JP3084280B2 - Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device - Google Patents

Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device

Info

Publication number
JP3084280B2
JP3084280B2 JP23906599A JP23906599A JP3084280B2 JP 3084280 B2 JP3084280 B2 JP 3084280B2 JP 23906599 A JP23906599 A JP 23906599A JP 23906599 A JP23906599 A JP 23906599A JP 3084280 B2 JP3084280 B2 JP 3084280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
porous
thin film
semiconductor layer
polycrystalline semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP23906599A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000138026A (en
Inventor
崇 幡井
卓哉 菰田
浩一 相澤
由明 本多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP23906599A priority Critical patent/JP3084280B2/en
Publication of JP2000138026A publication Critical patent/JP2000138026A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3084280B2 publication Critical patent/JP3084280B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

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
型電子源の製造方法、電界放射型電子源を利用した平面
発光装置の製造方法およびディスプレイ装置の製造方法
関するものである。
The present invention relates, due field emission using a semiconductor material manufacturing method of a field emission electron source so as to emit an electron beam, a plane emission equipment of using a field emission electron source manufacturing method of the production method you and display equipment
It relates to.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、導電性基板上に酸化された多
孔質シリコン層を形成して、該酸化された多孔質シリコ
ン層上に金属薄膜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。この電界放射型電子源は、金属薄膜
を導電性基板に対して正極として金属薄膜と導電性基板
の裏面に形成されたオーミック電極との間に直流電圧を
印加するとともに、金属薄膜を陰極として金属薄膜に対
向配置されたコレクタ電極との間に電界を印加すること
により金属薄膜の表面から電子を放射させるものであ
る。
2. Description of the Related Art Heretofore, there has been proposed a flat field emission electron source in which an oxidized porous silicon layer is formed on a conductive substrate and a metal thin film is formed on the oxidized porous silicon layer. Have been. This field emission type electron source applies a DC voltage between the metal thin film and an ohmic electrode formed on the back surface of the conductive substrate, using the metal thin film as a positive electrode with respect to the conductive substrate, and uses the metal thin film as a cathode, Electrons are emitted from the surface of the metal thin film by applying an electric field between the thin film and a collector electrode arranged opposite to the thin film.

【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、金属薄膜に対向配置される透明電極
を備え、金属薄膜から放射される電子線によって可視光
を発光する蛍光体が透明電極に設けられている。ディス
プレイ装置では、面状の電界放射型電子源の所定領域か
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、上記金属薄膜をストライプ状
に形成するとともに、透明電極を金属薄膜に直交するス
トライプ状に形成し、透明電極および金属薄膜を適宜選
択して電圧(電界)を印加することにより所定領域から
電子を放出させる方式(いわゆる単純マトリックス方
式)が採用されている。
A display device using this type of field emission type electron source includes a transparent electrode disposed opposite to a metal thin film, and a phosphor that emits visible light by an electron beam emitted from the metal thin film is used as the transparent electrode. Is provided. In a display device, in order to emit electrons from a predetermined region of a planar field emission electron source, 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 metal thin film is formed in a stripe shape, the transparent electrode is formed in a stripe shape orthogonal to the metal thin film, and the voltage (electric field) is selected by appropriately selecting the transparent electrode and the metal thin film. A system in which electrons are emitted from a predetermined region by applying a voltage (a so-called simple matrix system) is employed.

【0004】ところで、酸化された多孔質シリコン層上
に、ストライプ状の金属薄膜を形成する方法として、
ストライプ状の開口パターンを有するメタルマスクを利
用してストライプ状の金属薄膜を形成する方法、酸化
された多孔質シリコン層上に全面にわたって金属薄膜を
形成した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術
を利用して金属薄膜の不要部分をエッチングすることに
よりストライプ状の金属薄膜を形成する方法、酸化さ
れた多孔質シリコン層上にフォトレジスト層を塗布形成
し、フォトリソグラフィ技術により前記フォトレジスト
層にストライプ状の開口パターンを形成した後、露出し
た多孔質シリコン層上およびフォトレジスト層上に金属
薄膜を成膜しリフトオフすることによりストライプ状の
金属薄膜を形成する方法が用いられてきた。
As a method of forming a striped metal thin film on an oxidized porous silicon layer,
A method of forming a striped metal thin film using a metal mask having a striped opening pattern, after forming a metal thin film over the entire surface of the oxidized porous silicon layer, using photolithography and etching techniques A method of forming a striped metal thin film by etching unnecessary portions of a metal thin film, coating and forming a photoresist layer on an oxidized porous silicon layer, and forming a striped opening in the photoresist layer by a photolithography technique. After forming a pattern, a method has been used in which a metal thin film is formed on an exposed porous silicon layer and a photoresist layer and lifted off to form a striped metal thin film.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
のメタルマスクを利用した方法では、多孔質シリコン層
へのメタルマスクの密着性が低く金属薄膜材料の回り込
みが発生するので、金属薄膜のパターン精度が低いとい
う問題がある。このようにパターン精度が低く、ストラ
イプ状に形成された金属薄膜の幅がばらつくと、電子放
出面積がばらつくことになるので、平面発光装置やディ
スプレイ装置に応用した場合、発光むらの原因になると
いう問題がある。
However, in the above-mentioned method using a metal mask, the adhesion of the metal mask to the porous silicon layer is low, and the metal thin film material wraps around. There is a problem of low. When the pattern precision is low and the width of the metal thin film formed in a stripe pattern varies, the electron emission area varies, which causes uneven light emission when applied to a flat light emitting device or a display device. There's a problem.

【0006】一方、上記やの方法では、フォトリソ
グラフィ技術を利用しているので、高精度なストライプ
状の金属薄膜を形成することができる。しかしながら、
の方法では、酸化された多孔質シリコン層上にフォト
レジスト層を塗布形成した後、露光、現像を行うことに
よりフォトレジスト層をパターニングする必要があるの
で、フォトレジスト層をパターニングする際に、多孔質
シリコン層の多孔質構造が破壊される恐れがある。ま
た、の方法では、適当なエッチング液のない金や白金
などの材料を金属薄膜の材料として使用できないという
不具合がある。
On the other hand, in the above methods, since a photolithography technique is used, a highly accurate striped metal thin film can be formed. However,
In the method of (1), it is necessary to apply a photoresist layer on the oxidized porous silicon layer and then pattern the photoresist layer by performing exposure and development. The porous structure of the porous silicon layer may be destroyed. Further, the method (1) has a disadvantage that a material such as gold or platinum without an appropriate etchant cannot be used as a material for the metal thin film.

【0007】また、やの方法では、フォトレジスト
層を剥離する際に、濃硝酸などのレジスト剥離液を使用
したウェット法を採用すると、導電性基板やオーミック
電極が侵されてしまうので、酸素プラズマによるアッシ
ング法を利用する必要があり、工程が複雑になってコス
トが高くなるという問題点がある。
Further, in the method described above, if a wet method using a resist stripping solution such as concentrated nitric acid is employed for stripping the photoresist layer, the conductive substrate and the ohmic electrode are attacked. It is necessary to use the ashing method by the method described above, and there is a problem that the process becomes complicated and the cost increases.

【0008】なお、上述の酸化された多孔質シリコン層
を備えた電界放射型電子源では、電子放出時にいわゆる
ポッピング現象が生じやすく、放出電子量にむらが起こ
りやすいので、平面発光装置やディスプレイ装置などに
応用すると、発光むらができてしまうという不具合があ
った。
In the field emission type electron source having the oxidized porous silicon layer, a so-called popping phenomenon easily occurs at the time of electron emission, and the amount of emitted electrons tends to be uneven. When applied to, for example, there is a problem that uneven light emission is generated.

【0009】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、低コストで電子放出面積のパターン
精度を高めることができる電界放射型電子源の製造方法
および低コストで電子放出面積のパターン精度が高い電
界放射型電子源およびこれらの電界放射型電子源を利用
した平面発光装置およびディスプレイ装置を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method of manufacturing a field emission type electron source capable of improving the pattern accuracy of an electron emission area at a low cost, and an electron emission method at a low cost. It is an object of the present invention to provide a field emission type electron source having high area pattern accuracy, and a flat light emitting device and a display device using these field emission type electron sources.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するために、導電性基板の主表面側の最表面
に形成された導電性薄膜を正極として電界を印加するこ
とにより導電性薄膜の表面から電子線を放射させる電界
放射型電子源の製造方法であって、導電性基板上に多結
晶半導体層を形成し、該多結晶半導体層上に所定領域が
開口されたマスク材料層を形成し、該マスク材料層をマ
スクとして、電解溶液中の電気化学反応を利用した陽極
酸化であって、陽極酸化処理中にエッチングされるマス
ク材料層の厚さがマスク材料層の膜厚よりも小さくなる
ように前記電解溶液を冷却して陽極酸化処理を行い多
晶半導体層の一部を多孔質化し、該多孔質化された多孔
質の多結晶半導体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若し
くは該窒化された多孔質多結晶半導体層上に所定形状に
パターニングされた導電性薄膜を形成することを特徴と
、冷却された電解溶液中の電気化学反応を利用し且つ
スク材料層をマスクとして陽極酸化処理を行うことに
より多孔質の多結晶半導体層が形成されるので、マスク
材料層のエッチングに対する余裕度を高めることができ
るとともに多孔質の多結晶半導体層のパターン精度が向
上し、また、酸化若しくは窒化された多孔質多結晶半導
体層と導電性薄膜との接触面積がマスク材料層のパター
ン精度で決まるので、低コストで電子放出面積のパター
ン精度を高めることができる。
According to a first aspect of the present invention, an electric field is applied by using a conductive thin film formed on the outermost surface on the main surface side of a conductive substrate as a positive electrode. A method for manufacturing a field emission type electron source for emitting an electron beam from a surface of a conductive thin film, comprising forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate, and opening a predetermined region on the polycrystalline semiconductor layer. forming a material layer, and a mask the mask material layer, utilizing an electrochemical reaction of the electrolytic solution anode
A mass that is oxidized and etched during anodization
The thickness of the mask material layer becomes smaller than the thickness of the mask material layer
Wherein a portion of the electrolytic solution was cooled perform positive electrode oxidation process multi binding <br/> crystal semiconductor layer made porous, the polycrystalline semiconductor layer of the porous structure forming porous oxide or nitrided as Forming a conductive thin film patterned in a predetermined shape on the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer , utilizing an electrochemical reaction in a cooled electrolytic solution, and
Since polycrystalline semiconductor layer porous is formed by performing anodic oxidation processing mask material layer as a mask, a mask
The margin for etching the material layer can be increased.
Improved pattern accuracy of Rutotomoni multi porous polycrystalline semiconductor layer, the contact area between the porous polycrystalline semiconductor layer and the conductive thin film is oxidized or nitrided is determined by the pattern accuracy of the mask material layer, the low The pattern accuracy of the electron emission area can be improved at a low cost.

【0011】[0011]

【0012】請求項の発明は、請求項1の発明におい
て、導電性基板が、前記多孔質多結晶半導体層へ電子を
供給する導電体層が形成された基板よりなることを特徴
とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the conductive substrate is formed of a substrate on which a conductive layer for supplying electrons to the porous polycrystalline semiconductor layer is formed.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】請求項の発明は、導電性基板の主表面側
の最表面に形成された導電性薄膜を正極として電界を印
加することにより導電性薄膜の表面から電子線を放射さ
せる電界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板
として主表面側に導電体層よりなる下部電極がストライ
プ状に形成された基板を用い、導電性基板上に下部電極
を覆うように多結晶半導体層を形成し、多結晶半導体層
上に下部電極と交差するストライプ状にパターニングさ
れたマスク材料層を形成した後、該マスク材料層をマス
クとして陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
の一部を多孔質化し、該多孔質化された多孔質の多結晶
半導体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化
された多孔質多結晶半導体層上へ下部電極に交差するス
トライプ状の導電性薄膜を形成することを特徴とし、マ
スク材料層をマスクとして陽極酸化処理を行うことによ
りマスク材料層パターンに応じて多孔質の多結晶半導体
層のパターンが形成されるので、マスク材料層のパター
ンを高精度化することで多孔質の多結晶半導体層のパタ
ーン精度が向上し、また、酸化若しくは窒化された多孔
質多結晶半導体層と導電性薄膜との接触面積が多孔質多
結晶半導体層のパターン精度で決まるので、低コストで
電子放出面積のパターン精度を高めることができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric field emission type in which an electron beam is emitted from the surface of the conductive thin film by applying an electric field using the conductive thin film formed on the outermost surface on the main surface side of the conductive substrate as a positive electrode. A method of manufacturing an electron source, wherein a substrate in which a lower electrode made of a conductor layer is formed in a stripe shape on a main surface side as a conductive substrate is used, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the conductive substrate so as to cover the lower electrode. Is formed, and a mask material layer patterned in a stripe shape crossing the lower electrode is formed on the polycrystalline semiconductor layer, and then anodizing treatment is performed using the mask material layer as a mask, thereby forming a part of the polycrystalline semiconductor layer. And oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a stripe-shaped conductive layer intersecting the lower electrode on the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer. It is characterized in that a thin film is formed, and the pattern of the porous polycrystalline semiconductor layer is formed according to the mask material layer pattern by performing anodic oxidation using the mask material layer as a mask. By increasing the precision, the pattern accuracy of the porous polycrystalline semiconductor layer is improved, and the contact area between the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer and the conductive thin film is increased. Since the accuracy is determined by the accuracy, the pattern accuracy of the electron emission area can be improved at low cost.

【0016】請求項の発明は、請求項1または請求項
3の発明において、前記マスク材料層が、酸化シリコン
層、窒化シリコン層、フォトレジスト層のいずれかある
いはそれらの組み合わせよりなるので、前記マスク材料
層のパターンを容易に高精度化することができる。
[0016] The invention of claim 4 is claim 1 or claim 1.
In the third aspect of the present invention, since the mask material layer is made of any one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a photoresist layer or a combination thereof, the pattern of the mask material layer can be easily made highly accurate.

【0017】請求項の発明は、請求項1ないし請求項
の発明において、前記多結晶半導体層が、ポリシリコ
ン層よりなることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to
The invention according to claim 4 , wherein the polycrystalline semiconductor layer is formed of a polysilicon layer.

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】請求項の発明は、導電性基板の一表面側
に強電界ドリフト層が形成され且つ強電界ドリフト層上
に導電性薄膜が形成された電界放射型電子源と、前記導
電性薄膜に対向配置される電極とを備え、前記導電性薄
膜の表面から放射される電子線によって可視光を発光す
る蛍光体が電極に設けられた平面発光装置の製造方法で
あって、導電性基板上に多結晶半導体層を形成し、該多
結晶半導体層上に所定領域が開口されたマスク材料層を
形成し、該マスク材料層をマスクとして、電解溶液中の
電気化学反応を利用した陽極酸化であって、陽極酸化処
理中にエッチングされるマスク材料層の厚さがマスク材
料層の膜厚よりも小さくなるように前記電解溶液を冷却
して陽極酸化処理を行い多結晶半導体層の一部を多孔質
化し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化された多孔質多
結晶半導体層上に所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成することを特徴とし、冷却された電解溶液中
の電気化学反応を利用し且つマスク材料層をマスクとし
て陽極酸化処理を行うことにより多孔質の多結晶半導体
層が形成されるので、マスク材料層のエッチングに対す
る余裕度を高めることができるとともに多孔質の多結晶
半導体層のパターン精度が向上し、また、酸化若しくは
窒化された多孔質多結晶半導体層と導電性薄膜との接触
面積がマスク材料層のパターン精度で決まるので、電子
放出面積のパターン精度の高い電界放射型電子源が得ら
れ、発光むらの少ない平面発光装置を実現することがで
きる。
According to a sixth aspect of the present invention, one surface of the conductive substrate is provided.
A strong electric field drift layer is formed on and above the strong electric field drift layer
A field emission type electron source having a conductive thin film formed thereon, and an electrode disposed to face the conductive thin film, and a phosphor that emits visible light by an electron beam emitted from the surface of the conductive thin film is provided. in the production method of providing et a plane light emitting device to the electrodes
Forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate;
A mask material layer having a predetermined area opened on the crystalline semiconductor layer
Formed, and using the mask material layer as a mask,
Anodization utilizing an electrochemical reaction.
The thickness of the mask material layer that is etched during processing
Cooling the electrolytic solution so as to be smaller than the thickness of the material layer.
And anodize it to make part of the polycrystalline semiconductor layer porous.
And oxidize the porous polycrystalline semiconductor layer.
Or nitrided, the oxidized or nitrided porous material
Conductivity patterned into predetermined shape on crystalline semiconductor layer
Characterized by forming a thin film, in a cooled electrolytic solution
Utilizing the electrochemical reaction of the above and using the mask material layer as a mask
Porous polycrystalline semiconductor by anodizing
The layer is formed, so that the etching of the mask material layer
Polycrystalline that can increase
The pattern accuracy of the semiconductor layer is improved, and oxidation or
Contact between nitrided porous polycrystalline semiconductor layer and conductive thin film
Since the area is determined by the pattern accuracy of the mask material layer,
Field emission electron source with high emission area pattern accuracy
Is, it is possible to realize a small plane light emitting device emitting light uneven.

【0021】請求項の発明は、請求項の発明におい
て、前記多孔質多結晶半導体層は、多孔質ポリシリコン
層よりなることを特徴とする。
The invention of claim 7 is characterized in that, in the invention of claim 6 , the porous polycrystalline semiconductor layer is formed of a porous polysilicon layer.

【0022】請求項の発明は、導電性基板の一表面側
に酸化若しくは窒化された多孔質多結晶半導体層がスト
ライプ状に形成されるとともに前記酸化若しくは窒化さ
れた多孔質多結晶半導体層上の導電性薄膜がストライプ
状に形成された電界放射型電子源と、該電界放射型電子
源に対向配置され且つ導電性薄膜に直交し導電性薄膜か
ら放射される電子線により発光する蛍光体が設けられた
ストライプ状の電極とを備えてなるディスプレイ装置の
製造方法であって、導電性基板上に多結晶半導体層を形
成し、該多結晶半導体層上に所定領域が開口されたマス
ク材料層を形成し、該マスク材料層をマスクとして、電
解溶液中の電気化学反応を利用した陽極酸化であって、
陽極酸化処理中にエッチングされるマスク材料層の厚さ
がマスク材料層の膜厚よりも小さくなるように前記電解
溶液を冷却して陽極酸化処理を行い多結晶半導体層の一
部を多孔質化し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導
体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化され
た多孔質多結晶半導体層上に所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成することを特徴とし、冷却された
電解溶液中の電気化学反応を利用し且つマスク材料層を
マスクとして陽極酸化処理を行うことにより多孔質の多
結晶半導体層が形成されるので、マスク材料層のエッチ
ングに対する余裕度を高めることができるとともに多孔
質の多結晶半導体層のパターン精度が向上し、また、酸
化若しくは窒化された多孔質多結晶半導体層と導電性薄
膜との接触面積がマスク材料層のパターン精度で決まる
ので、電子放出面積のパターン精度の高い電界放射型電
子源が得られ、高精細なディスプレイ装置を実現するこ
とができる。
The invention according to claim 8 is the one surface side of the conductive substrate.
Oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer
It is formed in a lip shape and is oxidized or nitrided.
Conductive thin film on the porous polycrystalline semiconductor layer
Field-emission electron source formed in a shape, and the field-emission electron
A conductive thin film that is placed opposite to the source and orthogonal to the conductive thin film
Phosphor that emits light by electron beams emitted from
Of a display device comprising a striped electrode
A manufacturing method, comprising forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate.
Having a predetermined region opened on the polycrystalline semiconductor layer.
A mask material layer, and using the mask material layer as a mask,
Anodization utilizing an electrochemical reaction in the solution,
The thickness of the mask material layer etched during the anodization process
Is smaller than the thickness of the mask material layer.
The solution is cooled and subjected to anodizing treatment to remove the polycrystalline semiconductor layer.
Part is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor is made porous.
Oxidizing or nitriding the body layer,
Patterned into a predetermined shape on the porous polycrystalline semiconductor layer
Characterized by forming a conductive thin film, it cooled
Utilizing electrochemical reaction in electrolytic solution and forming mask material layer
By performing anodizing treatment as a mask,
Since a crystalline semiconductor layer is formed, etching of the mask material layer is performed.
It is possible to increase the margin for
Quality of the polycrystalline semiconductor layer is improved, and acid
Or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer and conductive thin film
The contact area with the film is determined by the pattern accuracy of the mask material layer
Therefore, the field emission type with high pattern accuracy of the electron emission area
As a result, a high- definition display device can be realized.

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】(実施形態1)本実施形態の電界
放射型電子源の製造方法を図1(a)〜(f)を参照し
ながら説明する。なお、本実施形態では、導電性基板と
して、n形シリコン基板1(抵抗率が0.1Ωcmの
(100)基板)を用いている。
(Embodiment 1) A method for manufacturing a field emission type electron source according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (f). In this embodiment, an n-type silicon substrate 1 (a (100) substrate having a resistivity of 0.1 Ωcm) is used as the conductive substrate.

【0026】まず、n形シリコン基板1の裏面にオーミ
ック電極2を形成した後、n形シリコン基板1の表面に
LPCVD法により膜厚が1.5μmのノンドープのポ
リシリコン層3を形成することによって図1(a)に示
す構造が得られる。ここに、LPCVD法の成膜条件
は、基板温度を610℃、SiHガス流量を600s
ccm、真空度を20Paとした。なお、本実施形態で
は、ポリシリコン層3が多結晶半導体層を構成してい
る。ここにおいて、ポリシリコン層3の成膜方法は、L
PCVD法に限定されるものではなく、例えばスパッタ
法あるいはプラズマCVD法によってアモルファスシリ
コン層を形成した後、該アモルファスシリコン層に対し
てアニール処理を行うことにより結晶化させてポリシリ
コン層を形成する方法を用いてもよい。
First, an ohmic electrode 2 is formed on the back surface of an n-type silicon substrate 1, and then a 1.5 μm-thick non-doped polysilicon layer 3 is formed on the surface of the n-type silicon substrate 1 by LPCVD. The structure shown in FIG. 1A is obtained. Here, the film forming conditions of the LPCVD method are as follows: the substrate temperature is 610 ° C., and the SiH 4 gas flow rate is 600 s.
ccm and the degree of vacuum were set to 20 Pa. In the present embodiment, the polysilicon layer 3 forms a polycrystalline semiconductor layer. Here, the method of forming the polysilicon layer 3 is L
The method is not limited to the PCVD method. For example, a method in which an amorphous silicon layer is formed by a sputtering method or a plasma CVD method, and then the amorphous silicon layer is crystallized by performing an annealing process to form a polysilicon layer May be used.

【0027】次に、ポリシリコン層3上にプラズマCV
D法によって膜厚が1μmの酸化シリコン層4を形成す
ることにより、図1(b)に示す構造が得られる。酸化
シリコン層4の成膜条件は、基板温度を225℃、Si
ガス流量を50sccm、NOガス流量を875
sccm、真空度を133Pa、放電パワーを150W
(放電パワー密度を0.05W/cm)とした。な
お、酸化シリコン層4の成膜方法は、プラズマCVD法
に限定されるものではなく、例えば熱酸化法などの方法
を用いてもよい。
Next, a plasma CV is applied on the polysilicon layer 3.
By forming the silicon oxide layer 4 having a thickness of 1 μm by the method D, the structure shown in FIG. 1B is obtained. The conditions for forming the silicon oxide layer 4 are as follows.
H 4 gas flow rate is 50 sccm, N 2 O gas flow rate is 875
sccm, vacuum degree 133 Pa, discharge power 150 W
(The discharge power density was 0.05 W / cm 2 ). Note that the method for forming the silicon oxide layer 4 is not limited to the plasma CVD method, and a method such as a thermal oxidation method may be used.

【0028】次に、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酸化シリコン層4をパターニング
することにより、図1(c)に示す構造が得られる。な
お、本実施形態では、該パターニングにより所定領域が
開口された酸化シリコン層4がマスク材料層を構成して
いる。また、マスク材料層としては、容易にパターンの
高精度化を図ることができる材料を用いればよく、例え
ば、酸化シリコン層、窒化シリコン層、フォトレジスト
層のいずれかあるいはそれらの組み合わせを採用すれば
よい。
Next, the structure shown in FIG. 1C is obtained by patterning the silicon oxide layer 4 using the photolithography technique and the etching technique. In the present embodiment, the silicon oxide layer 4 having a predetermined region opened by the patterning forms a mask material layer. Further, as the mask material layer, a material that can easily achieve high precision of the pattern may be used. For example, any one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a photoresist layer, or a combination thereof may be used. Good.

【0029】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、n形シリコン基板
1(オーミック電極2)を正極として、ポリシリコン層
3の露出した部分に光照射を行いながら(つまり、マス
ク材料層たる酸化シリコン層4をマスクとして)定電流
で陽極酸化処理を行うことによって、部分的に多孔質ポ
リシリコン層5が形成され、図1(d)に示す構造が得
られる。本実施形態では、陽極酸化処理の条件として、
電流密度を20mA/cm一定、陽極酸化時間を15
秒とするとともに、陽極酸化処理中に500Wのタング
ステンランプにより光照射を行うことにより膜厚が1μ
mの多孔質ポリシリコン層5が形成された。なお、本実
施形態では、ポリシリコン層3の厚み方向の途中まで多
孔質化しているが、n形シリコン基板1に達する深さま
で多孔質化してもよい。また、本実施形態では、陽極酸
化処理時の電流密度を一定として多孔質ポリシリコン層
5の多孔度をほぼ均一にしてあるが、陽極酸化処理時の
電流密度を変化させることにより多孔度の高いポリシリ
コン層と多孔度の低いポリシリコン層とが交互に積層さ
れた構造にしてもよいし、多孔度が厚み方向に連続的に
変化した構造にしてもよい。
Next, a platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, an n-type silicon substrate 1 (an ohmic solution) was prepared by using an electrolytic solution obtained by mixing a 55 wt% aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol at a ratio of 1: 1 and cooling to 0 ° C. By performing anodization with a constant current while irradiating the exposed portion of the polysilicon layer 3 with light (ie, using the silicon oxide layer 4 as a mask material layer as a mask) with the electrode 2) as a positive electrode, The porous polysilicon layer 5 is formed, and the structure shown in FIG. 1D is obtained. In the present embodiment, as the conditions of the anodizing treatment,
The current density is constant at 20 mA / cm 2 and the anodic oxidation time is 15
Seconds, and the film thickness is reduced to 1 μm by irradiating light with a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment.
m of the porous polysilicon layer 5 was formed. In the present embodiment, the polysilicon layer 3 is made porous up to a point in the thickness direction, but may be made porous to a depth reaching the n-type silicon substrate 1. Further, in the present embodiment, the porosity of the porous polysilicon layer 5 is made substantially uniform while the current density during the anodic oxidation treatment is constant, but the porosity is increased by changing the current density during the anodic oxidation treatment. A structure in which a polysilicon layer and a low-porosity polysilicon layer are alternately stacked may be employed, or a structure in which the porosity continuously changes in the thickness direction may be employed.

【0030】なお、陽極酸化処理時に上記電解溶液によ
って酸化シリコン層4もエッチングされるが、酸化シリ
コン層4の膜厚は1μmであるのに対し、上記電解溶液
による酸化シリコンのエッチングレートは1分当たり
0.14μm程度で陽極酸化時間は15秒なので、酸化
シリコン層4は確実にマスクとしての機能を果たす。
The silicon oxide layer 4 is also etched by the electrolytic solution during the anodizing treatment. The silicon oxide layer 4 has a thickness of 1 μm, and the etching rate of the silicon oxide by the electrolytic solution is 1 minute. Since the anodic oxidation time is about 0.14 μm and the anodic oxidation time is 15 seconds, the silicon oxide layer 4 reliably functions as a mask.

【0031】次に、急速熱酸化(RTO)法によって、
多孔質ポリシリコン5を所定深さまで酸化する(つま
り、多孔質ポリシリコン層5の一部を酸化する)ことに
より、図1(e)に示す構造が得られる。ここにおい
て、図1(e)における6は熱酸化された多孔質ポリシ
リコン層を示す。急速熱酸化の条件としては、酸化温度
を900℃、酸化時間を1時間とした。なお、本実施形
態では、多孔質ポリシリコン層5の一部を酸化している
が、全てを酸化するようにしてもよい。また、多孔質ポ
リシリコン層5を酸化する代わりに、窒化するようにし
てもよい。
Next, by rapid thermal oxidation (RTO),
By oxidizing the porous polysilicon 5 to a predetermined depth (that is, oxidizing a part of the porous polysilicon layer 5), the structure shown in FIG. 1E is obtained. Here, reference numeral 6 in FIG. 1E denotes a thermally oxidized porous polysilicon layer. The conditions for rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour. In this embodiment, a part of the porous polysilicon layer 5 is oxidized. However, the whole may be oxidized. Further, the porous polysilicon layer 5 may be nitrided instead of being oxidized.

【0032】その後、n形シリコン基板1の主表面側
に、メタルマスクを用いて金薄膜を蒸着法によって形成
することにより、金薄膜よりなる金属薄膜7が形成さ
れ、図1(f)に示す構造の電界放射型電子源10が得
られる。なお、本実施形態では、金属薄膜7が導電性薄
膜を構成している。また、本実施形態では、導電性薄膜
の材料として金を用いたが、金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材料であれば良
く、金の他にアルミニウム、クロム、タングステン、ニ
ッケル、白金などや、これらの金属の合金などが使用可
能である。また、本実施形態では、金属薄膜7の膜厚を
10nmとしたが、この膜厚は特に限定するものではな
い。
Thereafter, a thin metal film 7 made of a thin gold film is formed on the main surface side of the n-type silicon substrate 1 by a vapor deposition method using a metal mask, as shown in FIG. 1 (f). A field emission type electron source 10 having a structure is obtained. In this embodiment, the metal thin film 7 constitutes a conductive thin film. Further, in the present embodiment, gold is used as the material of the conductive thin film. However, the material is not limited to gold, and any metal or conductive material having a small work function may be used. , Tungsten, nickel, platinum, and alloys of these metals can be used. In the present embodiment, the thickness of the metal thin film 7 is set to 10 nm, but the thickness is not particularly limited.

【0033】上述の電界放射型電子源10を真空チャン
バ(図示せず)内に導入して、金属薄膜7に対向する位
置にコレクタ電極(図示せず)を配置し、真空チャンバ
内の真空度を5×10−5Paとして、金属薄膜7を正
極、オーミック電極2を負極として両極間に20Vの直
流電圧を印加するとともに、コレクタ電極を正極(陽
極)、金属薄膜7を負極(陰極)として両極間に100
Vの直流電圧を印加することにより、金属薄膜7の表面
からコレクタ電極に向かって電子が経時的に安定して
(ポッピング現象が起こることなく)放出されるのを観
測することができる。
The above-mentioned field emission type electron source 10 is introduced into a vacuum chamber (not shown), and a collector electrode (not shown) is arranged at a position facing the metal thin film 7. 5 × 10 −5 Pa, a DC voltage of 20 V is applied between the two electrodes with the metal thin film 7 as the positive electrode, the ohmic electrode 2 as the negative electrode, the collector electrode as the positive electrode (anode), and the metal thin film 7 as the negative electrode (cathode). 100 between both poles
By applying a DC voltage of V, it can be observed that electrons are emitted from the surface of the metal thin film 7 to the collector electrode stably with time (without popping phenomenon).

【0034】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
の製造方法では、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術を用いてパターニングされたマスク材料層たる
酸化シリコン層4をマスクとして陽極酸化処理を行うこ
とにより多孔質多結晶半導体層たる多孔質ポリシリコン
層5が形成されるので、多孔質ポリシリコン層5のパタ
ーン精度が向上し、また、酸化された多孔質ポリシリコ
ン層6と金属薄膜7との接触面積が酸化シリコン層4の
パターン精度で決まるので、低コストで電子放出面積の
パターン精度を高めることができる。なお、本実施形態
の電界放射型電子源は、従来の電界放射型電子源の多孔
質シリコン層に対応するものとして、熱酸化された多孔
質ポリシリコン層6を備えたものであり、n形シリコン
基板1から注入された電子が熱酸化された多孔質ポリシ
リコン層6中をドリフトし金属薄膜7をトンネルして放
出され、電子放出時にポッピング現象が発生せず安定し
て電子を放出することができる。
In the method of manufacturing a field emission type electron source according to the present embodiment, anodization is performed by using the silicon oxide layer 4 as a mask material layer, which is patterned by photolithography and etching, as a mask. Since the porous polysilicon layer 5, which is a porous polycrystalline semiconductor layer, is formed, the pattern accuracy of the porous polysilicon layer 5 is improved, and the contact between the oxidized porous polysilicon layer 6 and the metal thin film 7 is improved. Since the area is determined by the pattern accuracy of the silicon oxide layer 4, the pattern accuracy of the electron emission area can be increased at low cost. The field emission type electron source of the present embodiment includes a thermally oxidized porous polysilicon layer 6 corresponding to the porous silicon layer of the conventional field emission type electron source, and has an n-type. Electrons injected from the silicon substrate 1 drift in the thermally oxidized porous polysilicon layer 6 and are emitted by tunneling through the metal thin film 7 to stably emit electrons without generating a popping phenomenon during electron emission. Can be.

【0035】ところで、本実施形態では、導電性基板と
して、n形シリコン基板1(抵抗率が0.1Ωcmの
(100)基板)を用いているが、導電性基板はn形シ
リコン基板1に限定されるものではなく、例えば、金属
基板や、ガラス基板などに導電性薄膜(例えば、クロム
薄膜やITO薄膜)を形成した基板などを用いてもよ
く、n形シリコン基板1などの半導体基板を用いる場合
に比べて大面積化および低コスト化が可能になる。ま
た、導電性基板として、半導体基板の主表面側に導電体
層として拡散層を形成したもの(例えば、p形シリコン
基板の主表面側にn形拡散層を形成したもの)を用いて
もよい。この場合には、拡散層から多孔質多結晶半導体
層へ電子が注入(供給)される。
In this embodiment, the n-type silicon substrate 1 ((100) substrate having a resistivity of 0.1 Ωcm) is used as the conductive substrate, but the conductive substrate is limited to the n-type silicon substrate 1. However, for example, a substrate in which a conductive thin film (for example, a chromium thin film or an ITO thin film) is formed on a metal substrate, a glass substrate, or the like may be used, or a semiconductor substrate such as the n-type silicon substrate 1 may be used. Larger area and lower cost can be achieved as compared with the case. Further, as the conductive substrate, a semiconductor substrate in which a diffusion layer is formed as a conductor layer on the main surface side (for example, a p-type silicon substrate having an n-type diffusion layer formed on the main surface side) may be used. . In this case, electrons are injected (supplied) from the diffusion layer to the porous polycrystalline semiconductor layer.

【0036】(参考例1後述の実施形態の参考となる電 界放射型電子源の製造方
法を図2(a)〜(e)を参照しながら説明する。
[0036] (Reference Example 1) will be described below with reference to FIG. 2 (a) ~ (e) a method for producing important reference electric field emission electron source of the embodiments described below.

【0037】まず、例えばガラス基板よりなる絶縁性基
板11の主表面上にストライプ状の導電体層よりなる下
部電極12を形成することによって、図2(a)に示す
構造が得られる。なお、本参考例では、絶縁性基板11
と下部電極12とで導電性基板を構成している。ここに
おいて、下部電極12は、例えば、絶縁性基板11の主
表面上の全面に導電体層を形成し、該導電体層をパター
ニングすることで形成すればよく、下部電極12として
は、パターンの高精度化が可能な材料を用いることが望
ましい。
First, a lower electrode 12 made of a stripe-shaped conductor layer is formed on a main surface of an insulating substrate 11 made of, for example, a glass substrate, whereby the structure shown in FIG. 2A is obtained. In this embodiment, the insulating substrate 11
And the lower electrode 12 constitute a conductive substrate. Here, the lower electrode 12 may be formed, for example, by forming a conductor layer on the entire surface of the main surface of the insulating substrate 11 and patterning the conductor layer. It is desirable to use a material that can achieve high precision.

【0038】その後、絶縁性基板11の主表面側の全面
に亘って下部電極12を覆うようにLPCVD法により
膜厚が1.0μmのノンドープのポリシリコン層3を形
成することによって、図2(b)に示す構造が得られ
る。ここに、LPCVD法の成膜条件は、基板温度を6
10℃、SiH4ガス流量を600sccm、真空度を
20Paとした。なお、本参考例では、ポリシリコン層
3が多結晶半導体層を構成している。ここにおいて、ポ
リシリコン層3の成膜方法は、LPCVD法に限定され
るものではなく、例えばスパッタ法あるいはプラズマC
VD法によってアモルファスシリコン層を形成した後、
該アモルファスシリコン層に対してアニール処理を行う
ことにより結晶化させてポリシリコン層を形成する方法
を用いてもよい。
Thereafter, a non-doped polysilicon layer 3 having a thickness of 1.0 μm is formed by LPCVD so as to cover the lower electrode 12 over the entire surface on the main surface side of the insulating substrate 11, thereby obtaining FIG. The structure shown in b) is obtained. Here, the film forming conditions of the LPCVD method are as follows.
The temperature was 10 ° C., the flow rate of the SiH 4 gas was 600 sccm, and the degree of vacuum was 20 Pa. In this embodiment, the polysilicon layer 3 constitutes a polycrystalline semiconductor layer. Here, the method for forming the polysilicon layer 3 is not limited to the LPCVD method.
After forming the amorphous silicon layer by the VD method,
A method of forming a polysilicon layer by crystallizing the amorphous silicon layer by performing an annealing process may be used.

【0039】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極を負極、下部電極12を正極として、ポ
リシリコン層に光を照射しながら定電流で陽極酸化処理
を行うことによって、下部電極12に対応したストライ
プ状に多孔質ポリシリコン層5が形成され、図2(c)
に示す構造が得られる。本参考例では、陽極酸化処理の
条件として、電流密度を20mA/cm2一定、陽極酸
化時間を15秒とするとともに、陽極酸化処理中に50
0Wのタングステンランプにより光照射を行うことによ
り膜厚が1μmの多孔質ポリシリコン層5が形成され
た。
Next, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. The platinum electrode was used as a negative electrode and the lower electrode 12 was used as a positive electrode. 2A, the porous polysilicon layer 5 is formed in a stripe shape corresponding to the lower electrode 12 by performing anodizing treatment at a constant current while irradiating the substrate.
The structure shown in FIG. In this reference example, as the conditions of the anodizing treatment, the current density was constant at 20 mA / cm 2 , the anodizing time was 15 seconds, and 50
By irradiating light with a 0 W tungsten lamp, a porous polysilicon layer 5 having a thickness of 1 μm was formed.

【0040】次に、急速熱酸化(RTO)法により、多
孔質ポリシリコン層5を酸化することにより熱酸化され
た多孔質ポリシリコン層6が形成され、図2(d)に示
す構造が得られる。急速熱酸化の条件としては、酸化温
度900℃、酸化時間を1時間とした。なお、本参考例
は、多孔質ポリシリコン層5を酸化しているが、酸化
する代わりに窒化するようにしてもよい。
Next, the porous polysilicon layer 6 is formed by oxidizing the porous polysilicon layer 5 by a rapid thermal oxidation (RTO) method, and the structure shown in FIG. 2D is obtained. Can be Conditions for the rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour. This reference example
That, while oxidizing the porous polycrystalline silicon layer 5 may be nitride instead of oxide.

【0041】その後、絶縁性基板11の主表面側に、メ
タルマスクを用いて金薄膜を蒸着法によって形成するこ
とにより、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6に対応
したストライプ状にパターニングされた金薄膜よりなる
金属薄膜7が形成され、図2(e)に示す構造の電界放
射型電子源10が得られる。なお、本参考例では、金属
薄膜7が導電性薄膜を構成している。また、本参考例で
は、導電性薄膜の材料として金を用いたが、金に限定さ
れるものではなくて、仕事関数の小さな金属や導電性材
料であれば良く、金の他にアルミニウム、クロム、タン
グステン、ニッケル、白金などや、これらの金属の合金
などが使用可能である。また、本参考例では、金属薄膜
7の膜厚を10nmとしたが、この膜厚は特に限定する
ものではない。
Thereafter, a gold thin film was formed on the main surface side of the insulating substrate 11 by a vapor deposition method using a metal mask, thereby being patterned into stripes corresponding to the thermally oxidized porous polysilicon layer 6. The metal thin film 7 made of a gold thin film is formed, and the field emission type electron source 10 having the structure shown in FIG. In this embodiment, the metal thin film 7 constitutes a conductive thin film. Further, in this reference example, gold was used as the material of the conductive thin film. However, the material is not limited to gold, and any metal or conductive material having a small work function may be used. Besides, aluminum, chromium, tungsten, nickel, platinum and the like, alloys of these metals and the like can be used. In the present embodiment, the thickness of the metal thin film 7 is set to 10 nm, but the thickness is not particularly limited.

【0042】上述の電界放射型電子源10を真空チャン
バ(図示せず)内に導入して、金属薄膜7に対向する位
置にコレクタ電極(図示せず)を配置し、真空チャンバ
内の真空度を5×10−5Paとして、金属薄膜7を正
極、オーミック電極2を負極として両極間に20Vの直
流電圧を印加するとともに、コレクタ電極を正極(陽
極)、金属薄膜7を負極(陰極)として両極間に100
Vの直流電圧を印加することにより、金属薄膜7の表面
からコレクタ電極に向かって電子が経時的に安定して
(ポッピング現象が起こることなく)放出される放出さ
れるのを観測することができる。
The above-mentioned field emission type electron source 10 is introduced into a vacuum chamber (not shown), and a collector electrode (not shown) is arranged at a position facing the metal thin film 7. 5 × 10 −5 Pa, a DC voltage of 20 V is applied between the two electrodes with the metal thin film 7 as the positive electrode, the ohmic electrode 2 as the negative electrode, the collector electrode as the positive electrode (anode), and the metal thin film 7 as the negative electrode (cathode). 100 between both poles
By applying a DC voltage of V, it can be observed that electrons are emitted from the surface of the metal thin film 7 toward the collector electrode stably with time (without popping phenomenon). .

【0043】しかして、本参考例の電界放射型電子源の
製造方法では、多結晶半導体層たるポリシリコン層3を
多孔質化する際に下部電極12を利用して陽極酸化処理
を行っていることによって、下部電極12のパターンに
応じて多孔質多結晶半導体層たる多孔質ポリシリコン層
5のパターンが形成されるから、下部電極12のパター
ンを高精度化することで多孔質ポリシリコン層5のパタ
ーン精度が向上し、また、酸化された多孔質ポリシリコ
ン層6と金属薄膜7との接触面積が多孔質ポリシリコン
層5のパターン精度で決まるから、低コストで電子放出
面積のパターン精度を高めることができる。
In the method of manufacturing the field emission type electron source according to the present embodiment , the anodic oxidation treatment is performed using the lower electrode 12 when the polysilicon layer 3 as the polycrystalline semiconductor layer is made porous. Thus, the pattern of the porous polysilicon layer 5 as the porous polycrystalline semiconductor layer is formed in accordance with the pattern of the lower electrode 12. And the contact area between the oxidized porous polysilicon layer 6 and the metal thin film 7 is determined by the pattern accuracy of the porous polysilicon layer 5, so that the pattern accuracy of the electron emission area can be reduced at low cost. Can be enhanced.

【0044】(実施形態) 図3に実施形態1の電界放射型電子源10を利用した平
面発光装置の概略構成図を示す。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説明を省略する。
(Embodiment 2 ) FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a planar light emitting device using the field emission electron source 10 of Embodiment 1. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0045】本実施形態の平面発光装置は、電界放射型
電子源10と、電界放射型電子源10の金属薄膜7に対
向配置される電極たる透明電極31とを備え、透明電極
31には電界放射型電子源10から放射される電子線に
より可視光を発光する蛍光体32が塗布してある。ま
た、透明電極31は透明性導電性膜からなり、ガラス基
板よりなる透明板33に形成してある。ここに、透明電
極31および蛍光体32が形成された透明板33はスペ
ーサ34を介して電界放射型電子源10と一体化してあ
り、透明板33とスペーサ34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。
The flat light emitting device of this embodiment includes a field emission type electron source 10 and a transparent electrode 31 which is disposed opposite to the metal thin film 7 of the field emission type electron source 10. A phosphor 32 that emits visible light by an electron beam emitted from the emission type electron source 10 is applied. The transparent electrode 31 is made of a transparent conductive film, and is formed on a transparent plate 33 made of a glass substrate. Here, the transparent plate 33 on which the transparent electrode 31 and the phosphor 32 are formed is integrated with the field emission type electron source 10 through a spacer 34, and the transparent plate 33, the spacer 34, and the field emission type electron source 10
Is set to a predetermined degree of vacuum.

【0046】したがって、電界放射型電子源10から電
子を放射させることによって、蛍光体32を発光させる
ことができ、蛍光体32の発光を透明電極31および透
明板33を通して外部に表示することができる。なお、
電極は透明性導電性膜に限定されるものではない。
Therefore, by emitting electrons from the field emission electron source 10, the phosphor 32 can emit light, and the emission of the phosphor 32 can be displayed outside through the transparent electrode 31 and the transparent plate 33. . In addition,
The electrode is not limited to a transparent conductive film.

【0047】本実施形態の平面発光装置において、透明
電極31を金属薄膜7に対して正極とし透明電極31と
金属薄膜7との間に1kVの直流電圧Vcを印加すると
ともに、電界放射型電子源10の金属薄膜7を正極とし
て金属薄膜7とオーミック電極2との間に20Vの直流
電圧Vpsを印加することにより、熱酸化された多孔質
ポリシリコン層6上の金属薄膜7の形状に対応した発光
パターンが得られる。すなわち、本実施形態では、電子
が金属薄膜7の面内でほぼ均一にほぼ垂直方向へ放射さ
れるから、従来の平面発光装置で用いられる収束電極を
設ける必要がなく、構造が簡単になるとともに低コスト
化が可能になる。また、本実施形態では、電界放射型電
子源10の電子放出面積のパターン精度が高いので、発
光むらの少ない平面発光装置を実現することができる。
In the flat light emitting device of this embodiment, the transparent electrode 31 is used as a positive electrode with respect to the metal thin film 7, a DC voltage Vc of 1 kV is applied between the transparent electrode 31 and the metal thin film 7, and the field emission type electron source is used. By applying a DC voltage Vps of 20 V between the metal thin film 7 and the ohmic electrode 2 using the metal thin film 7 as a positive electrode, the shape of the metal thin film 7 on the thermally oxidized porous polysilicon layer 6 was adjusted. A light emission pattern is obtained. That is, in the present embodiment, since electrons are emitted almost uniformly in the plane of the metal thin film 7 in the substantially vertical direction, there is no need to provide a focusing electrode used in the conventional flat light emitting device, and the structure becomes simpler. Cost reduction becomes possible. Further, in the present embodiment, since the pattern accuracy of the electron emission area of the field emission electron source 10 is high, it is possible to realize a flat light emitting device with less uneven light emission.

【0048】なお、本実施形態では、実施形態1の電界
放射型電子源10(図1(f)参照)を利用した平面発
光装置について説明したが、図3における電界放射型電
子源10の代わりに参考例1の電界放射型電子源10
(図2(e)参照)を用いてもよい。この場合には、透
明電極31を金属薄膜7に対して正極とし透明電極31
と金属薄膜7との間に直流電圧Vcを印加するととも
に、電界放射型電子源10の金属薄膜7を正極として金
属薄膜7と下部電極12との間に直流電圧Vpsを印加
すればよい。
In this embodiment, the plane light emitting device using the field emission type electron source 10 of the first embodiment (see FIG. 1F) has been described, but instead of the field emission type electron source 10 in FIG. Field emission type electron source 10 of Reference Example 1
(See FIG. 2E). In this case, the transparent electrode 31 is used as a positive electrode for the metal thin film 7 and the transparent electrode 31 is used as the positive electrode.
The DC voltage Vc may be applied between the metal thin film 7 and the lower electrode 12 while the DC voltage Vc is applied between the metal thin film 7 and the metal thin film 7.

【0049】(実施形態) 図4に実施形態1の電界放射型電子源10をディスプレ
イ装置に応用する場合の概略構成を示す。なお、実施形
態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。
(Embodiment 3 ) FIG. 4 shows a schematic configuration when the field emission electron source 10 of Embodiment 1 is applied to a display device. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0050】本実施形態では、図4に示すように、熱酸
化された多孔質ポリシリコン層6および金属薄膜7をそ
れぞれストライプ状に形成してある。また、電界放射型
電子源10の金属薄膜7に対向配置される電極たる透明
電極31を備え、透明電極31には電界放射型電子源1
0から放射される電子線により可視光を発光する蛍光体
32が塗布してある。また、透明電極31は透明導電性
膜からなり、ガラス基板よりなる透明板33に形成して
ある。ここにおいて、本実施形態では、透明電極31は
同一面内でストライプ状に形成してあり、透明電極31
と金属薄膜7とが直交するように透明板33を配設する
ことにより、マトリックスを形成してある。すなわち、
透明電極31と金属薄膜7との交差する領域がそれぞれ
ピクセルに対応する。したがって、電圧を印加する金属
電極7と、電圧を印加する透明電極31との組み合わせ
により、特定のピクセルのみを光らせることができる。
なお、電極は透明性導電性膜に限定されるものではない
が、透明性導電性膜を用いることが望ましい。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, a thermally oxidized porous polysilicon layer 6 and a metal thin film 7 are formed in stripes. Further, the field emission type electron source 10 includes a transparent electrode 31 which is an electrode disposed to face the metal thin film 7, and the field emission type electron source 1
A phosphor 32 that emits visible light by an electron beam radiated from 0 is applied. The transparent electrode 31 is made of a transparent conductive film and is formed on a transparent plate 33 made of a glass substrate. Here, in the present embodiment, the transparent electrodes 31 are formed in stripes in the same plane.
The matrix is formed by arranging the transparent plate 33 so that the transparent film 33 and the metal thin film 7 are orthogonal to each other. That is,
The area where the transparent electrode 31 intersects with the metal thin film 7 corresponds to each pixel. Therefore, only a specific pixel can be illuminated by the combination of the metal electrode 7 for applying a voltage and the transparent electrode 31 for applying a voltage.
Note that the electrode is not limited to a transparent conductive film, but it is preferable to use a transparent conductive film.

【0051】しかして、本実施形態のディスプレイ装置
では、電界放射型電子源10の電子放出面積のパターン
精度が高く、高精細なディスプレイ装置を実現すること
ができる。
Thus, in the display device of the present embodiment, the pattern accuracy of the electron emission area of the field emission electron source 10 is high, and a high-definition display device can be realized.

【0052】なお、本実施形態では、実施形態1の電界
放射型電子源10(図1(f)参照)を利用したディス
プレイ装置について説明したが、図4における電界放射
型電子源10の代わりに参考例1の電界放射型電子源1
0(図2(e)参照)を用いてもよい。この場合には、
透明電極31を金属薄膜7に対して正極とし透明電極3
1と金属薄膜7との間に直流電圧を印加するとともに、
電界放射型電子源10の金属薄膜7を正極として金属薄
膜7と下部電極12との間に直流電圧を印加すればよ
い。
[0052] In the present embodiment, the field emission electron source 10 of Embodiment 1 has been described display device using a (FIG. 1 (f) refer), instead of the field emission electron source 10 in FIG. 4 Field emission type electron source 1 of Reference Example 1
0 (see FIG. 2E). In this case,
The transparent electrode 31 is used as a positive electrode for the metal thin film 7 as a positive electrode.
While applying a DC voltage between 1 and the metal thin film 7,
A DC voltage may be applied between the metal thin film 7 and the lower electrode 12 with the metal thin film 7 of the field emission electron source 10 as a positive electrode.

【0053】(参考例2後述の実施形態の参考となる電 界放射型電子源の製造方
法を図5(a)〜(e)を参照しながら説明する。
[0053] (Reference Example 2) will be described below with reference to FIG. 5 (a) ~ (e) a method for producing important reference electric field emission electron source of the embodiments described below.

【0054】まず、例えばガラス基板よりなる絶縁性基
板11の主表面上にストライプ状の導電体層よりなる下
部電極12を形成することによって、図5(a)に示す
構造が得られる。なお、本参考例では、絶縁性基板11
と下部電極12とで導電性基板を構成している。ここに
おいて、下部電極12は、例えば、絶縁性基板11の主
表面上の全面に導電体層を形成し、該導電体層をパター
ニングすることで形成すればよく、下部電極12として
は、パターンの高精度化が可能な材料を用いることが望
ましい。
First, the lower electrode 12 made of a stripe-shaped conductor layer is formed on the main surface of an insulating substrate 11 made of, for example, a glass substrate, whereby the structure shown in FIG. 5A is obtained. In this embodiment, the insulating substrate 11
And the lower electrode 12 constitute a conductive substrate. Here, the lower electrode 12 may be formed, for example, by forming a conductor layer on the entire surface of the main surface of the insulating substrate 11 and patterning the conductor layer. It is desirable to use a material that can achieve high precision.

【0055】その後、絶縁性基板11の主表面側の全面
に亘って下部電極12を覆うようにLPCVD法により
膜厚が1.0μmのノンドープのポリシリコン層3を形
成することによって、図5(b)に示す構造が得られ
る。ここに、LPCVD法の成膜条件は、基板温度を6
10℃、SiH4ガス流量を600sccm、真空度を
20Paとした。なお、本参考例では、ポリシリコン層
3が多結晶半導体層を構成している。ここにおいて、ポ
リシリコン層3の成膜方法は、LPCVD法に限定され
るものではなく、例えばスパッタ法あるいはプラズマC
VD法によってアモルファスシリコン層を形成した後、
該アモルファスシリコン層に対してアニール処理を行う
ことにより結晶化させてポリシリコン層を形成する方法
を用いてもよい。
Thereafter, a non-doped polysilicon layer 3 having a thickness of 1.0 μm is formed by LPCVD so as to cover the lower electrode 12 over the entire surface on the main surface side of the insulating substrate 11, whereby FIG. The structure shown in b) is obtained. Here, the film forming conditions of the LPCVD method are as follows.
The temperature was 10 ° C., the flow rate of the SiH 4 gas was 600 sccm, and the degree of vacuum was 20 Pa. In this embodiment, the polysilicon layer 3 constitutes a polycrystalline semiconductor layer. Here, the method for forming the polysilicon layer 3 is not limited to the LPCVD method.
After forming the amorphous silicon layer by the VD method,
A method of forming a polysilicon layer by crystallizing the amorphous silicon layer by performing an annealing process may be used.

【0056】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極を負極、下部電極12を正極として、ポ
リシリコン層3に光を照射しながら定電流で陽極酸化処
理を行うことによって、下部電極12に対応したストラ
イプ状に多孔質ポリシリコン層5が形成され、図5
(c)に示す構造が得られる。本参考例では、陽極酸化
処理の条件として、電流密度を20mA/cm2一定、
陽極酸化時間を15秒とするとともに、陽極酸化処理中
に500Wのタングステンランプにより光照射を行うこ
とにより膜厚が1μmの多孔質ポリシリコン層5が形成
された。
Next, a 55 wt% aqueous solution of hydrogen fluoride and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. The platinum electrode was used as a negative electrode and the lower electrode 12 was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation at a constant current while irradiating light, the porous polysilicon layer 5 is formed in a stripe shape corresponding to the lower electrode 12, and FIG.
The structure shown in (c) is obtained. In the present reference example, as the conditions of the anodizing treatment, the current density was constant at 20 mA / cm 2 ,
The anodic oxidation time was set to 15 seconds, and light irradiation was performed with a 500 W tungsten lamp during the anodic oxidation treatment, whereby a 1 μm-thick porous polysilicon layer 5 was formed.

【0057】次に、急速熱酸化(RTO)法により、多
孔質ポリシリコン層5を酸化することにより熱酸化され
た多孔質ポリシリコン層6が形成され、図5(d)に示
す構造が得られる。急速熱酸化の条件としては、酸化温
度900℃、酸化時間を1時間とした。なお、本参考例
は、多孔質ポリシリコン層5を酸化しているが、酸化
する代わりに窒化するようにしてもよい。また、本参考
例では、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6が強電界
ドリフト層を構成している。
Next, the porous polysilicon layer 6 is formed by oxidizing the porous polysilicon layer 5 by rapid thermal oxidation (RTO), and the structure shown in FIG. 5D is obtained. Can be Conditions for the rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour. This reference example
That, while oxidizing the porous polycrystalline silicon layer 5 may be nitride instead of oxide. Also, this reference
In the example, the thermally oxidized porous polysilicon layer 6 forms a strong electric field drift layer.

【0058】その後、絶縁性基板11の主表面側に、メ
タルマスクを用いて金薄膜を蒸着法によって形成するこ
とにより、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6に直交
(交差)するストライプ状にパターニングされた金薄膜
よりなる金属薄膜7が形成され、図5(e)に示す構造
の電界放射型電子源10が得られる。なお、本参考例で
は、金属薄膜7が導電性薄膜を構成している。また、
参考例では、導電性薄膜の材料として金を用いたが、金
に限定されるものではなくて、仕事関数の小さな金属や
導電性材料であれば良く、金の他にアルミニウム、クロ
ム、タングステン、ニッケル、白金などや、これらの金
属の合金などが使用可能である。また、本参考例では、
金属薄膜7の膜厚を10nmとしたが、この膜厚は特に
限定するものではない。
Thereafter, a gold thin film is formed on the main surface side of the insulating substrate 11 by a vapor deposition method using a metal mask, thereby forming a stripe shape orthogonal to (intersecting) the thermally oxidized porous polysilicon layer 6. The metal thin film 7 made of the patterned gold thin film is formed, and the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. In this embodiment , the metal thin film 7 constitutes a conductive thin film. Also book
In the reference example, gold was used as the material of the conductive thin film. However, the material is not limited to gold, but may be any metal or conductive material having a small work function, such as aluminum, chromium, and tungsten in addition to gold. , Nickel, platinum, and alloys of these metals can be used. In this reference example ,
Although the thickness of the metal thin film 7 is set to 10 nm, this thickness is not particularly limited.

【0059】上述の電界放射型電子源10を真空チャン
バ(図示せず)内に導入して、金属薄膜7に対向する位
置にコレクタ電極(図示せず)を配置し、真空チャンバ
内の真空度を5×10−5Paとして、金属薄膜7を正
極、下部電極12を負極として両極間に20Vの直流電
圧を印加するとともに、コレクタ電極を正極(陽極)、
金属薄膜7を負極(陰極)として両極間に100Vの直
流電圧を印加することにより、金属薄膜7の表面からコ
レクタ電極に向かって電子が経時的に安定して(ポッピ
ング現象が起こることなく)放出されるのを観測するこ
とができる。
The above-mentioned field emission type electron source 10 is introduced into a vacuum chamber (not shown), and a collector electrode (not shown) is arranged at a position facing the metal thin film 7. 5 × 10 −5 Pa, a DC voltage of 20 V is applied between both electrodes with the metal thin film 7 as a positive electrode and the lower electrode 12 as a negative electrode, and a collector electrode as a positive electrode (anode).
By applying a DC voltage of 100 V between both electrodes using the metal thin film 7 as a negative electrode (cathode), electrons are stably emitted from the surface of the metal thin film 7 to the collector electrode over time (without popping phenomenon). Can be observed.

【0060】しかして、本参考例の電界放射型電子源の
製造方法では、多結晶半導体層たるポリシリコン層3を
多孔質化する際に下部電極12を利用して陽極酸化処理
を行っていることによって、下部電極12のパターンに
応じて多孔質多結晶半導体層たる多孔質ポリシリコン層
5のパターンが形成されるから、下部電極12のパター
ンを高精度化することで多孔質ポリシリコン層5のパタ
ーン精度が向上し、また、酸化された多孔質ポリシリコ
ン層6と金属薄膜7との接触面積が多孔質ポリシリコン
層5のパターン精度で決まるから、低コストで電子放出
面積のパターン精度を高めることができる。
According to the method of manufacturing the field emission type electron source of the present embodiment, the anodic oxidation treatment is performed using the lower electrode 12 when the polysilicon layer 3 as the polycrystalline semiconductor layer is made porous. Thus, the pattern of the porous polysilicon layer 5 as the porous polycrystalline semiconductor layer is formed in accordance with the pattern of the lower electrode 12. And the contact area between the oxidized porous polysilicon layer 6 and the metal thin film 7 is determined by the pattern accuracy of the porous polysilicon layer 5, so that the pattern accuracy of the electron emission area can be reduced at low cost. Can be enhanced.

【0061】本参考例の電界放射型電子源10では、導
電体層たる下部電極12と導電性薄膜たる金属薄膜7と
をそれぞれ選択して電圧を印加することにより、電圧が
印加された金属薄膜7のうち、電圧が印加された下部電
極12に交差する領域のみから電子が放出されるので、
金属薄膜7の所望の領域から電子を放出させることがで
きる。したがって、特定のピクセルのみから電子を放出
させることが可能である。
In the field emission type electron source 10 of the present embodiment, the lower electrode 12 serving as the conductive layer and the metal thin film 7 serving as the conductive thin film are selected and applied with a voltage. 7, electrons are emitted only from a region that intersects the lower electrode 12 to which the voltage is applied.
Electrons can be emitted from a desired region of the metal thin film 7. Therefore, it is possible to emit electrons only from a specific pixel.

【0062】(実施形態) 本実施形態の電界放射型電子源の製造方法を図6および
図7を参照しながら説明する。
(Embodiment 4 ) A method for manufacturing a field emission electron source according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0063】まず、例えばガラス基板よりなる絶縁性基
板11の主表面上にストライプ状の導電体層よりなる下
部電極12を形成することによって、図6(a)に示す
構造が得られる。なお、本実施形態では、絶縁性基板1
1と下部電極12とで導電性基板を構成している。ここ
において、下部電極12は、例えば、絶縁性基板11の
主表面上の全面に導電体層を形成し、該導電体層をパタ
ーニングすることで形成すればよく、下部電極12とし
ては、パターンの高精度化が可能な材料を用いることが
望ましい。
First, a lower electrode 12 made of a stripe-shaped conductor layer is formed on the main surface of an insulating substrate 11 made of, for example, a glass substrate, whereby the structure shown in FIG. 6A is obtained. In this embodiment, the insulating substrate 1
1 and the lower electrode 12 constitute a conductive substrate. Here, the lower electrode 12 may be formed, for example, by forming a conductor layer on the entire surface of the main surface of the insulating substrate 11 and patterning the conductor layer. It is desirable to use a material that can achieve high precision.

【0064】その後、絶縁性基板11の主表面側の全面
に亘って下部電極12を覆うようにLPCVD法により
膜厚が1.0μmのノンドープのポリシリコン層3を形
成することによって、図6(b)に示す構造が得られ
る。ここに、LPCVD法の成膜条件は、基板温度を6
10℃、SiHガス流量を600sccm、真空度を
20Paとした。なお、本実施形態では、ポリシリコン
層3が多結晶半導体層を構成している。ここにおいて、
ポリシリコン層3の成膜方法は、LPCVD法に限定さ
れるものではなく、例えばスパッタ法あるいはプラズマ
CVD法によってアモルファスシリコン層を形成した
後、該アモルファスシリコン層に対してアニール処理を
行うことにより結晶化させてポリシリコン層を形成する
方法を用いてもよい。
Thereafter, a non-doped polysilicon layer 3 having a thickness of 1.0 μm is formed by LPCVD so as to cover the lower electrode 12 over the entire surface on the main surface side of the insulating substrate 11, whereby FIG. The structure shown in b) is obtained. Here, the film forming conditions of the LPCVD method are as follows.
At 10 ° C., the flow rate of SiH 4 gas was 600 sccm, and the degree of vacuum was 20 Pa. In the present embodiment, the polysilicon layer 3 forms a polycrystalline semiconductor layer. put it here,
The method for forming the polysilicon layer 3 is not limited to the LPCVD method. For example, an amorphous silicon layer is formed by a sputtering method or a plasma CVD method, and then the amorphous silicon layer is annealed. May be used to form a polysilicon layer.

【0065】次に、ポリシリコン層3上にプラズマCV
D法によって膜厚が1μmの酸化シリコン層4を形成す
る。酸化シリコン層4の成膜条件は、基板温度を225
℃、SiHガス流量を50sccm、NOガス流量
を875sccm、真空度を133Pa、放電パワーを
150W(放電パワー密度を0.05W/cm)とし
た。上述の酸化シリコン層4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酸化シリ
コン層4を下部電極12に直交するストライプ状にパタ
ーニングすることにより、図6(c)に示す構造が得ら
れる。なお、本実施形態では、該パターニングされた酸
化シリコン層4がマスク材料層を構成している。また、
マスク材料層としては、容易にパターンの高精度化を図
ることができる材料を用いればよく、例えば、酸化シリ
コン層、窒化シリコン層、フォトレジスト層のいずれか
あるいはそれらの組み合わせを採用すればよい。また、
酸化シリコン層4の成膜方法は、プラズマCVD法に限
定されるものではなく、例えば熱酸化法などの方法を用
いてもよい。
Next, plasma CV is applied on the polysilicon layer 3.
The silicon oxide layer 4 having a thickness of 1 μm is formed by the method D. The conditions for forming the silicon oxide layer 4 are as follows:
C., the flow rate of the SiH 4 gas was 50 sccm, the flow rate of the N 2 O gas was 875 sccm, the degree of vacuum was 133 Pa, and the discharge power was 150 W (the discharge power density was 0.05 W / cm 2 ). After the above-described silicon oxide layer 4 is formed, the silicon oxide layer 4 is patterned into a stripe shape orthogonal to the lower electrode 12 by using a photolithography technique and an etching technique to obtain a structure shown in FIG. Can be In the present embodiment, the patterned silicon oxide layer 4 forms a mask material layer. Also,
As the mask material layer, a material that can easily achieve high precision of the pattern may be used. For example, any one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, a photoresist layer, or a combination thereof may be used. Also,
The method for forming the silicon oxide layer 4 is not limited to the plasma CVD method, and a method such as a thermal oxidation method may be used.

【0066】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、下部電極12を正
極として、ポリシリコン層3の露出した部分に光照射を
行いながら定電流で陽極酸化処理を行うことによって
ポリシリコン層3のうち下部電極12に重複し且つ酸化
シリコン層4により覆われていない領域に多孔質ポリシ
リコン層5が形成され、図7(a)に示す構造が得られ
る。本実施形態では、陽極酸化処理の条件として、電流
密度を20mA/cm2一定、陽極酸化時間を15秒と
するとともに、陽極酸化処理中に500Wのタングステ
ンランプにより光照射を行うことにより膜厚が1μmの
多孔質ポリシリコン層5が形成された。なお、陽極酸化
処理時に上記電解溶液によって酸化シリコン層4もエッ
チングされるが、酸化シリコン層4の膜厚は1μmであ
るのに対し、上記電解溶液による酸化シリコン層4のエ
ッチングレートは1分当たり0.14μm程度で陽極酸
化時間は15秒なので、酸化シリコン層4は確実にマス
クとしての機能を果たす。
Next, a 55 wt% aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. The platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and the lower electrode 12 was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation with a constant current while irradiating the exposed portion of the polysilicon layer 3 with light ,
Oxidation overlapping with lower electrode 12 of polysilicon layer 3
The porous polysilicon layer 5 is formed in a region not covered by the silicon layer 4 , and the structure shown in FIG. 7A is obtained. In this embodiment, as the conditions of the anodizing treatment, the current density is constant at 20 mA / cm 2 , the anodizing time is set to 15 seconds, and the film thickness is increased by performing light irradiation with a 500 W tungsten lamp during the anodizing treatment. A 1 μm porous polysilicon layer 5 was formed. The silicon oxide layer 4 is also etched by the electrolytic solution during the anodic oxidation treatment. The thickness of the silicon oxide layer 4 is 1 μm, whereas the etching rate of the silicon oxide layer 4 by the electrolytic solution is 1 minute. Since the anodic oxidation time is about 15 seconds at about 0.14 μm, the silicon oxide layer 4 reliably functions as a mask.

【0067】次に、急速熱酸化(RTO)法によって、
多孔質ポリシリコン層5を酸化することにより熱酸化さ
れた多孔質ポリシリコン層6が形成され、図7(b)に
示す構造が得られる。急速熱酸化の条件としては、酸化
温度を900℃、酸化時間を1時間とした。なお、本実
施形態では、多孔質ポリシリコン層5を酸化している
が、窒化するようにしてもよい。また、本実施形態で
は、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6が強電界ドリ
フト層を構成していが、強電界ドリフト層として窒化さ
れた多孔質ポリシリコン層を採用してもよい。
Next, by rapid thermal oxidation (RTO),
By oxidizing the porous polysilicon layer 5, a thermally oxidized porous polysilicon layer 6 is formed, and the structure shown in FIG. 7B is obtained. The conditions for rapid thermal oxidation were an oxidation temperature of 900 ° C. and an oxidation time of 1 hour. In this embodiment, the porous polysilicon layer 5 is oxidized, but may be nitrided. In this embodiment, the thermally oxidized porous polysilicon layer 6 constitutes the strong electric field drift layer. However, a nitrided porous polysilicon layer may be employed as the strong electric field drift layer.

【0068】その後、絶縁性基板11の主表面側に、メ
タルマスクを用いて金薄膜を蒸着法によって形成するこ
とにより、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6に直交
(交差)するストライプ状にパターニングされた金薄膜
よりなる金属薄膜7が形成され、図7(c)に示す構造
の電界放射型電子源10が得られる。なお、本実施形態
では、金属薄膜7が導電性薄膜を構成している。また、
本実施形態では、導電性薄膜の材料として金を用いた
が、金に限定されるものではなくて、仕事関数の小さな
金属や導電性材料であれば良く、金の他にアルミニウ
ム、クロム、タングステン、ニッケル、白金などや、こ
れらの金属の合金などが使用可能である。また、本実施
形態では、金属薄膜7の膜厚を10nmとしたが、この
膜厚は特に限定するものではない。
Thereafter, a gold thin film is formed on the main surface side of the insulating substrate 11 by a vapor deposition method using a metal mask, thereby forming a stripe shape orthogonal to (intersecting) the thermally oxidized porous polysilicon layer 6. The metal thin film 7 made of the patterned gold thin film is formed, and the field emission electron source 10 having the structure shown in FIG. 7C is obtained. In this embodiment, the metal thin film 7 constitutes a conductive thin film. Also,
In the present embodiment, gold is used as the material of the conductive thin film. However, the material is not limited to gold, but may be a metal or a conductive material having a small work function. , Nickel, platinum, and alloys of these metals can be used. In the present embodiment, the thickness of the metal thin film 7 is set to 10 nm, but the thickness is not particularly limited.

【0069】本実施形態では、フォトリソグラフィ技術
およびエッチング技術を用いてパターニングされた酸化
シリコン層4をマスクとして陽極酸化処理を行うことに
より多孔質ポリシリコン層5が形成されるので、多孔質
ポリシリコン層5のパターン精度が向上し、また、酸化
された多孔質ポリシリコン層6と金属薄膜7との接触面
積が酸化シリコン層4のパターン精度で決まるので、低
コストで電子放出面積のパターン精度を高めることがで
きる。
In the present embodiment, the porous polysilicon layer 5 is formed by performing anodic oxidation using the silicon oxide layer 4 patterned using photolithography and etching techniques as a mask. Since the pattern accuracy of the layer 5 is improved and the contact area between the oxidized porous polysilicon layer 6 and the metal thin film 7 is determined by the pattern accuracy of the silicon oxide layer 4, the pattern accuracy of the electron emission area can be reduced at low cost. Can be enhanced.

【0070】また、本実施形態の電界放射型電子源10
では、導電体層たる下部電極12と導電性薄膜たる金属
薄膜7とをそれぞれ選択して電圧を印加することによ
り、電圧が印加された金属薄膜7のうち、電圧が印加さ
れた下部電極12に交差する領域のみから電子が放出さ
れるので、金属薄膜7の所望の領域から電子を放出させ
ることができる。したがって、特定のピクセルのみから
電子を放出させることが可能である。
The field emission type electron source 10 of this embodiment
Then, by selecting the lower electrode 12 as the conductor layer and the metal thin film 7 as the conductive thin film, respectively, and applying a voltage, of the metal thin film 7 to which the voltage has been applied, the lower electrode 12 to which the voltage has been applied is selected. Since electrons are emitted only from the intersecting region, electrons can be emitted from a desired region of the metal thin film 7. Therefore, it is possible to emit electrons only from a specific pixel.

【0071】(実施形態) 本実施形態の電界放射型電子源の製造方法を図8(a)
〜(d)を参照しながら説明する。なお、本実施形態の
製造方法は、実施形態とほぼ同じであり、酸化シリコ
ン層4のパターニング形状に特徴があるので、実施形態
と同じ点については簡単に説明する。また、実施形態
と同様の構成要素には同一の符号を付してある。
(Embodiment 5 ) A method of manufacturing a field emission electron source according to this embodiment is shown in FIG.
This will be described with reference to FIGS. The manufacturing method of this embodiment is almost the same as that of the fourth embodiment, and is characterized by the patterning shape of the silicon oxide layer 4.
The same points as 4 will be briefly described. Also, the embodiment
The same components as those in 4 are denoted by the same reference numerals.

【0072】まず、絶縁性基板11の主表面上にストラ
イプ状の下部電極12を形成した後、絶縁性基板11の
主表面側に全面にわたって下部電極12を覆うようにL
PCVD法により膜厚が1.5μmのノンドープのポリ
シリコン層3を形成することによって、図8(a)に示
す構造が得られる。
First, a stripe-shaped lower electrode 12 is formed on the main surface of the insulating substrate 11, and the lower electrode 12 is formed on the main surface of the insulating substrate 11 so as to cover the entire lower electrode 12.
The structure shown in FIG. 8A is obtained by forming the non-doped polysilicon layer 3 having a thickness of 1.5 μm by the PCVD method.

【0073】次に、ポリシリコン層3上にプラズマCV
D法によって膜厚が1μmの酸化シリコン層4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
利用して酸化シリコン層4を下部電極12の上方で下部
電極12の長手方向に沿って所定間隔ごとに開口された
格子状にパターニングすることにより、図8(b)に示
す構造が得られる。
Next, plasma CV is applied on the polysilicon layer 3.
After the silicon oxide layer 4 having a thickness of 1 μm is formed by the method D, the silicon oxide layer 4 is formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the lower electrode 12 above the lower electrode 12 using a photolithography technique and an etching technique. By patterning in a lattice shape with openings at the bottom, the structure shown in FIG. 8B is obtained.

【0074】次に、55wt%のフッ化水素水溶液とエ
タノールとを1:1で混合し0℃に冷却した電解溶液を
用い、白金電極(図示せず)を負極、下部電極12を正
極として、ポリシリコン層3の露出した部分に光照射を
行いながら定電流で陽極酸化処理を行うことによって、
多孔質ポリシリコン層5が形成される。次に、急速熱酸
化(RTO)法によって、多孔質ポリシリコン5を所定
深さまで酸化することにより熱酸化された多孔質ポリシ
リコン層6が形成され、図8(c)に示す構造が得られ
る。なお、本実施形態では、多孔質ポリシリコン層を酸
化しているが、酸化の代わりに窒化するようにしてもよ
い。
Next, a 55 wt% aqueous hydrogen fluoride solution and ethanol were mixed at a ratio of 1: 1 and an electrolytic solution cooled to 0 ° C. was used. A platinum electrode (not shown) was used as a negative electrode, and a lower electrode 12 was used as a positive electrode. By performing anodic oxidation with a constant current while irradiating the exposed portion of the polysilicon layer 3 with light,
A porous polysilicon layer 5 is formed. Next, the porous polysilicon layer 6 is formed by oxidizing the porous polysilicon 5 to a predetermined depth by a rapid thermal oxidation (RTO) method, and the structure shown in FIG. 8C is obtained. . In this embodiment, the porous polysilicon layer is oxidized, but may be nitrided instead of oxidized.

【0075】その後、絶縁性基板11の主表面側に、メ
タルマスクを用いて金薄膜を蒸着法によって形成するこ
とによって金薄膜よりなる金属薄膜7が形成され、図8
(d)に示す構造の電界放射型電子源10が得られる。
なお、本実施形態では、金属薄膜7が導電性薄膜を構成
している。
Thereafter, a metal thin film 7 made of a gold thin film is formed on the main surface side of the insulating substrate 11 by forming a gold thin film by a vapor deposition method using a metal mask.
The field emission type electron source 10 having the structure shown in FIG.
In this embodiment, the metal thin film 7 constitutes a conductive thin film.

【0076】本実施形態では、フォトリソグラフィ技術
およびエッチング技術を用いて高精度にパターニングさ
れた酸化シリコン層4をマスクとして陽極酸化処理を行
うことにより多孔質ポリシリコン層5が形成されるの
で、多孔質ポリシリコン層5のパターン精度が向上し、
また、熱酸化された多孔質ポリシリコン層6と金属薄膜
7との接触面積が酸化シリコン層4のパターン精度で決
まるので、低コストで電子放出面積のパターン精度を高
めることができる。
In the present embodiment, the porous polysilicon layer 5 is formed by performing anodic oxidation using the silicon oxide layer 4 that has been patterned with high precision using a photolithography technique and an etching technique as a mask. The pattern accuracy of the high-quality polysilicon layer 5 is improved,
Since the contact area between the thermally oxidized porous polysilicon layer 6 and the metal thin film 7 is determined by the pattern accuracy of the silicon oxide layer 4, the pattern accuracy of the electron emission area can be increased at low cost.

【0077】また、本実施形態の電界放射型電子源10
では、下部電極12と金属薄膜(上部電極)7とをそれ
ぞれ選択して電圧を印加することにより、特定のピクセ
ルのみから電子を放出させることが可能である。
The field emission type electron source 10 of the present embodiment
In this case, it is possible to emit electrons only from specific pixels by selecting the lower electrode 12 and the metal thin film (upper electrode) 7 and applying a voltage.

【0078】(実施形態) 図9に実施形態の電界放射型電子源10をディスプレ
イ装置に応用する場合の概略構成を示す。なお、実施形
と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。
(Embodiment 6 ) FIG. 9 shows a schematic configuration when the field emission electron source 10 of Embodiment 5 is applied to a display device. Note that the same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0079】本実施形態では、図9に示すように、電界
放射型電子源10の金属薄膜7に対向配置される電極た
る透明電極31を備え、透明電極31には電界放射型電
子源10から放射される電子線により可視光を発光する
蛍光体32が塗布してある。また、透明電極31は透明
導電性膜からなり、ガラス基板よりなる透明板33に形
成してある。ここにおいて、本実施形態では、蛍光体3
2は同一面内でアレイ状に形成してあり、各蛍光体32
は、金属薄膜7のうち熱酸化された多孔質ポリシリコン
層6上に形成された部位に対向するようにマトリックス
状に形成してある。透明電極31および蛍光体32が形
成された透明板33はスペーサ(図示せず)を介して電
界放射型電子源10と一体化してあり、透明板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。したがって、電圧を印加する
金属薄膜7(以下、上部電極7と称す)と下部電極12
との組み合わせにより、特定のピクセルのみから電子線
を放出させることができ、該ピクセルに対向配置された
蛍光体32のみを光らせることができ、蛍光体32の発
光を透明電極31および透明板33を通して外部に表示
することができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the field emission type electron source 10 includes a transparent electrode 31 which is an electrode arranged to face the metal thin film 7. A phosphor 32 that emits visible light by the emitted electron beam is applied. The transparent electrode 31 is made of a transparent conductive film and is formed on a transparent plate 33 made of a glass substrate. Here, in the present embodiment, the phosphor 3
2 are formed in an array in the same plane, and each phosphor 32
Are formed in a matrix so as to oppose the portions of the metal thin film 7 formed on the thermally oxidized porous polysilicon layer 6. The transparent plate 33 on which the transparent electrode 31 and the phosphor 32 are formed is integrated with the field emission electron source 10 via a spacer (not shown). The enclosed inner space has a predetermined degree of vacuum. Therefore, the metal thin film 7 (hereinafter, referred to as the upper electrode 7) to which a voltage is applied and the lower electrode 12
With this combination, the electron beam can be emitted only from a specific pixel, and only the phosphor 32 disposed opposite to the pixel can be illuminated. The light emission of the phosphor 32 passes through the transparent electrode 31 and the transparent plate 33. Can be displayed externally.

【0080】なお、本実施形態では、透明電極31を上
部電極7に対して正極とし透明電極31と上部電極7と
の間に1kVの直流電圧を印加するとともに、上部電極
7を正極として上部電極7と下部電極12との間に20
Vの直流電圧を印加することにより、特定の電子源ピク
セルに対応する蛍光体32のみを光らせることができ
る。また、電極は透明性導電膜に限定されるものではな
い。
In this embodiment, a 1 kV DC voltage is applied between the transparent electrode 31 and the upper electrode 7 while the transparent electrode 31 is used as a positive electrode with respect to the upper electrode 7, and the upper electrode 7 is used as a positive electrode with respect to the upper electrode 7. 20 between 7 and lower electrode 12
By applying a DC voltage of V, only the phosphor 32 corresponding to a specific electron source pixel can be made to emit light. Further, the electrode is not limited to the transparent conductive film.

【0081】本実施形態では、電界放射型電子源10の
電子放出面積のパターン精度が酸化シリコン層4のパタ
ーン精度で決まるので、酸化シリコン層4のパターンを
高精度化することにより、電子放出面積のパターン精度
が高く、高精細なディスプレイ装置を実現することがで
きる。
In the present embodiment, since the pattern accuracy of the electron emission area of the field emission type electron source 10 is determined by the pattern accuracy of the silicon oxide layer 4, the pattern of the silicon oxide layer 4 is made more precise, so that the electron emission area is improved. The pattern accuracy is high, and a high-definition display device can be realized.

【0082】なお、本実施形態では、実施形態の電界
放射型電子源10(図8(d)参照)を利用したディス
プレイ装置について説明したが、図9における電界放射
型電子源10の代わりに参考例2の電界放射型電子源1
0(図5(e)参照)あるいは実施形態の電界放射型
電子源10(図7(c)参照)を用いてもよい。
[0082] In the present embodiment, the field emission electron source 10 of Embodiment 5 has been described display device using a (FIG. 8 (d) refer), instead of the field emission electron source 10 in FIG. 9 Field emission type electron source 1 of Reference Example 2
0 (see FIG. 5E) or the field emission electron source 10 of the fourth embodiment (see FIG. 7C).

【0083】[0083]

【発明の効果】請求項1の発明は、導電性基板の主表面
側の最表面に形成された導電性薄膜を正極として電界を
印加することにより導電性薄膜の表面から電子線を放射
させる電界放射型電子源の製造方法であって、導電性基
板上に多結晶半導体層を形成し、該多結晶半導体層上に
所定領域が開口されたマスク材料層を形成し、該マスク
材料層をマスクとして、電解溶液中の電気化学反応を利
用した陽極酸化であって、陽極酸化処理中にエッチング
されるマスク材料層の厚さがマスク材料層の膜厚よりも
小さくなるように前記電解溶液を冷却して陽極酸化処理
行い多結晶半導体層の一部を多孔質化し、該多孔質化
された多孔質の多結晶半導体層を酸化若しくは窒化し、
該酸化若しくは該窒化された多孔質多結晶半導体層上に
所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成するの
、冷却された電解溶液中の電気化学反応を利用し且つ
スク材料層をマスクとして陽極酸化処理を行うことに
より多孔質の多結晶半導体層が形成されることによっ
、マスク材料層のエッチングに対する余裕度を高める
ことができるとともに多孔質の多結晶半導体層のパター
ン精度が向上し、また、酸化若しくは窒化された多孔質
多結晶半導体層と導電性薄膜との接触面積がマスク材料
層のパターン精度で決まるから、低コストで電子放出面
積のパターン精度を高め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 an electric field for emitting an electron beam from the surface of a conductive thin film by applying an electric field using the conductive thin film formed on the outermost surface on the main surface side of the conductive substrate as a positive electrode. A method for manufacturing an emission type electron source, comprising: forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate, forming a mask material layer having a predetermined region opened on the polycrystalline semiconductor layer, and masking the mask material layer. and a, interest electrochemical reaction of the electrolytic solution
Anodic oxidation used during the anodizing process
The thickness of the mask material layer to be
The electrolytic solution was cooled so as to become smaller and porous portions of the performed positive pole oxidation polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided polycrystal semiconductor layer of the porous structure forming porous,
Since a conductive thin film patterned into a predetermined shape is formed on the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer , an electrochemical reaction in a cooled electrolytic solution is used, and
By polycrystalline semiconductor layer porous is formed by performing anodic oxidation processing mask material layer as a mask to increase the margin for the etching of the mask material layer
It improves pattern accuracy of the polycrystalline semiconductor layer of the multi-porous it is, also, since the contact area between the porous polycrystalline semiconductor layer and the conductive thin film is oxidized or nitrided is determined by the pattern accuracy of the mask material layer This has the effect that the pattern accuracy of the electron emission area can be increased at low cost.

【0084】[0084]

【0085】[0085]

【0086】請求項の発明は、導電性基板の主表面側
の最表面に形成された導電性薄膜を正極として電界を印
加することにより導電性薄膜の表面から電子線を放射さ
せる電界放射型電子源の製造方法であって、導電性基板
として主表面側に導電体層よりなる下部電極がストライ
プ状に形成された基板を用い、導電性基板上に下部電極
を覆うように多結晶半導体層を形成し、多結晶半導体層
上に下部電極と交差するストライプ状にパターニングさ
れたマスク材料層を形成した後、該マスク材料層をマス
クとして陽極酸化処理を行うことにより多結晶半導体層
の一部を多孔質化し、該多孔質化された多孔質の多結晶
半導体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化
された多孔質多結晶半導体層上へ下部電極に交差するス
トライプ状の導電性薄膜を形成するので、マスク材料層
をマスクとして陽極酸化処理を行うことによりマスク材
料層パターンに応じて多孔質の多結晶半導体層のパター
ンが形成されるので、マスク材料層のパターンを高精度
化することで多孔質の多結晶半導体層のパターン精度が
向上し、また、酸化若しくは窒化された多孔質多結晶半
導体層と導電性薄膜との接触面積が多孔質多結晶半導体
層のパターン精度で決まるから、低コストで電子放出面
積のパターン精度を高めることができるという効果があ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric field emission type in which an electron beam is emitted from the surface of the conductive thin film by applying an electric field using the conductive thin film formed on the outermost surface on the main surface side of the conductive substrate as a positive electrode. A method of manufacturing an electron source, wherein a substrate in which a lower electrode made of a conductor layer is formed in a stripe shape on a main surface side as a conductive substrate is used, and a polycrystalline semiconductor layer is formed on the conductive substrate so as to cover the lower electrode. Is formed, and a mask material layer patterned in a stripe shape crossing the lower electrode is formed on the polycrystalline semiconductor layer, and then anodizing treatment is performed using the mask material layer as a mask, thereby forming a part of the polycrystalline semiconductor layer. And oxidizing or nitriding the porous polycrystalline semiconductor layer, and forming a stripe-shaped conductive layer intersecting the lower electrode on the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer. Since a thin film is formed, the pattern of the porous polycrystalline semiconductor layer is formed according to the mask material layer pattern by performing anodic oxidation using the mask material layer as a mask, so that the pattern of the mask material layer can be highly accurate. By doing so, the pattern accuracy of the porous polycrystalline semiconductor layer is improved, and the contact area between the oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer and the conductive thin film is determined by the pattern accuracy of the porous polycrystalline semiconductor layer. Therefore, there is an effect that the pattern accuracy of the electron emission area can be improved at low cost.

【0087】請求項の発明は、請求項1または請求項
3の発明において、前記マスク材料層が、酸化シリコン
層、窒化シリコン層、フォトレジスト層のいずれかある
いはそれらの組み合わせよりなるので、前記マスク材料
層のパターンを容易に高精度化することができるという
効果がある。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or claim
According to the third aspect , since the mask material layer is made of any one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and a photoresist layer, or a combination thereof, the pattern of the mask material layer can be easily improved in accuracy. effective.

【0088】[0088]

【0089】請求項の発明は、導電性基板の一表面側
に強電界ドリフト層が形成され且つ強電界ドリフト層上
に導電性薄膜が形成された電界放射型電子源と、前記導
電性薄膜に対向配置される電極とを備え、前記導電性薄
膜の表面から放射される電子線によって可視光を発光す
る蛍光体が電極に設けられた平面発光装置の製造方法で
あって、導電性基板上に多結晶半導体層を形成し、該多
結晶半導体層上に所定領域が開口されたマスク材料層を
形成し、該マスク材料層をマスクとして、電解溶液中の
電気化学反応を利用した陽極酸化であって、陽極酸化処
理中にエッチングされるマスク材料層の厚さがマスク材
料層の膜厚よりも小さくなるように前記電解溶液を冷却
して陽極酸化処理を行い多結晶半導体層の一部を多孔質
化し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導体層を酸化
若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化された多孔質多
結晶半導体層上に所定形状にパターニングされた導電性
薄膜を形成するので、冷却された電解溶液中の電気化学
反応を利用し且つマスク材料層をマスクとして陽極酸化
処理を行うことにより多孔質の多結晶半導体層が形成さ
れることによって、マスク材料層のエッチングに対する
余裕度を高めることができるとともに多孔質の多結晶半
導体層のパターン精度が向上し、また、酸化若しくは窒
化された多孔質多結晶半導体層と導電性薄膜との接触面
積がマスク材料層のパターン精度で決まるから、電子放
出面積のパターン精度の高い電界放射型電子源が得ら
れ、発光むらの少ない平面発光装置を実現することがで
きるという効果がある。
The invention according to claim 6 is the one surface side of the conductive substrate.
A strong electric field drift layer is formed on and above the strong electric field drift layer
A field emission type electron source having a conductive thin film formed thereon, and an electrode disposed to face the conductive thin film, and a phosphor that emits visible light by an electron beam emitted from the surface of the conductive thin film is provided. in the production method of providing et a plane light emitting device to the electrodes
Forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate;
A mask material layer having a predetermined area opened on the crystalline semiconductor layer
Formed, and using the mask material layer as a mask,
Anodization utilizing an electrochemical reaction.
The thickness of the mask material layer that is etched during processing
Cooling the electrolytic solution so as to be smaller than the thickness of the material layer.
And anodize it to make part of the polycrystalline semiconductor layer porous.
And oxidize the porous polycrystalline semiconductor layer.
Or nitrided, the oxidized or nitrided porous material
Conductivity patterned into predetermined shape on crystalline semiconductor layer
Electrochemistry in a cooled electrolyte solution as it forms a thin film
Anodizing using reaction and mask material layer as mask
Processing results in the formation of a porous polycrystalline semiconductor layer.
The etching of the mask material layer
It is possible to increase the margin and to make the porous polycrystalline half
The pattern accuracy of the conductor layer is improved, and
Interface between porous polycrystalline semiconductor layer and conductive thin film
Since the product is determined by the pattern accuracy of the mask material layer,
Field emission electron source with high pattern accuracy
Is, there is an effect that it is possible to realize a small plane light emitting device emitting light uneven.

【0090】請求項の発明は、導電性基板の一表面側
に酸化若しくは窒化された多孔質多結晶半導体層がスト
ライプ状に形成されるとともに前記酸化若しくは窒化さ
れた多孔質多結晶半導体層上の導電性薄膜がストライプ
状に形成された電界放射型電子源と、該電界放射型電子
源に対向配置され且つ導電性薄膜に直交し導電性薄膜か
ら放射される電子線により発光する蛍光体が設けられた
ストライプ状の電極とを備えてなるディスプレイ装置の
製造方法であって、導電性基板上に多結晶半導体層を形
成し、該多結晶半導体層上に所定領域が開口されたマス
ク材料層を形成し、該マスク材料層をマスクとして、電
解溶液中の電気化学反応を利用した陽極酸化であって、
陽極酸化処理中にエッチングされるマスク材料層の厚さ
がマスク材料層の膜厚よりも小さくなるように前記電解
溶液を冷却して陽極酸化処理を行い多結晶半導体層の一
部を多孔質化し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導
体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化され
た多孔質多結晶半導体層上に所定形状にパターニングさ
れた導電性薄膜を形成するので、冷却された電解溶液中
の電気化学反応を利用し且つマスク材料層をマスクとし
て陽極酸化処理を行うことにより多孔質の多結晶半導体
層が形成されることによって、マスク材料層のエッチン
グに対する余裕度を高めることができるとともに多孔質
の多結晶半導体層のパターン精度が向上し、また、酸化
若しくは窒化された多孔質多結晶半導体層と導電性薄膜
との接触面積がマスク材料層のパターン精度で決まるか
ら、電子放出面積のパターン精度の高い電界放射型電子
源が得られ、高精細なディスプレイ装置を実現すること
ができるという効果がある。
The invention according to claim 8 is the one surface side of the conductive substrate.
Oxidized or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer
It is formed in a lip shape and is oxidized or nitrided.
Conductive thin film on the porous polycrystalline semiconductor layer
Field-emission electron source formed in a shape, and the field-emission electron
A conductive thin film that is placed opposite to the source and orthogonal to the conductive thin film
Phosphor that emits light by electron beams emitted from
Of a display device comprising a striped electrode
A manufacturing method, comprising forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate.
Having a predetermined region opened on the polycrystalline semiconductor layer.
A mask material layer, and using the mask material layer as a mask,
Anodization utilizing an electrochemical reaction in the solution,
The thickness of the mask material layer etched during the anodization process
Is smaller than the thickness of the mask material layer.
The solution is cooled and subjected to anodizing treatment to remove the polycrystalline semiconductor layer.
Part is made porous, and the porous polycrystalline semiconductor is made porous.
Oxidizing or nitriding the body layer,
Patterned into a predetermined shape on the porous polycrystalline semiconductor layer
In a cooled electrolyte solution
Utilizing the electrochemical reaction of the above and using the mask material layer as a mask
Porous polycrystalline semiconductor by anodizing
By forming a layer, the etching material of the mask material layer
Porosity as well as increased safety margin
Pattern accuracy of the polycrystalline semiconductor layer of
Or nitrided porous polycrystalline semiconductor layer and conductive thin film
The contact area with the mask is determined by the pattern accuracy of the mask material layer?
Field emission type electron with high pattern accuracy of electron emission area
This is advantageous in that a source can be obtained and a high- definition display device can be realized.

【0091】[0091]

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

【図1】実施形態1の製造方法の主要工程断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing main processes of a manufacturing method according to a first embodiment.

【図2】参考例1の製造方法の主要工程説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of main steps of a manufacturing method of Reference Example 1 .

【図3】実施形態を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment.

【図4】実施形態を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment.

【図5】参考例2の製造方法の主要工程説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of main steps of a manufacturing method of Reference Example 2 .

【図6】実施形態の製造方法の主要工程説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of main steps of a manufacturing method according to a fourth embodiment.

【図7】同上の製造方法の主要工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing main steps of the manufacturing method.

【図8】実施形態の製造方法の主要工程説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of main steps of a manufacturing method according to a fifth embodiment.

【図9】実施形態を示す概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n形シリコン基板 2 オーミック電極 3 ポリシリコン層 4 酸化シリコン層 5 多孔質ポリシリコン層 6 熱酸化された多孔質ポリシリコン層 7 金属薄膜 10 電界放射型電子源 REFERENCE SIGNS LIST 1 n-type silicon substrate 2 ohmic electrode 3 polysilicon layer 4 silicon oxide layer 5 porous polysilicon layer 6 thermally oxidized porous polysilicon layer 7 metal thin film 10 field emission electron source

フロントページの続き (72)発明者 本多 由明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−259795(JP,A) 特開 平8−274375(JP,A) 特開 平10−256225(JP,A) 特開 平9−213209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 H01J 1/312 H01J 29/04 H01J 31/12 H01L 21/306 - 21/308 H01L 33/00 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (72) Inventor Yoshiaki Honda 1048 Oaza Kadoma, Kadoma, Osaka Pref. Matsushita Electric Works, Ltd. (56) References JP-A 9-259795 (JP, A) JP-A 8-274375 (JP) , A) JP-A-10-256225 (JP, A) JP-A-9-213209 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 9/02 H01J 1/312 H01J 29/04 H01J 31/12 H01L 21/306-21/308 H01L 33/00 JICST file (JOIS)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 導電性基板の主表面側の最表面に形成さ
れた導電性薄膜を正極として電界を印加することにより
導電性薄膜の表面から電子線を放射させる電界放射型電
子源の製造方法であって、導電性基板上に多結晶半導体
層を形成し、該多結晶半導体層上に所定領域が開口され
たマスク材料層を形成し、該マスク材料層をマスクとし
て、電解溶液中の電気化学反応を利用した陽極酸化であ
って、陽極酸化処理中にエッチングされるマスク材料層
の厚さがマスク材料層の膜厚よりも小さくなるように前
記電解溶液を冷却して陽極酸化処理を行い多結晶半導体
層の一部を多孔質化し、該多孔質化された多孔質の多結
晶半導体層を酸化若しくは窒化し、該酸化若しくは該窒
化された多孔質多結晶半導体層上に所定形状にパターニ
ングされた導電性薄膜を形成することを特徴とする電界
放射型電子源の製造方法。
1. A method of manufacturing a field emission type electron source for emitting an electron beam from the surface of a conductive thin film by applying an electric field with the conductive thin film formed on the outermost surface on the main surface side of the conductive substrate as a positive electrode. Forming a polycrystalline semiconductor layer over a conductive substrate, forming a mask material layer having a predetermined region opened on the polycrystalline semiconductor layer, and using the mask material layer as a mask.
Anodic oxidation utilizing the electrochemical reaction in the electrolytic solution.
A mask material layer that is etched during the anodizing process
Before the thickness of the mask material layer becomes smaller than the thickness of the mask material layer.
Serial electrolytic solution was cooled to porous portions of the positive electrode oxidation processes performed polycrystalline semiconductor layer, a polycrystalline semiconductor layer of the porous structure forming porous oxide or nitrided, is oxide or nitride Forming a conductive thin film patterned into a predetermined shape on the porous polycrystalline semiconductor layer.
【請求項2】 導電性基板は、前記多孔質多結晶半導体
層へ電子を供給する導電体層が形成された基板よりなる
ことを特徴とする請求項1記載の電界放射型電子源の製
造方法。
2. The method according to claim 1 , wherein the conductive substrate is a porous polycrystalline semiconductor.
Consisting of a substrate on which a conductor layer that supplies electrons to the layer is formed
2. The method for manufacturing a field emission electron source according to claim 1, wherein:
【請求項3】 導電性基板の主表面側の最表面に形成さ
れた導電性薄膜を正極として電界を印加することにより
導電性薄膜の表面から電子線を放射させる電界放射型電
子源の製造方法であって、導電性基板として主表面側に
導電体層よりなる下部電極がストライプ状に形成された
基板を用い、導電性基板上に下部電極を覆うように多結
晶半導体層を形成し、多結晶半導体層上に下部電極と交
差するストライプ状にパターニングされたマスク材料層
を形成した後、該マスク材料層をマスクとして陽極酸化
処理を行うことにより多結晶半導体層の一部を多孔質化
し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導体層を酸化若
しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化された多孔質多結
晶半導体層上へ下部電極に交差するストライプ状の導電
性薄膜を形成することを特徴とする電界放射型電子源の
製造方法。
Wherein the formation of the outermost surface of the main surface of the conductive base plate
By applying an electric field with the conductive thin film
Field emission type electron beam that emits electron beam from the surface of conductive thin film
A method of manufacturing a source, comprising: forming a conductive substrate on a main surface side;
The lower electrode made of a conductor layer was formed in a stripe shape
Using a substrate, tying to cover the lower electrode on a conductive substrate
A polycrystalline semiconductor layer is formed, and the lower electrode is interposed on the polycrystalline semiconductor layer.
Mask material layer patterned in a stripe pattern
Is formed, and then anodizing is performed using the mask material layer as a mask.
Making part of the polycrystalline semiconductor layer porous by performing processing
Then, the porous porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized.
Or the oxidized or nitrided porous composite
Conduction in the form of stripes intersecting the lower electrode on the crystalline semiconductor layer
Method of manufacturing to that electric field emission electron source and forming a sex film.
【請求項4】 前記マスク材料層は、酸化シリコン層、
窒化シリコン層、フォトレジスト層のいずれかあるいは
それらの組み合わせよりなることを特徴とする請求項1
または請求項3記載の電界放射型電子源の製造方法。
4. The mask material layer includes a silicon oxide layer,
Either a silicon nitride layer or a photoresist layer or
Claim it characterized by consisting of a combination thereof 1
Or claim 3 method for producing the electric field emission electron source according.
【請求項5】 前記多結晶半導体層は、ポリシリコン層
よりなることを特徴 とする請求項1ないし請求項4のい
ずれかに記載の電界放射型電子源の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein said polycrystalline semiconductor layer is a polysilicon layer.
5. The method according to claim 1 , further comprising:
Method for producing the electric field emission electron source according to any misalignment.
【請求項6】 導電性基板の一表面側に強電界ドリフト
層が形成され且つ強電界ドリフト層上に導電性薄膜が形
成された電界放射型電子源と、前記導電性薄膜に対向配
置される電極とを備え、前記導電性薄膜の表面から放射
される電子線によって可視光を発光する蛍光体が電極に
設けられた平面発光装置の製造方法であって、導電性基
板上に多結晶半導体層を形成し、該多結晶半導体層上に
所定領域が開口されたマスク材料層を形成し、該マスク
材料層をマスクとして、電解溶液中の電気化学反応を利
用した陽極酸化であって、陽極酸化処理中にエッチング
されるマスク材料層の厚さがマスク材料層の膜厚よりも
小さくなるように前記電解溶液を冷却して陽極酸化処理
行い多結晶半導体層の一部を多孔質化し、該多孔質化
された多孔質の多結晶半導体層を酸化若しくは窒化し、
該酸化若しくは該窒化された多孔質多結晶半導体層上に
所定形状にパターニングされた導電性薄膜を形成するこ
とを特徴とする平面発光装置の製造方法。
6. A strong electric field drift on one surface side of a conductive substrate.
Layer is formed and a conductive thin film is formed on the strong electric field drift layer.
The field emission electron source thus formed and the conductive thin film are opposed to each other.
And an electrode to be radiated from the surface of the conductive thin film.
Phosphor that emits visible light by the electron beam
A method for manufacturing a provided planar light emitting device, comprising: forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate;
The predetermined area to form a mask material layer which is open, as a mask the mask material layer, benefit the electrochemical reaction of the electrolytic solution
Anodic oxidation used during the anodizing process
The thickness of the mask material layer to be
The electrolytic solution was cooled so as to become smaller and porous portions of the performed positive pole oxidation polycrystalline semiconductor layer is oxidized or nitrided polycrystal semiconductor layer of the porous structure forming porous,
The oxide or nitride porous polycrystalline semiconductor layer
Manufacturing method of a flat light-emitting device you and forming a conductive thin film that is patterned in a predetermined shape.
【請求項7】 前記多孔質多結晶半導体層は、多孔質ポ
リシリコン層よりなることを特徴とする請求項6記載の
平面発光装置の製造方法。
7. The porous polycrystalline semiconductor layer comprises a porous substrate.
7. The method according to claim 6, comprising a silicon layer.
A method for manufacturing a flat light emitting device .
【請求項8】 導電性基板の一表面側に酸化若しくは窒
化された多孔質多結晶半導体層がストライプ状に形成さ
れるとともに前記酸化若しくは窒化された多孔質多結晶
半導体層上の導電性薄膜がストライプ状に形成された電
界放射型電子源と、該電界放射型電子源に対向配置され
且つ導電性薄膜に直交し導電性薄膜から放射される電子
線により発光する蛍光体が設けられたストライプ状の電
極とを備えてなるディスプレイ装置の製造方法であっ
て、導電性基板上に多結晶半導体層を形成し、該多結晶
半導体層上に所定領域が開口されたマスク材料層を形成
し、該マスク材料層をマスクとして、電解溶液中の電気
化学反応を利用した陽極酸化であって、陽極酸化処理中
にエッチングされるマスク材料層の厚さがマスク材料層
の膜厚よりも小さくなるように前記電解溶液を冷却して
陽極酸化処理を行い多結晶半導体層の一部を多孔質化
し、該多孔質化された多孔質の多結晶半導体層を酸化若
しくは窒化し、該酸化若しくは該窒化された多孔質多結
晶半導体層上に所定形状にパターニングされた導電性薄
膜を形成することを特徴とするディスプ レイ装置の製造
方法
8. An oxidized or nitrided one surface side of a conductive substrate.
Porous polycrystalline semiconductor layer is formed in stripes.
And the oxidized or nitrided porous polycrystal
An electrode in which a conductive thin film on a semiconductor layer is formed in stripes
A field emission type electron source and a field emission type electron source
And electrons emitted from the conductive thin film perpendicular to the conductive thin film
Stripe-shaped electrodes with phosphors
And a method for manufacturing a display device comprising
Forming a polycrystalline semiconductor layer on a conductive substrate,
Forming a mask material layer with a predetermined area opened on the semiconductor layer
Then, using the mask material layer as a mask,
Anodizing utilizing chemical reaction, during anodizing
The thickness of the mask material layer to be etched into the mask material layer
Cooling the electrolytic solution so as to be smaller than the film thickness of
Anodize to make part of the polycrystalline semiconductor layer porous
Then, the porous porous polycrystalline semiconductor layer is oxidized.
Or the oxidized or nitrided porous composite
Conductive thin film patterned into a predetermined shape on a crystalline semiconductor layer
Method of manufacturing Disupu ray apparatus you and forming a film.
JP23906599A 1998-08-26 1999-08-26 Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device Expired - Fee Related JP3084280B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23906599A JP3084280B2 (en) 1998-08-26 1999-08-26 Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23960698 1998-08-26
JP10-239606 1998-08-26
JP23906599A JP3084280B2 (en) 1998-08-26 1999-08-26 Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000138026A JP2000138026A (en) 2000-05-16
JP3084280B2 true JP3084280B2 (en) 2000-09-04

Family

ID=26534064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23906599A Expired - Fee Related JP3084280B2 (en) 1998-08-26 1999-08-26 Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3084280B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4679713B2 (en) * 2000-11-30 2011-04-27 パナソニック株式会社 Manufacturing method of field emission electron source
KR102224395B1 (en) * 2019-04-16 2021-03-08 한양대학교 산학협력단 Lighting structure and fabricating method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000138026A (en) 2000-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100367282B1 (en) Field emission-type electron source and manufacturing method thereof
US6794805B1 (en) Field emission electron source, method of producing the same, and use of the same
JP3487229B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP3084280B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source, method for manufacturing flat light emitting device, and method for manufacturing display device
JP3090445B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP3508652B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP3487230B2 (en) Field emission electron source, method of manufacturing the same, and display device
JP3788228B2 (en) Field emission electron source
JP3079086B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source
JP3539305B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP3587157B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP4135309B2 (en) Manufacturing method of field emission electron source
JP3855608B2 (en) Field emission electron source and manufacturing method thereof
JP3687520B2 (en) Field emission electron source and manufacturing method thereof
JP3508651B2 (en) Field emission type electron source and method of manufacturing the same
JP3480464B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source
JP3767275B2 (en) Field emission electron source and manufacturing method thereof
JP3832070B2 (en) Method for manufacturing cold electron-emitting device
JP3963121B2 (en) Anodic oxidation method, electrochemical oxidation method, field emission electron source and method for producing the same
KR100301616B1 (en) Method for manufacturing field emission device
JP3826539B2 (en) Method for manufacturing cold electron-emitting device
KR100266109B1 (en) A method of manufacturing volcano typed field emission device with submicron gate aperture
JPH04167324A (en) Field emission type emitter
JP3478279B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source
JP2002352752A (en) Electron emission display device and manufacturing method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20000620

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630

Year of fee payment: 9

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090630

Year of fee payment: 9

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100630

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110630

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120630

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130630

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees