JP2616918B2 - Display device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は表示装置に係り、特に電子を蛍光部に照射し
て、発光させることによって表示を行う表示装置に関す
る。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, and more particularly, to a display device that performs display by irradiating a fluorescent portion with electrons to emit light.
[従来技術及びその問題点] 従来、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等
のOA装置における表示装置としては、鮮明が画像が得ら
れ、且つ高輝度であるという長所を持っていることか
ら、CRT(Cathod−Ray−Tub)が多く用いられてきた。[Prior art and its problems] Conventionally, as a display device in an OA device such as a word processor or a personal computer, a CRT (Cathod-Ray) has advantages that a clear image can be obtained and high luminance is obtained. −Tub) has been widely used.
しかしながら、CRTは、電子源から放出された電子
を、偏向コイルによって発生させた磁界によって偏向さ
せて走査し、R,G,B(カラー表示用の場合)の蛍光体面
に照射することによって表示を行うものであり、偏向に
よって移動させる距離が表示面の大きさとなるために、
電子を移動させる距離が大きくなり、この距離をかせぐ
ために電子源から蛍光部までの距離が大きくなって平面
化が困難な問題点を持っていた。However, the CRT scans by deflecting the electrons emitted from the electron source by the magnetic field generated by the deflecting coil and irradiating the phosphor surface of R, G, B (for color display) to display the image. Since the distance moved by the deflection becomes the size of the display surface,
There is a problem that the distance for moving the electrons is increased and the distance from the electron source to the fluorescent portion is increased to increase the distance, making planarization difficult.
一方、近年、平面型表示装置として、液晶素子、プラ
ズマディスプレイ、EL等が注目されつつあるが、液晶素
子は、受光素子であるために、光源(自然光を含む)が
必要で、光源の輝度ムラ等の影響を受けやすい問題点を
有しており、さらに液晶自体では3色以上のカラー表示
が困難であるという問題点を有していた。また、プラズ
マディスプレイ、ELは発光素子であり上記の受光素子の
問題点がなく、単一色では製品化段階まできているが、
発光体の各波長による発光効率の差等の点から多色化が
困難であり、コスト面からも問題点を有していた。On the other hand, in recent years, liquid crystal elements, plasma displays, ELs, and the like have been receiving attention as flat-panel display devices. And the like, and it is difficult to display three or more colors with the liquid crystal itself. In addition, plasma displays and EL are light-emitting elements and do not have the above-mentioned problems with light-receiving elements.
It is difficult to achieve multicolor from the viewpoint of the difference in luminous efficiency depending on each wavelength of the luminous body, and there is a problem in terms of cost.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、電界効果型
の電子放出素子を用いた、平面化の可能な表示装置を提
供することにある。The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has as its object to provide a display device that can be planarized using a field-effect type electron-emitting device.
[問題点を解決するための手段] 本発明の表示装置は、基体面上に形成された尖頭部を
有する電極と、前記基体面上で且つ前記尖頭部の近傍に
設けられた引き出し電極と、前記引き出し電極上に設け
られた偏向用電極と、前記尖頭部を有する電極に対向し
て設けられた蛍光部とを有する表示装置において、 前記尖頭部を有する電極が、前記基体面に、この基体
面の核形成密度よりも大きい核形成密度を有する非晶質
または多結晶材料から成り、且つ、成長して単結晶とな
る単一核が形成されるのに充分小さい4μm以下の大き
さを有する領域を形成する工程、次に前記基体面に原料
ガスを供給することによって成長して単結晶となる単一
核を前記領域上に形成する工程、及び、引き続いて前記
基体面に原料ガスを供給することによって前記単一核を
中心にして単結晶を成長させる工程によって形成された
ことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] A display device according to the present invention includes an electrode having a pointed head formed on a base surface, and an extraction electrode provided on the base surface and near the pointed head. A deflecting electrode provided on the extraction electrode, and a fluorescent portion provided opposite to the electrode having the peak, wherein the electrode having the peak is provided on the base surface. In addition, 4 μm or less of an amorphous or polycrystalline material having a nucleation density higher than the nucleation density of the substrate surface and small enough to form a single nucleus that grows into a single crystal is formed. Forming a region having a size, then forming a single nucleus that becomes a single crystal by growing by supplying a source gas to the substrate surface, and forming a single nucleus on the region; By supplying a raw material gas, It is characterized by being formed by a step of growing a single crystal centering on one nucleus.
[作用] 本発明の表示装置は、尖頭部を有する電極と引き出し
電極との間に印加される電圧の制御によって電子放出量
の制御を行い、尖頭部を有する電極に対して蛍光部を高
電位とする電圧を印加することにより、蛍光部に電子を
照射して蛍光部を発光させるものである。[Operation] The display device of the present invention controls the amount of electron emission by controlling the voltage applied between the electrode having the sharp point and the extraction electrode, and applies the fluorescent portion to the electrode having the sharp point. By applying a high potential voltage, the fluorescent part is irradiated with electrons to cause the fluorescent part to emit light.
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明の表示装置の一実施例を説明するため
の概略的部分断面図である。FIG. 1 is a schematic partial sectional view for explaining an embodiment of the display device of the present invention.
第2図(A)は上記第1図の電子放出部の部分拡大図
であり、第2図(B)は電子放出部の平面図である。FIG. 2 (A) is a partially enlarged view of the electron emission portion in FIG. 1, and FIG. 2 (B) is a plan view of the electron emission portion.
第1図及び第2図(A)に示すように、堆積される面
を構成する非晶質絶縁材料であるSiO2等の酸化基体1
に、Si3N4等の異種材料の核形成ベース2を一定の距離
を隔てて複数個形成する。これらの核形成ベース2に形
成された単一の核を中心としてMo,W,Si等の単結晶を成
長させることにより、略円錐形の尖頭部を有する所望の
大きさの電極7を形成する。各電極7の尖頭部は電子放
出部となる。このとき異種材料面以外の堆積される面は
非核形成面となり、核形成ベース2を中心とする単結晶
成長以外の成長は抑えられる。なお、単結晶の製造方法
については、後述する。As shown in FIGS. 1 and 2 (A), an oxide substrate 1 such as SiO 2 which is an amorphous insulating material constituting a surface to be deposited.
Next, a plurality of nucleation bases 2 of different materials such as Si 3 N 4 are formed at a predetermined distance. By growing a single crystal of Mo, W, Si or the like around the single nucleus formed on the nucleation base 2, an electrode 7 of a desired size having a substantially conical point is formed. I do. The tip of each electrode 7 serves as an electron emitting portion. At this time, the surface to be deposited other than the dissimilar material surface is a non-nucleation forming surface, and growth other than single crystal growth centering on the nucleation base 2 is suppressed. The method for producing a single crystal will be described later.
形成された電極7を中心として開口部が設けられたSi
O2等の絶縁層5を形成し、さらにこの絶縁層5に電極7
を中心として皿状に凹部を形成する。この凹部にMo等の
金属層を形成して、引き出し電極3を形成し、さらにSi
O2等の絶縁層6を形成し、第2図(B)に示すように、
この絶縁層6上に対となる電極41,43と電極42,44とを形
成する。Si having an opening centered on the formed electrode 7
An insulating layer 5 of O 2 or the like is formed.
A recess is formed in the shape of a dish centered on. A metal layer of Mo or the like is formed in the concave portion to form a lead electrode 3,
An insulating layer 6 such as O 2 is formed, and as shown in FIG.
Forming the insulating layer electrode 4 1 a pair on the 6, 4 3 and the electrode 4 2, 4 4.
電極7上には、一定の距離を隔てて、R,G,Bの蛍光体
を三列×三行に塗り分けて各蛍光領域を形成した単位領
域9が、多数形成された蛍光部8に設けられる。各単位
領域9は電極7のピッチに合わせて形成され、各単位領
域9が電極7に対向するように形成される。On the electrode 7, a plurality of unit regions 9 in which each of the fluorescent regions is formed by applying R, G, and B phosphors in three columns × three rows at a fixed distance are formed on the fluorescent part 8 in which a large number is formed. Provided. Each unit region 9 is formed in accordance with the pitch of the electrode 7, and each unit region 9 is formed so as to face the electrode 7.
なお、上記実施例においては、引き出し電極3は、Mo
等の金属層をプロセス中で加工することによって作製し
たが、前記絶縁層5の形成後に開口部を有する金属板を
絶縁層5に接着することによって作製してもよい。In the above embodiment, the extraction electrode 3 is made of Mo.
Although it was produced by processing a metal layer such as in the process, it may be produced by bonding a metal plate having an opening to the insulating layer 5 after the formation of the insulating layer 5.
以下、上記構成の表示装置の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of the display device having the above configuration will be described.
第3図は上記実施例の電子放出部の部分組立図であ
る。なお、電極41,43及び電極42,44は簡易化のために省
略する。FIG. 3 is a partially assembled view of the electron-emitting portion of the above embodiment. The electrode 4 1, 4 3 and electrodes 4 2, 4 4 are omitted for simplicity.
第4図はマトリクス状に配置された配線と引き出し電
極とによる電子放出制御動作の概略的説明図である。FIG. 4 is a schematic explanatory view of an electron emission control operation by wirings and extraction electrodes arranged in a matrix.
第5図は上記実施例の表示装置の動作説明図である。 FIG. 5 is an operation explanatory view of the display device of the above embodiment.
第3図に示すように、電子放出部の配線は、堆積面に
尖頭部を有する電極7を形成した後、絶縁層5に溝を設
け、この溝に配線10を設けることによって形成すること
ができ、電極7と接続させ、配線10と前記引き出し電極
3との間に引き出し電極3側を高電位とする電圧を電源
V3によって印加すると、電極7の尖頭部から電子放出を
行わせることができる。As shown in FIG. 3, the wiring of the electron-emitting portion is formed by forming a groove 7 in the insulating layer 5 after forming the electrode 7 having a peak on the deposition surface, and forming the wiring 10 in the groove. A voltage is applied between the wiring 10 and the lead electrode 3 so that the potential of the lead electrode 3 is high between the wiring 10 and the lead electrode 3.
When applied by V 3 , electrons can be emitted from the pointed tip of the electrode 7.
配線10と前記引き出し電極3との間の電子放出制御
は、例えば第4図に示すように、列状に配置された配線
101〜104のそれぞれに順次0Vの電圧を印加し、且つ配線
101〜104に対してマトリクス状に列状に配置された引き
出し電極31〜34のそれぞれにトランジスタを接続して、
所望の引き出し電極に所望のタイミングで電圧信号を入
力することによって、任意の位置の電極7から電子を放
出させることができる。The electron emission between the wiring 10 and the extraction electrode 3 is controlled by, for example, wiring arranged in a row as shown in FIG.
Apply a voltage of 0 V to each of 10 1 to 10 4
10 1 to 10 4 each of the extraction electrode 3 1 to 3 4 arranged in a row in a matrix by connecting the transistors with respect to,
By inputting a voltage signal to a desired extraction electrode at a desired timing, electrons can be emitted from the electrode 7 at an arbitrary position.
放出された電子は、第5図に示すように、電極7と蛍
光部8との間に、蛍光部8を高電位とする電圧を印加す
ると、第5図に示すように、電極41,43及び電極42,44の
略中心を通って蛍光部8の単位領域9に照射される。こ
の時、電極41,43間に電源V2によって、所定の電圧を印
加すると、電子は図中Y方向に偏向制御され、電極42,4
4の間に電源V1によって、所定の電圧を印加すると、電
子は図中X方向に偏向制御される。As shown in FIG. 5, the emitted electrons are applied to the electrodes 4 1 , 2 by applying a voltage between the electrode 7 and the fluorescent portion 8 to make the fluorescent portion 8 have a high potential, as shown in FIG. 4 3 and through substantially the center of the electrode 4 2, 4 4 is applied to the unit area 9 of the fluorescent portion 8. At this time, when a predetermined voltage is applied between the electrodes 4 1 and 4 3 by the power supply V 2 , electrons are controlled to be deflected in the Y direction in the figure, and the electrodes 4 2 and 4 3 are controlled.
By the power supply V 1 during 4, when a predetermined voltage is applied, electrons are deflected controlled in the X direction in FIG.
以上のように、本実施例の表示装置は、配線10と前記
引き出し電極3に印加される電圧の制御によって電子放
出量の制御を行い、且つ電極41,43及び電極42,44にそれ
ぞれ印加される電圧によって、単位領域9を構成する各
蛍光体領域の所望の位置に電子を照射することが可能で
ある。As described above, the display device according to the present embodiment controls the amount of electron emission by controlling the voltage applied to the wiring 10 and the extraction electrode 3, and controls the electrodes 4 1 , 4 3 and the electrodes 4 2 , 4 4. It is possible to irradiate desired positions of the respective phosphor regions constituting the unit region 9 with electrons by the voltages respectively applied to the pixels.
なお、上記実施例は、電極41,43及び電極42,44にそれ
ぞれ印加される電圧によって、電子の移動方向を制御す
るものであるが、尖頭部を有する電極7のそれぞれに対
して、一つの蛍光体領域をそれぞれ対向させて表示装置
を構成することができる。In the above embodiment, the moving direction of the electrons is controlled by the voltages applied to the electrodes 4 1 , 4 3 and the electrodes 4 2 , 4 4 , respectively. On the other hand, a display device can be configured such that one phosphor region faces each other.
第6図は本発明の表示装置の他の実施例を説明するた
めの概略的部分断面図である。FIG. 6 is a schematic partial sectional view for explaining another embodiment of the display device of the present invention.
同図において、各尖頭部を有する電極7に対向して、
R,G,Bの各蛍光体領域が設けられる。この場合、単位領
域9は9個の電極7によって制御され、偏向用の電極
41,43及び電極42,44は不要である。In the same figure, facing the electrode 7 having each pointed head,
R, G, and B phosphor regions are provided. In this case, the unit area 9 is controlled by nine electrodes 7 and the deflection electrodes
4 1, 4 3 and electrodes 4 2, 4 4 is not required.
なお、上記実施例では、単結晶特有の尖頭部が形成さ
れ、電子放出部の形状が均一且つシャープに形成される
ので、特別な針状加工が不要であり、電界強度を均一且
つ強いものとし、動作開始電圧の範囲のバラツキを抑
え、また導電性を改善できるので、電子放出効率を向上
させることができる。In the above-described embodiment, a point unique to the single crystal is formed, and the shape of the electron emitting portion is formed uniformly and sharply. Therefore, no special needle-like processing is required, and the electric field intensity is uniform and strong. Accordingly, variation in the range of the operation start voltage can be suppressed, and the conductivity can be improved, so that the electron emission efficiency can be improved.
上記実施例に示した単結晶成長方法すなわち、堆積さ
れる面に、この堆積される面の材料より核形成密度が十
分大きく、且つ単一の核だけが成長する程度に十分小さ
な異種材料を形成し、この異種材料に成長した単一の核
を中心として結晶を成長させる結晶成長方法は、次のよ
うな利点を有する。The single crystal growth method described in the above embodiment, that is, forming a heterogeneous material on the surface to be deposited with a nucleation density sufficiently higher than that of the material on the surface to be deposited and small enough to grow only a single nucleus. However, the crystal growth method of growing a crystal around a single nucleus grown on a heterogeneous material has the following advantages.
(1)尖頭部を有する電極の形状が、堆積される面,異
種材料面,電極の材質、堆積条件等の製造条件で決定さ
れ、所望の大きさの電極を形成することができ、またそ
の大きさのバラツキを抑えることができる。(1) The shape of the electrode having a pointed tip is determined by manufacturing conditions such as a surface to be deposited, a surface of a different kind of material, a material of the electrode, and deposition conditions, so that an electrode of a desired size can be formed. Variations in the size can be suppressed.
(2)尖頭部を有する電極の位置が異種材料面の位置精
度で決められるので、所望の位置に高精度に作製するこ
とができ、複数の電子放出口を有する電子放出部をファ
インピッチで作製することができる。(2) Since the position of the electrode having the pointed head is determined by the positional accuracy of the dissimilar material surface, it can be manufactured at a desired position with high accuracy, and the electron emitting portion having a plurality of electron emitting ports can be formed at a fine pitch. Can be made.
(3)従来、単結晶の成長が困難であった非晶質の絶縁
材料面にも単結晶を成長させることが容易となり、高耐
圧な電子放出部を提供することができる。また、非晶質
絶縁基板が比較的安価で、大面積化が可能であることか
ら、大面積に表示装置を形成することができる。(3) It is easy to grow a single crystal even on an amorphous insulating material surface where it has conventionally been difficult to grow a single crystal, and it is possible to provide a high breakdown voltage electron-emitting portion. Further, since the amorphous insulating substrate is relatively inexpensive and can have a large area, a display device can be formed over a large area.
(4)通常の半導体製造プロセスで製造することができ
るので、簡易な工程で高集積化を行なうことができる。(4) Since the semiconductor device can be manufactured by an ordinary semiconductor manufacturing process, high integration can be performed by simple steps.
以下、堆積される面に単結晶を成長させる単結晶成長
法について詳述する。Hereinafter, a single crystal growth method for growing a single crystal on a surface to be deposited will be described in detail.
まず、堆積される面上に選択的に堆積膜を形成する選
択堆積法について述べる。選択堆積法とは、表面エネル
ギー、付着係数、脱離係数、表面拡散速度等という薄膜
形成過程での核形成を左右する因子の材料間での差を利
用して、基板上に選択的に薄膜を形成する方法である。First, a selective deposition method for selectively forming a deposition film on a surface to be deposited will be described. Selective deposition is a method of selectively depositing a thin film on a substrate using the difference between materials, such as surface energy, adhesion coefficient, desorption coefficient, and surface diffusion rate, which influence nucleation during the thin film formation process. It is a method of forming.
第7図(A)および(B)は選択堆積法の説明図であ
る。FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of the selective deposition method.
まず、同図(A)に示すように、基板11上に、基板11
と上記因子の異なる材料から成る薄膜12を所望部分に形
成する。そして、適当な堆積条件によって適当な材料か
ら成る薄膜の堆積を行うと、同図(B)に示すように、
薄膜13は薄膜12上のみ成長し、基板11上には成長しない
という現象を生じさせることができる。この現象を利用
することで、自己整合的に成形された薄膜13を成長させ
ることができ、従来のようなレジストを用いたリソグラ
フィ工程の省略が可能となる。First, as shown in FIG.
And a thin film 12 made of a material having the above factors different from each other is formed at a desired portion. Then, when a thin film made of an appropriate material is deposited under appropriate deposition conditions, as shown in FIG.
The phenomenon that the thin film 13 grows only on the thin film 12 but not on the substrate 11 can be caused. By utilizing this phenomenon, the thin film 13 formed in a self-aligned manner can be grown, and a conventional lithography process using a resist can be omitted.
このような選択形成法による堆積を行うことができる
材料としては、たとえば基板11としてSiO2、薄膜12とし
てSi、GaAs、窒化シリコン、そして堆積させる薄膜13と
してSi、W、GaAs、InP等がある。Materials that can be deposited by such a selective formation method include, for example, SiO 2 as the substrate 11, Si, GaAs, silicon nitride as the thin film 12, and Si, W, GaAs, InP as the thin film 13 to be deposited. .
第8図は、SiO2の堆積される面と窒化シリコンの堆積
される面との核形成密度の経時変化を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing the change over time in the nucleation density of the surface on which SiO 2 is deposited and the surface on which silicon nitride is deposited.
同グラフが示すように、堆積を開始して間もなくSiO2
上での核形成密度は103cm-2以下で飽和し、20分後でも
その値はほとんど変化しない。As the graph shows, shortly after the start of deposition, SiO 2
The nucleation density above is saturated below 10 3 cm -2 , and its value hardly changes after 20 minutes.
それに対して窒化シリコン(Si3N4)上では、〜4×1
05cm-2で一旦飽和し、それから10分ほど変化しないが、
それ以降は急激に増大する。なお、この測定例では、Si
Cl4ガスをH2ガスで希釈し、圧力175Torr、温度1000℃の
条件下でCVD法により堆積した場合を示している。他にS
iH4、SiH2Cl2、SiHCl3、SiF4等を反応ガスとして用い
て、圧力、温度等を調整することで同様の作用を得るこ
とができる。また、真空蒸着でも可能である。On the other hand, on silicon nitride (Si 3 N 4 ),
Once saturated at 0 5 cm -2 , then it does not change for about 10 minutes,
After that, it increases rapidly. In this measurement example, Si
This shows a case in which Cl 4 gas is diluted with H 2 gas and deposited by the CVD method under the conditions of a pressure of 175 Torr and a temperature of 1000 ° C. S
A similar effect can be obtained by adjusting pressure, temperature, etc. using iH 4 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiF 4 or the like as a reaction gas. Also, vacuum deposition is possible.
この場合、SiO2上の核形成はほとんど問題とならない
が、反応ガス中にHClガスを添加することで、SiO2上で
の核形成を更に抑制し、SiO2上でのSiの堆積を皆無にす
ることができる。In this case, nucleation on SiO 2 is not a problem, but by adding HCl gas to the reaction gas, nucleation on SiO 2 is further suppressed, and deposition of Si on SiO 2 is completely eliminated. Can be
このような現象は、SiO2および窒化シリコンの材料表
面のSiに対する吸着係数、脱離係数、表面拡散係数等の
差によるところが大きいが、Si原子自身によってSiO2が
反応し、蒸気圧が高い一酸化シリコンが生成されること
でSiO2自身がエッチングされ、窒化シリコン上ではこの
ようなエッチング現象は生じないということも選択堆積
を生じさせる原因となっていると考えらる(T.Yonehar
a,S.Yoshioka,S.Miyazawa Journal of Applied Physics
53,6839,1982)。Such a phenomenon is largely due to the difference in the adsorption coefficient, desorption coefficient, surface diffusion coefficient, etc. of the material surface of SiO 2 and silicon nitride with respect to Si, but SiO 2 reacts by the Si atoms themselves and the vapor pressure is high. The generation of silicon oxide etches SiO 2 itself, and the fact that such an etching phenomenon does not occur on silicon nitride is also considered to be a cause of selective deposition (T. Yonehar
a, S.Yoshioka, S.Miyazawa Journal of Applied Physics
53,6839,1982).
このように堆積される面の材料としてSiO2および窒化
シリコンを選択し、堆積材料としてシリコンを選択すれ
ば、同グラフに示すように十分に大きな核形成密度差を
得ることができる。なお、ここでは堆積される面の材料
としてSiO2が望ましいが、これに限らずSiOxであっても
核形成密度差を得ることができる。If SiO 2 and silicon nitride are selected as the material of the surface to be deposited as described above and silicon is selected as the deposition material, a sufficiently large difference in nucleation density can be obtained as shown in the graph. Here, SiO 2 is desirable as the material of the surface to be deposited, but the material is not limited to this, and a difference in nucleation density can be obtained even with SiO x .
勿論、これらの材料に限定されるものではなく、核形
成密度の差が同グラフで示すように核の密度で102倍以
上であれば十分であり、後に例示するような材料によっ
ても堆積膜の十分な選択形成を行うことができる。Of course, the invention is not limited to these materials, it is sufficient if 10 2 times or more in a density of nuclei as shown by the difference the graph of nucleation density, also deposited by a material exemplified later film Can be formed selectively.
この核形成密度差を得る他の方法としては、SiO2上に
局所的にSiやN等をイオン注入して過剰にSiやN等を有
する領域を形成してもよい。As another method of obtaining the difference in nucleation density, a region having excessive Si, N, or the like may be formed by locally implanting ions of Si, N, or the like on SiO 2 .
このような選択堆積法を利用し、堆積される面の材料
より核形成密度の十分大きい異種材料を単一の核だけが
成長するように十分微細に形成することによって、その
微細な異種材料の存在する箇所だけに単結晶を選択的に
成長させることができる。Utilizing such a selective deposition method, a heterogeneous material having a nucleation density sufficiently higher than that of the surface to be deposited is formed fine enough so that only a single nucleus grows. The single crystal can be selectively grown only at the existing position.
なお、単結晶の選択的成長は、核形成面の電子状態、
特にダングリングボンドの状態によって決定されるため
に、核形成密度の低い材料(たとえばSiO2)はバルク材
料である必要はなく、任意の材料や基板等の表面のみに
形成されて上記堆積される面を成していればよい。The selective growth of the single crystal depends on the electronic state of the nucleation surface,
In particular, since the material is determined by the state of the dangling bond, the material having a low nucleation density (for example, SiO 2 ) does not need to be a bulk material, and is formed only on the surface of an arbitrary material or a substrate and deposited. It only has to be a plane.
第9図(A)〜(C)は、単結晶形成方法の一例を示
す形成工程図であり、第10図(A)および(B)は、第
9図(A)および(C)における基板の斜視図である。9 (A) to 9 (C) are formation process diagrams showing an example of a method for forming a single crystal, and FIGS. 10 (A) and (B) show the substrate in FIGS. 9 (A) and 9 (C). It is a perspective view of.
まず、第9図(A)および第10図(A)に示すよう
に、基板14上に、選択堆積を可能にする核形成密度の小
さい薄膜15を形成し、その上に核形成密度の大きい核形
成面材料を薄く堆積させ、リソグラフィ等によってパタ
ーニングすることで異種材料16を十分微細に形成する。
ただし、基板14の大きさ、結晶構造および組成は任意の
ものでよく、機能素子が形成された基板であってもよ
い。また、異種材料16とは、上述したように、SiやN等
を薄膜15にイオン注入して形成される過剰にSiやN等を
有する変質領域を含めるものとする。First, as shown in FIG. 9 (A) and FIG. 10 (A), a thin film 15 having a small nucleation density enabling selective deposition is formed on a substrate 14, and a thin film 15 having a high nucleation density is formed thereon. The nucleation surface material is deposited thinly and patterned by lithography or the like to form the dissimilar material 16 sufficiently fine.
However, the size, crystal structure and composition of the substrate 14 may be arbitrary, and may be a substrate on which a functional element is formed. Further, as described above, the dissimilar material 16 includes an altered region having excessive Si, N, or the like formed by ion-implanting Si, N, or the like into the thin film 15.
次に、適当な堆積条件によって異種材料16だけに薄膜
材料の単一の核が形成される。すなわち、異種材料16
は、単一の核のみが形成される程度に十分微細に形成す
る必要がある。異種材料16の大きさは、材料の種類によ
って異なるが、数ミクロン以下であればよい。更に、核
は単結晶構造を保ちながら成長し、第4図(B)に示す
ように島状の単結晶粒17となる。島状の単結晶粒17が形
成されるためには、すでに述べたように、薄膜15上で全
く核形成が起こらないように条件を決めることが必要で
ある。Next, a single nucleus of thin film material is formed only in the dissimilar material 16 by appropriate deposition conditions. That is, different materials 16
Must be formed fine enough to form only a single nucleus. The size of the dissimilar material 16 depends on the type of the material, but may be several microns or less. Further, the nucleus grows while maintaining the single crystal structure, and becomes an island-like single crystal grain 17 as shown in FIG. 4 (B). In order to form island-like single crystal grains 17, as described above, it is necessary to determine conditions so that nucleation does not occur on the thin film 15 at all.
島状の単結晶粒17は単結晶構造を保ちながら異種材料
16を中心して更に成長し、同図(C)に示すように略円
錐形の尖頭部を有する回転体の単結晶17aとなる。The island-shaped single crystal grains 17 are made of different materials while maintaining the single crystal structure.
The crystal grows further around the center 16 and becomes a rotating single crystal 17a having a substantially conical point as shown in FIG.
このように堆積される面の材料である薄膜15が基板14
上に形成されているために、支持体となる基板14は任意
の材料を使用することができ、更に基板14に機能素子等
が形成されたものであっても、その上に容易に単結晶を
形成することができる。The thin film 15, which is the material of the surface thus deposited, is
Since the substrate 14 is formed on the substrate 14, any material can be used for the substrate 14 serving as a support, and even if a functional element or the like is formed on the substrate 14, a single crystal can be easily formed thereon. Can be formed.
なお、上記実施例では、堆積される面の材料を薄膜15
で形成したが、選択堆積を可能にする核形成密度の小さ
い材料から成る基板をそのまま用いて、単結晶を同様に
形成してもよい。In the above embodiment, the material on the surface to be deposited is the thin film 15.
However, a single crystal may be similarly formed using a substrate made of a material having a low nucleation density that enables selective deposition.
第11図(A)〜(C)は、単結晶形成方法の他の例を
示す形成工程図である。FIGS. 11A to 11C are formation process diagrams showing another example of a single crystal formation method.
同図に示すように、選択堆積を可能にする核形成密度
の小さい材料からなる基板15上に、異種材料16を十分微
小に形成することで、第11図に示した例と同様にして単
結晶を形成することができる。As shown in FIG. 11, by dissimilarly forming a different material 16 on a substrate 15 made of a material having a low nucleation density that enables selective deposition, a single unit is formed similarly to the example shown in FIG. Crystals can be formed.
(具体例) 次に、上記例における単結晶層の具体的形成方法を説
明する。(Specific Example) Next, a specific method for forming the single crystal layer in the above example will be described.
SiO2を薄膜15の堆積される面の材料とする。勿論、石
英基板を用いてもよいし、金属、半導体、磁性体、圧電
体、絶縁体等の任意の基板上に、スパッタ法、CVD法、
真空蒸着法等を用いて基板表面にSiO2層を形成してもよ
い。また、堆積される面の材料としてはSiO2が望ましい
が、SiOxとしてxの値を変化させたものでもよい。SiO 2 is used as the material of the surface on which the thin film 15 is deposited. Of course, a quartz substrate may be used, or a metal, a semiconductor, a magnetic material, a piezoelectric material, an insulator, etc.
An SiO 2 layer may be formed on the substrate surface by using a vacuum evaporation method or the like. Further, SiO 2 is desirable as the material of the surface to be deposited, but SiO x may have a different value of x.
こうして形成されたSiO2層15上に減圧気相成長法によ
って窒化シリコン層(ここではSi3N4層)又は多結晶シ
リコン層を異種材料として堆積させ、通常のリソグラフ
ィ技術又はX線、電子線若しくはイオン線を用いたリソ
グラフィ技術で窒化シリコン層又は多結晶シリコン層を
パターニングし、数ミクロン以下、望ましくは〜1μm
以下の微小な異種材料16を形成する。A silicon nitride layer (here, a Si 3 N 4 layer) or a polycrystalline silicon layer is deposited as a dissimilar material on the SiO 2 layer 15 formed in this manner by a low pressure vapor phase epitaxy method. Alternatively, a silicon nitride layer or a polycrystalline silicon layer is patterned by a lithography technique using an ion beam, and is patterned to several microns or less, preferably to about 1 μm.
The following minute dissimilar material 16 is formed.
続いて、HClとH2と、SiH2Cl2、SiCl4、SiHCl3、SiF4
若しくはSiH4との混合ガスを用いて上記基板15上にSiを
選択的に成長させる。その際の基板限度は700〜1100
℃、圧力は約100Torrである。Subsequently, HCl and H 2 , SiH 2 Cl 2 , SiCl 4 , SiHCl 3 , SiF 4
Alternatively, Si is selectively grown on the substrate 15 by using a mixed gas with SiH 4 . In that case, the board limit is 700-1100
C, pressure is about 100 Torr.
数十分程度の時間で、SiO2上の窒化シリコン又は多結
晶シリコンの微細な異種材料16を中心として、単結晶の
Siの粒17が成長し、最適の成長条件とすることで、その
大きさは上記の異種材料程度の大きさから数十μm程度
あるいはそれ以上の単結晶17aが形成される。In a few tens of minutes, a single crystal of silicon nitride or polycrystal silicon on SiO 2
By growing the Si grains 17 under optimal growth conditions, a single crystal 17a having a size from the size of the above-mentioned dissimilar materials to about several tens μm or more is formed.
(窒化シリコンの組成) これまで述べてきたような堆積される面の材料と異種
材料との十分な核形成密度差を得るには、Si3N4に限定
されるものではなく、窒化シリコンの組成を変化させた
ものでもよい。(Silicon nitride composition) In order to obtain a sufficient difference in nucleation density between the material on the surface to be deposited and the dissimilar material as described above, it is not limited to Si 3 N 4 , but silicon nitride. The composition may be changed.
RFプラズマ中でSiH4ガスとNH3ガスとを分解させて低
温で窒化シリコン膜を形成するプラズマCVD法では、SiH
4ガスとNH3ガスとの流量比を変化させることで、堆積す
る窒化シリコン膜のSiとNの組成比を大幅に変化させる
ことができる。In a plasma CVD method in which a SiN 4 gas and an NH 3 gas are decomposed in an RF plasma to form a silicon nitride film at a low temperature, SiH 4 is used.
By changing the flow ratio of the 4 gas and the NH 3 gas, the composition ratio of Si and N of the silicon nitride film to be deposited can be changed greatly.
第12図は、SiH4とNH3の流量比と形成された窒化シリ
コン膜中のSiおよびNの組成比との関係を示したグラフ
である。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the flow ratio of SiH 4 and NH 3 and the composition ratio of Si and N in the formed silicon nitride film.
この時の堆積条件は、RF出力175W、基板温度380℃で
あり、SiH4ガス流量を300cc/minに固定し、NH3ガスの流
量を変化させた。同グラフに示すようにNH3/SiH4のガス
流量比を4〜10へ変化させると、窒化シリコン膜中のSi
/N比は1.1〜0.58に変化することがオージェ電子分光法
によって明らかとなった。The deposition conditions at this time were an RF output of 175 W and a substrate temperature of 380 ° C., and the flow rate of NH 3 gas was changed while the flow rate of SiH 4 gas was fixed at 300 cc / min. As shown in the graph, when the gas flow ratio of NH 3 / SiH 4 was changed from 4 to 10, Si in the silicon nitride film was changed.
Auger electron spectroscopy revealed that the / N ratio varied from 1.1 to 0.58.
また、減圧CVD法でSiH2Cl2ガスとNH3ガスとを導入
し、0.3Torrの減圧下、温度約800℃の条件で形成した窒
化シリコン膜の組成は、ほぼ化学量論比であるSi3N4(S
i/N=0.75)に近いものであった。In addition, the composition of a silicon nitride film formed under a reduced pressure of 0.3 Torr and a temperature of about 800 ° C. by introducing a SiH 2 Cl 2 gas and an NH 3 gas by a reduced pressure CVD method is almost stoichiometric. 3 N 4 (S
i / N = 0.75).
また、SiをアンモニアあるいはN2中で約1200℃で熱処
理すること(熱窒化法)で形成される窒化シリコン膜
は、その形成方法が熱平衡下で行われるために、更に化
学量論比に近い組成を得ることができる。In addition, a silicon nitride film formed by heat-treating Si at about 1200 ° C. in ammonia or N 2 (thermal nitriding method) has a closer stoichiometric ratio because the forming method is performed under thermal equilibrium. A composition can be obtained.
以上の様に種々の方法で形成した窒化シリコンをSiの
核形成密度がSiO2より高い堆積される面の材料として用
いて上記Siの核を成長させると、その組成比により核形
成密度に差が生じる。When nucleation density of the silicon nitride formed by various methods Si is grown nuclei of the Si used as the material of the surface to be higher deposition than SiO 2 as described above, the difference in nucleation density by the composition ratio Occurs.
第13図は、Si/N組成比と核形成密度との関係を示すグ
ラフである。同グラフに示すように、窒化シリコン膜の
組成を変化させることで、その上に成長するSiの核形成
密度は大幅に変化する。この時の核形成条件は、SiCl4
ガスを175Torrに減圧し、1000℃でH2と反応させてSiを
生成させる。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the Si / N composition ratio and the nucleation density. As shown in the graph, by changing the composition of the silicon nitride film, the nucleation density of Si grown thereon changes significantly. The nucleation conditions at this time were SiCl 4
The gas is depressurized to 175 Torr and reacted with H 2 at 1000 ° C. to generate Si.
このように窒化シリコンの組成によって核形成密度が
変化する現象は、単一の核を成長させる程度に十分微細
に形成される異種材料としての窒化シリコンの大きさに
影響を与える。すなわち、核形成密度が大きい組成を有
する窒化シリコンは、非常に微細に形成しない限り、単
一の核を形成することができない。Such a phenomenon that the nucleation density changes depending on the composition of silicon nitride affects the size of silicon nitride as a dissimilar material formed sufficiently finely to grow a single nucleus. That is, silicon nitride having a composition with a high nucleation density cannot form a single nucleus unless formed very finely.
したがって、核形成密度と、単一の核が選択できる最
適な窒化シリコンの大きさとを選択する必要がある。た
とえば〜105cm-2の核形成密度を得る堆積条件では、窒
化シリコンの大きさは約4μm以下であれば単一の核を
選択できる。Therefore, it is necessary to select the nucleation density and the optimal silicon nitride size from which a single nucleus can be selected. For example, under the deposition conditions to obtain a nucleation density of about 10 5 cm −2, a single nucleus can be selected if the size of silicon nitride is about 4 μm or less.
(イオン注入による異種材料の形成) Siに対して核形成密度差を実現する方法として、核形
成密度の低い堆積される面の材料であるSiO2の表面に局
所的にSi,N,P,B,F,Ar,He,C,As,Ga,Ge等をイオン注入し
てSiO2の堆積面に変質領域を形成し、この変質領域を核
形成密度の高い堆積される面の材料としても良い。(Formation of different types of materials by ion implantation) as a method for realizing nucleation density difference to Si, topically to SiO 2 surface is a material of the surface to be low deposition of nucleation density Si, N, P, B, F, Ar, He, C, As, Ga, Ge, etc. are ion-implanted to form an altered region on the SiO 2 deposition surface, and this altered region can be used as a material for the surface to be deposited with a high nucleation density. good.
例えば、SiO2表面をレジストで多い、所望の箇所を露
光、現像、溶解させてSiO2表面を部分的に表出させる。For example, often the SiO 2 surface with a resist, exposing the desired portions, development, dissolved the SiO 2 surface partially to expose it.
続いて、SiF4ガスをソースガスとして用い、Siイオン
を10keVで1×1016〜1×1018cm-2の密度でSiO2表面に
打込む。これによる投影飛程は114Åであり、SiO2表面
ではSi濃度が〜1022cm-3に達する。SiO2はもともと非晶
質であるために、Siイオンを注入した領域も非晶質であ
る。Subsequently, using SiF 4 gas as a source gas, Si ions are implanted into the SiO 2 surface at 10 keV at a density of 1 × 10 16 to 1 × 10 18 cm −2 . As a result, the projection range is 114 °, and the Si concentration on the SiO 2 surface reaches 1010 22 cm −3 . Since SiO 2 is originally amorphous, the region into which Si ions are implanted is also amorphous.
なお、変質領域を形成するには、レジストをマスクと
してイオン注入を行うこともできるが、集束イオンビー
ム技術を用いて、レジストマスクを使用せずに絞られた
SiイオンをSiO2表面に注入してもよい。In order to form the altered region, ion implantation can be performed using a resist as a mask, but the focused ion beam technique was used to narrow down the area without using a resist mask.
Si ions may be implanted into the SiO 2 surface.
こうしてイオン注入を行った後、レジストを剥離する
ことで、SiO2面にSiが過剰な変質領域が形成される。こ
のような変質領域が形成された堆積される面となるSiO2
面にSiを気相成長させる。After ion implantation in this manner, the resist is peeled off to form a deteriorated region in which Si is excessive on the SiO 2 surface. SiO 2 which is the surface to be deposited on which such altered regions are formed
Vapor-grow Si on the surface.
第14図は、Siイオンの注入量と核形成密度との関係を
示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the relationship between the implantation amount of Si ions and the nucleation density.
同グラフに示すように、Si+注入量が多い程、核形成
密度が増大することがわかる。As shown in the graph, it can be seen that the nucleation density increases as the Si + implantation amount increases.
したがって、変質領域を十分微細に形成することで、
この変質領域を異種材料としてSiの単一の核を成長させ
ることができ、上述したように単結晶を成長させること
ができる。Therefore, by forming the altered region sufficiently fine,
Using this altered region as a dissimilar material, a single nucleus of Si can be grown, and a single crystal can be grown as described above.
なお、変質領域を単一の核が成長する程度に十分微細
に形成することは、レジストのパターニングや、集束イ
オンビームのビームを絞ることによって容易に達成され
る。It is to be noted that the formation of the altered region sufficiently fine enough to grow a single nucleus can be easily achieved by patterning a resist or narrowing a focused ion beam.
(CVD以外のSi堆積方法) Siの選択核形成によって単結晶を成長させるには、CV
D法だけではなく、Siを真空中(<10-6Torr)で電子銃
により蒸発させ、加熱した基板に堆積させる方法も用い
られる。特に、超高真空中(<10-9Torr)で蒸着を行う
MBE(Molecular Beam Epitaxy)法では、基板温度900℃
以上でSiビームとSiO2が反応を始め、SiO2上でのSiの核
形成は皆無になることが知られている(T.Yonehara,S,Y
oshioka and S.Miyazawa Journal of Applied Physics
53,10,p6839,1983)。(Si deposition methods other than CVD) In order to grow single crystals by selective nucleation of Si, CV
In addition to the D method, a method in which Si is evaporated by an electron gun in a vacuum (<10 −6 Torr) and deposited on a heated substrate is also used. In particular, deposition is performed in ultra-high vacuum (<10 -9 Torr)
In MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, substrate temperature is 900 ℃
It is known that the Si beam and SiO 2 begin to react as described above, and there is no Si nucleation on SiO 2 (T.Yonehara, S, Y
oshioka and S. Miyazawa Journal of Applied Physics
53, 10, p6839, 1983).
この現象を利用してSiO2上に点在させた微小な窒化シ
リコンに完全な選択性をもってSiの単一の核を形成し、
そこに単結晶Siを成長させることができた。この時の堆
積条件は、真空度10-8Torr以下、Siビーム強度9.7×10
14atoms/cm2・sec、基板温度900℃〜1000℃であった。Utilizing this phenomenon, a single nucleus of Si is formed with perfect selectivity in minute silicon nitride scattered on SiO 2 ,
Single crystal Si could be grown there. The deposition conditions at this time were as follows: vacuum degree 10 −8 Torr or less, Si beam intensity 9.7 × 10
14 atoms / cm 2 · sec, and the substrate temperature was 900 ° C. to 1000 ° C.
この場合、SiO2+Si→2SiO↑という反応により、SiO
という蒸気圧の著しく高い反応生成物が形成され、この
蒸発によるSiO2自身のSiによるエッチングが生起してい
る。In this case, the reaction of SiO 2 + Si → 2SiO ↑
Thus, a reaction product having a remarkably high vapor pressure is formed, and the SiO 2 itself is etched by Si due to the evaporation.
これに対して、窒化シリコン上では上記エッチング現
象は起こらず、核形成、そして堆積が生じている。On the other hand, the above etching phenomenon does not occur on silicon nitride, and nucleation and deposition occur.
したがって、核形成密度の高い堆積される面の材料と
しては、窒化シリコン以外に、タンタル酸化物(Ta
2O5)、窒化シリコン酸化物(SiON)等を使用しても同
様の効果を得ることができる。すなわち、これらの材料
を微小形成して上記異種材料とすることで、同様に単結
晶を成長させることができる。Therefore, as the material of the surface to be deposited with a high nucleation density, tantalum oxide (Ta
The same effect can be obtained by using 2 O 5 ), silicon nitride oxide (SiON) or the like. That is, a single crystal can be similarly grown by minutely forming these materials to be the above-mentioned different materials.
(タングステン単結晶の成長) Si以外の材料としてタングステンの場合を例示する。(Growth of Tungsten Single Crystal) A case where tungsten is used as a material other than Si will be exemplified.
タングステンは、SiO2上では核形成を起こさず、Si、
WSi2、PtSi、Al等の上では多結晶膜となって堆積するこ
とが知られている。しかし、本発明による結晶成長方法
によれば、単結晶を容易に成長させることができる。Tungsten, without causing nucleation on SiO 2, Si,
It is known that a polycrystalline film is deposited on WSi 2 , PtSi, Al or the like. However, according to the crystal growth method of the present invention, a single crystal can be easily grown.
まず、SiO2を主成分とするガラス、石英、熱酸化膜等
の上に、Si、WSi2、PtSi、又はAlを真空蒸着で堆積さ
せ、フォトリソグラフィによって数μm以下の大きさに
パターニングする。First, Si, WSi 2 , PtSi, or Al is deposited by vacuum deposition on glass, quartz, a thermal oxide film, or the like containing SiO 2 as a main component, and patterned by photolithography to a size of several μm or less.
続いて、250〜500℃に加熱された反応炉内に設置し、
WF6ガスおよび水素ガスの混合ガスを圧力約0.1〜10Torr
の減圧下で、各々75cc/minおよび10cc/minの流量で流
す。Subsequently, it is installed in a reactor heated to 250 to 500 ° C,
WF 6 gas and hydrogen gas mixed gas at a pressure of about 0.1 to 10 Torr
At a flow rate of 75 cc / min and 10 cc / min, respectively.
これによって、WF6+3H2→W+6HFという反応式で表
現されるようにタングステンが生成する。この時、タン
グステンとSiO2との反応性は極めて低く、強固な結合が
生じないために、核形成は起こらず、したがって堆積は
生じない。Thereby, tungsten is generated as represented by the reaction formula of WF 6 + 3H 2 → W + 6HF. At this time, since the reactivity between tungsten and SiO 2 is extremely low and no strong bond is generated, nucleation does not occur and thus no deposition occurs.
これに対して、Si、WSi2、PtSi、Al上にはタングステ
ンの核が形成されるが、微細に形成されているために、
タングステンの単一の核のみが形成される。そして、こ
の単一の核が成長を続け、SiO2上にも横方向に単結晶の
まま成長する。これは、SiO2上にはタングステンの核成
長が起こらないために、単結晶成長を阻害して多結晶と
なることがないためである。On the other hand, tungsten nuclei are formed on Si, WSi 2 , PtSi, and Al, but because they are finely formed,
Only a single nucleus of tungsten is formed. Then, this single nucleus continues to grow and grows on SiO 2 as a single crystal in the lateral direction. This is because the nucleus growth of tungsten does not occur on SiO 2 , so that single crystal growth is not hindered and polycrystal is not formed.
なお、これまで述べた堆積される面の材料、異種材料
および堆積材料の組合せは、上記各実施例に示したもの
だけではなく、十分な核形成密度差を有する材料の組合
せであればよいことは明らかである。したがって、選択
堆積可能なGaAsやInP等の化合物半導体の場合にも、本
発明によって単結晶、単結晶群を形成することができ
る。The combination of the material of the surface to be deposited, the dissimilar material, and the deposition material described above is not limited to the combination shown in each of the above embodiments, and may be any combination of materials having a sufficient nucleation density difference. Is clear. Therefore, even in the case of a compound semiconductor such as GaAs or InP that can be selectively deposited, a single crystal or a group of single crystals can be formed by the present invention.
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明の表示装置によれ
ば、尖頭部を有する電極と引き出し電極との間に印加さ
れる電圧の制御によって電子放出量の制御を行い、尖頭
部を有する電極に対して蛍光部を高電位とする電圧を印
加することにより、蛍光部に電子を照射して蛍光部を発
光させるものであり、電子源をファインピッチに形成
し、複数の電子源を用いて蛍光部を発光できるので、電
子を偏向させるために要する距離を短く、あるいは不要
とすることができ、平面型表示装置を構成することが可
能となる。また、引き出し電極上に偏向用電極を設け、
且つ前記蛍光部に、該偏向用電極によって偏向可能な電
子の移動距離の範囲に複数の蛍光領域を設け、偏向用電
極を制御することによって所望の蛍光領域に電子を照射
することで、一つの尖頭部と有する電極によって、複数
の蛍光領域を発光することができ、電子源の数を減少、
あるいはさらにファインピッチ化を行うことができる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the display device of the present invention, the amount of electron emission is controlled by controlling the voltage applied between the electrode having the pointed head and the extraction electrode, By applying a voltage to the fluorescent portion to a high potential with respect to the electrode having the pointed tip, the fluorescent portion is irradiated with electrons to cause the fluorescent portion to emit light. Since the fluorescent portion can emit light using the electron source, the distance required to deflect the electrons can be shortened or unnecessary, and a flat display device can be configured. Also, a deflection electrode is provided on the extraction electrode,
And, in the fluorescent portion, a plurality of fluorescent regions are provided in a range of the moving distance of the electrons that can be deflected by the deflection electrode, and by irradiating the desired fluorescent region with electrons by controlling the deflection electrode, one With the pointed head and the electrodes, it is possible to emit multiple fluorescent areas, reducing the number of electron sources,
Alternatively, further fine pitching can be performed.
また、本発明によれば、単結晶特有の尖頭部が形成さ
れ、電子放出部の形状が均一且つシャープに形成される
ので、特別な針状加工が不要であり、電界強度を均一且
つ強いものとし、動作開始電圧の範囲のバラツキを抑
え、また導電性を改善できるので、電子放出効率を向上
させることができる。Further, according to the present invention, a pointed head peculiar to a single crystal is formed, and the shape of the electron emitting portion is formed uniformly and sharply. Therefore, no special needle-like processing is required, and the electric field intensity is uniform and strong. In this case, variations in the range of the operation start voltage can be suppressed, and the conductivity can be improved, so that the electron emission efficiency can be improved.
また上記尖頭部を有する電極を形成する場合、堆積さ
れる面に、この堆積される面の材料より核形成密度が十
分大きく、且つ単一の核だけが成長する程度に十分小さ
な異種材料を形成し、この異種材料に成長した単一の核
の中心として単結晶を成長させる結晶成長方法によっ
て、単結晶を形成して電極とすれば次のような利点を有
する。When the electrode having the pointed tip is formed, a dissimilar material having a nucleation density sufficiently higher than that of the material on the surface to be deposited and small enough to grow only a single nucleus is formed on the surface to be deposited. By forming a single crystal into an electrode by a crystal growth method of forming and growing a single crystal as the center of a single nucleus grown on this heterogeneous material, the following advantages are obtained.
(1)尖頭部を有する電極の形状が、堆積される面,異
種材料面,電極の材質、堆積条件等の製造条件で決定さ
れ、所望の大きさの電極を形成することができ、またそ
の大きさのバラツキを抑えることができる。(1) The shape of the electrode having a pointed tip is determined by manufacturing conditions such as a surface to be deposited, a surface of a different kind of material, a material of the electrode, and deposition conditions, so that an electrode of a desired size can be formed. Variations in the size can be suppressed.
(2)尖頭部を有する電極の位置が異種材料面の位置精
度で決められるので、所望の位置に高精度に作製するこ
とができ、複数の電子放出口を有する電子放出部をフィ
インピッチで作製することができる。(2) Since the position of the electrode having the pointed head is determined by the positional accuracy of the surface of the dissimilar material, it can be manufactured at a desired position with high accuracy. Can be produced.
(3)従来、単結晶の成長が困難であった非晶質の絶縁
材料面にも単結晶を成長させることが容易となり、高耐
圧な電子放出部を提供することができる。また、非晶質
絶縁基板が比較的安価で、大面積化が可能であることか
ら、大面積に表示装置を形成することができる。(3) It is easy to grow a single crystal even on an amorphous insulating material surface where it has conventionally been difficult to grow a single crystal, and it is possible to provide a high breakdown voltage electron-emitting portion. Further, since the amorphous insulating substrate is relatively inexpensive and can have a large area, a display device can be formed over a large area.
(4)通常の半導体製造プロセスで製造することができ
るので、簡易な工程で高集積化を行なうことができる。(4) Since the semiconductor device can be manufactured by an ordinary semiconductor manufacturing process, high integration can be performed by simple steps.
第1図は本発明の表示装置の一実施例を説明するための
概略的部分断面図である。 第2図(A)は第1図の電子放出部の部分拡大図であ
り、第2図(B)は電子放出部の平面図である。 第3図は電子放出部の部分組立図である。 第4図はマトリクス状に配置された配線と引き出し電極
とによる電子放出制御動作の概略的説明図である。 第5図は上記実施例の表示装置の動作説明図である。 第6図は本発明の表示装置の他の実施例を説明するため
の概略的部分断面図である。 第7図(A)および(B)は選択堆積法の説明図であ
る。 第8図は、SiO2の堆積される面と窒化シリコンの堆積さ
れる面との核形成密度の経時変化を示すグラフである。 第9図(A)〜(C)は、単結晶形成方法の一例を示す
形成工程図である。 第10図(A)および第10図(B)は、第9図(A)およ
び第9図(C)における基板の斜視図である。 第11図(A)〜(C)は、単結晶形成方法の他の例を示
す形成工程図である。 第12図はSiH4とNH3の流量比と形成された窒化シリコン
膜中のSiおよびNの組成比との関係を示したグラフであ
る。 第13図はSi/N組成比と核形成密度との関係を示すグラフ
である。 第14図はSiイオンの注入量と核形成密度との関係を示す
グラフである。 1……酸化基体 2……核形成ベース 3……引き出し電極 41〜44……電極 5,6……絶縁層 7……尖頭部を有する電極 8……蛍光部 9……単位領域 10……配線FIG. 1 is a schematic partial sectional view for explaining an embodiment of the display device of the present invention. FIG. 2 (A) is a partially enlarged view of the electron emitting portion in FIG. 1, and FIG. 2 (B) is a plan view of the electron emitting portion. FIG. 3 is a partially assembled view of the electron emission section. FIG. 4 is a schematic explanatory view of an electron emission control operation by wirings and extraction electrodes arranged in a matrix. FIG. 5 is an operation explanatory view of the display device of the above embodiment. FIG. 6 is a schematic partial sectional view for explaining another embodiment of the display device of the present invention. FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams of the selective deposition method. FIG. 8 is a graph showing the change over time in the nucleation density of the surface on which SiO 2 is deposited and the surface on which silicon nitride is deposited. FIGS. 9A to 9C are formation process diagrams showing an example of a single crystal formation method. 10 (A) and 10 (B) are perspective views of the substrate in FIGS. 9 (A) and 9 (C). FIGS. 11A to 11C are formation process diagrams showing another example of a single crystal formation method. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the flow ratio of SiH 4 and NH 3 and the composition ratio of Si and N in the formed silicon nitride film. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the Si / N composition ratio and the nucleation density. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the implantation amount of Si ions and the nucleation density. 1 ...... oxide substrate 2 ...... nucleation base 3 ...... extraction electrode 41 to fourth electrodes 8 having ...... electrodes 5,6 ...... insulating layer 7 ...... pointed head ...... fluorescent unit 9 ...... unit area 10 Wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 武田 俊彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 市川 武史 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 奥貫 昌彦 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−16379(JP,A) 特開 昭59−16255(JP,A) 特開 昭58−87731(JP,A) 特開 昭48−88870(JP,A) 特開 昭49−122269(JP,A) 特開 昭59−69495(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Tetsuya Kaneko Inventor Canon, Inc. 3- 30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo (72) Inventor Toshihiko Takeda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inside (72) Inventor Takao Yonehara 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Takeshi Ichikawa 3-30-2, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. ( 72) Inventor Masahiko Okunuki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-50-16379 (JP, A) JP-A-59-16255 (JP, A) JP-A-58-87731 (JP, A) JP-A-48-88870 (JP, A) JP-A-49-122269 (JP, A) JP-A-59-69495 (JP, A)
Claims (1)
と、前記基体面上で且つ前記尖頭部の近傍に設けられた
引き出し電極と、前記引き出し電極上に設けられた偏向
用電極と、前記尖頭部を有する電極に対向して設けられ
た蛍光部とを有する表示装置において、 前記尖頭部を有する電極が、前記基体面に、この基体面
の核形成密度よりも大きい核形成密度を有する非晶質ま
たは多結晶材料から成り、且つ、成長して単結晶となる
単一核が形成されるのに充分小さい4μm以下の大きさ
を有する領域を形成する工程、次に前記基体面に原料ガ
スを供給することによって成長して単結晶となる単一核
を前記領域上に形成する工程、及び、引き続いて前記基
体面に原料ガスを供給することによって前記単一核を中
心にして単結晶を成長させる工程によって形成されたこ
とを特徴とする表示装置。An electrode having a point formed on the surface of the base, an extraction electrode provided on the surface of the substrate and near the point, and a deflection electrode provided on the extraction electrode. In a display device having an electrode and a fluorescent portion provided opposite to the electrode having the pointed tip, the electrode having the pointed tip is larger than a nucleation density of the substrate surface on the substrate surface. Forming a region made of an amorphous or polycrystalline material having a nucleation density and having a size of 4 μm or less that is small enough to form a single nucleus that grows into a single crystal; A step of forming a single nucleus which becomes a single crystal by supplying a source gas to the substrate surface and forming the single nucleus on the region, and subsequently supplying the source gas to the substrate surface to form the single nucleus; The process of growing a single crystal centered Thus the display device, characterized in that formed.
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