂｉが存在するため、化学反応による昇華によってＢｉＴｅ系薄膜をドライエッチングすることができないからである。反応性ドライエッチングには、エッチャントにフッ素ガスや塩素ガスを用いるが、フッ素や塩素とＢｉとの化合物はほとんどが固相であり、気化して消散しない。
またイオンエッチングによるＢｉＴｅ系薄膜３の形成では、精度が不十分である。特にイオンエッチングによって、ＢｉＴｅ系薄膜の底面に到達したとき、エッチング停止のタイミングが難しい。
よってＢｉＴｅ系薄膜によるパターン形成は、もっぱらリフトオフ法によることになる。
【００１９】
図２に、ＢｉＴｅ系薄膜３をリフトオフ法によって作製する方法を示す。まず、図２（ａ）に示すように、レジストパターン２１を基板１上に形成する。基板１は、赤外線センサを目的とする場合は、シリコン基板上に赤外線の吸収性の高いシリコン窒化物層を成膜したものを用いるのがよい。レジストパターン２１の溝部分は、基板１の表面が露出した状態にするのがよい。
次いで図２（ｂ）に示すように、ＢｉＴｅ系薄膜３ａを成膜する。成膜方法は、例えばＰＬＤ法で行うことができる。勿論、ＥＢ法やスパッタ法でもよい。成膜時の基板１の温度は、２００℃以下とするのがよい。勿論、常温であってもよい。ＢｉＴｅ系薄膜３ａは、上記の溝の部分の基板１の表面上と、レジストパターン２１表面上とに、一斉に形成される。この状態から、次にレジストを除去すると、レジスト表面上のＢｉＴｅ系薄膜３ａはレジストと共に除去される。この結果、図２（ｃ）に示すように、基板１の表面上に、溝の形状にパターン化されたＢｉＴｅ系薄膜３ａが形成される。この図２（ｃ）に示すＢｉＴｅ系薄膜３ａは未だ結晶化がなされていない状態である。
【００２０】
図３は、図２（ｃ）の状態にあるＢｉＴｅ系薄膜３ａのパターンを加熱する状況を示している。Ａｒ−Ｈ２雰囲気にされているチャンバ内で、基板ホルダー３５に収納されたヒータ３１によって、基板１を介してＢｉＴｅ系薄膜３ａは加熱される。加熱温度は基板１を３００℃にして行う。
ＢｉＴｅ系薄膜３ａは、図４に示すように、基板１の側から加熱されることで、基板１側の面から基板１と反対側の表面に向けて進行する。即ち、一方向結晶化が基板１側から進行する。一方向結晶化プロセスによって結晶化されたＢｉＴｅ系薄膜３は、結晶のＣ軸（００１面に直交する軸）配向度が高くなり、良好な熱電効果を得ることができる。
そして前記ＢｉＴｅ系薄膜３ａの熱処理雰囲気をＡｒ−Ｈ２雰囲気にすることで、Ａｒガスに混入する酸素が存在する場合においても、その酸素によるＢｉＴｅ系薄膜３ａの酸化を確実に防止することができ、ＢｉＴｅ系薄膜３ａを良好に結晶化し、結晶化したＢｉＴｅ系薄膜３を得ることができる。よってこれによっても良好な熱電効果を得ることができる。
【００２１】
上記のＢｉＴｅ系薄膜部３は、ｐ型不純物又はｎ型不純物を周知の方法によって導入することができる。例えば図２（ｂ）のＢｉＴｅ系薄膜３ａの成膜の際に、不純物を導入することができる。ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜部及びｎ型ＢｉＴｅ系薄膜部を、共通する基板１上に形成するには、相手の伝導型の領域にマスクを設けて、その伝導型のＢｉＴｅ系薄膜部を成膜することができる。このような、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜とを配置して、アルミニウムなどの金属と接続部を形成することで、サーモパイル型の赤外線センサを作製することができる。
【００２２】
図５はｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とを用いて、基板１上に作製した赤外線センサ５０を示す図である。
図５において、例えば一番手前の１つのｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３に着目すると、一方の
端は、Ｂ２領域においてアルミニウム５に接続され、他方の端は、Ａ領域においてアルミニウム５に接続されている。アルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３との接続は、オーミック接続が満たされるようにする。Ａ領域は温接点領域であり、赤外線の熱を保持する皮膜や空洞が設けられる。一方、Ｂ２領域（Ｂ１領域）はそのような熱を保持しないような構造とする。上記１つのｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３は、温接点から冷接点に向けて、所定の起電力を生じる。
ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３では、上記ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３と、起電力の向きが逆になるので、冷接点から温接点に向けて、上記ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３と同じ向きの起電力を生じる。このため、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３の温接点と冷接点とを逆にして、ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３の温接点と冷接点に接続すると、起電力が加算され、感度を倍加することができる。
図５の一番手前における、ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜／ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜は、上述の逆向きの接続がなされている。即ち、「金属／冷接点（Ｂ１領域）／ｐ型ＢｉＴｅ系薄膜／温接点（Ａ領域）／金属／温接点（Ａ領域）／ｎ型ＢｉＴｅ系薄膜／冷接点（Ｂ２領域）」により、１つの伝導型のＢｉＴｅ系薄膜による起電力を倍加することができる。図５では、上記の単位センサが多数シリーズに接続されて、赤外線センサ５０が形成されている。
【００２３】
図５において、Ａ領域には温接点が配置される。Ａ領域において、例えばアルミニウム５とｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とはオーミック接触しており、またアルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とはオーミック接触されている。この２つの温接点は、Ａ領域の中に位置する。Ａ領域では、赤外線の吸収と保温を高めるために、空洞で覆う構造をとり、また特別の材料で被覆するのがよい。Ｂ１領域では、アルミニウム５とｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３とがオーミック接触する。また、Ｂ２領域では、アルミニウム５とｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３とがオーミック接触する。これらＢ１領域及びＢ２領域に形成されるオーミック接触部は、冷接点を構成する。Ｂ１領域及びＢ２領域では、赤外線吸収及びそれによる温度上昇という要因において、Ａ領域とは反対の環境にするのがよい。
上記したように、本発明に係るｐ型ＢｉＴｅ系薄膜３及びｎ型ＢｉＴｅ系薄膜３は共にｃ軸配向度を高くすることができ、冷接点と温接点との温度差が小さくても大きな起電力（電圧）を生じる。このため、高感度の赤外線センサ５０を得ることができる。
【００２４】
［検証試験］
表面に窒化シリコン皮膜を構成したシリコン基板上に、ＰＬＤ法にて常温でＢｉＴｅ系薄膜を成膜した。薄膜の寸法は、５ｍｍ×６ｍｍ×３００ｎｍ厚とした。
得られたＢｉＴｅ系薄膜を次の３種類の熱処理を施して試料１〜試料３を得た。
試料１：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、熱処理することなく、そのまま試料１とする。
試料２：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、Ａｒガス雰囲気中で３００℃で結晶化熱処理をした。
試料３：得られたＢｉＴｅ系薄膜を、Ａｒ−Ｈ２ガス雰囲気中で３００℃で結晶化熱処理をした。
試料１〜３についてＸ線回折試験を行って、回折パターンを得た。結果を図６〜図８に示す。図６〜図８において、横軸は回折角である。図６〜図８において、下段の棒グラフは、結晶に配向性がない（ランダム）と仮定した場合に、各回折角に対応する当該結晶面が基板面に平行になる頻度を示す。
図６に示す試料１では、Ｘ線回折パターンがほとんどフラットであり、薄膜がアモルファス状態であることを示している。
図７に示す試料２では、ＢｉＴｅ系薄膜は結晶化しているが、一部が酸化してＢｉ２ＴｅＯ３になっていることが判る。
図８に示す試料３では、（００１）面や（０１５）面からの回折が明確に表れており、Ｂｉ２Ｔｅ３の結晶化の程度が高いことが判る。即ち、本発明のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法を用いることにより、薄膜の酸化を防ぎながら良好な結晶組織をもつＢｉＴｅ系薄膜を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、熱電特性のよいＢｉＴｅ系薄膜を得るための作製方法として、また検出性能のよい赤外線センサを提供することにおいて、センサ分野での産業上の利用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜の作製方法を説明する図であり、（ａ）は基板上にレジストパターンを形成した状態を、（ｂ）はＢｉＴｅ系薄膜を成膜した状態を、（ｃ）はレジストをリフトオフした状態を示す図である。
【図３】図２に示すＢｉＴｅ系薄膜に施す熱処理方法を説明するための図である。
【図４】一方向加熱によって結晶化する状況を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＢｉＴｅ系薄膜による赤外線センサを示す図である。
【図６】試料１のＸ線回折パターンを示す。
【図７】試料２のＸ線回折パターンを示す。
【図８】試料３のＸ線回折パターンを示す。
【符号の説明】
【００２７】
１ 基板
３ ＢｉＴｅ系薄膜
３ａ 成膜したまま（熱処理前）のＢｉＴｅ系薄膜
５ 金属（アルミニウム）
２１ レジストパターン
３１ ヒータ
３５ 基板ホルダ
５０ 赤外線センサ
Ａ 温接点領域
Ｂ１、Ｂ２ 冷接点領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行うことを特徴とするＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項２】
Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことを特徴とする請求項１に記載のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項３】
レジストを用いたリフトオフ法により基板上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つに記載の作製方法で形成されたＢｉＴｅ系薄膜を用いたことを特徴とする赤外線センサ。
【請求項１】
少なくともＢｉとＴｅを有効成分とするＢｉＴｅ系薄膜を２００℃以下で成膜し、その後、Ａｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱することで薄膜の結晶化を行うことを特徴とするＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項２】
Ａｒ−Ｈ２雰囲気中での加熱処理温度を３００〜５００℃で行うことを特徴とする請求項１に記載のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項３】
レジストを用いたリフトオフ法により基板上にＢｉＴｅ系薄膜のパターンを２００℃以下で成膜し、得られたＢｉＴｅ系薄膜のパターンを基板と共にＡｒ−Ｈ２雰囲気中で加熱処理して結晶化を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＢｉＴｅ系薄膜の作製方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つに記載の作製方法で形成されたＢｉＴｅ系薄膜を用いたことを特徴とする赤外線センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１２９５６１（Ｐ２０１０−１２９５６１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９９１１１（Ｐ２００８−２９９１１１）
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２５日（２００８．１１．２５）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]