JP2000164115A - Field emission type electron source and manufacture thereof - Google Patents

Field emission type electron source and manufacture thereof

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JP2000164115A JP23906699A JP23906699A JP2000164115A JP 2000164115 A JP2000164115 A JP 2000164115A JP 23906699 A JP23906699 A JP 23906699A JP 23906699 A JP23906699 A JP 23906699A JP 2000164115 A JP2000164115 A JP 2000164115A
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conductive
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strong electric
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崇 幡井
Takuya Komoda
卓哉 菰田
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浩一 相澤
Yoshiaki Honda
由明 本多
Nobuyoshi Koshida
信義 越田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To emit electrons from a desirable area. SOLUTION: A field emission type electron source 10 is provided with a p-type silicon board 1 as a conductive board having an n-type area 8 as a conductor layer formed into stripe at a main surface side of the electron source 10, a field drift layer 6 formed of the porous multi-crystal silicon oxide formed on the n-type area 8 of the p-type silicon board 1, a multi-crystal silicon layer 3 formed between adjacent strong field drift layers 6, and a surface electrode 7 formed of a conductive thin film and formed into stripe, riding over the strong field drift layer 6 and the multi-crystal silicon layer 3 and crossing the n-type area 8. Electrons can be emitted from a desirable area of the surface electrode 7 by appropriately selecting the n-type area 8 and the surface electrode 7 for applying of voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料を用い
て電界放射により電子線を放射するようにした電界放射
型電子源およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission type electron source which emits an electron beam by electric field emission using a semiconductor material, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、導電性基板上に熱酸化された
多孔質多結晶シリコン層を形成して、該熱酸化された多
孔質多結晶シリコン層上に金属薄膜よりなる表面電極を
形成した平面型の電界放射型電子源が提案されている
(特願平10−65592号)。この電界放射型電子源
は、表面電極を導電性基板に対して正極として表面電極
と導電性基板との間に直流電圧を印加するとともに、表
面電極を陰極として表面電極に対向配置されたコレクタ
電極との間に直流電圧を印加することにより表面電極の
表面から電子を放射させるものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thermally oxidized porous polycrystalline silicon layer is formed on a conductive substrate, and a surface electrode made of a metal thin film is formed on the thermally oxidized porous polycrystalline silicon layer. A flat field emission type electron source has been proposed (Japanese Patent Application No. 10-65592). This field emission type electron source has a front surface electrode serving as a positive electrode with respect to a conductive substrate, a direct current voltage is applied between the surface electrode and the conductive substrate, and a collector electrode disposed opposite to the surface electrode using the surface electrode as a cathode. And applying a DC voltage between them to cause electrons to be emitted from the surface of the front electrode.

【0003】この種の電界放射型電子源を利用したディ
スプレイ装置では、図24に示すように電界放射型電子
源10’の表面電極7に対向配置されるガラス基板33
を備え、ガラス基板33の電界放射型電子源10’と対
向する面にはストライプ状にコレクタ電極31が形成さ
れ、表面電極7から放射される電子線によって可視光を
発光する蛍光体層32がコレクタ電極31を覆うように
形成されている。ここに、電界放射型電子源10’は、
導電性基板たるn形シリコン基板1’上に熱酸化された
多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6が形
成され、該強電界ドリフト層6上に表面電極7がストラ
イプ状に形成されている。なお、n形シリコン基板1’
の裏面にはオーミック電極2’が形成されている。
In a display device using this kind of field emission type electron source, as shown in FIG. 24, a glass substrate 33 disposed opposite to a surface electrode 7 of a field emission type electron source 10 '.
A collector electrode 31 is formed in a stripe shape on a surface of the glass substrate 33 facing the field emission electron source 10 ′, and a phosphor layer 32 that emits visible light by an electron beam emitted from the surface electrode 7 is provided. It is formed so as to cover collector electrode 31. Here, the field emission type electron source 10 ′
A strong electric field drift layer 6 made of thermally oxidized porous polycrystalline silicon is formed on an n-type silicon substrate 1 ′ as a conductive substrate, and a surface electrode 7 is formed on the strong electric field drift layer 6 in a stripe shape. I have. The n-type silicon substrate 1 '
The ohmic electrode 2 'is formed on the back surface of the substrate.

【0004】ディスプレイ装置では、面状の電界放射型
電子源10’の所定領域から電子を放出させるために、
電子を放出させたい領域に選択的に電圧を印加する必要
がある。このため、この種のディスプレイ装置では、上
述のように表面電極7をストライプ状に形成するととも
に、コレクタ電極31を表面電極7に直交するストライ
プ状に形成し、コレクタ電極31および表面電極7を適
宜選択して電圧(電界)を印加することにより電圧を印
加した表面電極7からのみ電子が放出される。そして、
放出された電子は、当該電子が放出された表面電極7に
おいて対向するコレクタ電極31に電圧が印加されてい
る領域から放出された電子だけが加速され、該コレクタ
電極31を覆う蛍光体を光らせる。
In a display device, in order to emit electrons from a predetermined region of a planar field emission type electron source 10 ',
It is necessary to selectively apply a voltage to a region where electrons are to be emitted. For this reason, in this type of display device, the surface electrode 7 is formed in a stripe shape as described above, and the collector electrode 31 is formed in a stripe shape orthogonal to the surface electrode 7, and the collector electrode 31 and the surface electrode 7 are appropriately formed. By selectively applying a voltage (electric field), electrons are emitted only from the surface electrode 7 to which the voltage is applied. And
As for the emitted electrons, only the electrons emitted from a region where a voltage is applied to the opposing collector electrode 31 on the surface electrode 7 from which the electrons are emitted are accelerated, and the phosphor covering the collector electrode 31 is illuminated.

【0005】要するに、図24に示す構成のディスプレ
イ装置では、特定の表面電極7と特定のコレクタ電極3
1とに電圧を印加することにより、蛍光体層32のうち
前記電圧が印加された両電極7,31の交差する領域に
対応する部分を光らせることができる。そして、電圧を
印加する表面電極7およびコレクタ電極31を適宜切り
替えることにより、画像や文字などを表示することが可
能になる。
In short, in the display device having the configuration shown in FIG. 24, a specific surface electrode 7 and a specific collector electrode 3
By applying a voltage to 1 and 1, a portion of the phosphor layer 32 corresponding to a region where the two electrodes 7, 31 to which the voltage is applied intersects can be illuminated. By appropriately switching the surface electrode 7 and the collector electrode 31 to which a voltage is applied, images, characters, and the like can be displayed.

【0006】要するに、上記ディスプレイ装置では、電
界放射型電子源10’から放出された電子で蛍光体層3
2の蛍光体を光らせるためには、コレクタ電極31に高
電圧を印加し電子を加速する必要がある。電界放射型電
子源を利用したディスプレイ装置の場合、コレクタ電極
31には、通常、数百Vないし数kVの高電圧が印加さ
れる。
[0006] In short, in the above display device, the electrons emitted from the field emission type electron source 10 'are used to form the phosphor layer 3
In order to illuminate the second phosphor, it is necessary to apply a high voltage to the collector electrode 31 to accelerate the electrons. In the case of a display device using a field emission type electron source, a high voltage of several hundred V to several kV is usually applied to the collector electrode 31.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図24
に示した構成の電界放射型電子源10’を利用したディ
スプレイ装置では、コレクタ電極31に印加される数百
Vないし数kVの電圧をスイッチングする必要があり、
高電圧をスイッチングする際にサージ電圧が発生するの
で耐圧の高いスイッチング素子を必要としコストが高く
なるという不具合がある。また、例えば、コレクタ電極
31に流れるコレクタ電流が1mA、印加するコレクタ
電圧が1kVとすると、1本のコレクタ電極31に対し
て1Wのスイッチング素子が必要となり、コレクタ電極
31の本数分必要となるので、スイッチング素子だけで
非常に大きな装置になってしまうという不具合がある。
However, FIG.
In the display device using the field emission type electron source 10 ′ having the configuration shown in FIG.
Since a surge voltage is generated when switching a high voltage, a switching element having a high withstand voltage is required, and there is a problem that the cost is increased. Further, for example, if the collector current flowing through the collector electrode 31 is 1 mA and the applied collector voltage is 1 kV, a switching element of 1 W is required for one collector electrode 31, which is required for the number of the collector electrodes 31. However, there is a problem that a very large device is formed only by the switching elements.

【0008】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、所望の領域から電子を放出させるこ
とができる電界放射型電子源およびその製造方法を提供
することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons from a desired region and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、導電
性基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化若し
くは窒化した多孔質多結晶半導体層よりなる強電界ドリ
フト層と、強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜
とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として
電圧を印加することにより、導電性基板から注入された
電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通し
て放出される電界放射型電子源であって、導電性基板は
前記一表面側にストライプ状に形成された導電体層を有
し、強電界ドリフト層は導電体層に重複するストライプ
状に形成され、導電性薄膜は強電界ドリフト層に交差す
る方向にストライプ状に形成されてなることを特徴とす
るものであり、電圧を印加する導電体層と導電性薄膜と
を適宜選択することにより、電圧が印加された導電性薄
膜のうち、電圧が印加された導電体層に交差する領域の
みから電子が放出されるので、導電性薄膜の所望の領域
から電子を放出させることができ、しかも、導電性薄膜
にコレクタ電極を対向配置してディスプレイ装置を構成
するような場合にコレクタ電極に印加する数百Vないし
数kVの高電圧をスイッチングするための回路が不要と
なり、低コスト化および小型化を図ることができる。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a conductive substrate, and a strong electric field drift layer formed of an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface of the conductive substrate; A conductive thin film formed on the strong electric field drift layer, and by applying a voltage with the conductive thin film as a positive electrode to the conductive substrate, electrons injected from the conductive substrate drift through the strong electric field drift layer. A field emission type electron source emitted through the conductive thin film, wherein the conductive substrate has a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, and the strong electric field drift layer overlaps the conductive layer. The conductive thin film is formed in a stripe shape, and the conductive thin film is formed in a stripe shape in a direction crossing the strong electric field drift layer, and a conductive layer to which a voltage is applied and a conductive thin film are appropriately selected. Do According to, since electrons are emitted only from a region of the conductive thin film to which a voltage is applied, the region intersects with the conductor layer to which the voltage is applied, electrons can be emitted from a desired region of the conductive thin film, In addition, when a display device is configured by arranging the collector electrode on the conductive thin film so as to face the same, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode becomes unnecessary, and cost and cost can be reduced. The size can be reduced.

【0010】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、隣り合う強電界ドリフト層間をそれぞれ埋め込む形
で導電性基板の一表面側に形成された多結晶半導体層を
備え、前記導電性薄膜は、強電界ドリフト層上および多
結晶半導体層上に跨って形成されているので、導電性薄
膜の断線を防止することができて信頼性が向上し、ま
た、導電性薄膜の膜厚を薄くすることができる。
In a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the conductive thin film includes a polycrystalline semiconductor layer formed on one surface of the conductive substrate so as to bury the adjacent high electric field drift layers. Is formed over the strong electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer, so that disconnection of the conductive thin film can be prevented, reliability is improved, and the thickness of the conductive thin film is reduced. can do.

【0011】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、導電性基板は、前記一表面側に拡散
層からなる前記導電体層が形成された半導体基板よりな
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the conductive substrate is formed of a semiconductor substrate having the conductive layer formed of a diffusion layer on the one surface side. And

【0012】請求項4の発明は、請求項3の発明におい
て、半導体基板の導電形がp形であり、導電体層の導電
形がn形であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the conductivity type of the semiconductor substrate is p-type and the conductivity type of the conductor layer is n-type.

【0013】請求項5の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、導電性基板は、少なくとも、絶縁性
基板と、絶縁性基板の一表面上に形成された拡散層から
なる前記導電体層とで構成されているので、ガラスなど
の絶縁性基板を用いることにより、導電性基板として単
結晶シリコン基板などの半導体基板を用いる場合に比べ
て大面積化及び低コスト化が可能になる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the conductive substrate comprises at least an insulating substrate and a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. Since it is composed of a body layer, the use of an insulating substrate such as glass enables a larger area and lower cost as compared with a case where a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate is used as a conductive substrate. .

【0014】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、導電性基板は、隣り合う導電体層間をそれぞれ埋め
込む形で絶縁性基板の前記一表面上に形成された半導体
層を備えるので、導電性薄膜の断線を防止することがで
きて信頼性が向上し、また、導電性薄膜の膜厚を薄くす
ることができる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the conductive substrate includes a semiconductor layer formed on the one surface of the insulating substrate so as to bury the adjacent conductive layers. Disconnection of the conductive thin film can be prevented, reliability is improved, and the thickness of the conductive thin film can be reduced.

【0015】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、半導体層の導電形がp形であり、導電体層の導電形
がn形であるので、隣り合う導電体層間を電気的に絶縁
することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the conductivity type of the semiconductor layer is p-type and the conductivity type of the conductor layer is n-type. Can be insulated.

【0016】請求項8の発明は、請求項2の発明におい
て、多結晶半導体層と導電体層とが互いに異なる導電形
の半導体により構成され、多結晶半導体層上に絶縁層が
設けられているので、隣り合う導電体層間を電気的に絶
縁することができるとともに、導電性基板から多結晶半
導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止する
ことができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the polycrystalline semiconductor layer and the conductor layer are made of semiconductors of different conductivity types, and an insulating layer is provided on the polycrystalline semiconductor layer. Therefore, adjacent conductive layers can be electrically insulated, and current can be prevented from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0017】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、導電性基板は、前記一表面側に拡散層からなる前記
導電体層が形成された半導体基板よりなることを特徴と
する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the conductive substrate is formed of a semiconductor substrate having the conductive layer formed of a diffusion layer on the one surface side.

【0018】請求項10の発明は、請求項9の発明にお
いて、半導体基板の導電形がp形であり、導電体層の導
電形がn形であることを特徴とする。
A tenth aspect of the present invention is characterized in that, in the ninth aspect, the conductivity type of the semiconductor substrate is p-type and the conductivity type of the conductor layer is n-type.

【0019】請求項11の発明は、請求項8の発明にお
いて、導電性基板は、少なくとも、絶縁性基板と、絶縁
性基板の一表面上に形成された拡散層からなる前記導電
体層とで構成されているので、ガラスなどの絶縁性基板
を用いることにより、導電性基板として単結晶シリコン
基板などの半導体基板を用いる場合に比べて大面積化及
び低コスト化が可能になる。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention of the eighth aspect, the conductive substrate includes at least an insulating substrate and the conductive layer formed of a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. With the use of an insulating substrate such as glass, the use of an insulating substrate such as glass enables a larger area and a lower cost as compared with a case where a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate is used as a conductive substrate.

【0020】請求項12の発明は、請求項1の発明にお
いて、導電性基板の前記一表面側において隣り合う強電
界ドリフト層間にそれぞれ介在する絶縁層を備えている
ので、隣り合う強電界ドリフト層間を電気的に絶縁する
ことができるとともに、導電性基板から多結晶半導体層
を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止することが
できる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, insulating layers are provided between the adjacent strong electric field drift layers on the one surface side of the conductive substrate. Can be electrically insulated, and a current can be prevented from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0021】請求項13の発明は、請求項12の発明に
おいて、導電性基板はシリコンよりなり、絶縁層は酸化
シリコンよりなることを特徴とする。
According to a thirteenth aspect, in the twelfth aspect, the conductive substrate is made of silicon, and the insulating layer is made of silicon oxide.

【0022】請求項14の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化若しくは窒化した多
孔質多結晶半導体層よりなる強電界ドリフト層と、強電
界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電
性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加する
ことにより、導電性基板から注入された電子が強電界ド
リフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電
界放射型電子源であって、導電性基板は前記一表面側に
ストライプ状に形成された導電体層を有し、導電性薄膜
は導電体層に交差する方向にストライプ状に形成され、
強電界ドリフト層は導電体層と導電性薄膜とが重複する
部位で導電体層と導電性薄膜との間に設けられてなるこ
とを特徴とするものであり、電圧を印加する導電体層と
導電性薄膜とを適宜選択することにより、電圧が印加さ
れた導電性薄膜のうち、電圧が印加された導電体層に交
差する領域のみから電子が放出されるので、導電性薄膜
の所望の領域から電子を放出させることができ、強電界
ドリフト層は導電体層と導電性薄膜とが重複する部位で
導電体層と導電性薄膜との間に設けられていることによ
り隣り合う強電界ドリフト層間を電気的に絶縁すること
ができ、しかも、導電性薄膜にコレクタ電極を対向配置
してディスプレイ装置を構成するような場合にコレクタ
電極に印加する数百Vないし数kVの高電圧をスイッチ
ングするための回路が不要となり、低コスト化および小
型化を図ることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a conductive substrate, a strong electric field drift layer formed of an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of the conductive substrate, and Electrons injected from the conductive substrate drift through the strong electric field drift layer and are emitted through the conductive thin film by applying a voltage with the conductive thin film as the positive electrode to the conductive substrate. In the field emission type electron source, the conductive substrate has a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, and the conductive thin film is formed in a stripe shape in a direction crossing the conductive layer. ,
The strong electric field drift layer is characterized by being provided between the conductor layer and the conductive thin film at a portion where the conductor layer and the conductive thin film overlap, and By appropriately selecting the conductive thin film, electrons are emitted only from a region of the conductive thin film to which the voltage is applied, which crosses the conductive layer to which the voltage is applied. The strong electric field drift layer is provided between the conductive layer and the conductive thin film at a portion where the conductive layer and the conductive thin film overlap, so that the adjacent strong electric field drift layer In order to switch a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode when a display device is constructed by arranging a collector electrode facing the conductive thin film. Times Becomes unnecessary, it is possible to reduce the cost and size.

【0023】請求項15の発明は、請求項14の発明に
おいて、導電性基板の前記一表面側において強電界ドリ
フト層が形成されていない領域上には絶縁層が設けられ
ているので、隣り合う強電界ドリフト層間をより確実に
絶縁することができるとともに、導電性基板から多結晶
半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止す
ることができる。
According to a fifteenth aspect, in the fourteenth aspect, an insulating layer is provided on a region where the strong electric field drift layer is not formed on the one surface side of the conductive substrate. Insulation between the strong electric field drift layers can be ensured, and current can be prevented from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0024】請求項16の発明は、請求項2記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導電
体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を
酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形
成し、その後、強電界ドリフト層上へ強電界ドリフト層
に交差する導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電
性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可
能な電界放射型電子源を提供することができ、また、導
電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化
処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に
重複した部分を多孔質化しているので、強電界ドリフト
層と導電体層との位置合わせが容易になるとともに、強
電界ドリフト層のパターンを高精度化することができ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the second aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer. By performing anodic oxidation treatment using the layer as an electrode during anodizing treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Forming a strong electric field drift layer, and then forming a conductive thin film crossing the strong electric field drift layer on the strong electric field drift layer, so that electrons are emitted only from a desired region of the conductive thin film. It is possible to provide a field emission type electron source that is capable of performing the anodic oxidation process using the conductive layer as an electrode during the anodic oxidation process, thereby overlapping the conductive layer in the polycrystalline semiconductor layer. Many parts Since the structure forming the strength with alignment between the electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer.

【0025】請求項17の発明は、請求項2または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、前
記一表面側に前記導電体層を設けた導電性基板上に絶縁
層を形成した後、絶縁層のうち導電体層上の所定領域を
開口し、導電性基板の前記一表面側の全面に多結晶半導
体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多
孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しく
は窒化することにより強電界ドリフト層を形成し、強電
界ドリフト層上へ所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成することを特徴とし、導電性薄膜の所望の領
域のみから電子を放出させることが可能な電界放射型電
子源を提供することができ、また、導電体層を陽極酸化
処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行うことに
より多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多
孔質化しているので、多結晶半導体層のうち絶縁層上に
形成された部分には電流が流れず導電体層上の部分にの
み電流が流れるから、導電体層上の部分のみが多孔質化
され、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容
易になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを高精
度化することができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the second or twelfth aspect, wherein an insulating layer is provided on a conductive substrate provided with the conductor layer on the one surface side. After forming, a predetermined region on the conductor layer in the insulating layer is opened, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate, and then the conductor layer is subjected to an anodic oxidation process. By performing anodic oxidation using the electrode as an electrode, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to cause a strong electric field drift. A field emission electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film, comprising forming a layer and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer. To provide In addition, since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodization, the polycrystalline semiconductor Since current does not flow through the portion of the layer formed on the insulating layer and current flows only through the portion over the conductor layer, only the portion over the conductor layer is made porous, and the strong electric field drift layer and the conductor The alignment with the layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0026】請求項18の発明は、請求項2または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、半
導体基板の一表面側若しくは絶縁性基板の一表面上の全
面に設けた半導体層の主表面側に所定の開口パターンを
有する絶縁層を形成し、該絶縁層をマスクとして不純物
を選択的に導入して導電体層を形成することにより導電
性基板を形成し、導電性基板の前記一表面側の全面に多
結晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した
部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸
化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニングされ
た導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電体層のパ
ターンを高精度化することができ、多結晶半導体層のう
ち絶縁層上に形成された部分には電流が流れず導電体層
上の部分にのみ電流が流れるから、導電体層上の部分の
みが多孔質化され、強電界ドリフト層と導電体層との位
置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層のパ
ターンを高精度化することができ、また、強電界ドリフ
ト層間の絶縁のための絶縁層を容易に設置することがで
きる。
According to a eighteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the second or twelfth aspect, wherein the electron source is provided on one surface side of the semiconductor substrate or on the whole surface of one surface of the insulating substrate. Forming an insulating layer having a predetermined opening pattern on the main surface side of the semiconductor layer; forming a conductive layer by selectively introducing impurities using the insulating layer as a mask to form a conductive substrate; An opening pattern of an insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is formed by forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the one surface side of the substrate and thereafter performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation. Is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer to form a strong electric field drift layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer. The pattern of the conductor layer can be made more precise, and the current does not flow to the portion of the polycrystalline semiconductor layer formed on the insulating layer, and the current flows only to the portion on the conductor layer. Because of the flow, only the portion on the conductor layer is made porous, and the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate. In addition, an insulating layer for insulation between the strong electric field drift layers can be easily provided.

【0027】請求項19の発明は、請求項4記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の主
表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより導
電体層を形成した後、p形半導体基板上に多結晶半導体
層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用
いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該多孔質化し
た多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強
電界ドリフト層を形成し、該強電界ドリフト層上へ所定
形状にパターニングされた導電性薄膜を形成することを
特徴とし、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出
させることが可能な電界放射型電子源を提供することが
でき、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利
用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層の
うち導電体層に重複した部分を多孔質化しているので、
陽極酸化処理時に導電体層がプラス、対向電極がマイナ
スとなるように電界を印加することにより、p形半導体
基板と導電体層とが逆バイアスになるのでp形シリコン
基板側へ電流が流れるのを阻止することができ且つ導電
体層上の多結晶半導体層にのみ電流が流れるから、強電
界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になると
ともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化するこ
とができる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on a main surface side of a p-type semiconductor substrate to thereby form a conductor layer. Is formed, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the p-type semiconductor substrate, and anodization is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, thereby overlapping the conductor layer of the polycrystalline semiconductor layer. The porous portion is made porous, the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, and a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. It is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of a conductive thin film, and to use a conductor layer as an electrode during anodization. Anodizing treatment Since overlapping portions in the conductive layer of the polycrystalline semiconductor layer is made porous by performing,
By applying an electric field so that the conductive layer becomes positive and the counter electrode becomes negative during the anodizing process, the p-type semiconductor substrate and the conductive layer become reverse biased, so that current flows to the p-type silicon substrate side. And the current flows only through the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer is highly accurate. Can be

【0028】請求項20の発明は、請求項7記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体層の所定
領域にn形不純物を導入することにより導電体層を形成
した後、該導電体層を形成したp形半導体層上に多結晶
半導体層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電極と
して用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体
層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該多孔
質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することに
より強電界ドリフト層を形成し、該強電界ドリフト層上
へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成する
ことを特徴とし、導電性薄膜の所望の領域のみから電子
を放出させることが可能な電界放射型電子源を提供する
ことができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極と
して利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導
体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化している
ので、陽極酸化処理時に導電体層がプラス、対向電極が
マイナスとなるように電界を印加することにより、p形
半導体層と導電体層とが逆バイアスになるのでp形半導
体層側へ電流が流れるのを阻止することができ且つ導電
体層上の多結晶半導体層にのみ電流が流れるから、強電
界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になると
ともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化するこ
とができる。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the seventh aspect, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region of the p-type semiconductor layer. Forming a polycrystalline semiconductor layer on the p-type semiconductor layer on which the conductor layer has been formed, and performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation; A conductive thin film patterned in a predetermined shape on the strong electric field drift layer by forming a strong electric field drift layer by porosity of the portion overlapping the layer and oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer. Forming a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film, and using the conductor layer as an electrode during anodizing. Utilize anode Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by performing the oxidation treatment, an electric field should be applied so that the conductor layer becomes positive and the counter electrode becomes negative during the anodic oxidation treatment. Thereby, the p-type semiconductor layer and the conductor layer are reverse biased, so that current can be prevented from flowing to the p-type semiconductor layer side, and current can flow only to the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer. The alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0029】請求項21の発明は、請求項4または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、p
形半導体基板の主表面側の所定領域にn形不純物を導入
して導電体層を形成することで導電性基板を形成した
後、p形半導体基板の主表面上に絶縁層を形成し、絶縁
層のうち導電体層上の所定領域を開口し、その後、p形
半導体基板の主表面側の全面に多結晶半導体層を形成
し、さらにp形半導体基板の裏面に裏面電極を形成し、
その後、裏面電極を通じて導電体層を陽極酸化処理時の
電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を
多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若し
くは窒化することにより強電界ドリフト層を形成し、次
いで、強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電性薄膜
の所望の領域のみから電子を放出させることが可能な電
界放射型電子源を提供することができ、また、導電体層
を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化しているので、多結晶半導体層のうち
絶縁層上に形成された部分には電流が流れず導電体層上
の部分にのみ電流が流れるから、導電体層上の部分のみ
が多孔質化され、強電界ドリフト層と導電体層との位置
合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層のパタ
ーンを高精度化することができる。さらに、p形半導体
基板の裏面電極を通じてn形の導電体層を陽極酸化処理
時の電極として用いて陽極酸化処理を行うので、裏面電
極がプラス、対向電極がマイナスとなるように電界を印
加するだけで、p形半導体基板と導電体層とが順方向バ
イアスになって電流が流れるから、各導電体層ごとに電
極を接続する必要がなく、多結晶半導体層のうち導電体
層上の部分のみを容易に多孔質化することができる。
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourth or twelfth aspect, wherein
Forming a conductive layer by introducing an n-type impurity into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate to form a conductive layer, and then forming an insulating layer on the main surface of the p-type semiconductor substrate; Opening a predetermined region on the conductor layer among the layers, thereafter, forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the main surface side of the p-type semiconductor substrate, further forming a back electrode on the back surface of the p-type semiconductor substrate,
Thereafter, the portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer was made porous by performing anodization using the conductor layer as an electrode during the anodization through the back electrode, and the porous layer was made porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the polycrystalline semiconductor layer, and then forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape on the strong electric field drift layer, It is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a region, and to perform anodic oxidation using a conductor layer as an electrode during anodic oxidation, thereby forming a polycrystalline semiconductor layer. Of the polycrystalline semiconductor layer formed on the insulating layer, current does not flow, and current flows only in the portion on the conductive layer. Since flows, only the portion of the conductor layer is porous, strong with the alignment between the electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer. Furthermore, since anodization is performed using the n-type conductor layer as an electrode during anodization through the back electrode of the p-type semiconductor substrate, an electric field is applied so that the back electrode is positive and the counter electrode is negative. In this case, the p-type semiconductor substrate and the conductor layer are forward-biased and a current flows, so that there is no need to connect an electrode for each conductor layer, and the portion of the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer Alone can be easily made porous.

【0030】請求項22の発明は、請求項4記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の主
表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより導
電体層を形成した後、p形半導体基板の主表面上に多結
晶半導体層を形成し、多結晶半導体層上にマスク層を形
成し、マスク層のうち導電体層上の所定領域を開口し、
その後、p形半導体基板の裏面に裏面電極を形成し、そ
の後、裏面電極を通じて導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうちマスク層の開口パターンに対応した部分を
多孔質化し、マスク層を除去した後、該多孔質化した多
結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界
ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層へ所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴と
し、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能な電界放射型電子源を提供することができ、
また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して
陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導
電体層に重複した部分を多孔質化しているので、強電界
ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になるとと
もに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化すること
ができる。さらに、p形半導体基板の裏面電極を通じて
導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化
処理を行うので、裏面電極がプラス、対向電極がマイナ
スとなるように電界を印加するだけで、p形半導体基板
と導電体層とが順方向バイアスになって多結晶半導体層
のうちマスク層の開口パターンに対応した部分にのみ電
流が流れるので、各導電体層ごとに電極を接続する必要
がなく、多結晶半導体層のうち導電体層上の部分のみを
容易に多孔質化することができる。
According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the fourth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate to thereby form a conductive layer. After forming, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate, a mask layer is formed on the polycrystalline semiconductor layer, a predetermined region of the mask layer on the conductor layer is opened,
Thereafter, a back surface electrode is formed on the back surface of the p-type semiconductor substrate, and then anodization is performed using the conductor layer as an electrode during the anodization process through the back surface electrode, thereby opening the mask layer of the polycrystalline semiconductor layer. After the portion corresponding to the pattern is made porous, the mask layer is removed, and then the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, which is patterned into the strong electric field drift layer into a predetermined shape. A field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film, characterized in that a conductive thin film is formed,
In addition, since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodic oxidation treatment, the strong electric field drift layer and the conductive layer are electrically conductive. The alignment with the body layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise. Furthermore, since the anodic oxidation treatment is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment through the back electrode of the p-type semiconductor substrate, only applying an electric field so that the back electrode is positive and the counter electrode is negative, Since the p-type semiconductor substrate and the conductor layer become forward-biased and current flows only in a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the mask layer, it is necessary to connect an electrode for each conductor layer. Instead, only the portion of the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer can be easily made porous.

【0031】請求項23の発明は、請求項8記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、前記一表面側に拡散
層からなる前記導電体層を設けた導電性基板上に導電体
層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電体層
を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行
うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複する
部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸
化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、その後、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多
結晶半導体層へ不純物を導入することによって多結晶半
導体層の導電形を導電体層の導電形と異ならせ、次い
で、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導
体層上に絶縁層を形成し、さらに、強電界ドリフト層上
および絶縁層上に所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成することを特徴とし、導電性薄膜の所望の領
域のみから電子を放出させることが可能で且つ隣り合う
強電界ドリフト層間を絶縁可能で導電性基板から多結晶
半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止で
きる電界放射型電子源を提供することができ、また、導
電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化
処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に
重複した部分を多孔質化しているので、強電界ドリフト
層と導電体層との位置合わせが容易になるとともに、強
電界ドリフト層のパターンを高精度化することができ
る。
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the eighth aspect, wherein a conductive material is provided on a conductive substrate provided with the conductive layer made of a diffusion layer on the one surface side. After forming the polycrystalline semiconductor layer so as to cover the layer, the conductive layer is used as an electrode during the anodic oxidation treatment, and anodizing treatment is performed so that a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductive layer becomes porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and then introducing impurities into the respective polycrystalline semiconductor layers of adjacent strong electric field drift layers. The conductivity type of the layer is made different from the conductivity type of the conductor layer, then an insulating layer is formed on each of the adjacent polycrystalline semiconductor layers of the strong electric field drift layer, and further formed on the strong electric field drift layer and the insulating layer. It is characterized by forming a conductive thin film patterned into a shape, capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film, insulating between adjacent strong electric field drift layers, and polycrystalline from a conductive substrate. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing to a conductive thin film through a semiconductor layer, and to perform many anodic oxidation processes by using a conductive layer as an electrode during anodizing. Since the portion of the crystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer is made more precise. Can be.

【0032】請求項24の発明は、請求項10記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の
主表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより
導電体層を形成した後、p形半導体基板の主表面上に多
結晶半導体層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該
多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化するこ
とにより強電界ドリフト層を形成し、その後、隣り合う
強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層へp形不
純物を導入することによりp形多結晶半導体層を形成
し、次いで、p形多結晶半導体層上に絶縁層を形成し、
さらに、強電界ドリフト層上および絶縁層上に所定形状
にパターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴
とし、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させ
ることが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間が絶縁
され導電性基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜
へ電流が流れるのを防止できる電界放射型電子源を提供
することができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化して
いるので、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせ
が容易になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを
高精度化することができる。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the tenth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on a main surface side of a p-type semiconductor substrate to form a conductive layer. Is formed, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate, and anodization is performed using the conductor layer as an electrode during the anodization process, thereby forming a conductor of the polycrystalline semiconductor layer. The portion overlapped with the layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer. Forming a p-type polycrystalline semiconductor layer by introducing a p-type impurity, then forming an insulating layer on the p-type polycrystalline semiconductor layer,
Further, a conductive thin film patterned in a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer and the insulating layer, so that electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film and the adjacent strong thin films can be formed. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer by insulating the electric field drift layer, and providing an electrode when the conductive layer is anodized. By performing anodic oxidation treatment by using as a part, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, The pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0033】請求項25の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、前記一表面側に導電体層を設けた導電
性基板上に絶縁層を形成した後、絶縁層のうち導電体層
上の所定領域を開口し、導電性基板の前記一表面側の全
面に多結晶半導体層を形成し、その後、多結晶半導体層
のうち少なくとも導電体層間それぞれの部分の一部をエ
ッチング除去し、導電体層を陽極酸化処理時の電極とし
て用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパター
ニングされた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導
電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが
可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶縁可能で導
電性基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流
が流れるのを防止できる電界放射型電子源を提供するこ
とができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極とし
て利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体
層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化しているの
で、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易
になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度
化することができる。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein a conductive layer is provided on the one surface side. After the insulating layer is formed, a predetermined region on the conductor layer in the insulating layer is opened, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate. At least a portion of each of the portions between the conductor layers is etched away, and the anodic oxidation process is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, whereby a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer. Is formed, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, which is patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. It is characterized in that a thin film is formed, it is possible to emit electrons only from a desired region of the conductive thin film, and it is possible to insulate between adjacent strong electric field drift layers, and from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing, and to perform an anodic oxidation treatment using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment, thereby forming a conductive material in the polycrystalline semiconductor layer. Since the portion overlapping the layer is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0034】請求項26の発明は、請求項25の発明に
おいて、前記導電体層は、絶縁性基板の一表面上に設け
た半導体層若しくは半導体基板の一表面側の所定部位へ
不純物を選択的に導入することにより形成するので、導
電体層のパターンを高精度化することが可能になる。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the twenty-fifth aspect of the present invention, the conductive layer selectively deposits impurities into a semiconductor layer provided on one surface of the insulating substrate or a predetermined portion on one surface side of the semiconductor substrate. In this case, the pattern of the conductor layer can be made more precise.

【0035】請求項27の発明は、請求項26の発明に
おいて、前記半導体層若しくは半導体基板がp形半導体
であり、導電体層はn形不純物を導入することにより形
成することを特徴とする。
According to a twenty-seventh aspect, in the twenty-sixth aspect, the semiconductor layer or the semiconductor substrate is a p-type semiconductor, and the conductor layer is formed by introducing an n-type impurity.

【0036】請求項28の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、絶縁性基板の一表面上に半導体層を設
けた基板若しくは半導体基板の主表面上に絶縁層を形成
し、導電体層を形成するために絶縁層の一部を開口し、
絶縁層をマスクとして不純物を導入して拡散層からなる
導電体層を形成することで導電性基板を形成し、その
後、導電性基板の主表面上に導電体層を覆うように多結
晶半導体層を形成し、その後、多結晶半導体層のうち少
なくとも導電体層間それぞれの部分の一部をエッチング
除去し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて
陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち絶
縁層の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、該多
孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化すること
により強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層上
および導電性基板上に跨って所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電性薄膜
の所望の領域のみから電子を放出させることが可能で且
つ隣り合う強電界ドリフト層間が絶縁され導電性基板か
ら多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるの
を防止できる電界放射型電子源を提供することができ、
また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して
陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導
電体層に重複した部分を多孔質化しているので、強電界
ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になるとと
もに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化すること
ができる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the semiconductor substrate is provided with a semiconductor layer on one surface of the insulating substrate. Forming an insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate, opening a part of the insulating layer to form a conductor layer,
A conductive substrate is formed by forming a conductive layer composed of a diffusion layer by introducing impurities using the insulating layer as a mask, and then forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer. Is formed, and then at least a part of each portion between the conductor layers in the polycrystalline semiconductor layer is removed by etching, and the conductor layer is used as an electrode during the anodic oxidation process to perform anodic oxidation treatment. A layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer. A conductive thin film patterned in a predetermined shape over the upper surface is formed. Electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film. It can shift layers to provide a field emission electron source capable of preventing current from flowing to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer from the conductive substrate is insulating,
In addition, since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodic oxidation treatment, the strong electric field drift layer and the conductive layer are electrically conductive. The alignment with the body layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0037】請求項29の発明は、請求項28の発明に
おいて、前記半導体層若しくは半導体基板がp形半導体
であり、導電体層はn形不純物を導入することにより形
成することを特徴とする。
According to a twenty-ninth aspect, in the twenty-eighth aspect, the semiconductor layer or the semiconductor substrate is a p-type semiconductor, and the conductor layer is formed by introducing an n-type impurity.

【0038】請求項30の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、前記一表面側に導電体層を設けた導電
性基板上に絶縁層を形成した後、絶縁層のうち導電体層
上の所定領域を開口し、導電性基板の前記一表面側の全
面に多結晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極
酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うこと
により多結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対
応した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体
層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層
を形成し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結
晶半導体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界
ドリフト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴と
し、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶縁可
能で導電性基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜
へ電流が流れるのを防止できる電界放射型電子源を提供
することができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化して
いるので、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせ
が容易になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを
高精度化することができる。
According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the conductive substrate is provided with a conductive layer on one surface side. After forming an insulating layer on the conductive layer of the insulating layer, a predetermined region on the conductive layer is opened, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate. By performing anodic oxidation treatment by using as an electrode at the time of treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. After forming a strong electric field drift layer, a part of the polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers was removed by etching, and then patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. It is characterized by forming an electroconductive thin film, capable of emitting electrons only from a desired region of the electroconductive thin film, insulating between adjacent strong electric field drift layers, and conducting from a conductive substrate through a polycrystalline semiconductor layer. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing to a thin film, and to perform anodization by using a conductor layer as an electrode during anodization to form a polycrystalline semiconductor layer. Since the portion overlapping the conductor layer is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0039】請求項31の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、絶縁性基板の一表面上に半導体層を設
けた基板若しくは半導体基板の主表面上に絶縁層を形成
し、導電体層を形成するために絶縁層の一部を開口し、
絶縁層をマスクとして不純物を導入して拡散層からなる
導電体層を形成することで導電性基板を形成し、その
後、導電性基板の主表面上に導電体層を覆うように多結
晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処理
時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多
結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部
分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導
体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界ドリフ
ト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパターニ
ングされた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電
性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可
能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶縁可能で導電
性基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が
流れるのを防止できる電界放射型電子源を提供すること
ができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として
利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
のうち導電体層に重複した部分を多孔質化しているの
で、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易
になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度
化することができる。
According to a thirty-first aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the semiconductor substrate is provided with a semiconductor layer on one surface of an insulating substrate. Forming an insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate, opening a part of the insulating layer to form a conductor layer,
A conductive substrate is formed by forming a conductive layer composed of a diffusion layer by introducing impurities using the insulating layer as a mask, and then forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer. Is formed, and then the portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode at the time of anodic oxidation. A strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the polycrystalline semiconductor layer thus formed, and then a part of each polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers is removed by etching. It is characterized in that a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed over a substrate, and it is possible to emit electrons only from a desired region of the conductive thin film and to form an adjacent strong electric current. It is possible to provide a field emission type electron source capable of insulating a drift layer and preventing a current from flowing from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer. By performing the anodic oxidation treatment using as a part, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, The pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0040】請求項32の発明は、請求項14記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
する部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、次いで、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれ
の多結晶半導体層の一部および後に形成される導電性薄
膜の形成予定領域間それぞれの強電界ドリフト層の一部
をエッチング除去し、その後、強電界ドリフト層上およ
び多結晶半導体層上および導電性基板上に跨って所定形
状にパターニングされた導電性薄膜を形成することを特
徴とし、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出さ
せることが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶
縁可能な電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているので、強電界ド
リフト層と導電体層との位置合わせが容易になるととも
に、強電界ドリフト層のパターンを高精度化することが
できる。
According to a thirty-second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the fourteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer. By performing anodic oxidation using the layer as an electrode during anodic oxidation, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Then, a part of the polycrystalline semiconductor layer between the adjacent strong electric field drift layers and a part of the strong electric field drift layer between the regions where the conductive thin film is to be formed later are formed. Etching, and then forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape over the strong electric field drift layer, the polycrystalline semiconductor layer, and the conductive substrate. A field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region and insulating between adjacent strong electric field drift layers can be provided, and the conductor layer can be used as an electrode during anodization. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps with the conductor layer is made porous by performing anodization treatment using the same, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and The pattern of the electric field drift layer can be made more precise.

【0041】請求項33の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
する部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、次いで、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれ
の多結晶半導体層の一部および後に形成される導電性薄
膜の形成予定領域間それぞれの強電界ドリフト層の一部
をエッチング除去し、その後、導電性基板の主表面側の
全面に絶縁層を形成し、絶縁層のうち導電体層に交差し
且つ強電界ドリフト層に重複する部位を開口し、強電界
ドリフト層上および絶縁層上に跨って所定形状にパター
ニングされた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導
電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが
可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶縁可能で導
電性基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流
が流れるを防止することができる電界放射型電子源を提
供することができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の
電極として利用して陽極酸化処理を行うことにより多結
晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化し
ているので、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わ
せが容易になるとともに、強電界ドリフト層のパターン
を高精度化することができる。
According to a thirty-third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the fifteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer. By performing anodic oxidation treatment using the layer as an electrode at the time of anodizing treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Forming a strong electric field drift layer, and then removing a part of each polycrystalline semiconductor layer between adjacent strong electric field drift layers and a part of each strong electric field drift layer between regions where a conductive thin film to be formed later is to be formed. After removing by etching, an insulating layer is formed on the entire surface on the main surface side of the conductive substrate, a portion of the insulating layer that intersects with the conductor layer and overlaps with the strong electric field drift layer is opened, and And It is characterized by forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape over the insulating layer, allowing electrons to be emitted only from the desired region of the conductive thin film and insulating between adjacent strong electric field drift layers. To provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer, and utilizing the conductive layer as an electrode during anodizing. By performing anodic oxidation, the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the strong electric field drift The precision of the layer pattern can be improved.

【0042】請求項34の発明は、請求項14記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、多結
晶半導体層のうち導電体層間それぞれの部分の一部およ
び後に形成される導電性薄膜の形成予定領域間それぞれ
の部分の一部をエッチング除去し、その後、導電体層を
陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行う
ことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複する部
分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、次いで、強電界ドリフト層上および導電性基板上に
跨って所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成
することを特徴とし、導電性薄膜の所望の領域のみから
電子を放出させることが可能で且つ隣り合う強電界ドリ
フト層間を絶縁可能な電界放射型電子源を提供すること
ができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として
利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
のうち導電体層に重複した部分を多孔質化しているの
で、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易
になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度
化することができる。
According to a thirty-fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer, and then the polycrystalline semiconductor layer is formed. A part of each part of the conductor layer in the semiconductor layer and a part of each part between the regions where the conductive thin film is to be formed later are removed by etching, and then the conductor layer is used as an electrode during anodization. A portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous by performing anodizing treatment using the same, and a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer. Next, a conductive thin film patterned in a predetermined shape is formed over the strong electric field drift layer and the conductive substrate, and electrons are emitted only from a desired region of the conductive thin film. And a field emission type electron source capable of insulating between adjacent strong electric field drift layers can be provided. In addition, by performing anodic oxidation using the conductive layer as an electrode during anodic oxidation, Since the portion of the crystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, it is easy to align the strong electric field drift layer and the conductor layer, and to improve the pattern of the strong electric field drift layer. Can be.

【0043】請求項35の発明は、請求項12または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
シリコン基板の主表面上に窒化シリコン膜をストライプ
状に形成し、シリコン基板の主表面のうち窒化シリコン
膜で覆われていない部分を選択的に酸化して酸化シリコ
ンよりなる絶縁層を形成し、窒化シリコン膜を除去した
後、シリコン基板の主表面側で隣り合う絶縁層間にシリ
コン基板とは導電形が異なる不純物を導入して拡散層か
らなる導電体層を形成することで導電性基板を形成し、
シリコン基板の主表面側の全面に多結晶半導体層を形成
し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うことにより多結晶半導体層を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を
形成することを特徴とし、導電性薄膜の所望の領域のみ
から電子を放出させることが可能で且つ隣り合う強電界
ドリフト層間が絶縁され導電性基板から多結晶半導体層
を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止できる電界
放射型電子源を提供することができ、また、導電体層を
陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行
うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複した
部分を多孔質化しているので、強電界ドリフト層と導電
体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ドリ
フト層のパターンを高精度化することができる。
According to a thirty-fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission electron source according to the twelfth or fifteenth aspect,
Forming a silicon nitride film in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and selectively oxidizing a portion of the main surface of the silicon substrate that is not covered with the silicon nitride film to form an insulating layer made of silicon oxide; After removing the silicon nitride film, a conductive substrate is formed by introducing an impurity having a different conductivity type from that of the silicon substrate between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate to form a conductive layer composed of a diffusion layer. And
A polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface on the main surface side of the silicon substrate, and anodizing is performed using the conductor layer as an electrode during the anodizing process, thereby making the polycrystalline semiconductor layer porous, Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the formed polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape on the strong electric field drift layer; It is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from the substrate and insulating between adjacent strong electric field drift layers and preventing a current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer. It is also possible to make the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process. Runode, strong with the alignment between the electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer.

【0044】請求項36の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、シリコン基板の主
表面上に窒化シリコン膜をストライプ状に形成し、シリ
コン基板の主表面のうち窒化シリコン膜で覆われていな
い部分を選択的に酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層
を形成し、窒化シリコン膜を除去した後、絶縁層をマス
クとして不純物を導入して拡散層からなる導電体層を形
成することで導電性基板を形成し、その後、導電性基板
の主表面上に導電体層を覆うように多結晶半導体層を形
成し、その後、多結晶半導体層のうち少なくとも導電体
層間それぞれの部分の一部をエッチング除去し、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を
酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形
成し、強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成することを特徴とし、導電性薄膜
の所望の領域のみから電子を放出させることが可能で且
つ隣り合う強電界ドリフト層間が絶縁され導電性基板か
ら多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるの
を防止できる電界放射型電子源を提供することができ、
また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して
陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導
電体層に重複した部分を多孔質化しているので、強電界
ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になるとと
もに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化すること
ができる。
According to a thirty-sixth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the fifteenth aspect, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and A portion not covered with the silicon nitride film is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, impurities are introduced using the insulating layer as a mask to form a conductive layer made of a diffusion layer. Forming a conductive layer by forming a body layer, and then forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer; Part of each part of the interlayer is removed by etching, and anodic oxidation is performed using the conductive layer as an electrode during anodic oxidation to make the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductive layer porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer; A field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of a thin film and insulating between adjacent strong electric field drift layers and preventing a current from flowing from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer. Can be provided,
In addition, since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodic oxidation treatment, the strong electric field drift layer and the conductive layer are electrically conductive. The alignment with the body layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0045】請求項37の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、シリコン基板の主
表面上に窒化シリコン膜をストライプ状に形成し、シリ
コン基板の主表面のうち窒化シリコン膜で覆われていな
い部分を選択的に酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層
を形成し、窒化シリコン膜を除去した後、シリコン基板
の主表面側で隣り合う絶縁層間にシリコン基板とは導電
形が異なる不純物を導入して拡散層からなる導電体層を
形成することで導電性基板を形成し、その後、シリコン
基板の主表面側の全面に多結晶半導体層を形成し、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結晶
半導体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界ド
リフト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜
を形成することを特徴とし、導電性薄膜の所望の領域の
みから電子を放出させることが可能で且つ隣り合う強電
界ドリフト層間が絶縁され導電性基板から多結晶半導体
層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止できる電
界放射型電子源を提供することができ、また、導電体層
を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化しているので、強電界ドリフト層と導
電体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ド
リフト層のパターンを高精度化することができる。
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the fifteenth aspect, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, A portion not covered with the silicon nitride film is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, the silicon substrate is interposed between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate. Forms a conductive layer by introducing impurities having different conductivity types to form a conductive layer composed of a diffusion layer, and then forms a polycrystalline semiconductor layer over the entire main surface side of the silicon substrate, By performing anodic oxidation using the layer as an electrode during anodic oxidation, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. To form a strong electric field drift layer. Thereafter, a part of the polycrystalline semiconductor layer in each of the strong electric field drift layers is removed by etching, and then a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. It is possible to emit electrons only from a desired region of the conductive thin film, and the current flows from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer when the adjacent strong electric field drift layers are insulated. It is possible to provide a field emission type electron source that can prevent the occurrence of an anodization process using the conductor layer as an electrode during the anodization process, thereby overlapping the conductor layer of the polycrystalline semiconductor layer. Since the portion is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer is made more precise. Door can be.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本実施形態
の電界放射型電子源10を利用したディスプレイ装置の
概略構成を示す斜視図であって、電界放射型電子源10
に対向してガラス基板33が配設される。ガラス基板3
3の電界放射型電子源10と対向する側の表面にはコレ
クタ電極31が形成され、コレクタ電極31には電界放
射型電子源10から放射される電子により可視光を発光
する蛍光体層32が塗布してある。なお、ガラス基板3
3は図示しないガラス製のスペーサなどを用いて電界放
射型電子源10と一体化され、ガラス基板33とスペー
サと電界放射型電子源10とで囲まれる内部空間を所定
の真空度にしてある。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a display device using a field emission type electron source 10 of the present embodiment.
A glass substrate 33 is provided so as to face. Glass substrate 3
A collector electrode 31 is formed on the surface of the third electrode 3 facing the field emission electron source 10, and a phosphor layer 32 that emits visible light by electrons emitted from the field emission electron source 10 is formed on the collector electrode 31. It has been applied. In addition, the glass substrate 3
Numeral 3 is integrated with the field emission type electron source 10 using a glass spacer or the like (not shown), and the internal space surrounded by the glass substrate 33, the spacer and the field emission type electron source 10 has a predetermined degree of vacuum.

【0047】電界放射型電子源10は、図1ないし図3
に示すように、主表面側にストライプ状に形成された導
電体層たるn形領域8を有する導電性基板たるp形シリ
コン基板1と、p形シリコン基板1のn形領域8上の部
位に形成された(つまり、n形領域8に重複するストラ
イプ状に形成された)酸化した多孔質多結晶シリコンよ
りなる強電界ドリフト層6と、隣合う強電界ドリフト層
6間をそれぞれ埋め込む形でp形シリコン基板1の主表
面上に形成された多結晶シリコン層3と、n形領域8に
直交(交差)する方向にストライプ状に形成され強電界
ドリフト層6上および多結晶シリコン層3上に跨って形
成された導電性薄膜(例えば、金薄膜)よりなる表面電
極7とを備えている。ここにおいて、強電界ドリフト層
6は、p形シリコン基板1の主表面側の全面に亙って多
結晶シリコン層3を形成した後に、該多結晶シリコン層
3の一部を陽極酸化処理にて多孔質化し、さらに急速熱
酸化によって酸化することで形成できる。また、n形領
域8のキャリア濃度は、1×1018cm−3ないし5
×1019cm−3としてある。
The field emission type electron source 10 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 2, a p-type silicon substrate 1 as a conductive substrate having an n-type region 8 as a conductor layer formed in a stripe shape on the main surface side, and a portion on the n-type region 8 of the p-type silicon substrate 1 The formed strong electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon (that is, formed in a stripe shape overlapping the n-type region 8) and the adjacent strong electric field drift layer 6 are filled with p. A polycrystalline silicon layer 3 formed on the main surface of the n-type silicon substrate 1 and a strong electric field drift layer 6 and a polycrystalline silicon layer 3 formed in stripes in a direction orthogonal (intersecting) to the n-type region 8. And a surface electrode 7 formed of a conductive thin film (for example, a gold thin film) formed over the battery. Here, the strong electric field drift layer 6 forms the polycrystalline silicon layer 3 over the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1, and then anodizes a part of the polycrystalline silicon layer 3. It can be formed by making it porous and further oxidizing it by rapid thermal oxidation. The carrier concentration in the n-type region 8 is 1 × 10 18 cm −3 to 5
× 10 19 cm −3 .

【0048】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
10では、ストライプ状に形成されたn形領域8とn形
領域8に直交するストライプ状に形成された表面電極7
とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加するn
形領域8と表面電極7とを適宜選択することにより、電
圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加されたn
形領域8に交差する領域のみから電子が放出されるか
ら、表面電極7の所望の領域から電子を放出させること
ができる。なお、n形領域8へのコンタクトは、図2に
示すように強電界ドリフト層6の一部をエッチングして
n形領域8の表面の一部を露出させることにより形成さ
れ、電線Wにより接続される。
In the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the n-type region 8 formed in a stripe and the surface electrode 7 formed in a stripe orthogonal to the n-type region 8 are formed.
And a matrix, so that a voltage is applied n
By appropriately selecting the shape region 8 and the surface electrode 7, of the surface electrodes 7 to which the voltage is applied, n
Since electrons are emitted only from a region intersecting the shaped region 8, electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7. The contact to the n-type region 8 is formed by etching a part of the strong electric field drift layer 6 to expose a part of the surface of the n-type region 8 as shown in FIG. Is done.

【0049】しかも、図1に示すようなディスプレイ装
置を構成する場合、図24に示したディスプレイ装置の
ようにコレクタ電極31をストライプ状に形成する必要
がなく、コレクタ電極31に印加する数百Vないし数k
Vの高電圧をスイッチングするための回路が不要とな
り、低コスト化および小型化を図ることができる。本実
施形態の電界放射型電子源10では、n形領域8と表面
電極7との間に印加する電圧は10Vないし30V程度
である。また、隣り合う強電界ドリフト層6間には多結
晶シリコン層3が介在して、強電界ドリフト層6の表面
と多結晶シリコン層3の表面とは同一平面上に形成さ
れ、表面電極7は強電界ドリフト層6と多結晶シリコン
層3とに跨って形成されているので、表面電極7の断線
を防止することができて信頼性が向上し、表面電極7の
膜厚を薄くすることができる。
Further, when the display device as shown in FIG. 1 is constructed, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. Or several k
A circuit for switching a high voltage of V is not required, so that cost reduction and size reduction can be achieved. In the field emission electron source 10 of the present embodiment, the voltage applied between the n-type region 8 and the surface electrode 7 is about 10 V to 30 V. The polycrystalline silicon layer 3 is interposed between the adjacent strong electric field drift layers 6, the surface of the strong electric field drift layer 6 and the surface of the polycrystalline silicon layer 3 are formed on the same plane, and the surface electrode 7 is Since it is formed over the strong electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3, disconnection of the surface electrode 7 can be prevented, reliability is improved, and the thickness of the surface electrode 7 can be reduced. it can.

【0050】なお、本実施形態では、導電性基板として
p形シリコン基板1を採用し、導電体層としてn形領域
(拡散層)8を採用しているが、導電性基板はp形シリ
コン基板に限定されるものではなくて、拡散層もn形領
域8に限定されるものではない。例えば、ガラスのよう
な絶縁性基板にクロムのような金属薄膜からなる導電体
層を設けてもよい。また、本実施形態では、強電界ドリ
フト層6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成し
ているが、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶
シリコン、あるいはその他の酸化若しくは窒化した多孔
質多結晶半導体層により構成してもよい。また、表面電
極7の材料として金を用いているが、表面電極7の材料
は金に限定されるものではなくて、仕事関数の小さな材
料であれば良く、金の他にアルミニウム、クロム、タン
グステン、ニッケル、白金などや、これらの金属の合金
などが使用可能である。また、本実施形態では、表面電
極7の膜厚を10nmとしたが、この膜厚は特に限定す
るものではない。
In the present embodiment, the p-type silicon substrate 1 is used as the conductive substrate, and the n-type region (diffusion layer) 8 is used as the conductive layer. However, the diffusion layer is not limited to the n-type region 8. For example, a conductor layer made of a metal thin film such as chromium may be provided on an insulating substrate such as glass. In the present embodiment, the strong electric field drift layer 6 is made of oxidized porous polycrystalline silicon, but the strong electric field drift layer 6 is made of porous polycrystalline silicon, or other oxidized or nitrided porous It may be constituted by a polycrystalline semiconductor layer. Further, although gold is used as the material of the surface electrode 7, the material of the surface electrode 7 is not limited to gold, and may be any material having a small work function. In addition to gold, aluminum, chromium, tungsten , Nickel, platinum, and alloys of these metals can be used. Further, in the present embodiment, the thickness of the surface electrode 7 is set to 10 nm, but this thickness is not particularly limited.

【0051】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図4(a)〜(f)を参照しながら
説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 4A to 4F.

【0052】まず、p形シリコン基板1の主表面上に熱
拡散用あるいはイオン注入用のマスクを設け、p形シリ
コン基板1内の主表面側に、熱拡散技術あるいはイオン
注入技術によってリン(P)などのドーパントを導入す
ることにより、ストライプ状のn形領域8が形成され、
前記マスクを除去することにより図4(a)に示す構造
が得られる。
First, a mask for thermal diffusion or ion implantation is provided on the main surface of the p-type silicon substrate 1, and phosphorus (P) is deposited on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique. ), A striped n-type region 8 is formed,
The structure shown in FIG. 4A is obtained by removing the mask.

【0053】次に、n形領域8を形成したp形シリコン
基板1の主表面上にLPCVD法により膜厚が1.5μ
mのノンドープの多結晶シリコン層3を形成することに
よって図1(b)に示す構造が得られる。ここに、LP
CVD法の成膜条件は、基板温度を610℃、SiH
ガスの流量を600sccm、真空度を20Paとし
た。なお、多結晶シリコン層3の成膜方法は、LPCV
D法に限定されるものではなく、例えばスパッタ法ある
いはプラズマCVD法によってアモルファスシリコン層
を形成した後、該アモルファスシリコン層に対してアニ
ール処理を行うことにより結晶化させて多結晶シリコン
層3を形成する方法を用いてもよい。
Next, a film thickness of 1.5 μm is formed on the main surface of the p-type silicon
The structure shown in FIG. 1B is obtained by forming the non-doped polycrystalline silicon layer 3 of m. Where LP
The film forming conditions of the CVD method are as follows: substrate temperature is 610 ° C., SiH 4
The gas flow rate was 600 sccm and the degree of vacuum was 20 Pa. The method of forming the polycrystalline silicon layer 3 is LPCV
The method is not limited to the method D. For example, after forming an amorphous silicon layer by a sputtering method or a plasma CVD method, the amorphous silicon layer is crystallized by performing an annealing process to form the polycrystalline silicon layer 3. May be used.

【0054】次に、多結晶シリコン層3上に、マスク層
たるフォトレジスト層を塗布形成し、フォトリソグラフ
ィ技術によってn形領域8の上方の部位を開孔すること
によりストライプ状にパターニングされたマスク層たる
レジスト層9が形成され、図4(c)に示す構造が得ら
れる。
Next, a photoresist layer serving as a mask layer is applied and formed on the polycrystalline silicon layer 3, and a portion patterned above the n-type region 8 is opened by photolithography to form a mask patterned in a stripe shape. The resist layer 9 is formed, and the structure shown in FIG. 4C is obtained.

【0055】次に、p形シリコン基板1の裏面に図示し
ないオーミック電極を形成した後、55wt%のフッ化
水素水溶液とエタノールとを1:1で混合し0℃に冷却
した電解溶液を用い、白金電極(図示せず)を負極、p
形シリコン基板1を正極として、前記レジスト層9を陽
極酸化処理用のマスクとして利用し、多結晶シリコン層
3の露出した部分に光照射を行いながら定電流で陽極酸
化処理を行うことによって、部分的に(ストライプ状
に)多孔質多結晶シリコン層5が形成され、その後、前
記レジスト層9を除去することにより図4(d)に示す
構造が得られる。ここにおいて、本実施形態では、陽極
酸化処理の条件として、電流密度を20mA/cm
定、陽極酸化時間を15秒とするとともに、陽極酸化処
理中に500Wのタングステンランプにより光照射を行
った。なお、本実施形態では、陽極酸化処理時の電流密
度を一定として多孔質多結晶シリコン層5の多孔度をほ
ぼ均一にしてあるが、陽極酸化処理時の電流密度を変化
させることにより多孔度の高い多結晶シリコン層と多孔
度の低い多結晶シリコン層とが交互に積層された構造に
してもよいし、多孔度が厚み方向に連続的に変化した構
造にしてもよい。また、本実施形態では、多結晶シリコ
ン層3を厚み方向においてp形シリコン基板1に達する
深さまで多孔質化しているが、多結晶シリコン層3の厚
み方向の途中まで多孔質化するようにしてもよい。
Next, after forming an ohmic electrode (not shown) on the back surface of the p-type silicon substrate 1, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1, and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. A platinum electrode (not shown) is connected to a negative electrode, p
Using the silicon substrate 1 as a positive electrode and the resist layer 9 as a mask for anodic oxidation, the exposed portion of the polycrystalline silicon layer 3 is subjected to anodic oxidation at a constant current while irradiating with light, so that The porous polycrystalline silicon layer 5 is formed (in a stripe form), and then the resist layer 9 is removed to obtain the structure shown in FIG. Here, in the present embodiment, as the conditions of the anodic oxidation treatment, the current density was constant at 20 mA / cm 2 , the anodic oxidation time was 15 seconds, and light irradiation was performed by a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment. In the present embodiment, the porosity of the porous polycrystalline silicon layer 5 is made substantially uniform while the current density during the anodic oxidation process is kept constant, but the porosity can be reduced by changing the current density during the anodic oxidation process. A structure in which a high polycrystalline silicon layer and a low porosity polycrystalline silicon layer are alternately stacked may be employed, or a structure in which the porosity continuously changes in the thickness direction may be employed. In this embodiment, the polycrystalline silicon layer 3 is made porous to a depth reaching the p-type silicon substrate 1 in the thickness direction. Is also good.

【0056】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)することによって、熱酸化された多孔質多結
晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6が形成され、図
4(e)に示す構造が得られる。ここにおいて、急速熱
酸化の条件としては、酸化温度を900℃、酸化時間を
1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is subjected to rapid thermal oxidation (RTO) in a dry oxygen atmosphere by using a lamp annealing apparatus, so that a strong electric field drift layer made of thermally oxidized porous polycrystalline silicon is obtained. 6 is formed, and the structure shown in FIG. Here, conditions for the rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour.

【0057】その後、強電界ドリフト層6上および多結
晶シリコン層3上に、ストライプ状の開口パターンを有
するメタルマスクを用いて導電性薄膜(金薄膜)を蒸着
法によって形成することにより、導電性薄膜よりなるス
トライプ状の表面電極7が形成され、図4(f)に示す
構造の電界放射型電子源10が得られる。なお、表面電
極7のパターニング方法としては、フォトリソグラフィ
技術およびエッチング技術を利用してもよいし、フォト
リソグラフィ技術およびリフトオフ法を利用してもよ
い。
Thereafter, a conductive thin film (gold thin film) is formed on the strong electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3 by a vapor deposition method using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern. The striped surface electrode 7 made of a thin film is formed, and the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. In addition, as a patterning method of the surface electrode 7, a photolithography technique and an etching technique may be used, or a photolithography technique and a lift-off method may be used.

【0058】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
の製造方法では、表面電極7の所望の領域のみから電子
を放出させることが可能な電界放射型電子源10を提供
することができる。
According to the method for manufacturing a field emission electron source of the present embodiment, it is possible to provide a field emission electron source 10 capable of emitting electrons only from a desired region of the surface electrode 7.

【0059】なお、陽極酸化処理時にはマスク層として
レジスト層9を利用したが、マスク層としてストライプ
状に形成した酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を利用し
てもよく、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を利用した
場合には、陽極酸化処理後にマスク層を除去する工程は
不要である。
Although the resist layer 9 was used as a mask layer during the anodic oxidation treatment, a silicon oxide film or a silicon nitride film formed in a stripe shape may be used as the mask layer. When used, the step of removing the mask layer after the anodic oxidation treatment is unnecessary.

【0060】(実施形態2)図5は本実施形態の電界放
射型電子源10の概略構成を示す斜視図であって、実施
形態1と同様にディスプレイ装置に利用される。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a field emission type electron source 10 of the present embodiment, and is used for a display device as in Embodiment 1.

【0061】ところで、実施形態1では、導電性基板と
して、主表面側にストライプ状のn形領域8が形成され
たp形シリコン基板1を採用していたが、本実施形態で
は、導電性基板を、ガラスよりなる絶縁性基板11と、
絶縁性基板11の一表面上に形成されたノンドープの多
結晶シリコン層23と、多結晶シリコン層23にストラ
イプ状に形成された導電体層たるn形領域(拡散層)
8’とで構成している点に特徴がある。なお、実施形態
1と同様の構成要素には同一の符号を付してある。
In the first embodiment, the p-type silicon substrate 1 in which the stripe-shaped n-type region 8 is formed on the main surface side is used as the conductive substrate. And an insulating substrate 11 made of glass,
A non-doped polycrystalline silicon layer 23 formed on one surface of the insulating substrate 11 and an n-type region (diffusion layer) as a conductor layer formed in a stripe shape on the polycrystalline silicon layer 23
8 ′. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0062】本実施形態の電界放射型電子源10は、図
5に示すように、絶縁性基板11の一表面側にn形領域
8’(以下、下部電極8’と称す)がストライプ状に形
成されている。また、下部電極8’上(下部電極8’に
重複する部位)に形成された酸化した多孔質多結晶シリ
コンよりなる強電界ドリフト層6と、隣り合う強電界ド
リフト層6間をそれぞれ埋め込む形で多結晶シリコン層
23上に形成された多結晶シリコン層3と、下部電極
8’に直交(交差)する方向にストライプ状に形成され
強電界ドリフト層6上および多結晶シリコン層3上に跨
って形成された導電性薄膜(例えば、金薄膜)よりなる
表面電極7とを備えている。なお、下部電極8’へのコ
ンタクトは、図5に示すように強電界ドリフト層6の一
部をエッチングして下部電極8’の表面の一部を露出さ
せることにより形成され、電線Wにより接続される。
As shown in FIG. 5, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, an n-type region 8 ′ (hereinafter, referred to as a lower electrode 8) is formed in a stripe shape on one surface side of an insulating substrate 11. Is formed. Further, the strong electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon formed on the lower electrode 8 ′ (the portion overlapping the lower electrode 8 ′) and the space between the adjacent strong electric field drift layers 6 are buried respectively. The polycrystalline silicon layer 3 formed on the polycrystalline silicon layer 23 and the stripe formed in a direction orthogonal (intersecting) to the lower electrode 8 ′ and straddling the strong electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3. And a surface electrode 7 formed of a formed conductive thin film (for example, a gold thin film). The contact to the lower electrode 8 'is formed by etching a part of the strong electric field drift layer 6 to expose a part of the surface of the lower electrode 8' as shown in FIG. Is done.

【0063】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
10では、ストライプ状に形成された下部電極8’と下
部電極8’に直交するストライプ状に形成された表面電
極7とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加す
る下部電極8’と表面電極7とを適宜選択することによ
り、電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加さ
れた下部電極8’に交差する領域のみから電子が放出さ
れるから、表面電極7の所望の領域から電子を放出させ
ることができる。
Thus, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, a matrix is composed of the lower electrode 8 'formed in a stripe shape and the surface electrode 7 formed in a stripe shape orthogonal to the lower electrode 8'. Therefore, by appropriately selecting the lower electrode 8 ′ to which a voltage is applied and the surface electrode 7, only the region of the surface electrode 7 to which the voltage is applied intersects with the lower electrode 8 ′ to which the voltage is applied. Thus, electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7.

【0064】なお、本実施形態では、強電界ドリフト層
6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成している
が、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶シリコ
ン、あるいはその他の酸化若しくは窒化した多孔質多結
晶半導体層により構成してもよい。
In the present embodiment, the strong electric field drift layer 6 is made of oxidized porous polycrystalline silicon. However, the strong electric field drift layer 6 is made of porous polycrystalline silicon, It may be constituted by a porous polycrystalline semiconductor layer described above.

【0065】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図6(a)〜(e)を参照しながら
説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (e).

【0066】まず、ガラスからなる絶縁性基板11の一
表面上にLPCVD法により膜厚が1μmのノンドープ
の多結晶シリコン層23を形成した後、熱拡散用あるい
はイオン注入用のマスクを設け、多結晶シリコン層23
に、熱拡散技術あるいはイオン注入技術によってリン
(P)などのドーパント(n形不純物)を導入すること
により、ストライプ状の下部電極8’が形成され、前記
マスクを除去することによって図6(a)に示す構造が
得られる。
First, after a non-doped polycrystalline silicon layer 23 having a thickness of 1 μm is formed on one surface of an insulating substrate 11 made of glass by LPCVD, a mask for thermal diffusion or ion implantation is provided. Crystalline silicon layer 23
Then, by introducing a dopant (n-type impurity) such as phosphorus (P) by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique, a stripe-shaped lower electrode 8 'is formed, and the mask is removed by removing the mask shown in FIG. ) Is obtained.

【0067】次に、絶縁性基板11の前記一表面側へ多
結晶シリコン層23および下部電極8’を覆うようにL
PCVD法により膜厚が1.5μmのノンドープの多結
晶シリコン層3を形成することによって図6(b)に示
す構造が得られる。
Next, L is applied to the one surface side of the insulating substrate 11 so as to cover the polycrystalline silicon layer 23 and the lower electrode 8 '.
The structure shown in FIG. 6B is obtained by forming the non-doped polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of 1.5 μm by the PCVD method.

【0068】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、下部電極8’を正
極として、多結晶シリコン層3に光照射を行いながら定
電流で陽極酸化処理を行うことによって、下部電極8’
に対応(重複)したストライプ状に多孔質多結晶シリコ
ン層5が形成され、図6(c)に示す構造が得られる。
なお、本実施形態では、陽極酸化処理の条件として、電
流密度を20mA/cm一定、陽極酸化時間を15秒
とするとともに、陽極酸化処理中に500Wのタングス
テンランプにより光照射を行った。
Next, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. The platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and the lower electrode 8 ′ was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation at a constant current while irradiating the polycrystalline silicon layer 3, the lower electrode 8 '
The porous polycrystalline silicon layer 5 is formed in a stripe shape corresponding to (overlapped), and the structure shown in FIG. 6C is obtained.
In this embodiment, as the conditions of the anodic oxidation treatment, the current density was constant at 20 mA / cm 2 , the anodic oxidation time was 15 seconds, and light irradiation was performed by a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment.

【0069】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)法により熱酸化することによって、熱酸化さ
れた多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6
が形成され、図6(d)に示す構造が得られる。ここに
おいて、急速熱酸化の条件としては、酸化温度を900
℃、酸化時間を1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere by a rapid thermal oxidation (RTO) method using a lamp annealing apparatus, so that the porous polycrystalline silicon layer 5 is made of thermally oxidized porous polycrystalline silicon. Strong electric field drift layer 6
Is formed, and the structure shown in FIG. 6D is obtained. Here, the conditions of rapid thermal oxidation are as follows:
C. and the oxidation time was 1 hour.

【0070】その後、絶縁性基板1の前記一表面側にお
ける強電界ドリフト層6上および多結晶シリコン層3上
にストライプ状の開口パターンを有するメタルマスクを
用いて導電性薄膜(金薄膜)を蒸着法によって形成する
ことにより、強電界ドリフト層6に直交するストライプ
状の表面電極7が形成され、図6(e)に示す構造の電
界放射型電子源10が得られる。
Thereafter, a conductive thin film (gold thin film) is deposited on the strong electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3 on the one surface side of the insulating substrate 1 using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern. By forming by the method, a stripe-shaped surface electrode 7 orthogonal to the strong electric field drift layer 6 is formed, and the field emission type electron source 10 having the structure shown in FIG.

【0071】しかして、本実施形態で説明した製造方法
によれば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出
させることが可能な電界放射型電子源10を提供するこ
とができる。また、下部電極8’(導電体層)を陽極酸
化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行うこと
により多結晶シリコン層3のうち下部電極8’に重複し
た部分を多孔質化しているので、強電界ドリフト層6と
下部電極8’との位置合わせが容易になるとともに、強
電界ドリフト層6のパターンを高精度化することができ
る。
Thus, according to the manufacturing method described in the present embodiment, it is possible to provide the field emission type electron source 10 capable of emitting electrons only from a desired region of the surface electrode 7. The lower electrode 8 ′ (conductor layer) is used as an electrode during the anodic oxidation process to perform anodic oxidation, thereby making the portion of the polycrystalline silicon layer 3 overlapping with the lower electrode 8 ′ porous. Therefore, the alignment between the strong electric field drift layer 6 and the lower electrode 8 ′ becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be made more precise.

【0072】(実施形態3)本実施形態の電界放射型電
子源の基本構成は実施形態1と略同じであって、図8
(c)に示すように、p形シリコン基板1と多結晶シリ
コン層3との間に絶縁層9を設けてある点が相違する。
なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付
して説明を省略する。
(Embodiment 3) The basic configuration of a field emission type electron source of this embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
As shown in (c), the difference is that an insulating layer 9 is provided between the p-type silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon layer 3.
Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0073】ところで、図1ないし図3に示した実施形
態1の構成の電界放射型電子源10では、僅かではある
が隣り合う強電界ドリフト層6間に介在する多結晶シリ
コン層3を通って電子がドリフトする可能性があり、こ
の場合、電圧を印加していないn形領域8上方の表面電
極7から電子が放出されるので、ディスプレイ装置では
クロストークの原因となってしまう恐れがある。また、
導電体層たるn形領域8やp形シリコン基板1(要する
に、導電性基板)から多結晶シリコン層3を通して表面
電極7に電流が漏れる恐れもある。
In the field emission type electron source 10 having the structure of the first embodiment shown in FIGS. Electrons may drift, and in this case, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied, which may cause crosstalk in the display device. Also,
Current may leak from the n-type region 8 serving as a conductor layer or the p-type silicon substrate 1 (in short, a conductive substrate) to the surface electrode 7 through the polycrystalline silicon layer 3.

【0074】しかしながら、本実施形態の電界放射型電
子源10では、絶縁層9が設けられていることによっ
て、n形領域8から該n形領域8に隣り合うn形領域8
上の強電界ドリフト層6へ電子がドリフトすることによ
るクロストークや電流の漏れを低減することができる。
なお、本実施形態でも、強電界ドリフト層6を酸化した
多孔質多結晶シコンにより構成しているが、強電界ドリ
フト層6を窒化した多孔質多結晶シリコン、あるいはそ
の他の酸化若しくは窒化した多孔質多結晶半導体層によ
り構成してもよい。
However, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the insulating layer 9 is provided, so that the n-type region 8 adjacent to the n-type region 8
Crosstalk and current leakage due to drift of electrons to the upper strong electric field drift layer 6 can be reduced.
In the present embodiment, the strong electric field drift layer 6 is also made of oxidized porous polycrystalline silicon. However, the strong electric field drift layer 6 is made of nitrided porous polycrystalline silicon or other oxidized or nitrided porous polycrystalline silicon. It may be constituted by a polycrystalline semiconductor layer.

【0075】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図7および図8を参照しながら説明
する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

【0076】まず、p形シリコン基板1の主表面上に熱
拡散用あるいはイオン注入用のマスクを設け、p形シリ
コン基板1内の主表面側に、熱拡散技術あるいはイオン
注入技術によってリン(P)などのドーパント(n形不
純物)を導入することにより、ストライプ状のn形領域
8が形成され、前記マスクを除去することにより図7
(a)に示す構造が得られる。
First, a mask for thermal diffusion or ion implantation is provided on the main surface of the p-type silicon substrate 1, and phosphorus (P) is deposited on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique. ), A stripe-shaped n-type region 8 is formed, and the mask is removed to remove the n-type region 8 shown in FIG.
The structure shown in (a) is obtained.

【0077】次に、n形領域8を形成したp形シリコン
基板1の主表面上の全面にLPCVD法によって膜厚が
0.5μmの酸化シリコン膜よりなる絶縁層9を堆積し
た後、n形領域8にほぼ対応する領域(n形領域8上)
の絶縁層9をフォトリソグラフィ技術およびエッチング
技術を利用してエッチング除去することによって図7
(b)に示す構造が得られる。
Next, an insulating layer 9 made of a 0.5 μm-thick silicon oxide film is deposited by LPCVD on the entire surface of the main surface of the p-type silicon substrate 1 on which the n-type region 8 has been formed. A region substantially corresponding to region 8 (on n-type region 8)
7 is removed by etching using a photolithography technique and an etching technique.
The structure shown in (b) is obtained.

【0078】次に、p形シリコン基板1の主表面側の全
面にLPCVD法により膜厚が1.5μmのノンドープ
の多結晶シリコン層3を形成した後、p形シリコン基板
1の裏面にスパッタ法により膜厚が1μmのアルミニウ
ム合金からなる裏面電極2を形成することによって図7
(c)に示す構造が得られる。
Next, a non-doped polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of 1.5 μm is formed on the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by the LPCVD method. The back electrode 2 made of an aluminum alloy having a film thickness of 1 μm is formed as shown in FIG.
The structure shown in (c) is obtained.

【0079】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、裏面電極2を正極
として、多結晶シリコン層3に光照射を行いながら定電
流で陽極酸化処理を行うことによって、多結晶シリコン
層3のうちn形領域8上の部位(絶縁層9が開口された
部位)に多孔質多結晶シリコン層5が形成され、その
後、前記裏面電極2を除去することにより、図8(a)
に示す構造が得られる。ここにおいて、本実施形態で
は、陽極酸化処理の条件として、電流密度を20mA/
cm一定、陽極酸化時間を15秒とするとともに、陽
極酸化処理中に500Wのタングステンランプにより光
照射を行った。
Next, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. A platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and a back electrode 2 was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation at a constant current while irradiating the polycrystalline silicon layer 3 with light, a porous polycrystalline silicon layer 3 is formed at a portion on the n-type region 8 (a portion where the insulating layer 9 is opened). A crystalline silicon layer 5 is formed, and then the back surface electrode 2 is removed to obtain a structure shown in FIG.
The structure shown in FIG. Here, in this embodiment, the current density is set to 20 mA /
The anodic oxidation time was set to 15 seconds with a constant cm 2 , and light irradiation was performed by a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment.

【0080】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)法により熱酸化することによって、熱酸化さ
れた多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6
が形成され、図8(b)に示す構造が得られる。ここに
おいて、急速熱酸化の条件としては、酸化温度を900
℃、酸化時間を1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere by a rapid thermal oxidation (RTO) method using a lamp annealing apparatus, thereby being made of thermally oxidized porous polycrystalline silicon. Strong electric field drift layer 6
Is formed, and the structure shown in FIG. 8B is obtained. Here, the conditions of rapid thermal oxidation are as follows:
C. and the oxidation time was 1 hour.

【0081】その後、多結晶シリコン層3上および強電
界ドリフト層6上に、ストライプ状の開口パターンを有
するメタルマスクを用いて導電性薄膜(金薄膜)を蒸着
法によって形成することにより、強電界ドリフト層6に
直交するストライプ状の表面電極7が形成され、図8
(c)に示す構造の電界放射型電子源10が得られる。
Thereafter, a conductive thin film (gold thin film) is formed on the polycrystalline silicon layer 3 and the strong electric field drift layer 6 using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern by a vapor deposition method. A stripe-shaped surface electrode 7 orthogonal to the drift layer 6 is formed.
The field emission type electron source 10 having the structure shown in FIG.

【0082】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能な電界放射型電子源10を提供することがで
きる。また、導電体層たるn形領域8を陽極酸化処理時
の電極として利用して陽極酸化処理を行うことにより多
結晶シリコン層3のうちn形領域8に重複した部分を多
孔質化しているので、多結晶シリコン層3のうち絶縁層
9上に形成された部分には電流が流れずn形領域8上の
部分にのみ電流が流れるから、n形領域8上の部分のみ
が多孔質化され、強電界ドリフト層6とn形領域8との
位置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層6
のパターンを高精度化することができる。さらに、p形
半導体基板1の裏面電極2を通じてn形領域8を陽極酸
化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うので、
裏面電極2がプラス、前記白金電極(対向電極)がマイ
ナスとなるように電界を印加するだけで、p形シリコン
基板1とn形領域8とが順方向バイアスになって電流が
流れるから、各n形領域8ごとに電極を接続する必要が
なく、多結晶シリコン層3のうちn形領域8上の部分の
みを容易に多孔質化することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to provide a field emission type electron source 10 capable of emitting electrons only from a desired region of the surface electrode 7. In addition, since the portion overlapping the n-type region 8 in the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by using the n-type region 8 as the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, the portion is made porous. Since current does not flow through the portion of the polycrystalline silicon layer 3 formed on the insulating layer 9 and current flows only through the portion above the n-type region 8, only the portion above the n-type region 8 is made porous. The alignment between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 is facilitated, and the strong electric field drift layer 6
Can be made highly accurate. Further, since the anodic oxidation process is performed using the n-type region 8 as an electrode during the anodic oxidation process through the back surface electrode 2 of the p-type semiconductor substrate 1,
By simply applying an electric field so that the back electrode 2 is positive and the platinum electrode (counter electrode) is negative, the p-type silicon substrate 1 and the n-type region 8 become forward-biased and current flows. It is not necessary to connect an electrode for each n-type region 8, and only the portion of the polycrystalline silicon layer 3 on the n-type region 8 can be easily made porous.

【0083】(実施形態4)図9は本実施形態の電界放
射型電子源10を利用したディスプレイ装置の概略構成
を示す斜視図であって、電界放射型電子源10に対向し
てガラス基板33が配設される。ガラス基板33の電界
放射型電子源10と対向する側の表面にはコレクタ電極
31が形成され、コレクタ電極31には電界放射型電子
源10から放射される電子により可視光を発光する蛍光
体層32が塗布してある。なお、実施形態1と同様の構
成要素には、同一の符号を付してある。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a perspective view showing a schematic structure of a display device using the field emission type electron source 10 of the present embodiment. Is arranged. A collector electrode 31 is formed on a surface of the glass substrate 33 facing the field emission electron source 10. 32 is applied. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0084】ところで、図1ないし図3に示した実施形
態1の構成の電界放射型電子源10では、僅かではある
が隣り合う強電界ドリフト層6間に介在する多結晶シリ
コン層3を通って電子がドリフトする可能性があり、こ
の場合、電圧を印加していないn形領域8上方の表面電
極7から電子が放出されるので、ディスプレイ装置では
クロストークの原因となってしまう恐れがある。また、
導電体層たるn形領域8やp形シリコン基板1(要する
に、導電性基板)から多結晶シリコン層3を通して表面
電極7に電流が漏れる恐れもある。
Incidentally, in the field emission type electron source 10 having the structure of the first embodiment shown in FIGS. Electrons may drift, and in this case, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied, which may cause crosstalk in the display device. Also,
Current may leak from the n-type region 8 serving as a conductor layer or the p-type silicon substrate 1 (in short, a conductive substrate) to the surface electrode 7 through the polycrystalline silicon layer 3.

【0085】本実施形態の電界放射型電子源10は、こ
の種の不具合の発生を防止するための構成を備えてい
る。本実施形態の電界放射型電子源10は、図9ないし
図11に示すように、主表面側にストライプ状に形成さ
れた導電体層たるn形領域8を有する導電性基板たるp
形シリコン基板1と、p形シリコン基板1のn形領域8
上に形成された(つまり、n形領域8に重複するストラ
イプ状に形成された)酸化した多孔質多結晶シリコンよ
りなる強電界ドリフト層6と、強電界ドリフト層6の側
壁に形成された多結晶シリコン層3と、隣り合う強電界
ドリフト層6間の多結晶シリコン層3間に形成されたp
形多結晶シリコン層3’と、多結晶シリコン層3上およ
びp形多結晶シリコン層3’上に形成された酸化シリコ
ン膜よりなる絶縁層16と、強電界ドリフト層6上およ
び絶縁層16上に跨ってストライプ状に形成されn形領
域8に直交(交差)する導電性薄膜(例えば、金薄膜)
よりなる表面電極7とを備えている。なお、本実施形態
では、強電界ドリフト層6の側壁に多結晶シリコン層3
が形成されているが、該多結晶シリコン層3を必ずしも
備える必要はなく、隣り合う強電界ドリフト層6間にp
形多結晶シリコン層3’だけが形成された構成としても
よい。
The field emission type electron source 10 of the present embodiment has a configuration for preventing the occurrence of this kind of problem. As shown in FIGS. 9 to 11, the field emission type electron source 10 of the present embodiment has a p-type conductive substrate having an n-type region 8 as a conductive layer formed in a stripe shape on the main surface side.
Silicon substrate 1 and n-type region 8 of p-type silicon substrate 1
A strong electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon formed thereon (that is, formed in a stripe shape overlapping the n-type region 8), and a polycrystalline silicon layer formed on the sidewall of the strong electric field drift layer P formed between the crystalline silicon layer 3 and the polycrystalline silicon layer 3 between the adjacent strong electric field drift layers 6
-Type polycrystalline silicon layer 3 ′, insulating layer 16 of a silicon oxide film formed on polycrystalline silicon layer 3 and p-type polycrystalline silicon layer 3 ′, on strong electric field drift layer 6 and on insulating layer 16 Conductive thin film (for example, a gold thin film) that is formed in a stripe shape across the substrate and that crosses (intersects) the n-type region 8 at right angles.
And a surface electrode 7 made of the same. In this embodiment, the polycrystalline silicon layer 3 is formed on the side wall of the strong electric field drift layer 6.
Is formed, but it is not always necessary to provide the polycrystalline silicon layer 3.
A configuration in which only the shaped polycrystalline silicon layer 3 'is formed may be employed.

【0086】すなわち、本実施形態では、隣り合う強電
界ドリフト層6の間にp形多結晶シリコン層3’が形成
されているので、p形多結晶シリコン層3’とn形領域
8との間に逆バイアス電圧を印加しておけば、n形領域
8からp形多結晶シリコン層3’へ電子が注入されるの
を防止でき、隣り合う強電界ドリフト層6同士を電気的
に絶縁することができる。したがって、電圧を印加した
n形領域8の隣のn形領域8上の強電界ドリフト層6に
電流が漏れるのを防止できるから、n形領域8と表面電
極7との間に電圧を印加したとき、確実に、n形領域8
と表面電極7とが交差する領域のみに電流を流すことが
でき、クロストークを低減することができる。さらに、
p形多結晶シリコン層3’上および多結晶シリコン層3
上に跨って絶縁層16が形成されているので、より確実
にクロストークや電流の漏れを低減することができる。
That is, in the present embodiment, since the p-type polycrystalline silicon layer 3 ′ is formed between the adjacent strong electric field drift layers 6, the p-type polycrystalline silicon layer 3 ′ and the n-type region 8 If a reverse bias voltage is applied in between, injection of electrons from n-type region 8 into p-type polycrystalline silicon layer 3 'can be prevented, and adjacent strong electric field drift layers 6 are electrically insulated. be able to. Therefore, current can be prevented from leaking to the strong electric field drift layer 6 on the n-type region 8 adjacent to the n-type region 8 to which the voltage has been applied. Sometimes, the n-type region 8
Current can flow only in the region where the electrode intersects with the surface electrode 7, and crosstalk can be reduced. further,
On p-type polycrystalline silicon layer 3 'and polycrystalline silicon layer 3
Since the insulating layer 16 is formed over the upper portion, crosstalk and leakage of current can be reduced more reliably.

【0087】また、本実施形態の電界放射型電子源10
においても、ストライプ状に形成されたn形領域8とn
形領域8に直交するストライプ状に形成された表面電極
7とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加する
n形領域8と表面電極7とを適宜選択することにより、
電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加された
n形領域8に交差する領域のみから電子が放出されるか
ら、表面電極7の所望の領域から電子を放出させること
ができる。なお、n形領域8へのコンタクトは、図10
に示すように強電界ドリフト層6の一部をエッチングし
てn形領域8の表面の一部を露出させることにより形成
され、電線Wにより接続される。
The field emission type electron source 10 of this embodiment
Also, the n-type regions 8 and n
Since the matrix is composed of the surface electrodes 7 formed in a stripe shape orthogonal to the n-type region 8, the n-type region 8 to which a voltage is applied and the surface electrode 7 are appropriately selected.
Electrons are emitted only from a region of the surface electrode 7 to which the voltage is applied, which crosses the n-type region 8 to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7. The contact to the n-type region 8 is shown in FIG.
Is formed by etching a part of the strong electric field drift layer 6 to expose a part of the surface of the n-type region 8, and is connected by the electric wire W.

【0088】しかも、図9に示すようなディスプレイ装
置を構成する場合、図24に示したディスプレイ装置の
ようにコレクタ電極31をストライプ状に形成する必要
がなく、コレクタ電極31に印加する数百Vないし数k
Vの高電圧をスイッチングするための回路が不要とな
り、低コスト化および小型化を図ることができる。
Further, when the display device as shown in FIG. 9 is configured, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. Or several k
A circuit for switching a high voltage of V is not required, so that cost reduction and size reduction can be achieved.

【0089】なお、本実施形態では、強電界ドリフト層
6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成している
が、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶シリコ
ン、あるいはその他の酸化もしくは窒化した多孔質多結
晶半導体層により構成してもよい。
In this embodiment, the strong electric field drift layer 6 is made of oxidized porous polycrystalline silicon, but the strong electric field drift layer 6 is made of porous polycrystalline silicon, It may be constituted by a porous polycrystalline semiconductor layer described above.

【0090】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図12(a)〜(d)を参照しなが
ら説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 12 (a) to 12 (d).

【0091】まず、実施形態1と同様にp形シリコン基
板1内の主表面側に熱拡散技術あるいはイオン注入技術
によってリン(P)などのドーパントを導入することに
よってストライプ状にn形領域8を形成し、次に、n形
領域8を形成したp形シリコン基板1の主表面上にLP
CVD法により膜厚が1.5μmのノンドープの多結晶
シリコン層3を形成し、その後、陽極酸化処理によって
n形領域8上の部分を多孔質化し、急速熱酸化すること
により熱酸化された多孔質多結晶シリコンよりなる強電
界ドリフト層6が形成され、図12(a)に示す構造が
得られる。
First, similarly to Embodiment 1, n-type regions 8 are striped by introducing a dopant such as phosphorus (P) into the main surface side of p-type silicon substrate 1 by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique. Then, LP is formed on the main surface of the p-type silicon substrate 1 on which the n-type region 8 is formed.
A non-doped polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of 1.5 μm is formed by a CVD method, and thereafter, a portion on the n-type region 8 is made porous by anodizing treatment, and then thermally oxidized by rapid thermal oxidation. The strong electric field drift layer 6 made of polycrystalline silicon is formed, and the structure shown in FIG.

【0092】次に、フォトレジスト層を塗布形成し、強
電界ドリフト層6上にフォトレジスト層の一部よりなる
レジスト層12が残るようにパターニングすることによ
って図12(b)に示す構造が得られる。ここにおい
て、レジスト層12はストライプ状に形成されている。
Next, a photoresist layer is applied and formed, and is patterned so that the resist layer 12 consisting of a part of the photoresist layer remains on the strong electric field drift layer 6, thereby obtaining the structure shown in FIG. Can be Here, the resist layer 12 is formed in a stripe shape.

【0093】次に、レジスト層12をマスクとして、イ
オン注入技術によって、強電界ドリフト層6間の多結晶
シリコン層3にホウ素(B)などのイオン(p形不純
物)を注入することにより、p形多結晶シリコン層3’
を形成し、その後、レジスト層12を除去することによ
り図12(c)に示す構造が得られる。ここに、強電界
ドリフト層6の側壁には多結晶シリコン層3よりなる側
壁層が残る。なお、レジスト層12をマスクとしてイオ
ン注入するにあたって多結晶シリコン層3よりなる側壁
層が残らないようにレジスト層12を形成しておけば、
p形シリコン基板1上には強電界ドリフト層6とp形多
結晶シリコン層3’とだけが形成される。
Next, using the resist layer 12 as a mask, ions (p-type impurities) such as boron (B) are implanted into the polycrystalline silicon layer 3 between the strong electric field drift layers 6 by an ion implantation technique. Shaped polycrystalline silicon layer 3 '
Is formed, and then the resist layer 12 is removed to obtain the structure shown in FIG. Here, a sidewall layer made of the polycrystalline silicon layer 3 remains on the sidewall of the strong electric field drift layer 6. In addition, when the resist layer 12 is used as a mask to form the resist layer 12 so that the sidewall layer made of the polycrystalline silicon layer 3 does not remain,
Only strong electric field drift layer 6 and p-type polycrystalline silicon layer 3 'are formed on p-type silicon substrate 1.

【0094】次に、p形シリコン基板1の主表面側の全
面にPCVD法によって膜厚が0.5μmの酸化シリコ
ン膜よりなる絶縁層16を形成した後、該絶縁層16の
うち強電界ドリフト層6上の部分をエッチング除去し、
その後、強電界ドリフト層6上および絶縁層16上に、
ストライプ状の開口パターンを有するメタルマスクを用
いて導電性薄膜(金薄膜)を蒸着法によって形成するこ
とにより、導電性薄膜よりなるストライプ状の表面電極
7が形成され、図12(d)に示す構造の電界放射型電
子源10が得られる。なお、表面電極7のパターニング
方法としては、フォトリソグラフィ技術およびエッチン
グ技術を利用してもよいし、フォトリソグラフィ技術お
よびリフトオフ法を利用してもよい。
Next, after an insulating layer 16 made of a silicon oxide film having a thickness of 0.5 μm is formed by PCVD on the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1, a strong electric field drift of the insulating layer 16 is formed. Etching away the portion on layer 6,
Then, on the strong electric field drift layer 6 and the insulating layer 16,
By forming a conductive thin film (gold thin film) by a vapor deposition method using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern, a stripe-shaped surface electrode 7 made of a conductive thin film is formed, as shown in FIG. A field emission type electron source 10 having a structure is obtained. In addition, as a patterning method of the surface electrode 7, a photolithography technique and an etching technique may be used, or a photolithography technique and a lift-off method may be used.

【0095】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層6間を絶縁
可能な電界放射型電子源10を提供することができる。
また、導電体層たるn形領域8を陽極酸化処理時の電極
として利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶シ
リコン層3のうちn形領域8に重複した部分を多孔質化
しているので、強電界ドリフト層6とn形領域8との位
置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層6の
パターンを高精度化することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the present embodiment, field emission electrons can emit electrons only from a desired region of the surface electrode 7 and can insulate between the adjacent strong electric field drift layers 6. A source 10 can be provided.
In addition, since the portion overlapping the n-type region 8 in the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by using the n-type region 8 as the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, the portion is made porous. In addition, the alignment between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be made more precise.

【0096】(実施形態5)図13は本実施形態の電界
放射型電子源10を利用したディスプレイ装置の概略構
成を示す斜視図であって、電界放射型電子源10に対向
してガラス基板33が配設される。ガラス基板33の電
界放射型電子源10と対向する側の表面にはコレクタ電
極31が形成され、コレクタ電極31には電界放射型電
子源10から放射される電子により可視光を発光する蛍
光体層32が塗布してある。なお、実施形態1と同様の
構成要素には、同一の符号を付してある。
(Embodiment 5) FIG. 13 is a perspective view showing a schematic configuration of a display device using the field emission type electron source 10 of the present embodiment. Is arranged. A collector electrode 31 is formed on a surface of the glass substrate 33 facing the field emission electron source 10. 32 is applied. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0097】ところで、図1ないし図3に示した実施形
態1の構成の電界放射型電子源10では、僅かではある
が隣り合う電界ドリフト層6間に介在する多結晶シリコ
ン層3を通って電子がドリフトする可能性があり、この
場合、電圧を印加していないn形領域8上方の表面電極
7から電子が放出されるので、ディスプレイ装置ではク
ロストークの原因となってしまう恐れがある。また、導
電体層たるn形領域8やp形シリコン基板1(要する
に、導電性基板)から多結晶シリコン層3を通して表面
電極7に電流が漏れる恐れもある。
By the way, in the field emission type electron source 10 having the structure of the first embodiment shown in FIGS. May drift, and in this case, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied, and this may cause crosstalk in the display device. Further, current may leak from the n-type region 8 serving as a conductor layer or the p-type silicon substrate 1 (in short, a conductive substrate) to the surface electrode 7 through the polycrystalline silicon layer 3.

【0098】本実施形態の電界放射型電子源10は、こ
の種の不具合の発生を防止するための構成を備えてい
る。本実施形態の電界放射型電子源10は、図13およ
び図114に示すように、主表面側にストライプ状に形
成された導電体層たるn形領域8を有する導電性基板1
たるp形シリコン基板1と、p形シリコン基板1のn形
領域8上に形成された(つまり、n形領域8に重複する
ストライプ状に形成された)酸化した多孔質多結晶シリ
コンよりなる強電界ドリフト層6と、強電界ドリフト層
6の側壁に形成された多結晶シリコン層3と、隣り合う
強電界ドリフト層6間でp形シリコン基板1上に形成さ
れた酸化シリコン膜よりなる絶縁層13と、強電界ドリ
フト層6上にストライプ状に形成されn形領域8に直交
(交差)する導電性薄膜(例えば、金薄膜)よりなる表
面電極7とを備えている。なお、表面電極7は絶縁層1
3上および多結晶シリコン層3上にも形成されている。
The field emission type electron source 10 according to the present embodiment has a configuration for preventing such a problem from occurring. As shown in FIGS. 13 and 114, the field emission type electron source 10 of the present embodiment includes a conductive substrate 1 having an n-type region 8 as a conductive layer formed in a stripe shape on the main surface side.
A strong p-type silicon substrate 1 and an oxidized porous polycrystalline silicon formed on the n-type region 8 of the p-type silicon substrate 1 (that is, formed in stripes overlapping the n-type region 8). An insulating layer comprising an electric field drift layer 6, a polycrystalline silicon layer 3 formed on the side wall of the strong electric field drift layer 6, and a silicon oxide film formed on the p-type silicon substrate 1 between the adjacent strong electric field drift layers 6 13 and a surface electrode 7 formed of a conductive thin film (for example, a gold thin film) formed in a stripe shape on the strong electric field drift layer 6 and orthogonal (intersecting) to the n-type region 8. In addition, the surface electrode 7 is the insulating layer 1
3 and also on the polycrystalline silicon layer 3.

【0099】すなわち、本実施形態では、隣り合う強電
界ドリフト層6間に絶縁層13が形成されているので、
隣り合う強電界ドリフト層6間が両者間に介在する絶縁
層13によって電気的に分離されているため、隣の強電
界ドリフト層6に電流が漏れるのを防止することができ
る。また、導電体層たるn形領域8やp形シリコン基板
1(要するに、導電性基板)から表面電極7へ電流が流
れるのを防止できる。
That is, in the present embodiment, since the insulating layer 13 is formed between the adjacent strong electric field drift layers 6,
Since the adjacent strong electric field drift layers 6 are electrically separated by the insulating layer 13 interposed therebetween, it is possible to prevent current from leaking to the adjacent strong electric field drift layers 6. Further, it is possible to prevent a current from flowing from the n-type region 8 serving as a conductor layer or the p-type silicon substrate 1 (in short, a conductive substrate) to the surface electrode 7.

【0100】要するに、本実施形態の電界放射型電子源
10においても、ストライプ状に形成されたn形領域8
とn形領域8に直交するストライプ状に形成された表面
電極7とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加
するn形領域8と表面電極7とを適宜選択することによ
り、電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加さ
れたn形領域8に交差する領域のみから電子が放出され
るから、表面電極7の所望の領域から電子を放出させる
ことができる。
In short, also in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the n-type region 8 formed in a stripe shape
And a surface electrode 7 formed in a stripe shape orthogonal to the n-type region 8, a matrix is formed. Therefore, by appropriately selecting the n-type region 8 to which a voltage is applied and the surface electrode 7, the voltage is applied. Electrons are emitted only from the region of the surface electrode 7 that intersects the n-type region 8 to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7.

【0101】しかも、図13に示すようなディスプレイ
装置を構成する場合、図24に示したディスプレイ装置
のようにコレクタ電極31をストライプ状に形成する必
要がなく、コレクタ電極31に印加する数百Vないし数
kVの高電圧をスイッチングするための回路が不要とな
り、低コスト化および小型化を図ることができる。
Further, when the display device as shown in FIG. 13 is constructed, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. A circuit for switching a high voltage of several to several kV is not required, so that cost reduction and size reduction can be achieved.

【0102】なお、本実施形態では、強電界ドリフト層
6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成している
が、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶シリコ
ン、あるいはその他の酸化もしくは窒化した多孔質多結
晶半導体層により構成してもよい。
In the present embodiment, the strong electric field drift layer 6 is made of oxidized porous polycrystalline silicon. However, the strong electric field drift layer 6 is made of porous polycrystalline silicon, It may be constituted by a porous polycrystalline semiconductor layer described above.

【0103】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図15(a)〜(f)を参照しなが
ら説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 15A to 15F.

【0104】まず、実施形態1と同様にp形シリコン基
板1内の主表面側に熱拡散技術あるいはイオン注入技術
によってリン(P)などのドーパントを導入することに
よってストライプ状にn形領域8を形成し、次に、n形
領域8を形成したp形シリコン基板1の主表面上にLP
CVD法により膜厚が1.5μmのノンドープの多結晶
シリコン層3を形成し、その後、陽極酸化処理によって
n形領域8上の部分(つまり、n形領域8に重複する部
分)を多孔質化し、急速熱酸化することにより熱酸化し
た多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6が
形成され、図15(a)に示す構造が得られる。
First, similarly to the first embodiment, the n-type region 8 is formed in a stripe shape by introducing a dopant such as phosphorus (P) into the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique. Formed on the main surface of the p-type silicon substrate 1 on which the n-type region 8 is formed.
A non-doped polycrystalline silicon layer 3 having a thickness of 1.5 μm is formed by a CVD method, and then a portion on the n-type region 8 (that is, a portion overlapping the n-type region 8) is made porous by anodizing treatment. Then, a strong electric field drift layer 6 made of porous polycrystalline silicon thermally oxidized by rapid thermal oxidation is formed, and the structure shown in FIG. 15A is obtained.

【0105】次に、フォトレジスト層を塗布形成し、強
電界ドリフト層6上にフォトレジスト層の一部よりなる
レジスト層12が残るようにパターニングすることによ
って図15(b)に示す構造が得られる。ここにおい
て、レジスト層12はストライプ状に形成されている。
Next, a photoresist layer is applied and formed, and is patterned so that the resist layer 12 consisting of a part of the photoresist layer remains on the strong electric field drift layer 6, thereby obtaining the structure shown in FIG. Can be Here, the resist layer 12 is formed in a stripe shape.

【0106】次に、レジスト層12をマスクとして、反
応性イオンエッチング技術によって、強電界ドリフト層
6間の多結晶シリコン層3をエッチング除去する。な
お、本実施形態では、強電界ドリフト層6の幅よりもレ
ジスト層12の幅の方が大きくなっているので、強電界
ドリフト層6の側壁には多結晶シリコン層3の一部が残
る。ここにおいて、反応性イオンエッチング技術による
エッチングの条件としては、Oガスの流量を4scc
m、CHFガスの流量を16sccm、真空度を8.
3Pa、放電パワーを100W(放電パワー密度を0.
3W/cm)とした。その後、レジスト層12を除去
することにより図15(c)に示す構造が得られる。な
お、多結晶シリコン層3のエッチング方法は反応性イオ
ンエッチング技術に限定されるものではなく、例えばア
ルゴンガスなどを用いたイオンエッチング技術などを採
用してもよい。
Next, using the resist layer 12 as a mask, the polycrystalline silicon layer 3 between the strong electric field drift layers 6 is etched away by a reactive ion etching technique. In this embodiment, since the width of the resist layer 12 is larger than the width of the strong electric field drift layer 6, a part of the polycrystalline silicon layer 3 remains on the side wall of the strong electric field drift layer 6. Here, as a condition of the etching by the reactive ion etching technique, the flow rate of the O 2 gas is set to 4 scc.
m, the flow rate of CHF 3 gas is 16 sccm, and the degree of vacuum is 8.
3 Pa, discharge power of 100 W (discharge power density of 0.
3 W / cm 2 ). Thereafter, the structure shown in FIG. 15C is obtained by removing the resist layer 12. The method of etching the polycrystalline silicon layer 3 is not limited to the reactive ion etching technique, but may employ, for example, an ion etching technique using argon gas or the like.

【0107】次に、p形シリコン基板1の主表面側の全
面を覆うようにプラズマCVD法などの方法で酸化シリ
コン膜よりなる絶縁層13を形成することにより、図1
5(d)に示す構造が得られる。ここにおいて、酸化シ
リコン膜の成膜条件は、基板温度を225℃、SiH
ガスの流量を50sccm、NOガスの流量を875
sccm、真空度を133Pa、放電パワーを150W
(放電パワー密度を0.05W/cm)とした。
Next, an insulating layer 13 made of a silicon oxide film is formed by a method such as a plasma CVD method so as to cover the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1, whereby FIG.
The structure shown in FIG. 5 (d) is obtained. Here, the film formation conditions of the silicon oxide film, the substrate temperature 225 ° C., SiH 4
The gas flow rate was 50 sccm, and the N 2 O gas flow rate was 875.
sccm, vacuum degree 133 Pa, discharge power 150 W
(The discharge power density was 0.05 W / cm 2 ).

【0108】次に、強電界ドリフト層6上および多結晶
シリコン層3上の絶縁層13をエッチング除去すること
により図15(e)に示す構造が得られる。
Next, the structure shown in FIG. 15E is obtained by etching away the insulating layer 13 on the strong electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3.

【0109】次に、p形シリコン基板1の主表面側に、
導電性薄膜(金薄膜)よりなるストライプ状の表面電極
7を形成することにより、図15(f)に示す構造の電
界放射型電子源10が得られる。なお、本実施形態で
は、多結晶シリコン層3上の絶縁層13をエッチング除
去するようにしているが、該多結晶シリコン層3上の絶
縁層13を残すようにしてもよい。
Next, on the main surface side of the p-type silicon substrate 1,
By forming the stripe-shaped surface electrode 7 made of a conductive thin film (gold thin film), the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. In the present embodiment, the insulating layer 13 on the polycrystalline silicon layer 3 is removed by etching. However, the insulating layer 13 on the polycrystalline silicon layer 3 may be left.

【0110】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間を絶縁可
能な電界放射型電子源10を提供することができる。ま
た、導電体層たるn形領域8を陽極酸化処理時の電極と
して利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶シリ
コン層3のうちn形領域8に重複した部分を多孔質化し
ているので、強電界ドリフト層6とn形領域8との位置
合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層6のパ
ターンを高精度化することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the field emission type electron source 10 can emit electrons only from a desired region of the surface electrode 7 and can insulate between adjacent strong electric field drift layers. Can be provided. In addition, since the portion overlapping the n-type region 8 in the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by using the n-type region 8 as the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, the portion is made porous. In addition, the alignment between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be made more precise.

【0111】ところで、本実施形態では、強電界ドリフ
ト層6がn形領域8に重複するストライプ状に形成され
ているが、図16に示すように、強電界ドリフト層6を
導電体層たるn形領域8と導電性薄膜たる表面電極7と
が重複する部位でn形領域8と表面電極7との間に設け
るようにしてもよい。このような構成を採用すること
で、隣り合う強電界ドリフト層6間を電気的に絶縁する
ことができ、クロストークをより低減することができ
る。また、n形領域8やp形シリコン基板1から表面電
極7へ漏れ電流が流れるのを防止できる。
In the present embodiment, the strong electric field drift layer 6 is formed in a stripe shape overlapping the n-type region 8. However, as shown in FIG. The n-type region 8 may be provided between the n-type region 8 and the surface electrode 7 at a portion where the n-type region 8 and the surface electrode 7 serving as the conductive thin film overlap. By employing such a configuration, it is possible to electrically insulate between the adjacent strong electric field drift layers 6, and it is possible to further reduce crosstalk. Further, it is possible to prevent a leakage current from flowing from the n-type region 8 or the p-type silicon substrate 1 to the surface electrode 7.

【0112】なお、図16に示す構成の電界放射型電子
源10の製造方法は上述の図15を参照しながら説明し
た製造方法と略同じであって、図15(b)に示すよう
に強電界ドリフト層6を形成した後で、隣り合う強電界
ドリフト層6間それぞれの多結晶シリコン層3および後
に形成される表面電極7の形成予定領域間それぞれの強
電界ドリフト層6の一部をエッチング除去し、続いて、
p形シリコン基板1の主表面側の全面に酸化シリコン膜
よりなる絶縁層13を形成し、絶縁層13のうちn形領
域8に交差し且つ強電界ドリフト層6に重複する部位を
開口し、強電界ドリフト層6上および絶縁層13上に跨
ってストライプ状にパターニングされた表面電極7を形
成すればよい。
The method for manufacturing the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. 16 is substantially the same as the method described with reference to FIG. 15 described above, and as shown in FIG. After the electric field drift layer 6 is formed, a part of each of the polycrystalline silicon layers 3 between the adjacent strong electric field drift layers 6 and a part of each of the strong electric field drift layers 6 between the regions where the surface electrodes 7 to be formed later are to be formed are etched. Removed, followed by
An insulating layer 13 made of a silicon oxide film is formed on the entire main surface of the p-type silicon substrate 1, and a portion of the insulating layer 13 that crosses the n-type region 8 and overlaps the strong electric field drift layer 6 is opened. What is necessary is just to form the surface electrode 7 patterned in a stripe shape over the strong electric field drift layer 6 and the insulating layer 13.

【0113】(実施形態6)本実施形態の電界放射型電
子源の基本構成は実施形態1と略同じであって、図18
(e)に示すように、p形シリコン基板1の主表面側に
おいて、ストライプ状に形成された導電体層たるn形領
域8が形成されていない部分の主表面上に、強電界ドリ
フト層6に比べて膜厚の小さな絶縁層9が形成され、隣
り合う強電界ドリフト層6間の多結晶シリコン層3の一
部を除去してある点に特徴がある。なお、実施形態1と
同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略す
る。
(Embodiment 6) The basic configuration of a field emission type electron source of this embodiment is substantially the same as that of Embodiment 1, and FIG.
As shown in (e), on the main surface side of the p-type silicon substrate 1, a strong electric field drift layer 6 This is characterized in that an insulating layer 9 having a smaller thickness than that of the first embodiment is formed, and a part of the polycrystalline silicon layer 3 between the adjacent strong electric field drift layers 6 is removed. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0114】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
10では、隣り合う強電界ドリフト層6間に、強電界ド
リフト層6に比べて膜厚の小さな絶縁層9が設けられ、
強電界ドリフト層6間の多結晶シリコン層3の一部が除
去されていることによって、n形領域8から該n形領域
8に隣り合うn形領域8上の強電界ドリフト層6へ電子
がドリフトすることによるクロストークを低減すること
ができる。また、n形領域8やp形シリコン基板1から
表面電極7へ漏れ電流が流れるのを防止できる。
Thus, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the insulating layer 9 having a smaller film thickness than the strong electric field drift layer 6 is provided between the adjacent strong electric field drift layers 6.
Since a part of the polycrystalline silicon layer 3 between the strong electric field drift layers 6 is removed, electrons are transferred from the n-type region 8 to the strong electric field drift layer 6 on the n-type region 8 adjacent to the n-type region 8. Crosstalk due to drift can be reduced. Further, it is possible to prevent a leakage current from flowing from the n-type region 8 or the p-type silicon substrate 1 to the surface electrode 7.

【0115】なお、本実施形態でも、強電界ドリフト層
6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成している
が、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶シリコ
ン、あるいはその他の酸化若しくは窒化した多孔質多結
晶半導体層により構成してもよい。
Although the strong electric field drift layer 6 is also made of oxidized porous polysilicon in this embodiment, porous polycrystalline silicon of which the strong electric field drift layer 6 is nitrided or other oxidized or nitrided It may be constituted by a porous polycrystalline semiconductor layer described above.

【0116】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図17および図18を参照しながら
説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 17 and 18.

【0117】まず、p形シリコン基板1の主表面上に熱
拡散用あるいはイオン注入用のマスクを設け、p形シリ
コン基板1内の主表面側に、熱拡散技術あるいはイオン
注入技術によってリン(P)などのドーパント(n形不
純物)を導入することにより、ストライプ状のn形領域
8が形成され、前記マスクを除去することにより、図1
7(a)に示す構造が得られる。
First, a mask for thermal diffusion or ion implantation is provided on the main surface of the p-type silicon substrate 1, and phosphorus (P) is deposited on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by a thermal diffusion technique or an ion implantation technique. 1), a striped n-type region 8 is formed, and by removing the mask, the n-type region 8 shown in FIG.
The structure shown in FIG. 7A is obtained.

【0118】次に、n形領域8を形成したp形シリコン
基板1の主表面上の全面にLPCVD法によって膜厚が
0.5μmの酸化シリコン膜よりなる絶縁層9を堆積し
た後、n形領域8にほぼ対応する領域(n形領域8上)
の絶縁層9をフォトリソグラフィ技術およびエッチング
技術を利用してエッチング除去することによって図17
(b)に示す構造が得られる。
Next, an insulating layer 9 made of a 0.5 μm-thick silicon oxide film is deposited by LPCVD on the entire surface of the main surface of the p-type silicon substrate 1 on which the n-type region 8 has been formed. A region substantially corresponding to region 8 (on n-type region 8)
17 is removed by etching using a photolithography technique and an etching technique.
The structure shown in (b) is obtained.

【0119】次に、p形シリコン基板1の主表面側の全
面にLPCVD法によって膜厚が1.5μmのノンドー
プの多結晶シリコン層3を形成することにより、図17
(c)に示す構造が得られる。
Next, a 1.5 μm-thick non-doped polycrystalline silicon layer 3 is formed on the entire surface of the main surface side of the p-type silicon substrate 1 by the LPCVD method.
The structure shown in (c) is obtained.

【0120】次に、多結晶シリコン層3のうちn形領域
8にほぼ対応する部分以外の領域をフォトリソグラフィ
技術および反応性イオンエッチング技術によってエッチ
ング除去することにより、図18(a)に示す構造が得
られる。ここにおいて、多結晶シリコン層3はn形領域
8に重複するストライプ状に形成されるが、n形領域8
の幅よりも多結晶シリコン層3の幅の方が大きくなって
いるので、多結晶シリコン層3の一部は絶縁層9上に跨
って形成されている。
Next, a region other than a portion substantially corresponding to n-type region 8 in polycrystalline silicon layer 3 is removed by etching using a photolithography technique and a reactive ion etching technique, so that the structure shown in FIG. Is obtained. Here, the polycrystalline silicon layer 3 is formed in a stripe shape overlapping with the n-type region 8.
Since the width of the polycrystalline silicon layer 3 is larger than the width of the polycrystalline silicon layer 3, a part of the polycrystalline silicon layer 3 is formed over the insulating layer 9.

【0121】次に、p形シリコン基板1の裏面にスパッ
タ法により膜厚が1μmのアルミニウム合金からなる裏
面電極2を形成することによって図18(b)に示す構
造が得られる。
Next, a back electrode 2 made of an aluminum alloy having a thickness of 1 μm is formed on the back surface of the p-type silicon substrate 1 by a sputtering method, whereby the structure shown in FIG. 18B is obtained.

【0122】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、裏面電極2を正極
として、多結晶シリコン層3に光照射を行いながら定電
流で陽極酸化処理を行うことによって、多結晶シリコン
層3のうちn形領域8上の部位(絶縁層9が開口された
部位)に多孔質多結晶シリコン層5が形成され、その
後、裏面電極2を除去することにより、図18(c)に
示す構造が得られる。ここにおいて、本実施形態では、
陽極酸化処理の条件として、電流密度を20mA/cm
一定、陽極酸化時間を15秒とするとともに、陽極酸
化処理中に500Wのタングステンランプにより光照射
を行った。
Next, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. A platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and a back electrode 2 was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation at a constant current while irradiating the polycrystalline silicon layer 3 with light, a porous polycrystalline silicon layer 3 is formed at a portion on the n-type region 8 (a portion where the insulating layer 9 is opened). The crystalline silicon layer 5 is formed, and then the back electrode 2 is removed to obtain the structure shown in FIG. Here, in the present embodiment,
As a condition of the anodizing treatment, the current density was set to 20 mA / cm.
2 Anodizing time was set to 15 seconds, and light irradiation was performed by a 500 W tungsten lamp during the anodizing treatment.

【0123】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)法により熱酸化することによって、熱酸化さ
れた多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6
が形成され、図18(d)に示す構造が得られる。な
お、この時、多結晶シリコン層3の表面も酸化シリコン
が形成される。ここにおいて、急速熱酸化の条件として
は、酸化温度を900℃、酸化時間を1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere by a rapid thermal oxidation (RTO) method using a lamp annealing apparatus, thereby being made of the thermally oxidized porous polycrystalline silicon. Strong electric field drift layer 6
Is formed, and the structure shown in FIG. 18D is obtained. At this time, silicon oxide is also formed on the surface of the polycrystalline silicon layer 3. Here, conditions for the rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour.

【0124】その後、多結晶シリコン層3上および強電
界ドリフト層層6上および絶縁層9上に、ストライプ状
の開口パターンを有するメタルマスクを用いて導電性薄
膜(金薄膜)を蒸着法によって形成することにより、強
電界ドリフト層6に直交するストライプ状の表面電極7
が形成され、図18(e)に示す構造の電界放射型電子
源10が得られる。
Thereafter, a conductive thin film (gold thin film) is formed on the polycrystalline silicon layer 3, the strong electric field drift layer 6 and the insulating layer 9 by using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern by an evaporation method. As a result, the stripe-shaped surface electrode 7 orthogonal to the strong electric field drift layer 6 is formed.
Is formed, and the field emission type electron source 10 having the structure shown in FIG.

【0125】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層6間が絶縁
された電界放射型電子源10を提供することができる。
また、n形領域8を陽極酸化処理時の電極として利用し
て陽極酸化処理を行うことにより多結晶シリコン層3の
うちn形領域8に重複した部分を多孔質化しているの
で、多結晶シリコン層3のうち絶縁層9上に形成された
部分には電流が流れずn形領域8上の部分にのみ電流が
流れるから、n形領域8上の部分のみが多孔質化され、
強電界ドリフト層6とn形領域8との位置合わせが容易
になるとともに、強電界ドリフト層6のパターンを高精
度化することができる。さらに、p形シリコン基板1の
裏面に設けた裏面電極2を通じてn形領域8を陽極酸化
処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うので、裏
面電極2がプラス、対向電極たる前記白金電極がマイナ
スとなるように電界を印加するだけで、p形シリコン基
板1とn形領域8とが順方向バイアスになって電流が流
れるので、各n形領域8ごとに電極を接続する必要がな
く、多結晶シリコン層3のうちn形領域8上の部分のみ
を容易に多孔質化することができる。なお、本実施形態
に実施形態5に記載の絶縁層13を組み合わせてもよ
い。
According to the manufacturing method of the present embodiment, electrons can be emitted only from a desired region of the surface electrode 7 and the field emission type electron in which the adjacent strong electric field drift layer 6 is insulated. A source 10 can be provided.
Further, by performing the anodic oxidation process using the n-type region 8 as an electrode during the anodic oxidation process, the portion of the polycrystalline silicon layer 3 overlapping the n-type region 8 is made porous. Since current does not flow through the portion of the layer 3 formed on the insulating layer 9 and current flows only through the portion above the n-type region 8, only the portion above the n-type region 8 is made porous.
The alignment between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be highly accurate. Furthermore, since the anodic oxidation treatment is performed using the n-type region 8 as an electrode during the anodic oxidation treatment through the back electrode 2 provided on the back surface of the p-type silicon substrate 1, the back electrode 2 is positive, and the platinum electrode as the counter electrode is By simply applying an electric field so as to be negative, the p-type silicon substrate 1 and the n-type region 8 become forward-biased and a current flows, so that there is no need to connect an electrode for each n-type region 8. Only the portion of the polycrystalline silicon layer 3 on the n-type region 8 can be easily made porous. Note that the present embodiment may be combined with the insulating layer 13 described in Embodiment 5.

【0126】(実施形態7)図19は本実施形態の電界
放射型電子源10を利用したディスプレイ装置の概略構
成を示す斜視図であって、電界放射型電子源10に対向
してガラス基板33が配設される。ガラス基板33の電
界放射型電子源10と対向する側の表面にはコレクタ電
極31が形成され、コレクタ電極31には電界放射型電
子源10から放射される電子により可視光を発光する蛍
光体層32が塗布してある。なお、実施形態1と同様の
構成要素には、同一の符号を付してある。
(Embodiment 7) FIG. 19 is a perspective view showing a schematic structure of a display device using the field emission type electron source 10 of the present embodiment. Is arranged. A collector electrode 31 is formed on a surface of the glass substrate 33 facing the field emission electron source 10. 32 is applied. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

【0127】ところで、図1ないし図3に示した実施形
態1の構成の電界放射型電子源10では、僅かではある
が隣り合う強電界ドリフト層6間に介在する多結晶シリ
コン層3を通って電子がドリフトする可能性があり、こ
の場合、電圧を印加していないn形領域8上方の表面電
極7から電子が放出されるので、ディスプレイ装置では
クロストークの原因となってしまう恐れがある。また、
n形領域8やp形シリコン基板1から多結晶シリコン層
3を通して表面電極7へ電流が漏れる恐れもある。
By the way, in the field emission type electron source 10 of the configuration of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, although it is slightly, it passes through the polysilicon layer 3 interposed between the adjacent strong electric field drift layers 6. Electrons may drift, and in this case, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied, which may cause crosstalk in the display device. Also,
Current may leak from the n-type region 8 or the p-type silicon substrate 1 to the surface electrode 7 through the polycrystalline silicon layer 3.

【0128】本実施形態の電界放射型電子源10は、こ
の種の不具合の発生を防止するための構成を備えてい
る。本実施形態の電界放射型電子源10は、図19およ
び図20に示すように、主表面側にストライプ状に形成
された導電体層たるn形領域8を有する導電性基板たる
p形シリコン基板1と、p形シリコン基板1のn形領域
8上に形成された(つまり、n形領域8に重複するスト
ライプ状に形成された)酸化した多孔質多結晶シリコン
よりなる強電界ドリフト層6と、隣り合うn形領域8間
に形成された酸化シリコンよりなる絶縁層15と、強電
界ドリフト層6上および絶縁層15上に跨ってストライ
プに形成されn形領域8に直交(交差)する導電性薄膜
(例えば、金薄膜)よりなる表面電極7とを備えてい
る。
The field emission type electron source 10 according to the present embodiment has a configuration for preventing occurrence of this kind of trouble. As shown in FIGS. 19 and 20, a field emission type electron source 10 according to the present embodiment is a p-type silicon substrate as a conductive substrate having an n-type region 8 as a conductor layer formed in a stripe shape on the main surface side. A strong electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon formed on the n-type region 8 of the p-type silicon substrate 1 (that is, formed in a stripe shape overlapping the n-type region 8); An insulating layer 15 made of silicon oxide formed between adjacent n-type regions 8, and a conductive layer formed in a stripe over the strong electric field drift layer 6 and the insulating layer 15 and orthogonal to (crossing) the n-type region 8. And a surface electrode 7 made of a conductive thin film (for example, a gold thin film).

【0129】すなわち、本実施形態では、隣り合う強電
界ドリフト層6間に絶縁層15が介在しているので、隣
り合う強電界ドリフト層6に電流が漏れるのを防止する
ことができる。また、n形領域8やp形シリコン基板1
から表面電極7への電流の漏れも防止できる。
That is, in the present embodiment, since the insulating layer 15 is interposed between the adjacent strong electric field drift layers 6, it is possible to prevent current from leaking to the adjacent strong electric field drift layers 6. Also, the n-type region 8 and the p-type silicon substrate 1
Leakage of current from the electrode to the surface electrode 7 can also be prevented.

【0130】要するに、本実施形態の電界放射型電子源
10においても、ストライプ状に形成されたn形領域8
とn形領域8に直交するストライプ状に形成された表面
電極7とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加
するn形領域8と表面電極7とを適宜選択することによ
り、電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加さ
れたn形領域8に交差する領域のみから電子が放出され
るから、表面電極7の所望の領域から電子を放出させる
ことができる。
In short, also in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the n-type regions 8 formed in a stripe shape
And a surface electrode 7 formed in a stripe shape orthogonal to the n-type region 8, a matrix is formed. Therefore, by appropriately selecting the n-type region 8 to which a voltage is applied and the surface electrode 7, the voltage is applied. Electrons are emitted only from the region of the surface electrode 7 that intersects the n-type region 8 to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7.

【0131】しかも、図19に示すようなディスプレイ
装置を構成する場合、図24に示したディスプレイ装置
のようにコレクタ電極31をストライプ状に形成する必
要がなく、コレクタ電極31に印加する数百Vないし数
kVの高電圧をスイッチングするための回路が不要とな
り、低コスト化および小型化を図ることができる。
Further, when the display device as shown in FIG. 19 is constructed, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. A circuit for switching a high voltage of several to several kV is not required, and cost reduction and size reduction can be achieved.

【0132】なお、本実施形態では、強電界ドリフト層
6を酸化した多孔質多結晶シリコンにより構成している
が、強電界ドリフト層6を窒化した多孔質多結晶シリコ
ン、あるいはその他の酸化若しくは窒化した多孔質多結
晶半導体層により構成してもよい。
In this embodiment, the strong electric field drift layer 6 is made of oxidized porous polycrystalline silicon. However, the strong electric field drift layer 6 is made of porous polycrystalline silicon, or other oxidized or nitrided polycrystalline silicon. It may be constituted by a porous polycrystalline semiconductor layer described above.

【0133】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について図21および図22を参照しながら
説明する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
Will be described with reference to FIGS. 21 and 22.

【0134】まず、p形シリコン基板1の主表面上にプ
ラズマCVD法によって窒化シリコン膜14を形成した
後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利
用して窒化シリコン膜14をストライプ状にパターニン
グすることにより図21(a)に示す構造が得られる。
ここにおいて、窒化シリコン膜14の成膜条件として
は、基板温度を300℃、SiHガスの流量を30s
ccm、Nガスの流量を450sccm、NHガス
の流量を30sccm、真空度を67Pa、放電パワー
を500W(放電パワー密度を0.17W/cm)と
した。
First, after a silicon nitride film 14 is formed on the main surface of the p-type silicon substrate 1 by a plasma CVD method, the silicon nitride film 14 is patterned into stripes by using a photolithography technique and an etching technique. The structure shown in FIG. 21A is obtained.
Here, the conditions for forming the silicon nitride film 14 include a substrate temperature of 300 ° C. and a flow rate of SiH 4 gas of 30 seconds.
The flow rate of ccm, N 2 gas was 450 sccm, the flow rate of NH 3 gas was 30 sccm, the degree of vacuum was 67 Pa, and the discharge power was 500 W (discharge power density was 0.17 W / cm 2 ).

【0135】次に、ストライプ状の窒化シリコン膜14
を形成したp形シリコン基板1を水蒸気中で湿式酸化す
ることによって、p形シリコン基板1の主表面の窒化シ
リコン膜14で覆われていない部分のみを選択的に酸化
することにより酸化シリコンよりなる絶縁層15が形成
され図21(b)に示す構造が得られる。
Next, the striped silicon nitride film 14 is formed.
Is formed by wet oxidation of the p-type silicon substrate 1 in which water is formed in water vapor to selectively oxidize only the portion of the main surface of the p-type silicon substrate 1 which is not covered with the silicon nitride film 14. The structure shown in FIG. 21B is obtained by forming the insulating layer 15.

【0136】次に、窒化シリコン膜14をエッチング除
去することにより図21(c)に示す構造が得られる。
Next, the structure shown in FIG. 21C is obtained by removing the silicon nitride film 14 by etching.

【0137】その後、絶縁層15をマスクとして、リン
(P)などをイオン注入することにより、p形シリコン
基板1内の主表面側にストライプ状のn形領域8が形成
され図21(d)に示す構造が得られる。
Thereafter, phosphorus (P) or the like is ion-implanted using the insulating layer 15 as a mask, thereby forming a stripe-shaped n-type region 8 on the main surface side in the p-type silicon substrate 1 and FIG. The structure shown in FIG.

【0138】続いて、n形領域8上および絶縁層15上
にLPCVD法によって多結晶シリコン層3を成膜する
ことにより図21(e)に示す構造が得られる。ただ
し、多結晶シリコン層3のうちn形領域8上に形成され
る膜は多結晶シリコンとなっているが、絶縁層15上に
形成される膜はアモルファスシリコンになっている。
Subsequently, a polycrystalline silicon layer 3 is formed on the n-type region 8 and the insulating layer 15 by LPCVD to obtain the structure shown in FIG. However, in the polycrystalline silicon layer 3, the film formed on the n-type region 8 is polycrystalline silicon, but the film formed on the insulating layer 15 is amorphous silicon.

【0139】次に、絶縁層15上のアモルファスシリコ
ンのみをエッチング除去することにより図22(a)に
示す構造が得られる。
Next, the structure shown in FIG. 22A is obtained by etching away only the amorphous silicon on the insulating layer 15.

【0140】その後、55wt%のフッ化水素水溶液と
エタノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液
を用い、白金電極(図示せず)を負極、p形シリコン基
板1(p形シリコン基板1の裏面には図示しないオーミ
ック電極が形成されている)を正極として、光照射を行
いながら定電流で陽極酸化処理を行うことによって、多
結晶シリコン層3が多孔質化されて多孔質多結晶シリコ
ン層5が形成され、図22(b)に示す構造が得られ
る。なお、陽極酸化処理時に上記電解溶液によって絶縁
層15もエッチングされるが、上記電解溶液による絶縁
層15のエッチングレートは1分当たり0.14μm程
度で、一方、陽極酸化時間は10秒ないし30秒なの
で、絶縁層15の膜厚を0.5μm程度にしておけば確
実にマスクとしての機能を果たす。
Thereafter, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. A platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and a p-type silicon substrate 1 (p-type) was used. An ohmic electrode (not shown) is formed on the back surface of the silicon substrate 1), and the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by performing anodic oxidation with a constant current while irradiating light. Polycrystalline silicon layer 5 is formed, and the structure shown in FIG. The insulating layer 15 is also etched by the electrolytic solution during the anodizing treatment. The etching rate of the insulating layer 15 by the electrolytic solution is about 0.14 μm per minute, while the anodic oxidation time is 10 seconds to 30 seconds. Therefore, if the thickness of the insulating layer 15 is set to about 0.5 μm, the function as a mask is surely achieved.

【0141】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)法により熱酸化することによって、熱酸化し
た多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6が
形成され、図22(c)に示す構造が得られる。ここに
おいて、急速熱酸化の条件としては、酸化温度を900
℃、酸化時間を1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere by a rapid thermal oxidation (RTO) method using a lamp annealing apparatus, so that the porous polycrystalline silicon layer 5 is made of a thermally oxidized porous polycrystalline silicon. The electric field drift layer 6 is formed, and the structure shown in FIG. Here, the conditions of rapid thermal oxidation are as follows:
C. and the oxidation time was 1 hour.

【0142】その後、p形シリコン基板1の主表面側
に、n形領域8に直交するストライプ状の表面電極7を
形成することにより、図22(d)に示す構造の電界放
射型電子源10が得られる。
Thereafter, a stripe-shaped surface electrode 7 orthogonal to the n-type region 8 is formed on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 so that the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. Is obtained.

【0143】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層6間が絶縁
された電界放射型電子源10を提供することができる。
また、強電界ドリフト部6以外の多結晶シリコン層3を
通じた表面電極7と導電性基板との電流漏れを防止でき
る。また、n形領域8を陽極酸化処理時の電極として利
用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶シリコン層
3を多孔質化しているから、強電界ドリフト層6とn形
領域8との位置合わせが容易になるとともに、強電界ド
リフト層6のパターンを高精度化することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, electrons can be emitted only from a desired region of the surface electrode 7 and the field emission type electron in which the adjacent strong electric field drift layers 6 are insulated. A source 10 can be provided.
Further, current leakage between the surface electrode 7 and the conductive substrate through the polycrystalline silicon layer 3 other than the strong electric field drift portion 6 can be prevented. Further, since the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by performing anodic oxidation using the n-type region 8 as an electrode during anodic oxidation, the position between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 is reduced. The alignment is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be made more precise.

【0144】(実施形態8)本実施形態の電界放射型電
子源10は図23(d)に示す構造を有し、基本構成は
実施形態7と略同じなので同様の構成要素に同一の符号
を付して説明を省略する。
(Embodiment 8) The field emission type electron source 10 of this embodiment has the structure shown in FIG. 23 (d), and the basic configuration is substantially the same as that of the embodiment 7; The description is omitted here.

【0145】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について説明するが、途中までは実施形態7
と同じなので、図21および図23を参照しながら説明
する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
The manufacturing method of the seventh embodiment will be described.
Therefore, description will be made with reference to FIGS. 21 and 23.

【0146】まず、p形シリコン基板1の主表面上にプ
ラズマCVD法によって窒化シリコン膜14を形成した
後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利
用して窒化シリコン膜14をストライプ状にパターニン
グすることにより図21(a)に示す構造が得られる。
ここにおいて、窒化シリコン膜14の成膜条件として
は、基板温度を300℃、SiHガスの流量を30s
ccm、Nガスの流量を450sccm、NHガス
の流量を30sccm、真空度を67Pa、放電パワー
を500W(放電パワー密度を0.17W/cm)と
した。
First, after a silicon nitride film 14 is formed on the main surface of the p-type silicon substrate 1 by a plasma CVD method, the silicon nitride film 14 is patterned into stripes by using a photolithography technique and an etching technique. The structure shown in FIG. 21A is obtained.
Here, the conditions for forming the silicon nitride film 14 include a substrate temperature of 300 ° C. and a flow rate of SiH 4 gas of 30 seconds.
The flow rate of ccm, N 2 gas was 450 sccm, the flow rate of NH 3 gas was 30 sccm, the degree of vacuum was 67 Pa, and the discharge power was 500 W (discharge power density was 0.17 W / cm 2 ).

【0147】次に、ストライプ状の窒化シリコン膜14
を形成したp形シリコン基板1を水蒸気中で湿式酸化す
ることによって、p形シリコン基板1の主表面の窒化シ
リコン膜14で覆われていない部分のみを選択的に酸化
することにより酸化シリコンよりなる絶縁層15が形成
され図21(b)に示す構造が得られる。
Next, the striped silicon nitride film 14 is formed.
Is formed by wet oxidation of the p-type silicon substrate 1 in which water is formed in water vapor to selectively oxidize only the portion of the main surface of the p-type silicon substrate 1 which is not covered with the silicon nitride film 14. The structure shown in FIG. 21B is obtained by forming the insulating layer 15.

【0148】次に、窒化シリコン膜14をエッチング除
去することにより図21(c)に示す構造が得られる。
Next, the structure shown in FIG. 21C is obtained by removing the silicon nitride film 14 by etching.

【0149】その後、絶縁層15をマスクとして、リン
(P)などをイオン注入することにより、p形シリコン
基板1内の主表面側にストライプ状のn形領域8が形成
され図21(d)に示す構造が得られる。
Thereafter, phosphorus (P) or the like is ion-implanted using the insulating layer 15 as a mask, thereby forming a stripe-shaped n-type region 8 on the main surface side in the p-type silicon substrate 1 and FIG. The structure shown in FIG.

【0150】続いて、n形領域8上および絶縁層15上
にLPCVD法によって多結晶シリコン層3を成膜する
ことにより図21(e)に示す構造が得られる。ただ
し、多結晶シリコン層3のうちn形領域8上に形成され
る膜は多結晶シリコンとなっているが、酸化シリコン層
15上に形成される膜はアモルファスシリコンになって
いる。
Subsequently, a polycrystalline silicon layer 3 is formed on the n-type region 8 and the insulating layer 15 by LPCVD to obtain the structure shown in FIG. However, in the polycrystalline silicon layer 3, the film formed on the n-type region 8 is polycrystalline silicon, but the film formed on the silicon oxide layer 15 is amorphous silicon.

【0151】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、裏面電極(p形シ
リコン基板1の裏面には図示しない裏面電極が形成され
ている)を正極として、多結晶シリコン層3に光照射を
行いながら定電流で陽極酸化処理を行うことにより、n
形領域8上に多孔質多結晶シリコン層5が形成され、そ
の後、前記裏面電極を除去することにより、図23
(a)に示す構造が得られる。ここにおいて、本実施形
態では、陽極酸化処理の条件として、電流密度を20m
A/cm一定、陽極酸化時間を15秒とするととも
に、陽極酸化処理中に500Wのタングステンランプに
より光照射を行った。
Next, a platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and a back electrode (p-type silicon substrate) was used using an electrolytic solution obtained by mixing a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol at a ratio of 1: 1 and cooling to 0 ° C. 1 is provided with a back electrode (not shown) as a positive electrode, and anodizing is performed at a constant current while irradiating the polycrystalline silicon layer 3 with light.
23. Porous polycrystalline silicon layer 5 is formed on shaped region 8 and then the back electrode is removed, as shown in FIG.
The structure shown in (a) is obtained. Here, in the present embodiment, the current density is 20 m
A / cm 2 was constant, the anodic oxidation time was 15 seconds, and light irradiation was performed by a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment.

【0152】次に、ランプアニール装置を用い、乾燥酸
素雰囲気中で多孔質多結晶シリコン層5を急速熱酸化
(RTO)法により熱酸化することによって、熱酸化さ
れた多孔質多結晶シリコンよりなる強電界ドリフト層6
が形成され、図23(b)に示す構造が得られる。ここ
において、急速熱酸化の条件としては、酸化温度を90
0℃、酸化時間を1時間とした。
Next, the porous polycrystalline silicon layer 5 is thermally oxidized in a dry oxygen atmosphere by a rapid thermal oxidation (RTO) method using a lamp annealing apparatus, thereby being made of the thermally oxidized porous polycrystalline silicon. Strong electric field drift layer 6
Is formed, and the structure shown in FIG. Here, the conditions of the rapid thermal oxidation are as follows:
At 0 ° C., the oxidation time was 1 hour.

【0153】次に、絶縁層15上の多結晶シリコン層3
(アモルファスシリコン)をエッチング除去することに
より、図23(c)に示す構造が得られる。
Next, the polycrystalline silicon layer 3 on the insulating layer 15
By removing (amorphous silicon) by etching, the structure shown in FIG. 23C is obtained.

【0154】次に、絶縁層15上および強電界ドリフト
層6上に、ストライプ状の開口パターンを有するメタル
マスクを用いて導電性薄膜(金薄膜)を蒸着法によって
形成することにより、強電界ドリフト層6に直交するス
トライプ状の表面電極7が形成され、図23(d)に示
す構造の電界放射型電子源10が得られる。
Next, a conductive thin film (gold thin film) is formed on the insulating layer 15 and the strong electric field drift layer 6 using a metal mask having a stripe-shaped opening pattern by a vapor deposition method. The stripe-shaped surface electrode 7 orthogonal to the layer 6 is formed, and the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG.

【0155】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、表面電極7の所望の領域のみから電子を放出させる
ことが可能で且つ隣り合う強電界ドリフト層6間が絶縁
された電界放射型電子源10を提供することができる。
また、強電界ドリフト部6以外の多結晶シリコン層3を
通じた表面電極7と導電性基板との電流漏れを防止でき
る。また、n形領域8を陽極酸化処理時の電極として利
用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶シリコン層
3を多孔質化しているから、強電界ドリフト層6とn形
領域8との位置合わせが容易になるとともに、強電界ド
リフト層6のパターンを高精度化することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, electrons can be emitted only from a desired region of the surface electrode 7 and the field emission type electrons in which the adjacent strong electric field drift layers 6 are insulated. A source 10 can be provided.
Further, current leakage between the surface electrode 7 and the conductive substrate through the polycrystalline silicon layer 3 other than the strong electric field drift portion 6 can be prevented. Further, since the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by performing anodic oxidation using the n-type region 8 as an electrode during anodic oxidation, the position between the strong electric field drift layer 6 and the n-type region 8 is reduced. The alignment is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer 6 can be made more precise.

【0156】[0156]

【発明の効果】請求項1の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化若しくは窒化した多
孔質多結晶半導体層よりなる強電界ドリフト層と、強電
界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電
性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加する
ことにより、導電性基板から注入された電子が強電界ド
リフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電
界放射型電子源であって、導電性基板は前記一表面側に
ストライプ状に形成された導電体層を有し、強電界ドリ
フト層は導電体層に重複するストライプ状に形成され、
導電性薄膜は強電界ドリフト層に交差する方向にストラ
イプ状に形成されたものであり、電圧を印加する導電体
層と導電性薄膜とを適宜選択することにより、電圧が印
加された導電性薄膜のうち、電圧が印加された導電体層
に交差する領域のみから電子が放出されるので、導電性
薄膜の所望の領域から電子を放出させることができ、し
かも、導電性薄膜にコレクタ電極を対向配置してディス
プレイ装置を構成するような場合にコレクタ電極に印加
する数百Vないし数kVの高電圧をスイッチングするた
めの回路が不要となり、低コスト化および小型化を図る
ことができるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a strong electric field drift layer comprising a conductive substrate, an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of the conductive substrate, and a strong electric field drift layer. A conductive thin film formed on the conductive thin film, and by applying a voltage with the conductive thin film as a positive electrode to the conductive substrate, electrons injected from the conductive substrate drift in the strong electric field drift layer and the conductive thin film A conductive substrate having a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, and a strong electric field drift layer formed in a stripe shape overlapping the conductive layer. And
The conductive thin film is formed in a stripe shape in a direction intersecting the strong electric field drift layer, and the conductive thin film to which the voltage is applied is selected by appropriately selecting the conductive layer to which the voltage is applied and the conductive thin film. Of these, electrons are emitted only from a region that intersects the conductor layer to which a voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the conductive thin film, and the collector electrode faces the conductive thin film. In the case where the display device is configured by disposing, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode becomes unnecessary, and the effect of reducing cost and size can be achieved. is there.

【0157】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、隣り合う強電界ドリフト層間をそれぞれ埋め込む形
で導電性基板の一表面側に形成された多結晶半導体層を
備え、前記導電性薄膜は、強電界ドリフト層上および多
結晶半導体層上に跨って形成されているので、導電性薄
膜の断線を防止することができて信頼性が向上し、ま
た、導電性薄膜の膜厚を薄くすることができるという効
果がある。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a polycrystalline semiconductor layer is formed on one surface side of the conductive substrate so as to bury the adjacent strong electric field drift layers, and the conductive thin film is formed. Is formed over the strong electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer, so that disconnection of the conductive thin film can be prevented, reliability is improved, and the thickness of the conductive thin film is reduced. There is an effect that can be.

【0158】請求項5の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、導電性基板は、少なくとも、絶縁性
基板と、絶縁性基板の一表面上に形成された拡散層から
なる前記導電体層とで構成されているので、ガラスなど
の絶縁性基板を用いることにより、導電性基板として単
結晶シリコン基板などの半導体基板を用いる場合に比べ
て大面積化及び低コスト化が可能になるという効果があ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the conductive substrate comprises at least an insulating substrate and a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. Since it is composed of a body layer, the use of an insulating substrate such as glass makes it possible to increase the area and reduce the cost as compared with a case where a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate is used as a conductive substrate. This has the effect.

【0159】請求項6の発明は、請求項5の発明におい
て、導電性基板は、隣り合う導電体層間をそれぞれ埋め
込む形で絶縁性基板の前記一表面上に形成された半導体
層を備えるので、導電性薄膜の断線を防止することがで
きて信頼性が向上し、また、導電性薄膜の膜厚を薄くす
ることができるという効果がある。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the conductive substrate includes a semiconductor layer formed on the one surface of the insulating substrate so as to bury the adjacent conductive layers. Disconnection of the conductive thin film can be prevented, reliability is improved, and the thickness of the conductive thin film can be reduced.

【0160】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、半導体層の導電形がp形であり、導電体層の導電形
がn形であるので、隣り合う導電体層間を電気的に絶縁
することができるという効果がある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the conductivity type of the semiconductor layer is p-type and the conductivity type of the conductor layer is n-type. There is an effect that it can be insulated.

【0161】請求項8の発明は、請求項2の発明におい
て、多結晶半導体層と導電体層とが互いに異なる導電形
の半導体により構成され、多結晶半導体層上に絶縁層が
設けられているので、隣り合う導電体層間を電気的に絶
縁することができるとともに、導電性基板から多結晶半
導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止する
ことができるという効果がある。
According to an eighth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the polycrystalline semiconductor layer and the conductor layer are formed of semiconductors of different conductivity types, and an insulating layer is provided on the polycrystalline semiconductor layer. Therefore, there is an effect that it is possible to electrically insulate between adjacent conductor layers and to prevent a current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0162】請求項11の発明は、請求項8の発明にお
いて、導電性基板は、少なくとも、絶縁性基板と、絶縁
性基板の一表面上に形成された拡散層からなる前記導電
体層とで構成されているので、ガラスなどの絶縁性基板
を用いることにより、導電性基板として単結晶シリコン
基板などの半導体基板を用いる場合に比べて大面積化及
び低コスト化が可能になるという効果がある。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, the conductive substrate comprises at least an insulating substrate and the conductive layer formed of a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. Since an insulating substrate such as glass is used, there is an effect that a larger area and a lower cost can be achieved as compared with a case where a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate is used as a conductive substrate. .

【0163】請求項12の発明は、請求項1の発明にお
いて、導電性基板の前記一表面側において隣り合う強電
界ドリフト層間にそれぞれ介在する絶縁層を備えている
ので、隣り合う強電界ドリフト層間を電気的に絶縁する
ことができるとともに、導電性基板から多結晶半導体層
を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止することが
できるという効果がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, in accordance with the first aspect of the present invention, the insulating layer interposed between the adjacent strong electric field drift layers on the one surface side of the conductive substrate is provided. Can be electrically insulated from each other, and the current can be prevented from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0164】請求項14の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化若しくは窒化した多
孔質多結晶半導体層よりなる強電界ドリフト層と、強電
界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電
性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加する
ことにより、導電性基板から注入された電子が強電界ド
リフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電
界放射型電子源であって、導電性基板は前記一表面側に
ストライプ状に形成された導電体層を有し、導電性薄膜
は導電体層に交差する方向にストライプ状に形成され、
強電界ドリフト層は導電体層と導電性薄膜とが重複する
部位で導電体層と導電性薄膜との間に設けられたもので
あり、電圧を印加する導電体層と導電性薄膜とを適宜選
択することにより、電圧が印加された導電性薄膜のう
ち、電圧が印加された導電体層に交差する領域のみから
電子が放出されるので、導電性薄膜の所望の領域から電
子を放出させることができ、強電界ドリフト層は導電体
層と導電性薄膜とが重複する部位で導電体層と導電性薄
膜との間に設けられていることにより隣り合う強電界ド
リフト層間を電気的に絶縁することができ、しかも、導
電性薄膜にコレクタ電極を対向配置してディスプレイ装
置を構成するような場合にコレクタ電極に印加する数百
Vないし数kVの高電圧をスイッチングするための回路
が不要となり、低コスト化および小型化を図ることがで
きるという効果がある。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a conductive substrate, a strong electric field drift layer formed of an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of the conductive substrate, and Electrons injected from the conductive substrate drift through the strong electric field drift layer and are emitted through the conductive thin film by applying a voltage with the conductive thin film as the positive electrode to the conductive substrate. In the field emission type electron source, the conductive substrate has a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, and the conductive thin film is formed in a stripe shape in a direction crossing the conductive layer. ,
The strong electric field drift layer is provided between the conductive layer and the conductive thin film at a portion where the conductive layer and the conductive thin film overlap with each other. By selecting, from the conductive thin film to which a voltage is applied, electrons are emitted only from a region intersecting the conductor layer to which the voltage is applied, so that electrons are emitted from a desired region of the conductive thin film. The strong electric field drift layer is provided between the conductive layer and the conductive thin film at a portion where the conductive layer and the conductive thin film overlap, thereby electrically insulating the adjacent strong electric field drift layers. In addition, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode when a display device is configured by arranging the collector electrode opposite to the conductive thin film becomes unnecessary, Low There is an effect that it is possible to bets and miniaturization.

【0165】請求項15の発明は、請求項14の発明に
おいて、導電性基板の前記一表面側において強電界ドリ
フト層が形成されていない領域上には絶縁層が設けられ
ているので、隣り合う強電界ドリフト層間をより確実に
絶縁することができるとともに、導電性基板から多結晶
半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止す
ることができるという効果がある。
According to a fifteenth aspect, in the fourteenth aspect, an insulating layer is provided on a region where the strong electric field drift layer is not formed on the one surface side of the conductive substrate. There is an effect that it is possible to more reliably insulate between the strong electric field drift layers and to prevent a current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer.

【0166】請求項16の発明は、請求項2記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導電
体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を
酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形
成し、その後、強電界ドリフト層上へ強電界ドリフト層
に交差する導電性薄膜を形成するので、導電性薄膜の所
望の領域のみから電子を放出させることが可能な電界放
射型電子源を提供することができ、また、導電体層を陽
極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行う
ことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部
分を多孔質化しているから、強電界ドリフト層と導電体
層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフ
ト層のパターンを高精度化することができるという効果
がある。
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the second aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer, and then the conductive material is formed. By performing anodic oxidation treatment using the layer as an electrode at the time of anodic oxidation treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Thus, a strong electric field drift layer is formed, and thereafter, a conductive thin film that intersects the strong electric field drift layer is formed on the strong electric field drift layer, so that electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film. A field emission type electron source can be provided, and a portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps with the conductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation. Qualify Since that intensity with the alignment between the electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, there is effect that it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer.

【0167】請求項17の発明は、請求項2または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、前
記一表面側に前記導電体層を設けた導電性基板上に絶縁
層を形成した後、絶縁層のうち導電体層上の所定領域を
開口し、導電性基板の前記一表面側の全面に多結晶半導
体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多
孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しく
は窒化することにより強電界ドリフト層を形成し、強電
界ドリフト層上へ所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成するので、導電性薄膜の所望の領域のみから
電子を放出させることが可能な電界放射型電子源を提供
することができ、また、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として利用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化して
いるから、多結晶半導体層のうち絶縁層上に形成された
部分には電流が流れず導電体上の部分にのみ電流が流れ
て導電体層上の部分のみが多孔質化され、強電界ドリフ
ト層と導電体層との位置合わせが容易になるとともに、
強電界ドリフト層のパターンを高精度化することがで
き、また、強電界ドリフト層間の絶縁のための絶縁層を
容易に設置することができるという効果がある。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the second or twelfth aspect, wherein an insulating layer is formed on a conductive substrate provided with the conductor layer on one surface side. After forming, a predetermined region on the conductor layer in the insulating layer is opened, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate, and then the conductor layer is subjected to an anodic oxidation process. By performing anodic oxidation using the electrode as an electrode, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to cause a strong electric field drift. A field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film because a conductive thin film is formed on the strong electric field drift layer by forming a layer on the strong electric field drift layer. It is possible, In addition, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process. Current does not flow in the portion formed on the insulating layer, current flows only in the portion on the conductor, and only the portion on the conductor layer is made porous, and the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is performed. Becomes easier,
There is an effect that the pattern of the strong electric field drift layer can be made highly accurate, and an insulating layer for insulation between the strong electric field drift layers can be easily provided.

【0168】請求項18の発明は、請求項2または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、半
導体基板の一表面側若しくは絶縁性基板の一表面上の全
面に設けた半導体層の主表面側に所定の開口パターンを
有する絶縁層を形成し、該絶縁層をマスクとして不純物
を選択的に導入して導電体層を形成することにより導電
性基板を形成し、導電性基板の前記一表面側の全面に多
結晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した
部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸
化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニングされ
た導電性薄膜を形成するので、導電体層のパターンを高
精度化することができ、多結晶半導体層のうち絶縁層上
に形成された部分には電流が流れず導電体層上の部分に
のみ電流が流れるから、導電体層上の部分のみが多孔質
化され、強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが
容易になるとともに、強電界ドリフト層のパターンを高
精度化することができるという効果がある。
According to an eighteenth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the second or twelfth aspect, wherein the method is provided on one surface side of the semiconductor substrate or on the entire surface of one surface of the insulating substrate. Forming an insulating layer having a predetermined opening pattern on the main surface side of the semiconductor layer; forming a conductive layer by selectively introducing impurities using the insulating layer as a mask to form a conductive substrate; An opening pattern of an insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is formed by forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the one surface side of the substrate and thereafter performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation. Is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer to form a strong electric field drift layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer. Therefore, the pattern of the conductor layer can be highly accurate, and the current does not flow to the portion of the polycrystalline semiconductor layer formed on the insulating layer but flows only to the portion on the conductor layer. Only the portion on the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0169】請求項19の発明は、請求項4記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の主
表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより導
電体層を形成した後、p形半導体基板上に多結晶半導体
層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用
いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該多孔質化し
た多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強
電界ドリフト層を形成し、該強電界ドリフト層上へ所定
形状にパターニングされた導電性薄膜を形成するので、
導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させること
が可能な電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているので、陽極酸化
処理時に導電体層がプラス、対向電極がマイナスとなる
ように電界を印加することにより、p形半導体基板と導
電体層とが逆バイアスになるのでp形シリコン基板側へ
電流が流れるのを阻止することができ且つ導電体層上の
多結晶半導体層にのみ電流が流れるから、強電界ドリフ
ト層と導電体層との位置合わせが容易になるとともに、
強電界ドリフト層のパターンを高精度化することができ
るという効果がある。
According to a nineteenth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate to thereby form a conductive layer. Is formed, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the p-type semiconductor substrate, and the conductive layer is used as an electrode during the anodizing process to perform anodizing, thereby overlapping the conductive layer of the polycrystalline semiconductor layer. The porous portion is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, and a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. So
A field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of a conductive thin film can be provided, and anodizing treatment is performed by using a conductive layer as an electrode during anodizing treatment. As a result, the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous, so that an electric field is applied so that the conductor layer becomes positive and the opposing electrode becomes negative during the anodizing treatment, so that the p-type Since the semiconductor substrate and the conductor layer are reverse-biased, current can be prevented from flowing toward the p-type silicon substrate, and current flows only through the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer. And the conductor layer are easily aligned,
There is an effect that the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0170】請求項20の発明は、請求項7記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体層の所定
領域にn形不純物を導入することにより導電体層を形成
した後、該導電体層を形成したp形半導体層上に多結晶
半導体層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電極と
して用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体
層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該多孔
質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することに
より強電界ドリフト層を形成し、該強電界ドリフト層上
へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成する
ので、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させ
ることが可能な電界放射型電子源を提供することがで
き、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用
して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち導電体層に重複した部分を多孔質化しているので、陽
極酸化処理時に導電体層がプラス、対向電極がマイナス
となるように電界を印加することにより、p形半導体層
と導電体層とが逆バイアスになるのでp形半導体層側へ
電流が流れるのを阻止することができ且つ導電体層上の
多結晶半導体層にのみ電流が流れるから、強電界ドリフ
ト層と導電体層との位置合わせが容易になるとともに、
強電界ドリフト層のパターンを高精度化することができ
るという効果がある。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the seventh aspect, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region of the p-type semiconductor layer. Forming a polycrystalline semiconductor layer on the p-type semiconductor layer on which the conductor layer has been formed, and performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation; A conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer by forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitrifying the porous polycrystalline semiconductor layer; Is formed, it is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film, and to use the conductor layer as an electrode during anodization. Anodizing treatment Thus, the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps with the conductor layer is made porous. By applying an electric field so that the conductor layer becomes positive and the counter electrode becomes negative during anodization, p Current is prevented from flowing to the p-type semiconductor layer side because the semiconductor layer and the conductor layer are reverse biased, and current flows only to the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer. The alignment between the layer and the conductor layer becomes easy,
There is an effect that the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0171】請求項21の発明は、請求項4または請求
項12記載の電界放射型電子源の製造方法であって、p
形半導体基板の主表面側の所定領域にn形不純物を導入
することにより導電体層を形成した後、p形半導体基板
の主表面上に絶縁層を形成し、絶縁層のうち導電体層上
の所定領域を開口し、その後、p形半導体基板の主表面
側の全面に多結晶半導体層を形成し、さらにp形半導体
基板の裏面に裏面電極を形成し、その後、裏面電極を通
じて導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち絶縁層
の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、該多孔質
化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することによ
り強電界ドリフト層を形成し、次いで、強電界ドリフト
層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成
するので、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出
させることが可能な電界放射型電子源を提供することが
でき、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利
用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層の
うち導電体層に重複した部分を多孔質化しているから、
多結晶半導体層のうち絶縁層上に形成された部分には電
流が流れず導電体層上の部分にのみ電流が流れて導電体
層上の部分のみが多孔質化され、強電界ドリフト層と導
電体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ド
リフト層のパターンを高精度化することができるという
効果がある。さらに、p形半導体基板の裏面電極を通じ
てn形の導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて
陽極酸化処理を行うので、裏面電極がプラス、対向電極
がマイナスとなるように電界を印加するだけで、p形半
導体基板と導電体層とが順方向バイアスになって電流が
流れるから、各導電体層ごとに電極を接続する必要がな
く、多結晶半導体層のうち導電体層上の部分のみを容易
に多孔質化することができるという効果がある。
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourth or twelfth aspect, wherein
Forming an electric conductor layer by introducing an n-type impurity into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate; forming an insulating layer on the main surface of the p-type semiconductor substrate; , A polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the main surface side of the p-type semiconductor substrate, a back electrode is formed on the back surface of the p-type semiconductor substrate, and then a conductor layer is formed through the back electrode. Is used as an electrode during the anodizing treatment to perform anodic oxidation treatment, thereby making the portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer porous, and oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer. Forming a strong electric field drift layer, and then forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape on the strong electric field drift layer, so that electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film. A field emission type electron source can be provided, and a portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps with the conductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation. Quality,
In the polycrystalline semiconductor layer, current does not flow in the portion formed on the insulating layer, and current flows only in the portion on the conductor layer, and only the portion on the conductor layer is made porous, and the strong electric field drift layer and There is an effect that the alignment with the conductor layer becomes easy and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise. Furthermore, since anodization is performed using the n-type conductor layer as an electrode during the anodization through the back electrode of the p-type semiconductor substrate, an electric field is applied so that the back electrode is positive and the counter electrode is negative. In this case, the p-type semiconductor substrate and the conductor layer are forward-biased and a current flows, so that there is no need to connect an electrode for each conductor layer, and the portion of the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer There is an effect that only the material can be easily made porous.

【0172】請求項22の発明は、請求項4記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の主
表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより導
電体層を形成した後、p形半導体基板の主表面上に多結
晶半導体層を形成し、多結晶半導体層上にマスク層を形
成し、マスク層のうち導電体層上の所定領域を開口し、
その後、p形半導体基板の裏面に裏面電極を形成し、そ
の後、裏面電極を通じて導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうちマスク層の開口パターンに対応した部分を
多孔質化し、マスク層を除去した後、該多孔質化した多
結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界
ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層へ所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成するので、導電性薄
膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可能な
電界放射型電子源を提供することができ、また、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
した部分を多孔質化しているから、強電界ドリフト層と
導電体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界
ドリフト層のパターンを高精度化することができるとい
う効果がある。さらに、p形半導体基板の裏面電極を通
じて導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うので、裏面電極がプラス、対向電極がマ
イナスとなるように電界を印加するだけで、p形半導体
基板と導電体層とが順方向バイアスになって多結晶半導
体層のうちマスク層の開口パターンに対応した部分にの
み電流が流れるから、各導電体層ごとに電極を接続する
必要がなく、多結晶半導体層のうち導電体層上の部分の
みを容易に多孔質化することができるという効果があ
る。
According to a twenty-second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on a main surface side of a p-type semiconductor substrate to form a conductive layer. After forming, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate, a mask layer is formed on the polycrystalline semiconductor layer, a predetermined region of the mask layer on the conductor layer is opened,
Thereafter, a back electrode is formed on the back surface of the p-type semiconductor substrate, and then anodization is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process through the back electrode, thereby opening the mask layer of the polycrystalline semiconductor layer. After the portion corresponding to the pattern is made porous and the mask layer is removed, the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, which is patterned into the strong electric field drift layer in a predetermined shape. Since the conductive thin film is formed, it is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region of the conductive thin film. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous by performing anodization using the electrode, the position of the strong electric field drift layer and the conductor layer is changed. Align with is facilitated, there is effect that it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer. Furthermore, since the anodic oxidation treatment is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment through the back electrode of the p-type semiconductor substrate, it is only necessary to apply an electric field so that the back electrode is positive and the counter electrode is negative. Since the p-type semiconductor substrate and the conductor layer become forward-biased and current flows only in a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the mask layer, it is necessary to connect an electrode for each conductor layer. Instead, only the portion of the polycrystalline semiconductor layer on the conductor layer can be easily made porous.

【0173】請求項23の発明は、請求項8記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、前記一表面側に拡散
層からなる前記導電体層を設けた導電性基板上に導電体
層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電体層
を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行
うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複する
部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸
化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、その後、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多
結晶半導体層へ不純物を導入することによって多結晶半
導体層の導電形を導電体層の導電形と異ならせ、次い
で、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導
体層上に絶縁層を形成し、さらに、強電界ドリフト層上
および絶縁層上に所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成するので、導電性薄膜の所望の領域のみから
電子を放出させることが可能で且つ隣り合う強電界ドリ
フト層間を絶縁可能で導電性基板から多結晶半導体層を
通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止できる電界放
射型電子源を提供することができ、また、導電体層を陽
極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行う
ことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部
分を多孔質化しているから、強電界ドリフト層と導電体
層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフ
ト層のパターンを高精度化することができるという効果
がある。
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the eighth aspect, wherein a conductive material is provided on a conductive substrate provided with the conductive layer made of a diffusion layer on the one surface side. After the polycrystalline semiconductor layer is formed so as to cover the layer, the conductive layer is used as an electrode during the anodizing process, and anodizing treatment is performed so that the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductive layer is porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and then introducing impurities into each of the adjacent polycrystalline semiconductor layers of the strong electric field drift layer. The conductivity type of the layer is made different from the conductivity type of the conductor layer, then an insulating layer is formed on each of the adjacent polycrystalline semiconductor layers of the strong electric field drift layer, and further formed on the strong electric field drift layer and the insulating layer. Since a conductive thin film patterned into a shape is formed, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and an adjacent strong electric field drift layer can be insulated. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing to the conductive thin film, and to perform anodic oxidation by using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation to form a polycrystalline semiconductor layer. Because the portion overlapping the conductor layer is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise. effective.

【0174】請求項24の発明は、請求項10記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の
主表面側の所定領域にn形不純物を導入することにより
導電体層を形成した後、p形半導体基板の主表面上に多
結晶半導体層を形成し、導電体層を陽極酸化処理時の電
極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半
導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化し、該
多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化するこ
とにより強電界ドリフト層を形成し、その後、隣り合う
強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層へp形不
純物を導入することによりp形多結晶半導体層を形成
し、次いで、p形多結晶半導体層上に絶縁層を形成し、
さらに、強電界ドリフト層上および絶縁層上に所定形状
にパターニングされた導電性薄膜を形成するので、導電
性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可
能で且つ隣り合う強電界ドリフト層間が絶縁され導電性
基板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流
れるのを防止できる電界放射型電子源を提供することが
でき、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利
用して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層の
うち導電体層に重複した部分を多孔質化しているから、
強電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易にな
るとともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化す
ることができるという効果がある。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the tenth aspect, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on a main surface side of a p-type semiconductor substrate to form a conductive layer. Is formed, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate, and the conductive layer is used as an electrode during the anodic oxidation process to perform anodizing, thereby forming a conductive material in the polycrystalline semiconductor layer. The portion overlapping the layers is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer. Forming a p-type polycrystalline semiconductor layer by introducing a p-type impurity, then forming an insulating layer on the p-type polycrystalline semiconductor layer,
Further, since the conductive thin film patterned in a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer and the insulating layer, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and the adjacent strong electric field drift layer can be emitted. A field emission type electron source capable of preventing current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer, and using the conductive layer as an electrode during anodizing. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by performing anodizing treatment,
The alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0175】請求項25の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、前記一表面側に導電体層を設けた導電
性基板上に絶縁層を形成した後、絶縁層のうち導電体層
上の所定領域を開口し、導電性基板の前記一表面側の全
面に多結晶半導体層を形成し、その後、多結晶半導体層
のうち少なくとも導電体層間それぞれの部分の一部をエ
ッチング除去し、導電体層を陽極酸化処理時の電極とし
て用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパター
ニングされた導電性薄膜を形成するので、導電性薄膜の
所望の領域のみから電子を放出させることが可能で且つ
隣り合う電界ドリフト層間を絶縁可能で導電性基板から
多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを
防止できる電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているから、強電界ド
リフト層と導電体層との位置合わせが容易になるととも
に、強電界ドリフト層のパターンを高精度化することが
できるという効果がある。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein a conductive layer is provided on the one surface side. After the insulating layer is formed, a predetermined region on the conductor layer in the insulating layer is opened, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate. At least a portion of each of the portions between the conductor layers is etched away, and the anodic oxidation process is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process, whereby a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer. Is formed, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, which is patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. Since a thin film is formed, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and an adjacent electric field drift layer can be insulated, and current flows from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer. It is possible to provide a field emission type electron source that can prevent the occurrence of an anodization process using the conductor layer as an electrode during the anodization process, thereby overlapping the conductor layer of the polycrystalline semiconductor layer. Since the portion is made porous, there is an effect that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0176】請求項26の発明は、請求項25の発明に
おいて、前記導電体層は、絶縁性基板の一表面上に設け
た半導体層若しくは半導体基板の一表面側の所定部位へ
不純物を選択的に導入することにより形成するので、導
電体層のパターンを高精度化することが可能になるとい
う効果がある。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the twenty-fifth aspect of the present invention, the conductive layer selectively deposits impurities on a semiconductor layer provided on one surface of the insulating substrate or a predetermined portion on the one surface side of the semiconductor substrate. In this case, there is an effect that it is possible to increase the precision of the pattern of the conductor layer.

【0177】請求項28の発明は、請求項12記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、絶縁性基板の一表
面上に半導体層を設けた基板若しくは半導体基板の主表
面上に絶縁層を形成し、導電体層を形成するために絶縁
層の一部を開口し、絶縁層をマスクとして不純物を導入
して拡散層からなる導電体層を形成することで導電性基
板を形成し、その後、導電性基板の主表面上に導電体層
を覆うように多結晶半導体層を形成し、その後、多結晶
半導体層のうち少なくとも導電体層間それぞれの部分の
一部をエッチング除去し、導電体層を陽極酸化処理時の
電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を
多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若し
くは窒化することにより強電界ドリフト層を形成し、強
電界ドリフト層上および導電性基板上に跨って所定形状
にパターニングされた導電性薄膜を形成するので、導電
性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可
能で且つ隣り合う電界ドリフト層間が絶縁され導電性基
板から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れ
るのを防止できる電界放射型電子源を提供することがで
き、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用
して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち導電体層に重複した部分を多孔質化しているから、強
電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になる
とともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化する
ことができるという効果がある。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, wherein the semiconductor layer is provided on one surface of the insulating substrate or the main surface of the semiconductor substrate is insulated. A conductive substrate is formed by forming a layer, opening a part of the insulating layer to form a conductive layer, introducing impurities using the insulating layer as a mask to form a conductive layer including a diffusion layer. Forming a polycrystalline semiconductor layer over the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer, and thereafter, etching away at least a part of each part of the conductive layer in the polycrystalline semiconductor layer; The body layer is used as an electrode during the anodic oxidation treatment to perform anodic oxidation treatment, thereby making the portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer porous, and oxidizing the porous polycrystalline semiconductor layer. Or nitriding Forming a stronger electric field drift layer and forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate, so that electrons are emitted only from a desired region of the conductive thin film. And a field emission electron source capable of preventing current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer in which the adjacent electric field drift layers are insulated. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous by using it as an electrode during the anodization process, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer is performed. And the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0178】請求項30の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、前記一表面側に導電体層を設けた導電
性基板上に絶縁層を形成した後、絶縁層のうち導電体層
上の所定領域を開口し、導電性基板の前記一表面側の全
面に多結晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極
酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うこと
により多結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対
応した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体
層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層
を形成し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結
晶半導体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界
ドリフト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成するので、導電性薄
膜の所望の領域のみから電子を放出させることが可能で
且つ隣り合う電界ドリフト層間を絶縁可能で導電性基板
から多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れる
のを防止できる電界放射型電子源を提供することがで
き、また、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用
して陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち導電体層に重複した部分を多孔質化しているから、強
電界ドリフト層と導電体層との位置合わせが容易になる
とともに、強電界ドリフト層のパターンを高精度化する
ことができるという効果がある。
According to a thirtieth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect, or the fifteenth aspect, wherein a conductive layer is provided on the one surface side. After forming an insulating layer on the conductive layer of the insulating layer, a predetermined region on the conductive layer is opened, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate. By performing anodic oxidation treatment by using as an electrode at the time of treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. After forming a strong electric field drift layer, a part of the polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers was removed by etching, and then patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. Since an electroconductive thin film is formed, electrons can be emitted only from a desired region of the electroconductive thin film, and an adjacent electric field drift layer can be insulated, and a current flows from the electroconductive substrate to the electroconductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer. It is possible to provide a field emission type electron source capable of preventing flow, and to perform anodic oxidation treatment using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation treatment so that the conductor layer of the polycrystalline semiconductor layer can be formed. Since the overlapping portion is made porous, there is an effect that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise.

【0179】請求項31の発明は、請求項12または請
求項14または請求項15記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、絶縁性基板の一表面上に半導体層を設
けた基板若しくは半導体基板の主表面上に絶縁層を形成
し、導電体層を形成するために絶縁層の一部を開口し、
絶縁層をマスクとして不純物を導入して拡散層からなる
導電体層を形成することで導電性基板を形成し、その
後、導電性基板の主表面上に導電体層を覆うように多結
晶半導体層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処理
時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多
結晶半導体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部
分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導
体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界ドリフ
ト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパターニ
ングされた導電性薄膜を形成するので、導電性薄膜の所
望の領域のみから電子を放出させることが可能で且つ隣
り合う電界ドリフト層間を絶縁可能で導電性基板から多
結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防
止できる電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているので、強電界ド
リフト層と導電体層との位置合わせが容易になるととも
に、強電界ドリフト層のパターンを高精度化することが
できるという効果がある。
According to a thirty-first aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the twelfth aspect, the fourteenth aspect or the fifteenth aspect, wherein the semiconductor substrate is provided with a semiconductor layer on one surface of an insulating substrate. Forming an insulating layer on the main surface of the semiconductor substrate, opening a part of the insulating layer to form a conductor layer,
A conductive substrate is formed by forming a conductive layer composed of a diffusion layer by introducing impurities using the insulating layer as a mask, and then forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer. Is formed, and then the portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode at the time of anodic oxidation. A strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the polycrystalline semiconductor layer thus formed, and then a part of each polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers is removed by etching. Since a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed over the substrate, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and an adjacent electric field drift layer To provide a field emission type electron source that can insulate and prevent a current from flowing from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer, and use the conductive layer as an electrode during anodizing. By performing the anodic oxidation treatment, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the strong electric field There is an effect that the pattern of the drift layer can be made more precise.

【0180】請求項32の発明は、請求項14記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
する部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、次いで、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれ
の多結晶半導体層の一部および後に形成される導電性薄
膜の形成予定領域間それぞれの強電界ドリフト層の一部
をエッチング除去し、その後、強電界ドリフト層上およ
び多結晶半導体層上および導電性基板上に跨って所定形
状にパターニングされた導電性薄膜を形成するので、導
電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出させることが
可能で且つ隣り合う電界ドリフト層間を絶縁可能な電界
放射型電子源を提供することができ、また、導電体層を
陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理を行
うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複した
部分を多孔質化しているから、強電界ドリフト層と導電
体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界ドリ
フト層のパターンを高精度化することができるという効
果がある。
According to a thirty-second aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the fourteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer. By performing anodic oxidation treatment using the layer as an electrode at the time of anodizing treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Forming a strong electric field drift layer, and then removing a part of each polycrystalline semiconductor layer between adjacent strong electric field drift layers and a part of each strong electric field drift layer between regions where a conductive thin film to be formed later is to be formed. Etching is removed, and then a conductive thin film patterned in a predetermined shape is formed over the strong electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer and the conductive substrate. A field emission type electron source capable of emitting electrons only from the region and insulating between adjacent electric field drift layers, and utilizing the conductive layer as an electrode during anodizing to form an anode. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by performing the oxidation treatment, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the strong electric field drift layer There is an effect that the pattern can be made highly accurate.

【0181】請求項33の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
する部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、次いで、隣り合う強電界ドリフト層間それぞれ
の多結晶半導体層の一部および後に形成される導電性薄
膜の形成予定領域間それぞれの強電界ドリフト層の一部
をエッチング除去し、その後、導電性基板の主表面側の
全面に絶縁層を形成し、絶縁層のうち導電体層に交差し
且つ強電界ドリフト層に重複する部位を開口し、強電界
ドリフト層上および絶縁層上に跨って所定形状にパター
ニングされた導電性薄膜を形成するので、導電性薄膜の
所望の領域のみから電子を放出させることが可能で且つ
隣り合う電界ドリフト層間を絶縁可能で導電性基板から
多結晶半導体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを
防止できる電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているから、強電界ド
リフト層と導電体層との位置合わせが容易になるととも
に、強電界ドリフト層のパターンを高精度化することが
できるという効果がある。
A thirty-third aspect of the present invention is the method of manufacturing a field emission type electron source according to the fifteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer. By performing anodic oxidation treatment using the layer as an electrode at the time of anodizing treatment, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. Forming a strong electric field drift layer, and then removing a part of each polycrystalline semiconductor layer between adjacent strong electric field drift layers and a part of each strong electric field drift layer between regions where a conductive thin film to be formed later is to be formed. After removing by etching, an insulating layer is formed on the entire surface on the main surface side of the conductive substrate, a portion of the insulating layer that intersects with the conductor layer and overlaps with the strong electric field drift layer is opened, and And Since a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed over the insulating layer, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and an adjacent electric field drift layer can be insulated. To provide a field emission type electron source capable of preventing a current from flowing to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer, and performing anodic oxidation using the conductive layer as an electrode during anodic oxidation. As a result, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, so that the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer is highly accurate. There is an effect that can be made.

【0182】請求項34の発明は、請求項14記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に導
電体層を覆うように多結晶半導体層を形成した後、多結
晶半導体層のうち導電体層間それぞれの部分の一部およ
び後に形成される導電性薄膜の形成予定領域間それぞれ
の部分の一部をエッチング除去し、その後、導電体層を
陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行う
ことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複する部
分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、次いで、強電界ドリフト層上および導電性基板上に
跨って所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成
するので、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を放出
させることが可能で且つ隣り合う電界ドリフト層間を絶
縁可能な電界放射型電子源を提供することができ、ま
た、導電体層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化しているから、強電界ド
リフト層と導電体層との位置合わせが容易になるととも
に、強電界ドリフト層のパターンを高精度化することが
できるという効果がある。
According to a thirty-fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source according to the fourteenth aspect, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on a conductive substrate so as to cover the conductive layer, and then the polycrystalline semiconductor layer is formed. A part of each part of the conductor layer in the semiconductor layer and a part of each part between the regions where the conductive thin film is to be formed later are removed by etching, and then the conductor layer is used as an electrode during anodization. A portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous by performing anodizing treatment using the same, and a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer. Then, since the conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed over the strong electric field drift layer and the conductive substrate, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film. It is possible to provide a field emission type electron source that can insulate between adjacent electric field drift layers, and to perform anodic oxidation by using a conductor layer as an electrode during anodic oxidation to form a polycrystalline semiconductor layer. Since the portion overlapping the conductor layer is made porous, the alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise. There is.

【0183】請求項35の発明は、請求項12または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
シリコン基板の主表面上に窒化シリコン膜をストライプ
状に形成し、シリコン基板の主表面のうち窒化シリコン
膜で覆われていない部分を選択的に酸化して酸化シリコ
ンよりなる絶縁層を形成し、窒化シリコン膜を除去した
後、シリコン基板の主表面側で隣り合う絶縁層間にシリ
コン基板とは導電形が異なる不純物を導入して拡散層か
らなる導電体層を形成することで導電性基板を形成し、
シリコン基板の主表面側の全面に多結晶半導体層を形成
し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うことにより多結晶半導体層を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を
形成するので、導電性薄膜の所望の領域のみから電子を
放出させることが可能で且つ隣り合う電界ドリフト層間
が絶縁され導電性基板から多結晶半導体層を通して導電
性薄膜へ電流が流れるのを防止できる電界放射型電子源
を提供することができ、また、導電体層を陽極酸化処理
時の電極として利用して陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質
化しているから、強電界ドリフト層と導電体層との位置
合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層のパタ
ーンを高精度化することができるという効果がある。
According to a thirty-fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission electron source according to the twelfth or fifteenth aspect,
Forming a silicon nitride film in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and selectively oxidizing a portion of the main surface of the silicon substrate that is not covered with the silicon nitride film to form an insulating layer made of silicon oxide; After removing the silicon nitride film, a conductive substrate is formed by introducing an impurity having a different conductivity type from that of the silicon substrate between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate to form a conductive layer composed of a diffusion layer. And
A polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface of the main surface of the silicon substrate, and the conductive layer is used as an electrode during the anodizing process to perform anodic oxidation to make the polycrystalline semiconductor layer porous, A strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the polycrystalline semiconductor layer thus formed, and a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. A field emission type electron source capable of emitting an electric field and insulating between adjacent electric field drift layers and preventing a current from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer. Since the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodic oxidation treatment, With the alignment of the field drift layer and the conductor layer is facilitated, there is effect that it is possible to highly accurate patterns of strong electric field drift layer.

【0184】請求項36の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、シリコン基板の主
表面上に窒化シリコン膜をストライプ状に形成し、シリ
コン基板の主表面のうち窒化シリコン膜で覆われていな
い部分を選択的に酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層
を形成し、窒化シリコン膜を除去した後、絶縁層をマス
クとして不純物を導入して拡散層からなる導電体層を形
成することで導電性基板を形成し、その後、導電性基板
の主表面上に導電体層を覆うように多結晶半導体層を形
成し、その後、多結晶半導体層のうち少なくとも導電体
層間それぞれの部分の一部をエッチング除去し、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を
行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複し
た部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を
酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形
成し、強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成するので、導電性薄膜の所望の領
域のみから電子を放出させることが可能で且つ隣り合う
電界ドリフト層間が絶縁され導電性基板から多結晶半導
体層を通して導電性薄膜へ電流が流れるのを防止できる
電界放射型電子源を提供することができ、また、導電体
層を陽極酸化処理時の電極として利用して陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
した部分を多孔質化しているから、強電界ドリフト層と
導電体層との位置合わせが容易になるとともに、強電界
ドリフト層のパターンを高精度化することができるとい
う効果がある。
A thirty-sixth aspect of the present invention is the method for manufacturing a field emission type electron source according to the fifteenth aspect, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on a main surface of a silicon substrate, and a silicon nitride film is formed on the main surface of the silicon substrate. A portion not covered with the silicon nitride film is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, impurities are introduced using the insulating layer as a mask to form a conductive layer made of a diffusion layer. Forming a conductive layer by forming a body layer, and then forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer; Part of each part of the interlayer is removed by etching, and anodic oxidation is performed using the conductive layer as an electrode during anodic oxidation to make the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductive layer porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape on the strong electric field drift layer; To provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a region of the same and insulating between adjacent electric field drift layers and preventing a current from flowing from a conductive substrate to a conductive thin film through a polycrystalline semiconductor layer. In addition, since the portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process and performing anodic oxidation, a strong electric field drift The alignment between the layer and the conductor layer is facilitated, and the pattern of the strong electric field drift layer can be highly accurate.

【0185】請求項37の発明は、請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、シリコン基板の主
表面上に窒化シリコン膜をストライプ状に形成し、シリ
コン基板の主表面のうち窒化シリコン膜で覆われていな
い部分を選択的に酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層
を形成し、窒化シリコン膜を除去した後、シリコン基板
の主表面側で隣り合う絶縁層間にシリコン基板とは導電
形が異なる不純物を導入して拡散層からなる導電体層を
形成することで導電性基板を形成し、その後、シリコン
基板の主表面側の全面に多結晶半導体層を形成し、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、その後、強電界ドリフト層間それぞれの多結晶
半導体層の一部をエッチング除去し、次いで、強電界ド
リフト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜
を形成するので、導電性薄膜の所望の領域のみから電子
を放出させることが可能で且つ隣り合う電界ドリフト層
間が絶縁され導電性基板から多結晶半導体層を通して導
電性薄膜へ電流が流れるのを防止できる電界放射型電子
源を提供することができ、また、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として利用して陽極酸化処理を行うことによ
り多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔
質化しているから、強電界ドリフト層と導電体層との位
置合わせが容易になるとともに、強電界ドリフト層のパ
ターンを高精度化することができるという効果がある。
The invention of claim 37 is the method of manufacturing a field emission type electron source according to claim 15, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and the silicon nitride film is formed on the main surface of the silicon substrate. A portion not covered with the silicon nitride film is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, the silicon substrate is interposed between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate. Forms a conductive layer by introducing impurities having different conductivity types to form a conductive layer composed of a diffusion layer, and then forms a polycrystalline semiconductor layer over the entire main surface side of the silicon substrate, By performing anodic oxidation using the layer as an electrode during anodic oxidation, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided. To form a strong electric field drift layer. Thereafter, a part of the polycrystalline semiconductor layer in each of the strong electric field drift layers is removed by etching, and then a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. Accordingly, electrons can be emitted only from a desired region of the conductive thin film, and an adjacent electric field drift layer is insulated so that an electric current can be prevented from flowing from the conductive substrate to the conductive thin film through the polycrystalline semiconductor layer. An emission electron source can be provided, and a portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps the conductor layer is made porous by using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process. , The alignment between the strong electric field drift layer and the conductor layer becomes easy, and the pattern of the strong electric field drift layer can be made more precise. There is an effect that.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1を示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment.

【図2】同上の要部斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part of the above.

【図3】同上の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the same.

【図4】同上の製造方法を説明するための主要工程断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main process for explaining the manufacturing method of the above.

【図5】実施形態2を示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a second embodiment.

【図6】同上の製造方法を説明するための主要工程説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a main process for describing the manufacturing method.

【図7】実施形態3の製造方法を説明するための主要工
程説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of main processes for describing a manufacturing method of a third embodiment.

【図8】同上の製造方法を説明するための主要工程説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of main steps for describing the manufacturing method.

【図9】実施形態4を示す概略斜視図である。FIG. 9 is a schematic perspective view showing a fourth embodiment.

【図10】同上の要部斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a main part of the above.

【図11】同上の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of the same.

【図12】同上の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
FIG. 12 is a main process sectional view for explaining the manufacturing method of the above.

【図13】実施形態5を示す概略斜視図である。FIG. 13 is a schematic perspective view showing a fifth embodiment.

【図14】同上の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of the above.

【図15】同上の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main process for describing the manufacturing method same as above.

【図16】同上の他の構成例を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing another configuration example of the above.

【図17】実施形態6の製造方法を説明するための主要
工程説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of main processes for describing a manufacturing method of Embodiment 6.

【図18】同上の製造方法を説明するための主要工程説
明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram of a main process for describing the manufacturing method.

【図19】実施形態7を示す概略斜視図である。FIG. 19 is a schematic perspective view showing a seventh embodiment.

【図20】同上の断面図である。FIG. 20 is a sectional view of the above.

【図21】同上の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
FIG. 21 is a main process sectional view for explaining the manufacturing method in the above.

【図22】同上の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of a main process for describing the manufacturing method of the above.

【図23】実施形態8の製造方法を説明するための主要
工程断面図である。
FIG. 23 is a main process cross-sectional view for explaining the manufacturing method in the eighth embodiment.

【図24】従来例を示す概略斜視図である。FIG. 24 is a schematic perspective view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p形シリコン基板 3 多結晶シリコン層 6 強電界ドリフト層 7 表面電極 8 n形領域 10 電界放射型電子源 31 コレクタ電極 32 蛍光体層 33 ガラス基板 Reference Signs List 1 p-type silicon substrate 3 polycrystalline silicon layer 6 strong electric field drift layer 7 surface electrode 8 n-type region 10 field emission electron source 31 collector electrode 32 phosphor layer 33 glass substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相澤 浩一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 本多 由明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 越田 信義 東京都小平市上水本町6−5−10−203 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Koichi Aizawa 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Yoshiaki Honda 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Nobuyoshi Koshida 6-5-10-203, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo

Claims (37)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導電性基板と、導電性基板の一表面側に
形成された酸化若しくは窒化した多孔質多結晶半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより、導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源であ
って、導電性基板は前記一表面側にストライプ状に形成
された導電体層を有し、強電界ドリフト層は導電体層に
重複するストライプ状に形成され、導電性薄膜は強電界
ドリフト層に交差する方向にストライプ状に形成されて
なることを特徴とする電界放射型電子源。
1. A conductive substrate, a strong electric field drift layer formed of an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of the conductive substrate, and a conductive layer formed on the strong electric field drift layer. A field emission type in which electrons injected from the conductive substrate drift through the strong electric field drift layer and are emitted through the conductive thin film by applying a voltage with the conductive thin film as a positive electrode with respect to the conductive substrate. An electron source, wherein the conductive substrate has a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, the strong electric field drift layer is formed in a stripe shape overlapping the conductive layer, and the conductive thin film is A field emission type electron source formed in a stripe shape in a direction intersecting with an electric field drift layer.
【請求項2】 隣り合う強電界ドリフト層間をそれぞれ
埋め込む形で導電性基板の一表面側に形成された多結晶
半導体層を備え、前記導電性薄膜は、強電界ドリフト層
上および多結晶半導体層上に跨って形成されてなること
を特徴とする請求項1記載の電界放射型電子源。
2. A polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of a conductive substrate so as to embed an adjacent strong electric field drift layer, wherein the conductive thin film is formed on the strong electric field drift layer and on the polycrystalline semiconductor layer. 2. The field emission type electron source according to claim 1, wherein the field emission type electron source is formed so as to extend over.
【請求項3】 導電性基板は、前記一表面側に拡散層か
らなる前記導電体層が形成された半導体基板よりなるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の電界放射
型電子源。
3. The field emission type electron source according to claim 1, wherein the conductive substrate is a semiconductor substrate having the conductive layer made of a diffusion layer formed on the one surface side. .
【請求項4】 半導体基板の導電形がp形であり、導電
体層の導電形がn形であることを特徴とする請求項3記
載の電界放射型電子源。
4. The field emission electron source according to claim 3, wherein the conductivity type of the semiconductor substrate is p-type, and the conductivity type of the conductor layer is n-type.
【請求項5】 導電性基板は、少なくとも、絶縁性基板
と、絶縁性基板の一表面上に形成された拡散層からなる
前記導電体層とで構成されてなることを特徴とする請求
項1または請求項2記載の電界放射型電子源。
5. The conductive substrate according to claim 1, wherein the conductive substrate comprises at least an insulating substrate and the conductive layer comprising a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. Or the field emission type electron source according to claim 2.
【請求項6】 導電性基板は、隣り合う導電体層間をそ
れぞれ埋め込む形で絶縁性基板の前記一表面上に形成さ
れた半導体層を備えることを特徴とする請求項5記載の
電界放射型電子源。
6. The field emission electron according to claim 5, wherein the conductive substrate includes a semiconductor layer formed on the one surface of the insulating substrate so as to bury each of the adjacent conductive layers. source.
【請求項7】 半導体層の導電形がp形であり、導電体
層の導電形がn形であることを特徴とする請求項6記載
の電界放射型電子源。
7. The field emission electron source according to claim 6, wherein the conductivity type of the semiconductor layer is p-type and the conductivity type of the conductor layer is n-type.
【請求項8】 多結晶半導体層と導電体層とが互いに異
なる導電形の半導体により構成され、多結晶半導体層上
に絶縁層が設けられてなることを特徴とする請求項2記
載の電界放射型電子源。
8. The field emission according to claim 2, wherein the polycrystalline semiconductor layer and the conductor layer are made of semiconductors of different conductivity types, and an insulating layer is provided on the polycrystalline semiconductor layer. Type electron source.
【請求項9】 導電性基板は、前記一表面側に拡散層か
らなる前記導電体層が形成された半導体基板よりなるこ
とを特徴とする請求項8記載の電界放射型電子源。
9. The field emission type electron source according to claim 8, wherein the conductive substrate is a semiconductor substrate on which the conductive layer made of a diffusion layer is formed on the one surface side.
【請求項10】 半導体基板の導電形がp形であり、導
電体層の導電形がn形であることを特徴とする請求項9
記載の電界放射型電子源。
10. The semiconductor substrate according to claim 9, wherein the conductivity type of the semiconductor substrate is p-type, and the conductivity type of the conductor layer is n-type.
The field emission type electron source according to the above.
【請求項11】 導電性基板は、少なくとも、絶縁性基
板と、絶縁性基板の一表面上に形成された拡散層からな
る前記導電体層とで構成されてなることを特徴とする請
求項8記載の電界放射型電子源。
11. The conductive substrate comprises at least an insulating substrate and the conductive layer comprising a diffusion layer formed on one surface of the insulating substrate. The field emission type electron source according to the above.
【請求項12】 導電性基板の前記一表面側において隣
り合う強電界ドリフト層間にそれぞれ介在する絶縁層を
備えてなることを特徴とする請求項1記載の電界放射型
電子源。
12. The field emission type electron source according to claim 1, further comprising an insulating layer interposed between adjacent strong electric field drift layers on the one surface side of the conductive substrate.
【請求項13】 導電性基板はシリコンよりなり、絶縁
層は酸化シリコンよりなることを特徴とする請求項12
記載の電界放射型電子源。
13. The semiconductor device according to claim 12, wherein the conductive substrate is made of silicon, and the insulating layer is made of silicon oxide.
The field emission type electron source according to the above.
【請求項14】 導電性基板と、導電性基板の一表面側
に形成された酸化若しくは窒化した多孔質多結晶半導体
層よりなる強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより、導電
性基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフ
トし導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源で
あって、導電性基板は前記一表面側にストライプ状に形
成された導電体層を有し、導電性薄膜は導電体層に交差
する方向にストライプ状に形成され、強電界ドリフト層
は導電体層と導電性薄膜とが重複する部位で導電体層と
導電性薄膜との間に設けられてなることを特徴とする電
界放射型電子源。
14. A conductive substrate, a strong electric field drift layer formed of an oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer formed on one surface side of the conductive substrate, and a conductive layer formed on the strong electric field drift layer. A field emission type in which electrons injected from the conductive substrate drift through the strong electric field drift layer and are emitted through the conductive thin film by applying a voltage with the conductive thin film as a positive electrode with respect to the conductive substrate. An electron source, wherein the conductive substrate has a conductive layer formed in a stripe shape on the one surface side, the conductive thin film is formed in a stripe shape in a direction crossing the conductive layer, and a strong electric field drift layer The field emission type electron source is provided between the conductor layer and the conductive thin film at a portion where the conductor layer and the conductive thin film overlap.
【請求項15】 導電性基板の前記一表面側において強
電界ドリフト層が形成されていない領域上には絶縁層が
設けられてなることを特徴とする請求項14記載の電界
放射型電子源。
15. The field emission type electron source according to claim 14, wherein an insulating layer is provided on a region where the strong electric field drift layer is not formed on the one surface side of the conductive substrate.
【請求項16】 請求項2記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、導電性基板上に導電体層を覆うように
多結晶半導体層を形成した後、導電体層を陽極酸化処理
時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多
結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、その後、強
電界ドリフト層上へ強電界ドリフト層に交差する導電性
薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電子源の製
造方法。
16. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 2, wherein after forming a polycrystalline semiconductor layer on the conductive substrate so as to cover the conductive layer, the conductive layer is anodized. When the anodizing treatment is performed by using the electrode as an electrode, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping with the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to cause a strong electric field drift. Forming a layer, and then forming a conductive thin film crossing the strong electric field drift layer on the strong electric field drift layer.
【請求項17】 請求項2または請求項12記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、前記一表面側に前記
導電体層を設けた導電性基板上に絶縁層を形成した後、
絶縁層のうち導電体層上の所定領域を開口し、導電性基
板の前記一表面側の全面に多結晶半導体層を形成し、そ
の後、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち絶縁
層の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、該多孔
質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することに
より強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層上へ
所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成するこ
とを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
17. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 2, wherein an insulating layer is formed on a conductive substrate provided with the conductor layer on the one surface side.
A predetermined region on the conductor layer is opened in the insulating layer, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the entire surface on the one surface side of the conductive substrate, and then the conductor layer is used as an electrode during anodizing treatment. By performing an oxidation treatment, a portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is made porous, and a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, A method for manufacturing a field emission type electron source, comprising forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on a strong electric field drift layer.
【請求項18】 請求項2または請求項12記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、半導体基板の一表面
側若しくは絶縁性基板の一表面上の全面に設けた半導体
層の主表面側に所定の開口パターンを有する絶縁層を形
成し、該絶縁層をマスクとして不純物を選択的に導入し
て導電体層を形成することにより導電性基板を形成し、
導電性基板の前記一表面側の全面に多結晶半導体層を形
成し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の電極として
用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層の
うち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を
形成することを特徴とする電界放射型電子源の製造方
法。
18. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 2, wherein the main surface of the semiconductor layer provided on one surface side of the semiconductor substrate or on the entire surface of one surface of the insulating substrate. Forming an insulating layer having a predetermined opening pattern on the side, forming a conductive layer by selectively introducing impurities using the insulating layer as a mask to form a conductive layer,
A polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface on the one surface side of the conductive substrate, and then an anodizing treatment is performed by using the conductor layer as an electrode during the anodizing treatment to thereby form an insulating layer of the polycrystalline semiconductor layer. A portion corresponding to the opening pattern is made porous, a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer Forming a field emission type electron source.
【請求項19】 請求項4記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、p形半導体基板の主表面側の所定領域
にn形不純物を導入することにより導電体層を形成した
後、p形半導体基板上に多結晶半導体層を形成し、導電
体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理
を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体層に重複
した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶半導体層
を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を
形成し、該強電界ドリフト層上へ所定形状にパターニン
グされた導電性薄膜を形成することを特徴とする電界放
射型電子源の製造方法。
19. The method according to claim 4, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region on a main surface side of the p-type semiconductor substrate. A polycrystalline semiconductor layer is formed on a p-type semiconductor substrate, and anodization is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation process. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer. A method for manufacturing a field emission electron source.
【請求項20】 請求項7記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、p形半導体層の所定領域にn形不純物
を導入することにより導電体層を形成した後、該導電体
層を形成したp形半導体層上に多結晶半導体層を形成
し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電体
層に重複した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶
半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリ
フト層を形成し、該強電界ドリフト層上へ所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴とす
る電界放射型電子源の製造方法。
20. The method according to claim 7, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region of the p-type semiconductor layer. Forming a polycrystalline semiconductor layer on the p-type semiconductor layer on which is formed, and performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode at the time of anodic oxidation treatment, whereby a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer. A method for manufacturing a field emission electron source.
【請求項21】 請求項4または請求項12記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形半導体基板の主
表面側の所定領域にn形不純物を導入して導電体層を形
成することで導電性基板を形成した後、p形半導体基板
の主表面上に絶縁層を形成し、絶縁層のうち導電体層上
の所定領域を開口し、その後、p形半導体基板の主表面
側の全面に多結晶半導体層を形成し、さらにp形半導体
基板の裏面に裏面電極を形成し、その後、裏面電極を通
じて導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極
酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち絶縁層
の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、該多孔質
化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することによ
り強電界ドリフト層を形成し、次いで、強電界ドリフト
層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成
することを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
21. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 4, wherein an n-type impurity is introduced into a predetermined region on a main surface side of a p-type semiconductor substrate to form a conductor layer. After forming the conductive substrate, an insulating layer is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate, a predetermined region of the insulating layer on the conductive layer is opened, and then the main surface of the p-type semiconductor substrate is formed. Forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the side, further forming a back electrode on the back surface of the p-type semiconductor substrate, and then performing anodization using the conductor layer as an electrode during anodization through the back electrode. A portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer. Packing into a predetermined shape on the layer A method for manufacturing a field emission type electron source, comprising forming a turned conductive thin film.
【請求項22】 請求項4記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、p形半導体基板の主表面側の所定領域
にn形不純物を導入することにより導電体層を形成した
後、p形半導体基板の主表面上に多結晶半導体層を形成
し、多結晶半導体層上にマスク層を形成し、マスク層の
うち導電体層上の所定領域を開口し、その後、p形半導
体基板の裏面に裏面電極を形成し、その後、裏面電極を
通じて導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうちマス
ク層の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、マス
ク層を除去した後、該多孔質化した多結晶半導体層を酸
化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成
し、強電界ドリフト層へ所定形状にパターニングされた
導電性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電子
源の製造方法。
22. The method according to claim 4, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate. forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the p-type semiconductor substrate; forming a mask layer on the polycrystalline semiconductor layer; opening a predetermined region of the mask layer on the conductor layer; A back electrode is formed on the back surface of the polycrystalline semiconductor layer, and then a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the mask layer is subjected to anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation through the back electrode. After the porous layer is removed and the mask layer is removed, a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and the conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. Form A method for manufacturing a field emission type electron source.
【請求項23】 請求項8記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、前記一表面側に拡散層からなる前記導
電体層を設けた導電性基板上に導電体層を覆うように多
結晶半導体層を形成した後、導電体層を陽極酸化処理時
の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結
晶半導体層のうち導電体層に重複する部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、その後、隣
り合う強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層へ
不純物を導入することによって多結晶半導体層の導電形
を導電体層の導電形と異ならせ、次いで、隣り合う強電
界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層上に絶縁層を
形成し、さらに、強電界ドリフト層上および絶縁層上に
所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成するこ
とを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
23. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 8, wherein the conductive layer is covered on a conductive substrate provided with the conductive layer made of a diffusion layer on the one surface side. After forming the polycrystalline semiconductor layer, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment. Oxidizing or nitriding the converted polycrystalline semiconductor layer to form a strong electric field drift layer, and then introducing impurities into the adjacent polycrystalline semiconductor layers between the strong electric field drift layers to change the conductivity type of the polycrystalline semiconductor layer. The conductive layer is made to have a different conductivity type, then an insulating layer is formed on each of the adjacent polycrystalline semiconductor layers between the strong electric field drift layers, and further patterned on the strong electric field drift layer and the insulating layer in a predetermined shape. A method for manufacturing a field emission type electron source, comprising forming a patterned conductive thin film.
【請求項24】 請求項10記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、p形半導体基板の主表面側の所定領
域にn形不純物を導入することにより導電体層を形成し
た後、p形半導体基板の主表面上に多結晶半導体層を形
成し、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽
極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のうち導電
体層に重複した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結
晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ド
リフト層を形成し、その後、隣り合う強電界ドリフト層
間それぞれの多結晶半導体層へp形不純物を導入するこ
とによりp形多結晶半導体層を形成し、次いで、p形多
結晶半導体層上に絶縁層を形成し、さらに、強電界ドリ
フト層上および絶縁層上に所定形状にパターニングされ
た導電性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電
子源の製造方法。
24. The method according to claim 10, wherein the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity into a predetermined region on the main surface side of the p-type semiconductor substrate. Forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of a p-type semiconductor substrate and performing anodic oxidation using the conductive layer as an electrode during anodic oxidation, thereby overlapping the polycrystalline semiconductor layer with the conductive layer Is formed, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer. Thereafter, a p-type impurity is introduced into each of the adjacent polycrystalline semiconductor layers of the strong electric field drift layer. Thus, a p-type polycrystalline semiconductor layer is formed, an insulating layer is formed on the p-type polycrystalline semiconductor layer, and a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer and the insulating layer. Formation A method for manufacturing a field emission type electron source.
【請求項25】 請求項12または請求項14または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
前記一表面側に導電体層を設けた導電性基板上に絶縁層
を形成した後、絶縁層のうち導電体層上の所定領域を開
口し、導電性基板の前記一表面側の全面に多結晶半導体
層を形成し、その後、多結晶半導体層のうち少なくとも
導電体層間それぞれの部分の一部をエッチング除去し、
導電体層を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化
処理を行うことにより多結晶半導体層のうち絶縁層の開
口パターンに対応した部分を多孔質化し、該多孔質化し
た多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強
電界ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層上および導
電性基板上に跨って所定形状にパターニングされた導電
性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電子源の
製造方法。
25. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 12 or claim 14,
After forming an insulating layer on the conductive substrate provided with the conductive layer on the one surface side, a predetermined region of the insulating layer on the conductive layer is opened, and the entire surface of the conductive substrate on the one surface side is multiplied. Forming a crystalline semiconductor layer, and thereafter, at least a part of each portion of the polycrystalline semiconductor layer between the conductor layers is removed by etching;
By performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is removed. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding, and forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate; Production method.
【請求項26】 前記導電体層は、絶縁性基板の一表面
上に設けた半導体層若しくは半導体基板の一表面側の所
定部位へ不純物を選択的に導入することにより形成する
ことを特徴とする請求項25記載の電界放射型電子源の
製造方法。
26. The conductive layer is formed by selectively introducing an impurity into a semiconductor layer provided on one surface of an insulating substrate or a predetermined portion on one surface side of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 25.
【請求項27】 前記半導体層若しくは半導体基板がp
形半導体であり、導電体層はn形不純物を導入すること
により形成することを特徴とする請求項26記載の電界
放射型電子源の製造方法。
27. The semiconductor layer or the semiconductor substrate comprises p
27. The method according to claim 26, wherein the semiconductor layer is a semiconductor and the conductive layer is formed by introducing an n-type impurity.
【請求項28】 請求項12または請求項14または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
絶縁性基板の一表面上に半導体層を設けた基板若しくは
半導体基板の主表面上に絶縁層を形成し、導電体層を形
成するために絶縁層の一部を開口し、絶縁層をマスクと
して不純物を導入して拡散層からなる導電体層を形成す
ることで導電性基板を形成し、その後、導電性基板の主
表面上に導電体層を覆うように多結晶半導体層を形成
し、その後、多結晶半導体層のうち少なくとも導電体層
間それぞれの部分の一部をエッチング除去し、導電体層
を陽極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行
うことにより多結晶半導体層のうち絶縁層の開口パター
ンに対応した部分を多孔質化し、該多孔質化した多結晶
半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリ
フト層を形成し、強電界ドリフト層上および導電性基板
上に跨って所定形状にパターニングされた導電性薄膜を
形成することを特徴とする電界放射型電子源の製造方
法。
28. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 12, claim 14, or claim 15,
A substrate having a semiconductor layer provided on one surface of an insulating substrate or an insulating layer formed on a main surface of a semiconductor substrate, a part of the insulating layer is opened to form a conductor layer, and the insulating layer is used as a mask. A conductive substrate is formed by introducing a dopant to form a conductive layer including a diffusion layer, and then a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer, By etching and removing at least a part of each portion of the polycrystalline semiconductor layer between the conductor layers, and performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation, thereby forming an insulating layer of the polycrystalline semiconductor layer. The portion corresponding to the opening pattern is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to form a strong electric field drift layer, which is formed over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. shape Method of manufacturing a field emission electron source and forming a patterned conductive thin film.
【請求項29】 前記半導体層若しくは半導体基板がp
形半導体であり、導電体層はn形不純物を導入すること
により形成することを特徴とする請求項28記載の電界
放射型電子源の製造方法。
29. The semiconductor layer or the semiconductor substrate is p
29. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 28, wherein the field emission type electron source is a semiconductor, and the conductor layer is formed by introducing an n-type impurity.
【請求項30】 請求項12または請求項14または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
前記一表面側に導電体層を設けた導電性基板上に絶縁層
を形成した後、絶縁層のうち導電体層上の所定領域を開
口し、導電性基板の前記一表面側の全面に多結晶半導体
層を形成し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の電極
として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導
体層のうち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多孔
質化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは
窒化することにより強電界ドリフト層を形成し、その
後、強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層の一
部をエッチング除去し、次いで、強電界ドリフト層上お
よび導電性基板上に跨って所定形状にパターニングされ
た導電性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電
子源の製造方法。
30. The method of manufacturing a field emission type electron source according to claim 12, wherein
After forming an insulating layer on the conductive substrate provided with the conductive layer on the one surface side, a predetermined region of the insulating layer on the conductive layer is opened, and the entire surface of the conductive substrate on the one surface side is multiplied. A crystalline semiconductor layer is formed, and thereafter, a portion corresponding to the opening pattern of the insulating layer in the polycrystalline semiconductor layer is made porous by performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation, A strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and then a part of each polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers is removed by etching. And forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape over a conductive substrate.
【請求項31】 請求項12または請求項14または請
求項15記載の電界放射型電子源の製造方法であって、
絶縁性基板の一表面上に半導体層を設けた基板若しくは
半導体基板の主表面上に絶縁層を形成し、導電体層を形
成するために絶縁層の一部を開口し、絶縁層をマスクと
して不純物を導入して拡散層からなる導電体層を形成す
ることで導電性基板を形成し、その後、導電性基板の主
表面上に導電体層を覆うように多結晶半導体層を形成
し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の電極として用
いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層のう
ち絶縁層の開口パターンに対応した部分を多孔質化し、
該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化する
ことにより強電界ドリフト層を形成し、その後、強電界
ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層の一部をエッチ
ング除去し、次いで、強電界ドリフト層上および導電性
基板上に跨って所定形状にパターニングされた導電性薄
膜を形成することを特徴とする電界放射型電子源の製造
方法。
31. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 12, wherein
A substrate having a semiconductor layer provided on one surface of an insulating substrate or an insulating layer formed on a main surface of a semiconductor substrate, a part of the insulating layer is opened to form a conductor layer, and the insulating layer is used as a mask. A conductive substrate is formed by introducing a dopant to form a conductive layer including a diffusion layer, and then a polycrystalline semiconductor layer is formed on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer, By performing anodic oxidation using the conductor layer as an electrode during anodic oxidation, a portion of the polycrystalline semiconductor layer corresponding to the opening pattern of the insulating layer is made porous,
A strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and thereafter, a part of each polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers is removed by etching. A method for manufacturing a field emission type electron source, comprising forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape over a conductive substrate and a conductive substrate.
【請求項32】 請求項14記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、導電性基板上に導電体層を覆うよう
に多結晶半導体層を形成した後、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち導電体層に重複する部分を多孔質
化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒
化することにより強電界ドリフト層を形成し、次いで、
隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層
の一部および後に形成される導電性薄膜の形成予定領域
間それぞれの強電界ドリフト層の一部をエッチング除去
し、その後、強電界ドリフト層上および多結晶半導体層
上および導電性基板上に跨って所定形状にパターニング
された導電性薄膜を形成することを特徴とする電界放射
型電子源の製造方法。
32. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 14, wherein after forming a polycrystalline semiconductor layer on the conductive substrate so as to cover the conductive layer, the conductive layer is anodized. When the anodizing treatment is performed by using the electrode as an electrode, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to cause a strong electric field drift. Form a layer, then
A part of each polycrystalline semiconductor layer between adjacent strong electric field drift layers and a part of each strong electric field drift layer between regions where a conductive thin film is to be formed later are removed by etching. A method for manufacturing a field emission electron source, comprising forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape over a polycrystalline semiconductor layer and a conductive substrate.
【請求項33】 請求項15記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、導電性基板上に導電体層を覆うよう
に多結晶半導体層を形成した後、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち導電体層に重複する部分を多孔質
化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒
化することにより強電界ドリフト層を形成し、次いで、
隣り合う強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層
の一部および後に形成される導電性薄膜の形成予定領域
間それぞれの強電界ドリフト層の一部をエッチング除去
し、その後、導電性基板の主表面側の全面に絶縁層を形
成し、絶縁層のうち導電体層に交差し且つ強電界ドリフ
ト層に重複する部位を開口し、強電界ドリフト層上およ
び絶縁層上に跨って所定形状にパターニングされた導電
性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電子源の
製造方法。
33. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 15, wherein after forming a polycrystalline semiconductor layer on the conductive substrate so as to cover the conductive layer, the conductive layer is anodized. When the anodizing treatment is performed by using the electrode as an electrode, a portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided to cause a strong electric field drift. Form a layer, then
A part of each polycrystalline semiconductor layer between adjacent strong electric field drift layers and a part of each strong electric field drift layer between regions where a conductive thin film is to be formed later are removed by etching, and then the main surface of the conductive substrate is removed. An insulating layer is formed on the entire surface on the side, and a portion of the insulating layer that intersects the conductor layer and overlaps the strong electric field drift layer is opened, and is patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the insulating layer. A method for manufacturing a field emission type electron source, comprising forming a conductive thin film.
【請求項34】 請求項14記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、導電性基板上に導電体層を覆うよう
に多結晶半導体層を形成した後、多結晶半導体層のうち
導電体層間それぞれの部分の一部および後に形成される
導電性薄膜の形成予定領域間それぞれの部分の一部をエ
ッチング除去し、その後、導電体層を陽極酸化処理時の
電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多結晶
半導体層のうち導電体層に重複する部分を多孔質化し、
該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化する
ことにより強電界ドリフト層を形成し、次いで、強電界
ドリフト層上および導電性基板上に跨って所定形状にパ
ターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴とす
る電界放射型電子源の製造方法。
34. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 14, wherein a polycrystalline semiconductor layer is formed on the conductive substrate so as to cover the conductive layer, and then the conductive layer of the polycrystalline semiconductor layer is formed. Part of each part of the body layer and part of each part between the regions where the conductive thin film is to be formed later are removed by etching, and then the anodic oxidation treatment is performed using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment. By performing, the portion of the polycrystalline semiconductor layer overlapping the conductor layer is made porous,
Oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer to form a strong electric field drift layer, and then forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape over the strong electric field drift layer and the conductive substrate. A method for manufacturing a field emission type electron source.
【請求項35】 請求項12または請求項15記載の電
界放射型電子源の製造方法であって、シリコン基板の主
表面上に窒化シリコン膜をストライプ状に形成し、シリ
コン基板の主表面のうち窒化シリコン膜で覆われていな
い部分を選択的に酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層
を形成し、窒化シリコン膜を除去した後、シリコン基板
の主表面側で隣り合う絶縁層間にシリコン基板とは導電
形が異なる不純物を導入して拡散層からなる導電体層を
形成することで導電性基板を形成し、シリコン基板の主
表面側の全面に多結晶半導体層を形成し、導電体層を陽
極酸化処理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うこ
とにより多結晶半導体層を多孔質化し、該多孔質化した
多結晶半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電
界ドリフト層を形成し、強電界ドリフト層上へ所定形状
にパターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴
とする電界放射型電子源の製造方法。
35. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 12, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and A portion not covered with the silicon nitride film is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, a silicon substrate is formed between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate. A conductive substrate is formed by introducing an impurity having a different conductivity type to form a conductive layer composed of a diffusion layer, a polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface on the main surface side of the silicon substrate, and the conductive layer is formed as an anode. The polycrystalline semiconductor layer is made porous by performing anodic oxidation using it as an electrode during the oxidation process, and a strong electric field drift layer is formed by oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer. And forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer.
【請求項36】 請求項15記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、シリコン基板の主表面上に窒化シリ
コン膜をストライプ状に形成し、シリコン基板の主表面
のうち窒化シリコン膜で覆われていない部分を選択的に
酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層を形成し、窒化シ
リコン膜を除去した後、絶縁層をマスクとして不純物を
導入して拡散層からなる導電体層を形成することで導電
性基板を形成し、その後、導電性基板の主表面上に導電
体層を覆うように多結晶半導体層を形成し、その後、多
結晶半導体層のうち少なくとも導電体層間それぞれの部
分の一部をエッチング除去し、導電体層を陽極酸化処理
時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより多
結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質化
し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒化
することにより強電界ドリフト層を形成し、強電界ドリ
フト層上へ所定形状にパターニングされた導電性薄膜を
形成することを特徴とする電界放射型電子源の製造方
法。
36. The method according to claim 15, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and the silicon nitride film is formed on the main surface of the silicon substrate. An uncovered portion is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, impurities are introduced using the insulating layer as a mask to form a conductor layer made of a diffusion layer. Forming a conductive substrate by forming a polycrystalline semiconductor layer on the main surface of the conductive substrate so as to cover the conductive layer, and then forming at least a portion of the polycrystalline semiconductor layer between the conductive layers. Part of the polycrystalline semiconductor layer was overlapped with the conductor layer by performing anodization using the conductor layer as an electrode during the anodic oxidation treatment by removing part of the conductor layer, and the porous layer was made porous. Forming a strong electric field drift layer by oxidizing or nitriding the polycrystalline semiconductor layer, and forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the strong electric field drift layer; .
【請求項37】 請求項15記載の電界放射型電子源の
製造方法であって、シリコン基板の主表面上に窒化シリ
コン膜をストライプ状に形成し、シリコン基板の主表面
のうち窒化シリコン膜で覆われていない部分を選択的に
酸化して酸化シリコンよりなる絶縁層を形成し、窒化シ
リコン膜を除去した後、シリコン基板の主表面側で隣り
合う絶縁層間にシリコン基板とは導電形が異なる不純物
を導入して拡散層からなる導電体層を形成することで導
電性基板を形成し、その後、シリコン基板の主表面側の
全面に多結晶半導体層を形成し、導電体層を陽極酸化処
理時の電極として用いて陽極酸化処理を行うことにより
多結晶半導体層のうち導電体層に重複した部分を多孔質
化し、該多孔質化した多結晶半導体層を酸化若しくは窒
化することにより強電界ドリフト層を形成し、その後、
強電界ドリフト層間それぞれの多結晶半導体層の一部を
エッチング除去し、次いで、強電界ドリフト層上へ所定
形状にパターニングされた導電性薄膜を形成することを
特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
37. The method according to claim 15, wherein a silicon nitride film is formed in a stripe shape on the main surface of the silicon substrate, and the silicon nitride film is formed on the main surface of the silicon substrate. An uncovered portion is selectively oxidized to form an insulating layer made of silicon oxide, and after removing the silicon nitride film, the conductivity type is different from that of the silicon substrate between adjacent insulating layers on the main surface side of the silicon substrate A conductive substrate is formed by introducing an impurity to form a conductive layer composed of a diffusion layer, and thereafter, a polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface on the main surface side of the silicon substrate, and the conductive layer is anodized. A portion of the polycrystalline semiconductor layer that overlaps with the conductor layer is made porous by performing anodizing treatment as an electrode at the time, and the porous polycrystalline semiconductor layer is strengthened by oxidizing or nitriding. After forming an electric field drift layer,
Manufacturing a field emission type electron source, characterized in that a part of the polycrystalline semiconductor layer between the strong electric field drift layers is removed by etching, and then a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the strong electric field drift layer. Method.
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US7569124B2 (en) 2003-08-27 2009-08-04 Tokyo Electron Limited And Matsushita Electric Works, Ltd. Anodic oxidation apparatus

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