JP2001210220A

JP2001210220A - 電界放射型電子源

Info

Publication number: JP2001210220A
Application number: JP2000016389A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Honda; 由明本多; Koichi Aizawa; 浩一相澤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP4306070B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来に比べて大きなエミッション電流が得られ
る電界放射型電子源を提供する。【解決手段】ガラス基板よりなる絶縁性基板１１の一表
面上に複数本の第１配線２１がストライプ状に形成さ
れ、絶縁性基板１１の上記一表面側に全ての第１配線２
１を覆うようにノンドープの多結晶シリコン層３が形成
され、多結晶シリコン層３のうち第１配線２１に重複し
た領域において第１配線２１から離間して、酸化した多
孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形
成されている。各表面電極７は複数本の強電界ドリフト
層６と各強電界ドリフト層６間に介在する多結晶シリコ
ン層３とに跨る形で形成されている。各第１配線２１
は、導電性層８と、該導電性層８に接し該導電性層８上
に形成された低抵抗の低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シ
リコン層９とで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電界放射型電子源として、例
えば米国特許３６６５２４１号などに開示されているい
わゆるスピント（Spindt）型電極と呼ばれるものがあ
る。このスピント型電極は、微小な三角錐状のエミッタ
チップを多数配置した基板と、エミッタチップの先端部
を露出させる放射孔を有するとともにエミッタチップに
対して絶縁された形で配置されたゲート層とを備え、真
空中にてエミッタチップをゲート層に対して負極として
高電圧を印加することにより、エミッタチップの先端か
ら放射孔を通して電子線を放射するものである。

【０００３】しかしながら、スピント型電極は、製造プ
ロセスが複雑であるとともに、多数の三角錐状のエミッ
タチップを精度良く構成することが難しく、例えば平面
発光装置やディスプレイなどへ応用する場合に大面積化
が難しいという問題があった。また、スピント型電極
は、電界がエミッタチップの先端に集中するので、エミ
ッタチップの先端の周りの真空度が低くて残留ガスが存
在するような場合、放射された電子によって残留ガスが
プラスイオンにイオン化され、プラスイオンがエミッタ
チップの先端に衝突するから、エミッタチップの先端が
ダメージ（例えば、イオン衝撃による損傷）を受け、放
射される電子の電流密度や効率などが不安定になった
り、エミッタチップの寿命が短くなってしまうという問
題が生じる。したがって、スピント型電極では、この種
の問題の発生を防ぐために、高真空（約１０^-5Ｐａ〜約
１０^-6Ｐａ）で使用する必要があり、コストが高くなる
とともに、取扱いが面倒になるという不具合があった。

【０００４】この種の不具合を改善するために、ＭＩＭ
（Metal Insulator Metal)方式やＭＯＳ(Metal Oxid
e Semiconductor)型の電界放射型電子源が提案されて
いる。前者は金属−絶縁膜−金属、後者は金属−酸化膜
−半導体の積層構造を有する平面型の電界放射型電子源
である。しかしながら、このタイプの電界放射型電子源
において電子の放射効率を高めるためには（多くの電子
を放射させるためには）、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜
厚を薄くする必要があるが、上記絶縁膜や上記酸化膜の
膜厚を薄くしすぎると、上記積層構造の上下の電極間に
電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、この
ような絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸
化膜の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率
（引き出し効率）をあまり高くできないという不具合が
あった。

【０００５】また、近年では、特開平８−２５０７６６
号公報に開示されているように、シリコン基板などの単
結晶の半導体基板を用い、その半導体基板の一表面を陽
極酸化することにより多孔質半導体層（ポーラスシリコ
ン層）を形成して、その多孔質半導体層上に金属薄膜を
形成し、半導体基板と金属薄膜との間に電圧を印加して
電子を放射させるように構成した電界放射型電子源（半
導体冷電子放出素子）が提案されている。

【０００６】しかしながら、上述の特開平８−２５０７
６６号公報に記載の電界放射型電子源では、基板が半導
体基板に限られるので、大面積化やコストダウン化が難
しいという不具合がある。また、特開平８−２５０７６
６号公報に記載の電界放射型電子源では電子放出時にい
わゆるポッピング現象が生じやすく、放出電子量にむら
が起こりやすいので、平面発光装置やディスプレイ装置
などに応用すると、発光むらができてしまうという不具
合がある。

【０００７】そこで、多孔質多結晶半導体層（例えば、
多孔質化された多結晶シリコン層）を急速熱酸化（ＲＴ
Ｏ）技術によって急速熱酸化することによって、導電性
基板と金属薄膜（表面電極）との間に介在し導電性基板
から注入された電子がドリフトする強電界ドリフト層を
形成した電界放射型電子源が提案されている（例えば、
特許第２９６６８４２号、特許第２９８７１４０号参
照）。

【０００８】この種の電界放射型電子源を利用したディ
スプレイ装置は、例えば図１４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３
３を備え、ガラス基板３３の電界放射型電子源１０と対
向する面には複数本のコレクタ電極３１がストライプ状
に形成され、電界放射型電子源１０から表面電極７を通
り抜けて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の主表面側に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、該
強電界ドリフト層６上に導電性薄膜よりなる複数本の表
面電極７がストライプ状に形成され、ｎ形シリコン基板
１の裏面にオーミック電極２が形成されている。

【０００９】このディスプレイ装置では、複数本の表面
電極７をストライプ状に形成するとともに、複数本のコ
レクタ電極３１を表面電極７に直交する方向にストライ
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。

【００１０】要するに、図１４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。

【００１１】ところで、上述の電界放射型電子源１０で
は、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出
時にポッピング現象が発生せず安定して電子を高い電子
放出効率で放出することができる。ここにおいて、強電
界ドリフト層６は、図１５に示すように、少なくとも、
柱状の多結晶シリコン５１（グレイン）と、多結晶シリ
コン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２
と、多結晶シリコン５１間に介在するナノメータオーダ
の微結晶シリコン層６３と、微結晶シリコン層６３の表
面に形成され当該微結晶シリコン層６３の結晶粒径より
も小さな膜厚の絶縁膜であるシリコン酸化膜６４とから
構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層
６は、各グレインの表面が多孔質化し各グレインの中心
部分では結晶状態が維持されていると考えられる。した
がって、強電界ドリフト層６に印加された電界はほとん
どシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子は
シリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速さ
れ多結晶シリコン５１間を表面に向かって図１５中の矢
印Ａの向きへ（図１５中の上方向へ向かって）ドリフト
するので、電子放出効率を向上させることができる。な
お、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホット
エレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にト
ンネルし真空中に放出される。なお、表面電極７の膜厚
は１０ｎｍないし１５ｎｍ程度に設定されている。

【００１２】また、上記導電性基板としてｎ形シリコン
基板１などの半導体基板の代わりに、ガラス基板などの
絶縁性基板上に例えばＩＴＯ膜よりなる導電性層を形成
した基板を使用すれば、電子源の大面積化および低コス
ト化が可能になる。

【００１３】図１６にガラス基板よりなる絶縁性基板１
１と該絶縁性基板１１上に形成したＩＴＯ膜よりなる導
電性層８とで構成した導電性基板を用いた電界放射型電
子源１０を示す。すなわち、この電界放射型電子源１０
は、図１６に示すように、絶縁性基板１１上に例えばＩ
ＴＯ膜よりなる導電性層８が形成され、導電性層８上に
強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上
に金属薄膜よりなる表面電極７が形成されている。ここ
に、強電界ドリフト層６は、導電性層８上にノンドープ
の多結晶シリコン層を堆積させた後に、該多結晶シリコ
ン層を陽極酸化処理にて多孔質化し、さらに急速加熱法
によって酸化することにより形成されている。

【００１４】図１６に示した電界放射型電子源１０で
は、表面電極７を真空中に配置するとともに図１７に示
すように表面電極７に対向してコレクタ電極２１を配置
し、表面電極７を導電性層８に対して正極として直流電
圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１を表面電
極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加することに
より、導電性層８から注入された電子が強電界ドリフト
層６をドリフトし表面電極７を通り抜けて放出される
（なお、図１７中の一点鎖線は表面電極７を通り抜けて
放出された電子ｅ^-の流れを示す）。ここにおいて、表
面電極７と導電性層８との間に流れる電流をダイオード
電流Ｉpsと称し、コレクタ電極２１と表面電極７との間
に流れる電流を放出電子電流（エミッション電流）Ｉe
と称し、ダイオード電流Ｉpsに対する放出電子電流Ｉe
が大きい（Ｉe／Ｉpsが大きい）ほど電子放出効率が高
くなる。なお、この電界放射型電子源１０では、表面電
極７と導電性層８との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０
〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることが
できる。

【００１５】また、図１６に示した電界放射型電子源１
０をディスプレイ装置の電子源とし応用する場合には、
例えば図１８に示す構成を採用すればよい。図１８に示
す電界放射型電子源１０の基本構成は図１６に示す構成
と略同じであって、複数本の導電性層８をストライプ状
に形成するとともに複数本の表面電極７を導電性層８に
直交する方向にストライプ状に形成している点が相違す
るだけである。この図１８に示す構成の電界放射型電子
源１０では、複数本の第１配線たる導電性層８と複数本
の第２配線たる表面電極７とでマトリクスを構成してい
るので、導電性層８と表面電極７との組を適宜選択して
選択した組間に電圧を印加することにより、選択された
表面電極７と導電性層８との交差する領域（重複する領
域）のみ電子が放出される。したがって、図１８に示す
構成の電界放射型電子源１０を採用する場合には、図１
４に示すようなコレクタ電極３１のパターニングは不要
となる（コレクタ電極３１をストライプ状に形成する必
要がない）。

【００１６】ところで、図１８の絶縁性基板１１を利用
した電界放射型電子源１０における強電界ドリフト層６
は、導電性層８上にノンドープの多結晶シリコン層を堆
積させた後に、該多結晶シリコン層を陽極酸化処理にて
多孔質化し、さらに急速加熱法によって８００℃から９
００℃の温度範囲で酸化させることにより形成されてい
るが、多孔質化した多結晶シリコン層を酸化する方法と
しては、例えば酸により酸化する方法や、酸素とオゾン
との少なくとも一方を含むガス雰囲気中で紫外線を照射
して酸化する方法なども提案されている。このように多
孔質化した多結晶シリコン層を酸により酸化する方法
や、多孔質化した多結晶シリコン層を酸素とオゾンとの
少なくとも一方を含むガス雰囲気中で紫外線を照射して
酸化する方法を採用することにより、絶縁性基板１１と
して耐熱温度が石英ガラス基板に比べて低く価格が石英
ガラス基板に比べて安価なガラス基板（例えば、無アル
カリガラス基板、低アルカリガラス基板、ソーダライム
ガラス基板など）を用いることが可能となる。

【００１７】なお、図１８に示した電界放射型電子源１
０では、ノンドープの多結晶シリコン層を導電性層８に
達する深さまで多孔質化しているが、導電性層８に到達
しない深さまで多孔質化するようにしてもよく、後者の
場合には、導電性層８と強電界ドリフト層６との間に上
記多結晶シリコン層の一部が残ることになる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１８に示した電界放射型電子源１０では、導電性層８
上に多結晶シリコン層が残っている場合、第１配線たる
導電性層８と該導電性層８上の多結晶シリコン層との間
にショットキーバリアが形成されており該ショットキー
バリアで電圧降下が生じ、また、大面積化を図った場
合、大面積化にともなって各導電性層８および各表面電
極７それぞれの長手方向の寸法が長くなり、導電性層８
および表面電極７それぞれでの電圧降下が大きくなるの
で、必要な大きさのダイオード電流Ｉpsが得られず、所
望の大きさのエミッション電流Ｉeが得られないことが
あった。

【００１９】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、従来に比べて大きなエミッション電
流が得られる電界放射型電子源を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、一表面上にストライプ状に形成
された複数本の第１配線を有する基板と、該基板の上記
一表面側で上記第１配線よりも上記基板から離れて形成
された酸化若しくは窒化した多孔質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で上記第１配線
に交差する方向にストライプ状に形成された複数本の第
２配線とを備え、第２配線を第１配線に対して正極とし
て電圧を印加することにより第１配線から注入された電
子が強電界ドリフト層をドリフトし第２配線を通り抜け
て放出される電界放射型電子源であって、上記各第１配
線は、導電性層と該導電性層に接する低抵抗の低抵抗半
導体層とからなることを特徴とするものであり、第１配
線が導電性層と該導電性層に接する低抵抗半導体層とか
ら構成されているので、第１配線が導電性層のみにより
形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配線
を比較的低コストで低抵抗化することができ、第１配線
の抵抗が従来に比べて小さくなることにより、従来に比
べてダイオード電流が大きくなり、結果としてエミッシ
ョン電流が大きくなる。また、導電性層に接する半導体
を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に起因したシ
ョットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子を流
すことができて、導電性層と半導体との界面での電圧降
下を低減することができ、より大きなダイオード電流、
より大きなエミッション電流を得ることが可能になる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域で低抵抗半導体層上に形成された複数の導電
性層とからなるので、導電性層が第２配線に重複しない
から、導電性層の構成元素が第１配線と第２配線とが交
差する領域で拡散するのを防止することができ、熱的な
安定性が向上する。また、導電性層に接する半導体を低
抵抗半導体層とすることで、導電性層に起因したショッ
トキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子を流すこ
とができ、導電性層と半導体との界面での電圧降下を低
減することができて、より大きなダイオード電流を得る
ことができ、より大きなエミッション電流を得ることが
できる。

【００２２】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域で低抵抗半導体層と上記基板の一表面との間
に形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができ、熱的な安定性が向上する。また、導電
性層に接する半導体を低抵抗半導体層とすることで、導
電性層に起因したショットキーバリアが薄くなり、トン
ネリングで電子を流すことができ、導電性層と半導体と
の界面での電圧降下を低減することができて、より大き
なダイオード電流を得ることができ、より大きなエミッ
ション電流を得ることができる。

【００２３】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、同一面内で低抵抗半
導体層に隣接して直線状に形成された導電性層とからな
るので、強電界ドリフト層を低抵抗半導体層のみに重複
する領域に形成することで、導電性層が強電界ドリフト
層に重複しないようにできるから、導電性層に接する半
導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に起因し
たショットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子
を流すことができ、導電性層と半導体との界面での電圧
降下を低減することができて、より大きなダイオード電
流を得ることができる。また、第１配線の厚さ寸法が厚
くなるのを防ぐことができ、第２配線の平坦性が損なわ
れるのを防ぐことができる。

【００２４】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、上記導電性層と上記第２配線とが重複する領域にお
いて上記導電性層と上記第２配線との間の適宜位置に絶
縁層が設けられてなるので、クロストークを低減させる
ことができる。また、請求項４と同様、導電性層に接す
る半導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に起
因したショットキーバリアが薄くなり、トンネリングで
電子を流すことができ、導電性層と半導体との界面での
電圧降下を低減することができる。

【００２５】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域において同一面内で低抵抗半導体層に隣接し
て形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができて、熱的な安定性が向上する。さらに、
第１配線の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐことができ、第
２配線の平坦性が損なわれるのを防ぐことができる。ま
た、導電性層に接する半導体を低抵抗半導体層とするこ
とで、導電性層に起因したショットキーバリアが薄くな
り、トンネリングで電子を流すことができ、導電性層と
半導体との界面での電圧降下を低減することができて、
より大きなダイオード電流を得ることができる。

【００２６】請求項７の発明は、一表面上にストライプ
状に形成された複数本の第１配線を有する基板と、該基
板の上記一表面側で上記第１配線よりも上記基板から離
れて形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上で上記
第１配線に交差する方向にストライプ状に形成された複
数本の第２配線とを備え、第２配線を第１配線に対して
正極として電圧を印加することにより第１配線から注入
された電子が強電界ドリフト層をドリフトし第２配線を
通り抜けて放出される電界放射型電子源であって、上記
各第１配線は、導電性層と該導電性層に接するシリサイ
ド層とからなることを特徴とするものであり、第１配線
が導電性層と該導電性層に接するシリサイド層とから構
成されているので、第１配線が導電性層のみにより形成
された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配線を比
較的低コストで低抵抗化することができ、第１配線の抵
抗が従来に比べて小さくなることにより、従来に比べて
ダイオード電流が大きくなり、結果としてエミッション
電流が大きくなる。また、導電性層にシリサイド層が接
していることにより、第１配線に起因して発生するショ
ットキーバリアを低くすることが可能になる。また、シ
リサイド層が導電性層の構成元素の拡散を防ぐので、熱
的に安定となる。

【００２７】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直線
状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複し
ない領域でシリサイド層上に形成された複数の導電性層
とからなるので、導電性層が第２配線に重複しないか
ら、導電性層の構成元素が第１配線と第２配線とが交差
する領域で拡散するのを防止することができ、シリサイ
ド層の構成元素は拡散しにくいので、熱的な安定性が向
上する。また、導電性層にシリサイド層が接しているこ
とにより、第１配線に起因して発生するショットキーバ
リアを低くすることが可能になり、より大きなダイオー
ド電流を得ることができて、より大きなエミッション電
流を得ることができる。

【００２８】請求項９の発明は、請求項７の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複し
ない領域でシリサイド層と上記基板の上記一表面との間
に形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができ、シリサイド層の構成元素は拡散しにく
く、熱的な安定性が向上する。また、導電性層上にシリ
サイド層が設けられていることで第１配線に起因して発
生するショットキーバリアを低くすることができ、より
大きなダイオード電流を得ることができて、より大きな
エミッション電流を得ることができる。

【００２９】請求項１０の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直
線状に形成されたシリサイド層と、同一面内でシリサイ
ド層に隣接して直線状に形成された導電性層とからなる
ので、強電界ドリフト層をシリサイド層のみに重複する
領域に形成することで、導電性層が強電界ドリフト層に
重複しないようにできるから、第１配線の厚さ寸法が厚
くなるのを防ぐことができ、第２配線の平坦性が損なわ
れるのを防ぐことができる。また、導電性層にシリサイ
ド層が接していることにより、第１配線に起因して発生
するショットキーバリアを低くすることが可能になり、
より大きなダイオード電流を得ることができる。

【００３０】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、上記導電性層と上記第２配線とが重複する領域
において上記導電性層と上記第２配線との間の適宜位置
に絶縁層が設けられてなるので、クロストークを低減さ
せることができる。また、導電性層にシリサイド層が接
していることにより、第１配線に起因して発生するショ
ットキーバリアを低くすることが可能になる。

【００３１】請求項１２の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直
線状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複
しない領域において同一面内でシリサイド層に隣接して
形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層が
第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第１
配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止す
ることができるので、熱的な安定性が向上する。さら
に、第１配線の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐことがで
き、第２配線の平坦性が損なわれるのを防ぐことができ
る。また、導電性層にシリサイド層が接していることに
より、第１配線に起因して発生するショットキーバリア
を低くすることが可能になり、より大きなダイオード電
流を得ることができる。

【００３２】請求項１３の発明は、請求項１〜請求項３
の発明において、上記低抵抗半導体層は、それぞれ抵抗
の異なる半導体層が厚み方向において積層された多層構
造を有し、導電性層に近い半導体層ほど抵抗が小さいの
で、電子放出効率が向上する。

【００３３】請求項１４の発明は、請求項１〜３の発明
において、上記低抵抗半導体層は、厚み方向に抵抗が連
続的に変化した層であって、導電性層に近づくほど抵抗
が小さいので、電子放出効率が向上する。

【００３４】請求項１５の発明は、請求項１〜６、１
３、１４において、上記低抵抗半導体層と上記基板との
間で上記低抵抗半導体層に接するシリサイド層が設けら
れてなるので、第１配線と第２配線とが交差する領域で
の第１配線の抵抗を小さくすることができ、さらに大き
なダイオード電流を得ることができ、さらに大きなエミ
ッション電流を得ることができる。

【００３５】請求項１６の発明は、請求項１〜１５の発
明において、上記強電界ドリフト層は、上記基板の上記
一表面に略直交して列設された柱状の半導体結晶と、半
導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導体微結晶
と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微結晶の
結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜とからなるので、強
電界ドリフト層では導電性層から注入された電子が半導
体微結晶に衝突せずに上記絶縁膜に印加されている電界
で加速されてドリフトし、強電界ドリフト層で発生した
熱が柱状の半導体結晶を通して放熱されるから、電子放
出時にポッピング現象が発生せず高効率で電子を放出す
ることができる。

【００３６】請求項１７の発明は、請求項１〜１６の発
明において、上記半導体は、多結晶半導体よりなるの
で、大面積化が容易になる。

【００３７】請求項１８の発明は、請求項１〜１７の発
明において、上記半導体は、シリコンよりなるので、シ
リコンプロセスを使用できる。

【００３８】請求項１９の発明は、請求項１〜１８の発
明において、上記導電性層は、金属よりなるので、上記
導電性層の低抵抗化が容易になる。

【００３９】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の電界
放射型電子源１０は、図１に示すように、ガラス基板
（例えば、無アルカリガラス基板）よりなる絶縁性基板
１１の一表面上に複数本の第１配線２１がストライプ状
に形成され、絶縁性基板１１の上記一表面側に全ての第
１配線２１を覆うようにノンドープの多結晶シリコン層
３が形成され、多結晶シリコン層３のうち第１配線２１
に重複した領域において第１配線２１から離間して、酸
化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト
層６が形成されている。ここに、強電界ドリフト層６
は、多結晶シリコン層３のうち第１配線２１に重複した
領域を、第１配線２１を陽極酸化処理時の電極として利
用して所定深さまで多孔質化した後に該多孔質化した部
分を酸化することにより形成されており、多結晶シリコ
ン層３の最表面と強電界ドリフト層６の表面とは略面一
となっている。つまり、強電界ドリフト層６は、第１配
線２１に平行な方向にストライプ状に形成されている。
さらに、電界放射型電子源１０は、第１配線２１に交差
する（直交する）方向に形成された複数本の第２配線た
る表面電極７を備えており、各表面電極７は複数本の強
電界ドリフト層６と各強電界ドリフト層６間に介在する
多結晶シリコン層３とに跨る形で形成されている。すな
わち、第１配線２１と第２配線たる表面電極７とが交差
する領域では、絶縁性基板１１上に第１配線２１が形成
され、第１配線２１上に多結晶シリコン層３が形成さ
れ、多結晶シリコン層３上に強電界ドリフト層６が形成
され、強電界ドリフト層６上に表面電極７が形成されて
おり、隣り合う強電界ドリフト層６間および隣り合う第
１配線２１間は多結晶シリコン層３により絶縁分離され
ている。

【００４０】ところで、本実施形態の電界放射型電子源
１０の基本構成および基本動作は図１８に示した従来構
成と略同じであって、各第１配線２１が、導電性層８
と、該導電性層８に接し該導電性層８上に形成された低
抵抗の低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とで
構成されている点に特徴がある。

【００４１】なお、本実施形態では、導電性層８を金属
であるタングステン（Ｗ）により構成しているが、導電
性層８の材料はタングステンに限定されるものではな
く、タングステンの代わりに、銅（Ｃｕ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、
クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔ
ａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナ
ジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄
（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、レ
ニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、シリコン（Ｓｉ）など
を用いてもよく、また、これらの材料の複数種類を選択
し積層するようにしてもよいし、これらの材料のうちの
複数種類を合金化して堆積してもよい。また、導電性層
８としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯなどの金属酸化
物（透明電極）を用いてもよいし、上記金属酸化物に上
記Ｗ以下Ｓｉまで列記している金属材料を適宜選択し積
層化したり、上記金属酸化物に上記金属材料の合金膜を
積層するようにしてもよい。

【００４２】しかして、本実施形態では、第１配線２１
が導電性層８と該導電性層８に接する低抵抗半導体層た
るｎ形多結晶シリコン層９とから構成されているので、
第１配線２１が導電性層８のみにより形成された従来の
電界放射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コ
ストで低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が
従来に比べて小さくなることにより、従来に比べてダイ
オード電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション
電流Ｉeが大きくなる。また、導電性層８に接する半導
体を低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とする
ことで、導電性層８に起因したショットキーバリアが薄
くなり、トンネリングで電子を流すことができ、導電性
層８と半導体との界面での電圧降下を低減することがで
きる。また、従来に比べて、ショットキーバリアの抵抗
による電圧降下を低減させることができ、このことによ
ってもダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエ
ミッション電流Ｉeが大きくなって、電子放出効率が高
くなる。

【００４３】また、本実施形態の電界放射型電子源１０
は、特許第２９６６８４２号、特許第２９８７１４０号
に開示された電界放射型電子源と同様に、電子放出特性
の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現
象が発生せず安定して電子を放出することができる。し
たがって、強電界ドリフト層６は、従来例と同様、図１
５に示すように、少なくとも、柱状の多結晶シリコン５
１（グレイン）と、多結晶シリコン５１の表面に形成さ
れた薄いシリコン酸化膜５２と、多結晶シリコン５１間
に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３
と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶
シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜で
あるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられ
る。すなわち、強電界ドリフト層６は、各グレインの表
面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維
持されていると考えられる。

【００４４】ところで、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層により構成し
ているが、強電界ドリフト層６を窒化した多孔質多結晶
シリコン層、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、本
実施形態では、低抵抗半導体層をｎ形多結晶シリコン層
９により構成しているが、ｐ形多結晶シリコン層、ある
いは、その他の半導体層により構成してもよいし、それ
ぞれ抵抗（不純物濃度）の異なる半導体層が厚み方向に
積層された多層構造として導電性層８に近い半導体層ほ
ど抵抗が小さくなるように構成してもよいし、厚み方向
に抵抗（不純物濃度）が連続的に変化し導電性層８に近
づくほど抵抗が小さくなるような層としてもよい。

【００４５】（実施形態２）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、図
２に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１１の
上記一表面上に直線状に形成された低抵抗半導体層たる
ｎ形多結晶シリコン層９と、第２配線たる表面電極７に
重複しない領域でｎ形多結晶シリコン層９上に形成され
た複数の導電性層８とから構成され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
を付して説明を省略する。

【００４６】しかして、本実施形態では、実施形態１と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
る低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とから構
成されているので、第１配線２１が導電性層８のみによ
り形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配
線２１を比較的低コストで低抵抗化することができ、第
１配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなることによ
り、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結
果としてエミッション電流Ｉeが大きくなる。

【００４７】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たｎ形多結晶シリコン層９と、厚み方向において表面電
極７に重複しない領域でｎ形多結晶シリコン層９上に形
成された複数の導電性層８とで構成されているので、導
電性層８が厚み方向において表面電極７に重複しないか
ら、導電性層８の構成元素が第１配線２１と第２配線た
る表面電極７とが交差する領域で拡散するのを防止する
ことができるので、熱的な安定性が向上する。また、導
電性層８に接する半導体を低抵抗半導体層たるｎ形多結
晶シリコン層９とすることで、導電性層８に起因したシ
ョットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子を流
すことができ、導電性層８と半導体との界面での電圧降
下を低減することができる。また、従来に比べて、ショ
ットキーバリアの抵抗による電圧降下を低減させること
ができ、より大きなダイオード電流Ｉpsを得ることがで
きて、より大きなエミッション電流Ｉeを得ることがで
きる。

【００４８】（実施形態３）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、図
３に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１１の
上記一表面側で平面形状が直線状に形成された低抵抗半
導体層たるｎ形多結晶シリコン層９と、第２配線たる表
面電極７に厚み方向において重複しない領域でｎ形多結
晶シリコン層９と絶縁性基板１１の上記一表面との間に
形成された複数の導電性層８とで構成されている点に特
徴がある。ここにおいて、各導電性層８は面内で離間し
て形成されている。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。

【００４９】しかして、本実施形態では、本実施形態で
は、実施形態１と同様、第１配線２１が導電性層８と該
導電性層８に接する低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリ
コン層９とから構成されているので、第１配線２１が導
電性層８のみにより形成された従来の電界放射型電子源
に比べて、第１配線２１を比較的低コストで低抵抗化す
ることができ、第１配線２１の抵抗が従来に比べて小さ
くなることにより、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが
大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きく
なる。

【００５０】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面側で直線状に形成され
たｎ形多結晶シリコン層９と、厚み方向において表面電
極７に重複しない領域でｎ形多結晶シリコン層９と絶縁
性基板１１の上記一表面との間に形成された複数の導電
性層８とで構成されているので、導電性層８が厚み方向
において表面電極７に重複しないから、導電性層８上に
ｎ形多結晶シリコン層９が形成されていることにより、
導電性層８に起因したショットキーバリアの高さを低く
することができる。さらに、導電性層８の構成元素が第
１配線２１と第２配線たる表面電極７とが交差する領域
で拡散するのを防止することができるので、熱的な安定
性が向上する。また、導電性層８に接する半導体を低抵
抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とすることで、
導電性層８に起因したショットキーバリアが薄くなり、
トンネリングで電子を流すことができ、導電性層８と半
導体との界面での電圧降下を低減することができる。ま
た、従来に比べて、ショットキーバリアの抵抗による電
圧降下を低減させることができ、より大きなダイオード
電流Ｉpsを得ることができる。

【００５１】（実施形態４）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、図
４に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１１の
上記一表面上に直線状に形成された低抵抗半導体層たる
ｎ形多結晶シリコン層９と、同一面内でｎ形多結晶シリ
コン層９に隣接して直線状に形成された導電性層８とか
らなる点に特徴がある。ここにおいて、各第１配線２１
は、ｎ形多結晶シリコン層９を導電性層８よりも幅広に
形成し、ｎ形多結晶シリコン層９のみが厚み方向におい
て強電界ドリフト層６に重複するように配設されてお
り、導電性層８は、厚み方向において強電界ドリフト層
６には重複していない。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。

【００５２】しかして、本実施形態では、実施形態１と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
る低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とから構
成されているので、第１配線２１が導電性層８のみによ
り形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配
線２１を比較的低コストで低抵抗化することができ、第
１配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなることによ
り、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結
果としてエミッション電流Ｉeが大きくなる。

【００５３】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たｎ形多結晶シリコン層９と、同一面内でｎ形多結晶シ
リコン層９に隣接して直線状に形成された導電性層８と
で構成されているので、強電界ドリフト層６をｎ形多結
晶シリコン層９のみに重複する領域に形成することで、
導電性層８が厚み方向において強電界ドリフト層６に重
複しないようにできるから、第１配線２１の厚さ寸法が
厚くなるのを防ぐことができ、第２配線たる表面電極７
の平坦性が損なわれるのを防ぐことができる。また、導
電性層８に接する半導体を低抵抗半導体層たるｎ形多結
晶シリコン層９とすることで、導電性層８に起因したシ
ョットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子を流
すことができ、導電性層８と半導体との界面での電圧降
下を低減することができる。また、従来に比べて、ショ
ットキーバリアの抵抗による電圧降下を低減させること
ができる、より大きなダイオード電流Ｉpsを得ることが
できる。

【００５４】（実施形態５）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態４と略同じであって、図
５に示すように、多結晶シリコン層３において強電界ド
リフト層６が形成されていない領域上に絶縁層２１が形
成されている点に特徴がある。すなわち、本実施形態で
は、導電性層８と第２配線たる表面電極７とが重複する
領域において導電性層８と表面電極７との間で多結晶シ
リコン層３上に絶縁層２２が設けられている点に特徴が
ある。なお、実施形態４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。

【００５５】しかして、本実施形態では、実施形態４と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
る低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とから構
成されているので、第１配線２１が導電性層８のみによ
り形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配
線２１を比較的低コストで低抵抗化することができ、第
１配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなることによ
り、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結
果としてエミッション電流Ｉeが大きくなる。

【００５６】しかも、本実施形態では、導電性層８と表
面電極７とが重複する領域において導電性層８と表面電
極７との間で多結晶シリコン層３上に絶縁層２２が設け
られているので、クロストークを低減させることができ
る。また、導電性層８に接する半導体を低抵抗半導体層
たるｎ形多結晶シリコン層９とすることで、導電性層８
に起因したショットキーバリアが薄くなり、トンネリン
グで電子を流すことができ、導電性層８と半導体との界
面での電圧降下を低減することができる。また、従来に
比べて、ショットキーバリアの抵抗による電圧降下を低
減させることができる。

【００５７】ところで、本実施形態では、絶縁層２２を
多結晶シリコン層３の表面に形成しているが、絶縁層２
２は、導電性層８と多結晶シリコン層３との間、あるい
は、多結晶シリコン層３の内部に設けてもよい。

【００５８】（実施形態６）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、図
６に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１１の
上記一表面上に直線状に形成された低抵抗半導体層たる
ｎ形多結晶シリコン層９と、厚み方向において第２配線
たる表面電極７に重複しない領域において同一面内でｎ
形多結晶シリコン層９に隣接して形成された複数の導電
性層８とで構成されている点に特徴がある。ここにおい
て、各第１配線２１は、ｎ形多結晶シリコン層９を導電
性層８よりも幅広に形成し、ｎ形多結晶シリコン層９の
みが厚み方向において強電界ドリフト層６に重複するよ
うに配設されており、導電性層８は、厚み方向において
強電界ドリフト層６には重複していない。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。

【００５９】しかして、本実施形態では、実施形態１と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
る低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９とから構
成されているので、第１配線２１が導電性層８のみによ
り形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配
線２１を比較的低コストで低抵抗化することができ、第
１配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなることによ
り、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結
果としてエミッション電流Ｉeが大きくなる。

【００６０】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たｎ形多結晶シリコン層９と、表面電極７に重複しない
領域において同一面内でｎ形多結晶シリコン層９に隣接
して形成された複数の導電性層８とで構成されているの
で、導電性層８が表面電極７に重複しないから、導電性
層８の構成元素が第１配線２１と表面電極７とが交差す
る領域で拡散するのを防止することができるので、熱的
な安定性が向上する。さらに、第１配線２１の厚さ寸法
が厚くなるのを防ぐことができ、表面電極７の平坦性が
損なわれるのを防ぐことができる。また、導電性層８に
接する半導体を低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン
層９とすることで、導電性層８に起因したショットキー
バリアが薄くなり、トンネリングで電子を流すことがで
き、導電性層８と半導体との界面での電圧降下を低減す
ることができる。また、従来に比べて、ショットキーバ
リアの抵抗による電圧降下を低減させることができ、よ
り大きなダイオード電流Ｉpsを得ることができる。

【００６１】（実施形態７）本実施形態の電界放射型電
子源１０は、図７に示すように、ガラス基板（例えば、
無アルカリガラス基板）よりなる絶縁性基板１１の一表
面上に複数本の第１配線２１がストライプ状に形成さ
れ、絶縁性基板１１の上記一表面側に全ての第１配線２
１を覆うようにノンドープの多結晶シリコン層３が形成
され、多結晶シリコン層３のうち第１配線２１に重複し
た領域において第１配線２１から離間して酸化した多孔
質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成
されている。ここに、強電界ドリフト層６は、多結晶シ
リコン層３のうち第１配線２１に重複した領域を、第１
配線２１を陽極酸化処理時の電極として利用して所定深
さまで多孔質化した後に該多孔質化した部分を酸化する
ことにより形成されており、多結晶シリコン層３の最表
面と強電界ドリフト層６の表面とは略面一となってい
る。つまり、強電界ドリフト層６は、第１配線２１に平
行なストライプ状に形成されている。さらに、電界放射
型電子源１０は、第１配線２１に交差する（直交する）
方向に形成された複数本の第２配線たる表面電極７を備
えており、各表面電極７は複数本の強電界ドリフト層６
と各強電界ドリフト層６間に介在する多結晶シリコン層
３とに跨る形で形成されている。すなわち、第１配線２
１と第２配線たる表面電極７とが交差する領域では、絶
縁性基板１１上に第１配線２１が形成され、第１配線２
１上に多結晶シリコン層３が形成され、多結晶シリコン
層３上に強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフ
ト層６上に表面電極７が形成されており、隣り合う強電
界ドリフト層６間および隣り合う第１配線２１間は多結
晶シリコン層３により絶縁分離されている。

【００６２】ところで、本実施形態の電界放射型電子源
１０の基本構成および基本動作は図１８に示した従来構
成と略同じであって、各第１配線２１が、導電性層８
と、該導電性層８に接し該導電性層８上に形成されたシ
リサイド層１９とで構成されている点に特徴がある。す
なわち、第１配線２１と表面電極７とが交差する領域で
は、絶縁性基板１１上に導電性層８が形成され、導電性
層８上にシリサイド層１９が形成され、シリサイド層１
９上に多結晶シリコン層３が形成され、多結晶シリコン
層３上に強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフ
ト層６上に表面電極７が形成されている。

【００６３】なお、本実施形態では、導電性層８を金属
であるタングステン（Ｗ）により構成しているが、導電
性層８の材料はタングステンに限定されるものではな
く、タングステンの代わりに、銅（Ｃｕ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、
クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔ
ａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、パラジウム（Ｐｄ）、バナ
ジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄
（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、レ
ニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉ
ｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、シリコン（Ｓｉ）など
を用いてもよく、また、これらの材料の複数種類を選択
し積層するようにしてもよいし、これらの材料のうちの
複数種類を合金化して堆積してもよい。また、導電性層
８としては、ＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯなどの金属酸化
物（透明電極）を用いてもよいし、上記金属酸化物に上
記Ｗ以下Ｓｉまで列記している金属材料を適宜選択し積
層化したり、上記金属酸化物に上記金属材料の合金膜を
積層するようにしてもよい。

【００６４】また、本実施形態では、シリサイド層１９
をＷＳｉ₂により構成しているが、シリサイド層１９は
ＷＳｉ₂に限定されるものではなく、金属元素とＳｉと
の金属間化合物であればよく、金属元素としては、Ｗの
他に、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、
Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔなどを用いればよく、また、シ
リサイド層１９をシリサイド膜の多層構造により構成し
てもよい。

【００６５】しかして、本実施形態では、第１配線２１
が導電性層８と該導電性層８に接するシリサイド層１９
とから構成されているので、第１配線２１が導電性層８
のみにより形成された従来の電界放射型電子源に比べ
て、第１配線２１を比較的低コストで低抵抗化すること
ができ、第１配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなる
ことにより、従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きく
なり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きくなる。
また、導電性層８と多結晶シリコン層３との間にシリサ
イド層１９が介在しているので、導電性層８に起因した
ショットキーバリアは導電性層８とシリサイド層１９と
の間に形成されるから、導電性層８と多結晶シリコン層
３との間にショットキーバリアが形成される場合に比べ
てショットキーバリアの高さを低くすることができ、シ
ョットキーバリアでの電圧降下が低下するので、このこ
とによってもダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結果と
してエミッション電流Ｉeが大きくなる。また、上述の
シリサイド層１９が設けられていることで、導電性層８
（金属）と多結晶シリコン層３（半導体層）との界面に
生じる金属元素の多結晶シリコン層３への拡散による合
金化を抑えることができ、熱的な安定性が向上する。な
お、導電性層８とシリサイド層１９との間にはほとんど
ショットキーバリアは存在せず、シリサイド層１９と多
結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが存在す
るが、当該ショットキーバリアの高さはシリサイド層１
９を設けなかった場合に導電性層８と多結晶シリコン層
３との間に形成されるショットキーバリアよりも低いの
で、ショットキーバリアにおける電圧降下の低減が可能
となる。また、シリサイド層１９が導電性層８の構成元
素の拡散を防ぐので、熱的安定性が高くなる。

【００６６】また、本実施形態の電界放射型電子源１０
は、特許第２９６６８４２号、特許第２９８７１４０号
に開示された電界放射型電子源と同様に、電子放出特性
の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現
象が発生せず安定して電子を放出することができる。し
たがって、強電界ドリフト層６は、従来例と同様、図１
５に示すように、少なくとも、柱状の多結晶シリコン５
１（グレイン）と、多結晶シリコン５１の表面に形成さ
れた薄いシリコン酸化膜５２と、多結晶シリコン５１間
に介在するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３
と、微結晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶
シリコン層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜で
あるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられ
る。すなわち、強電界ドリフト層６は、各グレインの表
面が多孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維
持されていると考えられる。

【００６７】ところで、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層により構成し
ているが、強電界ドリフト層６を窒化した多孔質多結晶
シリコン層、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。

【００６８】（実施形態８）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態７と略同じであって、図
８に示すように、上記各第１配線が、上記基板の上記一
表面上に直線状に形成されたシリサイド層１９と、上記
第２配線に重複しない領域でシリサイド層１９上に形成
された複数の導電性層１８とからなる点に特徴がある。
なお、実施形態７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。

【００６９】しかして、本実施形態では、実施形態７と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
るシリサイド層１９とから構成されているので、第１配
線２１が導電性層８のみにより形成された従来の電界放
射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コストで
低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が従来に
比べて小さくなることにより、従来に比べてダイオード
電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉ
eが大きくなる。また、導電性層８と多結晶シリコン層
３との間にシリサイド層１９が介在しているので、導電
性層８に起因したショットキーバリアは導電性層８とシ
リサイド層１９との間に形成されるから、導電性層８と
多結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが形成
される場合に比べてショットキーバリアの高さを低くす
ることができ、ショットキーバリアでの電圧降下が低下
するので、このことによってもダイオード電流Ｉpsが大
きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きくな
る。

【００７０】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たシリサイド層１９と、第２配線たる表面電極７に重複
しない領域でシリサイド層１９上に形成された複数の導
電性層８とで構成されているので、導電性層８が厚み方
向において表面電極７に重複しないから、導電性層８の
構成元素が第１配線２１と表面電極７とが交差する領域
で拡散するのを防止することができ、シリサイド層１９
の構成元素は拡散しにくいので、熱的な安定性が向上す
る。また、上述のシリサイド層１９が設けられているこ
とで、導電性層８（金属）と多結晶シリコン層３（半導
体層）との界面に生じる金属元素の多結晶シリコン層３
への拡散による合金化を抑えることができ、熱的な安定
性が向上する。なお、導電性層８とシリサイド層１９と
の間にはほとんどショットキーバリアは存在せず、シリ
サイド層１９と多結晶シリコン層３との間にショットキ
ーバリアが存在するが、当該ショットキーバリアの高さ
はシリサイド層１９を設けなかった場合に導電性層８と
多結晶シリコン層３との間に形成されるショットキーバ
リアよりも低いので、ショットキーバリアにおける電圧
降下の低減が可能となり、より大きなダイオード電流Ｉ
psを得ることができ、より大きなエミッション電流Ｉe
を得ることができる。

【００７１】（実施形態９）本実施形態の電界放射型電
子源１０の基本構成は実施形態７と略同じであって、図
９に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１１の
上記一表面側で平面形状が直線状に形成されたシリサイ
ド層１９と、第２配線たる表面電極７に重複しない領域
でシリサイド層１９と絶縁性基板１１の上記一表面との
間に形成された複数の導電性層８とで構成されている点
に特徴がある。ここにおいて、各導電性層８は同一面内
で離間して形成されている。なお、実施形態７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。

【００７２】しかして、本実施形態では、実施形態７と
同様、第１配線２１が、導電性層８と該導電性層８に接
するシリサイド層１９とから構成されているので、第１
配線２１が導電性層８のみにより形成された従来の電界
放射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コスト
で低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が従来
に比べて小さくなることにより、従来に比べてダイオー
ド電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション電流
Ｉeが大きくなる。また、導電性層８と多結晶シリコン
層３との間にシリサイド層１９が介在しているので、導
電性層８に起因したショットキーバリアは導電性層８と
シリサイド層１９との間に形成されるから、導電性層８
と多結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが形
成される場合に比べてショットキーバリアの高さを低く
することができ、ショットキーバリアでの電圧降下が低
下するので、このことによってもダイオード電流Ｉpsが
大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きく
なる。

【００７３】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面側で直線状に形成され
たシリサイド層１９と、表面電極７に厚み方向において
重複しない領域でシリサイド層１９と絶縁性基板１１の
上記一表面との間に形成された複数の導電性層８とで構
成されているので、導電性層８が表面電極７に重複しな
いから、導電性層８上にシリサイド層１９が形成されて
いることにより、導電性層８に起因したショットキーバ
リアの高さを低くすることができる。さらに、導電性層
８の構成元素が第１配線２１と表面電極７とが交差する
領域で多結晶シリコン層３へ拡散するのを防止すること
ができるので、熱的な安定性が向上する。また、上述の
シリサイド層１９が設けられていることで、導電性層８
（金属）と多結晶シリコン層３（半導体層）との界面に
生じる金属元素の多結晶シリコン層３への拡散による合
金化を抑えることができ、熱的な安定性が向上する。な
お、導電性層８とシリサイド層１９との間にはほとんど
ショットキーバリアは存在せず、シリサイド層１９と多
結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが存在す
るが、当該ショットキーバリアの高さはシリサイド層１
９を設けなかった場合に導電性層８と多結晶シリコン層
３との間に形成されるショットキーバリアよりも低いの
で、ショットキーバリアにおける電圧降下の低減が可能
となり、より大きなダイオード電流Ｉpsを得ることがで
きる。

【００７４】（実施形態１０）本実施形態の電界放射型
電子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、
図１０に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１
１の上記一表面上に直線状に形成されたシリサイド層１
９と、同一面内でシリサイド層１９に隣接して直線状に
形成された導電性層８とで構成されている点に特徴があ
る。ここにおいて、各第１配線２１は、シリサイド層１
９を導電性層８よりも幅広に形成し、シリサイド層１９
のみが厚み方向において強電界ドリフト層６に重複する
ように配設されており、導電性層８は、厚み方向におい
て強電界ドリフト層６には重複していない。なお、実施
形態７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。

【００７５】しかして、本実施形態では、実施形態７と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
るシリサイド層１９とから構成されているので、第１配
線２１が導電性層８のみにより形成された従来の電界放
射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コストで
低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が従来に
比べて小さくなることにより、従来に比べてダイオード
電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉ
eが大きくなる。また、導電性層８と多結晶シリコン層
３との間にシリサイド層１９が介在しているので、導電
性層８に起因したショットキーバリアは導電性層８とシ
リサイド層１９との間に形成されるから、導電性層８と
多結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが形成
される場合に比べてショットキーバリアの高さを低くす
ることができ、ショットキーバリアでの電圧降下が低下
するので、このことによってもダイオード電流Ｉpsが大
きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きくな
る。

【００７６】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たシリサイド層１９と、同一面内でシリサイド層１９に
隣接して直線状に形成された導電性層８とからなるの
で、強電界ドリフト層６をシリサイド層１９のみに重複
する領域に形成することで、導電性層８が表面電極７に
重複しないようにできるから、第１配線２１の厚さ寸法
が厚くなるのを防ぐことができ、表面電極７の平坦性が
損なわれるのを防ぐことができる。また、上述のシリサ
イド層１９が設けられていることで、導電性層８（金
属）と多結晶シリコン層３（半導体層）との界面に生じ
る金属元素の多結晶シリコン層３への拡散による合金化
を抑えることができ、熱的な安定性が向上する。なお、
導電性層８とシリサイド層１９との間にはほとんどショ
ットキーバリアは存在せず、シリサイド層１９と多結晶
シリコン層３との間にショットキーバリアが存在する
が、当該ショットキーバリアの高さはシリサイド層１９
を設けなかった場合に導電性層８と多結晶シリコン層３
との間に形成されるショットキーバリアよりも低いの
で、ショットキーバリアにおける電圧降下の低減が可能
となり、より大きなダイオード電流Ｉpsを得ることがで
きる。

【００７７】（実施形態１１）本実施形態の電界放射型
電子源１０の基本構成は実施形態１０と略同じであっ
て、図１１に示すように、多結晶シリコン層３において
強電界ドリフト層６が形成されていない領域上に絶縁層
２１が形成されている点に特徴がある。すなわち、本実
施形態では、導電性層８と第２配線たる表面電極７とが
重複する領域において導電性層８と表面電極７との間で
多結晶シリコン層３上に絶縁層２２が設けられている点
に特徴がある。なお、実施形態１０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。

【００７８】しかして、本実施形態では、実施形態１０
と同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接
するシリサイド層１９とから構成されているので、第１
配線２１が導電性層８のみにより形成された従来の電界
放射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コスト
で低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が従来
に比べて小さくなることにより、従来に比べてダイオー
ド電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション電流
Ｉeが大きくなる。また、導電性層８と多結晶シリコン
層３との間にシリサイド層１９が介在しているので、導
電性層８に起因したショットキーバリアは導電性層８と
シリサイド層１９との間に形成されるから、導電性層８
と多結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが形
成される場合に比べてショットキーバリアの高さを低く
することができ、ショットキーバリアでの電圧降下が低
下するので、このことによってもダイオード電流Ｉpsが
大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きく
なる。

【００７９】しかも、本実施形態では、導電性層８と表
面電極７とが重複する領域において導電性層８と表面電
極７との間で多結晶シリコン層３上に絶縁層２２が設け
られているので、クロストークを低減させることができ
る。また、上述のシリサイド層１９が設けられているこ
とで、導電性層８（金属）と多結晶シリコン層３（半導
体層）との界面に生じる金属元素の多結晶シリコン層３
への拡散による合金化を抑えることができ、熱的な安定
性が向上する。なお、導電性層８とシリサイド層１９と
の間にはほとんどショットキーバリアは存在せず、シリ
サイド層１９と多結晶シリコン層３との間にショットキ
ーバリアが存在するが、当該ショットキーバリアの高さ
はシリサイド層１９を設けなかった場合に導電性層８と
多結晶シリコン層３との間に形成されるショットキーバ
リアよりも低いので、ショットキーバリアにおける電圧
降下の低減が可能となる。

【００８０】ところで、本実施形態では、絶縁層２２を
多結晶シリコン層３の表面に形成しているが、絶縁層２
２は、導電性層８と多結晶シリコン層３との間、あるい
は、多結晶シリコン層３の内部に設けてもよい。

【００８１】（実施形態１２）本実施形態の電界放射型
電子源１０の基本構成は実施形態７と略同じであって、
図１２に示すように、各第１配線２１が、絶縁性基板１
１の上記一表面上に直線状に形成されたシリサイド層１
９と、第２配線たる表面電極７に重複しない領域におい
て同一面内でシリサイド層１９に隣接して形成された複
数の導電性層８とで構成されている点に特徴がある。こ
こにおいて、各第１配線２１は、シリサイド層１９を導
電性層８よりも幅広に形成し、シリサイド層１９のみが
厚み方向において強電界ドリフト層６に重複するように
配設されており、導電性層８は、厚み方向において強電
界ドリフト層６には重複していない。なお、実施形態７
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。

【００８２】しかして、本実施形態では、実施形態７と
同様、第１配線２１が導電性層８と該導電性層８に接す
るシリサイド層１９とから構成されているので、第１配
線２１が導電性層８のみにより形成された従来の電界放
射型電子源に比べて、第１配線２１を比較的低コストで
低抵抗化することができ、第１配線２１の抵抗が従来に
比べて小さくなることにより、従来に比べてダイオード
電流Ｉpsが大きくなり、結果としてエミッション電流Ｉ
eが大きくなる。また、導電性層８と多結晶シリコン層
３との間にシリサイド層１９が介在しているので、導電
性層８に起因したショットキーバリアは導電性層８とシ
リサイド層１９との間に形成されるから、導電性層８と
多結晶シリコン層３との間にショットキーバリアが形成
される場合に比べてショットキーバリアの高さを低くす
ることができ、ショットキーバリアでの電圧降下が低下
するので、このことによってもダイオード電流Ｉpsが大
きくなり、結果としてエミッション電流Ｉeが大きくな
る。

【００８３】しかも、本実施形態では、各第１配線２１
が、絶縁性基板１１の上記一表面上に直線状に形成され
たシリサイド層１９と、表面電極７に重複しない領域に
おいて同一面内でシリサイド層１９に隣接して形成され
た複数の導電性層８とで構成されているので、導電性層
８が表面電極７に重複しないから、導電性層８の構成元
素が第１配線２１と表面電極７とが交差する領域で拡散
するのを防止することができるので、熱的な安定性が向
上する。さらに、第１配線２１の厚さ寸法が厚くなるの
を防ぐことができ、表面電極７の平坦性が損なわれるの
を防ぐことができる。また、上述のシリサイド層１９が
設けられていることで、導電性層８（金属）と多結晶シ
リコン層３（半導体層）との界面に生じる金属元素の多
結晶シリコン層３への拡散による合金化を抑えることが
でき、熱的な安定性が向上する。なお、導電性層８とシ
リサイド層１９との間にはほとんどショットキーバリア
は存在せず、シリサイド層１９と多結晶シリコン層３と
の間にショットキーバリアが存在するが、当該ショット
キーバリアの高さはシリサイド層１９を設けなかった場
合に導電性層８と多結晶シリコン層３との間に形成され
るショットキーバリアよりも低いので、ショットキーバ
リアにおける電圧降下の低減が可能となり、より大きな
ダイオード電流Ｉpsを得ることができる。

【００８４】（実施形態１３）本実施形態の電界放射型
電子源１０の基本構成は実施形態１と略同じであって、
図１３に示すように、低抵抗半導体層たるｎ形多結晶シ
リコン層９と絶縁性基板１１の上記一表面との間でｎ形
多結晶シリコン層９に接するシリサイド層１９が設けら
れている点に特徴がある。要するに、本実施形態では、
導電性層８とｎ形多結晶シリコン層９とシリサイド層１
９とで第１配線２１を構成しているのである。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。

【００８５】しかして、本実施形態では、第１配線２１
が導電性層８と該導電性層８に接する低抵抗半導体層た
るｎ形多結晶シリコン層９とシリサイド層１９とで構成
されているので、第１配線２１が導電性層８のみにより
形成された従来の電界放射型電子源に比べて、第１配線
２１を比較的低コストで低抵抗化することができ、第１
配線２１の抵抗が従来に比べて小さくなることにより、
従来に比べてダイオード電流Ｉpsが大きくなり、結果と
してエミッション電流Ｉeが大きくなる。

【００８６】しかも、本実施形態では、低抵抗半導体層
たるｎ形多結晶シリコン層９と絶縁性基板１１との間で
ｎ形多結晶シリコン層９に接するシリサイド層１９が設
けられているので、第１配線２１と第２配線たる表面電
極７とが交差する領域での第１配線２１の抵抗を小さく
することができ、さらに大きなダイオード電流Ｉpsを得
ることができ、さらに大きなエミッション電流Ｉeを得
ることができる。また、導電性層８の構成元素が第１配
線２１と表面電極７とが交差する領域で拡散するのを防
止することができるので、熱的な安定性が向上する。さ
らに、第１配線２１の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐこと
ができ、表面電極７の平坦性が損なわれるのを防ぐこと
ができる。また、上述のシリサイド層１９が設けられて
いることで、導電性層８（金属）とｎ形多結晶シリコン
層９（半導体層）との界面に生じる金属元素のｎ形多結
晶シリコン層９への拡散による合金化を抑えることがで
き、熱的な安定性が向上する。なお、導電性層８とシリ
サイド層１９との間にはほとんどショットキーバリアは
存在せず、シリサイド層１９とｎ形多結晶シリコン層９
との間にショットキーバリアが存在するが、当該ショッ
トキーバリアの高さはシリサイド層１９を設けなかった
場合に導電性層８と多結晶シリコン層３との間に形成さ
れるショットキーバリアよりも低く、また、シリサイド
層１９と多結晶シリコン層３との間にｎ形多結晶シリコ
ン層９を設けなかった場合に導電性層８と多結晶シリコ
ン層３との間に形成されるショットキーバリアよりも低
いので、ショットキーバリアにおける電圧降下の低減が
可能となる。

【００８７】なお、実施形態２、３の構成において、低
抵抗半導体層たるｎ形多結晶シリコン層９と絶縁性基板
１１の上記一表面との間でｎ形多結晶シリコン層９に接
するシリサイド層１９を設けてもよい。

【００８８】ところで、上記各実施形態では、絶縁性基
板１１としてガラス基板を用いているが、絶縁性基板１
１はガラス基板に限定されるものではなく、例えば、シ
リコン基板上に絶縁膜（ＳｉＯ_X、ＡｌＯ_Xなどの酸化膜
や、ＳｉＮ_X、ＢＮ、ＡｌＮ_Xなどの窒化膜）を形成した
基板や、金属性基板上に絶縁膜（酸化膜や窒化膜など）
を形成した基板を用いてもよい。

【００８９】

【発明の効果】請求項１の発明は、一表面上にストライ
プ状に形成された複数本の第１配線を有する基板と、該
基板の上記一表面側で上記第１配線よりも上記基板から
離れて形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上で上
記第１配線に交差する方向にストライプ状に形成された
複数本の第２配線とを備え、第２配線を第１配線に対し
て正極として電圧を印加することにより第１配線から注
入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし第２配線
を通り抜けて放出される電界放射型電子源であって、上
記各第１配線は、導電性層と該導電性層に接する低抵抗
の低抵抗半導体層とからなるものであり、第１配線が導
電性層と該導電性層に接する低抵抗半導体層とから構成
されているので、第１配線が導電性層のみにより形成さ
れた従来の電界放射型電子源に比べて、第１配線を比較
的低コストで低抵抗化することができ、第１配線の抵抗
が従来に比べて小さくなることにより、従来に比べてダ
イオード電流が大きくなり、結果としてエミッション電
流が大きくなるという効果がある。また、導電性層に接
する半導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に
起因したショットキーバリアが薄くなり、トンネリング
で電子を流すことができ、導電性層と半導体との界面で
の電圧降下を低減することができて、より大きなダイオ
ード電流、より大きなエミッション電流を得ることが可
能になるという効果がある。

【００９０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域で低抵抗半導体層上に形成された複数の導電
性層とからなるので、導電性層が第２配線に重複しない
から、導電性層の構成元素が第１配線と第２配線とが交
差する領域で拡散するのを防止することができ、熱的な
安定性が向上するという効果がある。また、導電性層に
接する半導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層
に起因したショットキーバリアが薄くなり、トンネリン
グで電子を流すことができ、導電性層と半導体との界面
での電圧降下を低減することができて、より大きなダイ
オード電流を得ることができ、より大きなエミッション
電流を得ることができるという効果がある。

【００９１】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域で低抵抗半導体層と上記基板の一表面との間
に形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができ、熱的な安定性が向上するという効果が
ある。また、導電性層に接する半導体を低抵抗半導体層
とすることで、導電性層に起因したショットキーバリア
が薄くなり、トンネリングで電子を流すことができ、導
電性層と半導体との界面での電圧降下を低減することが
できて、より大きなダイオード電流を得ることができ、
より大きなエミッション電流を得ることができるという
効果がある。

【００９２】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、同一面内で低抵抗半
導体層に隣接して直線状に形成された導電性層とからな
るので、強電界ドリフト層を低抵抗半導体層のみに重複
する領域に形成することで、導電性層が強電界ドリフト
層に重複しないようにできるから、導電性層に接する半
導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に起因し
たショットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電子
を流すことができ、導電性層と半導体との界面での電圧
降下を低減することができて、より大きなダイオード電
流を得ることができるという効果がある。また、第１配
線の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐことができ、第２配線
の平坦性が損なわれるのを防ぐことができるという効果
がある。

【００９３】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、上記導電性層と上記第２配線とが重複する領域にお
いて上記導電性層と上記第２配線との間の適宜位置に絶
縁層が設けられてなるので、クロストークを低減させる
ことができるという効果がある。また、請求項４と同
様、導電性層に接する半導体を低抵抗半導体層とするこ
とで、導電性層に起因したショットキーバリアが薄くな
り、トンネリングで電子を流すことができ、導電性層と
半導体との界面での電圧降下を低減することができると
いう効果がある。

【００９４】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２配線に重複
しない領域において同一面内で低抵抗半導体層に隣接し
て形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができ、熱的な安定性が向上するという効果が
ある。さらに、第１配線の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐ
ことができ、第２配線の平坦性が損なわれるのを防ぐこ
とができるという効果がある。また、導電性層に接する
半導体を低抵抗半導体層とすることで、導電性層に起因
したショットキーバリアが薄くなり、トンネリングで電
子を流すことができ、導電性層と半導体との界面での電
圧降下を低減することができ、より大きなダイオード電
流を得ることができるという効果がある。

【００９５】請求項７の発明は、一表面上にストライプ
状に形成された複数本の第１配線を有する基板と、該基
板の上記一表面側で上記第１配線よりも上記基板から離
れて形成された酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、強電界ドリフト層上で上記
第１配線に交差する方向にストライプ状に形成された複
数本の第２配線とを備え、第２配線を第１配線に対して
正極として電圧を印加することにより第１配線から注入
された電子が強電界ドリフト層をドリフトし第２配線を
通り抜けて放出される電界放射型電子源であって、上記
各第１配線は、導電性層と該導電性層に接するシリサイ
ド層とからなるものであり、第１配線が導電性層と該導
電性層に接するシリサイド層とから構成されているの
で、第１配線が導電性層のみにより形成された従来の電
界放射型電子源に比べて、第１配線を比較的低コストで
低抵抗化することができ、第１配線の抵抗が従来に比べ
て小さくなることにより、従来に比べてダイオード電流
が大きくなり、結果としてエミッション電流が大きくな
るという効果がある。また、導電性層にシリサイド層が
接していることにより、第１配線に起因して発生するシ
ョットキーバリアを低くすることが可能になるという効
果がある。また、シリサイド層が導電性層の構成元素の
拡散を防ぐので、熱的に安定となるという効果がある。

【００９６】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直線
状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複し
ない領域でシリサイド層上に形成された複数の導電性層
とからなるので、導電性層が第２配線に重複しないか
ら、導電性層の構成元素が第１配線と第２配線とが交差
する領域で拡散するのを防止することができ、シリサイ
ド層の構成元素は拡散しにくく、熱的な安定性が向上す
るという効果がある。また、導電性層にシリサイド層が
接していることにより、第１配線に起因して発生するシ
ョットキーバリアを低くすることが可能になり、より大
きなダイオード電流を得ることができて、より大きなエ
ミッション電流を得ることができるという効果がある。

【００９７】請求項９の発明は、請求項７の発明におい
て、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面側で直線
状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複し
ない領域でシリサイド層と上記基板の上記一表面との間
に形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層
が第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第
１配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止
することができ、シリサイド層の構成元素は拡散しにく
く、熱的な安定性が向上するという効果がある。また、
導電性層上にシリサイド層が設けられていることで第１
配線に起因して発生するショットキーバリアを低くする
ことができ、より大きなダイオード電流を得ることがで
きて、より大きなエミッション電流を得ることができる
という効果がある。

【００９８】請求項１０の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直
線状に形成されたシリサイド層と、同一面内でシリサイ
ド層に隣接して直線状に形成された導電性層とからなる
ので、強電界ドリフト層をシリサイド層のみに重複する
領域に形成することで、導電性層が強電界ドリフト層に
重複しないようにできるから、第１配線の厚さ寸法が厚
くなるのを防ぐことができ、第２配線の平坦性が損なわ
れるのを防ぐことができるという効果がある。また、導
電性層にシリサイド層が接していることにより、第１配
線に起因して発生するショットキーバリアを低くするこ
とが可能になり、より大きなダイオード電流を得ること
ができるという効果がある。

【００９９】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、上記導電性層と上記第２配線とが重複する領域
において上記導電性層と上記第２配線との間の適宜位置
に絶縁層が設けられてなるので、クロストークを低減さ
せることができるという効果がある。また、導電性層に
シリサイド層が接していることにより、第１配線に起因
して発生するショットキーバリアを低くすることが可能
になるという効果がある。

【０１００】請求項１２の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記各第１配線は、上記基板の上記一表面上に直
線状に形成されたシリサイド層と、上記第２配線に重複
しない領域において同一面内でシリサイド層に隣接して
形成された複数の導電性層とからなるので、導電性層が
第２配線に重複しないから、導電性層の構成元素が第１
配線と第２配線とが交差する領域で拡散するのを防止す
ることができ、熱的な安定性が向上するという効果があ
る。さらに、第１配線の厚さ寸法が厚くなるのを防ぐこ
とができ、第２配線の平坦性が損なわれるのを防ぐこと
ができるという効果がある。また、導電性層にシリサイ
ド層が接していることにより、第１配線に起因して発生
するショットキーバリアを低くすることが可能になり、
より大きなダイオード電流を得ることができるという効
果がある。

【０１０１】請求項１３の発明は、請求項１〜請求項３
の発明において、上記低抵抗半導体層は、それぞれ抵抗
の異なる半導体層が厚み方向において積層された多層構
造を有し、導電性層に近い半導体層ほど抵抗が小さいの
で、電子放出効率が向上するという効果がある。

【０１０２】請求項１４の発明は、請求項１〜３の発明
において、上記低抵抗半導体層は、厚み方向に抵抗が連
続的に変化した層であって、導電性層に近づくほど抵抗
が小さいので、電子放出効率が向上するという効果があ
る。

【０１０３】請求項１５の発明は、請求項１〜６、１
３、１４において、上記低抵抗半導体層と上記基板との
間で上記低抵抗半導体層に接するシリサイド層が設けら
れてなるので、第１配線と第２配線とが交差する領域で
の第１配線の抵抗を小さくすることができ、さらに大き
なダイオード電流を得ることができ、さらに大きなエミ
ッション電流を得ることができるという効果がある。

【０１０４】請求項１６の発明は、請求項１〜１５の発
明において、上記強電界ドリフト層は、上記基板の上記
一表面に略直交して列設された柱状の半導体結晶と、半
導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導体微結晶
と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微結晶の
結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜とからなるので、強
電界ドリフト層では導電性層から注入された電子が半導
体微結晶に衝突せずに上記絶縁膜に印加されている電界
で加速されてドリフトし、強電界ドリフト層で発生した
熱が柱状の半導体結晶を通して放熱されるから、電子放
出時にポッピング現象が発生せず高効率で電子を放出す
ることができるという効果がある。

【０１０５】請求項１７の発明は、請求項１〜１６の発
明において、上記半導体は、多結晶半導体よりなるの
で、大面積化が容易になるという効果がある。

【０１０６】請求項１８の発明は、請求項１〜１７の発
明において、上記半導体は、シリコンよりなるので、シ
リコンプロセスを使用できるという効果がある。

【０１０７】請求項１９の発明は、請求項１〜１８の発
明において、上記導電性層は、金属よりなるので、上記
導電性層の低抵抗化が容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略斜視図である。

【図２】実施形態２を示す概略斜視図である。

【図３】実施形態３を示す概略斜視図である。

【図４】実施形態４を示す概略斜視図である。

【図５】実施形態５を示す概略斜視図である。

【図６】実施形態６を示す概略斜視図である。

【図７】実施形態７を示す概略斜視図である。

【図８】実施形態８を示す概略斜視図である。

【図９】実施形態９を示す概略斜視図である。

【図１０】実施形態１０を示す概略斜視図である。

【図１１】実施形態１１を示す概略斜視図である。

【図１２】実施形態１２を示す概略斜視図である。

【図１３】実施形態１３を示す概略斜視図である。

【図１４】従来のディスプレイ装置の概略構成を示す斜
視図である。

【図１５】同上における電界放射型電子源の電子放出機
構の説明図である。

【図１６】他の従来例を示す概略断面図である。

【図１７】同上の特性測定原理の説明図である。

【図１８】同上を応用した電界放射型電子源を示す概略
斜視図である。

【符号の説明】

３多結晶シリコン層６強電界ドリフト層７表面電極８導電性層９ｎ形多結晶シリコン層１０電界放射型電子源１１絶縁性基板２１第１配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一表面上にストライプ状に形成された複
数本の第１配線を有する基板と、該基板の上記一表面側
で上記第１配線よりも上記基板から離れて形成された酸
化若しくは窒化した多孔質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で上記第１配線に交差す
る方向にストライプ状に形成された複数本の第２配線と
を備え、第２配線を第１配線に対して正極として電圧を
印加することにより第１配線から注入された電子が強電
界ドリフト層をドリフトし第２配線を通り抜けて放出さ
れる電界放射型電子源であって、上記各第１配線は、導
電性層と該導電性層に接する低抵抗の低抵抗半導体層と
からなることを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項２】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面側で直線状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２
配線に重複しない領域で低抵抗半導体層上に形成された
複数の導電性層とから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。
【請求項３】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面側で直線状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２
配線に重複しない領域で低抵抗半導体層と上記基板の一
表面との間に形成された複数の導電性層とからなること
を特徴とする請求項１記載の電界放射型電子源。
【請求項４】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面側で直線状に形成された低抵抗半導体層と、同一面内
で低抵抗半導体層に隣接して直線状に形成された導電性
層とから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。
【請求項５】上記導電性層と上記第２配線とが重複す
る領域において上記導電性層と上記第２配線との間の適
宜位置に絶縁層が設けられてなることを特徴とする請求
項４記載の電界放射型電子源。
【請求項６】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面側で直線状に形成された低抵抗半導体層と、上記第２
配線に重複しない領域において同一面内で低抵抗半導体
層に隣接して形成された複数の導電性層とからなること
を特徴とする請求項１記載の電界放射型電子源。
【請求項７】一表面上にストライプ状に形成された複
数本の第１配線を有する基板と、該基板の上記一表面側
で上記第１配線よりも上記基板から離れて形成された酸
化若しくは窒化した多孔質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で上記第１配線に交差す
る方向にストライプ状に形成された複数本の第２配線と
を備え、第２配線を第１配線に対して正極として電圧を
印加することにより第１配線から注入された電子が強電
界ドリフト層をドリフトし第２配線を通り抜けて放出さ
れる電界放射型電子源であって、上記各第１配線は、導
電性層と該導電性層に接するシリサイド層とからなるこ
とを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項８】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面上に直線状に形成されたシリサイド層と、上記第２配
線に重複しない領域でシリサイド層上に形成された複数
の導電性層とからなることを特徴とする請求項７記載の
電界放射型電子源。
【請求項９】上記各第１配線は、上記基板の上記一表
面側で直線状に形成されたシリサイド層と、上記第２配
線に重複しない領域でシリサイド層と上記基板の上記一
表面との間に形成された複数の導電性層とからなること
を特徴とする請求項７記載の電界放射型電子源。
【請求項１０】上記各第１配線は、上記基板の上記一
表面上に直線状に形成されたシリサイド層と、同一面内
でシリサイド層に隣接して直線状に形成された導電性層
とからなることを特徴とする請求項７記載の電界放射型
電子源。
【請求項１１】上記導電性層と上記第２配線とが重複
する領域において上記導電性層と上記第２配線との間の
適宜位置に絶縁層が設けられてなることを特徴とする請
求項１０記載の電界放射型電子源。
【請求項１２】上記各第１配線は、上記基板の上記一
表面上に直線状に形成されたシリサイド層と、上記第２
配線に重複しない領域において同一面内でシリサイド層
に隣接して形成された複数の導電性層とからなることを
特徴とする請求項７記載の電界放射型電子源。
【請求項１３】上記低抵抗半導体層は、それぞれ抵抗
の異なる半導体層が厚み方向において積層された多層構
造を有し、導電性層に近い半導体層ほど抵抗が小さいこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電界放
射型電子源。
【請求項１４】上記低抵抗半導体層は、厚み方向に抵
抗が連続的に変化した層であって、導電性層に近づくほ
ど抵抗が小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載の電界放射型電子源。
【請求項１５】上記低抵抗半導体層と上記基板との間
で上記低抵抗半導体層に接するシリサイド層が設けられ
てなることを特徴とする請求項１〜６、１３、１４のい
ずれかに記載の電界放射型電子源。
【請求項１６】上記強電界ドリフト層は、上記基板の
上記一表面に略直交して列設された柱状の半導体結晶
と、半導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導体
微結晶と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微
結晶の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜とからなるこ
とを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の電界
放射型電子源。
【請求項１７】上記半導体は、多結晶半導体よりなる
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の電
界放射型電子源。
【請求項１８】上記半導体は、シリコンよりなること
を特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の電界放
射型電子源。
【請求項１９】上記導電性層は、金属よりなることを
特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の電界放射
型電子源。