(57)【要約】【課題】簡易な処理プロセスによって発光強度等の物理特性の向上が図れるシリコン素子の製造方法を提供すること。【解決手段】第１導電型を示すシリコン基板２ａの第１の面Ｓ１ａ上に第２導電型を示すシリコン層４ａを形成する工程と、この工程の後、シリコン層４ａの第３の面Ｓ３ａを、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出させる工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を示すシリコン素材の表面上に第２導電型を示すシリコン層を形成する工程と、
前記工程の後、前記シリコン層の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出させる工程と
を有する、ことを特徴とするシリコン素子の製造方法。
【請求項２】
第１導電型を示すシリコン素材の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出させる工程と、
前記工程の後、前記シリコン素材の前記表面上に第２導電型を示すシリコン層を形成する工程と
を有する、ことを特徴とするシリコン素子の製造方法。
【請求項３】
シリコン素材の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気中に露出させる工程を有する、ことを特徴とするシリコン素子の製造方法。
【請求項４】
前記シリコン素材は、当該シリコン素材の前記表面に設けられており当該表面から当該シリコン素材の内側に厚みを有するシリコン領域を含み、
前記シリコン領域は、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイドから成る、ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載のシリコン素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、単結晶シリコン基板等のシリコン素材の持つ物理特性を向上させるための方法が種々開発されてきた。例えば、下記特許文献１に記載されているように、単結晶シリコンをフッ化水素酸溶液中で陽極化成させることによりシリコン表面を多孔質化させる等の処理方法が知られている。この処理方法により、単結晶シリコンよりも可視光の発光強度の高いポーラスシリコンが得られる。従って、ポーラスシリコンを形成することにより、シリコンの持つ物理特性の一つである発光強度の向上が図れる。
【特許文献１】特開平８−１３９３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ポーラスシリコン等を製造する場合のようにシリコン素材の発光強度を向上させるための処理プロセスは簡易なプロセスではない。そこで本発明は、簡易な処理プロセスによって発光強度等の物理特性の向上が図れるシリコン素子の製造方法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】
【０００４】
本発明のシリコン素子の製造方法は、第１導電型を示すシリコン素材の表面上に第２導電型を示すシリコン層を形成する工程と、上記工程の後、上記シリコン層の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出させる工程とを有する、ことを特徴とする。また、上記シリコン素材は、当該シリコン素材の上記表面に設けられており当該表面から当該シリコン素材の内側に厚みを有するシリコン領域を含み、上記シリコン領域は、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイドから成っていてもよい。
【０００５】
このように、第１導電型のシリコン素材の表面上に第２導電型を示すシリコン層を形成した後、このシリコン層の表面からアルゴンの添加が行われる。本発明者は、鋭意研究の結果、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン層の表面を露出させることによりアルゴンを添加した場合には、アルゴンを添加しない場合に比較して、フォトルミネッセンス（PhotoLuminescence：ＰＬ）発光の強度が向上されることを見出した。更に、本発明者は、第１導電型のシリコン素材と、第２導電型のシリコン層との間にバイアス電圧を印加した場合には、アルゴンを添加しない場合に比較して、エレクトロミネッセンス（ElectricLuminescence：ＥＬ）発光の強度が向上されることを見出した。従って、本発明によれば、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン層の表面を露出させる、という簡易な処理プロセスによって、シリコン素材のＥＬ発光及びＰＬ発光の強度が向上される。
【０００６】
本発明のシリコン素子の製造方法は、第１導電型を示すシリコン素材の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出させる工程と、上記工程の後、上記シリコン素材の上記表面上に第２導電型を示すシリコン層を形成する工程とを有する、ことを特徴とする。また、上記シリコン素材は、当該シリコン素材の上記表面に設けられており当該表面から当該シリコン素材の内側に厚みを有するシリコン領域を含み、上記シリコン領域は、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイドから成っていてもよい。
【０００７】
このように、第１導電型のシリコン素材の表面からアルゴンの添加が行われる。このアルゴン添加の後、このシリコン素材の表面上に第２導電型のシリコン層が形成される。本発明者は、鋭意研究の結果、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン素材の表面を露出させることによりアルゴンを添加した場合には、アルゴンを添加しない場合に比較して、ＰＬ発光の強度が向上されることを見出した。更に、本発明者は、第１導電型のシリコン素材と、第２導電型のシリコン層との間にバイアス電圧を印加した場合には、アルゴンを添加しない場合に比較して、ＥＬ発光の強度が向上されることを見出した。従って、本発明によれば、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン素材の表面を露出させる、という簡易な処理プロセスによって、シリコン素材のＥＬ発光及びＰＬ発光の強度が向上される。
【０００８】
本発明のシリコン素子の製造方法は、シリコン素材の表面を、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気中に露出させる工程を有する、ことを特徴とする。また、上記シリコン素材は、当該シリコン素材の上記表面に設けられており当該表面から当該シリコン素材の内側に厚みを有するシリコン領域を含み、上記シリコン領域は、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイドから成っていてもよい。
【０００９】
このように、シリコン素材の表面からアルゴンの添加が行われる。本発明者は、鋭意研究の結果、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン素材の表面を露出させることによりアルゴンを添加した場合には、アルゴンを添加しない場合に比較して、ＰＬ発光の強度が向上されることを見出した。従って、本発明によれば、３０分間以上６時間以内の間、摂氏４００度以上摂氏９００度以下の温度と４ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下の圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気にシリコン素材の表面を露出させる、という簡易な処理プロセスによって、シリコン素材のＰＬ発光の強度が向上される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な処理プロセスによって発光強度等の物理特性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を適用した好適な実施形態の一例である半導体素子について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）〜図１（ｅ）を参照して、第１実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第１実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ａである。まず、シリコン基板２ａ（シリコン素材）を用意する（図１（ａ））。このシリコン基板２ａは、第１の面Ｓ１ａと、第１の面Ｓ１ａの反対側にある第２の面Ｓ２ａとを有する。
【００１３】
次いで、シリコン基板２ａの第１の面Ｓ１ａ上にシリコン層４ａを形成する（図１（ｂ））。シリコン層４ａは、第１導電型とは異なる第２導電型を示す不純物を含有する。シリコン基板２ａとシリコン層４ａとによりｐｎ接合部が形成される。シリコン層４ａは、シリコン基板２ａとの接合面の反対側にある第３の面Ｓ３ａを有する。シリコン層４ａの厚みは５０ｎｍ〜数μｍ程度である。なお、第１実施形態では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とするが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。
【００１４】
そして、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）装置を用いてシリコン層４ａの第３の面Ｓ３ａからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ａを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。シリコン基板２ａの第２の面Ｓ２ａは、この台の表面に接している。そして、第３の面Ｓ３ａを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第３の面Ｓ３ａからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ａが形成される（図１（ｃ））。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ａは、シリコン基板２ａ及びシリコン層４ａとから成る半導体領域に形成される。アルゴン添加領域６ａは、シリコン層４ａの第３の面Ｓ３ａから上述の半導体領域の内側に形成される。
【００１５】
アルゴン添加領域６ａにおけるアルゴン濃度プロファイルを図１（ｃ）に示す（図中符号Ｐ１に示す図を参照）。このアルゴン濃度プロファイルに示す例では、アルゴン添加領域６ａは、シリコン層４ａの第３の面Ｓ３ａからシリコン基板２ａの内部に至る。アルゴン添加領域６ａは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。アルゴン添加領域６ａは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。
【００１６】
次に、シリコン層４ａの第３の面Ｓ３ａ上にパッシベーション膜８１を形成する（図１（ｄ））。パッシベーション膜８ａは、例えば酸化シリコン膜である。次いで、このパッシベーション膜８１にコンタクトホールＨ１ａを設けてパッシベーション膜８ａを形成し、パッシベーション膜８ａ上に第２電極１４ａを形成すると共にシリコン基板２ａの第２の面Ｓ２ａ上に第１電極１２ａを形成する。第１電極１２ａ及び第２電極１４ａは、導電性の金属（例えばアルミニウム等）である。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ａが作製される（図１（ｅ））。
【００１７】
図２に、アルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関を示す。図２（ａ）には、温度が摂氏８００度程度であり処理時間が６時間程度というアルゴン添加条件のもとでアルゴン雰囲気中の圧力とＰＬ発光の強度との相関が示されている。図２（ａ）に示すグラフの横軸は圧力（ＭＰａ）を表しており、縦軸はＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図２（ａ）に示すように、圧力が大気圧程度の場合のＰＬ発光の強度を「２」（単位）とすると（図中符号Ｄ１のデータ参照）、温度が摂氏８００度程度であり、圧力が４ＭＰａ（図中符号Ｄ２のデータ参照）〜２００ＭＰａ（図中符号Ｄ３のデータ参照）程度であり（又は圧力が４ＭＰａ以上であり）、処理時間が６時間程度というアルゴン添加条件のもとでアルゴン添加が行われた場合には、圧力が大気圧程度の場合に比較して、ＰＬ発光の強度が１３倍〜６３倍程度となっている。また、図２（ａ）に示すデータによれば、圧力が高くなるほどＰＬ発光の強度も増加する。
【００１８】
図２（ｂ）には、圧力が１８０ＭＰａ程度であり処理時間が６時間程度というアルゴン添加条件のもとでアルゴン雰囲気中の温度とＰＬ発光の強度との相関が示されている。図２（ｂ）に示すグラフの横軸は温度（摂氏）を表しており、縦軸はＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図２（ｂ）に示すように、温度が摂氏４００度（図中符号Ｄ４のデータ参照）〜摂氏９００度（図中符号Ｄ５のデータ参照）程度であり（又は温度が摂氏４００度以上であり）、圧力が１８０ＭＰａ程度であり、処理時間が６時間程度というアルゴン添加条件のもとでアルゴン添加が行われるのが好ましい。更に、温度が摂氏６００度（図中符号Ｄ６のデータ参照）〜摂氏９００度（図中符号Ｄ５のデータ参照）程度であり、圧力が１８０ＭＰａ程度であり、処理時間が６時間程度というアルゴン添加条件のもとでアルゴン添加が行われるのがより好ましい。
【００１９】
図２（ｃ）には、圧力が１８０ＭＰａ程度であり温度が摂氏８００度程度というアルゴン添加条件のもとで処理時間とＰＬ発光の強度との相関が示されている。図２（ｃ）に示すグラフの横軸は処理時間（ｈｏｕｒ）を表しており、縦軸はＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図２（ｃ）に示すデータによれば、温度が摂氏８００度程度であり、圧力が１８０ＭＰａ程度というアルゴン添加条件のもとでは、処理時間が長いほどＰＬ発光の強度も増加する。特に、処理時間が２時間以上（図中符号Ｄ７，Ｄ８及びＤ９の各データ参照）の場合に、ＰＬ発光の強度が高い。
【００２０】
次に、図３及び図４を参照して、上述した第１実施形態に係るシリコン素子の製造方法により作製されるシリコン半導体素子１ａの発光特性を説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）には、シリコン半導体素子１ａのＰＬ（Photo Luminescence）発光特性を示すデータが示されている。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すデータは、何れも室温で測定されたデータである。図３（ａ）には、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａにおけるＰＬ発光の波長とＰＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ１に示すデータ）が示されている。更に、図３（ａ）には、アルゴンが添加されていないシリコンにおけるＰＬ発光の波長とＰＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ２に示すデータ）が示されている。図３（ａ）に示すグラフの横軸はＰＬ発光の波長（ｎｍ）を表しており、縦軸はＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。ＰＬ発光強度の測定は、５３２ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ４レーザを励起に用い、赤外フォトマル（Hamamatsu Photonics R5509-72）を検出に用いて、室温において行われた。図３（ａ）に示すデータによれば、アルゴン濃度１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａのＰＬ発光（１．１３μｍ帯）の強度は、アルゴンが添加されていないシリコン素子のＰＬ発光（１．１３μｍ帯）の強度の５０倍以上となっている。以上のように、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａでは、ＰＬ発光の強度が大幅に向上されている。
【００２１】
また、図３（ｂ）には、シリコン半導体素子１ａのアルゴン濃度と、１．１３μｍ帯のＰＬ発光の強度との相関が示されている。図３（ｂ）に示すグラフの横軸はアルゴン濃度（ｃｍ−３）を表しており、縦軸は１．１３μｍ帯のＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図３（ｂ）に示すデータによれば、アルゴンが添加されていない場合のＰＬ発光の強度を「１」（単位）とすると、アルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ１０のデータ参照）〜２×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ１１のデータ参照）におけるＰＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して１０倍から１００倍以上となっている。以上のように、ＰＬ発光の強度はアルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３において著しく向上されている。
【００２２】
特に、アルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ１２のデータ参照）〜１×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ１３のデータ参照）におけるＰＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して３０倍〜１００倍以上となっている。以上のように、ＰＬ発光の強度はアルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３においてより著しく向上されている。
【００２３】
また、図４（ａ）及び図４（ｂ）には、シリコン半導体素子１ａのＥＬ（Electric Luminescence）発光特性を示すデータが示されている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すデータは、何れも室温で測定されたデータである。図４（ａ）には、アルゴン濃度が２×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａにおけるＥＬ発光の波長とＥＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ３に示すデータ）が示されている。更に、図４（ａ）には、アルゴンが添加されていないシリコンにおけるＥＬ発光の波長とＥＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ４に示すデータであり、実際のデータが１００倍されたものである）が示されている。図４（ａ）に示すグラフの横軸はＰＬ発光の波長（ｎｍ）を表しており、縦軸はＥＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。ＥＬ発光強度の測定は、１００Ｈｚのパルス電源を用い（注入電流密度は２Ａ／ｃｍ−３）、赤外フォトマル（Hamamatsu Photonics R5509-72）を検出に用いて、室温において行われた。図４（ａ）に示すデータによれば、アルゴン濃度が２×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａのＥＬ発光（１．１μｍ帯）の強度は、アルゴンが添加されていないシリコンのＥＬ発光（１．１μｍ帯）の強度の２０００倍程度となっている。以上のように、アルゴン濃度が２×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ａでは、ＥＬ発光の強度が大幅に向上されている。
【００２４】
また、図４（ｂ）には、シリコン半導体素子１ａのアルゴン濃度と、１．１３μｍ帯のＥＬ発光の強度との相関が示されている。図４（ｂ）に示すグラフの横軸はアルゴン濃度（ｃｍ−３）を表しており、縦軸は１．１３μｍ帯のＥＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図４（ｂ）に示すデータによれば、アルゴンが添加されていない場合のＥＬ発光の強度を「１」（単位）とすると、アルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ１４のデータ参照）〜２×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ１５のデータ参照）におけるＥＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して２００倍から２０００倍以上となっている。以上のように、ＥＬ発光の強度はアルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３において著しく向上されている。
【００２５】
特に、アルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ１６のデータ参照）〜１×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ１７のデータ参照）におけるＥＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して１０００倍〜２０００倍以上となっている。以上のように、ＥＬ発光の強度はアルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３においてより著しく向上されている。従って、図３及び図４に示すデータによれば、シリコン半導体素子１ａのアルゴン濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３が好ましく、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３がより好ましい。
【００２６】
また、アルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のシリコン半導体素子１ａのＥＬ発光の応答速度は、１μｓ以上から約２０ｎｓとなり、アルゴンが添加されていないシリコンと比較して約５０倍速くなったことも本発明者によって確認されている。
【００２７】
＜第２実施形態＞
次に、図５（ａ）〜図５（ｅ）を参照して、第２実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第２実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ｂである。まず、シリコン基板２ｂ（シリコン素材）を用意する（図５（ａ））。このシリコン基板２ｂは、第１の面Ｓ１ｂと、第１の面Ｓ１ｂの反対側にある第２の面Ｓ２ｂとを有する。
【００２８】
次いで、ＨＩＰ装置を用いてシリコン基板２ｂの第１の面Ｓ１ｂからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ｂを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。シリコン基板２ｂの第２の面Ｓ２ｂは、この台の表面に接している。そして、第１の面Ｓ１ｂを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第１の面Ｓ１ｂからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ｂが形成される（図５（ｂ））。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ｂは、アルゴン（Ａｒ）が添加された領域であり、シリコン基板２ｂ及びシリコン層４ｂとから成る半導体領域に形成される。アルゴン添加領域６ｂは、シリコン基板２ｂの第１の面Ｓ１ｂからシリコン基板２ｂの内側に形成される。
【００２９】
アルゴン添加領域６ｂにおけるアルゴン濃度プロファイルを図５（ｂ）に示す（図中符号Ｐ２に示す図を参照）。このアルゴン濃度プロファイルに示すように、アルゴン濃度は、第１の面Ｓ１ｂの近傍にピークを有する。アルゴン添加領域６ｂは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。アルゴン添加領域６ｂは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。
【００３０】
次に、シリコン基板２ｂの第１の面Ｓ１ｂ上にシリコン層４ｂを形成する（図５（ｃ））。シリコン層４ｂは、第１導電型とは異なる第２導電型を示す不純物を含有する。シリコン基板２ｂとシリコン層４ｂとによりｐｎ接合部が形成される。シリコン層４ｂは、シリコン基板２ｂとの接合面の反対側にある第３の面Ｓ３ｂを有する。シリコン層４ｂの厚みは５０ｎｍ〜数μｍ程度である。なお、第２実施形態では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とするが、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。そして、シリコン層４ｂの第３の面Ｓ３ｂ上にパッシベーション膜８２を形成する（図５（ｄ））。パッシベーション膜８ｂは、例えば酸化シリコン膜である。次いで、このパッシベーション膜８２にコンタクトホールＨ１ｂを設けてパッシベーション膜８ｂを形成し、パッシベーション膜８ｂ上に第２電極１４ｂを形成すると共にシリコン基板２ｂの第２の面Ｓ２ｂ上に第１電極１２ｂを形成する。第１電極１２ｂ及び第２電極１４ｂは、導電性の金属（例えばアルミニウム等）である。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ｂが作製される（図５（ｅ））。
【００３１】
なお、第２実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関は、上述した第１実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関（すなわち、図２に示す相関）と同様である。このため、第２実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関の説明を省略する。また、上述した第２実施形態に係るシリコン素子の製造方法により作製されるシリコン半導体素子１ｂの発光特性は、上述した第１実施形態に係るシリコン半導体素子１ａの発光特性（すなわち、図３及び図４に示す発光特性）と同様である。このため、シリコン半導体素子１ｂの発光特性の説明を省略する。
【００３２】
＜第３実施形態＞
次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、第３実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第３実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ｃである。まず、シリコン基板２ｃ（シリコン素材）を用意する（図６（ａ））。このシリコン基板２ｃは、第１の面Ｓ１ｃを有する。
【００３３】
次いで、ＨＩＰ装置を用いてシリコン基板２ｃの第１の面Ｓ１ｃからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ｃを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。シリコン基板２ｃの第１の面Ｓ１ｃの反対側の面は、この台の表面に接している。そして、第１の面Ｓ１ｃを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第１の面Ｓ１ｃからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ｃが形成される。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における、４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ｃは、シリコン基板２ｃ内でアルゴンが添加された領域である。アルゴン添加領域６ｃは、シリコン基板２ｃの第１の面Ｓ１ｃからシリコン基板２ｃの内側に形成される。
【００３４】
アルゴン添加領域６ｃにおけるアルゴン濃度プロファイルを図６（ｂ）に示す（図中符号Ｐ３に示す図を参照）。このアルゴン濃度プロファイルに示すように、アルゴン濃度は、第１の面Ｓ１ｃの近傍にピークを有する。アルゴン添加領域６ｃは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。アルゴン添加領域６ｃは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有しているのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ｃが作製される（図６（ｂ））。
【００３５】
なお、第３実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関は、上述した第１実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関（すなわち、図２に示す相関）と同様である。このため、第３実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関の説明を省略する。また、第３実施形態に係るシリコン半導体素子１ｃのＰＬ発光に係る発光特性は、上述した第１実施形態に係るシリコン半導体素子１ａの発光特性（すなわち、図３に示す発光特性）と同様である。このため、シリコン半導体素子１ｃのＰＬ発光に係る発光特性の説明を省略する。
【００３６】
＜第４実施形態＞
次に、図７（ａ）〜図７（ｅ）を参照して、第４実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第４実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ｄである。まず、シリコン基板２ｄ（シリコン素材）を用意する（図７（ａ））。このシリコン基板２ｄは、第１の面Ｓ１ｄと、第１の面Ｓ１ｄの反対側にある第２の面Ｓ２ｄとを有する。シリコン基板２ｄは、シリコン領域３ｄを有する。シリコン領域３ｄは、シリコン基板２ｄの第１の面Ｓ１ｄから内側に厚みを有するように設けられる。シリコン領域３ｄは、第１導電型を示す不純物を含有する不純物層であり、ポーラスシリコン（Porous Silicon）又はベータ鉄シリサイド（β‐ＦｅＳｉ２）の何れかによって構成されている。
【００３７】
次いで、シリコン基板２ｄの第１の面Ｓ１ｄ上にシリコン層４ｄを形成する（図７（ｂ））。シリコン層４ｄは、第１導電型とは異なる第２導電型を示す不純物を含有する。シリコン基板２ｄ（特にシリコン領域３ｄ）とシリコン層４ｄとによりｐｎ接合部が形成される。シリコン層４ｄは、シリコン基板２ｄとの接合面の反対側にある第３の面Ｓ３ｄを有する。シリコン層４ｄの厚みは５０ｎｍ〜数μｍ程度である。なお、第４実施形態では、シリコン領域３ｄがポーラスシリコンによって構成されている場合には、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とし、シリコン領域３ｄがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合には、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とする。これに対し、シリコン領域３ｄがポーラスシリコンによって構成されている場合に、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としてもよいし、シリコン領域３ｄがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合に、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。
【００３８】
そして、ＨＩＰ装置を用いてシリコン層４ｄの第３の面Ｓ３ｄからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ｄを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。シリコン基板２ｄの第２の面Ｓ２ｄは、この台の表面に接している。そして、第３の面Ｓ３ｄを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第３の面Ｓ３ｄからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ｄが形成される（図７（ｃ））。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ｄは、アルゴンが添加された領域であり、シリコン基板２ｄ及びシリコン層４ｄとから成る半導体領域に形成される。アルゴン添加領域６ｄは、シリコン層４ｄの第３の面Ｓ３ｄから上述の半導体領域の内側に形成されている。
【００３９】
アルゴン添加領域６ｄにおけるアルゴン濃度プロファイルを図７（ｃ）に示す（図中符号Ｐ４に示す図を参照）。図中符号Ｐ４に示すように、アルゴン濃度は、第３の面Ｓ３ｄの近傍にピークを有している。このアルゴン濃度プロファイルに示す例では、アルゴン添加領域６ｄは、シリコン層４ｄの第３の面Ｓ３ｄからシリコン層４ｄ及びシリコン領域３ｄを含みシリコン基板２ｄの内部に至る。シリコン領域３ｄがポーラスシリコンにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｄは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有している。このアルゴン添加領域６ｄは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有しているのがより好ましい。また、シリコン領域３ｄがベータ鉄シリサイドにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｄは、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有している。このアルゴン添加領域６ｄは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有しているのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。
【００４０】
次に、シリコン層４ｄの第３の面Ｓ３ｄ上にパッシベーション膜８３を形成する（図７（ｄ））。パッシベーション膜８ｄは、例えば酸化シリコン膜である。次いで、このパッシベーション膜８３にコンタクトホールＨ１ｄを設けてパッシベーション膜８ｄを形成し、パッシベーション膜８ｄ上に第２電極１４ｄを形成すると共にシリコン基板２ｄの第２の面Ｓ２ｄ上に第１電極１２ｄを形成する。第１電極１２ａ及び第２電極１４ａは、導電性の金属（例えばアルミニウム等）である。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ｄが作製される（図７（ｅ））。
【００４１】
なお、第４実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関は、上述した第１実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関（すなわち、図２に示す相関）と同様である。このため、第４実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関の説明を省略する。
【００４２】
次に、図８及び図９を参照して、上述した第４実施形態に係るシリコン素子の製造方法により作製されるシリコン半導体素子１ｄの発光特性を説明する。図８（ａ）には、ポーラスシリコンにより構成されたシリコン領域３ｄを有するシリコン半導体素子１ｄのＰＬ発光特性を示すデータが示されており、図８（ｂ）には、ポーラスシリコンにより構成されたシリコン領域３ｄを有するシリコン半導体素子１ｄのＥＬ発光特性を示すデータが示されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すデータは、何れも室温で測定されたデータである。図８（ａ）には、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄにおけるＰＬ発光の波長とＰＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ５に示すデータ）が示されている。更に、図８（ａ）には、アルゴンが添加されていないシリコンにおけるＰＬ発光の波長とＰＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ６に示すデータであり、実際のデータが５０倍されたものである）が示されている。図８（ａ）に示すグラフの横軸はＰＬ発光の波長（ｎｍ）を表しており、縦軸はＰＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図８（ａ）に示すデータによれば、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄのＰＬ発光（１．１μｍ帯）の強度は、アルゴンが添加されていないシリコン素子のＰＬ発光（１．１μｍ帯）の強度の１００倍以上となっている。以上のように、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄでは、ＰＬ発光の強度が大幅に向上されている。
【００４３】
また、ＰＬ発光のピークは、アルゴンが添加されていないシリコンの場合には１１５０ｎｍ程度であるが、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄの場合にはピークがシフトして９２２ｎｍ程度となっている。
【００４４】
また、図８（ｂ）には、シリコン半導体素子１ｄのアルゴン濃度と、９２２ｎｍ帯のＰＬ発光の強度との相関が示されている。図８（ｂ）に示すグラフの横軸はアルゴン濃度（ｃｍ−３）を表しており、縦軸はＥＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図８（ｂ）に示すデータによれば、アルゴンが添加されていない場合のＥＬ発光の強度を「１」（単位）とすると、アルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ１８のデータ参照）〜２×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ１９のデータ参照）におけるＥＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して３０倍から１００倍以上となっている。以上のように、ＥＬ発光の強度はアルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３において著しく向上されている。
【００４５】
特に、アルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ２０のデータ参照）〜８×１０１９ｃｍ−３（図中符号Ｄ２１のデータ参照）におけるＰＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して１００倍以上となっている。以上のように、ＰＬ発光の強度はアルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３〜８×１０１９ｃｍ−３においてより著しく向上されている。従って、ポーラスシリコンを用いたシリコン半導体素子１ｄのアルゴン濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３が好ましく、２×１０１８ｃｍ−３〜８×１０１９ｃｍ−３がより好ましい。
【００４６】
また、図９（ａ）及び図９（ｂ）には、ベータ鉄シリサイドにより構成されたシリコン領域３ｄを有するシリコン半導体素子１ｄのＥＬ（Electric Luminescence）発光特性を示すデータが示されている。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すデータは、何れも室温で測定されたデータである。図９（ａ）には、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄにおけるＥＬ発光の波長とＥＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ７に示すデータ）が示されている。更に、図９（ａ）には、アルゴンが添加されていないシリコンにおけるＥＬ発光の波長とＥＬ発光の強度との相関を示すデータ（図中符号Ａ８に示すデータ）とが示されている。図９（ａ）に示すグラフの横軸はＰＬ発光の波長（ｎｍ）を表しており、縦軸はＥＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図９（ａ）に示すデータによれば、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄのＥＬ発光（１．６μｍ帯）の強度は、アルゴンが添加されていないシリコンのＥＬ発光（１．６μｍ帯）の強度の１５倍程度となっている。以上のように、アルゴン濃度が１×１０１９ｃｍ−３程度のシリコン半導体素子１ｄでは、ＥＬ発光の強度が大幅に向上されている。
【００４７】
また、図９（ｂ）には、シリコン半導体素子１ｄのアルゴン濃度と、１．６μｍ帯のＥＬ発光の強度との相関が示されている。図９（ｂ）に示すグラフの横軸はアルゴン濃度（ｃｍ−３）を表しており、縦軸は１．６μｍ帯のＥＬ発光の強度（ａｒｂ．ｕｎｉｔｓ）を表している。図９（ｂ）に示すデータによれば、アルゴンが添加されていない場合のＥＬ発光の強度を「１」（単位）とすると、アルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ２２のデータ参照）〜１×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ２３のデータ参照）におけるＥＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して４倍から１５倍以上となっている。以上のように、ＥＬ発光の強度はアルゴン濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３において著しく向上されている。
【００４８】
特に、アルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３（図中符号Ｄ２４のデータ参照）〜１×１０２０ｃｍ−３（図中符号Ｄ２３のデータ参照）におけるＥＬ発光の強度は、アルゴンが添加されていない場合に比較して６倍〜１５倍以上となっている。以上のように、ＥＬ発光の強度はアルゴン濃度が２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３においてより著しく向上されている。従って、ベータ鉄シリサイドを有するシリコン半導体素子１ｄのアルゴン濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３が好ましく、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３がより好ましい。
【００４９】
＜第５実施形態＞
次に、図１０（ａ）〜図１０（ｅ）を参照して、第５実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第５実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ｅである。まず、シリコン基板２ｅ（シリコン素材）を用意する（図１０（ａ））。このシリコン基板２ｅは、第１の面Ｓ１ｅと、第１の面Ｓ１ｅの反対側にある第２の面Ｓ２ｅとを有する。シリコン基板２ｅは、シリコン領域３ｅを有する。シリコン領域３ｅは、シリコン基板２ｅの第１の面Ｓ１ｅから内側に厚みを有するように設けられる。シリコン領域３ｅは、第１導電型を示す不純物を含有する不純物層であり、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイド（β‐ＦｅＳｉ２）の何れかによって構成されている。
【００５０】
次いで、ＨＩＰ装置を用いてシリコン基板２ｅの第１の面Ｓ１ｅからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ｅを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。そして、シリコン基板２ｅの第２の面Ｓ２ｅは、この台の表面に接している。第１の面Ｓ１ｅを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第１の面Ｓ１ｅからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ｅが形成される（図１０（ｂ））。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ｅは、アルゴンが添加された領域であり、シリコン基板２ｅ及びシリコン層４ｅとから成る半導体領域に形成される。アルゴン添加領域６ｅは、シリコン基板２ｅの第１の面Ｓ１ｅからシリコン基板２ｅの内側に形成される。
【００５１】
アルゴン添加領域６ｅにおけるアルゴン濃度プロファイルを図１０（ｂ）に示す（図中符号Ｐ５に示す図を参照）。このアルゴン濃度プロファイルに示すように、アルゴン濃度は、第１の面Ｓ１ｅの近傍にピークを有する。このアルゴン濃度プロファイルに示す例では、アルゴン添加領域６ｄは、シリコン基板２ｅの第１の面Ｓ１ｅからシリコン領域３ｅを含みシリコン基板２ｅの内部に至る。シリコン領域３ｅがポーラスシリコンにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｅは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。このアルゴン添加領域６ｅは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。また、シリコン領域３ｅがベータ鉄シリサイドにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｅは、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。このアルゴン添加領域６ｅは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。
【００５２】
次に、シリコン基板２ｅの第１の面Ｓ１ｅ上にシリコン層４ｅを形成する（図１０（ｃ））。シリコン層４ｅは、第１導電型とは異なる第２導電型を示す不純物を含有する。シリコン基板２ｅ（特にシリコン領域３ｅ）とシリコン層４ｅとによりｐｎ接合部が形成される。シリコン層４ｅは、シリコン基板２ｅとの接合面の反対側にある第３の面Ｓ３ｅを有する。シリコン層４ｅの厚みは５０ｎｍ〜数μｍ程度である。なお、第５実施形態では、シリコン領域３ｅがポーラスシリコンによって構成されている場合には、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型とし、シリコン領域３ｅがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合には、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型とする。これに対し、シリコン領域３ｅがポーラスシリコンによって構成されている場合に、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としてもよいし、シリコン領域３ｅがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合に、第１導電型をｐ型、第２導電型をｎ型としてもよい。そして、シリコン層４ｅの第３の面Ｓ３ｅ上にパッシベーション膜８４を形成する（図１０（ｄ））。パッシベーション膜８ｅは、例えば酸化シリコン膜である。次いで、このパッシベーション膜８４にコンタクトホールＨ１ｅを設けてパッシベーション膜８ｅを形成し、パッシベーション膜８ｅ上に第２電極１４ｅを形成すると共にシリコン基板２ｅの第２の面Ｓ２ｅ上に第１電極１２ｅを形成する。第１電極１２ｅ及び第２電極１４ｅは、導電性の金属（例えばアルミニウム等）である。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ｅが作製される（図１０（ｅ））。
【００５３】
なお、第５実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関は、上述した第１実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関（すなわち、図２に示す相関）と同様である。このため、第５実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関の説明を省略する。また、第５実施形態に係るシリコン半導体素子１ｅの発光特性は、シリコン領域３ｅがポーラスシリコンによって構成されている場合には図８と同様であり、シリコン領域３ｅがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合には図９に示す発光特性と同様である。このため、シリコン半導体素子１ｅの発光特性の説明を省略する。
【００５４】
＜第６実施形態＞
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照して、第６実施形態に係るシリコン素子の製造方法を説明する。第６実施形態に係るシリコン素子は、シリコン半導体素子１ｆである。まず、シリコン基板２ｆ（シリコン素材）を用意する（図１１（ａ））。このシリコン基板２ｆは、第１の面Ｓ１ｆ及びシリコン領域３ｆを有する。シリコン領域３ｆは、シリコン基板２ｆの第１の面Ｓ１ｆから内側に厚みを有するように設けられている。シリコン領域３ｆは、ポーラスシリコン又はベータ鉄シリサイド（β‐ＦｅＳｉ２）の何れかによって構成されている。
【００５５】
次いで、ＨＩＰ装置を用いてシリコン基板２ｆの第１の面Ｓ１ｆからアルゴンを添加する。この場合、シリコン基板２ｆを、ＨＩＰ装置内の基板載置用の台上に載置する。そして、シリコン基板２ｆの第１の面Ｓ１ｆの反対側の面は、この台の表面に接している。第１の面Ｓ１ｆを、３０分間〜６時間の間、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度と４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力とに調整されたアルゴンを含む雰囲気に露出する。これにより、第１の面Ｓ１ｆからアルゴンが添加される。このアルゴンの添加により、アルゴン添加領域６ｆが形成される。アルゴン添加条件は、アルゴン雰囲気中における４ＭＰａ〜２００ＭＰａの圧力、摂氏４００度〜摂氏９００度の温度、及び、３０分間〜６時間の処理時間である。アルゴン添加領域６ｆは、シリコン基板２ｆ内でアルゴンが添加された領域である。アルゴン添加領域６ｆは、シリコン基板２ｆの第１の面Ｓ１ｆからシリコン基板２ｆの内側に形成される。
【００５６】
アルゴン添加領域６ｆにおけるアルゴン濃度プロファイルを図１１（ｂ）に示す（図中符号Ｐ６に示す図を参照）。このアルゴン濃度プロファイルに示すように、アルゴン濃度は、第１の面Ｓ１ｆの近傍にピークを有する。シリコン領域３ｆがポーラスシリコンにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｆは、１×１０１８ｃｍ−３〜２×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。このアルゴン添加領域６ｆは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。また、シリコン領域３ｆがベータ鉄シリサイドにより構成されている場合のアルゴン添加領域６ｆは、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有する。このアルゴン添加領域６ｆは、２×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３のアルゴン濃度を示す領域を有するのがより好ましい。なお、アルゴンを添加する方法としては、イオン注入及びスパッタ等の方法の何れを用いてもよい。この後、ダイシング等の処理を経て、シリコン半導体素子１ｆが作製される（図１１（ｂ））。
【００５７】
なお、第６実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関は、上述した第１実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関（すなわち、図２に示す相関）と同様である。このため、第６実施形態に係るアルゴン添加条件（圧力、温度及び処理時間）とＰＬ発光の強度との相関の説明を省略する。また、第６実施形態に係るシリコン半導体素子１ｆの発光特性は、シリコン領域３ｆがポーラスシリコンによって構成されている場合には図８と同様であり、シリコン領域３ｆがベータ鉄シリサイドによって構成されている場合には図９に示す発光特性と同様である。このため、シリコン半導体素子１ｆの発光特性の説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【図２】実施形態に係るアルゴン添加条件を説明するための図である。
【図３】実施形態に係るシリコン半導体素子の発光特性を示す図である。
【図４】実施形態に係るシリコン半導体素子の発光特性を示す図である。
【図５】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【図６】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【図７】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【図８】実施形態に係るシリコン半導体素子の発光特性を示す図である。
【図９】実施形態に係るシリコン半導体素子の発光特性を示す図である。
【図１０】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【図１１】実施形態に係るシリコン半導体素子の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ，１ｂ，１ｃ…シリコン半導体素子、２ａ，２ｂ，２ｃ…シリコン基板、３ａ，３ｂ…シリコン領域、４ａ，４ｂ…シリコン層、６ａ，６ｂ，６ｃ…アルゴン添加領域、８ａ，８ｂ…パッシベーション膜、１２ａ，１２ｂ…第１電極、１４ａ，１４ｂ…第２電極、Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ１ｃ…第１の面、Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ…第２の面、Ｓ３ａ，Ｓ２ｂ…第３の面、Ｈ１ａ，Ｈ１ｂ…コンタクトホール。
【図１】
2008053445.tif 000003
【図２】
2008053445.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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