[發明專利]一種高電阻溫度系數氧化釩薄膜制備方法

有效

• 申請號: 201410111401.4
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103882389A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 韋良忠;朱汪龍;劉燕;陳黎明
• 申請（專利權）人: 無錫艾立德智能科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 邵驊

技術領域

本發明涉及探測器和傳感器技術領域，具體涉及一種高電阻溫度系數氧化釩薄膜制備方法，可用于非制冷紅外探測器、太赫茲探測器、傳感器等基于熱敏原理的敏感薄膜材料制備。

背景技術

由于具有：（a）低噪聲、（b）高電阻溫度系數、（c）良好的MEMS工藝兼容性和（d）集成電路工藝兼容性等優點，氧化釩薄膜作為熱敏薄膜被廣泛用于制備探測性能優異的微測輻射熱計型非制冷焦平面陣列和相應的非制冷紅外探測器。

隨著太赫茲科學與技術的發展，太赫茲探測技術在安全檢查、近距雷達、醫學成像等多個領域都展現了廣闊的應用前景。基于氧化釩薄膜的焦平面陣列探測器也是適于THz波段（0.1～10THz）目標探測與識別的一種性能優良的THz探測器。

在基于氧化釩敏感薄膜的上述器件，氧化釩熱敏薄膜的電阻溫度系數（TCR）是影響器件性能指標的重要參數。以非制冷焦平面陣列紅外探測器為例，如式（1-1）所示，熱敏薄膜的TCR越高，則其噪聲等效溫差（NETD）越小，探測器越靈敏。因此，氧化釩敏感薄膜制備技術成為這類器件的核心制造技術之一。

DETD1f∝Gβ·A·ϵλ1-λ2·Kv·ln(xt·ftfs)·1+ω2·(CG)2TCR---(1-1)]]>

作為重要的氧化物半導體材料，氧化釩隨著氧含量的不同而具有多達13種可穩定存在的相，而不同氧化釩之間性質有很大的差別。這就使氧化釩薄膜的制備往往成為熱敏器件研制中的難點。例如，用于非制冷紅外焦平面陣列熱敏薄膜的VOx薄膜，其氧含量x具有一定的要求，以形成混合相組成的多價態氧化釩薄膜，從而保證器件良好的性能。

目前制備氧化釩熱敏薄膜的方法主要有：溶膠-凝膠（sol-gel）法、化學氣相沉積（CVD）法、離子束濺射沉積法、反應磁控濺射法等。其中，sol-gel法難以實現對薄膜厚度、成分和質量的精確控制，且與MEMS工藝的兼容性較差，不適于批量制造非制冷焦平面陣列工藝。CVD法必須使用含釩離子的有機氣源，這顯著增加了薄膜制造成本。離子束濺射沉積法則需要輔助離子源，如果要在大尺寸基片上沉積均勻的氧化釩薄膜，則需要離子束分布均勻、束斑直徑大的離子源，目前制造這種離子源的成本很高。反應磁控濺射法是目前用于制備氧化釩熱敏薄膜的重要方法之一，但這種方法制備的多價態氧化釩薄膜的TCR一般僅有-2～2.5%/K。