特許 6245865 赤外線光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6245865

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】赤外線光源

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/01 20060101AFI20171204BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/01 D

   H05B3/10 B

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-139764(P2013-139764)

(22)【出願日】2013年7月3日

(65)【公開番号】特開2015-14468(P2015-14468A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2016年6月29日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113022

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 謙一郎

(72)【発明者】

【氏名】中川 伸一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 達典

(72)【発明者】

【氏名】喜田 真史

【審査官】 比嘉 翔一

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４０５５６９７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第２７１２５２７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６２−２１１８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１７５１５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２６９６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２１６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２９７５１１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２９４３００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００５０６２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５４−０１３０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

Ｇ０１Ｊ ３／００− ４／０４

Ｇ０１Ｊ ７／００− ９／０４

Ｈ０５Ｂ ３／０２− ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／４０− ３／８２

Ｃ０３Ｃ １／００−１４／００

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空洞部を有する半導体基板と、
前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、
前記薄膜部の内部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、
前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、
前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＺｎを含むガラス質材料とを含み、
前記高放射性膜の表面において、X線光電子分光（XPS）によって分析したとき、Ｚｎと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＺｎ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｚｎ）で示されるＺｎの表面添加率が８１％以下で、かつＺｎを少なくとも含み、
前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている赤外線光源。
但し、前記X線光電子分光を、検出領域１００μｍ中、検出深さ４〜５ｎｍ（取出角４５°）の条件で、ＡｌＫα線（１４８６ｋｅＶ）を用い、前記高放射性膜に存在する元素のうち測定対象とする元素の光電子ピーク面積をそれぞれ測定し、以下の（１）に示す式によって測定対象とする各元素の原子数を定量（相対定量）し、定量された各元素の原子数を用いて上述した表面添加率を求める。
Ｃｉ＝｛（Ａｉ／ＲＳＦｉ）／（ΣｉＡｉ／ＲＳＦｉ）｝×１００・・・（１）
ここで、Ｃｉは測定対象とする元素ｉの定量値（ａｔｏｍｉｃ％）、Ａｉは測定対象とする元素ｉの光電子ピーク面積、ＲＳＦｉは測定対象とする元素ｉの相対感度係数を示す。

【請求項2】

空洞部を有する半導体基板と、
前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、
前記薄膜部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、
前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、
前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＢを含むガラス質材料とを含み、
前記高放射性膜の表面において、X線光電子分光（XPS）によって分析したとき、Ｂと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＢ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｂ）で示されるＢの表面添加率が６７％以下で、かつＢを少なくとも含み、
前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている赤外線光源。
但し、前記X線光電子分光を、検出領域１００μｍ中、検出深さ４〜５ｎｍ（取出角４５°）の条件で、ＡｌＫα線（１４８６ｋｅＶ）を用い、前記高放射性膜に存在する元素のうち測定対象とする元素の光電子ピーク面積をそれぞれ測定し、以下の（１）に示す式によって測定対象とする各元素の原子数を定量（相対定量）し、定量された各元素の原子数を用いて上述した表面添加率を求める。
Ｃｉ＝｛（Ａｉ／ＲＳＦｉ）／（ΣｉＡｉ／ＲＳＦｉ）｝×１００・・・（１）
ここで、Ｃｉは測定対象とする元素ｉの定量値（ａｔｏｍｉｃ％）、Ａｉは測定対象とする元素ｉの光電子ピーク面積、ＲＳＦｉは測定対象とする元素ｉの相対感度係数を示す。

【請求項3】

空洞部を有する半導体基板と、
前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、
前記薄膜部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、
前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、
前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＳｉＯ_２を含むガラス質材料とを含み、
前記高放射性膜の表面において、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）と、Ｏに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｏ）との原子数比であるＳｉ（Ｃ）／（Ｓｉ（Ｏ）＋Ｓｉ（Ｃ））で示されるＳｉ−Ｃの表面添加率が１１％以上で、かつＳｉ（Ｏ）を少なくとも含み、
前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている赤外線光源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発熱により赤外線を発光する放射性膜を有する赤外線光源に関する。

【背景技術】

【0002】

赤外線光源と赤外線検出素子とを鏡筒内に配置し、鏡筒内に出入りする被測定ガスが特定波長の赤外線を吸収することを利用して、被測定ガスの種類と濃度を測定する赤外線光源が知られている。
この赤外線光源として、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子がガラス質材料により結合された多孔質の赤外線放射体を発熱体により加熱する構成が提案されている（特許文献１）。又、赤外線光源の放射体（放射膜）として、カーボンブラックを用いるものが提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２７１２５２７号公報

【特許文献2】特許第４０５５６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、赤外線放射体（放射膜）の赤外線放射率が高いほど、赤外線検出素子の検出精度も向上するが、この赤外線放射率は放射膜の最表面の組成によって変化する。そして、本発明者らが検討したところ、放射膜の最表面を特定の組成とすることにより、赤外線放射率が向上することが判明した。
すなわち、本発明は、赤外線放射率が高い赤外線光源の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様の赤外線光源は、空洞部を有する半導体基板と、前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、前記薄膜部の内部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＺｎを含むガラス質材料とを含み、前記高放射性膜の表面において、X線光電子分光（XPS）によって分析したとき、Ｚｎと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＺｎ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｚｎ）で示されるＺｎの表面添加率が８１％以下で、かつＺｎを少なくとも含み、前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている。但し、前記X線光電子分光を、検出領域１００μｍ中、検出深さ４〜５ｎｍ（取出角４５°）の条件で、ＡｌＫα線（１４８６ｋｅＶ）を用い、前記高放射性膜に存在する元素のうち測定対象とする元素の光電子ピーク面積をそれぞれ測定し、以下の（１）に示す式によって測定対象とする各元素の原子数を定量（相対定量）し、定量された各元素の原子数を用いて上述した表面添加率を求める。Ｃｉ＝｛（Ａｉ／ＲＳＦｉ）／（ΣｉＡｉ／ＲＳＦｉ）｝×１００・・・（１）ここで、Ｃｉは測定対象とする元素ｉの定量値（ａｔｏｍｉｃ％）、Ａｉは測定対象とする元素ｉの光電子ピーク面積、ＲＳＦｉは測定対象とする元素ｉの相対感度係数を示す。
この赤外線光源によれば、高放射性膜の最表面を特定の組成とすることにより、赤外線放射率が向上し、例えば赤外線検知式ガスセンサに用いたときの検出精度も向上する。

【0007】

本発明の第２の態様の赤外線光源は、空洞部を有する半導体基板と、前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、前記薄膜部の内部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＢを含むガラス質材料とを含み、前記高放射性膜の表面において、X線光電子分光（XPS）によって分析したとき、Ｂと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＢ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｂ）で示されるＢの表面添加率が６７％以下で、かつＢを少なくとも含み、前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている。但し、前記X線光電子分光を、検出領域１００μｍ中、検出深さ４〜５ｎｍ（取出角４５°）の条件で、ＡｌＫα線（１４８６ｋｅＶ）を用い、前記高放射性膜に存在する元素のうち測定対象とする元素の光電子ピーク面積をそれぞれ測定し、以下の（１）に示す式によって測定対象とする各元素の原子数を定量（相対定量）し、定量された各元素の原子数を用いて上述した表面添加率を求める。Ｃｉ＝｛（Ａｉ／ＲＳＦｉ）／（ΣｉＡｉ／ＲＳＦｉ）｝×１００・・・（１）ここで、Ｃｉは測定対象とする元素ｉの定量値（ａｔｏｍｉｃ％）、Ａｉは測定対象とする元素ｉの光電子ピーク面積、ＲＳＦｉは測定対象とする元素ｉの相対感度係数を示す。
この赤外線光源によれば、高放射性膜の最表面を特定の組成とすることにより、赤外線放射率が向上し、例えば赤外線検知式ガスセンサに用いたときの検出精度も向上する。

【0008】

本発明の第３の態様の赤外線光源は、空洞部を有する半導体基板と、前記空洞部を覆うように前記半導体基板上に形成される薄膜部と、前記薄膜部の内部に設けられ、通電により発熱する抵抗体と、前記薄膜部上に設けられ、前記抵抗体の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、前記抵抗体からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜と、を備えた赤外線光源であって、前記高放射性膜は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＳｉＯ_２を含むガラス質材料とを含み、前記高放射性膜は、前記薄膜部よりも外側の領域に延びて形成されると共に、少なくとも前記抵抗体の形成領域上に設けられている。
高放射性膜が薄膜部の形成領域の外側まで延びて設けられると、赤外線の発光面積が広くなり、より多くの赤外線を放射できる。又、高放射性膜が少なくとも抵抗体の形成領域上に設けられていれば、その部分で抵抗体の熱が高放射性膜に伝わって赤外線を放射できる。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、赤外線放射率が高い赤外線光源が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】赤外線光源の構成を示す平面図である。

【図2】図１におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図3】赤外線光源を備えた赤外線検知式ガスセンサの断面図である。

【図4】赤外線検出素子の出力を求めるための方法を示す図である。

【図5】実施例２の高放射性膜のX線光電子分光（XPS）による光電子ピークを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は赤外線光源１の平面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線切断部およびＢ−Ｂ線切断部におけるそれぞれの端面図を示す。

【0012】

図１に示すように、赤外線光源１は、半導体基板１３と、半導体基板１３上に形成される薄膜部Ｄと、抵抗体１５と、高放射性膜３０と、を備えている。赤外線光源１は、平板形状（平面視四角形状）をなし、その表面の一の辺に沿ってそれぞれ電極２１、２３が形成され、他方の面（裏面）の中心付近に、詳しくは後述する平面視矩形の薄膜部Ｄが形成されている。
又、図２に示すように、基板１３の上面側に絶縁層である薄膜支持層４５が形成されている。薄膜支持層４５は、表面側から半導体基板１３側へ向かって順に、上層４１と下層４３を積層してなる。上層４１及び下層４３は、例えば窒化珪素層（Ｓｉ₃Ｎ₄層）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）層等の絶縁層から形成することができる。

【0013】

そして、図２に示すように、薄膜支持層４５が部分的（平面から見てほぼ正方形）に露出するように半導体基板１３の一部を除去することで、図２に示すように薄膜支持層４５の下側に凹部（空洞部）１３Ｃが形成されたダイヤフラム構造をなしている。薄膜支持層４５のうち、凹部１３Ｃの上側部分がダイヤフラムをなす薄膜部Ｄを形成する。
なお、凹部１３Ｃは半導体基板１３の底面側から薄膜部Ｄに向かってピラミッド形状（四角錐形状）に除去されている。

【0014】

薄膜部Ｄの内部には、渦巻き状にパターン形成されて通電により発熱する抵抗体１５が埋設されている。抵抗体１５は、温度抵抗係数が大きい導電性材料で構成され、本実施形態では白金（Ｐｔ）で形成されている。そして、薄膜部Ｄ上には、抵抗体１５の赤外線放射率以上の赤外線放射率を有し、抵抗体１５からの熱を受けて赤外線を発光する高放射性膜３０が設けられている。ダイヤフラムをなす薄膜部Ｄ内に抵抗体１５を設けることにより、抵抗体１５が周囲から断熱されるため、短時間にて昇温して高放射性膜３０から赤外線を発光させることができる。
なお、抵抗体１５は、上層４１と下層４３との間に埋設されている。又、最表層をなす上層４１は、抵抗体１５、配線膜１６の汚染や損傷を防止すべくそれらを覆うように設けられている。又、抵抗体１５の左右の端は、抵抗体１５が形成された平面と同じ平面にそれぞれ埋設された配線をなすヒータリード部１６を介して、各電極２１、２３に接続されている。なお、電極２３がグランド電極となっている。電極２１、２３は、抵抗体１５に接続される配線の引き出し部位であり、コンタクトホール（図２）を介して露出し、例えば、アルミニウム（Ａｌ）又は金（Ａｕ）で形成されている。

【0015】

一方、高放射性膜３０は上層４１の表面に露出するように積層されている。
本発明の第１の態様において、高放射性膜３０は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＳｉＯ_２を含むガラス質材料とを含み、高放射性膜の表面において、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）と、Ｏに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｏ）との原子数比であるＳｉ（Ｃ）／（Ｓｉ（Ｏ）＋Ｓｉ（Ｃ））で示されるＳｉ-Ｃの表面添加率が１１％以上で、かつＳｉ（Ｏ）を少なくとも含む。
高放射性膜３０の赤外線放射率が高いほど、赤外線光源１と共にガスセンサとして用いられる赤外線検出素子の検出精度も向上するが、この赤外線放射率は高放射性膜３０の最表面の組成によって大きな影響を受ける。そして、本発明者らが検討したところ、高放射性膜３０の最表面を上記組成とすることにより、赤外線放射率が向上することが判明した。
Ｓｉ-Ｃの表面添加率が１１％未満であると、赤外線放射率の向上効果が十分に得られない。一方、高放射性膜３０がＳｉ（Ｏ）を含まない（つまり、Ｓｉ-Ｃの表面添加率が１００％の）場合、高放射性膜３０の密着性が低下し、高放射性膜３０が半導体基板１３（薄膜支持層４５）から剥離する虞がある。つまり、Ｓｉ（Ｏ）は密着性を向上させるので、高放射性膜３０のＳｉ（Ｏ）の含有量の下限は、例えば１％とする（Ｓｉ-Ｃの表面添加率の上限が９９％）とよい。
高放射性膜３０の最表面の組成は、X線光電子分光（XPS又はESCA）によって分析することができる。
また、本発明において「主成分」とは、その成分が、含有される全成分のうち８０重量％以上、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上を占める成分であることを示す。

【0016】

なお、図１に示すように、高放射性膜３０は、薄膜部Ｄよりも外側の領域Ｒ２に延びて形成されると共に、少なくとも抵抗体１５の形成領域Ｒ１上に設けられているとよい。高放射性膜３０が、薄膜部Ｄの形成領域の外側まで延びて設けられると、赤外線の発光面積が広くなり、より多くの赤外線を放射できる。又、高放射性膜３０が少なくとも抵抗体１５の形成領域Ｒ１上に設けられていれば、その部分で抵抗体１５の熱が高放射性膜３０に伝わって赤外線を放射できる。なお、薄膜部Ｄよりも外側まで高放射性膜３０を延ばした場合、上記したように抵抗体１５は薄膜部Ｄよりも内側の領域に形成されることが好ましい。この場合、薄膜部Ｄよりも外側の高放射性膜３０は、薄膜部Ｄよりも内側の高放射性膜３０の余熱によって加熱される。
赤外線光源１は、縦横ともに数ｍｍ（例えば３ｍｍ×３ｍｍ）程度の大きさであり、例えば、シリコン半導体基板を用いたマイクロマシニング技術（マイクロマシニング加工）により製造される。

【0017】

次に、図２を参照し、赤外線光源１の製造工程について簡単に説明する。
まず、シリコン半導体からなる半導体基板１３を準備し、この半導体基板１３を洗浄した上で半導体基板１３の上面に、例えば窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）からなる下層４３を減圧ＣＶＤ法により成膜する。
次に、下層４３の上に、スパッタ法により白金（Ｐｔ）等の金属膜を成膜した後、パターニングして抵抗体１５を形成する。このとき、抵抗体１５に電気的に接続されるヒータリード部１６が、抵抗体１５と同様にパターニング形成される。
続いて、抵抗体１５を中心として上下方向（積層方向）の膜構成が対称となるように、例えば窒化珪素膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜）からなる上層４１を減圧ＣＶＤ法により成膜する。
次に、ヒータリード部１６上の所定位置に設けたコンタクトホール（図示せず）に対して、スパッタ法により金（Ａｕ）等の金属膜を成膜した後、パターニングして金（Ａｕ）等の金属材料からなるコンタクト電極２１、２３を形成する。

【0018】

次に、上層４１の表面の所定領域内に、上記材料を含むペーストを用いて、スクリーン印刷により所定形状の高放射性膜３０を形成する。その際、高放射性膜３０は、抵抗体１５の形成領域を覆うように、当該抵抗体１５の形成領域よりも広く、且つ、薄膜部Ｄの形成領域より外側まで設けられる。尚、高放射性膜３０の形成方法は、スクリーン印刷に限定されるものではない。高放射性膜３０を構成する材料に適した種々の方法を用いることができる。例えば、インクジェット印刷により高放射性膜３０を形成しても良い。また、ＣＶＤ法により成膜し、フォトリソグラフィー処理によりパターニングして高放射性膜３０を形成することもできる。

【0019】

最後に、半導体基板１３の下面全面に、例えばプラズマＣＶＤ法によりエッチングマスク用の窒化シリコン膜４７を形成する。そして、フォトリソグラフィー処理により窒化シリコン膜４７に薄膜部Ｄを形成する領域に応じた開口部位を形成し、半導体基板１３を異方性エッチング処理によりエッチングする。このエッチングは、半導体基板１３の上面に設けられた下層４３が露出するまで実施され、半導体基板１３の上面に薄膜部Ｄの形成領域に対応して上面に開口した凹部１３Ｃが形成される。

【0020】

赤外線光源１は、例えば図３に模式的に示すように赤外線検知式ガスセンサ１００に適用することができる。赤外線検知式ガスセンサ１００は、円筒状の鏡筒１０２、鏡筒１０２の両端に互いに対向して配置された赤外線光源１及び赤外線検出素子１２０を有する。赤外線検出素子１２０の受光面側には赤外線波長選択フィルタ１１０が配置されている。そして、鏡筒１０２側面に設けた導入口１０３から被測定ガスが導入され、鏡筒１０２側面に設けた出口１０４から被測定ガスが外部に排出される。そして、鏡筒１０２内で赤外線光源１から赤外線検出素子１２０に向かって照射された赤外線が被測定ガス中を通過する際、特定波長の赤外線が吸収されることを利用し、赤外線検出素子１２０の出力に基づいて被測定ガス中に含まれる特定ガスの濃度を測定する。特定ガスとしては、例えばアルコールガスが挙げられる。

【0021】

次に、本発明の第２の態様について説明する。なお、本発明の第２の態様は、高放射性膜３０の組成が異なること以外は、本発明の第１の態様と同様である。
第２の態様において、高放射性膜３０は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＺｎを含むガラス質材料とを含み、高放射性膜３０の表面において、Ｚｎと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＺｎ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｚｎ）で示されるＺｎの表面添加率が８１％以下で、かつＺｎを少なくとも含む。
高放射性膜３０の最表面を上記組成とすることにより、赤外線放射率が向上する。
Ｚｎの表面添加率が８１％を超えると、赤外線放射率の向上効果が十分に得られない。一方、高放射性膜３０がＺｎを含まない（つまり、Ｓｉ-Ｃの表面添加率が１００％の）場合、高放射性膜３０の密着性が低下し、高放射性膜３０が半導体基板１３（薄膜支持層４５）から剥離する虞がある。なお、高放射性膜３０のＺｎの含有量の下限は、例えば１％である（Ｚｎの表面添加率の下限が１％）とよい。

【0022】

次に、本発明の第３の態様について説明する。なお、本発明の第３の態様は、高放射性膜３０の組成が異なること以外は、本発明の第１の態様と同様である。
第３の態様において、高放射性膜３０は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、少なくともＢを含むガラス質材料とを含み、高放射性膜３０の表面において、Ｂと、Ｃに結合しているＳｉの原子数Ｓｉ（Ｃ）との原子数比であるＢ／（Ｓｉ（Ｃ）＋Ｂ）で示されるＢの表面添加率が６７％以下で、かつＢを少なくとも含む。
高放射性膜３０の最表面を上記組成とすることにより、赤外線放射率が向上する。
Ｂの表面添加率が６７％を超えると、赤外線放射率の向上効果が十分に得られない。一方、高放射性膜３０がＢを含まない（つまり、Ｓｉ-Ｃの表面添加率が１００％の）場合、高放射性膜３０の密着性が低下し、高放射性膜３０が半導体基板１３（薄膜支持層４５）から剥離する虞がある。なお、高放射性膜３０のＢの含有量の下限は、例えば１％である（Ｓｉ-Ｃの表面添加率の下限が１％）とよい。

【0023】

なお、高放射性膜３０に用いるガラス質材料としては、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、アルミナ、シリカ、リン酸、フッ化物、ホウ酸、酸化亜鉛の群から選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。
高放射性膜３０は、炭化珪素を主成分とするセラミックス粒子と、ＳｉＯ_２、Ｚｎ（ＺｎＯ）及びＢ（Ｂ_２Ｏ_３）を含むガラス質材料とを含む組成とすることが好ましい。

【0024】

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

【実施例】

【0025】

平均粒径２〜３μｍの炭化珪素粉末と、平均粒径１．５μｍの無鉛のガラス質材料粉末（製品名：ＡＳＦ１８９１Ｆ、旭硝子株式会社製）を混合し、バインダーにエチルセルロース、溶剤にテルピネオールを用いたペーストを、図１、図２に示す構成の赤外線光源１の表面に塗布した。塗布後に全体を６００℃で熱処理した。なお、上記ガラス質粉末は、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ及びＢ_２Ｏ_３の３成分を含むガラス質材料からなり、以下に示す表１の実施例１〜５及び比較例１では、炭化珪素粉末とガラス質粉末との配合比を適宜変更した。また、参照例として、炭化珪素粉末を含まずに上記した無鉛のガラス質材料粉末を含むペーストを用いて放射性膜を形成した赤外線光源を作製した。さらに、比較例２として、ガラス質材料粉末を含まずに炭化珪素粉末を含むペーストを用いて放射性膜を形成した赤外線光源を作成した。

【0026】

得られた実施例１〜５、比較例１、２、参照例それぞれの赤外線光源１の高放射性膜３０表面の組成をX線光電子分光（XPS）装置によって分析し、表面添加率を求めた。具体的には上記装置により、検出領域１００μｍ中、検出深さ４〜５ｎｍ（取出角４５°）の条件で、ＡｌＫα線（１４８６ｋｅＶ）を用い、高放射性膜３０に存在する元素のうち測定対象とする元素の光電子ピーク面積をそれぞれ測定し、以下の（１）に示す式によって測定対象とする各元素の原子数を定量（相対定量）し、定量された各元素の原子数を用いて上述した表面添加率を求めた。
Ｃｉ＝｛（Ａｉ／ＲＳＦｉ）／（ΣｉＡｉ／ＲＳＦｉ）｝×１００・・・（１）
ここで、Ｃｉは測定対象とする元素ｉの定量値（ａｔｏｍｉｃ％）、Ａｉは測定対象とする元素ｉの光電子ピーク面積、ＲＳＦｉは測定対象とする元素ｉの相対感度係数を示す。

【0027】

さらに、得られた赤外線光源１を図３に示す赤外線検知式ガスセンサ１００に組み付け、赤外線放射率を測定すると共に、高放射性膜の密着性を評価した。赤外線放射率の測定（評価）にあたっては、具体的に、各赤外線光源１を別個に組み付けた赤外線検知式ガスセンサ１００をそれぞれ準備して、赤外線検知式ガスセンサ１００の被測定ガスを大気とし、赤外線検出素子１２０の出力ΔＶを測定した。赤外線検出素子１２０の受光面側に、それぞれ波長３．９μｍ、９．５μｍの赤外線波長選択フィルタ１１０を配置し、これら波長３．９μｍ、９．５μｍにおける赤外線検出素子１２０の出力ΔＶをそれぞれ測定した。
なお、図４に示すように、赤外線光源１の抵抗体１５を設定温度４００℃で断続的に（２Ｈｚ，デューティ比５０％のＯＮ−ＯＦＦ）加熱し、抵抗体１５のＯＮ時の赤外線検出素子１２０の最大出力をＶ１とし、抵抗体１５のＯＦＦ時の赤外線検出素子１２０の最小出力をＶ２とし、ΔＶ＝Ｖ１−Ｖ２とした。
出力ΔＶが大きいほど、電圧感度（Ｖ/Ｗ；入射光量１Ｗ当りの赤外線検出素子１２０の出力（Ｖ））が大きくなり、赤外線検出素子の検出精度も向上する。
そして、赤外線放射率としては、参照例の赤外線光源を用いた赤外線検知式ガスセンサ１００の赤外線検出素子１２０における波長３．９μｍ、９．５μｍのそれぞれの出力ΔＶ（参照出力ΔＶ）の値に対する、実施例１〜５、比較例１の赤外線光源を用いた赤外線検知式ガスセンサ１００の赤外線検出素子１２０における波長３．９μｍ、９．５μｍのそれれぞの出力ΔＶの値の倍率で評価した。そのため、参照例での赤外線放射率は、波長３．９μｍ、９．５μｍのそれぞれにおいて、１．００となっている。波長３．９μｍにおいて、出力ΔＶの参照出力ΔＶに対する倍率として１．２０を超えた場合を○とし、１．２０以下の場合を×とし、波長９．５μｍにおいて、出力ΔＶの参照出力ΔＶに対する倍率として１．６０を超えた場合を○とし、１．６０以下の場合を×とした。
また、各赤外線光源における放射性膜の密着性の評価として、赤外線光源を赤外線検知式ガスセンサ１００に組み付けたときに、薄膜支持層４５に対して放射性膜の剥離が生じたか否かを目視にて確認した。剥離が生じなかった場合を○とし、剥離が生じた場合を×とした。
得られた結果を表１に示す。

【0028】

【表1】

【0029】

表１から明らかなように、Ｓｉ−Ｃの表面添加率が１１％以上で、かつＳｉ（Ｏ）を含み、Ｚｎの表面添加率が８１％以下で、かつＺｎを含み、Ｂの表面添加率が６７％以下で、かつＢを含む各実施例の場合、赤外線放射率（詳細には、波長３．９μｍ、９．５μｍにおける赤外線放射率）が大きくなり、赤外線検出素子の検出精度が向上したと共に、高放射性膜の薄膜支持層４５に対する密着性も向上した。
Ｓｉ−Ｃの表面添加率が１１％未満で、Ｚｎの表面添加率が８１％未満で、Ｂの表面添加率が６７％未満である比較例１の場合、赤外線放射率の向上が十分に得られなかった。
Ｓｉ−Ｃの表面添加率が１００％で、高放射性膜中にＳｉ（Ｏ）を含まない比較例２の場合、放射性膜の密着性が劣った。
なお、図５は、実施例２の高放射性膜の表面のX線光電子分光（XPS）装置による光電子ピークを示す。ＳｉにＣが結合している場合とＯが結合している場合とで、結合エネルギが異なるために、２つのピークに分離することができ、Ｓｉ（Ｏ）とＳｉ（Ｃ）を求めることができる。

【符号の説明】

【0030】

１ 赤外線光源
１３ 半導体基板
１３Ｃ 空洞部
１５ 抵抗体
３０ 高放射性膜
Ｄ 薄膜部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】