JP3430165B2 - Method for manufacturing electron-emitting device - Google Patents

Method for manufacturing electron-emitting device

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JP3430165B2
JP3430165B2 JP2001263745A JP2001263745A JP3430165B2 JP 3430165 B2 JP3430165 B2 JP 3430165B2 JP 2001263745 A JP2001263745 A JP 2001263745A JP 2001263745 A JP2001263745 A JP 2001263745A JP 3430165 B2 JP3430165 B2 JP 3430165B2
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porous silicon
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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】この発明は、ディスプレイ、
真空管、半導体製造装置等に使用する冷陰極電子源等の
電子放出素子の製造方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a display,
The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device such as a cold cathode electron source used in a vacuum tube, a semiconductor manufacturing apparatus, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図16は例えば特開平4−94033号
公報に記載された従来の電子放出素子を示す断面図であ
る。図において、11はエミッタ、14はシリコン基
板、12は絶縁膜、13はエミッタ11の周囲に空間を
隔てて設けた引き出し電極で、例えば内径が2μmにな
るように設けたものである。131はエミッタを形成す
る工程で設けた熱酸化膜、132はエミッタ11に対向
して設けたアノード板である。エミッタ11はシリコン
基板14をエッチングして、その先端の曲率半径を例え
ば1000Å以下に尖らせて円錐状に形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 16 is a sectional view showing a conventional electron-emitting device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-94033. In the figure, 11 is an emitter, 14 is a silicon substrate, 12 is an insulating film, and 13 is an extraction electrode provided around the emitter 11 with a space, for example, having an inner diameter of 2 μm. Reference numeral 131 is a thermal oxide film provided in the step of forming the emitter, and 132 is an anode plate provided so as to face the emitter 11. The emitter 11 is formed in a conical shape by etching the silicon substrate 14 and sharpening the curvature radius of the tip to, for example, 1000 Å or less.

【0003】次に動作について説明する。シリコン基板
14と引き出し電極13の間に引き出し電極13側が正
となるように電圧をかけると、電圧はエミッタ11の先
端と引き出し電極13の間の空間にかかる。さらに、エ
ミッタ11の先端が尖っているために、エミッタ11の
先端と引き出し電極13の電界はエミッタ11の先端近
傍の空間に集中する。引き出し電極13の電圧をさらに
上げると、エミッタ11の先端からトンネル効果による
電子の放出が始まる。この時アノード板132に正の電
圧をかけておくと放出された電子はアノード板132に
流れ,アノード電流が観測される。アノード電流が観測
され始める電圧をはさんで引き出し電圧を変調すること
により,この電子放出素子を電子源として作用させるこ
とができる。
Next, the operation will be described. When a voltage is applied between the silicon substrate 14 and the extraction electrode 13 so that the extraction electrode 13 side is positive, the voltage is applied to the space between the tip of the emitter 11 and the extraction electrode 13. Further, since the tip of the emitter 11 is sharp, the electric field of the tip of the emitter 11 and the extraction electrode 13 is concentrated in the space near the tip of the emitter 11. When the voltage of the extraction electrode 13 is further increased, electrons are emitted from the tip of the emitter 11 by the tunnel effect. At this time, if a positive voltage is applied to the anode plate 132, the emitted electrons flow to the anode plate 132, and the anode current is observed. By modulating the extraction voltage across the voltage at which the anode current begins to be observed, this electron-emitting device can act as an electron source.

【0004】図17はこの電子放出素子の製造方法を工
程順に示す断面図である。図17(a)で低抵抗シリコ
ン基板14上に熱酸化処理,リソグラフィ及びドライエ
ッチング工程によって,SiO2 膜からなる円形パタ
ーン61を形成する。図17(b)ではSiO2 膜の
円形パターン61をマスクにして,シリコン基板をリア
クティブイオンエッチング(以下RIEと記す)し,マ
スク61の下にエミッタのもととなるコーン51を形成
する。次に熱酸化処理により図17(c)に示すように
コーン51の表面に熱酸化膜131を形成する。この状
態で図17(d)に示すように絶縁膜12及び引き出し
電極13を蒸着し、この後、ウェットエッチングにより
マスク61とマスク61に成膜された絶縁膜材料及び引
き出し電極材料をリフトオフすると共に熱酸化膜131
を除去し、図17(e)で示す電子放出素子を得る。
FIG. 17 is a sectional view showing the method of manufacturing the electron-emitting device in the order of steps. In FIG. 17A, a circular pattern 61 made of a SiO 2 film is formed on the low resistance silicon substrate 14 by a thermal oxidation process, a lithography process and a dry etching process. In FIG. 17B, the silicon substrate is subjected to reactive ion etching (hereinafter referred to as RIE) using the circular pattern 61 of the SiO 2 film as a mask to form a cone 51 which is a source of the emitter under the mask 61. Next, a thermal oxidation film 131 is formed on the surface of the cone 51 by thermal oxidation treatment as shown in FIG. In this state, the insulating film 12 and the extraction electrode 13 are vapor-deposited as shown in FIG. 17D, and then the mask 61 and the insulating film material and the extraction electrode material formed on the mask 61 are lifted off by wet etching. Thermal oxide film 131
Are removed to obtain the electron-emitting device shown in FIG.

【0005】また,J.Vac.Sci.Techno
l.B12(2),Mar/Apr1994 p.66
2〜665及びJ.Vac.Sci.Technol.
B13(2),Mar/Apr 1995 p.441
〜444に示されるように,シリコン基板上に設けたエ
ミッタの先端を陽極化成法を用いて直径数10Åの微小
繊維状の集まりからなる多孔質状に形成して,エミッタ
先端の曲率半径を微小繊維の曲率半径とすることによ
り,電界を集中させ,放出電流が観測され始める引き出
し電圧の大きさを下げる方法が提案されている。
In addition, J. Vac. Sci. Techno
l. B12 (2), Mar / Apr 1994 p. 66
2-665 and J. Vac. Sci. Technol.
B13 (2), Mar / Apr 1995 p. 441
~ 444, the tip of the emitter provided on the silicon substrate is formed into a porous shape composed of fine fiber-like aggregates with a diameter of several 10 Å by using the anodization method, and the radius of curvature of the emitter tip is made small. A method has been proposed in which the radius of curvature of the fiber is used to concentrate the electric field and reduce the magnitude of the extraction voltage at which the emission current begins to be observed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子放出素子では、エミッタの先端近傍の空間における電
界強度の大きさがエミッタの先端の曲率半径に依存する
ことより、アノード電流が観測され始める引き出し電圧
の大きさは、図17(b)に示すRIE,図17(c)
に示す熱酸化処理と図17(e)のウエットエッチング
での加工精度で決まることになる。従ってエミッタの先
端の曲率半径を小さくすれば、アノード電流を観測し始
める電圧の大きさは小さくなる。しかし、RIEのエッ
チング深さを大きくしたり或いは熱酸化処理での熱酸化
膜を理想値よりわずかでも厚くすると、先端が尖ってい
る分エミッタの高さは急激に低くなり電界の集中が悪く
なるため、加工精度限界までエミッタの曲率半径を小さ
くすることは望ましくない。従ってアノード電流が観測
され始める電圧の大きさはあまり小さくすることができ
ない。このため引き出し電圧を駆動するドライブ回路と
して高価な高電圧タイプのものが必要であり、結果とし
て電子放出素子を利用したディスプレイや真空管等の装
置の値段が高くなるという問題点があった。
In the above conventional electron-emitting device, the anode current is observed because the magnitude of the electric field strength in the space near the tip of the emitter depends on the radius of curvature of the tip of the emitter. The magnitude of the extraction voltage to start is RIE shown in FIG. 17 (b), and FIG. 17 (c).
It depends on the processing accuracy of the thermal oxidation process shown in FIG. 17 and the wet etching of FIG. Therefore, if the radius of curvature of the tip of the emitter is made smaller, the magnitude of the voltage at which the anode current starts being observed becomes smaller. However, if the etching depth of RIE is increased or the thickness of the thermal oxide film in the thermal oxidation process is made slightly thicker than the ideal value, the height of the emitter sharply decreases due to the sharp tip, and the concentration of the electric field deteriorates. Therefore, it is not desirable to reduce the radius of curvature of the emitter to the limit of processing accuracy. Therefore, the magnitude of the voltage at which the anode current begins to be observed cannot be reduced so much. For this reason, an expensive high-voltage type drive circuit is required as a drive circuit for driving the extraction voltage, and as a result, there is a problem in that the cost of a device using an electron-emitting device such as a display or a vacuum tube increases.

【0007】さらに電界放出ではトンネル効果によって
電子は仕事関数の作るポテンシャル障壁を通過して放出
されるため、放出電流特性を決定する要因として上述の
電界の他にエミッタ材料の仕事関数がある。金属のフェ
ルミレベルは状態密度の高い伝導帯のバンド内にあるた
め、不純物や表面準位等によってフェルミレベルが変動
しにくい。この特徴は金属のみならずフェルミレベルで
の状態密度の高い良導体材料であれば成り立つ。これに
対してエミッタ材料のシリコンは半導体であるため、フ
ェルミエネルギーはバンドギャップ内にあり、不純物準
位や表面準位によってそのレベルが変動する。このため
真空のエネルギー準位とフェルミエネルギーの差である
仕事関数も変動することになる。この仕事関数の変動は
放出電流特性のばらつきの原因となる。従ってシリコン
をエミッタ材料とする電子放出素子は金属や良導体部材
に比べて一定な特性が得にくく、時間的に変動しやすい
という欠点がある。
Further, in field emission, electrons are emitted by passing through a potential barrier created by a work function due to the tunnel effect, so that the work function of the emitter material is another factor that determines the emission current characteristics in addition to the above-mentioned electric field. Since the Fermi level of metal is in the band of the conduction band having a high density of states, the Fermi level is unlikely to change due to impurities, surface states, and the like. This feature holds true not only for metals but also for good conductor materials with a high density of states at the Fermi level. On the other hand, since silicon, which is the emitter material, is a semiconductor, the Fermi energy is in the band gap, and its level fluctuates depending on the impurity level and the surface level. Therefore, the work function, which is the difference between the vacuum energy level and the Fermi energy, also fluctuates. This variation in work function causes variation in emission current characteristics. Therefore, the electron-emitting device using silicon as an emitter material has a drawback in that it is difficult to obtain a certain characteristic as compared with a metal or a good conductor member, and is easily changed with time.

【0008】また、多孔質シリコンは表面積が大きいた
め、水や酸素と極めて反応し易く、大気中放置や大気中
加熱でも容易に酸化してしまう。この酸化した多孔質シ
リコン層の酸化物はトンネル障壁を厚くして電界放出を
妨げる働きをする。さらに、多孔質シリコンは水や酸素
が無くとも温度を上げると400°C以下で表面で結合
している水素が離脱して変質し、真空中でも温度を40
0°Cまで上げると変質するという性質がある。従って
引き出し電圧を小さくするためにエミッタ表面に多孔質
シリコンを形成するという方法は、アセンブリにより特
性が劣化したり、ディスプレイや真空管に搭載する際の
ガラス封着やベーキング排気等のプロセスで電子放出素
子の温度が上がると電子放出特性が変化するという問題
がある。さらに多孔質シリコン自身は半絶縁体であるた
め、エミッタ表面に形成した多孔質シリコンの膜厚が大
きいと放出電流が得られなくなる。このため陽極化成処
理の際には厳しく膜厚を制御しないと特性が大きくばら
つくという問題点もあった。
Further, since the porous silicon has a large surface area, it reacts extremely easily with water and oxygen and is easily oxidized even if left in the air or heated in the air. The oxide of the oxidized porous silicon layer serves to thicken the tunnel barrier and prevent field emission. Furthermore, even if there is no water or oxygen in the porous silicon, if the temperature is raised, the hydrogen bonded on the surface will be desorbed at 400 ° C or less and the quality will change.
It has the property of deteriorating when the temperature is raised to 0 ° C. Therefore, the method of forming porous silicon on the surface of the emitter in order to reduce the extraction voltage is that the characteristics are deteriorated by assembly, and the electron-emitting device is used in processes such as glass sealing and baking exhaust when mounting it on a display or a vacuum tube. There is a problem that the electron emission characteristics change when the temperature rises. Further, since the porous silicon itself is a semi-insulator, if the thickness of the porous silicon formed on the emitter surface is large, the emission current cannot be obtained. For this reason, there is a problem that the characteristics greatly vary unless the film thickness is strictly controlled during the anodizing treatment.

【0009】この発明はかかる問題点を解決するために
なされたもので、駆動するための引き出し電圧を下げる
とともに、保管やアセンブリプロセスによる放出電流の
劣化をなくすことができ、電子放出素子の放出電流特性
のばらつきや変動を低減することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above problems, and can lower the extraction voltage for driving and eliminate the deterioration of the emission current due to the storage or assembly process. The purpose is to reduce variations and fluctuations in characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子放出
素子の製造方法は、シリコン基板上に酸化シリコンから
なるマスクを形成する工程と、この酸化シリコンをマス
クとしてエッチングを行ないマスクの下にコーン部を形
成する工程と、このコーン部を形成したシリコン基板上
に絶縁膜を蒸着する工程と、この絶縁膜上に引き出し電
極を形成する工程と、マスクとマスク上に成膜された絶
縁膜と引き出し電極をエッチングにより除去してエミッ
タを形成する工程と、このエミッタの表面に多孔質シリ
コン層を形成する工程と、このエミッタの表面の多孔質
シリコン層をエッチングにより除去する工程とを含むも
のである。
A method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention comprises a step of forming a mask made of silicon oxide on a silicon substrate, and a step of forming a cone under the mask by etching using the silicon oxide as a mask. Part, a step of depositing an insulating film on the silicon substrate on which the cone part is formed, a step of forming an extraction electrode on the insulating film, a mask and an insulating film formed on the mask. The process includes a step of removing the extraction electrode by etching to form an emitter, a step of forming a porous silicon layer on the surface of the emitter, and a step of removing the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching.

【0011】また、シリコン基板上に絶縁膜を形成する
工程と、この絶縁膜上に引き出し電極を形成する工程
と、シリコン基板上のエミッタに対応する部位の絶縁膜
と引き出し電極をエッチングにより除去してエミッタを
形成する工程と、このエミッタの表面に多孔質シリコン
層を形成する工程と、このエミッタの表面の多孔質シリ
コン層をエッチングにより除去する工程とを含むもので
ある。
Further, the step of forming an insulating film on the silicon substrate, the step of forming a lead electrode on this insulating film, and the etching of the insulating film and the lead electrode at a portion corresponding to the emitter on the silicon substrate are performed. To form an emitter, a step of forming a porous silicon layer on the surface of the emitter, and a step of removing the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching.

【0012】また、エミッタの表面の多孔質シリコン層
をエッチングにより除去する工程は、エミッタの表面の
多孔質シリコン層をエッチングにより除去して、その後
エミッタの表面を金属または良導体部材で覆う工程を含
むものである。
Further, the step of removing the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching includes the step of removing the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching and then covering the surface of the emitter with a metal or a good conductor member. It is a waste.

【0013】さらにまた、エミッタの表面を覆う金属ま
たは良導体部材はW,TiN,Ni,Pt,Au,Cr
のいずれかである。
Furthermore, the metal or good conductor member covering the surface of the emitter is W, TiN, Ni, Pt, Au, Cr.
Is one of.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】関連技術例1.図1は多孔質シリ
コン層に金属を形成した電子放出素子の断面図である。
11はエミッタで表面を多孔質シリコン層にし、その多
孔質シリコン層15内にNiを形成している。12はシ
リコン基板14と引き出し電極13の間の絶縁膜であ
る。131はエミッタを形成する工程で設けた熱酸化膜
である。図2は図1による電子放出素子の電子放出部の
表面の拡大模式図である。14はシリコン基板、22は
スポンジ状の多孔質シリコン層、23はその多孔質シリ
コン層に形成されたNiである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Related Art Example 1. FIG. 1 is a sectional view of an electron-emitting device in which a metal is formed on a porous silicon layer.
Reference numeral 11 denotes an emitter, the surface of which is a porous silicon layer, and Ni is formed in the porous silicon layer 15. Reference numeral 12 is an insulating film between the silicon substrate 14 and the extraction electrode 13. Reference numeral 131 is a thermal oxide film provided in the step of forming the emitter. FIG. 2 is an enlarged schematic view of the surface of the electron emitting portion of the electron emitting device according to FIG. 14 is a silicon substrate, 22 is a sponge-like porous silicon layer, and 23 is Ni formed on the porous silicon layer.

【0015】多孔質シリコンのみを形成した電子放出素
子では大気中放置及び大気中での200°Cの加熱によ
り多孔質シリコンが酸化し、放出電流が得られなくなる
問題があった。しかし、Niを形成した電子放出素子で
は大気中放置や大気中での加熱により放出電流が出なく
なることは無かった。しかもNiを形成した電子放出素
子では、多孔質シリコンのみを形成した電子放出素子と
比べて放出電流特性が劣化することもなかった。さら
に、多孔質シリコンのみを形成した電子放出素子ではそ
の放出電流は多孔質シリコンの膜厚が0.6μm以上に
なると全く放出電流が得られなくなる問題があった。し
かし、多孔質シリコン層にNiを形成することにより多
孔質シリコンの膜厚が0.6μm以上でも放出電流が得
られる様になった。以上の効果はNi以外のAu,P
t,Cr等の金属でも同様に得ることができた。また、
多孔質シリコン層に形成するNiは、多孔質シリコンの
内部に形成するのに限らず、多孔質シリコンの表面に形
成したものでも同様の効果が得られた。
In the electron-emitting device formed of only porous silicon, there is a problem that the porous silicon is oxidized by being left in the air and heated at 200 ° C. in the air, and the emission current cannot be obtained. However, in the electron-emitting device formed of Ni, the emission current was not stopped by being left in the air or being heated in the air. Moreover, the electron-emitting device formed of Ni did not deteriorate the emission current characteristics as compared with the electron-emitting device formed only of porous silicon. Further, in the electron-emitting device formed only of porous silicon, there is a problem that the emission current cannot be obtained at all when the thickness of the porous silicon becomes 0.6 μm or more. However, by forming Ni in the porous silicon layer, an emission current can be obtained even when the thickness of the porous silicon is 0.6 μm or more. The above effect is obtained by Au, P other than Ni
A metal such as t or Cr could be similarly obtained. Also,
The Ni formed in the porous silicon layer is not limited to being formed inside the porous silicon, but the same effect can be obtained even if Ni is formed on the surface of the porous silicon.

【0016】以上の様に関連技術例1では、エミッタ表
面の多孔質シリコン層に金属を形成することにより、多
孔質シリコン層の厚みにかかわらずに放出電流が観測さ
れ始める引き出し電圧を低くできるとともに、大気中放
置、大気中加熱、真空中ベーク等により特性が劣化しに
くい電子放出素子が得られる効果がある。
As described above, in Related Art 1, by forming a metal on the porous silicon layer on the emitter surface, the extraction voltage at which the emission current starts to be observed can be lowered regardless of the thickness of the porous silicon layer. The effect is to obtain an electron-emitting device whose characteristics are not easily deteriorated by leaving it in the air, heating it in the air, baking it in a vacuum, and the like.

【0017】関連技術例2.以下で図1に示した電子放
出素子の製造方法を説明する。まず、図17に示したよ
うに従来例の方法を用いて、引き出し電極13、絶縁膜
12、シリコンからなるエミッタ11を備えた電界放出
型電子放出素子の形状を作成した。エミッタ11を陽極
としてこれにJ.Vac.Sci.Technol.B
13(2),Mar/Apr 1995 p.441〜
444に述べられている方法で陽極化成処理を施し、エ
ミッタ11の表面に多孔質シリコンを形成した。すなわ
ち、図3に示す陽極化成セルに電解液の隔壁38に電子
放出素子を形成したチップ31を設置し、電解液36に
つけて、白金の陽極35、白金の陰極32の間に電流を
流した。電解液36はHF、H2 O、C2 H5 O
Hを含む水溶液を用いた。陽極化成処理はエミッタがn
型シリコンでもp型シリコンでも可能で、エミッタがn
型シリコンの場合にはエミッタにタングステンランプ3
7を用いて光を照射しながら陽極化成処理を行った。こ
れにより、エミッタの表面に多孔質シリコン膜を形成し
た。エミッタがp型シリコンの場合には、1018〜1
019cm−3のBを含む基板を用いて光を照射せずに
陽極化成処理を行った。
Related technology example 2. The method of manufacturing the electron-emitting device shown in FIG. 1 will be described below. First, as shown in FIG. 17, the shape of the field emission type electron-emitting device including the extraction electrode 13, the insulating film 12, and the emitter 11 made of silicon was formed by using the method of the conventional example. The emitter 11 was used as an anode and the Vac. Sci. Technol. B
13 (2), Mar / Apr 1995 p. 441-
Anodization treatment was performed by the method described in No. 444 to form porous silicon on the surface of the emitter 11. That is, in the anodizing cell shown in FIG. 3, a chip 31 having an electron-emitting device formed on a partition wall 38 of an electrolytic solution was placed and immersed in the electrolytic solution 36, and an electric current was passed between a platinum anode 35 and a platinum cathode 32. . The electrolytic solution 36 is HF, H2O, C2H5O.
An aqueous solution containing H was used. In the anodization process, the emitter is n
N-type silicon or p-type silicon is possible, and the emitter is n
In the case of type silicon, the tungsten lamp 3 is used as the emitter.
7 was used to perform anodization treatment while irradiating light. As a result, a porous silicon film was formed on the surface of the emitter. If the emitter is p-type silicon, 1018 to 1
Using a substrate containing B of 019 cm −3, anodization treatment was performed without irradiating light.

【0018】次にこの試料を暗所にて水洗後乾燥しない
内に、今度は図4に示す電気めっき槽を用いて、エミッ
タ11を陽極の電解槽に露出させて金属を電気めっきで
エミッタ表面に形成した。陽極45としてNi電極を用
い、陰極42としてPt電極を用い、NiSO4 ,N
iCl2 ,H3 BO3 を含む電解液46中でNi
めっきを行った。n型シリコンではタングステンランプ
37によりチップ31裏面のシリコンの露出部に光を照
射しながらめっきを行った。エミッタ及び基板がp型シ
リコンの場合には光を照射せずに同様な処理を行いめっ
きを行った。
Next, this sample was washed with water in a dark place and was not dried, this time, by using the electroplating bath shown in FIG. 4, the emitter 11 was exposed to the electrolytic bath of the anode and the metal was electroplated to form the emitter surface. Formed. A Ni electrode is used as the anode 45, a Pt electrode is used as the cathode 42, and NiSO 4, N
Ni in the electrolyte solution 46 containing iCl2, H3BO3
Plated. With n-type silicon, the tungsten lamp 37 was used to perform plating while irradiating the exposed silicon portion on the back surface of the chip 31 with light. When the emitter and the substrate were p-type silicon, the same treatment was performed without irradiating light and plating was performed.

【0019】関連技術例2の方法でシリコンウエハ上の
多孔質シリコン膜にNiめっきを行ったものについてオ
ージェ分析により深さ方向のNiの分布を調べたとこ
ろ、多孔質シリコンの膜厚と同じ深さまでNiが分布し
ていることが分かり、多孔質シリコン内に金属が存在す
ることが確認された。ここではめっきする金属としてN
iを用いたが、電気めっきの可能な金属であればよく例
えば、Au,Pt,Cr等も可能である。また、関連技
術例2では、多孔質シリコンを表面に形成したシリコン
を陰極とした電気めっきにより多孔質シリコン表面に金
属が形成されるためシリコンと多孔質シリコン層との界
面からエミッタの表面まで多孔質シリコン層内でつなが
った金属層が形成される。このことにより多孔質シリコ
ンが酸化されても電流を表面まで導く効果がある。
The distribution of Ni in the depth direction was examined by Auger analysis for a porous silicon film on a silicon wafer plated with Ni by the method of Related Art Example 2. As a result, the same depth as that of the porous silicon film was obtained. Further, it was found that Ni was distributed, and it was confirmed that metal was present in the porous silicon. Here, N is used as the metal to be plated.
Although i is used, any metal that can be electroplated may be used. For example, Au, Pt, Cr, or the like is also possible. Further, in Related Art Example 2, since a metal is formed on the surface of the porous silicon by electroplating using silicon having a surface on which porous silicon is formed as a cathode, the surface of the silicon is porous from the interface between the silicon and the porous silicon layer. A continuous metal layer is formed in the quality silicon layer. This has the effect of leading an electric current to the surface even if the porous silicon is oxidized.

【0020】関連技術例3.関連技術例2では電気めっ
きによりNiを多孔質シリコン層に形成したが、無電解
めっきでも多孔質シリコン層にNiを形成することが可
能である。関連技術例2と同様に図1の電子放出素子の
エミッタ11の表面に多孔質シリコン層を形成したもの
を作成した。その後電子放出素子をSnCl2 水溶液
に浸積し多孔質シリコン層内にSnの核を形成した。こ
れを水洗した後PdCl2 水溶液に浸積しSnの核を
Pdの核に変化させた。そして95°Cに加熱したNi
SO4水溶液に浸積してNiを多孔質シリコン膜表面に
析出させた。この方法で作成した電子放出素子において
も関連技術例2と同様の効果が確認された。
Related technology example 3. In Related Art Example 2, Ni was formed on the porous silicon layer by electroplating, but Ni can be formed on the porous silicon layer by electroless plating. In the same manner as in Related Art Example 2, the electron-emitting device shown in FIG. 1 was prepared by forming a porous silicon layer on the surface of the emitter 11. Then, the electron-emitting device was immersed in an SnCl 2 aqueous solution to form Sn nuclei in the porous silicon layer. This was washed with water and then immersed in an aqueous PdCl 2 solution to change Sn nuclei into Pd nuclei. And Ni heated to 95 ° C
It was immersed in an SO4 aqueous solution to deposit Ni on the surface of the porous silicon film. Also in the electron-emitting device produced by this method, the same effect as in Related Art Example 2 was confirmed.

【0021】関連技術例4.図5は円錐台形状のエミッ
タからなる電子放出素子の断面図である。図において1
1はn型シリコン基板14をエッチングして得られた円
錐台状のエミッタで関連技術例2と同じ方法で陽極化成
処理により表面に多孔質シリコン層15を0.1μm形
成し、さらにめっきにより多孔質シリコン層15にNi
を形成したものである。エミッタの上面は0.2〜0.
5μm程度の円形とした。また引き出し電極の開口径は
2μmに形成した。
Related technology example 4. FIG. 5 is a cross-sectional view of an electron-emitting device including a truncated cone-shaped emitter. 1 in the figure
Reference numeral 1 denotes a truncated cone-shaped emitter obtained by etching the n-type silicon substrate 14, and a porous silicon layer 15 having a thickness of 0.1 μm is formed on the surface by anodization treatment in the same manner as in the related technical example 2, and further porous by plating. Ni on the silicon layer 15
Is formed. The top surface of the emitter is 0.2-0.
The circular shape was about 5 μm. Further, the opening diameter of the extraction electrode was formed to be 2 μm.

【0022】多孔質シリコン層にNiを形成する前の円
錐台形状のエミッタ11、絶縁膜12、引き出し電極膜
13からなる構造は図6に示す方法で作成した。即ち
(a)n型シリコン基板14にSiO2 からなる円形
のマスク61を形成し,(b)リアクティブイオンエッ
チングを行うことによりマスクの下にコーン51を形成
し,(c)絶縁膜12及び引き出し電極13を蒸着し,
(d)ウェットエッチングによりマスク61とマスク6
1上に成膜された絶縁膜12及び引き出し電極13を除
去して,n型シリコンからなる円錐台状のエミッタ11
を形成する。(e)しかる後に,エミッタの表面を陽極
化成処理して,多孔質シリコン層15を形成した。この
後、関連技術例2あるいは関連技術例3に示すめっき法
でNiを多孔質シリコン層15に形成した。
The structure consisting of the truncated cone-shaped emitter 11, the insulating film 12, and the extraction electrode film 13 before forming Ni on the porous silicon layer was prepared by the method shown in FIG. That is, (a) a circular mask 61 made of SiO 2 is formed on the n-type silicon substrate 14, (b) reactive ion etching is performed to form a cone 51 under the mask, (c) the insulating film 12 and the lead-out. Electrode 13 is deposited,
(D) Mask 61 and mask 6 by wet etching
The insulating film 12 and the extraction electrode 13 formed on the substrate 1 are removed to form a truncated cone emitter 11 made of n-type silicon.
To form. (E) Thereafter, the surface of the emitter was subjected to anodization treatment to form the porous silicon layer 15. After that, Ni was formed on the porous silicon layer 15 by the plating method shown in Related Art Example 2 or Related Art Example 3.

【0023】関連技術例4による電子放出素子において
も、大気中放置、大気中加熱、真空中のベーキングによ
る放出電流の変化が多孔質シリコンを形成したのみの電
子放出素子よりも少ないことを確認した。さらに関連技
術例4による電子放出素子は関連技術例1の例と比較し
て製造工程が少ないため安価に製造できる上,コーン形
状のエミッタを製造するよりも形状の制御がし易く、形
状のばらつきに起因する放出電流特性のばらつきを小さ
くできる効果がある。上記工程ではエミッタの形状を円
錐台形状にしたが、円柱あるいはSiO2マスク61の
形状を多角形とし,表面の形状を多角形としたエミッタ
でも同様な効果が得られた。
It was confirmed that also in the electron-emitting device according to the related art example 4, the change in emission current due to leaving in the air, heating in the air, and baking in a vacuum is smaller than that of the electron-emitting device formed with only porous silicon. . Furthermore, the electron-emitting device according to the related art example 4 can be manufactured at a low cost because the number of manufacturing steps is smaller than that of the related art example 1, and the shape can be controlled more easily than the cone-shaped emitter is manufactured. This has the effect of reducing variations in emission current characteristics due to. In the above process, the shape of the emitter is a truncated cone, but the same effect can be obtained even if the shape of the cylinder or the SiO2 mask 61 is polygonal and the shape of the surface is polygonal.

【0024】関連技術例5.図7に関連技術例5の電子
放出素子の断面図を示す。図において12は絶縁膜、1
3は引き出し電極、14はシリコン基板、15はシリコ
ン基板14上に関連技術例2の方法で陽極化成処理を施
した多孔質シリコン層に金属を形成したエミッタであ
る。図7に示した電界放出素子の製造方法を図8に示
す。(a)n型シリコン基板14上にCVD法を用いて
絶縁膜12を形成し,さらにスパッタ法を用いて引き出
し電極13を成膜し,(b)写真製版とリアクティブイ
オンエッチングによりエミッタ11を形成する部分の引
き出し電極13と絶縁膜12をエッチングする。(c)
露出したシリコン基板表面を陽極化成処理して,多孔質
シリコン層15からなるエミッタを形成した。さらに関
連技術例2あるいは関連技術例3に示すめっき法でNi
を多孔質シリコン層15に形成した。
Related technology example 5. FIG. 7 shows a sectional view of an electron-emitting device of Related Art Example 5. In the figure, 12 is an insulating film, 1
Reference numeral 3 is an extraction electrode, 14 is a silicon substrate, and 15 is an emitter in which a metal is formed on a porous silicon layer which has been anodized by the method of Related Art 2 on the silicon substrate 14. FIG. 8 shows a method of manufacturing the field emission device shown in FIG. (A) The insulating film 12 is formed on the n-type silicon substrate 14 by the CVD method, and the extraction electrode 13 is further formed by the sputtering method. (B) The emitter 11 is formed by photolithography and reactive ion etching. The extraction electrode 13 and the insulating film 12 in the portion to be formed are etched. (C)
The exposed surface of the silicon substrate was subjected to anodization to form an emitter made of the porous silicon layer 15. Further, by the plating method shown in Related Technology Example 2 or Related Technology Example 3, Ni is used.
Was formed on the porous silicon layer 15.

【0025】この電子放出素子は上述の様に非常に簡略
な工程で製造できるという効果がある。また、工程ばら
つきが生じやすいエッチング工程がなく品質が安定する
効果がある。関連技術例5による電子放出素子において
も、大気中放置、大気中加熱、真空中のベーキングによ
る放出電流の変化が多孔質シリコンを形成したのみの電
子放出素子よりも少ないことを確認した。
This electron-emitting device has an effect that it can be manufactured by a very simple process as described above. In addition, there is no etching process that tends to cause process variations, and the quality is stabilized. It was confirmed that also in the electron-emitting device according to Related Art Example 5, the change in emission current due to leaving in the air, heating in the air, and baking in vacuum was smaller than that of the electron-emitting device in which only porous silicon was formed.

【0026】実施の形態1.図9は本実施の形態の電子
放出素子の断面図である。11はエミッタで表面に突起
91を形成している。12はシリコン基板14と引き出
し電極13の間の絶縁膜である。以下では図9に示す本
実施の形態の電子放出素子の製造方法を説明する。関連
技術例2と同様に図14に示す従来例に述べた方法で引
き出し電極13、絶縁膜12、シリコンからなるエミッ
タ11を備えた電界放出型電子放出素子の形状を作成
後、エミッタ11を陽極としてこれに関連技術例2と同
様に陽極化成処理を施し、エミッタ11の表面に多孔質
シリコン層を形成した。その後エッチング液HF:HN
O3 :CH3 COOH:H2 O=1:7:17:
250によりエッチング速度の速い多孔質シリコンのみ
を除去することにより、多孔質シリコンとシリコン基板
14の界面を露出させた。図10はこの様にして形成し
た図9に示す電子放出素子のエミッタ11表面の拡大模
式図である。図10において11はシリコンからなるエ
ミッタであり、91は多孔質シリコンのスポンジ状の部
分を除去した後に現れたシリコンからなる突起である。
92は多孔質シリコンが除かれたことによりできた凹み
である。
Embodiment 1. FIG. 9 is a sectional view of the electron-emitting device of this embodiment. Reference numeral 11 is an emitter having a projection 91 formed on its surface. Reference numeral 12 is an insulating film between the silicon substrate 14 and the extraction electrode 13. Hereinafter, a method for manufacturing the electron-emitting device according to the present embodiment shown in FIG. 9 will be described. Similar to the related art example 2, after forming the shape of the field emission type electron-emitting device including the extraction electrode 13, the insulating film 12, and the emitter 11 made of silicon by the method described in the conventional example shown in FIG. Then, this was subjected to anodization treatment in the same manner as in Related Art Example 2 to form a porous silicon layer on the surface of the emitter 11. Then etchant HF: HN
O3: CH3 COOH: H2 O = 1: 7: 17:
By removing only the porous silicon having a high etching rate by 250, the interface between the porous silicon and the silicon substrate 14 was exposed. FIG. 10 is an enlarged schematic view of the surface of the emitter 11 of the electron-emitting device shown in FIG. 9 thus formed. In FIG. 10, 11 is an emitter made of silicon, and 91 is a protrusion made of silicon that appears after removing the sponge-like portion of porous silicon.
Reference numeral 92 is a recess formed by removing the porous silicon.

【0027】本実施の形態の電子放出素子ではエミッタ
はシリコンで形成されているため、多孔質シリコンを形
成した電子放出素子でみられた大気中放置、チップのダ
イボンディング時の加熱、真空中でのベーキングによる
特性劣化が起こりにくくなった。また、多孔質シリコン
を形成した後その多孔質シリコンを除去すると、図10
に示すような荒れがエミッタ表面に残り、エミッタ先端
は先鋭化される効果があるため放出電流は多孔質シリコ
ンを形成する前の電子放出素子よりも大きいものが得ら
れた。
In the electron-emitting device of this embodiment, the emitter is made of silicon. Therefore, the electron-emitting device formed of porous silicon is left in the atmosphere, heated at the time of die bonding of the chip, and in vacuum. Deterioration of characteristics due to baking was less likely to occur. In addition, when the porous silicon is removed after the porous silicon is formed, as shown in FIG.
Since the roughness as shown in (1) remains on the emitter surface and the tip of the emitter is sharpened, an emission current larger than that of the electron-emitting device before the formation of porous silicon was obtained.

【0028】従って、本実施の形態では多孔質シリコン
を形成する前の電子放出素子よりも放出電流が観測され
始める引き出し電圧を低くできるとともに、多孔質シリ
コンを形成した電子放出素子でみられた大気中放置、チ
ップのダイボンディング時の加熱、真空中でのベーキン
グによる特性劣化が起こりにくくなる効果がある。
Therefore, in this embodiment, the extraction voltage at which the emission current starts to be observed can be made lower than that of the electron-emitting device before the formation of porous silicon, and the atmosphere observed in the electron-emitting device formed of porous silicon can be reduced. There is an effect that characteristics deterioration due to leaving in the middle, heating at the time of die bonding of the chip, and baking in a vacuum hardly occur.

【0029】実施の形態2.図11は本実施の形態の電
子放出素子である。図において11がエミッタ、14が
シリコン基板、12は絶縁膜、そして13は引き出し電
極である。91は多孔質シリコンとシリコン基板14の
界面が露出してできた突起である。また、92は多孔質
シリコンが除かれて生じた凹みである。さらに、ほぼ同
一の製造方法で陽極化成処理の条件を変えるだけで図1
2に示すような構造の電子放出素子も製造できる。
Embodiment 2. FIG. 11 shows the electron-emitting device of this embodiment. In the figure, 11 is an emitter, 14 is a silicon substrate, 12 is an insulating film, and 13 is an extraction electrode. Reference numeral 91 is a protrusion formed by exposing the interface between the porous silicon and the silicon substrate 14. Further, reference numeral 92 is a recess formed by removing the porous silicon. Furthermore, it is possible to change the conditions of the anodizing treatment with almost the same manufacturing method, as shown in FIG.
An electron-emitting device having a structure as shown in 2 can also be manufactured.

【0030】図13に本実施の形態の電子放出素子の製
造方法を示す。(a)は関連技術例4と同様な方法で円
錐台状のシリコンからなるエミッタ11、絶縁膜12、
引き出し電極13からなる構造を作成したものである。
次に(b)に示す様に関連技術例2と同様に多孔質シリ
コン層15をエミッタ11上に形成する。このとき多孔
質シリコンとシリコン基板14の界面は図に示すように
突起状の形状91が形成されている。(c)は形成され
た多孔質シリコン層15を実施の形態1に示すようにエ
ッチングを行い除去したものである。多孔質シリコンは
除かれるが代わりにランダムな突起91を有する界面の
構造が現れる。
FIG. 13 shows a method of manufacturing the electron-emitting device of this embodiment. (A) is a method similar to that of Related Art Example 4, in which the emitter 11 and the insulating film 12 made of frustroconical silicon,
This is a structure in which the extraction electrode 13 is formed.
Next, as shown in (b), a porous silicon layer 15 is formed on the emitter 11 as in Related Art 2. At this time, the interface between the porous silicon and the silicon substrate 14 is formed with a protruding shape 91 as shown in the figure. In (c), the formed porous silicon layer 15 is etched and removed as shown in the first embodiment. The porous silicon is removed but instead an interface structure with random protrusions 91 appears.

【0031】本発明の電子放出素子においてもエミッタ
がシリコンであるため、多孔質シリコンを形成した電子
放出素子でみられた大気中放置、チップのダイボンディ
ング時の加熱、真空中でのベーキングによる特性劣化が
起こりにくくなった。他方シリコンからなるエミッタ表
面には界面の突起構造が現れ、これが電子放出点となる
ため放出電流を得ることができた。さらに、陽極化成処
理の膜厚を厚くし、適切な陽極化成処理の条件の設定に
より突起を大きくした図12の様な構造も作ることがで
きた。本構造では同一の引き出し電圧でも高い電界が突
起先端に得られ、低電圧で電子放出させることができ
た。
Since the emitter of the electron-emitting device of the present invention is also silicon, the characteristics of the electron-emitting device formed of porous silicon are left in the atmosphere, heated during die bonding of the chip, and baked in vacuum. Deterioration is less likely to occur. On the other hand, a protruding structure at the interface appeared on the surface of the emitter made of silicon, and this became the electron emission point, so that the emission current could be obtained. Further, a structure as shown in FIG. 12 in which the projections were enlarged by increasing the film thickness of the anodizing treatment and setting the conditions of the anodizing treatment appropriately was also made. With this structure, a high electric field was obtained at the tip of the protrusion even with the same extraction voltage, and electrons could be emitted at a low voltage.

【0032】実施の形態3.図14は本実施の形態の電
子放出素子である。図において11がエミッタ、14が
シリコン基板、12は絶縁膜、そして13は引き出し電
極である。91は多孔質シリコンとシリコン基板14の
界面が露出してできた突起である。さらに、ほぼ同一の
製造方法で陽極化成処理の条件を変えるだけで図15に
示すような構造も製造できる。本実施の形態の電子放出
素子は関連技術例5と同様の方法で表面が多孔質シリコ
ンからなる平面状のエミッタ11を形成する。この時界
面には突起状の形状が形成されている。この後、実施の
形態2と同様にエッチングにより形成された多孔質シリ
コン層を除き、多孔質シリコンとシリコン基板14の界
面を露出させる。
Embodiment 3. FIG. 14 shows the electron-emitting device of this embodiment. In the figure, 11 is an emitter, 14 is a silicon substrate, 12 is an insulating film, and 13 is an extraction electrode. Reference numeral 91 is a protrusion formed by exposing the interface between the porous silicon and the silicon substrate 14. Further, a structure as shown in FIG. 15 can be manufactured by changing the conditions of anodizing treatment by almost the same manufacturing method. In the electron-emitting device of the present embodiment, the planar emitter 11 whose surface is made of porous silicon is formed by the same method as the related art example 5. At this time, a projection-like shape is formed on the interface. Thereafter, the porous silicon layer formed by etching is removed as in the second embodiment, and the interface between the porous silicon and the silicon substrate 14 is exposed.

【0033】本実施の形態の電子放出素子においてもエ
ミッタがシリコンであるため、多孔質シリコンを形成し
た電子放出素子でみられた大気中放置、チップのダイボ
ンディング時の加熱、真空中でのベーキングによる特性
劣化が起こりにくくなった。他方シリコンからなるエミ
ッタ表面には界面の多数の突起構造が現れ、これが電子
放出点となるため放出電流を得ることができた。また、
本実施の形態の構造は工程が少なく安価に製造すること
ができる。
Since the emitter is also silicon in the electron-emitting device of the present embodiment, the electron-emitting device formed of porous silicon is left in the atmosphere, heated at the time of die bonding of the chip, and baked in vacuum. Deterioration of characteristics due to is less likely to occur. On the other hand, on the surface of the emitter made of silicon, many protruding structures at the interface appeared, and these became the electron emission points, so that the emission current could be obtained. Also,
The structure of this embodiment has few steps and can be manufactured at low cost.

【0034】実施の形態4.実施の形態1、2、3にお
いて得られた電子放出素子の表面に関連技術例2と同様
に電気めっき法により300ÅのNi膜を形成した。こ
の様にして作成した電子放出素子は放出電流のばらつき
が小さくなり、真空中のベーキングによる特性の変化が
少なくなった。また、本実施の形態ではNiを用いたが
Au,Pt,Cr等の金属でも同様の効果が得られた。
さらに、本実施の形態では、関連技術例2で説明した電
気めっき法によりめっきを行ったが、電気めっき法だけ
に限らず関連技術例3で説明した無電解めっき法を用い
ても良い。さらに、次の関連技術例6で述べるイオンビ
ームスパッタ法によりW,TiN,Pt等の良導体部材
を成膜しても同様の効果が得られる。
Fourth Embodiment A 300 Å Ni film was formed on the surface of the electron-emitting device obtained in the first, second, and third embodiments by electroplating in the same manner as in Related Art Example 2. In the electron-emitting device thus manufactured, the variation in emission current was reduced, and the change in characteristics due to baking in vacuum was reduced. Further, although Ni is used in the present embodiment, the same effect can be obtained even with metals such as Au, Pt, and Cr.
Further, in the present embodiment, plating is performed by the electroplating method described in Related Technology Example 2, but the electroless plating method described in Related Technology Example 3 may be used instead of the electroplating method. Further, the same effect can be obtained by forming a film of a good conductor member such as W, TiN, Pt, etc. by the ion beam sputtering method described in Related Art 6 below.

【0035】関連技術例6.関連技術例2あるいは関連
技術例3で述べためっき法とは別の方法で多孔質シリコ
ン層に金属または良導体部材を形成する方法を説明す
る。まず、引き出し電極13、絶縁膜12、シリコンか
らなるエミッタ11を備えた図1に示す電界放出型電子
放出素子の形状を作成した。そして関連技術例2と同様
に陽極化成処理によってエミッタ11の表面に多孔質シ
リコン層を形成した。その後この電子放出素子の表面に
イオンビームスパッタ法により100Å程度のWの良導
体部材膜を形成した。但しイオンビームスパッタ直前に
はエミッタの表面は数Å程度スパッタエッチングを行っ
ている。
Related technology example 6. A method of forming a metal or a good conductor member on the porous silicon layer by a method different from the plating method described in Related Art Example 2 or Related Art Example 3 will be described. First, the shape of the field emission electron-emitting device shown in FIG. 1 having the extraction electrode 13, the insulating film 12, and the emitter 11 made of silicon was created. Then, as in Related Art Example 2, a porous silicon layer was formed on the surface of the emitter 11 by anodization. After that, a good conductor member film of W of about 100 Å was formed on the surface of this electron-emitting device by the ion beam sputtering method. However, just before ion beam sputtering, the surface of the emitter is sputter-etched by several Å.

【0036】この後、エミッタ11と引き出し電極13
との間の絶縁特性を調べたところ、成膜前とほとんど変
化は無かった。さらにこの後、電子放出素子を真空中で
450°C、30分のアニール処理を行った。この様に
して作成した電子放出素子は1週間程度の大気中放置や
ダイボンデイング後特性を測定しても放出電流が得られ
なくなることはなかった。また真空中のベークでも特性
は劣化することは無かった。さらに、真空中での放出電
流の経時変化もシリコンのみをエミッタとする電子放出
素子よりも少なく安定であった。また、被覆する金属ま
たは良導体部材としてはW以外に、TiNやPtでも同
様の効果が得られる。さらに、関連技術例6の方法は、
関連技術例2あるいは関連技術例3を用いて多孔質シリ
コン層に金属を形成させたものにも用いることが可能で
ある。
After this, the emitter 11 and the extraction electrode 13
When the insulating characteristics between and were examined, there was almost no change from that before film formation. Further, after that, the electron-emitting device was annealed at 450 ° C. for 30 minutes in vacuum. The electron-emitting device thus produced did not lose its emission current even after being left in the air for about one week or after measuring its characteristics after die bonding. Moreover, the characteristics did not deteriorate even when baking in a vacuum. Further, the change over time of the emission current in vacuum was smaller and more stable than that of the electron-emitting device having only silicon as the emitter. In addition to W, TiN or Pt can be used as the covering metal or good conductor member to obtain the same effect. Further, the method of Related Art Example 6 is
It is also possible to use the related art example 2 or the related art example 3 for forming a metal on the porous silicon layer.

【0037】関連技術例6では、多孔質シリコンを有す
るエミッタを作成後、エミッタ表面にイオンビームスパ
ッタ法により金属または良導体部材を形成することによ
り、引き出し電極とエミッタとの間の絶縁特性を損なう
事無く、エミッタ表面に薄い金属または良導体部材膜を
形成することができるため、得られた電子放出素子も大
気中放置、大気中加熱、真空中ベーク等により特性が劣
化しにくいという効果が得られた。さらに、関連技術例
6では、多孔質シリコンを有するエミッタを作成後、エ
ミッタ表面にイオンビームスパッタ法により金属または
良導体部材を形成するため、めっき法では形成しにくか
ったW、TiN等の良導体部材を形成できるので、エミ
ッタの大気中放置、大気中加熱、真空中ベークによる特
性の劣化が起こりにくくなり、放出電流の経時変化もシ
リコンよりも小さくなる効果が得られる。
In Related Art Example 6, after an emitter having porous silicon is formed, a metal or a good conductor member is formed on the surface of the emitter by an ion beam sputtering method to impair the insulation characteristic between the extraction electrode and the emitter. Since it is possible to form a thin metal or good conductor member film on the surface of the emitter, the characteristics of the obtained electron-emitting device are less likely to deteriorate due to leaving in the air, heating in the air, baking in a vacuum, etc. . Further, in Related Art Example 6, since the metal or the good conductor member is formed on the surface of the emitter by the ion beam sputtering method after the emitter having the porous silicon is formed, the good conductor member such as W or TiN which is difficult to form by the plating method is formed. Since the emitter can be formed, deterioration of characteristics due to leaving the emitter in the air, heating in the air, and baking in a vacuum is less likely to occur, and the effect of aging change of emission current is smaller than that of silicon.

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

【図1】 関連技術例1の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a related technology example 1.

【図2】 図1のエミッタ表面の拡大模式図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of the emitter surface of FIG.

【図3】 関連技術例2の電解槽を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell of Related Art Example 2.

【図4】 関連技術例2の電解槽を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electrolytic cell of Related Art Example 2.

【図5】 関連技術例4の一例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a related technology example 4.

【図6】 関連技術例4の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of Related Art Example 4.

【図7】 関連技術例5の一例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a related technology example 5.

【図8】 関連技術例5の製造工程を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing process of Related Art Example 5.

【図9】 本発明の実施の形態1の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a sectional view showing an example of the first embodiment of the present invention.

【図10】 図9のエミッタ表面の拡大模式図である。FIG. 10 is an enlarged schematic view of the emitter surface of FIG.

【図11】 本発明の実施の形態2の一例を示す断面図
である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of a second embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態2の一例を示す断面図
である。
FIG. 12 is a sectional view showing an example of a second embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の実施の形態2の製造方法を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の実施の形態3の一例を示す断面図
である。
FIG. 14 is a sectional view showing an example of a third embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施の形態3の一例を示す断面図
である。
FIG. 15 is a sectional view showing an example of a third embodiment of the present invention.

【図16】 従来の電子放出素子を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional electron-emitting device.

【図17】 従来の電子放出素子の製造方法を示す断面
図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional electron-emitting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 エミッタ 12 絶縁膜 13 引き出し電極 14 シリコン基板 15 多孔質シリコン層 31 電子放出素子を形成
したシリコンチップ 32 陰極 33 定電流源 35 陽極 36 電解液 37 光源 38 隔壁 42 陰極 45 陽極 46 電解液 51 円錐台状のシリコン
(コーン) 61 酸化膜マスク 91 多孔質シリコン層とシリコン基板の界面に形成さ
れた突起 92 多孔質シリコンを除去したあとの凹み 131 熱酸化膜 132アノード板。
11 Emitter 12 Insulating Film 13 Extraction Electrode 14 Silicon Substrate 15 Porous Silicon Layer 31 Silicon Chip Having Electron-Emitting Element 32 Cathode 33 Constant Current Source 35 Anode 36 Electrolyte Solution 37 Light Source 38 Partition Wall 42 Cathode 45 Anode 46 Electrolyte 51 Cone Silicon (cone) 61 Oxide film mask 91 Protrusions 92 formed at the interface between the porous silicon layer and the silicon substrate Depression 131 after removal of the porous silicon 131 Thermal oxide film 132 Anode plate.

フロントページの続き (72)発明者 原田 昿嗣 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 衣川 勝 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 庄野 友陵 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−335116(JP,A) 特開 平5−274998(JP,A) 特開 平8−87956(JP,A) 特表 平7−509803(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 H01J 1/30 Front Page Continuation (72) Inventor Koji Tsuji Harada 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Masaru Kinugawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Yuryu Shono 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-335116 (JP, A) JP-A-5-274998 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-87956 (JP, A) Japanese Patent Laid-Open No. 7-509803 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 9/02 H01J 1/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板上に酸化シリコンからなる
マスクを形成する工程と、前記酸化シリコンをマスクと
してエッチングを行ないマスクの下にコーン部を形成す
る工程と、前記コーン部を形成した前記シリコン基板上
に絶縁膜を蒸着する工程と、前記絶縁膜上に引き出し電
極を形成する工程と、前記マスクと前記マスク上に成膜
された前記絶縁膜と前記引き出し電極をエッチングによ
り除去してエミッタを形成する工程と、前記エミッタの
表面に多孔質シリコン層を形成する工程と、前記エミッ
タの表面の多孔質シリコン層をエッチングにより除去す
る工程とを含むことを特徴とする電子放出素子の製造方
法。
1. A step of forming a mask made of silicon oxide on a silicon substrate, a step of etching using the silicon oxide as a mask to form a cone portion under the mask, and the silicon substrate on which the cone portion is formed. A step of depositing an insulating film thereon, a step of forming an extraction electrode on the insulating film, and a step of etching the mask, the insulating film formed on the mask and the extraction electrode to form an emitter. And a step of forming a porous silicon layer on the surface of the emitter, and a step of removing the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching.
【請求項2】 シリコン基板上に絶縁膜を形成する工程
と、前記絶縁膜上に引き出し電極を形成する工程と、前
記シリコン基板上のエミッタに対応する部位の前記絶縁
膜と前記引き出し電極をエッチングにより除去してエミ
ッタを形成する工程と、前記エミッタの表面に多孔質シ
リコン層を形成する工程と、前記エミッタの表面の多孔
質シリコン層をエッチングにより除去する工程とを含む
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法。
2. A step of forming an insulating film on a silicon substrate, a step of forming a lead electrode on the insulating film, and a step of etching the insulating film and the lead electrode at a portion corresponding to an emitter on the silicon substrate. Electron to remove the porous silicon layer on the surface of the emitter, and to remove the porous silicon layer on the surface of the emitter by etching. Method of manufacturing an emitting device.
【請求項3】 エミッタの表面の多孔質シリコン層をエ
ッチングにより除去する工程は、エミッタの表面の多孔
質シリコン層をエッチングにより除去して、その後エミ
ッタの表面を金属または良導体部材で覆う工程を含むこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載の電子放出
素子の製造方法。
3. The step of etching away the porous silicon layer on the surface of the emitter includes the step of etching away the porous silicon layer on the surface of the emitter, and then covering the surface of the emitter with a metal or a good conductor member. The method for manufacturing an electron-emitting device according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項4】 エミッタの表面を覆う金属または良導体
部材は、W,TiN,Ni,Pt,Au,Crのいずれ
かであることを特徴とする請求項3記載の電子放出素子
の製造方法。
4. The method of manufacturing an electron-emitting device according to claim 3, wherein the metal or the good conductor member covering the surface of the emitter is any of W, TiN, Ni, Pt, Au and Cr.
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