(57)【要約】【課題】赤外線の出力効率を向上する赤外光源素子を提供する。【解決手段】上面の一部を開口する空隙部１０を有する半導体基板１と、半導体基板１の上面に、空隙部１０の開口部を塞ぐように形成され、空隙部１０の上方においてダイヤフラム部２１を形成する薄膜部２と、薄膜部２の上面に、ダイヤフラム部２１の上面を含むように形成され、通電されることにより加熱するヒータ部３と、ヒータ部３の上面に形成され、赤外線の放射率を安定化する放射膜４と、放射膜４の上面に形成され、熱絶縁性を有する保護膜５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面の一部を開口する空隙部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の上面に、前記空隙部の開口部を塞ぐように形成され、前記空隙部の上方においてダイヤフラム部を形成する薄膜部と、
前記薄膜部の上面に、前記ダイヤフラム部の上面を含むように形成され、通電されることにより発熱するヒータ部と、
前記ヒータ部の上面に形成され、赤外線の放射率を安定化する放射膜と、
前記放射膜の上面に形成され、熱絶縁性を有する保護膜と
を備えることを特徴とする赤外光源素子。
【請求項２】
前記放射膜は、前記ヒータ部の上面の全面に形成され、
前記保護膜は、前記薄膜部及び放射膜の上面に、前記ヒータ部及び前記放射膜を覆うように形成されることを特徴とする請求項１に記載の赤外光源素子。
【請求項３】
前記保護膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜のうち、少なくともいずれかを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外光源素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線を放射する赤外光源素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜部の上面に形成された抵抗体が通電されることにより、発熱し、赤外線を放射する赤外光源素子が知られている（特許文献１参照）。赤外光源素子は、抵抗体の上方に、赤外線の放射率を安定化する放射膜が形成されている。このような赤外光源素子は、例えばガスセンサに用いられ、放射膜を使用することで、ガス検出部に対して安定した強度の赤外線を放射することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４０５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、抵抗体の発熱時において、熱伝導によって黒色放射膜から熱が外部に放射されてしまうことにより、素子における赤外線の出力効率が低下するという問題がある。
本発明は、上記問題点を鑑み、赤外線の出力効率を向上する赤外光源素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、上面の一部を開口する空隙部を有する半導体基板と、前記半導体基板の上面に、前記空隙部の開口部を塞ぐように形成され、前記空隙部の上方においてダイヤフラム部を形成する薄膜部と、前記薄膜部の上面に、前記ダイヤフラム部の上面を含むように形成され、通電されることにより発熱するヒータ部と、前記ヒータ部の上面に形成され、赤外線の放射率を安定化する放射膜と、前記放射膜の上面に形成され、熱絶縁性を有する保護膜とを備える赤外光源素子であることを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の態様に係る赤外光源素子においては、前記放射膜は、前記ヒータ部の上面の全面に形成され、前記保護膜は、前記薄膜部及び放射膜の上面に、前記ヒータ部及び前記放射膜を覆うように形成されることができる。
【０００７】
また、本発明の態様に係る赤外光源素子においては、前記保護膜は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜のうち、少なくともいずれかを含む材料からなることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、赤外線の放射効率を向上する赤外光源素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る赤外光源素子の基本的な構成を説明する模式的な平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る赤外光源素子は、図１及び図２に示すように、半導体基板１と、半導体基板１の上面に形成された薄膜部２と、薄膜部２の上面に形成されたヒータ部３と、ヒータ部３の上面の全面に形成された放射膜４と、保護膜５とを備える。本発明の実施の形態に係る赤外光源素子は、概略として矩形平板状であり、半導体製造技術を発展させた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により、ごく微小に製造される。
【００１２】
半導体基板１は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板から形成され、概略として矩形平板状である。半導体基板１は、上面の一部を矩形状に開口する角錐台状の空隙部１０を有する。空隙部１０は、上方に向かうほど開口面積が大きくなるように形成される。空隙部１０は、例えば、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて異方性エッチングを行うことにより形成可能である。
【００１３】
薄膜部２は、半導体基板１の上面に、空隙部１０の開口部を塞ぐように形成される。薄膜部２は、空隙部１０の上方において、半導体基板１の上面と接しない矩形のダイヤフラム部２１を形成する。薄膜部２は、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁体からなる。薄膜部２は、例えば、スパッタリング法、化学気相成長（ＣＶＤ）法等により他の支持基板上に形成され、上面を、半導体基板１の上面に接合された後、支持基板を除去することにより形成可能である。
【００１４】
ヒータ部３は、薄膜部２の上面に、屈曲する帯状に形成される。ヒータ部３は、薄膜部２の上面のうち、対角に位置する２つの角部にそれぞれ設けられた電極３１ａ，３１ａｂの間に接続される。ヒータ部３は、電極３１ａ，３１ａｂからそれぞれ延伸し、ダイヤフラム部２１の上面において、蛇行するように互い違いに屈曲する。ヒータ部３は、例えば、白金（Ｐｔ）、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）等の電熱金属やポリシリコン等からなり、通電されることにより抵抗加熱する。
【００１５】
ヒータ部３は、ダイヤフラム部２１の上面において、半導体基板１と熱的に分離することが可能であり、効率よく発熱することができる。ヒータ部３は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により薄膜部２の上面に形成された材料を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクを用いて、エッチングを行うことにより形成可能である。
【００１６】
放射膜４は、ヒータ部３の上面の全面に形成され、例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）、カーボンブラック等からなる。放射膜４は、本発明の実施の形態に係る赤外光源素子における赤外線の放射率を安定化する。放射膜４は、その他、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のセラミック材料や、黒化処理されたニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の金属材料であってもよい。ＣｒＮ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、ＴｉＮ、ＳｉＣ等は、放射率を向上させる為に、黒色になるように成膜条件を調整される。
【００１７】
放射膜４は、例えば、ＣＶＤ法等によりヒータ部３及び薄膜部２の上面に形成された材料を、フォトリソグラフィ技術によりパターニングされたマスクと同様のマスクを用いて、エッチングを行うことにより形成可能である。
【００１８】
保護膜５は、薄膜部２及び放射膜４の上面の全面に、ヒータ部３及び放射膜４を覆うように形成される。保護膜５は、熱絶縁性を有し、ヒータ部３及び放射膜４から外部に放射される熱を低減する。保護膜５は、例えば、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等の熱伝導性の低い材料からなる。特に、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）は、断熱性が高く保護膜５として好適である。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る赤外光源素子によれば、放射膜４の上面に形成された保護膜５を備えるので、断熱効果が高く、赤外線の出力効率を向上することができる。
【００２０】
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２１】
例えば、既に述べた実施の形態において、薄膜部２、保護膜５等は、上記の材料からなる多層構造であってもよい。また、空隙部１０の形状を角錐台状として説明したが、空隙部１０は、例えばドーム状等の形状であってもよい。
【００２２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２３】
１  半導体基板
２  薄膜部
３  ヒータ部
４  放射膜
５  保護膜
１０  空隙部
２１  ダイヤフラム部
【図１】
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【図２】
2014153134.tif 000004