X N Ëù m Ç YBaCuO U c lT c l ù p § T “ Ó Þ” X ¢ R o P c l] k ù X ì Ä8 û Ò Å ß e È û s ÚM 8 ý < gX c l õ m Í — ¤V R Ë Ä Z ØV Ä

R

X N Ëù m Ç YBaCuO U c lT c l ù p § T  “ Ó Þ” X ¢ R  o  P c l] k ù X ì Ä8 û Ò Å ß e È û s ÚM 8 ý < gX c l õ m Í — ¤V R Ë Ä Z ØV Ä

L

|ø ¶ Bg ` @ · L |- > 0 å 

“

¦ 9@ /† < Ɠ § F « Ñ/ B N† < Æõ  ì ø ͕ ¸^ ‰F « Ñ ƒ  ½ ¨z  ´, " fÖ  ¦ 136-701



™

»„ ç ¡' Ö < ·  ™ »* å  Z 9 

∗ ô 

Dz D G õ † < Æl Õ ü tƒ  ½ ¨" é ¶ r Û ¼% 7 › ƒ  ½ ¨Â Ò, " fÖ  ¦ 136-791 (2003¸   2 Z 4 27{ 9  ~ à Î6 £ §)

Z

 }“ É r 6 £ x² ú š• ¸\  ¦ ° ú   H  © œ“ : r & h ü @‚   ^  ¦ – Ðp '  ™ è \  ¦ ] j Œ • l  0 AK " f  H Z  }“ É r TCR ° ú כ`  ¦ ° ú   H & h ü @

‚ 

 y Œ ™t 8 £ x õ  \ P & h Ü ¼– Ð “ ¦w n  ) a ½ ¨› ¸ € 9 כ ¹  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H \ P & h Ü ¼– Ð “ ¦w n  ) a SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦ ] j



Œ • “ ¦, Õ ª 0 A\  Z  }“ É r TCR ° ú כ`  ¦ ° ú   H y Œ ™t F « ѓ   q & ñ | 9  YBaCuO\  ¦ 7 £ x‚ à ̆ < ÊÜ ¼– Ð" f  © œ“ : r & h ü @‚   ^  ¦

–

Ðp ' \  ¦ ] j Œ • “ ¦  % i  . s \  ¦ 0 A # Œ 1 p x~ ½ Ó$ í z  ´o – B H \ g A 6   xÓ  o“   HF : HNO

3

6   xÓ  o\ " f HF_  0

l

x • ¸\  ¦ › ¸] X † < ÊÜ ¼– Ð" f î ß –& ñ & h “   SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦ ] j Œ • % i “ ¦, TCR ° ú כs  €  • −3.0 %/K s  © œ“   q & ñ

| 9

 YBaCuO ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . s ü <° ú  “ É r   õ \  ¦ s 6   x # Œ  © œ“ : r & h ü @‚   ^  ¦ – Ðp ' \  ¦ $ í / B N& h Ü ¼– Ð ] j



Œ • % i  . ] j Œ • ) a ™ è _  TCR ° ú כ“ É r €  •ç ß – y Œ ™™ è # Œ €  • −2.5 %/K & ñ • ¸– Ð 8 £ ¤& ñ ÷ &% 3 t ë ß –, F  gì ø Í6 £ x z  ´+ « >

 

õ  & h ü @‚   Ï þ ›á Ô_   0 >\     ^  ¦ – Ðp ' _  „  · ú š    o ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x † < Ê`  ¦ S X ‰ “   % i  .

PACS numbers: 07.57.Kp

Keywords:  © œ“ : r & h ü @‚   ^  ¦ – Ðp ' , q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •, SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“  

I. " e  ] Ø

&

h ü @‚  s  µ 1 Ï|  ) a s Ê ê s \  ¦  Ž Ø  ¦ # Œ 6 £ x6   x l  0 Aô  Ç

ƒ 

½ ¨ š ¸Ï ? @1 l xî ß – ”  ' Ÿ ÷ &# Q M ® o  . œ íl \   H PbS, PbSe, PbTe 1 p x`  ¦ s 6   xô  Ç & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  Ö ¸µ 1 Ï y

 ”  ' Ÿ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, þ j  H \   H HgCdTe ü < InSb\  ¦ s 6   xô  Ç & h  ü

@‚    Ž Ø  ¦ l   © œ6   x o÷ &# Q e ”   [1, 2]. HgCdTe, InSb 1

p

x`  ¦ s 6   xô  Ç & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l   H   É r 6 £ x² ú š5 Å q • ¸(response time) ü < Ä ºÃ ºô  Ç % ò  © œ F ‰ & ³ 1 p x_   © œ& h `  ¦ t “ ¦ e ” t ë ß –, 80 K & ñ • ¸_  F G $ “ : r \ " f  Œ •1 l x r &   Ù ¼– Ð s \  à ºì ø Í

 )

a Í ‰ ty Œ • © œu , ”  / B N © œu  1 p x Ü ¼– Ð “  ô  Ç     © œ5 p x Ü ¼– Ð “  K  Õ

ª  6   x 6   x • ¸ ] jô  ǝ ) a    H é ß –& h s  e ”  . s  Qô  Ç é ß –& h 

`

 ¦ ˜ Ð ¢ - a “ ¦  Z > • ¸_  Í ‰ ty Œ • © œu  € 9 כ ¹ t  · ú §“ É r q Í ‰ t y

Œ

•+ þ A & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, Õ ª×  æ

@

/³ ð& h “    כ s  ™  ¥ y  ç  H  & h “   6   x • ¸– Ð ´ ú §s   6   x ÷ &  H   r

 â s  .  r  â _  " é ¶ o   H Ó ü t ^ ‰ ³ ð€  \ " f ì ø Í ÷ &  H   H

&

h ü @‚   % ò % i _  y n C`  ¦ F  g7 £ x; Ÿ ¤ " é ¶ o \  ¦ s 6   x # Œ % ò  © œ o 



 H  © œq – Ð q “ §& h  $ § 4  >  ] j› ¸½ + É Ã º e ”  . t ë ß – „  § 4 

™

è— ¸ ´ ú §“ ¦ “ : r • ¸ì  r K 0 p x s  Z  } t  · ú §Ü ¼ 9, y n Cs  é ß – ) a € Œ ™ z 

´s 
 â ì 2 ;  ç ß –\   H ´ òõ & h “   l 0 p x`  ¦ l @ / l  j Ë µ[ þ t

∗

E-mail: [email protected]



  H é ß –& h `  ¦ t “ ¦ e ”   [3]. s ü <  H €  •ç ß –   É r + þ AI _  q

Í ‰ ty Œ •+ þ A & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l – Ð \ P + þ A(thermal type)_  & h ü @‚  

 Ž

Ø  ¦ l  e ”  . \ P + þ A_  & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l \   H œ í„  + þ A & h ü @

‚ 

 G ' p" f(pyroelectric sensors), \ P „  @ /Š © œ G ' p" f(thermopile sensor), $ † ½ Ó+ þ A ^  ¦ – Ðp ' (bolometer) 1 p x # Œ Q t  + þ AI 

 e ” Ü ¼ 9, s  ×  æ \ " f  © œ V , o   6   x ÷ &“ ¦ e ”   H \ P + þ A_  & h  ü

@‚    Ž Ø  ¦ l  $ † ½ Ó+ þ A ^  ¦ – Ðp ' s   [4]. s  Qô  Ç ^  ¦ – Ðp  '

_  $ † ½ Ó^ ‰– Ð F K5 Å q( \ V, NiFe), ì ø ͕ ¸^ ‰(\ V, AB

^x

), œ í„  • ¸

^

‰(YBaCuO) 1 p x  € ª œô  Ç Ó ü t| 9 s   6   x| ¨ c à º e ”   [5–7]. œ í

„ 

• ¸^ ‰_   â Ä º “ : r • ¸ > à º(TCR, Temperature Coefficient of Resistance, β = 1/R(dR/dT))  €  • 2.0 K

⁻¹

– Ð B Ä º Z  }



  H  © œ& h s  e ” Ü ¼
 œ í„  • ¸^ ‰_  e ” > “ : r • ¸ Â Ò   H  t (70

∼ 80 K) Í ‰ ty Œ •K    ) a    H é ß –& h s  e ”  .   " f þ j  H \ 



 H Í ‰ ty Œ •s  € 9 כ ¹\ O   H q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •`  ¦ ^  ¦ – Ðp '  _  $ † ½ Ó^ ‰– Ð s 6   x  9  H ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ ÷ &“ ¦ e ”  . q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •“ É r  © œ“ : r \ " f 7 £ x‚ à Ìs  6   x s  “ ¦ ¢ ¸ô  Ç TCR

°

ú כ• ¸  © œ“ : r \ " f €  • −3.0 %/K & ñ • ¸– Ð   É r F « Ñ\  q K  q

“ §& h  ß ¼   H  © œ& h `  ¦ t “ ¦ e ”   [8].

\ P

+ þ A & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l   H € Œ ™„  À Ó(dark current)\  _ ô  Ç ] j ô 

Çs  \ O l  M :ë  H \   © œ“ : r \ " f 1 l x Œ •r ~  ´ à º e ” t ë ß – Z  }“ É r 6 £ x

²

ú š• ¸\  ¦ % 3 l  j Ë µ[ þ t  .   " f Z  }“ É r 6 £ x² ú š• ¸\  ¦ % 3 l  0 Aô  Ç ô  Ç

~

½ ÓZ O “ É r d ”  (1)\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  G ° ú כ`  ¦  Œ •>    H  כ

-187-

s

 . 7 £ ¤, \ P  \  -t (thermal energy)  Ž Ø  ¦ l – РÒ'   



t   H q Ö  ¦`  ¦ y Œ ™™ èr &   Ž Ø  ¦ l _  “ : r • ¸   o\  ¦ F G @ / o 



 H  כ s  . s  כ “ É r y Œ ™t 8 £ x`  ¦ @ /l 
 ”  / B N ×  æ \  ` (0 > y Œ ™ t

8 £ x Šҁ  õ _  \ P & h  ] X 8 ú ¤`  ¦ þ j™ è o† < ÊÜ ¼– Ð" f ² ú ˜$ í | ¨ c à º e ”

 . s  Qô  Ç \ P & h  “ ¦w n  ½ ¨› ¸\  ¦ ë ß –[ þ t l  0 AK " f  H p [ j

/ B

N l Õ ü t s  € 9 כ ¹  9 þ j  H \   H s  Qô  Ç l Õ ü t_  µ 1 ϲ ú ˜– Ð “   K

 œ í& h €   C \ P (focal plane arrays)`  ¦ ° ú   H q Í ‰ ty Œ •+ þ A & h  ü

@‚    Ž Ø  ¦ l  ] j Œ •s  0 p x >  ÷ &% 3 “ ¦, s – Ð “  K   © œ“ : r \ 

"

f 1 l x Œ •  9 Z  }“ É r 6 £ x² ú š• ¸ü < Z  }“ É r y Œ ™t • ¸\  ¦ ° ú   H \ P + þ A & h  ü

@‚    Ž Ø  ¦ l \  ¦ ] j Œ •½ + É Ã º e ” >  ÷ &% 3   [9].

R

v

= I

b

Rβη G √

1 + ω

²

τ

²

(1)

#

Œl \ " f R

v

  H 6 £ x² ú š• ¸, I

b

  H bias current, R“ É r „   l

 $ † ½ Ó, ⍠ H TCR, η  H & h ü @‚   y Œ ™t 8 £ x_  f  ¨ à º• ¸, G  H

\ P

& h  “ ¦w n  ½ ¨› ¸\  _ ô  Ç \ P  „  • ¸• ¸, ω  H l > & h “   œ í (

(chopper)\  _ K  & ñ K t   H modulation frequency, Õ ª o

“ ¦ η  H \ P & h  ì ø Í6 £ x r ç ß –`  ¦
  · p  [8].



 " f, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H q Í ‰ ty Œ •+ þ A & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l  6 £ x6   x

`

 ¦ 0 AK  z  ´o – B H Z O ß ¼ p [ j/ B N(silicon bulk micromachin- ing) l Õ ü t`  ¦ s 6   x # Œ \ P & h Ü ¼– Ð “ ¦w n  ) a ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • “ ¦, s

 ½ ¨› ¸Ó ü t 0 A\  Z  }“ É r TCR ° ú כ`  ¦ ”  , & h { © œô  Ç ¿ ºa _  q 

&

ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì “ ¦ J ' _ ç # Œ \ P & h  “ ¦w n 

½

¨› ¸_   © œ“ : r ^  ¦ – Ðp '  ™ è \  ¦ ] j Œ • “ ¦ Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ ì  r$ 3 

“ ¦  % i  .

II. ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É

1. SiO

₂

r ð ¬ Ž7 _ ß Ã Å < gX c l

SiO

₂

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦ s 6   xô  Ç \ P & h  “ ¦w n  ½ ¨› ¸\  ¦ ] j Œ • l  0 A # Œ SiO

2

\  ¦ _ þ vd ” Ü ¼– Ð 2 µm $ í  © œr †   SiO

₂

/(100)Si l  ó

ø Í`  ¦  6   x % i  . l ó ø ͓ É r 12 × 12 mm_  ß ¼l – Ð ¸ ú ˜    6

 

x % i  . €  $  ï  r q   ) a l ó ø Í\  Ð l rÚ ÔY U“  _  ½ ¨› ¸ x 9  Si d ”  y

Œ

•`  ¦ 0 Aô  Ç : Ÿ x – Ð\  ¦ ] j Œ • l  0 A # Œ SiO

²

\  ¦ d ” y Œ • % i  .

d ”

y Œ •  Û ¼ß ¼– Ð Ÿ íž ÐY Ut Û ¼à Ô(photoresist, PR)\  ¦  6   x 

%

i “ ¦ { 9 ì ø Í& h “   Ÿ íž Ðo ™ èÕ ªA x Z O `  ¦  6   x # Œ J ‡   % i 



. J ‡  r \   H l ó ø Í  © œ o _  PR(edge bead)`  ¦ €  $  ]

j K   Û ¼ß ¼ü < PR_  ] X 8 ú ¤`  ¦ S X ‰ z  ´y  # Œ ˜ Ð  & ñ “ §ô  Ç J

‡  `  ¦ % 3 “ ¦  % i  . s X O >  " é ¶   H — ¸€ ª œ_  PR  Û ¼ ß

¼\  ¦ ] j Œ •ô  Ç Ê ê Ar ion beam`  ¦ s 6   xô  Ç | d ”  d ” y Œ • ~ ½ ÓZ O Ü ¼

–

Ð SiO

²

\  ¦ d ” y Œ • % i  . SiO

²

\  ¦ d ” y Œ •ô  Ç Ê ê, PR  Û ¼ß ¼\  ¦ acetone x 9  í ß –™ è plasma\  ¦  6   x # Œ ] j  “ ¦ SiO

²

8 £ x \  ]

j Œ • ) a : Ÿ x – Ð\  ¦ s 6   x K " f SiO

²

x 9 \  ” > r F    H Si\  ¦ d ” y Œ •

# ΠSiO

²

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦ ] j Œ • % i  . Si d ” y Œ •`  ¦ 0 A # Œ 1 p x

~

½ Ó$ í d ” y Œ • 6   xÓ  o“   HF : NHO

₃

6   xÓ  o`  ¦  6   x % i Ü ¼ 9 HF _

 0 l x • ¸\  ¦ › ¸] X  # Œ Si d ” y Œ •_  ‚  × þ ˜$ í `  ¦ † ¾ Ó © œr (   .

³

ð 1. q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| .

Base pressure 5.0 × 10

⁻⁶

Torr Working pressure 10 ∼ 50 mTorr

Distance 50 mm

RF power 80 W

Gas (Ar : O

2

) 4 : 0, 3 : 1, 1 : 1, 1 : 3 Substrate temperature room temperature Sputtering time 60 ∼ 120 min

2. R X N Ëù m Ç YBaCuO U c lT c l ” Ö «Y c l õ m Í } º  < gX c l

p

[ j/ B N`  ¦ : Ÿ x K  ] j Œ • ) a SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“   0 A\  RF mag- netron sputtering`  ¦ s 6   x # Œ  © œ“ : r \ " f q & ñ | 9  YBaCuO

~ Ã

Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . s \  ¦ 0 AK  { 9 ì ø Í& h “   “ ¦ © œ™ è  Z O Ü ¼– Ð ]

j Œ • ) a YBa

₂

Cu

₃

O

_7−x

  ¿ `  ¦  6   x % i  . ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ à Ì`  ¦ 0 AK  l œ í”  / B N`  ¦ 5.0 × 10

⁻⁶

Torr s   ÷ &• ¸2 Ÿ ¤ * 3 i ç ô  Ç Ê

ê  Ø ÔŒ 4 H(Ar) Û ¼\  ¦  6   x # Œ " é ¶   H Û ¼( ' a A · ú š§ 4  Ü

¼– Ð › ¸] X  % i  . ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì l  „  \    ¿ ³ ð€  _  š ¸

%

i Ó ü t| 9  1 p x`  ¦ ] j  l  0 AK  ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ Ã Ì › ¸| õ  ° ú  “ É r › ¸|  Ü

¼– Ð €  • 30ì  rç ß – \ Vq  Û ¼( ' a A(presputtering)`  ¦ ' Ÿ ô  Ç Ê ê

~ Ã

Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ à ̓ É r  © œ“ : r \ " f % i Ü ¼ 9 Û ¼ (

' a A · ú š§ 4 , í ß –™ èì  r· ú š, ~ à Ì} Œ • ¿ ºa  1 p x_    à º\  ¦    or 

&

 ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ à Ìô  Ç Ê ê Õ ª : £ ¤$ í `  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Г ¦  % i  . ³ ð 1 \   [ jô  Ç ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ Ã Ì › ¸| `  ¦
 ? /% 3  .

Õ

ªa Ë > 1. \ P & h  “ ¦w n  ½ ¨› ¸\  ¦ ° ú   H YBaCuO ^  ¦ – Ðp ' _  ]

j Œ •• ¸.

Õ

ªa Ë > 2. z  ´o – B H Z O ß ¼ p [ j/ B N Ü ¼– Ð ] j Œ • ) a SiO

₂

Ð

l rÚ ÔY U“  _  ³ ð€  õ  é ß –€    ”  . (a) surface, (b) cross- section

^

 ¦ – Ðp '  ™ è \  ¦ ] j Œ • l  0 A # Œ SiO

²

Ð l rÚ ÔY U“  s  + þ A

$ í

÷ &# Q e ”   H l ó ø Í0 A\  7 £ x‚ à ̝ ) a YBaCuO ~ à Ì} Œ •`  ¦ J ‡   

%

i  . 7 £ ¤, SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“   0 A_  YBaCuOë ß – z Œ ™l l  0 AK 

Ÿ

íž Ðo ™ èÕ ªA x Z O Ü ¼– Ð PR  Û ¼ß ¼\  ¦ ] j Œ •ô  Ç Ê ê Ar ion beam`  ¦  6   x # Œ ~ à Ì} Œ •`  ¦ d ” y Œ • % i Ü ¼ 9 Õ ª ß ¼l   H 50 × 50 µm s  . s X O >  J ‡     H s Ä »  H " f : r \ " f ´ ú ˜ô  Ç ü <

°

ú  s  y Œ ™t 8 £ x`  ¦ @ /l 
 ”  / B N ×  æ \  ` (0 > f ” ] X & h Ü ¼– Ð l ó ø Í õ

 ƒ    ÷ &t  · ú §>  † < ÊÜ ¼– Ð+ ‹ Šҁ  õ _  \ P & h  ] X 8 ú ¤`  ¦ þ j™ è

 o # Œ \ P  \  -t   Ž Ø  ¦ l – РÒ'    t   H q Ö  ¦`  ¦ y Œ ™

™

èr &  6 £ x² ú š• ¸\  ¦ þ j@ / o  9  H  כ s  . d ” y Œ • Ê ê % i r  RF magnetron sputtering`  ¦  6   x # Œ Au „  F G`  ¦ lift-off ~ ½ Ó Z O

Ü ¼– Ð + þ A$ í % i  . s  M : l ó ø Íõ _   ҂ à ̧ 4 `  ¦ Z  } s l  0 A K

 €  $  ß ¼2 Ÿ §(Cr)`  ¦ €  • 300 ˚ A & ñ • ¸ 7 £ x‚ à Ìô  Ç Ê ê Õ ª 0 A\  Au\  ¦ 1000 ˚ A & ñ • ¸ 7 £ x‚ Ã Ì % i  . „  F G_  ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ ± ú Æ Ò l

 0 A # Π400

^◦

C \ " f 2ì  rç ß – / å L5 Å q\ P % ƒo (rapid thermal annealing, RTA)ô  Ç Ê ê ™ è _  „  l & h  : £ ¤$ í x 9  F  gì ø Í6 £ x : £ ¤

$ í

`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . „  ^ ‰& h “   ™ è  ] j Œ • / B N& ñ `  ¦ Õ ªa Ë > 1\ 

 ? /% 3  .

Õ

ªa Ë > 3. Û ¼( ' a A · ú š§ 4 \    É r q & ñ | 9  YBaCuO

~ Ã

Ì} Œ •_  “ : r • ¸\    É r $ † ½ Ó x 9  TCR    o.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

1. SiO

2

r ð ¬ Ž7 _ ß Ã Å

Ar ion beam Ü ¼– Ð SiO

²

\  ¦ d ” y Œ • # Œ Ð l rÚ ÔY U“   ½ ¨› ¸ x 9  Si d ” y Œ •`  ¦ 0 Aô  Ç : Ÿ x – Ð\  ¦ ] j Œ •ô  Ç Ê ê 1 p x~ ½ Ó$ í d ” y Œ • 6   xÓ  o“   HF : HNO

3

6   xÓ  oÜ ¼– Ð Si\  ¦ d ” y Œ • # Œ SiO

²

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦ ¢ - a$ í

% i   H X <, s M :  6   xô  Ç 6   xÓ  o“ É r Si ÷  rë ß –  m   SiO

2

• ¸ { 9  Â

Ò d ” y Œ •r &  Ð l rÚ ÔY U“  _  l > & h  y © œ• ¸\  % ò † ¾ Ó`  ¦ ï  r  .  



" f SiO

2

\  % ò † ¾ Ó`  ¦ Šҍ  H HF € ª œ_  › ¸] X s  B Ä º ×  æ כ ¹½ + É

 כ

Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •÷ &# Q HF : HNO

3

6   xÓ  o\ " f HF € ª œ`  ¦ › ¸] X  

#

Œ z  ´+ « >K  ‘ : r   õ  d ” y Œ • r ç ß –õ  SiO

₂

Ð l rÚ ÔY U“  _  l > & h  y

© œ• ¸ 1 p x`  ¦ “ ¦ 9K  ^  ¦ M : HF 4 %“   HF : HNO

₃

6   xÓ  o s

  © œ & h { © œ† < Ê`  ¦ S X ‰ “   % i   [10]. Õ ªa Ë > 2\  s  6   xÓ  oÜ ¼

–

Ð ] j Œ • ) a Ð l rÚ ÔY U“  _  ³ ð€  õ  é ß –€    ”  `  ¦
 ? /% 3  .

Õ

ªa Ë >\ " f ˜ Ð1 p w s  ³ ð€  õ  é ß –€   — ¸¿ º L :  F Mô  Ç — ¸€ ª œÜ ¼– Ð d ”  y

Œ •÷ &# Q SiO

²

Ð l rÚ ÔY U“  s  ¸ ú ˜ + þ A$ í ÷ &% 3 Ü ¼ 9 s  Ê ê ™ è  ] j



Œ

• / B N& ñ \ " f Ô  æ õ ÷ &t  · ú §`  ¦ ë ß –
p u_  l > & h  y © œ• ¸\  ¦ f ” 

`

 ¦ S X ‰ “   % i  .

2. R X N Ëù m Ç YBaCuO U c lT c l8 ý — ¤V R Ë

YBaCuO ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ à ̓ É r  © œ“ : r \ " f % i Ü ¼ 9 Û ¼( ' a A · ú š

§

4 , í ß –™ èì  r· ú š, ~ à Ì} Œ • ¿ ºa  1 p x_    à º\  ¦    or &  ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7

£

x‚ Ã Ì % i  . €  $  ~ à Ì} Œ •_    & ñ ½ ¨› ¸\  ¦ XRD – Ð ì  r$ 3 K  ‘ : r

 

õ  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| \  › ' a > \ O s  — ¸¿ º q & ñ | 9  © œÜ ¼– Ð $ í  © œ÷ &

%

3 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i  . ¢ ¸ô  Ç ~ à Ì} Œ •_  $ † ½ Ó`  ¦ f ” À Ó 4é ß – Z O Ü ¼

Õ

ªa Ë > 4. í ß –™ èì  r· ú š\    É r q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_ 

“

: r • ¸\    É r $ † ½ Ó x 9  TCR    o.

³

ð 2. z  ´] j ™ è  ] j Œ •r \   6   xô  Ç q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| .

a b c d

Base pressure 5.0 × 10

⁻⁶

Torr

Working pressure 30 mTorr 10 mTorr 30 mTorr 30 mTorr

Gas ratio (Ar : O

2

, sccm) 40 : 0 10 : 0 20 : 20 10 : 30

Distance 50 mm

RF power 80 W

Substrate temperature room temperature

–

Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ  “ : r • ¸ y Œ ™™ è† < Ê\     $ † ½ Ós  7 £ x    H ì

ø ͕ ¸^ ‰& h “   : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  .

€ 

$  Û ¼( ' a A · ú š§ 4 _  % ò † ¾ Ó`  ¦ ¶ ú ˜( R˜ Ѐ   Õ ªa Ë > 3\ 
 

 · p  ü < ° ú  s  30 mTorr \ " f  © œ  H TCR x 9  $ † ½ Ó`  ¦

t  9, · ú š§ 4 s  7 £ x  ¢ ¸  H y Œ ™™ è½ + É  â Ä º TCR ° ú כ x 9  $ † ½ Ó s

 y Œ ™™ è   H  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ð% i  . 30 mTorr\ " f 7 £ x‚ à ̝ ) a ~ à Ì} Œ • _

 TCR ° ú כ“ É r  © œ“ : r \ " f €  • −3.0 %/K s  © œ“    כ Ü ¼– Ð
 

z Œ ¤ .  6 £ § Ü ¼– Ð Û ¼( ' a A · ú š§ 4 `  ¦ 30 mTorr – Ð “ ¦& ñ r  v

“ ¦ í ß –™ è_  € ª œ`  ¦    or †   z  ´+ « >_    õ \ " f  H Õ ªa Ë > 4\ 

  · p  ü < ° ú  s  í ß –™ èì  r· ú šs  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ $ † ½ Ó x 9  TCR

°

ú כs  y Œ ™™ è† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . Û ¼( ' a Ar  í ß –™ è Å Ò{ 9 _  ´ ò õ

  H ~ à Ì} Œ •_  $ † ½ Ó`  ¦ y Œ ™™ èr &  ¸ ú š6 £ §`  ¦ ×  ¦{ 9  à º e ”    H  © œ

&

h s  e ” Ü ¼
 1 l x r \  TCR ° ú כ % i r  y Œ ™™ è Ù ¼– Ð # Œ Q  t

 : £ ¤$ í `  ¦ “ ¦ 9ô  Ç, & h { © œô  Ç í ß –™ è ì  r· ú š_  ‚  × þ ˜s  € 9 כ ¹½ + É  כ Ü

¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  .  t } Œ •Ü ¼– Ð ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa \    É r % ò † ¾ Ó`  ¦ Õ

ªa Ë > 5\ 
 ? /% 3  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  ~ à Ì} Œ •_ 

¿

ºa  ¿ º 0 >f ” \     $ † ½ ӓ É r  Œ • & ’    r  & t 



 H : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ð% i t ë ß – Õ ª s   H Õ ª t  ß ¼t  · ú §€ Œ ¤ . ì ø Í

Õ

ªa Ë > 5. ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa \    É r q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_ 

“

: r • ¸\    É r $ † ½ Ó x 9  TCR    o.

€ 

 TCR ° ú כ_     o  H $ † ½ Ó\  q K  €  •ç ß –   É r  ⠆ ¾ Ó$ í `  ¦

˜

Ð% i  . 7 £ x‚ à ̝ ) a ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  €  • 3000 ˚ A s  © œÜ ¼– Ð ÷ &

€ 

  © œ“ : r TCR ° ú כs  −3.0 %/K & ñ • ¸– Ð  H ° ú כ`  ¦
 ? /t  ë

ß – 3000 ˚ A s  _  ¿ ºa \ " f  H TCR ° ú כs   Œ • t   H   · ú ˜ Ã

º e ” % 3  .   " f ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H 3000 ˚ A s  © œÜ ¼– Ð 7 £ x

‚

Ã Ì   H  כ s  a % ~`  ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  ¿ º  0 >f ” \  TCR ° ú כs  & h & h  & f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3 t ë ß –  -Á º ¿ º



î  r  â Ä º thermal mass_  7 £ x – Ð “  K  š ¸y  9 F  g: £ ¤$ í s  y

Œ ™™ è “ ¦, ¢ ¸ô  Ç \ g A r ç ß –s  š ¸A    o Ù ¼– Ð ™ è  ] j Œ •\ 



 H & h { © œ t  · ú §“ É r  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  .   " f ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f z 

´] j ™ è  ] j Œ •r \   H TCR ° ú כs  −3.0 %/K s  © œs €  " f

™

è  ] j Œ •\  & h { © œô  Ç 5000 ˚ A ¿ ºa _  ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì # Œ ™ è



\  ¦ ] j Œ • % i  .

3. } º  — ¤V R Ë

0 Aü < ° ú  “ É r   õ \  ¦ s 6   x # Œ Õ ªa Ë > 1\ 
  · p / B N& ñ Ü ¼– Ð Õ

ªa Ë > 6õ  ° ú  “ É r ™ è \  ¦ ¢ - a$ í % i  . s M : 7 £ x‚ à ̝ ) a q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_  › ¸| “ É r ³ ð 2ü < ° ú   . 7 £ ¤, TCR ° ú כs  Z  }

“ É

r ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ Ã Ì › ¸| õ  TCR ° ú כ“ É r › ¸F K y Œ ™™ è t ë ß – ~ à Ì} Œ •_ 

$

† ½ Ós   Œ •> 
š ¸  H › ¸| [ þ t`  ¦ ‚  × þ ˜ % i  .

¢ -

a$ í  ) a ™ è _  “ : r • ¸-$ † ½ Ó : £ ¤$ í x 9  TCR ° ú כ`  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç

 

õ  ™ è _  $ † ½ ӓ É r YBaCuO ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| õ  › ' a > 

\ O

s   © œ“ : r \ " f 2 MΩ & ñ • ¸– Ð  _  ° ú  “ É r  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤Ü ¼

Õ

ªa Ë > 6. ] j Œ • ) a ™ è _  ³ ð€    ”  .

Õ

ªa Ë > 7. YBaCuO ^  ¦ – Ðp ' _  F  gì ø Í6 £ x 8 £ ¤& ñ  © œu _ 

>

h| Ä Ì• ¸.

9 TCR ° ú כ % i r   _  q 5 p w >  −2.55 %/K & ñ • ¸– Ð
 

z Œ ¤ . s X O >  TCR ° ú כs  €  •ç ß – y Œ ™™ è   H s Ä »  H „  F G _

 ] X 8 ú ¤ $ † ½ Ó`  ¦ ×  ¦ s l  0 AK  ' Ÿ ô  Ç \ P % ƒo _  % ò † ¾ ӓ    כ Ü ¼

–

Ð Ò q ty Œ • ) a  . J ‡   l  „   ~ à Ì} Œ •_  $ † ½ ӓ É r 4 t  › ¸| \ 

"

f €  • 100 ∼ 400 kΩ & ñ • ¸_  s \  ¦ ˜ Ð% i t ë ß – ™ è  ] j Œ •

`

 ¦ 0 AK  50 × 50 µm– Ð J ‡   ô  Ç Ê ê ~ à Ì} Œ •_  $ † ½ Ós  7 £ x 

€  " f Õ ª s   _    ”    כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  .   " f

™

è  ] j Œ • Ê ê $ † ½ Ó s \  ¦ “ ¦ 9ô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK 

"

f  H J ‡   „   ~ à Ì} Œ •_  $ † ½ Ó s   8 &   ½ + É  כ Ü ¼– Ð Ò q t y

Œ

•  ) a  . 7 £ ¤, $ † ½ Ó s  ô  Ç order s  © œs  ÷ &# Q  ½ + É  כ Ü

¼– Ð Ò q ty Œ • ) a  .

]

j Œ • ) a ™ è _  F  gì ø Í6 £ x : £ ¤$ í `  ¦ ç ß –é ß –y  · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK  Õ

ªa Ë > 7õ  ° ú  s   r– Ð\  ¦ Ë ¨ 9 dc 4 é ß – Z O Ü ¼– Ð IR lamp_  power \    É r „  · ú š    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . s \  ¦ 0 AK , ] j



Œ

• ) a ™ è \  ¦ ”  / B N 8 £ ¤& ñ á Ԗ ÐÚ Ô\   © œ‚ Ã Ì “ ¦ – Ð' o  * 3 á Ô

\

 ¦ s 6   x # Œ ”  / B N  © œI \  ¦ Ä »t  % i  . á Ԗ ÐÚ Ô\  e ”   H Ge window \ " f 6 cm  o \  IR lamp\  ¦ [ O u  % i  . C '  o

\  ¦  6   x # Œ ™ è \  { 9 & ñ ô  Ç „  À Ó(1.46 µA)\  ¦ f  Ë  9Å Ò

“

¦, IR lamp_  power\  ¦    or v €  " f „  · ú š    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ

% i  . s  M : & h ü @‚   › ¸  r ç ß –“ É r €  • 0.5œ í% i  .

Õ

ª   õ  Õ ªa Ë > 8\ 
  · p  ü < ° ú  s  ^  ¦ – Ðp '  ™ è _ 

„ 

· ú š    o; Ÿ ¤ s  IR lamp power\   _  ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð    o

† <

Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . s    õ – РÒ'  q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •

`

 ¦ s 6   xô  Ç ^  ¦ – Ðp '  ™ è _  ] j Œ •s  $ í / B N& h s % 3 6 £ §`  ¦ S X ‰

“

 ½ + É Ã º e ” % 3  .

4. + s Ç Â ] Ø

q

Í ‰ ty Œ •+ þ A & h ü @‚    Ž Ø  ¦ l  6 £ x6   x`  ¦ 0 AK  z  ´o – B H Z O ß ¼ p  [

j/ B N`  ¦ s 6   x # Œ SiO

2

Ð l rÚ ÔY U“  `  ¦  6   xô  Ç \ P & h  “ ¦w n 

½

¨› ¸\  ¦ ] j Œ • % i  . ¢ ¸ô  Ç # Œ Q t  : £ ¤$ í `  ¦ ”   q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| `  ¦ · ú ˜ ˜ Ѐ Œ ¤Ü ¼ 9 s ü < ° ú  “ É r

 

õ \  ¦ s 6   x # Œ q & ñ | 9  YBaCuO ~ à Ì} Œ •`  ¦ s 6   xô  Ç ^  ¦ – Ð p

'  ™ è \  ¦ ] j Œ • % i  . ] j Œ • ) a ™ è _  „  l & h  : £ ¤$ í `  ¦ 8

£

¤& ñ ô  Ç   õ  ~ à Ì} Œ • 7 £ x‚ Ã Ì › ¸| \  › ' a > \ O s  $ † ½ Ós  €  • 2 MΩ

Õ

ªa Ë > 8.  © œ“ : r \ " f & h ü @‚   Ï þ ›á Ô\    É r ^  ¦ – Ðp ' 

™

è _  „  · ú š   o(∆V)\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ .

&

ñ • ¸– Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9 TCR ° ú כ“ É r €  • −2.55 %/K & ñ • ¸– Ð
 

z Œ ™`  ¦ S X ‰ “   % i  .

¢

¸ô  Ç IR lamp\  ¦  6   x # Œ  © œ“ : r \ " f ™ è _  F  gì ø Í6 £ x : £ ¤

$ í

`  ¦ › ¸ ô  Ç   õ , „  · ú š    o; Ÿ ¤ s  IR lamp power\   _ 

‚ 

+ þ A& h Ü ¼– Ð    o† < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3 “ ¦ s    õ – РÒ'  ^  ¦ – Ð p

'  ™ è _  ] j Œ •s  $ í / B N& h Ü ¼– Ð s À Ò# Q& ’ 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   % i 



.

·

ú ¡Ü ¼– Ð z  ´] j 6 £ x6   x`  ¦ 0 AK " f  H 7 á §  8 & ñ | ¾ Ó& h “   F  gì ø Í6 £ x :

£

¤$ í _  8 £ ¤& ñ s  € 9 כ ¹  9 ¢ ¸ô  Ç { 9  " é ¶( ¢ ¸  H s  " é ¶) C \ P  + þ

AI _  ™ è \  ¦ ] j Œ • l  0 Aô  Ç ƒ  ½ ¨ € 9 כ ¹½ + É  כ Ü ¼– Ð Ò q t y

Œ

• ) a  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] M. Kobayashi, H. Wada, T. Okamura, J. Kudo, K.

Tanikawa, S. Hikida, Y. Miyamoto, S. Miyazaki and Y. Yoshida, Opt. Eng, 41, 1876 (2002).

[2] S. S. Lutz, W. D. Turley, P. M. Rightley and L. E.

Primas, AIP Conf. Proc, 620, 1239 (2002).

[3] E. L. Dereniak, Infrared Detectors and Systems (John Wiley & Sons, Inc., 81, 1994).

[4] E. H. Putley, 19 of Topics in Applied Physics, 72 (1977).

[5] L. Brunetti and E. Monticone, Meas. Sci. Technol, 4, 1244 (1993).

[6] S. Sedky, P. Fiorini, M. Caymax, A. Verbist and C. Baert, IEEE Transducers ’97, 1997 International conference on solid-state sensors and actuators, Ci- cago, 237 (1997).

[7] J. C. Brasunas and B. Lakew, Appl. Phys. Lett, 64,

777 (1994).

[8] A. Rogalski, Electrocomponent science monographs, 10, 65 (2000).

[9] C. M. Travers, A. Jahanzeb, D. P. Butler and Z. C.

Butler, Journal of Microelectro-mechanical Systems,

6, 271 (1997).

[10] J. H. Choi, Y. H. Kim, S. M. Kim and S. I. Kim, J.

Kor. Sensors Soc. submitted (2003).

Fabrication and Characterization of Uncooled IR Detectors Using Amorphous YBaCuO Thin Films

Jong-Hyun Choi and In-Hoon Choi

Semiconductor Materials Laboratory, Department of Materials Science & Engineering, Korea University, Seoul 136-701

Sang-Mun Kim and Young-Hwan Kim

^∗

System Technology Division, Korea Institute of Science and Technology, Seoul 136-791 (Received 27 February 2003)

If an uncooled IR bolometer with high responsivity is to be fabricated IR–sensitive materials with high temperature coefficients of resistance (TCR) and a thermally isolated structures are required.

In this research, we attempted to fabricate an uncooled IR bolometer by using an IR–sensitive amorphous YBaCuO thin film with a high TCR and a SiO

2

membrane with a thermally isolated structure. For this purpose, mechanically stable SiO

2

membranes were built by controlling the HF concentration in an isotropic Si etchant, a HF : HNO

3

solution. Also, amorphous YBaCuO thin films with these high TCR values above −3.0 %/K were fabricated. Combining these two materials, we successfully fabricated uncooled IR bolometers. The TCR values of them the bolometers were about −2.5 %/K, which was slightly below the values for the as–deposited YBaCuO thin films. We also confirmed that the bolometers exhibited an optical response to IR, and that the width of their voltage change increased proportionally with the power of the IR lamp.

PACS numbers: 07.57.Kp

Keywords: Uncooled IR bolometer, Amorphous YBaCuO thin film, SiO

2

membrane

∗

E-mail: [email protected]