JP2002352752A - 電子放出表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細な表示素子を高輝度で実現できると共
に、劣化が少なく安定して製造可能な電子放出表示装置
及びその製造方法の提供。 【解決手段】 少なくとも基板／裏面電極／強電界ドリ
フト層／薄膜電極を具備する半導体素子（電子放出素
子）からの電子放出現象により真空中に電子を放出させ
て蛍光体を発光させる電子放出表示装置であって、前記
電子放出素子の表面に複数の凹凸を有し、前記強電界ド
リフト層が凹面全面又は凸面全面に形成され、前記薄膜
電極に近接して配線（薄膜電極配線）を有する電子放出
表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料を用い
た電子放出素子を有する電子放出表示装置及びその製造
方法に関するものである。また、この電子放出表示素子
は、平面発光装置やディスプレイ装置などに利用される
ものである。

【０００２】

【従来技術】従来、導電性基板上にシリコンからなる半
導体材料を形成し、陽極酸化法により多孔質シリコン層
（強電界ドリフト層）とし、その表面に金属薄膜からな
る薄膜電極を形成した平面型の電子放出素子が提案され
ている。また、この電子放出素子と対向する位置に、蛍
光体とコレクタ電極を備えたガラス基板を配置したディ
スプレイ装置が提案されている。特許第３０７６５６１
号、特許第３０８４２８０号、特開平９−２５９７９５
号公報には電子放射型電子源を利用したディスプレイ装
置が開示されている。図１（ｅ）にこのディスプレイ装
置の構成を示すと、絶縁性基板１の表面にストライプ状
にパターニングされた裏面電極２が形成され、その表面
に陽極酸化法によるポリシリコンで作製された強電界ド
リフト層４、更にその表面に薄膜電極５が裏面電極２と
直行するようにストライプ状に形成され、対向配置され
るガラス基板９にはコレクタ電極７と電子線によって可
視光を発光する蛍光体８が形成されている。

【０００３】このディスプレイ装置は、薄膜電極５を裏
面電極２に対して正極として直流電圧を印加すると共
に、薄膜電極５を陰極としてコレクタ電極７との間に直
流電圧を印加することにより薄膜電極５表面から電子を
放出させ蛍光体を発光させるものである。この種のディ
スプレイ装置では、裏面電極２と薄膜電極５をストライ
プ状に形成すると共に互いに直交して配置し、裏面電極
２と薄膜電極５のそれぞれ選択された部分に電圧を印加
することにより、電子が放出又は加速されて選択された
蛍光体（両電極の交差する部分）を発光させる。また、
別の構成のものでは、薄膜電極５及びコレクタ電極７を
ストライプ状に形成すると共に互いに直行して配置し、
薄膜電極５とコレクタ電極７のそれぞれ選択された部分
に電圧を印加することにより、電子が選択された部分
（両電極の交差する部分）から放出されて対向配置され
た蛍光体を発光させる。

【０００４】従来の電子放出表示素子の製造方法の一例
を図１により説明する。図１（ａ）に示すように、絶縁
性基板１の表面にストライプ状の導電体層からなる裏面
電極２を形成する。次に図１（ｂ）に示すように、表面
に数μｍのポリシリコン層３を形成する。次に図１
（ｃ）に示すように、陽極酸化処理を行うことによりポ
リシリコン層３を多孔質ポリシリコン層４（強電界ドリ
フト層）とする。より詳しくは、５０％のフッ酸水溶液
とエタノールの混合液を電界溶液とし、白金電極を負
極、裏面電極２を正極として、ポリシリコン層３に光を
照射しながら定電流で陽極化し、更に急速熱酸化（ＲＴ
Ｏ）法を用いてポリシリコン層３を熱酸化することによ
り多孔質ポリシリコン層４（強電界ドリフト層）とす
る。この場合、多孔質ポリシリコン層４は裏面電極２の
ストライプ通りの形状となる。次に図１（ｄ）に示すよ
うに、マスクデポジション法により表面に薄膜電極５を
ストライプ状に形成し、続いてマスクデポジション法に
より薄膜電極５と電気的に接続された薄膜電極配線６を
形成することで電子放出部が完成する。更に、ガラス基
板上に透明電極からなるコレクタ電極７と蛍光体８を設
けた部材を、上記のようにして作製した電子放出素子と
対向させて配置することにより表示素子が完成する。

【０００５】しかし、裏面電極２のパターニング後にポ
リシリコン層３を成膜する際、ＬＰ−ＣＶＤ法（減圧化
学気相析出法）を用いると、成膜温度が６００〜６５０
℃と高いため、金属とポリシリコンが反応して膜厚変動
や抵抗値変動が発生するという不具合がある。また、輝
度を上げるためには基板電流（Ｉｐｓ）を上げて電子放
出量を増やす必要があるが、基板電流（Ｉｐｓ）を上げ
ると強電界ドリフト層４での発熱による素子劣化が懸念
される。また、表示を高精細化するためには、裏面電極
２と薄膜電極５のストライプ幅を狭くすることにより１
ビット当りの電子放出面積を小さくする必要があるが、
電子放出面積が小さくなると放出電子が少なくなるため
その分だけ輝度が低下する。更に、薄膜電極配線６は主
にＡｌからなり、陽極酸化時のフッ酸水溶液及び急速熱
酸化時の高温（約９００℃）に耐えられないので、多孔
質シリコン層４を形成した後に成膜する必要がある。し
かし、金属を全面蒸着した後でパターニングすると、エ
ッチング液が多孔質シリコン層４の内部に浸透して電気
特性に影響を与えるという不具合が発生する。そして、
それを避けるため、メタルマスクによるマスクデポジシ
ョン法を採用すると正確なアライメントが出来ず、かつ
メタルマスクの微小な浮きによる線太りが発生するので
微細な加工は不可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精細な表
示素子を高輝度で実現できると共に、劣化が少なく安定
して製造可能な電子放出表示装置及びその製造方法の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の１）〜
９）の発明（以下、本発明１〜９という。）によって解
決される。 １） 少なくとも基板／裏面電極／強電界ドリフト層／
薄膜電極を具備する半導体素子（電子放出素子）からの
電子放出現象により真空中に電子を放出させて蛍光体を
発光させる電子放出表示装置であって、前記電子放出素
子の表面に複数の凹凸を有し、前記強電界ドリフト層が
凹面全面又は凸面全面に形成され、前記薄膜電極に接し
た配線（薄膜電極配線）を有する電子放出表示装置。 ２） 薄膜電極配線がシリサイド（ケイ化物）で形成さ
れている１）記載の電子放出表示装置。 ３） 裏面電極がシリサイド（ケイ化物）で形成されて
いる１）又は２）記載の電子放出表示装置。 ４） シリサイドが、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒの何
れかの金属とのシリサイドからなる２）又は３）記載の
電子放出表示装置。 ５） 基板がシリコンで形成され、該基板の表面に異方
性エッチングによる凹凸が形成されている１）〜４）の
何れかに記載の電子放出表示装置。 ６） 基板が、表面に凹凸を有するガラスで形成され、
強電界ドリフト層がポリシリコンの陽極酸化により形成
されている１）〜４）の何れかに記載の電子放出表示装
置。 ７） 基板が、表面に凹凸を有するセラミックスで形成
され、強電界ドリフト層がポリシリコンの陽極酸化によ
り形成されている１）〜４）の何れかに記載の電子放出
表示装置。 ８） 薄膜電極配線をシリサイドで形成した後、該薄膜
電極配線をマスクとして選択的に陽極酸化を行い、強電
界ドリフト層を作製することを特徴とする２）記載の電
子放出表示装置の製造方法。 ９） 基板上に金属を成膜・パターニングした後、強電
界ドリフト層となるポリシリコン層を成膜すると同時に
シリサイド化することを特徴とする３）記載の電子放出
表示装置の製造方法。

【０００８】以下、上記本発明の実施の態様について詳
しく説明する。本発明１は、単位面積当りの電子放出面
積を大きくすること（開口率拡大）を目的としている。
図２は本発明１の電子放出表示装置の一実施態様を説明
するためのものである。本発明１では、絶縁性基板１の
表面に凹凸が形成され、裏面電極２と強電界ドリフト層
４が凹面全面に形成されており、その表面には薄膜電極
５が形成され、薄膜電極５に接して複数の薄膜電極配線
６が形成されている。なお、７はコレクタ電極、８は蛍
光体、９はガラス基板である。図２からも分かるよう
に、基板１の表面に凹凸を形成することによりチップサ
イズを変えずに表面積を大きくすることが出来、その凹
面又は凸面に強電界ドリフト層４を形成することにより
強電界ドリフト層４の表面積（開口率）が増えることに
なる。単純に考えると、段差の側壁部分の面積が増え、
その全てを強電界ドリフト層４として使用できることに
なる。強電界ドリフト層４は、Ｓｉの陽極酸化により作
製することが出来、ポーラス（多孔質）シリコン（Ｐ
Ｓ）と呼ばれている。陽極酸化は、ランプ照射しながら
フッ酸（ＨＦ）＋エタノール溶液中で裏面電極２と対向
電極（Ｐｔワイヤ：図示せず）に電圧を印加して、電流
を制御することにより行う。なお、酸化は、酸素雰囲気
中でランプ加熱を行う急速熱酸化（ＲＴＯ）や、暗所に
おいて硫酸＋水溶液中で陽極酸化と同様に裏面電極２と
対向電極（Ｐｔワイヤ：図示せず）に一定電流を流すこ
とによって行う化学的な酸化がある。

【０００９】この電子放出表示装置の動作について説明
すると、素子に印加された電圧（Ｖｐｓ）により、電子
が強電界ドリフト層４内部で加速されてホットエレクト
ロンとなり、トンネル効果により薄膜電極５を通過して
真空中に放出され、バイアス（Ｖｂ）によりコレクタ電
極７に向かって加速され、蛍光体８に衝突することによ
り発光する。裏面電極２と薄膜電極５はストライプ状
で、互いに直行するように配置されており、それぞれ選
択された部分に電圧を印加することにより、電子は両電
極の交差する部分から放出され、対向配置された蛍光体
を発光させる。

【００１０】一例として、裏面電極２のストライプ幅を
３２μｍ、凹部の一辺を３０μｍ、深さを１５μｍ、薄
膜電極配線６の線幅を５μｍとすれば、１ビットの占有
面積は約１６００μｍ^２（４０×４０μｍ）となるが、
強電界ドリフト層４の表面積は２７００μｍ^２となるの
で開口率は約１７０％である。これは、平面に作製した
場合（開口部面積：３０μｍ×３０μｍ＝９００μ
ｍ ^２）と比べて強電界ドリフト層４の面積が３倍広くな
っている。つまり、平面型の３倍の明るさを実現できる
ことになる。凹凸形状は前記したものに限らず、側壁を
傾斜させたものでも良い。また、強電界ドリフト層４を
凸表面に形成し、薄膜電極配線６を凹底面に配置しても
良い。

【００１１】本発明２は、本発明１における薄膜電極配
線６をシリサイド（ケイカ化物）で形成したものであ
る。薄膜電極配線６は、通常、強電界ドリフト層４、薄
膜電極５を形成した後に蒸着法又はスパッタ法により主
にＡｌ等で形成するが、Ａｌのパターニング時のエッチ
ング液による素子劣化が懸念されるため、一般的にはメ
タルマスクによるマスクデポジション法が採用される。
Ａｌのエッチングは、Ｈ_３ＰＯ_４＋ＨＮＯ_３＋ＣＨ_３Ｃ
ＯＯＨ＋Ｈ_２Ｏからなる混合液をエッチング液として４
０℃前後に温めて行うが、薄膜電極５は厚さ約１０ｎｍ
と薄いので、エッチング液に晒されると剥離することが
あり、強電界ドリフト層４はポーラス（多孔質）構造と
なっているため容易にエッチング液が浸透し、残留や化
学的変化を起こすという不具合が発生する。また、メタ
ルマスクによるマスクデポジションは、アライメントの
精度を出し難く、かつマスクの微小な浮きによりＡｌラ
インの太りが発生するため、微細な構成の電子放出素子
の作製や大量生産には向かない。このような問題に対し
て、シリサイドは、低抵抗かつ耐熱性、耐薬品性に優
れ、陽極酸化工程に耐えられるので好適である。

【００１２】本発明２では薄膜電極配線６をシリサイド
により形成するため、陽極酸化工程前に薄膜電極配線６
を形成することが可能となる。つまり、フォトリソグラ
フィ工程による高精細な配線形成ができるため、微細な
電子放出素子の作製や生産性に優れている。前記本発明
１の説明で一例として示した電子放出表示装置の薄膜電
極配線６は線幅が５μｍであるが、フォトリソグラフィ
法によるパターニングは容易であり、かつ配線の位置精
度や線幅の精度が高く、このようなことはメタルマスク
によるマスクデポジション法では実現できない。また、
エッチング時には強電界ドリフト層４となる部分はまだ
ポリシリコンの状態であるためエッチング液が浸透せ
ず、素子特性の劣化を気にすることなくプロセスを進め
られる。薄膜電極配線６をシリサイドで形成すると、シ
リサイドは陽極酸化工程においても薬液や熱に対して十
分な耐性を有するため、膜減りや断線のない良好な薄膜
電極配線６を作製することができる。

【００１３】本発明３は、本発明１又は２において、裏
面電極をシリサイドで形成したものである。裏面電極２
に求められる物性としては、低抵抗でポリシリコンとの
エッチング選択比が高いことが挙げられる。ポリシリコ
ンとのエッチング選択比が重要な理由は、裏面電極２の
配線を表面から取出すためにポリシリコンをエッチング
してコンタクトホールを開ける必要があり、ポリシリコ
ンエッチング液に対して耐性のない膜（例えば、ドーピ
ングしたポリシリコン）であれば裏面電極２もエッチン
グされてしまうからである。これに対し、シリサイドは
低抵抗で、耐熱性、耐薬品性に優れるため、裏面電極２
に適している。また、裏面電極２をシリサイドとするこ
とにより強電界ドリフト層４の放熱性が向上するという
メリットもある。

【００１４】本発明４は、本発明２又は３において、シ
リサイドが、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒの何れかの金
属とのシリサイドからなる電子放出表示装置である。薄
膜電極配線６と裏面電極２をシリサイドによって形成す
る場合、シリサイド膜は、低抵抗で陽極酸化処理時の薬
品に不溶であり、急速熱酸化の熱に耐え得るものでなけ
ればならない。これらの条件を満たすのは、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ等の金属のシリサイド化された膜で
ある。

【００１５】本発明５は、本発明１〜４において、基板
をシリコンで形成し、該シリコン基板の表面に異方性エ
ッチングにより凹凸を形成した電子放出表示装置であ
る。シリコンの異方性エッチングは、単結晶シリコンの
結晶面で決まる正確な立体構造、特に面方位性の違いに
よりエッチングレートが違う性質を利用して加工する方
法で、例えば＜１００＞シリコン単結晶基板にマスキン
グを施しＫＯＨ溶液でエッチングすることにより、図５
（ａ）、（ｂ）のような形状を作製することができる。
ここで、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ′断面図である。ま
た、この時の角度θは５４．７°で、この面は＜１１１
＞面である。マスクの大きさとエッチング時間を調節す
ることにより図５（ｃ）、（ｄ）のような形状も作製で
きるので、電子放出表示素子に利用することが可能とな
る。ここで、（ｄ）は（ｃ）のＹ−Ｙ′断面図である。

【００１６】その製造方法は、まず図６（ａ）に示すよ
うに、シリコン基板１の表面にマスキング材１３を形成
した後、フォトリソグラフィ工程によりパターニングす
る。マスキング材１３は、ＫＯＨ溶液に不溶で絶縁性の
膜であれば良く、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ｔａ_２
Ｏ_５等が挙げられ、これらはスパッタ法により成膜でき
るものである。表面のパターニングの一例を示すと、四
角形マスクの一辺を３０μｍとし、隣のパターンとの間
隔を１０μｍとすることにより４０μｍピッチのマトリ
クスを形成し、四角形マスクの一辺をシリコンウエハー
のオリフラとの角度が４５°となるように配置すること
により前記の異方性エッチングを行うことが出来る。し
かし、上記寸法は一例に過ぎず、これに限られるもので
はない。次に、ＫＯＨ溶液を約９０℃に加熱してシリコ
ン基板を深さ１５μｍとなるようにエッチングすること
により、図６（ａ）に示すような形状が得られる。この
形状では、平面で作製する場合の約１．４倍の開口率が
得られる。

【００１７】次に、一例として、シリコン表面に絶縁膜
１４を厚さ１μｍ形成し、裏面電極２を前記したように
ストライプ状に成膜し、ポリシリコン層３をＣＶＤ法に
より厚さ１．５μｍ成膜する。ポリシリコン層３の膜厚
はあくまで一例であってこれに限らず自由に設計してよ
い。更に、薄膜電極配線６を前記したのと同様にシリサ
イドで形成することにより、図６（ｂ）のようになる。
絶縁膜１４の素材としてはＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ
等が挙げられ、熱酸化法、ＣＶＤ法又はスパッタ法によ
り形成できる。次に、ポリシリコン層３をパターニング
することによって、裏面電極２を表面に露出させ、前記
したのと同様にして陽極酸化を行いポリシリコン層３を
強電界ドリフト層４とし、薄膜電極５を形成して図６
（ｃ）に示すような電子放出素子が完成する。図示して
いないが、前記したのと同様、ガラス基板上にコレクタ
電極７と蛍光体８を設けた部材を、電子放出素子と対向
させて配置し、空間を真空にすることにより電子放出表
示装置が完成する。薄膜電極５は、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ等
の金属を用いて、マスクデポジション法により裏面電極
２と直交し厚さ約１０ｎｍとなるように蒸着又はスパッ
タ法で形成する。このように異方性エッチングを用いて
凹凸を作製すると、より正確により微細な形状の凹凸を
形成することが可能となる。

【００１８】本発明６は、本発明１〜４において、基板
をガラスで形成し、該ガラス基板の表面に凹凸を形成
し、強電界ドリフト層４はポリシリコン層３を陽極酸化
することにより形成した電子放出表示装置である。ガラ
ス基板表面の凹凸形成はドライエッチングにより行う。
ドライエッチングは、高密度プラズマエッチング装置
（アルバック社製、型番：ＮＬＤ−８００）を用いて、
例えば真空度０．３Ｐａ、アンテナパワー１ｋＷ、バイ
アス４００Ｗの条件でＣＦ_４ガスにより行う。この時の
エッチングレートは１μｍ／ｍｉｎであり、凹形状の側
壁はほぼ垂直に形成することができる。凹形状は垂直な
側壁に限らず、アンテナパワーとバイアスを調整するこ
とにより傾斜させた側壁とすることも可能である。凹形
状寸法は、前記本発明１の説明で一例として示したのと
同様に、開口寸法３０μｍ×３０μｍ、深さ１５μｍ、
凹と凹の間隔１０μｍとすれば、ピッチ４０μｍのマト
リクスを作製することができる。この後、前記したのと
同様にして強電界ドリフト層４、薄膜電極５、薄膜電極
配線６等を設けて電子放出素子を作製し、該素子に対向
させて、ガラス基板上にコレクタ電極７と蛍光体８を設
けた部材を配置することにより電子放出表示装置が完成
する。本発明６のように、基板をガラスとすることによ
り大面積化が容易に行えるため、つなぎ込み精度、実装
コスト、又は特性のバラツキなどを抑えることが可能と
なる。

【００１９】本発明７は、本発明１〜４において、基板
をセラミックスで形成し、該セラミックス基板の表面に
凹凸を形成し、強電界ドリフト層４をポリシリコン層３
の陽極酸化により形成した電子放出表示装置である。セ
ラミックスは、材料＋バインダーを型で成形し高温で焼
成したものであり、プレス成形ができるため大量生産に
向いている。表面に凹凸を形成する場合も、数十μｍの
突起加工が可能であるから、本発明１で規定する複数の
凹凸を作製することが可能である。また、ガラスよりも
強度があるので基板を薄くでき、ベリリア等は熱伝導率
に優れているため強電界ドリフト層の放熱にも有利であ
る。その製造方法としては、後述の本発明８で説明する
のと同様の工程を採用すればよい。セラミックスの種類
としてはアルミナやベリリア等を用いることができる。
本発明７のように、基板をセラミックスとすることによ
り大面積化が容易に行えるため、つなぎ込み精度を高め
ることができると共に大量生産に向いている。

【００２０】本発明８は、本発明２における薄膜電極配
線６をシリサイドで形成した後に、薄膜電極配線６をマ
スクとして選択的に陽極酸化を行い、強電界ドリフト層
４を作製することを特徴とする製造方法である。一例と
して、図３（ａ）に示すように、凹凸が形成された絶縁
性基板１の上に裏面電極２をストライプ状に厚さ４００
０Å成膜し、次いでポリシリコン層３を厚さ１．５μｍ
成膜する。更にＰｔ１０を厚さ２０００Å成膜した後、
Ｐｔ１０のエッチングマスクとなるＳｉＯ_２１１をスパ
ッタ法により厚さ１０００Å成膜する。絶縁性基板１は
ガラスからなり、このガラス基板の表面に凹凸を形成す
る。裏面電極２はシリサイドで形成することが好まし
く、シリサイドは幅が３２μｍのストライプ状とし、凹
面の側壁及び底面を覆うよう形成する。ポリシリコン層
３は、ＬＰ−ＣＶＤ法により、真空度１０Ｐａ、温度６
５０℃、ＳｉＨ_４ガス８０ｃｃｍの条件で厚さ１．５μ
ｍとなるよう成膜する。Ｐｔ１０は、スパッタ法によ
り、真空度０．１３Ｐａ、パワー３００Ｗ、Ａｒ５ｃｃ
ｍの条件で成膜する。同じようにＰｔ１０のエッチング
マスクとなるＳｉＯ_２１１もスパッタ法により厚さ１０
００Å成膜する。

【００２１】次に図３（ｂ）に示すように、フォトリソ
グラフィー法によりエッチングマスクのＳｉＯ_２１１を
パターニングし、このＳｉＯ_２１１をマスクとしてＰｔ
１０をエッチングする。Ｐｔ１０のエッチングは王水に
よるウエットエッチングと逆スパッタ法のどちらを用い
ても良い。Ｐｔ１０のパターンは、図４に示すようにス
トライプ状で裏面電極２と直角方向となるように配置
し、かつ凹部の両肩にかかるようにすると次工程の陽極
酸化時のマスクとすることができる。Ｐｔ１０をパター
ニングした後、ＳｉＯ_２１１をウエットエッチングによ
り取り除き、次いで、真空中又はＮ_２中にて４００〜６
００℃で約１時間加熱し、Ｐｔ１０をシリサイド化して
薄膜電極配線６とする。Ｐｔ１０のパターニングは、上
記の方法とは別に、ポリシリコン層３を成膜した後にＳ
ｉＯ_２１１を厚さ１０００Å成膜し、フォトリソグラフ
ィー法により薄膜電極配線パターンとなるようにＳｉＯ
_２１１の窓開けを行い、Ｐｔ１０を厚さ２０００Å成膜
した後、真空中又はＮ_２中にて４００〜６００℃で約１
時間加熱してシリサイド化することもできる。この時ポ
リシリコン層３とＰｔ１０が接触している部分だけがシ
リサイド化されるので、余分なＰｔ１０を王水でエッチ
ングした後にＳｉＯ_２１１のエッチングを行う。

【００２２】次に図３（ｃ）に示すように、陽極酸化法
によりポリシリコン層３を多孔質化して強電界ドリフト
層４を形成する。その後、メタルマスクによるマスクデ
ポジションを行い、Ａｕを厚さ１０ｎｍ成膜することに
より薄膜電極５を形成して電子放出素子を完成する。薄
膜電極５の材料としてＡｕを例にとったが、これに限ら
ず、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｇ等を用いてもよい。続いてガラス
基板９上にコレクタ電極７となる透明電極（ＩＴＯ）を
成膜し、更に蛍光体８を塗布したものを前記電子放出素
子に対向させた後、スぺーサ１２を介して一体化し、内
部を１０^−４〜１０^−５Ｐａ程度の真空にすることによ
り電子放出表示装置が完成する。本発明８の製造方法で
は、薄膜電極配線６をシリサイドで形成しているので陽
極酸化工程に耐えることができ、薄膜電極配線６をフォ
トリソグラフィー法でパターニング出来るので微細な加
工が可能となる。また、薄膜電極配線６をマスクとして
陽極酸化が行えるので、強電界ドリフト層４の寸法精度
及び位置精度を高めることが出来る。

【００２３】本発明９について説明する。通常シリサイ
ド化は、基板にポリシリコンを成膜した後、Ｐｔ等の金
属を蒸着し、パターニングマスクとしてＳｉＯ_２やＳｉ
Ｎ膜を成膜する。ＳｉＯ_２又はＳｉＮ膜をパターニング
してＰｔを逆スパッタ又は王水によりパターニングし、
熱工程（４００〜６００℃で１時間）を経てシリサイド
化する。電子放出素子とするには、ＳｉＯ_２やＳｉＮ膜
を除去し、更にシリサイド膜上にポリシリコン層を成膜
した後、陽極酸化工程を経て強電界ドリフト層を形成す
る。このように裏面電極２をシリサイド膜とすることに
より、ポリシリコン層を２度成膜する必要があり、工程
が増えてしまう。これに対し、本発明９は、本発明３の
電子放出表示装置の製造に際し、基板に金属を成膜・パ
ターニングした後、強電界ドリフト層４となるポリシリ
コン層３を成膜すると同時にシリサイド化することを特
徴としている。

【００２４】その一例を示すと、絶縁性基板１の表面に
Ｐｔを厚さ２０００Å成膜し、パターニングマスクとし
てＳｉＯ_２やＳｉＮ膜を厚さ１０００Å成膜する。金属
はＰｔに限らず、Ｐｄ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒなどの金属でも
良く、スパッタ法や蒸着法により成膜することが出来
る。次にＳｉＯ_２又はＳｉＮ膜を裏面電極２の形状にパ
ターニングしてＰｔエッチングマスクとし、Ｐｔのエッ
チングを行い裏面電極２とする。パターニングマスクの
形態例としては、ストライプ状（例、幅３２μｍ、スペ
ース８μｍ）を挙げることが出来る。Ｐｔのエッチング
はバックスパッタ法を用いて行うが、王水で煮沸するこ
とによりエッチングすることもできる。次にＰｔ表面の
ＳｉＯ_２又はＳｉＮ膜をエッチングにより除去し、ポリ
シリコン層３を厚さ１．８μｍ成膜する。このポリシリ
コン層３はＬＰ−ＣＶＤ法により真空度１０Ｐａ、温度
６５０℃、ＳｉＨ_４ガス８０ｃｃｍの条件で成膜し、そ
の後反応ガスを止めて温度６５０℃のまま３０分間保持
することによりアニールを行う。Ｐｔ上にポリシリコン
層３を成膜すると同時にシリサイド化が進行するが、ポ
リシリコン３の成膜時間との兼ね合いでシリサイド膜は
メタルリッチとなっている。

【００２５】最後のアニール工程により、より安定なシ
リシリサイド（ジシリサイド）化が起こり、シリサイド
膜厚は３０００Åとなる。つまり、ポリシリコン層３の
膜厚を１．５μｍに設計しているので、シリサイド化に
必要な膜厚３０００Åを余分に成膜しているわけであ
る。また、裏面電極２のコンタクトをとるために、ポリ
シリコン層３の一部をウエットエッチングにより除去し
て、表面に裏面電極２を露出させる。陽極酸化工程によ
りポリシリコン層３を強電界ドリフト層４とし、薄膜電
極５を形成すれば電子放出素子が完成する。更に、ガラ
ス基板９上に透明電極からなるコレクタ電極７と蛍光体
８を有する部材を、前記電子放出素子と対向配置するこ
とにより電子放出表示装置が完成する。本発明９による
製造方法では、シリサイド化のためのポリシリコン成膜
を１回で済ますことができるため、工程の簡略化が実現
できコストを抑えることが可能となる。また、裏面電極
２をシリサイドとすることにより強電界ドリフト層４の
放熱性が向上するため、素子特性が向上する。

【００２６】

【発明の効果】本発明１によれば、電子放出素子表面は
複数の凹凸を有しており、強電界ドリフト層が凹面全面
又は凸面全面に形成されると共に、薄膜電極に接して電
極配線を有しているため、高精細な表示素子においても
電子放出面積を広くとれるので、高輝度で劣化の少ない
電子放出表示装置を提供できる。本発明２によれば、薄
膜電極配線をシリサイドで形成しているので、薄膜電極
配線をフォトリソグラフィ工程で作製でき、高精細な電
子放出表示装置を提供できる。本発明３によれば、裏面
電極をシリサイドで形成しているので、膜厚や電気抵抗
の変動の少ない電子放出表示装置を提供できる。本発明
４によれば、シリサイドはＰｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ
の何れかの金属とのシリサイドなので、耐薬品性・耐熱
性に優れ、安定したプロセスで製造可能な電子放出表示
装置を提供できる。本発明５によれば、シリコンを基板
とし、凹凸が異方性エッチングで形成されているので、
高精度なパターン化を実現できる。本発明６によれば、
表面に凹凸を有するガラスを基板とし、強電界ドリフト
層をポリシリコンの陽極酸化により形成するので大面積
化が容易である。本発明７によれば、表面に凹凸を有す
るセラミックスを基板とし、強電界ドリフト層をポリシ
リコンの陽極酸化により形成するので、大面積化・大量
生産が容易である。本発明８によれば、薄膜電極配線を
シリサイドで形成した後に、薄膜電極配線をマスクとし
て選択的に陽極酸化を行い、強電界ドリフト層を作製す
る製造方法であるため、プロセスが安定である。本発明
９によれば、基板に金属を成膜・パターニングした後、
強電界ドリフト層となるポリシリコン層を成膜すると同
時にシリサイド化するので、工程が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電子放出表示装置の製造方法の一例を示
す図。 （ａ） 絶縁性基板１の表面に裏面電極２を形成する工
程。 （ｂ） 表面にポリシリコン層３を形成する工程。 （ｃ） ポリシリコン層３を多孔質ポリシリコン層（強
電界ドリフト層）４を形成する工程。 （ｄ） 薄膜電極５と薄膜電極配線６を形成する工程。 （ｅ） 前記工程により作製した電子放出素子に対向さ
せて、ガラス基板９上にコレクタ電極７及び蛍光体８を
設けた部材を配置させる工程。

【図２】本発明１の電子放出表示装置の一実施態様を示
す図。

【図３】本発明８の製造方法の一例を示す図。 （ａ） 凹凸が形成された絶縁性基板１の上に裏面電極
２及びポリシリコン層３を形成し、次いで、Ｐｔ１０と
そのエッチングマスクとなるＳｉＯ_２ １１を設ける工
程。 （ｂ） ＳｉＯ_２１１をパターニングし、これをマスク
としてＰｔをエッチングした後、薄膜電極配線６とする
工程。 （ｃ） ポリシリコン層３を強電界ドリフト層４に変
え、薄膜電極５を形成し次いで、ガラス基板９上にコレ
クタ電極７及び蛍光体８を設けた部材をスペーサ１２を
介して一体化し、内部を真空にして電子放出表示装置と
する工程。

【図４】図３に示す製造方法におけるＰｔ１０のパター
ンを示す図。

【図５】異方性エッチングによるシリコン基板表面の凹
凸構造を示す図。 （ａ） ＜１００＞シリコン単結晶基板から得られる形
状を示す図。 （ｂ） （ａ）のＸ−Ｘ′断面図。 （ｃ） （ａ）においてマスクの大きさとエッチング時
間を変えることにより得られる形状を示す図。 （ｄ） （ｃ）のＹ−Ｙ′断面図。

【図６】本発明５の電子放出表示装置の製造方法の一例
を示す図。 （ａ） シリコン基板１の表面をフォトリソグラフィに
よりパターニングする工程。 （ｂ） 絶縁膜１４、裏面電極２、ポリシリコン層３、
薄膜電線配線６を設ける工程。 （ｃ） 強電界ドリフト層４、薄膜電極５を設ける工
程。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ 裏面電極 ３ ポリシリコン層 ４ 強電界ドリフト層（多孔質ポリシリコン層） ５ 薄膜電極 ６ 薄膜電極配線 ７ コレクタ電極 ８ 蛍光体 ９ ガラス基板 １０ Ｐｔ １１ ＳｉＯ_２ １２ スペーサ １３ マスキング材 １４ 絶縁膜 Ｖｂ バイアス Ｖｐｓ 素子に印加された電圧

フロントページの続き (72)発明者 近藤 浩 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 5C036 EE01 EE03 EE14 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EH04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基板／裏面電極／強電界ドリ
   フト層／薄膜電極を具備する半導体素子（電子放出素
   子）からの電子放出現象により真空中に電子を放出させ
   て蛍光体を発光させる電子放出表示装置であって、前記
   電子放出素子の表面に複数の凹凸を有し、前記強電界ド
   リフト層が凹面全面又は凸面全面に形成され、前記薄膜
   電極と接した配線（薄膜電極配線）を有する電子放出表
   示装置。
2. 【請求項２】 薄膜電極配線がシリサイド（ケイ化物）
   で形成されている請求項１記載の電子放出表示装置。
3. 【請求項３】 裏面電極がシリサイド（ケイ化物）で形
   成されている請求項１又は２記載の電子放出表示装置。
4. 【請求項４】 シリサイドが、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、
   Ｚｒの何れかの金属とのシリサイドからなる請求項２又
   は３記載の電子放出表示装置。
5. 【請求項５】 基板がシリコンで形成され、該基板の表
   面に異方性エッチングによる凹凸が形成されている請求
   項１〜４の何れかに記載の電子放出表示装置。
6. 【請求項６】 基板が、表面に凹凸を有するガラスで形
   成され、強電界ドリフト層がポリシリコンの陽極酸化に
   より形成されている請求項１〜４の何れかに記載の電子
   放出表示装置。
7. 【請求項７】 基板が、表面に凹凸を有するセラミック
   スで形成され、強電界ドリフト層がポリシリコンの陽極
   酸化により形成されている請求項１〜４の何れかに記載
   の電子放出表示装置。
8. 【請求項８】 薄膜電極配線をシリサイドで形成した
   後、該薄膜電極配線をマスクとして選択的に陽極酸化を
   行い、強電界ドリフト層を作製することを特徴とする請
   求項２記載の電子放出表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 基板上に金属を成膜・パターニングした
   後、強電界ドリフト層となるポリシリコン層を成膜する
   と同時にシリサイド化することを特徴とする請求項３記
   載の電子放出表示装置の製造方法。