JP3076561B1 - Field emission type electron source and method of manufacturing the same - Google Patents

Field emission type electron source and method of manufacturing the same

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Abstract

【要約】 【課題】表面電極の所望の領域から電子を放出させるこ
とができる電界放射型電子源およびその製造方法を提供
する。 【解決手段】電界放射型電子源10は、導電性基板たる
p形シリコン基板1と、p形シリコン基板1内の主表面
側にストライプ状に形成された拡散層たるn形領域8
と、n形領域8上に形成されn形領域8から注入された
電子がドリフトする酸化した多孔質多結晶シリコンより
なる電界ドリフト層6と、電界ドリフト層6間に形成さ
れた多結晶シリコン層3と、n形領域8に交差する方向
にストライプ状に形成され電界ドリフト層6上および多
結晶シリコン層3上に跨って形成された導電性薄膜より
なる表面電極7とを備えている。p形シリコン基板1内
の主表面側においてn形領域8間の略中央部に高不純物
濃度p形領域たるp++形領域17が設けられている。
A field emission type electron source capable of emitting electrons from a desired region of a surface electrode and a method of manufacturing the same are provided. A field emission type electron source (10) includes a p-type silicon substrate (1) as a conductive substrate and an n-type region (8) as a diffusion layer formed in a stripe shape on the main surface side in the p-type silicon substrate (1).
An electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon formed on n-type region 8 and drifting electrons injected from n-type region 8, and a polycrystalline silicon layer formed between electric field drift layers 6 3 and a surface electrode 7 made of a conductive thin film formed in a stripe shape in a direction intersecting the n-type region 8 and formed over the electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3. On the main surface side of the p-type silicon substrate 1, a p ++ type region 17 as a high impurity concentration p-type region is provided substantially at the center between the n-type regions 8.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料を用い
て電界放射により電子線を放射するようにした電界放射
型電子源に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission type electron source using a semiconductor material to emit an electron beam by field emission.

【0002】[0002]

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

【0003】この種の電界放射型電子源を利用したディ
スプレイ装置では、図3に示すように電界放射型電子源
10’の表面電極7に対向配置されるガラス基板33を
備え、ガラス基板33の電界放射型電子源10’と対向
する面にはストライプ状にコレクタ電極31が形成さ
れ、表面電極7から放射される電子線によって可視光を
発光する蛍光体層32がコレクタ電極31を覆うように
形成されている。ここに、電界放射型電子源10’は、
導電性基板たるn形シリコン基板1’上に熱酸化された
多孔質多結晶シリコン層6が形成され、該多孔質多結晶
シリコン層6上に表面電極7がストライプ状に形成され
ている。なお、n形シリコン基板1’の裏面にはオーミ
ック電極2が形成されている。
A display device using this type of field emission type electron source includes a glass substrate 33 arranged opposite to a surface electrode 7 of a field emission type electron source 10 'as shown in FIG. A collector electrode 31 is formed in a stripe shape on the surface facing the field emission electron source 10 ′ so that a phosphor layer 32 that emits visible light by an electron beam emitted from the surface electrode 7 covers the collector electrode 31. Is formed. Here, the field emission type electron source 10 ′
A thermally oxidized porous polycrystalline silicon layer 6 is formed on an n-type silicon substrate 1 'which is a conductive substrate, and surface electrodes 7 are formed on the porous polycrystalline silicon layer 6 in stripes. Note that an ohmic electrode 2 is formed on the back surface of the n-type silicon substrate 1 '.

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

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

【0006】したがって、上記ディスプレイ装置では、
電界放射型電子源10’から放出された電子で蛍光体層
32の蛍光体を光らせるためには、コレクタ電極31に
高電圧を印加し電子を加速する必要がある。電界放射型
電子源を利用したディスプレイ装置の場合、コレクタ電
極31には、通常、数百Vないし数kVの高電圧が印加
される。このため、図3に示した構成の電界放射型電子
源10’を利用したディスプレイ装置では、コレクタ電
極31に印加される数百Vないし数kVの電圧をスイッ
チングする必要があり、高電圧をスイッチングする際に
サージ電圧が発生するので、耐圧の高いスイッチング素
子を必要としコストが高くなるという不具合がある。ま
た、例えば、コレクタ電極31に流れるコレクタ電流が
1mA、印加するコレクタ電圧が1kVとすると、1本
のコレクタ電極31に対して1Wのスイッチング素子が
必要となり、コレクタ電極31の本数分必要となるの
で、スイッチング素子だけで非常に大きな装置になって
しまうという不具合がある。
Therefore, in the above display device,
In order to make the phosphor of the phosphor layer 32 glow with the electrons emitted from the field emission electron source 10 ', it is necessary to apply a high voltage to the collector electrode 31 to accelerate the electrons. In the case of a display device using a field emission type electron source, a high voltage of several hundred V to several kV is usually applied to the collector electrode 31. For this reason, in the display device using the field emission type electron source 10 ′ having the configuration shown in FIG. 3, it is necessary to switch the voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode 31, and to switch the high voltage. In such a case, a surge voltage is generated, so that a switching element having a high withstand voltage is required, and the cost is increased. Further, for example, when the collector current flowing through the collector electrode 31 is 1 mA and the applied collector voltage is 1 kV, a switching element of 1 W is required for one collector electrode 31, which is necessary for the number of the collector electrodes 31. In addition, there is a problem that a very large device is formed only by the switching element.

【0007】この種の不具合を解決するために、図4な
いし図6に示す電界放射型電子源10”を利用したディ
スプレイ装置が提案されている(特願平10−2723
34号)。図4はこのディスプレイ装置の概略構成を示
す斜視図であって、電界放射型電子源10”に対向して
ガラス基板33が配設される。ガラス基板33の電界放
射型電子源10”と対向する側の表面にはコレクタ電極
31が形成され、コレクタ電極31には電界放射型電子
源10”から放射される電子により可視光を発光する蛍
光体層32が塗布してある。なお、ガラス基板33は図
示しないガラス製のスペーサなどを用いて電界放射型電
子源10”と一体化され、ガラス基板33とスペーサと
電界放射型電子源10”とで囲まれる内部空間を所定の
真空度にしてある。
In order to solve this kind of problem, a display device using a field emission type electron source 10 ″ shown in FIGS. 4 to 6 has been proposed (Japanese Patent Application No. 10-2723).
No. 34). FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the display device, in which a glass substrate 33 is provided so as to face the field emission electron source 10 ″. The glass substrate 33 faces the field emission electron source 10 ″. A collector electrode 31 is formed on the surface on the side where the light is emitted, and a phosphor layer 32 that emits visible light by electrons emitted from the field emission electron source 10 ″ is applied to the collector electrode 31. A glass substrate is provided. 33 is integrated with the field emission type electron source 10 ″ using a glass spacer or the like (not shown), and the internal space surrounded by the glass substrate 33, the spacer, and the field emission type electron source 10 ″ is set to a predetermined degree of vacuum. is there.

【0008】電界放射型電子源10”は、図4ないし図
6に示すように、p形シリコン基板1と、p形シリコン
基板1内の主表面側にストライプ状に形成されたn形領
域8と、n形領域8上に形成されn形領域8から注入さ
れた電子がドリフトする酸化した多孔質多結晶シリコン
よりなる電界ドリフト層6と、電界ドリフト層6間に形
成された多結晶半導体層たる多結晶シリコン層3と、n
形領域8に交差する方向にストライプ状に形成され電界
ドリフト層6上および多結晶シリコン層3上に跨って形
成された金属薄膜よりなる表面電極7とを備えている。
なお、電界ドリフト層6は、p形シリコン基板1の主表
面上に全面に亙って多結晶シリコン層3を形成した後
に、該多結晶シリコン層3の一部を陽極酸化処理にて多
孔質化し、さらに急速熱酸化によって酸化することで形
成されている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the field emission type electron source 10 ″ includes a p-type silicon substrate 1 and an n-type region 8 formed in a stripe shape on the main surface side in the p-type silicon substrate 1. An electric field drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon formed on n-type region 8 and drifting electrons injected from n-type region 8, and a polycrystalline semiconductor layer formed between electric field drift layers 6 A polycrystalline silicon layer 3 and n
And a surface electrode 7 formed of a metal thin film formed in a stripe shape in a direction intersecting the shaped region 8 and formed over the electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3.
The electric field drift layer 6 is formed by forming a polycrystalline silicon layer 3 over the entire main surface of the p-type silicon substrate 1 and then forming a part of the polycrystalline silicon layer 3 by anodic oxidation. And is oxidized by rapid thermal oxidation.

【0009】しかして、図4ないし図6に示した電界放
射型電子源10”では、ストライプ状に形成されたn形
領域8とn形領域8に直交するストライプ状に形成され
た表面電極7とでマトリクスを構成しているので、電圧
を印加するn形領域8と表面電極7とを適宜選択するこ
とにより、電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が
印加されたn形領域8に交差する領域のみから電子が放
出されるから、表面電極7の所望の領域から電子を放出
させることができる。なお、n形領域8へのコンタクト
は、図5に示すように電界ドリフト層6の一部をエッチ
ングしてn形領域8の表面の一部を露出させることによ
り形成され、電線Wにより接続される。
In the field emission type electron source 10 ″ shown in FIGS. 4 to 6, the n-type region 8 formed in a stripe and the surface electrode 7 formed in a stripe orthogonal to the n-type region 8 are formed. Since the matrix is composed of the n-type region 8 to which the voltage is applied and the surface electrode 7, the n-type region 8 to which the voltage is applied is selected from the surface electrode 7 to which the voltage is applied. Since electrons are emitted only from the region that intersects with the region, electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7. The contact to the n-type region 8 is made by the electric field drift layer 6 as shown in FIG. Is formed by exposing a part of the surface of the n-type region 8 by etching a part of the n-type region 8, and is connected by the electric wire W.

【0010】しかも、図4に示すようなディスプレイ装
置を構成する場合、図3に示したディスプレイ装置のよ
うにコレクタ電極31をストライプ状に形成する必要が
なく、コレクタ電極31に印加する数百Vないし数kV
の高電圧をスイッチングするための回路が不要となり、
低コスト化および小型化を図ることができる。
In addition, when the display device as shown in FIG. 4 is constructed, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. Or several kV
Circuit for switching the high voltage of
Cost reduction and size reduction can be achieved.

【0011】なお、この電界放射型電子源10では、n
形領域8と表面電極7との間に印加する電圧は10Vな
いし30V程度である。また、n形領域8のキャリア濃
度は、1×1018cm-3ないし5×1019cm-3にして
あり、比較的高濃度となっている。
In this field emission type electron source 10, n
The voltage applied between the shaped region 8 and the surface electrode 7 is about 10 V to 30 V. The carrier concentration of the n-type region 8 is set to 1 × 10 18 cm −3 to 5 × 10 19 cm −3 , which is relatively high.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図4ないし
図6に示した従来の電界放射型電子源10”では、n形
領域8および電界ドリフト層6がそれぞれストライプ状
に形成されているが、n形領域8間、あるいは電界ドリ
フト層6間に漏れ電流が流れる可能性があり、このよう
な漏れ電流が流れた場合、電圧を印加していないn形領
域8上方の表面電極7から電子が放出されるので、ディ
スプレイ装置ではクロストークの原因となってしまう恐
れがある。
In the conventional field emission type electron source 10 "shown in FIGS. 4 to 6, the n-type region 8 and the electric field drift layer 6 are formed in stripes, respectively. There is a possibility that a leakage current flows between the n-type regions 8 or between the electric field drift layers 6, and when such a leakage current flows, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 where no voltage is applied. The emission may cause crosstalk in the display device.

【0013】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、低コスト化および小型化を図ること
ができ且つ漏れ電流の少ない電界放射型電子源およびそ
の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a field emission type electron source capable of reducing cost and size and having a small leakage current, and a method of manufacturing the same. It is in.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、導電
性基板と、導電性基板内の主表面側にストライプ状に形
成され互いに電気的に分離されるとともに導電性基板と
電気的に分離された拡散層と、拡散層上に形成され拡散
層から注入された電子がドリフトする電界ドリフト層
と、電界ドリフト層間に形成された多結晶半導体層と、
拡散層に交差する方向にストライプ状に形成され電界ド
リフト層上および多結晶半導体層上に跨って形成された
導電性薄膜よりなる表面電極とを備え、導電性基板内の
主表面側において拡散層間に高不純物濃度拡散層が設け
られてなることを特徴とするものであり、電圧を印加す
る拡散層と表面電極とを適宜選択することにより、電圧
が印加された表面電極のうち、電圧が印加された拡散層
に交差する領域のみから電子が放出されるので、表面電
極の所望の領域から電子を放出させることができ、しか
も、表面電極にコレクタ電極を対向配置してディスプレ
イ装置を構成するような場合にコレクタ電極に印加する
数百Vないし数kVの高電圧をスイッチングするための
回路が不要となり、低コスト化および小型化を図ること
ができ、さらに、導電性基板内の主表面側において拡散
層間に高不純物濃度拡散層が設けられていることによ
り、拡散層間に漏れ電流が流れるのを防止することがで
きる。
According to a first aspect of the present invention, a conductive substrate and a conductive substrate are formed in stripes on a main surface side of the conductive substrate and electrically separated from each other. A separated diffusion layer, an electric field drift layer formed on the diffusion layer and drifting electrons injected from the diffusion layer, and a polycrystalline semiconductor layer formed between the electric field drift layers,
A surface electrode formed of a conductive thin film formed in a stripe shape in a direction intersecting with the diffusion layer and formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer, and a diffusion layer on the main surface side in the conductive substrate. And a high impurity concentration diffusion layer is provided on the surface electrode. By appropriately selecting the diffusion layer to which a voltage is applied and the surface electrode, the voltage is applied to the surface electrodes to which the voltage is applied. Since electrons are emitted only from a region that intersects the diffused layer, electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode, and a collector electrode is arranged to face the surface electrode to constitute a display device. In such a case, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode is not required, and cost and size can be reduced. By high impurity concentration diffusion layer is provided on the diffusion layers in the main surface side of the conductive substrate, it is possible to prevent the leakage current flows through the diffusion layer.

【0015】請求項2の発明は、p形半導体基板と、p
形半導体基板内の主表面側にストライプ状に形成された
n形領域と、n形領域上に形成されn形領域から注入さ
れた電子がドリフトする電界ドリフト層と、電界ドリフ
ト層間に形成された多結晶半導体層と、n形領域に交差
する方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層上お
よび多結晶半導体層上に跨って形成された導電性薄膜よ
りなる表面電極とを備え、p形半導体基板内の主表面側
においてn形領域間に高不純物濃度p形領域が設けられ
てなることを特徴とするものであり、電圧を印加するn
形領域と表面電極とを適宜選択することにより、電圧が
印加された表面電極のうち、電圧が印加されたn形領域
に交差する領域のみから電子が放出されるので、表面電
極の所望の領域から電子を放出させることができ、しか
も、表面電極にコレクタ電極を対向配置してディスプレ
イ装置を構成するような場合にコレクタ電極に印加する
数百Vないし数kVの高電圧をスイッチングするための
回路が不要となり、低コスト化および小型化を図ること
ができ、さらに、p形半導体基板内の主表面側において
n形領域間に高不純物濃度p形領域が設けられているこ
とにより、n形領域間に漏れ電流が流れるのを防止する
ことができる。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a p-type semiconductor substrate;
An n-type region formed in a stripe shape on the main surface side in a semiconductor substrate, an electric field drift layer formed on the n-type region and drifting electrons injected from the n-type region, and an electric field drift layer formed between the electric field drift layer. A p-type semiconductor substrate comprising: a polycrystalline semiconductor layer; and a surface electrode formed of a conductive thin film formed in a stripe shape in a direction intersecting the n-type region and formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. Characterized in that a high impurity concentration p-type region is provided between n-type regions on the main surface side of
By appropriately selecting the shape region and the surface electrode, electrons are emitted only from the region of the surface electrode to which the voltage is applied, which crosses the n-type region to which the voltage is applied. A circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode when a display device is constructed by disposing electrons on the surface electrode and a collector electrode facing the surface electrode. Is not required, cost reduction and miniaturization can be achieved, and the high impurity concentration p-type region is provided between the n-type regions on the main surface side in the p-type semiconductor substrate. Leakage current can be prevented from flowing therebetween.

【0016】請求項3の発明は、p形半導体基板と、p
形半導体基板内の主表面側にストライプ状に形成された
n形領域と、当該ストライプ状のn形領域上にn形領域
に沿ってストライプ状に形成されn形領域から注入され
た電子がドリフトする電界ドリフト層と、電界ドリフト
層間に形成された多結晶半導体層と、n形領域に交差す
る方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層上およ
び多結晶半導体層上に跨って形成された導電性薄膜より
なる表面電極とを備え、上記多結晶半導体層において表
面電極間の部位の一部に、厚み方向に貫通した分離溝が
設けられてなることを特徴とするものであり、電圧を印
加するn形領域と表面電極とを適宜選択することによ
り、電圧が印加された表面電極のうち、電圧が印加され
たn形領域に交差する領域のみから電子が放出されるの
で、表面電極の所望の領域から電子を放出させることが
でき、しかも、表面電極にコレクタ電極を対向配置して
ディスプレイ装置を構成するような場合にコレクタ電極
に印加する数百Vないし数kVの高電圧をスイッチング
するための回路が不要となり、低コスト化および小型化
を図ることができ、さらに、上記多結晶半導体層におい
て表面電極間の部位の一部に、厚み方向に貫通した分離
溝が設けられていることにより、電界ドリフト層間に漏
れ電流が流れるのを抑制することができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a p-type semiconductor substrate;
Region formed in a stripe shape on the main surface side in a semiconductor substrate, and an n-type region formed on the stripe-shaped n-type region.
Forming an electric field drift layer electrons injected from the n-type region made form the stripe drifts, and a polycrystalline semiconductor layer formed on the electric field drift layers, in stripes in a direction crossing the n-type region along the And a surface electrode made of a conductive thin film formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. A part of the polycrystalline semiconductor layer between the surface electrodes has a separation penetrating in the thickness direction. A groove is provided, and by appropriately selecting an n-type region to which a voltage is applied and a surface electrode, the n-type to which a voltage is applied among the surface electrodes to which a voltage is applied. Since electrons are emitted only from the region that intersects the region, electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode. In such a case, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode becomes unnecessary, cost reduction and miniaturization can be achieved, and further, in the polycrystalline semiconductor layer, Since a separation groove penetrating in the thickness direction is provided in a part of the portion between the surface electrodes, it is possible to suppress a leakage current from flowing between the electric field drift layers.

【0017】請求項4の発明は、請求項2又は請求項3
の発明において、p形半導体基板内の主表面側において
n形領域の幅方向の両側にはn形領域に隣接しn形領域
よりも高不純物濃度のn+層が設けられているので、n
形領域の不純物濃度を小さくしてもn形領域とn+層と
が隣接していることによりn形の部分の抵抗値を小さく
することができる。
The invention of claim 4 is the invention of claim 2 or claim 3.
In the invention of the first aspect, on the main surface side in the p-type semiconductor substrate, on both sides in the width direction of the n-type region, an n + layer having a higher impurity concentration than the n-type region is provided adjacent to the n-type region.
Even if the impurity concentration of the n-type region is reduced, the resistance value of the n-type portion can be reduced because the n-type region and the n + layer are adjacent to each other.

【0018】請求項5の発明は、請求項2ないし請求項
4の発明において、p形半導体基板の裏面に該p形半導
体基板に接続された裏面電極が設けられているので、裏
面電極を利用してp形半導体基板の電位を制御すること
により、n形領域間に漏れ電流が流れるのを防止するこ
とができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second to fourth aspects of the present invention, the back surface electrode connected to the p-type semiconductor substrate is provided on the back surface of the p-type semiconductor substrate. By controlling the potential of the p-type semiconductor substrate, leakage current can be prevented from flowing between the n-type regions.

【0019】請求項6の発明は、請求項4の発明におい
て、上記n+層内にn+層よりも高不純物濃度のn++層が
設けられているので、電界の集中を防止でき、絶縁耐圧
の向上を図ることができる。
[0019] The invention of claim 6 is the invention of claim 4, since n ++ layer of a high impurity concentration than the n + layer on the n + layer in is provided, it is possible to prevent concentration of an electric field, The withstand voltage can be improved.

【0020】請求項7の発明は、請求項2ないし請求項
6の発明において、p形半導体基板と多結晶半導体層と
の間に絶縁層が設けられているので、p形半導体基板の
主表面側の全面に多結晶半導体層を形成して該多結晶半
導体層の一部を陽極酸化処理にて多孔質化することによ
り電界ドリフト層を形成するような場合に、n形領域を
電極として利用することができ、陽極酸化処理を行う際
に多結晶半導体層上に保護膜を設ける必要がなく、製造
が容易になる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, since the insulating layer is provided between the p-type semiconductor substrate and the polycrystalline semiconductor layer, the main surface of the p-type semiconductor substrate is provided. When an electric field drift layer is formed by forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the side and making a part of the polycrystalline semiconductor layer porous by anodizing treatment, the n-type region is used as an electrode This eliminates the need to provide a protective film on the polycrystalline semiconductor layer when performing the anodic oxidation treatment, thereby facilitating the production.

【0021】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、上記絶縁層は、幅方向の両端部が端に近づくほど徐
々に厚さの薄くなる形状に形成されているので、多結晶
半導体層表面と電界ドリフト層表面との段差を少なくす
ることが可能であり、絶縁層を設けたことによる表面電
極の断線を防止することができる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect of the present invention, the insulating layer is formed in such a shape that the thickness gradually decreases as both ends in the width direction approach the ends. The step between the layer surface and the surface of the electric field drift layer can be reduced, and disconnection of the surface electrode due to the provision of the insulating layer can be prevented.

【0022】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、上記p形半導体基板は、p形シリコン基板よりな
り、上記絶縁層は、LOCOS法により形成されている
ので、上記絶縁層をMOSデバイスなどの製造プロセス
で用いるLOCOS法により比較的簡単に形成でき、し
かも、絶縁層の形状を請求項7のような形状に安定して
形成することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the present invention, the p-type semiconductor substrate is made of a p-type silicon substrate, and the insulating layer is formed by a LOCOS method. It can be formed relatively easily by the LOCOS method used in the manufacturing process of devices and the like, and the insulating layer can be stably formed in the shape as described in claim 7.

【0023】請求項10の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、多結晶半導体層
上の部位の幅を電界ドリフト層上の部位の幅よりも小さ
く形成してあるので、表面電極の幅が長さ方向の全域に
わたって一定である場合に比べて、クロストークを低減
することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects, the surface electrode is formed such that a width of a portion on the polycrystalline semiconductor layer is smaller than a width of a portion on the electric field drift layer. Therefore, the crosstalk can be reduced as compared with the case where the width of the surface electrode is constant over the entire area in the length direction.

【0024】請求項11の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極と多結晶半導体層と
の間に絶縁膜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。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the first to ninth aspects of the present invention, since an insulating film is provided between the surface electrode and the polycrystalline semiconductor layer, crosstalk can be reduced. .

【0025】請求項12の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、厚み方向におい
電界ドリフト層に重ならない部位上に絶縁膜が設けら
れているので、クロストークを低減させることができ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects of the present invention, the surface electrode is provided with an insulating film on a portion which does not overlap the electric field drift layer in the thickness direction. Can be reduced.

【0026】請求項13の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、厚み方向におい
電界ドリフト層に重ならない部位の厚さを電界ドリフ
ト層に重なる部位の厚さに比べて厚く形成してあるの
で、クロストークを低減させることができる。
The invention of claim 13 is the invention of claims 1 to 9, the surface electrode overlaps the thickness of the portion in the thickness direction does not overlap the field drift layer to the electric field drift <br/> coat layer Since it is formed thicker than the thickness of the part, crosstalk can be reduced.

【0027】請求項14の発明は、請求項9記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形シリコン基板の
主表面側にストライプ状に形成されたシリコン酸化膜よ
りなる絶縁層をLOCOS法を利用して形成した後、該
絶縁層をマスクとしてp形シリコン基板の主表面側にn
形不純物を導入することによりストライプ状にn形領域
を形成し、その後、n形領域上および絶縁層上に多結晶
半導体層を形成し、n形領域を電極として利用して多結
晶半導体層のうちn形領域上の部位を陽極酸化処理にて
多孔質化し、さらに多孔質化された多結晶半導体層を酸
化することにより電界ドリフト層を形成し、その後、電
界ドリフト層上および多結晶半導体層上に跨ってストラ
イプ状の導電性薄膜よりなる表面電極を形成することを
特徴とし、LOCOS法を利用して形成されたシリコン
酸化膜よりなる絶縁層をマスクとしてp形シリコン基板
の主表面側にn形不純物を導入することによりストライ
プ状にn形領域を形成することができるので、n形領域
を形成するためのマスクを別途に形成するための工程が
不要となり、しかもn形領域と絶縁層との相対位置の位
置精度を高めることができ、また、n形領域を電極とし
て利用して多結晶半導体層のうちn形領域上の部位を陽
極酸化処理にて多孔質化し、さらに多孔質化された多結
晶半導体層を酸化することにより電界ドリフト層を形成
することができるので、n形領域と電界ドリフト層との
位置精度を高めることができ、結果として表面電極の所
望の領域のみから電子を放出させることが可能で且つ隣
り合う電界ドリフト層間が絶縁された電界放射型電子源
を提供することができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a field emission type electron source according to the ninth aspect, wherein the insulating layer made of a silicon oxide film formed in a stripe shape on the main surface side of the p-type silicon substrate is formed. After forming using the LOCOS method, n is formed on the main surface side of the p-type silicon substrate using the insulating layer as a mask.
An n-type region is formed in a stripe by introducing a n-type impurity, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the n-type region and the insulating layer, and the n-type region is used as an electrode to form a polycrystalline semiconductor layer. Of these, a portion on the n-type region is made porous by anodizing treatment, and furthermore, the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized to form an electric field drift layer, and then on the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. It is characterized in that a surface electrode made of a stripe-shaped conductive thin film is formed over the upper surface, and the insulating layer made of a silicon oxide film formed by using the LOCOS method is used as a mask on the main surface side of the p-type silicon substrate. By introducing the n-type impurity, the n-type region can be formed in a stripe shape, so that a separate step of forming a mask for forming the n-type region is not required. The positional accuracy of the relative position between the n-type region and the insulating layer can be improved, and a portion of the polycrystalline semiconductor layer on the n-type region can be made porous by anodizing using the n-type region as an electrode. The electric field drift layer can be formed by oxidizing the polycrystalline semiconductor layer that has been made porous, and thus, the positional accuracy between the n-type region and the electric field drift layer can be increased. It is possible to provide a field emission type electron source capable of emitting electrons only from a desired region and insulating between adjacent electric field drift layers.

【0028】[0028]

【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の基本構成は図4ないし図6に示した
従来構成と略同じであって、図1に示すように、導電性
基板たるp形シリコン基板1と、p形シリコン基板1内
の主表面側にストライプ状に形成されたn形領域8(拡
散層)と、n形領域8上に形成されn形領域8から注入
された電子がドリフトする酸化した多孔質多結晶シリコ
ンよりなる電界ドリフト層6と、電界ドリフト層6間に
形成された多結晶シリコン層3と、n形領域8に交差す
る方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層6上お
よび多結晶シリコン層3上に跨って形成された導電性薄
膜よりなる表面電極7とを備えている。なお、電界ドリ
フト層6は、図4ないし図6に示した従来構成と同様
に、p形シリコン基板1の主表面側の全面に亙って多結
晶シリコン層3を形成した後に、該多結晶シリコン層3
の一部を陽極酸化処理にて多孔質化し、さらに急速熱酸
化によって酸化することで形成できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) The basic configuration of a field emission type electron source 10 of this embodiment is substantially the same as the conventional configuration shown in FIGS. 4 to 6, and as shown in FIG. A p-type silicon substrate 1 serving as a conductive substrate, an n-type region 8 (diffusion layer) formed in a stripe shape on the main surface side in the p-type silicon substrate 1, and an n-type region 8 formed on the n-type region 8 Drift layer 6 made of oxidized porous polycrystalline silicon in which electrons injected from the semiconductor drift, polycrystalline silicon layer 3 formed between electric field drift layers 6, and stripes in a direction intersecting n-type region 8. And a surface electrode 7 of a conductive thin film formed over the electric field drift layer 6 and the polycrystalline silicon layer 3. The electric field drift layer 6 is formed by forming the polycrystalline silicon layer 3 over the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 in the same manner as the conventional configuration shown in FIGS. Silicon layer 3
Can be formed by making a part of the material porous by anodizing treatment and further oxidizing it by rapid thermal oxidation.

【0029】なお、本実施形態では、表面電極7として
Cr/Auを用いているが、表面電極7の材料はCr/
Auに限定されるものではなくて、仕事関数の小さな金
属や導電性膜(例えばITO膜)であれば良く、金属と
しては他にアルミニウム、クロム、タングステン、ニッ
ケル、白金などや、これらの金属の合金などが使用可能
である。また、本実施形態では、表面電極7の膜厚を1
0nmとしたが、この膜厚は特に限定するものではな
い。
In this embodiment, Cr / Au is used as the surface electrode 7, but the material of the surface electrode 7 is Cr / Au.
The material is not limited to Au but may be any metal having a small work function or a conductive film (for example, an ITO film). Examples of the metal include aluminum, chromium, tungsten, nickel, platinum, and the like. Alloys and the like can be used. In the present embodiment, the thickness of the surface electrode 7 is set to 1
Although the thickness was set to 0 nm, the thickness is not particularly limited.

【0030】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
10においても、ストライプ状に形成されたn形領域8
とn形領域8に直交するストライプ状に形成された表面
電極7とでマトリクスを構成しているので、電圧を印加
するn形領域8と表面電極7とを適宜選択することによ
り、電圧が印加された表面電極7のうち、電圧が印加さ
れたn形領域8に交差する領域のみから電子が放出され
るから、表面電極7の所望の領域から電子を放出させる
ことができる。
Thus, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the n-type region 8 formed in a stripe shape is also provided.
And a surface electrode 7 formed in a stripe shape orthogonal to the n-type region 8, a matrix is formed. Therefore, by appropriately selecting the n-type region 8 to which a voltage is applied and the surface electrode 7, the voltage is applied. Electrons are emitted only from the region of the surface electrode 7 that intersects the n-type region 8 to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode 7.

【0031】なお、本実施形態の電界放射型電子源10
を利用してディスプレイ装置を構成する場合には、図1
には図示していないが、図4に示した従来構成と同様の
ガラス基板33を電界放射型電子源10に対向して配設
すればよい。ここに、ガラス基板33の電界放射型電子
源10と対向する側の表面にはコレクタ電極31を形成
し、コレクタ電極31には電界放射型電子源10から放
射される電子により可視光を発光する蛍光体層32が塗
布しておけばよい。また、ガラス基板33は図示しない
ガラス製のスペーサなどを用いて電界放射型電子源10
と一体化すればよく、ガラス基板33とスペーサと電界
放射型電子源10とで囲まれる内部空間を所定の真空度
にしておけばよい。
The field emission type electron source 10 of the present embodiment
When a display device is configured by using FIG.
Although not shown, a glass substrate 33 similar to the conventional configuration shown in FIG. 4 may be disposed to face the field emission electron source 10. Here, a collector electrode 31 is formed on the surface of the glass substrate 33 facing the field emission electron source 10, and the collector electrode 31 emits visible light by electrons emitted from the field emission electron source 10. The phosphor layer 32 may be applied. The glass substrate 33 is made of a field emission type electron source 10 using a glass spacer (not shown) or the like.
The internal space surrounded by the glass substrate 33, the spacer, and the field emission electron source 10 may be set to a predetermined degree of vacuum.

【0032】このようなディスプレイ装置を構成する場
合、図3に示したディスプレイ装置のようにコレクタ電
極31をストライプ状に形成する必要がなく、コレクタ
電極31に印加する数百Vないし数kVの高電圧をスイ
ッチングするための回路が不要となり、低コスト化およ
び小型化を図ることができる。
In the case of configuring such a display device, it is not necessary to form the collector electrode 31 in a stripe shape as in the display device shown in FIG. 3, and a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode 31 can be obtained. A circuit for switching the voltage is not required, and cost reduction and size reduction can be achieved.

【0033】なお、本実施形態の電界放射型電子源10
では、n形領域8と表面電極7との間に印加する電圧は
10Vないし30V程度である。
The field emission type electron source 10 of the present embodiment
In this case, the voltage applied between the n-type region 8 and the surface electrode 7 is about 10 V to 30 V.

【0034】次に、本実施形態の電界放射型電子源10
の特徴となる部分について説明する。
Next, the field emission type electron source 10 of this embodiment
The characteristic part of will be described.

【0035】本実施形態の電界放射型電子源10では、
p形シリコン基板1内の主表面側においてn形領域8間
の略中央部に高不純物濃度p形領域たるp++形領域17
が設けられている。したがって、p++形領域17が設け
られていることにより、n形領域8間に漏れ電流が流れ
るのを防止することができるのである。
In the field emission type electron source 10 of the present embodiment,
On the main surface side of the p-type silicon substrate 1, ap + -type region 17, which is a p-type region with a high impurity concentration, is provided substantially at the center between the n-type regions 8.
Is provided. Therefore, the provision of the p ++ -type region 17 can prevent a leakage current from flowing between the n-type regions 8.

【0036】また、p形シリコン基板1内の主表面側に
おいてn形領域8の幅方向の両側には、n形領域8に隣
接しn形領域8よりも高不純物濃度のn+層たるn+拡散
層18が設けられ、n+拡散層18内にn+拡散層18よ
りも高不純物濃度のn++層たるn++拡散層19が設けら
れている。したがって、n形領域8の不純物濃度を小さ
くしてもn形領域8とn+拡散層18とが隣接している
ことによりn形の部分の抵抗値を小さくすることができ
る。しかも、n+拡散層18内にn+拡散層18よりも高
不純物濃度のn++拡散層19が設けられているので、p
形シリコン基板1の主表面側での電界の集中を防止で
き、絶縁耐圧の向上を図ることができる。
On the main surface side of the p-type silicon substrate 1, on both sides in the width direction of the n-type region 8, an n + layer adjacent to the n-type region 8 and having a higher impurity concentration than the n-type region 8 is formed. + diffusion layer 18 is provided, n + than the n + diffusion layer 18 to the diffusion layer 18 serving as n ++ layer of high impurity concentration n ++ diffusion layer 19 is provided. Therefore, even if the impurity concentration of n-type region 8 is reduced, the resistance value of the n-type portion can be reduced because n-type region 8 and n + diffusion layer 18 are adjacent to each other. Moreover, since the n ++ diffusion layer 19 having a high impurity concentration than the n + diffusion layer 18 to the n + diffusion layer 18 is provided, p
The concentration of the electric field on the main surface side of the silicon substrate 1 can be prevented, and the withstand voltage can be improved.

【0037】また、p形シリコン基板1の裏面に裏面電
極たるオーミック電極2が設けられているので、オーミ
ック電極2を利用してp形シリコン基板1の電位を制御
することにより、n形領域8間に漏れ電流が流れるのを
より確実に防止することができる。
Since the ohmic electrode 2 serving as the back electrode is provided on the back surface of the p-type silicon substrate 1, the potential of the p-type silicon substrate 1 is controlled by using the ohmic electrode 2, so that the n-type region 8 is formed. It is possible to more reliably prevent leakage current from flowing therebetween.

【0038】多結晶シリコン層3において表面電極7間
の部位の一部に、厚み方向に貫通した分離溝3aが設け
られている。なお、分離溝3aの開口形状は短冊状であ
って、表面電極7と長手方向が一致し、幅方向が電界ド
リフト層6の長手方向に一致するように形成されてい
る。このため、電界ドリフト層6間に漏れ電流が流れる
のを抑制することができる。
A part of the polycrystalline silicon layer 3 between the surface electrodes 7 is provided with a separation groove 3a penetrating in the thickness direction. The opening shape of the separation groove 3a is a strip shape, and is formed so that the longitudinal direction coincides with the surface electrode 7 and the width direction coincides with the longitudinal direction of the electric field drift layer 6. Therefore, it is possible to suppress the leakage current from flowing between the electric field drift layers 6.

【0039】さらに、本実施形態の電界放射型電子源1
0では、p形シリコン基板1と多結晶シリコン層3との
間にLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法
により形成された絶縁層15が設けられている。すなわ
ち、絶縁層15は、厚み方向において一部がp形シリコ
ン基板1に埋め込まれた形で形成され、幅方向の両端部
が端に近づくほど徐々に厚さの薄くなる形状になってい
る。しかして、p形シリコン基板1と多結晶シリコン層
3との間に絶縁層15を設けても、多結晶シリコン層3
表面と電界ドリフト層6表面との段差を少なくすること
が可能であり、絶縁層15を設けたことによる表面電極
7の断線を防止することができる。なお、LOCOS法
は周知のようにMOSデバイスなどの製造プロセスで用
いる素子分離技術であり、絶縁層15をLOCOS法に
より形成することにより、ウェハ内、ウェハ間の絶縁層
15の形状のばらつきを比較的簡単に小さくできる。
Further, the field emission type electron source 1 of the present embodiment
0, an insulating layer 15 formed by the LOCOS (Local Oxidation of Silicon) method is provided between the p-type silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon layer 3. That is, the insulating layer 15 is formed such that a part thereof is buried in the p-type silicon substrate 1 in the thickness direction, and has a shape in which the thickness gradually decreases as both ends in the width direction approach the ends. Thus, even if the insulating layer 15 is provided between the p-type silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon layer 3,
A step between the surface and the surface of the electric field drift layer 6 can be reduced, and disconnection of the surface electrode 7 due to the provision of the insulating layer 15 can be prevented. The LOCOS method is, as is well known, an element isolation technique used in a manufacturing process of a MOS device or the like. By forming the insulating layer 15 by the LOCOS method, the variation in the shape of the insulating layer 15 in a wafer or between wafers can be compared. Can be easily reduced.

【0040】また、p形シリコン基板1の主表面側の全
面に多結晶シリコン層3を形成して該多結晶シリコン層
3の一部を陽極酸化処理にて多孔質化することにより電
界ドリフト層6を形成するような場合に、白金電極より
なる負極に対してn形領域8を電極(正極)として利用
することができ、陽極酸化処理を行う際に多結晶シリコ
ン層3上に保護膜を設ける必要がなく、製造が容易にな
る。
The polycrystalline silicon layer 3 is formed on the entire surface on the main surface side of the p-type silicon substrate 1, and a part of the polycrystalline silicon layer 3 is made porous by anodizing treatment to thereby form an electric field drift layer. For example, in the case of forming the negative electrode 6, the n-type region 8 can be used as an electrode (positive electrode) with respect to the negative electrode composed of a platinum electrode, and a protective film is formed on the polycrystalline silicon layer 3 when performing anodic oxidation. There is no need to provide them, and manufacturing becomes easy.

【0041】ところで、表面電極7は、電界ドリフト層
6上の部位に比べて幅の細い細幅部7aを多結晶シリコ
ン層3上に設けてある。すなわち、多結晶シリコン層3
上の部位(細幅部7a)の幅を電界ドリフト層6上の部
位の幅よりも小さく形成してあるので、ディスプレイ装
置などに利用した際、表面電極7の幅が長さ方向の全域
にわたって一定である場合に比べて、電圧を印加してい
ないn形領域8上方の表面電極7から電子が放出されて
しまうようなクロストークを低減することができる。
The surface electrode 7 has a narrow portion 7 a having a smaller width on the polycrystalline silicon layer 3 than the portion on the electric field drift layer 6. That is, the polycrystalline silicon layer 3
Since the width of the upper portion (narrow portion 7a) is formed smaller than the width of the portion on the electric field drift layer 6, the width of the surface electrode 7 is reduced over the entire area in the length direction when used for a display device or the like. As compared with the case where the voltage is constant, it is possible to reduce crosstalk in which electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied.

【0042】なお、表面電極7と多結晶シリコン層3と
の間に絶縁膜を設けることによっても、クロストークを
低減させることができる。
The crosstalk can be reduced by providing an insulating film between the surface electrode 7 and the polycrystalline silicon layer 3.

【0043】以下、本実施形態の電界放射型電子源10
の製造方法について特徴となる工程について簡単に説明
する。
Hereinafter, the field emission type electron source 10 of this embodiment will be described.
The steps which characterize the method of manufacturing will be briefly described.

【0044】p形シリコン基板1の主表面上にプラズマ
CVD法などによってシリコン窒化膜を形成した後、フ
ォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して
シリコン窒化膜をストライプ状にパターニングし、スト
ライプ状のシリコン窒化膜を形成したp形シリコン基板
1の主表面側を水蒸気中で湿式酸化することによって、
p形シリコン基板1の主表面のシリコン窒化膜14で覆
われていない部分のみを選択的に酸化することによりシ
リコン酸化膜よりなる絶縁層15が形成する。つまり、
LOCOS法を利用して絶縁層15を形成する。その
後、シリコン窒化膜をエッチング除去した後に、絶縁層
15をマスクとして、リン(P)などをイオン注入する
ことにより、p形シリコン基板1内の主表面側にストラ
イプ状のn形領域8を形成する。続いて、n形領域8上
および絶縁層15上にLPCVD法などによって多結晶
シリコン層3を成膜し、その後、55wt%のフッ化水
素水溶液とエタノールとを1:1で混合し0℃に冷却し
た電解溶液を用い、白金電極(図示せず)を負極、n形
領域8を正極として利用し、光照射を行いながら定電流
で陽極酸化処理を行うことによって、n形領域8上の多
結晶シリコン層3が多孔質化されて多孔質多結晶シリコ
ン層が形成し、ランプアニール装置を用い、乾燥酸素雰
囲気中で多孔質多結晶シリコン層を急速熱酸化(RT
O)することによって、熱酸化した多孔質多結晶シリコ
ンよりなる電界ドリフト層6を形成する。その後、p形
シリコン基板1の主表面側に表面電極7として金属薄膜
を、蒸着法によってn形領域8に直交する方向にストラ
イプ状に形成する。
After a silicon nitride film is formed on the main surface of the p-type silicon substrate 1 by a plasma CVD method or the like, the silicon nitride film is patterned into stripes by using a photolithography technique and an etching technique. By wet oxidizing the main surface side of the p-type silicon substrate 1 on which the nitride film is formed in water vapor,
By selectively oxidizing only a portion of the main surface of the p-type silicon substrate 1 that is not covered with the silicon nitride film 14, an insulating layer 15 made of a silicon oxide film is formed. That is,
The insulating layer 15 is formed using the LOCOS method. Then, after the silicon nitride film is removed by etching, phosphorus (P) or the like is ion-implanted using the insulating layer 15 as a mask to form a striped n-type region 8 on the main surface side in the p-type silicon substrate 1. I do. Subsequently, a polycrystalline silicon layer 3 is formed on the n-type region 8 and the insulating layer 15 by LPCVD or the like, and thereafter, a 55 wt% aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol are mixed at a ratio of 1: 1 to 0 ° C. Using a cooled electrolytic solution, a platinum electrode (not shown) is used as a negative electrode, and the n-type region 8 is used as a positive electrode. The crystalline silicon layer 3 is made porous to form a porous polycrystalline silicon layer, and the porous polycrystalline silicon layer is subjected to rapid thermal oxidation (RT) in a dry oxygen atmosphere using a lamp annealing apparatus.
O) to form an electric field drift layer 6 made of thermally oxidized porous polycrystalline silicon. Thereafter, a metal thin film is formed as a surface electrode 7 on the main surface side of the p-type silicon substrate 1 in a stripe shape in a direction orthogonal to the n-type region 8 by an evaporation method.

【0045】なお、本実施形態では、導電性基板として
p形シリコン基板1を採用し、拡散層としてn形領域8
を採用しているが、導電性基板はp形シリコン基板に限
定されるものではなく、拡散層もn形領域8に限定され
るものではなく、ストライプ状に形成される拡散層は互
いに電気的に分離されるとともに導電性基板と電気的に
分離されていればよい。
In this embodiment, the p-type silicon substrate 1 is used as the conductive substrate, and the n-type region 8 is used as the diffusion layer.
However, the conductive substrate is not limited to the p-type silicon substrate, the diffusion layer is not limited to the n-type region 8, and the diffusion layers formed in stripes are electrically connected to each other. As long as it is electrically separated from the conductive substrate.

【0046】(実施形態2) 本実施形態の電界放射型電子源10の基本構成は図1に
示した従来構成と略同じであって、図2に示すように、
表面電極7の幅が長さ方向の全域にわたって一定に形成
され、厚み方向において電界ドリフト層6に重ならない
部位上に絶縁膜21が設けら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。
(Embodiment 2) The basic configuration of the field emission electron source 10 of this embodiment is substantially the same as the conventional configuration shown in FIG. 1, and as shown in FIG.
It is characterized in that the width of the surface electrode 7 is formed to be constant over the entire area in the length direction, and the insulating film 21 is provided on a portion that does not overlap the electric field drift layer 6 in the thickness direction.
Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0047】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
10では表面電極7の厚み方向において電界ドリフト層
6に重ならない部位上に絶縁膜21が設けられているこ
とにより、ディスプレイ装置などに利用した際、電圧を
印加していないn形領域8上方の表面電極7から電子が
放出されてしまうようなクロストークを低減することが
できる。
However, in the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the insulating film 21 is provided on a portion which does not overlap with the electric field drift layer 6 in the thickness direction of the surface electrode 7, so that it can be used for a display device or the like. In this case, crosstalk in which electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 to which no voltage is applied can be reduced.

【0048】なお、絶縁膜21を設ける代わりに、表面
電極7の厚みを電界ドリフト層6に重ならない部位で
ドリフト層6に重なる部位の厚さに比べて厚くするこ
とにより、ディスプレイ装置などに利用した際、電圧を
印加していないn形領域8上方の表面電極7から電子が
放出されてしまうようなクロストークを低減することが
できる。
[0048] Incidentally, instead of providing the insulating film 21, conductive at a site which does not overlap the thickness of the surface electrode 7 to the electric field drift layer 6
By making the thickness greater than the thickness of the portion overlapping with the field drift layer 6, electrons are emitted from the surface electrode 7 above the n-type region 8 where no voltage is applied when used in a display device or the like. Crosstalk can be reduced.

【0049】[0049]

【発明の効果】請求項1の発明は、導電性基板と、導電
性基板内の主表面側にストライプ状に形成され互いに電
気的に分離されるとともに導電性基板と電気的に分離さ
れた拡散層と、拡散層上に形成され拡散層から注入され
た電子がドリフトする電界ドリフト層と、電界ドリフト
層間に形成された多結晶半導体層と、拡散層に交差する
方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層上および
多結晶半導体層上に跨って形成された導電性薄膜よりな
る表面電極とを備えているので、電圧を印加する拡散層
と表面電極とを適宜選択することにより、電圧が印加さ
れた表面電極のうち、電圧が印加された拡散層に交差す
る領域のみから電子が放出されるので、表面電極の所望
の領域から電子を放出させることができ、しかも、表面
電極にコレクタ電極を対向配置してディスプレイ装置を
構成するような場合にコレクタ電極に印加する数百Vな
いし数kVの高電圧をスイッチングするための回路が不
要となり、低コスト化および小型化を図ることができる
という効果があり、さらに、導電性基板内の主表面側に
おいて拡散層間に高不純物濃度拡散層が設けられている
ので、拡散層間に漏れ電流が流れるのを防止することが
できるという効果がある。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a conductive substrate and a diffusion layer formed in a stripe shape on the main surface side of the conductive substrate and electrically separated from each other and electrically separated from the conductive substrate. An electric field drift layer formed on the diffusion layer and drifting electrons injected from the diffusion layer; a polycrystalline semiconductor layer formed between the electric field drift layers; and an electric field drift formed in a direction crossing the diffusion layer. Since a surface electrode composed of a conductive thin film formed over the drift layer and the polycrystalline semiconductor layer is provided, the voltage is applied by appropriately selecting the diffusion layer to which the voltage is applied and the surface electrode. Electrons are emitted only from a region of the surface electrode that intersects the diffusion layer to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode. When a display device is constructed by arranging the high-voltage and the low-voltage, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode becomes unnecessary, so that cost reduction and miniaturization can be achieved. Since the high impurity concentration diffusion layer is provided between the diffusion layers on the main surface side in the conductive substrate, leakage current can be prevented from flowing between the diffusion layers.

【0050】請求項2の発明は、p形半導体基板と、p
形半導体基板内の主表面側にストライプ状に形成された
n形領域と、n形領域上に形成されn形領域から注入さ
れた電子がドリフトする電界ドリフト層と、電界ドリフ
ト層間に形成された多結晶半導体層と、n形領域に交差
する方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層上お
よび多結晶半導体層上に跨って形成された導電性薄膜よ
りなる表面電極とを備えているので、電圧を印加するn
形領域と表面電極とを適宜選択することにより、電圧が
印加された表面電極のうち、電圧が印加されたn形領域
に交差する領域のみから電子が放出されるので、表面電
極の所望の領域から電子を放出させることができ、しか
も、表面電極にコレクタ電極を対向配置してディスプレ
イ装置を構成するような場合にコレクタ電極に印加する
数百Vないし数kVの高電圧をスイッチングするための
回路が不要となり、低コスト化および小型化を図ること
ができるという効果があり、さらに、p形半導体基板内
の主表面側においてn形領域間に高不純物濃度p形領域
が設けられているので、n形領域間に漏れ電流が流れる
のを防止することができるという効果がある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a p-type semiconductor substrate;
An n-type region formed in a stripe shape on the main surface side in a semiconductor substrate, an electric field drift layer formed on the n-type region and drifting electrons injected from the n-type region, and an electric field drift layer formed between the electric field drift layer. Since it has a polycrystalline semiconductor layer and a surface electrode formed of a conductive thin film formed in a stripe shape in a direction crossing the n-type region and formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer, Apply n
By appropriately selecting the shape region and the surface electrode, electrons are emitted only from the region of the surface electrode to which the voltage is applied, which crosses the n-type region to which the voltage is applied. A circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode when a display device is constructed by disposing electrons on the surface electrode and a collector electrode facing the surface electrode. Is unnecessary, and there is an effect that cost reduction and miniaturization can be achieved. Further, since the high impurity concentration p-type region is provided between the n-type regions on the main surface side in the p-type semiconductor substrate, There is an effect that leakage current can be prevented from flowing between the n-type regions.

【0051】請求項3の発明は、p形半導体基板と、p
形半導体基板内の主表面側にストライプ状に形成された
n形領域と、当該ストライプ状のn形領域上にn形領域
に沿ってストライプ状に形成されn形領域から注入され
た電子がドリフトする電界ドリフト層と、電界ドリフト
層間に形成された多結晶半導体層と、n形領域に交差す
る方向にストライプ状に形成され電界ドリフト層上およ
び多結晶半導体層上に跨って形成された導電性薄膜より
なる表面電極とを備えているので、電圧を印加するn形
領域と表面電極とを適宜選択することにより、電圧が印
加された表面電極のうち、電圧が印加されたn形領域に
交差する領域のみから電子が放出されるので、表面電極
の所望の領域から電子を放出させることができ、しか
も、表面電極にコレクタ電極を対向配置してディスプレ
イ装置を構成するような場合にコレクタ電極に印加する
数百Vないし数kVの高電圧をスイッチングするための
回路が不要となり、低コスト化および小型化を図ること
ができるという効果があり、さらに、上記多結晶半導体
層において表面電極間の部位の一部に、厚み方向に貫通
した分離溝が設けられていることにより、電界ドリフト
層間に漏れ電流が流れるのを抑制することができるとい
う効果がある。
According to a third aspect of the present invention, a p-type semiconductor substrate is provided.
Region formed in a stripe shape on the main surface side in a semiconductor substrate, and an n-type region formed on the stripe-shaped n-type region.
Forming an electric field drift layer electrons injected from the n-type region made form the stripe drifts, and a polycrystalline semiconductor layer formed on the electric field drift layers, in stripes in a direction crossing the n-type region along the And a surface electrode formed of a conductive thin film formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. Therefore, by appropriately selecting the n-type region to which the voltage is applied and the surface electrode, Of the surface electrode to which the voltage is applied, electrons are emitted only from a region intersecting the n-type region to which the voltage is applied, so that electrons can be emitted from a desired region of the surface electrode. In the case where a display device is configured by arranging the collector electrodes facing each other, a circuit for switching a high voltage of several hundred V to several kV applied to the collector electrode becomes unnecessary, This has the effect of reducing costs and miniaturization, and furthermore, by providing a separation groove penetrating in the thickness direction at a part of the portion between the surface electrodes in the polycrystalline semiconductor layer, electric field drift There is an effect that leakage current can be suppressed from flowing between the layers.

【0052】請求項4の発明は、請求項2又は請求項3
の発明において、p形半導体基板内の主表面側において
n形領域の幅方向の両側にはn形領域に隣接しn形領域
よりも高不純物濃度のn+層が設けられているので、n
形領域の不純物濃度を小さくしてもn形領域とn+層と
が隣接していることによりn形の部分の抵抗値を小さく
することができるという効果がある。
The invention of claim 4 is the invention of claim 2 or claim 3.
In the invention of the first aspect, on the main surface side in the p-type semiconductor substrate, on both sides in the width direction of the n-type region, an n + layer having a higher impurity concentration than the n-type region is provided adjacent to the n-type region.
Even if the impurity concentration of the n-type region is reduced, there is an effect that the resistance value of the n-type portion can be reduced because the n-type region and the n + layer are adjacent to each other.

【0053】請求項5の発明は、請求項2ないし請求項
4の発明において、p形半導体基板の裏面に該p形半導
体基板に接続された裏面電極が設けられているので、裏
面電極を利用してp形半導体基板の電位を制御すること
により、n形領域間に漏れ電流が流れるのを防止するこ
とができるという効果がある。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second to fourth aspects of the present invention, the back surface electrode connected to the p-type semiconductor substrate is provided on the back surface of the p-type semiconductor substrate. By controlling the potential of the p-type semiconductor substrate, it is possible to prevent a leakage current from flowing between the n-type regions.

【0054】請求項6の発明は、請求項4の発明におい
て、上記n+層内にn+層よりも高不純物濃度のn++層が
設けられているので、電界の集中を防止でき、絶縁耐圧
の向上を図ることができるという効果がある。
[0054] The invention of claim 6 is the invention of claim 4, since n ++ layer of a high impurity concentration than the n + layer on the n + layer in is provided, it is possible to prevent concentration of an electric field, There is an effect that the withstand voltage can be improved.

【0055】請求項7の発明は、請求項2ないし請求項
6の発明において、p形半導体基板と多結晶半導体層と
の間に絶縁層が設けられているので、p形半導体基板の
主表面側の全面に多結晶半導体層を形成して該多結晶半
導体層の一部を陽極酸化処理にて多孔質化することによ
り電界ドリフト層を形成するような場合に、n形領域を
電極として利用することができ、陽極酸化処理を行う際
に多結晶半導体層上に保護膜を設ける必要がなく、製造
が容易になるという効果がある。
According to a seventh aspect of the present invention, in the second to sixth aspects of the present invention, since the insulating layer is provided between the p-type semiconductor substrate and the polycrystalline semiconductor layer, the main surface of the p-type semiconductor substrate is provided. When an electric field drift layer is formed by forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface on the side and making a part of the polycrystalline semiconductor layer porous by anodizing treatment, the n-type region is used as an electrode Therefore, there is no need to provide a protective film on the polycrystalline semiconductor layer when performing the anodic oxidation treatment, which has an effect of facilitating the production.

【0056】請求項8の発明は、請求項7の発明におい
て、上記絶縁層は、幅方向の両端部が端に近づくほど徐
々に厚さの薄くなる形状に形成されているので、多結晶
半導体層表面と電界ドリフト層表面との段差を少なくす
ることが可能であり、絶縁層を設けたことによる表面電
極の断線を防止することができるという効果がある。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, the insulating layer is formed in such a shape that the thickness gradually decreases as both ends in the width direction approach the ends. It is possible to reduce the level difference between the layer surface and the electric field drift layer surface, and it is possible to prevent disconnection of the surface electrode due to the provision of the insulating layer.

【0057】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、上記p形半導体基板は、p形シリコン基板よりな
り、上記絶縁層は、LOCOS法により形成されている
ので、上記絶縁層をMOSデバイスなどの製造プロセス
で用いるLOCOS法により比較的簡単に形成でき、し
かも、絶縁層の形状を請求項7のような形状に安定して
形成することができるという効果がある。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, the p-type semiconductor substrate is a p-type silicon substrate, and the insulating layer is formed by a LOCOS method. The LOCOS method used in the manufacturing process of devices and the like can be relatively easily formed, and the insulating layer can be stably formed in the shape as described in claim 7.

【0058】請求項10の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、多結晶半導体層
上の部位の幅を電界ドリフト層上の部位の幅よりも小さ
く形成してあるので、表面電極の幅が長さ方向の全域に
わたって一定である場合に比べて、クロストークを低減
することができるという効果がある。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects of the invention, the surface electrode is formed such that a width of a portion on the polycrystalline semiconductor layer is smaller than a width of a portion on the electric field drift layer. Therefore, there is an effect that crosstalk can be reduced as compared with the case where the width of the surface electrode is constant over the entire area in the length direction.

【0059】請求項11の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極と多結晶半導体層と
の間に絶縁膜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という効果がある。
According to an eleventh aspect, in the first to ninth aspects, since an insulating film is provided between the surface electrode and the polycrystalline semiconductor layer, crosstalk can be reduced. This has the effect.

【0060】請求項12の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、厚み方向におい
電界ドリフト層に重ならない部位上に絶縁膜が設けら
れているので、クロストークを低減させることができる
という効果がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects of the present invention, the surface electrode is provided with an insulating film on a portion which does not overlap the electric field drift layer in the thickness direction. There is an effect that it can be reduced.

【0061】請求項13の発明は、請求項1ないし請求
項9の発明において、上記表面電極は、厚み方向におい
電界ドリフト層に重ならない部位の厚さを電界ドリフ
ト層に重なる部位の厚さに比べて厚く形成してあるの
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。
[0061] The invention of claim 13 is the invention of claims 1 to 9, the surface electrode overlaps the thickness of the portion in the thickness direction does not overlap the field drift layer to the electric field drift <br/> coat layer Since it is formed thicker than the thickness of the part, there is an effect that crosstalk can be reduced.

【0062】請求項14の発明は、請求項9記載の電界
放射型電子源の製造方法であって、p形シリコン基板の
主表面側にストライプ状に形成されたシリコン酸化膜よ
りなる絶縁層をLOCOS法を利用して形成した後、該
絶縁層をマスクとしてp形シリコン基板の主表面側にn
形不純物を導入することによりストライプ状にn形領域
を形成し、その後、n形領域上および絶縁層上に多結晶
半導体層を形成し、n形領域を電極として利用して多結
晶半導体層のうちn形領域上の部位を陽極酸化処理にて
多孔質化し、さらに多孔質化された多結晶半導体層を酸
化することにより電界ドリフト層を形成し、その後、電
界ドリフト層上および多結晶半導体層上に跨ってストラ
イプ状の導電性薄膜よりなる表面電極を形成するので、
LOCOS法を利用して形成されたシリコン酸化膜より
なる絶縁層をマスクとしてp形シリコン基板の主表面側
にn形不純物を導入することによりストライプ状にn形
領域を形成することができるから、n形領域を形成する
ためのマスクを別途に形成するための工程が不要とな
り、しかもn形領域と絶縁層との相対位置の位置精度を
高めることができ、また、n形領域を電極として利用し
て多結晶半導体層のうちn形領域上の部位を陽極酸化処
理にて多孔質化し、さらに多孔質化された多結晶半導体
層を酸化することにより電界ドリフト層を形成すること
ができるから、n形領域と電界ドリフト層との位置精度
を高めることができ、結果として表面電極の所望の領域
のみから電子を放出させることが可能で且つ隣り合う電
界ドリフト層間が絶縁された電界放射型電子源を提供す
ることができるという効果がある。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a field emission type electron source according to the ninth aspect, wherein the insulating layer made of a silicon oxide film formed in a stripe shape on the main surface side of the p-type silicon substrate is formed. After forming using the LOCOS method, n is formed on the main surface side of the p-type silicon substrate using the insulating layer as a mask.
An n-type region is formed in a stripe by introducing a n-type impurity, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the n-type region and the insulating layer, and the n-type region is used as an electrode to form a polycrystalline semiconductor layer. Of these, a portion on the n-type region is made porous by anodizing treatment, and furthermore, the porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized to form an electric field drift layer, and then on the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. Since a surface electrode consisting of a stripe-shaped conductive thin film is formed over the top,
Since an n-type impurity can be introduced into the main surface side of the p-type silicon substrate by using an insulating layer made of a silicon oxide film formed using the LOCOS method as a mask, an n-type region can be formed in a stripe shape. A separate step of forming a mask for forming the n-type region is not required, and the positional accuracy of the relative position between the n-type region and the insulating layer can be improved, and the n-type region is used as an electrode. Then, a portion on the n-type region in the polycrystalline semiconductor layer is made porous by anodizing treatment, and further, by oxidizing the porous polycrystalline semiconductor layer, an electric field drift layer can be formed. The position accuracy between the n-type region and the electric field drift layer can be improved, so that electrons can be emitted only from a desired region of the surface electrode, and the adjacent electric field drift layer is disconnected. There is an effect that it is possible to provide an electric field emission type electron source.

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

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

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

【図3】従来例を示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a conventional example.

【図4】他の従来例を示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing another conventional example.

【図5】同上の要部斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a main part of the above.

【図6】同上の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of the above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p形シリコン基板 3 多結晶シリコン層 6 電界ドリフト層 7 表面電極 8 n形領域 10 電界放射型電子源 17 p++形領域Reference Signs List 1 p-type silicon substrate 3 polycrystalline silicon layer 6 electric field drift layer 7 surface electrode 8 n-type region 10 field emission electron source 17 p ++ type region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 直正 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 櫟原 勉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 幡井 崇 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 渡部 祥文 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 近藤 行廣 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−259795(JP,A) 特開 平8−111166(JP,A) 特開 平9−92130(JP,A) 特開 平6−140502(JP,A) 特開 平8−274375(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 1/312 H01J 9/02 H01J 29/04 H01J 31/12 H01L 33/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Naomasa Oka 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Tsutomu Ichihara 1048 Odaka Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Takashi Hatai 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture (72) Inventor Yoshifumi Watanabe 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture 72 Matsushita Electric Works, Ltd. No. 1048, Oaza Kadoma Matsushita Electric Works, Ltd. (56) Reference JP-A-9-259795 (JP, A) JP-A 8-111166 (JP, A) JP-A 9-92130 (JP, A) 6-140502 (JP, A) JP-A-8-274375 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 1/312 H01J 9/02 H01J 29/04 H01J 31 / 12 H01L 33/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性基板と、導電性基板内の主表面側
にストライプ状に形成され互いに電気的に分離されると
ともに導電性基板と電気的に分離された拡散層と、拡散
層上に形成され拡散層から注入された電子がドリフトす
る電界ドリフト層と、電界ドリフト層間に形成された多
結晶半導体層と、拡散層に交差する方向にストライプ状
に形成され電界ドリフト層上および多結晶半導体層上に
跨って形成された導電性薄膜よりなる表面電極とを備
え、導電性基板内の主表面側において拡散層間に高不純
物濃度拡散層が設けられてなることを特徴とする電界放
射型電子源。
1. A conductive substrate, a diffusion layer formed in a stripe shape on a main surface side of the conductive substrate and electrically separated from each other and electrically separated from the conductive substrate; An electric field drift layer in which electrons injected from the diffusion layer are drifted, a polycrystalline semiconductor layer formed between the electric field drift layers, and a stripe-shaped electric field drift layer and a polycrystalline semiconductor formed in a direction crossing the diffusion layer. A field electrode comprising a conductive thin film formed over the layer, and a high impurity concentration diffusion layer provided between the diffusion layers on the main surface side of the conductive substrate. source.
【請求項2】 p形半導体基板と、p形半導体基板内の
主表面側にストライプ状に形成されたn形領域と、n形
領域上に形成されn形領域から注入された電子がドリフ
トする電界ドリフト層と、電界ドリフト層間に形成され
た多結晶半導体層と、n形領域に交差する方向にストラ
イプ状に形成され電界ドリフト層上および多結晶半導体
層上に跨って形成された導電性薄膜よりなる表面電極と
を備え、p形半導体基板内の主表面側においてn形領域
間に高不純物濃度p形領域が設けられてなることを特徴
とする電界放射型電子源。
2. A p-type semiconductor substrate, an n-type region formed in a stripe shape on a main surface side in the p-type semiconductor substrate, and electrons injected from the n-type region formed on the n-type region drift. An electric field drift layer, a polycrystalline semiconductor layer formed between the electric field drift layers, and a conductive thin film formed in a stripe shape in a direction crossing the n-type region and formed over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer A field emission type electron source, comprising: a surface electrode comprising a high impurity concentration p-type region between n-type regions on a main surface side in a p-type semiconductor substrate.
【請求項3】 p形半導体基板と、p形半導体基板内の
主表面側にストライプ状に形成されたn形領域と、当該
ストライプ状のn形領域上にn形領域に沿ってストライ
プ状に形成されn形領域から注入された電子がドリフト
する電界ドリフト層と、電界ドリフト層間に形成された
多結晶半導体層と、n形領域に交差する方向にストライ
プ状に形成され電界ドリフト層上および多結晶半導体層
上に跨って形成された導電性薄膜よりなる表面電極とを
備え、上記多結晶半導体層において表面電極間の部位の
一部に、厚み方向に貫通した分離溝が設けられてなるこ
とを特徴とする電界放射型電子源。
3. A p-type semiconductor substrate; an n-type region formed in a stripe shape on a main surface side in the p-type semiconductor substrate ;
Strip along the n-type region on the striped n -type region
An electric field drift layer electrons injected from the shape made is n-type region looped drifts, and a polycrystalline semiconductor layer formed on the electric field drift layers, the electric field drift formed in stripes in a direction crossing the n-type region A surface electrode made of a conductive thin film formed over the layer and the polycrystalline semiconductor layer, and a separation groove penetrating in the thickness direction is provided in a part of a portion between the surface electrodes in the polycrystalline semiconductor layer. A field emission type electron source characterized by being obtained.
【請求項4】 p形半導体基板内の主表面側においてn
形領域の幅方向の両側にはn形領域に隣接しn形領域よ
りも高不純物濃度のn+層が設けられてなることを特徴
とする請求項2又は請求項3記載の電界放射型電子源。
4. A method according to claim 1, wherein n is formed on a main surface side of the p-type semiconductor substrate.
4. The field emission type electron according to claim 2, wherein an n + layer adjacent to the n-type region and having a higher impurity concentration than the n-type region is provided on both sides of the n-type region in the width direction. source.
【請求項5】 p形半導体基板の裏面に該p形半導体基
板に接続された裏面電極が設けられてなることを特徴と
する請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の電界放
射型電子源。
5. The field emission type electron device according to claim 2, wherein a back surface electrode connected to the p-type semiconductor substrate is provided on a back surface of the p-type semiconductor substrate. source.
【請求項6】 上記n+層内にn+層よりも高不純物濃度
のn++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。
6. The field emission electron source according to claim 4, characterized by being n ++ layer of a high impurity concentration than the n + layer on the n + layer in is provided.
【請求項7】 p形半導体基板と多結晶半導体層との間
に絶縁層が設けられてなることを特徴とする請求項2な
いし請求項6のいずれかに記載の電界放射型電子源。
7. The field emission type electron source according to claim 2, wherein an insulating layer is provided between the p-type semiconductor substrate and the polycrystalline semiconductor layer.
【請求項8】 上記絶縁層は、幅方向の両端部が端に近
づくほど徐々に厚さの薄くなる形状に形成されてなるこ
とを特徴とする請求項7記載の電界放射型電子源。
8. The field emission type electron source according to claim 7, wherein said insulating layer is formed in such a shape that the thickness gradually decreases as both ends in the width direction approach the ends.
【請求項9】 上記p形半導体基板は、p形シリコン基
板よりなり、上記絶縁層は、LOCOS法により形成さ
れてなることを特徴とする請求項8記載の電界放射型電
子源。
9. The field emission type electron source according to claim 8, wherein said p-type semiconductor substrate is made of a p-type silicon substrate, and said insulating layer is formed by a LOCOS method.
【請求項10】 上記表面電極は、多結晶半導体層上の
部位の幅を電界ドリフト層上の部位の幅よりも小さく形
成してなることを特徴とする請求項1ないし請求項9の
いずれかに記載の電界放射型電子源。
10. The surface electrode according to claim 1, wherein a width of a portion on the polycrystalline semiconductor layer is formed to be smaller than a width of a portion on the electric field drift layer. 3. A field emission type electron source according to claim 1.
【請求項11】 上記表面電極と多結晶半導体層との間
に絶縁膜が設けられてなることを特徴とする請求項1な
いし請求項9のいずれかに記載の電界放射型電子源。
11. The field emission type electron source according to claim 1, wherein an insulating film is provided between the surface electrode and the polycrystalline semiconductor layer.
【請求項12】 上記表面電極は、厚み方向において
ドリフト層に重ならない部位上に絶縁膜が設けられて
なることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれ
かに記載の電界放射型電子源。
12. The surface electrode is conductive in the thickness direction
10. The field emission type electron source according to claim 1, wherein an insulating film is provided on a portion that does not overlap with the field drift layer.
【請求項13】 上記表面電極は、厚み方向において
ドリフト層に重ならない部位の厚さを電界ドリフト層
に重なる部位の厚さに比べて厚く形成してなることを特
徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の電
界放射型電子源。
13. The surface electrode is conductive in the thickness direction
Field emission electron according to any one of claims 1 to 9, characterized by being formed thick than the thickness of the portion that does not overlap the field drift layer to the thickness of the portion overlapping the electric field drift layer source.
【請求項14】 請求項9記載の電界放射型電子源の製
造方法であって、p形シリコン基板の主表面側にストラ
イプ状に形成されたシリコン酸化膜よりなる絶縁層をL
OCOS法を利用して形成した後、該絶縁層をマスクと
してp形シリコン基板の主表面側にn形不純物を導入す
ることによりストライプ状にn形領域を形成し、その
後、n形領域上および絶縁層上に多結晶半導体層を形成
し、n形領域を電極として利用して多結晶半導体層のう
ちn形領域上の部位を陽極酸化処理にて多孔質化し、さ
らに多孔質化された多結晶半導体層を酸化することによ
り電界ドリフト層を形成し、その後、電界ドリフト層上
および多結晶半導体層上に跨ってストライプ状の導電性
薄膜よりなる表面電極を形成することを特徴とする電界
放射型電子源の製造方法。
14. The method for manufacturing a field emission type electron source according to claim 9, wherein the insulating layer made of a silicon oxide film formed in a stripe shape on the main surface side of the p-type silicon substrate is formed of L.
After the formation using the OCOS method, an n-type impurity is introduced into the main surface side of the p-type silicon substrate using the insulating layer as a mask to form an n-type region in a stripe shape. A polycrystalline semiconductor layer is formed on the insulating layer, and a portion of the polycrystalline semiconductor layer on the n-type region is made porous by anodic oxidation using the n-type region as an electrode. Field emission characterized by forming an electric field drift layer by oxidizing a crystalline semiconductor layer, and then forming a surface electrode made of a striped conductive thin film over the electric field drift layer and the polycrystalline semiconductor layer. Method of manufacturing a type electron source.
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