(57)【要約】      （修正有）【課題】多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子における発熱体の低抵抗化を図れ且つ製造歩留まりを向上可能な赤外線放射素子の製造方法を提供する。【解決手段】ｐ形シリコン基板からなる半導体基板１の一表面側における発熱体３の形成予定部位（半導体基板１の上記一表面側における半導体基板１内）に半導体基板１よりも不純物濃度が高いｎ形の低抵抗領域からなる半導体層１３を形成する半導体層形成工程を行う。半導体層形成工程では、イオン注入工程と活性化アニール工程とで半導体層１３を形成している。次に、半導体層１３および半導体基板１における半導体層１３直下の部位を陽極酸化処理にて多孔質化することで第２の多孔質半導体層からなる発熱体３、第１の多孔質半導体層からなる断熱層２を順次形成する多孔質化工程を行う。その後、パッド４を形成するパッド形成工程を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の一表面側に形成され半導体基板よりも熱伝導率の小さな第１の多孔質半導体層からなる断熱層と、断熱層上に形成され断熱層よりも熱伝導率および導電率それぞれが大きな第２の多孔質半導体層からなる発熱体とを備え、発熱体への通電により発熱体を発熱させることで発熱体から赤外線が放射される赤外線発光素子の製造方法であって、半導体基板の前記一表面側における発熱体の形成予定部位に半導体基板よりも不純物濃度が高い半導体層を形成した後で、半導体基板の前記一表面側から半導体層、半導体基板における半導体層直下の部位それぞれを多孔質化することにより第２の多孔質半導体層、第１の多孔質半導体層を順次形成することを特徴とする赤外線放射素子の製造方法。
【請求項２】
前記半導体層を形成する半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一表面側における前記半導体基板内に前記半導体層としての低抵抗領域を形成することを特徴とする請求項１記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項３】
前記半導体層形成工程では、前記低抵抗領域を導電形がｎ形となるように形成することを特徴とする請求項２記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板として導電形がｐ形の半導体基板を用いることを特徴とする請求項３記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項５】
前記半導体層を形成する半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一表面上に前記半導体層としての半導体薄膜を成膜することを特徴とする請求項１記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項６】
前記半導体層形成工程では、前記半導体薄膜の膜厚を０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項５記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項７】
前記半導体層形成工程では、前記半導体薄膜を導電形がｎ形となるように成膜することを特徴とする請求項５または請求項６記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項８】
前記半導体層、前記半導体基板における前記半導体層直下の部位それぞれを多孔質化することで前記第２の多孔質半導体層、前記第１の多孔質半導体層を順次形成する際に、前記第２の多孔質半導体層の多孔度を前記第１の多孔質半導体層の多孔度よりも小さくすることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の赤外線放射素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１の多孔質半導体層および前記第２の多孔質半導体層を陽極酸化処理にて形成するようにし、前記半導体層を多孔質化することで前記第２の多孔質半導体層を形成する陽極酸化処理での電流密度を、前記半導体基板における前記半導体層直下の部位を多孔質化することで前記第１の多孔質半導体層を形成する陽極酸化処理での電流密度よりも小さくすることにより、前記第２の多孔質半導体層の多孔度を前記第１の多孔質半導体層の多孔度よりも小さくすることを特徴とする請求項８記載の赤外線放射素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線放射素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、赤外放射源を利用した各種の分析装置（例えば、赤外線ガス分析計など）が提供されているが、これらの分析装置で用いられている赤外放射源として代表的なものは、ハロゲンランプであって、大型で且つ寿命が比較的短いので、赤外線を利用してガスを検出する小型のガスセンサへの適用は難しい。なお、透光性の気密容器内に放射体としてのフィラメントを収納したハロゲンランプのような赤外放射源においては、フィラメントの形状や放射特性などを工夫することにより小型化を図ったものもあるが、気密容器を必要とするから、小型のガスセンサへの適用は難しいのが現状である。
【０００３】
そこで、小型化が可能な赤外放射源として、マイクロマシンニング技術を利用して形成する赤外線放射素子が各所で研究開発されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【０００４】
ここにおいて、上記特許文献１〜３には、シリコン基板などをマイクロマシンニング技術により加工して形成した矩形枠状の支持基板の一表面側において２点間に線状の発熱体を架け渡した所謂マイクロブリッジ構造の赤外線放射素子が記載されている。なお、この種のマイクロブリッジ構造の赤外線放射素子は、線状の発熱体への通電に伴うジュール熱により発熱体から赤外線を放射させるものである。
【０００５】
ところで、赤外線の吸収を利用してガスを検出するガスセンサにおいて検出精度を高くするためには、赤外線放射素子から放射される赤外線の放射量を安定させ短時間で計測することが望ましく、上述のマイクロブリッジ構造の赤外線放射素子では、支持基板が矩形枠状に形成されており、線状の発熱体の周囲が空気なので、発熱体と発熱体周囲との熱容量差を大きくすることができ、発熱体へ流す電流のオンオフに高速で応答するようになっている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された赤外線放射素子では、線状の発熱体の両端に設けたパッド間へ印加する電圧のオンオフに伴う応答速度を向上させるために、発熱体の周囲を空気または真空として発熱体と周囲との熱容量の差を大きくしてあるが、発熱体が線状の形状に形成されており両端部が支持基板に支持されているだけなので、発熱体が破損したり熱により溶断したりして寿命が短くなってしまうことがあった。
【０００７】
そこで、上記特許文献１〜３に開示された赤外線放射素子に比べて赤外線の放射量を増大させることができるとともに長寿命化を図ることが可能な赤外線放射素子として、多孔質シリコン層のような多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子が提案されている。この種の平面型の赤外線放射素子は、例えば、シリコン基板の一表面側に第１の多孔質シリコン層からなる断熱層が形成されるとともに、断熱層上に第１の多孔質シリコン層よりも多孔度が小さく熱伝導率および導電率が大きな第２の多孔質シリコン層からなる層状の発熱体が形成され、発熱体上に一対のパッドが形成されている。ここにおいて、多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子では、発熱体の絶対温度と発熱体から放射される赤外線のピーク波長との関係がウィーンの変位則を満たしており、発熱体としての第２の多孔質シリコン層が擬似黒体を構成し、ピーク波長が４μｍ以上の赤外線を放射することができる。また、多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子は１０Ｈｚ以上の高速応答性を有している。
【特許文献１】特開平９−１５３６４０号公報（段落番号〔００２７〕、〔００２８〕、図２参照）
【特許文献２】特開２０００−２３６１１０号公報（段落番号〔００１７〕、〔００１８〕、〔００１９〕、図１、図２参照）
【特許文献３】特開平１０−２９４１６５号公報（段落番号〔００１４〕、〔００１５〕、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子では、低消費電力化を図るために発熱体の抵抗を断熱層の抵抗に比べてより低くすることが望ましく、陽極酸化処理にてシリコン基板の一表面側に第１の多孔質シリコン層、第２の多孔質シリコン層を連続的に形成してから、第２の多孔質シリコン層にイオン注入を行って活性化アニールを行うことで低抵抗の発熱体を形成することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、本願発明者らは、第２の多孔質シリコン層にイオン注入を行って活性化アニールを行うプロセスを採用した場合には、活性化アニールを行う際の熱歪によって第１の多孔質シリコン層や第２の多孔質シリコン層が破壊されてしまうことがあり、歩留まりが低下してしまうという実験結果を得た。
【００１０】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子における発熱体の低抵抗化を図れ且つ製造歩留まりを向上可能な赤外線放射素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、半導体基板の一表面側に形成され半導体基板よりも熱伝導率の小さな第１の多孔質半導体層からなる断熱層と、断熱層上に形成され断熱層よりも熱伝導率および導電率それぞれが大きな第２の多孔質半導体層からなる発熱体とを備え、発熱体への通電により発熱体を発熱させることで発熱体から赤外線が放射される赤外線発光素子の製造方法であって、半導体基板の前記一表面側における発熱体の形成予定部位に半導体基板よりも不純物濃度が高い半導体層を形成した後で、半導体基板の前記一表面側から半導体層、半導体基板における半導体層直下の部位それぞれを多孔質化することにより第２の多孔質半導体層、第１の多孔質半導体層を順次形成することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第２の多孔質半導体層、第１の多孔質半導体層の形成後にイオン注入および活性化アニールを行うことなく低抵抗の発熱体を形成することができるので、イオン注入および活性化アニールに起因した各多孔質半導体層の破壊を防止することができ、発熱体の低抵抗化を図れるとともに製造歩留まりを向上できる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記半導体層を形成する半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一表面側における前記半導体基板内に前記半導体層としての低抵抗領域を形成することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、前記半導体層を前記半導体基板の前記一表面上に成膜する場合に比べて、前記半導体基板と前記半導体層との界面での剥がれを抑制することができ、製造歩留まりが向上する、
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記半導体層形成工程では、前記低抵抗領域を導電形がｎ形となるように形成することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、前記低抵抗領域を陽極酸化処理にて多孔質化する際に前記低抵抗領域の導電形がｐ形である場合に比べて多孔度を小さくできるので、前記発熱体の低抵抗化が容易になる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記半導体基板として導電形がｐ形の半導体基板を用いることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、前記半導体基板としてｎ形の半導体基板を用いる場合に比べて、前記半導体基板と前記低抵抗領域との界面が明確になり、前記半導体層の厚さを薄くことが可能となる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記半導体層を形成する半導体層形成工程では、前記半導体基板の前記一表面上に前記半導体層としての半導体薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、イオン注入や不純物拡散によって前記半導体層を形成するプロセスを採用する場合に比べて、前記半導体層の厚さの制御が容易になるとともに正確になる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記半導体層形成工程では、前記半導体薄膜の膜厚を０．５μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、前記発熱体の厚さを０．５μｍ以下とすることができて前記発熱体の厚さが０．５μｍよりも厚い場合に比べて前記発熱体の熱容量を小さくでき、前記発熱体への通電に対する応答速度を速めることができる。なお、前記半導体基板が代表的な半導体基板であるシリコン基板とした場合、イオン注入や不純物拡散により前記半導体層を形成する際に前記発熱体の厚さを０．５μｍ以下とするのは困難である。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記半導体層形成工程では、前記半導体薄膜を導電形がｎ形となるように成膜することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、前記半導体薄膜を陽極酸化処理にて多孔質化する際に前記半導体薄膜の導電形がｐ形である場合に比べて多孔度を小さくできるので、前記発熱体の低抵抗化が容易になる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記半導体層、前記半導体基板における前記半導体層直下の部位それぞれを多孔質化することで前記第２の多孔質半導体層、前記第１の多孔質半導体層を順次形成する際に、前記第２の多孔質半導体層の多孔度を前記第１の多孔質半導体層の多孔度よりも小さくすることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、前記第２の多孔質半導体層の低抵抗化を図ることができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記第１の多孔質半導体層および前記第２の多孔質半導体層を陽極酸化処理にて形成するようにし、前記半導体層を多孔質化することで前記第２の多孔質半導体層を形成する陽極酸化処理での電流密度を、前記半導体基板における前記半導体層直下の部位を多孔質化することで前記第１の多孔質半導体層を形成する陽極酸化処理での電流密度よりも小さくすることにより、前記第２の多孔質半導体層の多孔度を前記第１の多孔質半導体層の多孔度よりも小さくすることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、前記第２の多孔質半導体層の多孔度の制御を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明では、第２の多孔質半導体層、第１の多孔質半導体層の形成後にイオン注入および活性化アニールを行うことなく低抵抗の発熱体を形成することができるので、イオン注入および活性化アニールに起因した各多孔質半導体層の破壊を防止することができ、発熱体の低抵抗化を図れるとともに製造歩留まりを向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（実施形態１）
まず、図１（ｃ）を参照して本実施形態の赤外線放射素子Ａについて説明した後で、赤外線放射素子Ａの製造方法について図１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００３０】
本実施形態の赤外線放射素子Ａは、図１（ｃ）に示すように、半導体基板１の一表面（図１（ｃ）の上面）側に半導体基板１よりも熱伝導率が十分に小さな断熱層２が形成されるとともに、断熱層２よりも熱伝導率および導電率それぞれが大きな層状の発熱体３が断熱層２上に形成され、発熱体３上に通電用の一対のパッド（電極）４，４が形成されており、発熱体３への通電により発熱体３を発熱させることで発熱体３から赤外線が放射される。なお、各パッド４，４は金属材料（例えば、タングステン、アルミニウム、金など）により形成されている。
【００３１】
断熱層２および発熱体３は、互いに多孔度の異なる多孔質半導体層により構成されており、断熱層２を構成する多孔質半導体層（以下、第１の多孔質半導体層と称す）の多孔度よりも発熱体３を構成する多孔質半導体層（以下、第２の多孔質半導体層と称す）の多孔度が小さくなっている。言い換えれば、断熱層２は、発熱体３よりも多孔度が大きな多孔質半導体層により構成されており、層の全容積の中で微細孔の占める容積の割合が発熱体３よりも高くなっている。なお、多孔質半導体層は、多孔度が高くなるにつれて熱伝導率および熱容量が小さくなり、例えば、熱伝導率が１６８〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕、熱容量が１．６７×１０６〔Ｊ／（ｍ３・Ｋ）〕の単結晶のシリコン基板を陽極酸化して形成される多孔度が６０％の多孔質シリコン層は、熱伝導率が１〔Ｗ／（ｍ・Ｋ）〕、熱容量が０．７×１０６〔Ｊ／（ｍ３・Ｋ）〕であることが知られている。
【００３２】
本実施形態の赤外線放射素子Ａは、多孔質層を利用した平面型の赤外線放射素子であって、発熱体３から放射される赤外線のピーク波長をλ（μｍ）、発熱体３の絶対温度をＴ（Ｋ）とすれば、ピーク波長λは、
λ＝２８９８／Ｔ
となり、発熱体３の絶対温度Ｔと発熱体３から放射される赤外線のピーク波長λとの関係がウィーンの変位則を満たしている。要するに、本実施形態の赤外線放射素子Ａでは、発熱体３としての第２の多孔質半導体層が擬似黒体を構成しており、図示しない外部電源からパッド４，４間に印加する電圧を調整することにより、発熱体３に発生するジュール熱を変化させることができて、発熱体３から放射される赤外線のピーク波長λを変化させることができる。なお、本実施形態の赤外線放射素子Ａでは、例えば、一対のパッド４，４間に３００Ｖ程度の電圧を印加することによりピーク波長λが３μｍ〜４μｍの赤外線を放射させることが可能であり、パッド４，４間に印加する電圧を適宜調整することにより、ピーク波長が４μｍ以上の赤外線を放射させることも可能である。
【００３３】
なお、本実施形態の赤外線放射素子Ａでは、半導体基板１として、主表面（上記一表面）が（１００）面で抵抗率が１００Ωｃｍの単結晶のｐ形シリコン基板を用いており、第１の多孔質半導体層を多孔度が略７５％の多孔質シリコン層により構成し、第２の多孔質半導体層を多孔度が略３０％の多孔質シリコン層により構成してある。なお、本実施形態の赤外線放射素子Ａでは、断熱層２および発熱体３の形成前の半導体基板１の厚さを６２５μｍ、陽極酸化処理により形成する断熱層２の厚さを５０μｍ、陽極酸化処理により形成する発熱体３の厚さを１μｍ、パッド４の厚さを０．１μｍとしてあるが、これらの厚さは一例であって特に限定するものではない。
【００３４】
以下、本実施形態の赤外線放射素子Ａの製造方法について図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、上述のｐ形シリコン基板からなる半導体基板１の上記一表面側における発熱体３の形成予定部位（本実施形態では、半導体基板１の上記一表面側における半導体基板１内）に半導体基板１よりも不純物濃度が高いｎ形の低抵抗領域からなる半導体層１３を形成する半導体層形成工程を行うことによって、図１（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、半導体層形成工程では、半導体基板１の上記一表面側から半導体基板１へ不純物イオンを注入するイオン注入工程を行ってから、半導体基板１へ注入された不純物イオンを活性化する活性化アニール工程を行うことにより、発熱体３の設定厚さの半導体層１３を形成している。なお、半導体層形成工程では、イオン注入条件として、イオン種をリン、加速電圧を５０ｋＶ、ドーズ量を１×１０１５ｃｍ−２とし、活性化アニール条件として、雰囲気ガスを窒素、アニール温度を１０００℃、アニール時間を３０分としてあり、半導体層１３のシート抵抗が略１００Ω／□となっているが、半導体層１３のシート抵抗、イオン注入条件、活性化アニール条件はいずれも一例であって、特に限定するものではない。
【００３６】
次に、半導体基板１の他表面側に陽極酸化処理時に用いる通電用電極（図示せず）を形成した後、半導体層１３および半導体基板１における半導体層１３直下の部位を陽極酸化処理にて多孔質化することで第２の多孔質半導体層からなる発熱体３、第１の多孔質半導体層からなる断熱層２を順次形成する多孔質化工程を行うことによって、図１（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、陽極酸化処理では、電解液として５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを１：１で混合した混合液を用い、半導体基板１を主構成とする被処理物を処理槽に入れられた電解液に浸漬し、通電用電極を陽極、半導体基板１の上記一表面側に対向配置された白金電極を陰極として、電源から陽極と陰極との間に所定の電流密度（例えば、５０ｍＡ／ｃｍ２）の電流を所定時間（例えば、１０分）だけ流すことにより第２の多孔質半導体層（多孔質シリコン層）からなる発熱体３と第１の多孔質半導体層（多孔質シリコン層）からなる断熱層２を連続的に形成している。
【００３７】
その後、メタルマスクなどを利用して蒸着法などによって金属材料（例えば、タングステン、アルミニウムなど）からなるパッド４を形成するパッド形成工程を行うことによって、図１（ｃ）に示す構造を得る。
【００３８】
以上説明した製造方法によれば、第１の多孔質半導体層および第２の多孔質半導体層の形成後にイオン注入および活性化アニールを行うことなく低抵抗の発熱体３を形成することができるので、イオン注入および活性化アニールに起因した各多孔質半導体層の破壊を防止することができ、発熱体３の低抵抗化を図れるとともに製造歩留まりを向上できる。また、半導体層１３を形成する半導体層形成工程では、半導体基板１の上記一表面側における半導体基板１内に半導体層１３としての低抵抗領域を形成しているので、半導体層１３を半導体基板１の上記一表面上に成膜する場合に比べて、半導体基板１と半導体層１３との界面での剥がれを抑制することができ、製造歩留まりが向上する、また、半導体層形成工程では、半導体層１３としての低抵抗領域の導電形をｎ形としているので、低抵抗領域を陽極酸化処理にて多孔質化する際に低抵抗領域の導電形がｐ形である場合に比べて多孔度を小さくでき、発熱体３の低抵抗化が容易になる（発熱体３が高抵抗になるのを防止することができる）。また、半導体基板１として導電形がｐ形のシリコン基板を用いているので、半導体基板１としてｎ形の半導体基板を用いる場合に比べて、半導体基板１と低抵抗領域との界面が明確になり（低抵抗領域の境界での濃度プロファイルが急峻になり）、半導体層１３の厚さを薄くことが可能となる。
【００３９】
なお、上述の製造方法における半導体層形成工程として熱拡散工程を採用してもよいが、イオン注入工程を採用した方が熱拡散工程を採用した場合に比べて半導体層１３の厚さを薄くできるので、発熱体３の熱容量を小さくすることができる。また、上述の製造方法では、半導体基板１としてｐ形シリコン基板を用い、半導体層形成工程ではｎ形の不純物イオン（イオン種）を注入してｎ形の低抵抗領域からなる半導体層１３を形成しているが、半導体基板１としてｎ形シリコン基板を用い、半導体層形成工程においてｐ形の不純物イオン（例えば、ボロンイオンなど）を注入してｐ形の低抵抗領域からなる半導体層１３を形成してもよい。ただし、ｎ形シリコンに比べてｐ形シリコンの方が多孔質化を行った際に多孔度が大きくなりやすい傾向にあるので、断熱層２としては抵抗率の比較的高いｐ形シリコン基板を用い、発熱体３の基礎となる半導体層１３としては抵抗率の比較的低いｎ形の低抵抗領域を採用することが好ましい。また、上述の製造方法では、半導体基板１の上記一表面の全面にイオン注入を行っているが、半導体層１３の形成予定領域以外の部位を酸化シリコン膜やレジスト膜などのマスク層によってマスキングしてからイオン注入を行うようにしてもよいことは勿論である。
【００４０】
また、上述の製造方法における多孔質化工程では、陽極酸化処理における電流密度を一定として、第２の多孔質半導体層（発熱体３）、第１の多孔質半導体（断熱層２）を連続的に形成しているが、発熱体３の抵抗率が高くならないようにする（発熱体３の低抵抗化を図る）ために第２の多孔質半導体層の形成時の電流密度を小さくして多孔度を小さくし、断熱層２の断熱性を良くするために断熱層２の形成時には電流密度を大きくして多孔度を大きくすることが望ましい。
【００４１】
（実施形態２）
図２（ｃ）に示す本実施形態の赤外線放射素子Ａの基本構成は実施形態１と略同じであり、製造方法が相違するので、以下、製造方法についてのみ図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００４２】
まず、単結晶のｐ形シリコン基板からなる半導体基板１の上記一表面側における発熱体３の形成予定部位（本実施形態では、半導体基板１の上記一表面上）に半導体基板１よりも不純物濃度が高いｎ形のアモルファスシリコン薄膜からなる半導体層２３を成膜する半導体層形成工程を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、半導体層形成工程では、半導体基板１の上記一表面上に発熱体３の設定厚さ（例えば、０．３μｍ）のｎ形のアモルファスシリコン薄膜からなる半導体層２３をプラズマＣＶＤ法によって成膜している。プラズマＣＶＤ法による成膜条件の一例としては、例えば、ＳｉＨ４ガスの流量を標準状態で５ｍＬ／ｍｉｎ、ＰＨ３ガスの流量を標準状態で２０ｍＬ／ｍｉｎ、Ｈ２ガスの流量を標準状態で２０ｍＬ／ｍｉｎ、ＲＦ電力を１ｋＷ、基板温度を３５０℃とすればよいが、成膜条件は特に限定するものではない。なお、本実施形態では、ｎ形のアモルファスシリコン薄膜が半導体薄膜を構成しているが、半導体薄膜はｎ形のアモルファスシリコン薄膜に限らず、例えばｎ形の多結晶シリコン薄膜や、多数の微結晶シリコンからなるｎ形の半導体薄膜、ｎ形のシリコンエピタキシャル層などにより構成してもよいし、半導体薄膜の導電形もｎ形に限らずｐ形でもよい。また、半導体層２３たる半導体薄膜の成膜方法もプラズマＣＶＤ法に限らず、例えば、熱ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法などの各種ＣＶＤ法、スパッタ法、レーザアブレーション法、ＭＢＥ法のようなエピタキシャル成長法などを採用してもよい。ここに、ＣＶＤ法またはスパッタ法を採用すれば、エピタキシャル成長法を採用する場合に比べて、安価な成膜装置を用いることができて低コスト化を図れる。
【００４３】
次に、半導体基板１の他表面側に陽極酸化処理時に用いる通電用電極（図示せず）を形成した後、半導体層２３および半導体基板１における半導体層２３直下の部位を陽極酸化処理にて多孔質化することで第２の多孔質半導体層からなる発熱体３、第１の多孔質半導体層からなる断熱層２を順次形成する多孔質化工程を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。なお、陽極酸化処理の条件は実施形態１と同様なので、説明を省略する。
【００４４】
その後、メタルマスクなどを利用して蒸着法などによって金属材料（例えば、タングステン、アルミニウムなど）からなるパッド４を形成するパッド形成工程を行うことによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。
【００４５】
しかして、本実施形態の赤外線放射素子Ａの製造方法においても、第１の多孔質半導体層および第２の多孔質半導体層の形成後にイオン注入および活性化アニールを行うことなく低抵抗の発熱体３を形成することができるので、イオン注入および活性化アニールに起因した各多孔質半導体層の破壊を防止することができ、発熱体３の低抵抗化を図れるとともに製造歩留まりを向上できる。また、半導体層２３を形成する半導体層形成工程では、半導体基板１の上記一表面上に半導体層２３としての半導体薄膜を成膜するので、実施形態１のようにイオン注入や不純物拡散によって半導体層１３を形成するプロセスを採用する場合に比べて、半導体層２３の厚さの制御が容易になるとともに正確になる。
【００４６】
また、実施形態１のようにイオン注入や不純物拡散により半導体層１３を形成する場合には半導体層１３の厚さを０．５μｍ以下とするのは困難であるが、本実施形態のように半導体層形成工程において半導体層２３としての半導体薄膜を成膜するようにすれば、発熱体３の厚さを０．５μｍ以下（上述の例では、０．３μｍ）とすることができて発熱体３の厚さが０．５μｍよりも厚い場合に比べて発熱体３の熱容量を小さくでき、発熱体３への通電に対する応答速度を速めることができる。
【００４７】
また、本実施形態の製造方法の半導体層形成工程では、半導体層２３たる半導体薄膜を導電形がｎ形となるように成膜しているので、半導体薄膜を陽極酸化処理にて多孔質化する際に半導体薄膜の導電形がｐ形である場合に比べて多孔度を小さくできるから、発熱体３の低抵抗化が容易になる。
【００４８】
ところで、上記各実施形態では、半導体基板１の材料としてＳｉを採用しているが、半導体基板１の材料はＳｉに限らず、例えば、Ｇｅ，ＳｉＣ，ＧａＰ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどの陽極酸化処理による多孔質化が可能な他の半導体材料でもよい。また、発熱体３の表面に炭素薄膜や金属薄膜を形成してもよい。なお、炭素薄膜としては、アモルファスカーボン、グラファイト、グラファイトライクカーボン、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどをはじめ、各種形態の炭素薄膜を採用可能であるが、グラファイトもしくはグラファイトライクカーボンを採用すればアモルファスカーボンやダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボンなどを採用する場合に比べて炭素薄膜の抵抗を小さくすることができる。また、金属薄膜の材料としては、例えば、ＮｉＣｒなどの電熱合金材料などを採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】実施形態１の赤外線放射素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２】実施形態２の赤外線放射素子の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ  赤外線放射素子
１  半導体基板
２  断熱層
３  発熱体
４  パッド
１３  半導体層
【図１】
2005339907.tif 000003
【図２】
2005339907.tif 000004