JP4120398B2 - 電界放射型電子源の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ナノ結晶シリコン（ナノメータオーダのシリコン微結晶）を利用した電子デバイスとして図７や図８に示す構成の電界放射型電子源１０’，１０”が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図７に示す構成の電界放射型電子源１０’は、導電性基板としてのｎ形シリコン基板１の主表面（一表面）側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。また、ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミック電極２が形成されており、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成している。なお、図７に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてあり、多結晶シリコン層３と強電界ドリフト層６とで電子が通過する電子通過部を構成しているが、多結晶シリコン層３を介在させずに強電界ドリフト層６のみで電子通過部を構成したものも提案されている。
【０００４】
図７に示す構成の電界放射型電子源１０’から電子を放出させるには、例えば、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。ここに、直流電圧Ｖpsを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図７中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ−の流れを示す）。なお、表面電極７の厚さは１０〜１５ｎｍ程度に設定されている。
【０００５】
ところで、図７に示した構成の電界放射型電子源１０’では、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成しているが、図８に示すように、例えば絶縁性を有するガラス基板１１の一表面上に金属薄膜よりなる下部電極１２を形成した電界放射型電子源１０”も提案されている。ここに、上述の図７に示した電界放射型電子源１０’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。
【０００６】
図８に示す構成の電界放射型電子源１０”から電子を放出させるには、例えば、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。ここに、直流電圧Ｖpsを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図８中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ−の流れを示す）。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【０００７】
上述の各電界放射型電子源１０’，１０”では、表面電極７と下部電極１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉｅと呼ぶことにすれば（図７および図８参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉｅの比率（＝Ｉｅ／Ｉps）が大きいほど電子放出効率（＝（Ｉe／Ｉps）×１００〔％〕）が高くなる。なお、上述の電界放射型電子源１０’，１０”では、表面電極７と下部電極１２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができ、直流電圧Ｖpsが大きいほどエミッション電流Ｉeが大きくなる。
【０００８】
ところで、図８に示す構成の電界放射型電子源１０”を製造する場合には、例えば、ガラス基板１１の一表面上に下部電極１２をスパッタ法などにより形成した後、ガラス基板１１の一表面側の全面にプラズマＣＶＤ法などによって４００℃以上の基板温度でノンドープの多結晶シリコン層３を形成し（図９（ａ）参照）、その後、多結晶シリコン層３を所定深さまで陽極酸化することにより多結晶シリコンのグレインおよび多数のナノメータオーダのシリコン微結晶を含む多孔質多結晶シリコン層４’を形成し（図９（ｂ）参照）、多孔質多結晶シリコン層４’を急速加熱法ないし電気化学的な酸化方法によって酸化することで強電界ドリフト層６を形成し（図９（ｃ）参照）、続いて、強電界ドリフト層６上に表面電極７を蒸着法などによって形成している（図９（ｄ）参照）。
【０００９】
また、図８に示した電界放射型電子源１０”をディスプレイの電子源とし応用する場合には、例えば図１０に示す構成を採用すればよい。
【００１０】
図１０に示すディスプレイは、電界放射型電子源１０に対向して平板状のガラス基板よりなるフェースプレート３０が配置され、フェースプレート３０における電界放射型電子源１０との対向面には透明な導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）よりなるコレクタ電極（以下、アノード電極と称す）２１が形成されている。また、アノード電極２１における電界放射型電子源１０との対向面には、画素ごとに形成された蛍光物質と蛍光物質間に形成された黒色材料からなるブラックストライプとが設けられている。ここに、蛍光物質はアノード電極２１における電界放射型電子源１０との対向面に塗布されており、電界放射型電子源１０から放射される電子線によって可視光を発光する。なお、蛍光物質には電界放射型電子源１０から放射されアノード電極２１に印加された電圧によって加速された高エネルギの電子が衝突するようになっており、蛍光物質としてはＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各発光色のものを用いている。また、フェースプレート３０は図示しない矩形枠状のフレームによって電界放射型電子源１０と離間させてあり、フェースプレート３０と電界放射型電子源１０との間に形成される気密空間を真空にしてある。
【００１１】
図１０に示した電界放射型電子源１０は、絶縁性を有するガラス基板１１と、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２にそれぞれ重なる形で形成された複数の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３にそれぞれ重なる形で形成された酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる複数の強電界ドリフト層６と、隣り合う強電界ドリフト層６間および隣り合う多結晶シリコン層３間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離層１６と、強電界ドリフト層６および分離層１６の上で強電界ドリフト層６および分離層１６に跨って下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。ここにおいて、図１０に示す電界放射型電子源１０では、強電界ドリフト層６と多結晶シリコン層３と分離層１６とで電子通過部５を構成しており、図１１に示すように、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２とガラス基板１１の一表面に平行な面内で下部電極１２に直交する方向に列設された複数の表面電極７とで電子通過部５を挟んでいる。なお、強電界ドリフト層６と下部電極１２との間に多結晶シリコン層３を介在させずに強電界ドリフト層６と分離層１６とで電子通過部５を構成したものも提案されている。
【００１２】
この電界放射型電子源１０では、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７との交点に相当する部位に強電界ドリフト層６の一部が挟まれているから、表面電極７と下部電極１２との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、強電界ドリフト層６において選択された表面電極７と下部電極１２との交点に相当する部位に強電界が作用して電子が放出される。つまり、複数の表面電極７の群と複数の下部電極１２の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、下部電極１２と、下部電極１２上の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３上の強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６上の表面電極７とからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２との組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。なお、上述の記載から分かるように、電子源素子１０ａは画素ごとに設けられることになる。
【００１３】
図１０に示す構成の電界放射型電子源１０は、ガラス基板１１の一表面上に複数の下部電極１２を形成した後、ガラス基板１１の上記一表面側の全面にプラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法や触媒ＣＶＤ法などによって２００℃以上（例えば、２００℃〜６００℃）の基板温度でノンドープの多結晶シリコン層３を成膜し、その後、多結晶シリコン層３のうち下部電極１２に重なる部分をフッ化水素水溶液を含む電解液中で陽極酸化することにより多結晶シリコンのグレインおよび多数のナノメータオーダのシリコン微結晶を含む多孔質多結晶シリコン層を形成し、多孔質多結晶シリコン層を急速加熱法ないし電気化学的な酸化方法によって酸化することで強電界ドリフト層６を形成している。ここに、強電界ドリフト層６は、多結晶シリコンのグレイン、多数のナノメータオーダのシリコン微結晶、各グレインの表面に形成された薄いシリコン酸化膜、各シリコン微結晶の表面に形成されたシリコン酸化膜とを有している。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２９８７１４０号公報（第４頁−第７頁、図１−図３）
【特許文献２】
特許第３１１２４５６号公報（第１０頁−第１４頁、図１、図２、図８、図９）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、図１０に示した構成の電界放射型電子源１０は、その製造にあたって、ガラス基板１１の上記一表面上にパターニングされた下部電極１２を形成した後でガラス基板１１の上記一表面側の全面に多結晶シリコン層３を成膜して、多結晶シリコン層３のうち下部電極１２に重なる部分を陽極酸化することによって多孔質化し、さらに酸化することによって強電界ドリフト層６を形成しているものである。
【００１６】
ここにおいて、図１０に示した構成の電界放射型電子源１０では、その製造にあたって、ガラス基板１１の上記一表面側の全面に多結晶シリコン層３を成膜するプロセスを行う際にガラス基板１１を例えば他表面側から基板加熱用のヒータ（以下、基板加熱ヒータと称す）のような加熱源により加熱する必要があるが、ガラス基板１１上に形成された下部電極１２のパターンの形状の違いによって、ガラス基板１１の面内で温度が変化してしまい、電子通過部５のもと（ベース）になる多結晶シリコン層３の膜質が面内でばらつき、結果的に電子通過部５における強電界ドリフト層６の膜質がばらついてしまい、電子放出特性が面内でばらついてしまうという問題があった。なお、このような問題は、図１０に示す構成の電界放射型電子源１０に限らず、例えば、ガラス基板の一表面側に下部電極と絶縁層と上部電極とからなる複数のＭＩＭ型の電子源素子を備えた電界放射型電子源の製造時においても起こりうる問題である。すなわち、ガラス基板の一表面側にパターニングされた下部電極を形成した後にガラス基板を他表面側から加熱する必要のあるプロセスを含んで形成される電子通過部を備えた電界放射型電子源では、上述の問題が起こるものと考えられる。
【００１７】
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、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【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、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜以前にガラス基板の他方面側に赤外線反射膜を形成することを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射膜が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射膜をガラス基板の前記他表面側に形成していることによって、赤外線反射膜がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができるという利点がある。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記赤外線反射膜は、金属材料からなるので、前記赤外線反射膜を例えばスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができる。
【００２１】
請求項３の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜前にガラス基板の前記他表面と前記加熱源との間に赤外線を反射する赤外線反射部材を配置しておくことを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、請求項１の発明のようにガラス基板の前記他表面側に赤外線反射膜を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記赤外線反射部材として一面にＡｕからなる金属膜を設けたシリコンウェハを用いるので、前記赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、前記ノンドープの多結晶シリコン層の成膜に用いる装置の稼動率を向上可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本実施形態の電界放射型電子源１０は、図２および図３に示すように、絶縁性を有するガラス基板１１と、ガラス基板１１上に列設された複数の下部電極１２と、ガラス１１の上記一表面に平行な面内で下部電極１２に直交する方向に列設された複数の表面電極７と、ガラス基板１１の上記一表面側に設けられた電子通過部５と、ガラス基板１１の他表面側に形成された赤外線反射膜１３とを備えている。なお、下部電極１２はガラス基板１１の上記一表面上においてパターニングされている。
【００２４】
上述の電子通過部５は、各下部電極１２にそれぞれ重なる形で形成された複数のノンドープの多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３にそれぞれ重なる形で形成された複数の強電界ドリフト層６と、隣り合う強電界ドリフト層６間および隣り合う多結晶シリコン層３間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離層１６とで構成されている。
【００２５】
下部電極１２は金属材料からなる単層（例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる単層）の金属薄膜をパターニングすることにより構成されているが、多層（例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる多層）の薄膜をパターニングすることにより構成してもよい。なお、下部電極１２の厚さは数百ｎｍ〜数千ｎｍ程度に設定されている。
【００２６】
また、表面電極７の材料には仕事関数の小さな材料（例えば、金）が採用されているが、表面電極７の材料は金に限定されるものではなく、また、表面電極７は単層構造に限らず、多層構造としてもよい。表面電極７の厚さは強電界ドリフト層６を通ってきた電子がトンネルできる厚さであればよく、４ｎｍ〜１５ｎｍ程度に設定すればよい。なお、各下部電極１２および各表面電極７はそれぞれ短冊状に形成されており、ガラス基板１１の厚み方向において表面電極７の一部が下部電極１２と対向している。また、各下部電極１２の長手方向の両端部上にはパッド２８が形成され、各表面電極７の長手方向の両端部上にはパッド２７が形成されている。
【００２７】
本実施形態の電界放射型電子源１０は、図１０に示した従来構成と同様に、ガラス基板１１の一表面側において列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７との交点に相当する部位に強電界ドリフト層６の一部が挟まれているから、表面電極７と下部電極１２との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、強電界ドリフト層６において選択された表面電極７と下部電極１２との交点に相当する部位に強電界が作用して電子が放出される。つまり、複数の表面電極７の群と複数の下部電極１２の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、下部電極１２と、下部電極１２上の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３上の強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６上の表面電極７とからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２との組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。したがって、表面電極７は必ずしも短冊状に形成する必要はなく、電子源素子１０ａに対応する部位にのみ形成して下部電極１２に直交する方向に並んだ表面電極７を低抵抗のバス電極により電気的に接続するようにしてもよい。
【００２８】
強電界ドリフト層６は、後述のナノ結晶化プロセスおよび酸化プロセスを行うことにより形成されており、図４に示すように、少なくとも、下部電極１２の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、各シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜である多数のシリコン酸化膜（絶縁膜）６４とから構成されると考えられる。なお、各グレイン５１は、下部電極１２の厚み方向に延びている。
【００２９】
本実施形態の電界放射型電子源１０では、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極７と下部電極１２との間に表面電極７を高電位側として直流電圧Ｖpsを印加することにより、下部電極１２から強電界ドリフト層６へ電子ｅ−が注入される。一方、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子ｅ−はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層６におけるグレイン５１の間の領域を表面に向かって図４中の矢印の向き（図４における上向き）へドリフトし、表面電極７をトンネルし真空中に放出される。しかして、強電界ドリフト層６では下部電極１２から注入された電子がシリコン微結晶６３でほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜６４にかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極７を通して放出され、強電界ドリフト層６で発生した熱がグレイン５１を通して放熱されるから、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。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００３０】
以下、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法について図１を参照しながら簡単に説明する。
【００３１】
まず、ガラス基板１１の上記一表面上に下部電極１２を形成するために所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）の金属薄膜（例えば、タングステン膜）を例えばスパッタ法によって成膜した後、金属薄膜上にフォトレジスト層を塗布形成し、金属薄膜のうち下部電極１２となる部分を残すためにフォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術を利用してパターニングしてから、フォトレジスト層をマスクとして金属薄膜を反応性イオンエッチング法によってパターニングすることでそれぞれ金属薄膜の一部からなる複数の下部電極１２を形成し、続いてフォトレジスト層を除去することにより、図１（ａ）に示す構造が得られる。
【００３２】
その後、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線を反射する性質を有する金属膜或いは多層膜からなる赤外線反射膜１３を例えばスパッタ法によって成膜することにより、図１（ｂ）に示す構造が得られる。なお、赤外線反射膜１３の成膜方法はスパッタ法に限定するものではなく、例えば、蒸着法やＣＶＤ法などでもよい。
【００３３】
次に、ガラス基板１１の上記一表面側の全面に所定膜厚（例えば、１．５μｍ）のノンドープの多結晶シリコン層３を例えばプラズマＣＶＤ法によって所定の基板温度（例えば、４５０℃）で成膜するプロセスを行うことにより、図１（ｃ）に示す構造が得られる。ここに、多結晶シリコン層３の成膜時には、赤外線反射膜１３がプラズマＣＶＤ装置からなる膜形成装置の基板保持台に設けた基板加熱ヒータに対向するようにしてガラス基板１１を基板保持台に保持させた状態で、ガラス基板１１の温度が予め設定した基板温度になるように基板加熱ヒータへ通電することにより、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱する。このようにガラス基板１１を加熱した場合、基板加熱ヒータからガラス基板１１に向かう向きに赤外線が放射されたとしても、本実施形態ではガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３が設けられているので、ガラス基板１１の上記一表面側の温度の面内ばらつきを従来のように赤外線反射膜１３が設けていない場合に比べて小さくすることができ、多結晶シリコン層３の膜質の面内ばらつきを従来に比べて小さくすることができる。なお、多結晶シリコン層３の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限定するものではなく、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱しながら成膜する成膜方法であればよく、例えば、スパッタ法や蒸着法などのプラズマＣＶＤ法以外の薄膜形成方法を採用してもよい。
【００３４】
ノンドープの多結晶シリコン層３を形成した後、上述のナノ結晶化プロセスを行うことにより、多結晶シリコンの多数のグレイン５１（図４参照）と多数のシリコン微結晶６３（図４参照）とが混在する複合ナノ結晶層（以下、第１の複合ナノ結晶層と称す）を強電界ドリフト層６の形成予定部位に形成し、ナノ結晶化プロセスが終了した後に、上述の酸化プロセスを行うことで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、図４のような構成を有する複合ナノ結晶層（以下、第２の複合ナノ結晶層と称す）からなる強電界ドリフト層６を多結晶シリコン層３において下部電極１２に重なる部位に形成することにより、図１（ｄ）に示す構造が得られる。ここにおいて、ナノ結晶化プロセスでは、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において多結晶シリコン層３に白金電極よりなる陰極を対向配置して、５００Ｗのタングステンランプからなる光源により多結晶シリコン層３の主表面に光照射を行いながら、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が１２ｍＡ／ｃｍ２の電流）を所定時間（例えば、１０秒）だけ流すことによって、多結晶シリコンのグレイン５１およびシリコン微結晶６３を含む第１の複合ナノ結晶層４を多結晶シリコン層３において下部電極１２に重なる部位に形成する。また、酸化プロセスでは、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において第１の複合ナノ結晶層４に白金電極よりなる陰極を対向配置して、下部電極１２を陽極とし、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流）を流し陽極と陰極との間の電圧が２０Ｖだけ上昇するまで第１の複合ナノ結晶層４を電気化学的に酸化することによって、上述のグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４を含む第２の複合ナノ結晶層からなる強電界ドリフト層６を形成するようになっている。ここにおいて、多結晶シリコン層３のうち隣り合う強電界ドリフト層６の間を埋める部分が上述の分離層１６となる。なお、本実施形態では、上述のナノ結晶化プロセスを行うことによって形成される第１の複合ナノ結晶層においてグレイン５１、シリコン微結晶６３以外の領域はアモルファスシリコンからなるアモルファス領域となっており、強電界ドリフト層６においてグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４以外の領域がアモルファスシリコン若しくは一部が酸化したアモルファスシリコンからなるアモルファス領域６５となっているが、ナノ結晶化プロセスの条件によってはアモルファス領域６５が孔となり、このような場合の第１の複合ナノ結晶層４は多孔質多結晶シリコン層４’（図９参照）と同じ構成とみなすことができる。
【００３５】
強電界ドリフト層６および分離層１６を形成した後は、例えば蒸着法などによって金薄膜からなる表面電極７を形成することにより、図１（ｅ）に示す構造の電界放射型電子源１０が得られる。
【００３６】
以上説明した製造方法によれば、ガラス基板１１の上記一表面側に下部電極１２を形成した後、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成してから、多結晶シリコン層３の成膜プロセス、ナノ結晶化プロセス、酸化プロセスを行うことで電子通過部５を形成するので、上記成膜プロセスにより成膜され電子通過部５のベースとなるノンドープの多結晶シリコン層３の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができ、結果的に電子通過部５のうち下部電極１２と表面電極７とに挟まれた多結晶シリコン層３および強電界ドリフト層６それぞれの膜質や強電界ドリフト層６と分離層１６との境界近傍の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるから、従来に比べて電子放出特性（エミッション電流Ｉｅ、電子放出効率など）の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源１０を提供することができる。
【００３７】
言い換えれば、上述の製造方法にて製造した本実施形態の電界放射型電子源１０は、ガラス基板１１の上記一表面上に電子通過部５の形成前に形成された赤外線反射膜１３を備えており、電子通過部５の形成時に赤外線反射膜１３が存在していることにより、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のあるプロセスを行う際に赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部５の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくことを防止されているので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきを小さくすることができる。要するに、電子通過部５に含まれる多数の強電界ドリフト層６で電子放出特性がばらつくのを抑えることができ、電界放射型電子源１０をディスプレイの電子源として応用した場合にディスプレイの輝度の面内ばらつきを抑制することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、赤外線反射膜１３を金属膜あるいは多層膜により構成しているので、赤外線反射膜１３をスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができる。また、赤外線反射膜１３をガラス基板１１の上記他表面側に形成してあるので、赤外線反射膜１３がガラス基板１１の上記一表面側に形成される下部電極１２、電子通過部５、表面電極７などの形状に影響を与えるのを防止することができる。
【００３９】
ところで、上記実施形態では、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成してから電子通過部５を形成していたが、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成する代わりに、図５に示すようにガラス基板１１の上記他表面とノンドープの多結晶シリコン層３の成膜プロセスに用いる基板加熱ヒータ４０との間に赤外線を反射する赤外線反射部材としてのシリコンウェハ１４を配置してから、ノンドープの多結晶シリコン層３を成膜するようにしてもよいし、図６に示すように赤外線反射部材としてシリコンウェハ１４の一面（基板加熱ヒータ４０側の面）側に赤外線反射率の高い金属材料（例えば、Ａｕなど）からなる金属膜１５を設けたものをガラス基板１１の上記他表面とノンドープの多結晶シリコン層３の成膜プロセスに用いる基板加熱ヒータ４０との間に配置してから、ノンドープの多結晶シリコン層３を成膜するようにしてもよい。このようにすれば、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３が形成されていなくても、電子通過部５の形成にあたってガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のあるプロセスを行う際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部５の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源１０を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板１１の上記一表面側に形成される下部電極１２、電子通過部５、表面電極７などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。また、赤外線反射部材としてシリコンウェハ１４を用いるので、赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、電子通過部５の形成においてガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のある装置の稼動率を向上可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態では、上記成膜プロセスにより成膜したノンドープの多結晶シリコン層３に対してナノ結晶化プロセスを行って、その後、酸化プロセスを行うことにより強電界ドリフト層６を形成しているが、多結晶シリコン層３の代わりに他の半導体層を採用することも考えられる。また、本実施形態では、シリコン酸化膜６４が絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセスないし酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には図４にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がシリコン酸窒化膜となる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜以前にガラス基板の他方面側に赤外線反射膜を形成することを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射膜が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができるという効果がある。また、赤外線反射膜をガラス基板の前記他表面側に形成していることによって、赤外線反射膜がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができるという利点がある。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記赤外線反射膜は、金属材料からなるので、前記赤外線反射膜を例えばスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができるという効果がある。
【００４４】
請求項３の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜前にガラス基板の前記他表面と前記加熱源との間に赤外線を反射する赤外線反射部材を配置しておくことを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、請求項１の発明のようにガラス基板の前記他表面側に赤外線反射膜を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。
【００４５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記赤外線反射部材として一面にＡｕからなる金属膜を設けたシリコンウェハを用いるので、前記赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、前記ノンドープの多結晶シリコン層の成膜に用いる装置の稼動率を向上可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における電界放射型電子源の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２】同上における電界放射型電子源の一部破断した概略斜視図である。
【図３】同上における電界放射型電子源の要部概略断面図である。
【図４】同上における電界放射型電子源の要部概略構成図である。
【図５】同上における電界放射型電子源の他の構成例の製造方法の説明図である。
【図６】同上における電界放射型電子源の別の構成例の製造方法の説明図である。
【図７】従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図８】他の従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図９】同上の電界放射型電子源の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】同上を応用したディスプレイの概略構成図である。
【図１１】同上を応用したディスプレイにおける電界放射型電子源の概略斜視図である。
【符号の説明】
３ 多結晶シリコン層
５ 電子通過部
６ 強電界ドリフト層
７ 表面電極
１０ 電界放射型電子源
１０ａ 電子源素子
１１ ガラス基板
１２ 下部電極
１３ 赤外線反射膜
１６ 分離層
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ナノ結晶シリコン（ナノメータオーダのシリコン微結晶）を利用した電子デバイスとして図７や図８に示す構成の電界放射型電子源１０’，１０”が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図７に示す構成の電界放射型電子源１０’は、導電性基板としてのｎ形シリコン基板１の主表面（一表面）側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜（例えば、金薄膜）よりなる表面電極７が形成されている。また、ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミック電極２が形成されており、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成している。なお、図７に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてあり、多結晶シリコン層３と強電界ドリフト層６とで電子が通過する電子通過部を構成しているが、多結晶シリコン層３を介在させずに強電界ドリフト層６のみで電子通過部を構成したものも提案されている。
【０００４】
図７に示す構成の電界放射型電子源１０’から電子を放出させるには、例えば、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。ここに、直流電圧Ｖpsを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図７中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ−の流れを示す）。なお、表面電極７の厚さは１０〜１５ｎｍ程度に設定されている。
【０００５】
ところで、図７に示した構成の電界放射型電子源１０’では、ｎ形シリコン基板１とオーミック電極２とで下部電極１２を構成しているが、図８に示すように、例えば絶縁性を有するガラス基板１１の一表面上に金属薄膜よりなる下部電極１２を形成した電界放射型電子源１０”も提案されている。ここに、上述の図７に示した電界放射型電子源１０’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。
【０００６】
図８に示す構成の電界放射型電子源１０”から電子を放出させるには、例えば、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極１２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極１２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。ここに、直流電圧Ｖpsを適宜に設定すれば、下部電極１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図８中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ−の流れを示す）。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【０００７】
上述の各電界放射型電子源１０’，１０”では、表面電極７と下部電極１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉｅと呼ぶことにすれば（図７および図８参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉｅの比率（＝Ｉｅ／Ｉps）が大きいほど電子放出効率（＝（Ｉe／Ｉps）×１００〔％〕）が高くなる。なお、上述の電界放射型電子源１０’，１０”では、表面電極７と下部電極１２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができ、直流電圧Ｖpsが大きいほどエミッション電流Ｉeが大きくなる。
【０００８】
ところで、図８に示す構成の電界放射型電子源１０”を製造する場合には、例えば、ガラス基板１１の一表面上に下部電極１２をスパッタ法などにより形成した後、ガラス基板１１の一表面側の全面にプラズマＣＶＤ法などによって４００℃以上の基板温度でノンドープの多結晶シリコン層３を形成し（図９（ａ）参照）、その後、多結晶シリコン層３を所定深さまで陽極酸化することにより多結晶シリコンのグレインおよび多数のナノメータオーダのシリコン微結晶を含む多孔質多結晶シリコン層４’を形成し（図９（ｂ）参照）、多孔質多結晶シリコン層４’を急速加熱法ないし電気化学的な酸化方法によって酸化することで強電界ドリフト層６を形成し（図９（ｃ）参照）、続いて、強電界ドリフト層６上に表面電極７を蒸着法などによって形成している（図９（ｄ）参照）。
【０００９】
また、図８に示した電界放射型電子源１０”をディスプレイの電子源とし応用する場合には、例えば図１０に示す構成を採用すればよい。
【００１０】
図１０に示すディスプレイは、電界放射型電子源１０に対向して平板状のガラス基板よりなるフェースプレート３０が配置され、フェースプレート３０における電界放射型電子源１０との対向面には透明な導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）よりなるコレクタ電極（以下、アノード電極と称す）２１が形成されている。また、アノード電極２１における電界放射型電子源１０との対向面には、画素ごとに形成された蛍光物質と蛍光物質間に形成された黒色材料からなるブラックストライプとが設けられている。ここに、蛍光物質はアノード電極２１における電界放射型電子源１０との対向面に塗布されており、電界放射型電子源１０から放射される電子線によって可視光を発光する。なお、蛍光物質には電界放射型電子源１０から放射されアノード電極２１に印加された電圧によって加速された高エネルギの電子が衝突するようになっており、蛍光物質としてはＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各発光色のものを用いている。また、フェースプレート３０は図示しない矩形枠状のフレームによって電界放射型電子源１０と離間させてあり、フェースプレート３０と電界放射型電子源１０との間に形成される気密空間を真空にしてある。
【００１１】
図１０に示した電界放射型電子源１０は、絶縁性を有するガラス基板１１と、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２にそれぞれ重なる形で形成された複数の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３にそれぞれ重なる形で形成された酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる複数の強電界ドリフト層６と、隣り合う強電界ドリフト層６間および隣り合う多結晶シリコン層３間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離層１６と、強電界ドリフト層６および分離層１６の上で強電界ドリフト層６および分離層１６に跨って下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７とを備えている。ここにおいて、図１０に示す電界放射型電子源１０では、強電界ドリフト層６と多結晶シリコン層３と分離層１６とで電子通過部５を構成しており、図１１に示すように、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２とガラス基板１１の一表面に平行な面内で下部電極１２に直交する方向に列設された複数の表面電極７とで電子通過部５を挟んでいる。なお、強電界ドリフト層６と下部電極１２との間に多結晶シリコン層３を介在させずに強電界ドリフト層６と分離層１６とで電子通過部５を構成したものも提案されている。
【００１２】
この電界放射型電子源１０では、ガラス基板１１の一表面上に列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７との交点に相当する部位に強電界ドリフト層６の一部が挟まれているから、表面電極７と下部電極１２との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、強電界ドリフト層６において選択された表面電極７と下部電極１２との交点に相当する部位に強電界が作用して電子が放出される。つまり、複数の表面電極７の群と複数の下部電極１２の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、下部電極１２と、下部電極１２上の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３上の強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６上の表面電極７とからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２との組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。なお、上述の記載から分かるように、電子源素子１０ａは画素ごとに設けられることになる。
【００１３】
図１０に示す構成の電界放射型電子源１０は、ガラス基板１１の一表面上に複数の下部電極１２を形成した後、ガラス基板１１の上記一表面側の全面にプラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法や触媒ＣＶＤ法などによって２００℃以上（例えば、２００℃〜６００℃）の基板温度でノンドープの多結晶シリコン層３を成膜し、その後、多結晶シリコン層３のうち下部電極１２に重なる部分をフッ化水素水溶液を含む電解液中で陽極酸化することにより多結晶シリコンのグレインおよび多数のナノメータオーダのシリコン微結晶を含む多孔質多結晶シリコン層を形成し、多孔質多結晶シリコン層を急速加熱法ないし電気化学的な酸化方法によって酸化することで強電界ドリフト層６を形成している。ここに、強電界ドリフト層６は、多結晶シリコンのグレイン、多数のナノメータオーダのシリコン微結晶、各グレインの表面に形成された薄いシリコン酸化膜、各シリコン微結晶の表面に形成されたシリコン酸化膜とを有している。
【００１４】
【特許文献１】
特許第２９８７１４０号公報（第４頁−第７頁、図１−図３）
【特許文献２】
特許第３１１２４５６号公報（第１０頁−第１４頁、図１、図２、図８、図９）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、図１０に示した構成の電界放射型電子源１０は、その製造にあたって、ガラス基板１１の上記一表面上にパターニングされた下部電極１２を形成した後でガラス基板１１の上記一表面側の全面に多結晶シリコン層３を成膜して、多結晶シリコン層３のうち下部電極１２に重なる部分を陽極酸化することによって多孔質化し、さらに酸化することによって強電界ドリフト層６を形成しているものである。
【００１６】
ここにおいて、図１０に示した構成の電界放射型電子源１０では、その製造にあたって、ガラス基板１１の上記一表面側の全面に多結晶シリコン層３を成膜するプロセスを行う際にガラス基板１１を例えば他表面側から基板加熱用のヒータ（以下、基板加熱ヒータと称す）のような加熱源により加熱する必要があるが、ガラス基板１１上に形成された下部電極１２のパターンの形状の違いによって、ガラス基板１１の面内で温度が変化してしまい、電子通過部５のもと（ベース）になる多結晶シリコン層３の膜質が面内でばらつき、結果的に電子通過部５における強電界ドリフト層６の膜質がばらついてしまい、電子放出特性が面内でばらついてしまうという問題があった。なお、このような問題は、図１０に示す構成の電界放射型電子源１０に限らず、例えば、ガラス基板の一表面側に下部電極と絶縁層と上部電極とからなる複数のＭＩＭ型の電子源素子を備えた電界放射型電子源の製造時においても起こりうる問題である。すなわち、ガラス基板の一表面側にパターニングされた下部電極を形成した後にガラス基板を他表面側から加熱する必要のあるプロセスを含んで形成される電子通過部を備えた電界放射型電子源では、上述の問題が起こるものと考えられる。
【００１７】
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、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【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、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜以前にガラス基板の他方面側に赤外線反射膜を形成することを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射膜が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射膜をガラス基板の前記他表面側に形成していることによって、赤外線反射膜がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができるという利点がある。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記赤外線反射膜は、金属材料からなるので、前記赤外線反射膜を例えばスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができる。
【００２１】
請求項３の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜前にガラス基板の前記他表面と前記加熱源との間に赤外線を反射する赤外線反射部材を配置しておくことを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、請求項１の発明のようにガラス基板の前記他表面側に赤外線反射膜を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記赤外線反射部材として一面にＡｕからなる金属膜を設けたシリコンウェハを用いるので、前記赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、前記ノンドープの多結晶シリコン層の成膜に用いる装置の稼動率を向上可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本実施形態の電界放射型電子源１０は、図２および図３に示すように、絶縁性を有するガラス基板１１と、ガラス基板１１上に列設された複数の下部電極１２と、ガラス１１の上記一表面に平行な面内で下部電極１２に直交する方向に列設された複数の表面電極７と、ガラス基板１１の上記一表面側に設けられた電子通過部５と、ガラス基板１１の他表面側に形成された赤外線反射膜１３とを備えている。なお、下部電極１２はガラス基板１１の上記一表面上においてパターニングされている。
【００２４】
上述の電子通過部５は、各下部電極１２にそれぞれ重なる形で形成された複数のノンドープの多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３にそれぞれ重なる形で形成された複数の強電界ドリフト層６と、隣り合う強電界ドリフト層６間および隣り合う多結晶シリコン層３間を埋める多結晶シリコン層よりなる分離層１６とで構成されている。
【００２５】
下部電極１２は金属材料からなる単層（例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる単層）の金属薄膜をパターニングすることにより構成されているが、多層（例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる多層）の薄膜をパターニングすることにより構成してもよい。なお、下部電極１２の厚さは数百ｎｍ〜数千ｎｍ程度に設定されている。
【００２６】
また、表面電極７の材料には仕事関数の小さな材料（例えば、金）が採用されているが、表面電極７の材料は金に限定されるものではなく、また、表面電極７は単層構造に限らず、多層構造としてもよい。表面電極７の厚さは強電界ドリフト層６を通ってきた電子がトンネルできる厚さであればよく、４ｎｍ〜１５ｎｍ程度に設定すればよい。なお、各下部電極１２および各表面電極７はそれぞれ短冊状に形成されており、ガラス基板１１の厚み方向において表面電極７の一部が下部電極１２と対向している。また、各下部電極１２の長手方向の両端部上にはパッド２８が形成され、各表面電極７の長手方向の両端部上にはパッド２７が形成されている。
【００２７】
本実施形態の電界放射型電子源１０は、図１０に示した従来構成と同様に、ガラス基板１１の一表面側において列設された複数の下部電極１２と、下部電極１２に交差する方向に列設された複数の表面電極７との交点に相当する部位に強電界ドリフト層６の一部が挟まれているから、表面電極７と下部電極１２との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印加することにより、強電界ドリフト層６において選択された表面電極７と下部電極１２との交点に相当する部位に強電界が作用して電子が放出される。つまり、複数の表面電極７の群と複数の下部電極１２の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、下部電極１２と、下部電極１２上の多結晶シリコン層３と、多結晶シリコン層３上の強電界ドリフト層６と、強電界ドリフト層６上の表面電極７とからなる電子源素子１０ａを配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下部電極１２との組を選択することによって所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能になる。したがって、表面電極７は必ずしも短冊状に形成する必要はなく、電子源素子１０ａに対応する部位にのみ形成して下部電極１２に直交する方向に並んだ表面電極７を低抵抗のバス電極により電気的に接続するようにしてもよい。
【００２８】
強電界ドリフト層６は、後述のナノ結晶化プロセスおよび酸化プロセスを行うことにより形成されており、図４に示すように、少なくとも、下部電極１２の表面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在する多数のナノメータオーダのシリコン微結晶（半導体微結晶）６３と、各シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜である多数のシリコン酸化膜（絶縁膜）６４とから構成されると考えられる。なお、各グレイン５１は、下部電極１２の厚み方向に延びている。
【００２９】
本実施形態の電界放射型電子源１０では、次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。すなわち、表面電極７と下部電極１２との間に表面電極７を高電位側として直流電圧Ｖpsを印加することにより、下部電極１２から強電界ドリフト層６へ電子ｅ−が注入される。一方、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４にかかるから、注入された電子ｅ−はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層６におけるグレイン５１の間の領域を表面に向かって図４中の矢印の向き（図４における上向き）へドリフトし、表面電極７をトンネルし真空中に放出される。しかして、強電界ドリフト層６では下部電極１２から注入された電子がシリコン微結晶６３でほとんど散乱されることなくシリコン酸化膜６４にかかっている電界で加速されてドリフトし、表面電極７を通して放出され、強電界ドリフト層６で発生した熱がグレイン５１を通して放熱されるから、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。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００３０】
以下、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法について図１を参照しながら簡単に説明する。
【００３１】
まず、ガラス基板１１の上記一表面上に下部電極１２を形成するために所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）の金属薄膜（例えば、タングステン膜）を例えばスパッタ法によって成膜した後、金属薄膜上にフォトレジスト層を塗布形成し、金属薄膜のうち下部電極１２となる部分を残すためにフォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術を利用してパターニングしてから、フォトレジスト層をマスクとして金属薄膜を反応性イオンエッチング法によってパターニングすることでそれぞれ金属薄膜の一部からなる複数の下部電極１２を形成し、続いてフォトレジスト層を除去することにより、図１（ａ）に示す構造が得られる。
【００３２】
その後、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線を反射する性質を有する金属膜或いは多層膜からなる赤外線反射膜１３を例えばスパッタ法によって成膜することにより、図１（ｂ）に示す構造が得られる。なお、赤外線反射膜１３の成膜方法はスパッタ法に限定するものではなく、例えば、蒸着法やＣＶＤ法などでもよい。
【００３３】
次に、ガラス基板１１の上記一表面側の全面に所定膜厚（例えば、１．５μｍ）のノンドープの多結晶シリコン層３を例えばプラズマＣＶＤ法によって所定の基板温度（例えば、４５０℃）で成膜するプロセスを行うことにより、図１（ｃ）に示す構造が得られる。ここに、多結晶シリコン層３の成膜時には、赤外線反射膜１３がプラズマＣＶＤ装置からなる膜形成装置の基板保持台に設けた基板加熱ヒータに対向するようにしてガラス基板１１を基板保持台に保持させた状態で、ガラス基板１１の温度が予め設定した基板温度になるように基板加熱ヒータへ通電することにより、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱する。このようにガラス基板１１を加熱した場合、基板加熱ヒータからガラス基板１１に向かう向きに赤外線が放射されたとしても、本実施形態ではガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３が設けられているので、ガラス基板１１の上記一表面側の温度の面内ばらつきを従来のように赤外線反射膜１３が設けていない場合に比べて小さくすることができ、多結晶シリコン層３の膜質の面内ばらつきを従来に比べて小さくすることができる。なお、多結晶シリコン層３の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限定するものではなく、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱しながら成膜する成膜方法であればよく、例えば、スパッタ法や蒸着法などのプラズマＣＶＤ法以外の薄膜形成方法を採用してもよい。
【００３４】
ノンドープの多結晶シリコン層３を形成した後、上述のナノ結晶化プロセスを行うことにより、多結晶シリコンの多数のグレイン５１（図４参照）と多数のシリコン微結晶６３（図４参照）とが混在する複合ナノ結晶層（以下、第１の複合ナノ結晶層と称す）を強電界ドリフト層６の形成予定部位に形成し、ナノ結晶化プロセスが終了した後に、上述の酸化プロセスを行うことで第１の複合ナノ結晶層を電気化学的に酸化することによって、図４のような構成を有する複合ナノ結晶層（以下、第２の複合ナノ結晶層と称す）からなる強電界ドリフト層６を多結晶シリコン層３において下部電極１２に重なる部位に形成することにより、図１（ｄ）に示す構造が得られる。ここにおいて、ナノ結晶化プロセスでは、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において多結晶シリコン層３に白金電極よりなる陰極を対向配置して、５００Ｗのタングステンランプからなる光源により多結晶シリコン層３の主表面に光照射を行いながら、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が１２ｍＡ／ｃｍ２の電流）を所定時間（例えば、１０秒）だけ流すことによって、多結晶シリコンのグレイン５１およびシリコン微結晶６３を含む第１の複合ナノ結晶層４を多結晶シリコン層３において下部電極１２に重なる部位に形成する。また、酸化プロセスでは、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解液を用い、下部電極１２を陽極とし、電解液中において第１の複合ナノ結晶層４に白金電極よりなる陰極を対向配置して、下部電極１２を陽極とし、電源から陽極と陰極との間に定電流（例えば、電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２の電流）を流し陽極と陰極との間の電圧が２０Ｖだけ上昇するまで第１の複合ナノ結晶層４を電気化学的に酸化することによって、上述のグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４を含む第２の複合ナノ結晶層からなる強電界ドリフト層６を形成するようになっている。ここにおいて、多結晶シリコン層３のうち隣り合う強電界ドリフト層６の間を埋める部分が上述の分離層１６となる。なお、本実施形態では、上述のナノ結晶化プロセスを行うことによって形成される第１の複合ナノ結晶層においてグレイン５１、シリコン微結晶６３以外の領域はアモルファスシリコンからなるアモルファス領域となっており、強電界ドリフト層６においてグレイン５１、シリコン微結晶６３、各シリコン酸化膜５２，６４以外の領域がアモルファスシリコン若しくは一部が酸化したアモルファスシリコンからなるアモルファス領域６５となっているが、ナノ結晶化プロセスの条件によってはアモルファス領域６５が孔となり、このような場合の第１の複合ナノ結晶層４は多孔質多結晶シリコン層４’（図９参照）と同じ構成とみなすことができる。
【００３５】
強電界ドリフト層６および分離層１６を形成した後は、例えば蒸着法などによって金薄膜からなる表面電極７を形成することにより、図１（ｅ）に示す構造の電界放射型電子源１０が得られる。
【００３６】
以上説明した製造方法によれば、ガラス基板１１の上記一表面側に下部電極１２を形成した後、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成してから、多結晶シリコン層３の成膜プロセス、ナノ結晶化プロセス、酸化プロセスを行うことで電子通過部５を形成するので、上記成膜プロセスにより成膜され電子通過部５のベースとなるノンドープの多結晶シリコン層３の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができ、結果的に電子通過部５のうち下部電極１２と表面電極７とに挟まれた多結晶シリコン層３および強電界ドリフト層６それぞれの膜質や強電界ドリフト層６と分離層１６との境界近傍の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるから、従来に比べて電子放出特性（エミッション電流Ｉｅ、電子放出効率など）の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源１０を提供することができる。
【００３７】
言い換えれば、上述の製造方法にて製造した本実施形態の電界放射型電子源１０は、ガラス基板１１の上記一表面上に電子通過部５の形成前に形成された赤外線反射膜１３を備えており、電子通過部５の形成時に赤外線反射膜１３が存在していることにより、ガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のあるプロセスを行う際に赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部５の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくことを防止されているので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきを小さくすることができる。要するに、電子通過部５に含まれる多数の強電界ドリフト層６で電子放出特性がばらつくのを抑えることができ、電界放射型電子源１０をディスプレイの電子源として応用した場合にディスプレイの輝度の面内ばらつきを抑制することが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、赤外線反射膜１３を金属膜あるいは多層膜により構成しているので、赤外線反射膜１３をスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができる。また、赤外線反射膜１３をガラス基板１１の上記他表面側に形成してあるので、赤外線反射膜１３がガラス基板１１の上記一表面側に形成される下部電極１２、電子通過部５、表面電極７などの形状に影響を与えるのを防止することができる。
【００３９】
ところで、上記実施形態では、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成してから電子通過部５を形成していたが、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成する代わりに、図５に示すようにガラス基板１１の上記他表面とノンドープの多結晶シリコン層３の成膜プロセスに用いる基板加熱ヒータ４０との間に赤外線を反射する赤外線反射部材としてのシリコンウェハ１４を配置してから、ノンドープの多結晶シリコン層３を成膜するようにしてもよいし、図６に示すように赤外線反射部材としてシリコンウェハ１４の一面（基板加熱ヒータ４０側の面）側に赤外線反射率の高い金属材料（例えば、Ａｕなど）からなる金属膜１５を設けたものをガラス基板１１の上記他表面とノンドープの多結晶シリコン層３の成膜プロセスに用いる基板加熱ヒータ４０との間に配置してから、ノンドープの多結晶シリコン層３を成膜するようにしてもよい。このようにすれば、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３が形成されていなくても、電子通過部５の形成にあたってガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のあるプロセスを行う際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部５の膜質が下部電極１２の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源１０を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板１１の上記一表面側に形成される下部電極１２、電子通過部５、表面電極７などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、ガラス基板１１の上記他表面側に赤外線反射膜１３を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。また、赤外線反射部材としてシリコンウェハ１４を用いるので、赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、電子通過部５の形成においてガラス基板１１を上記他表面側から加熱する必要のある装置の稼動率を向上可能となる。
【００４０】
また、上記実施形態では、上記成膜プロセスにより成膜したノンドープの多結晶シリコン層３に対してナノ結晶化プロセスを行って、その後、酸化プロセスを行うことにより強電界ドリフト層６を形成しているが、多結晶シリコン層３の代わりに他の半導体層を採用することも考えられる。また、本実施形態では、シリコン酸化膜６４が絶縁膜を構成しており絶縁膜の形成に酸化プロセスを採用しているが、酸化プロセスの代わりに窒化プロセスないし酸窒化プロセスを採用してもよく、窒化プロセスを採用した場合には図４にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、酸窒化プロセスを採用した場合には各シリコン酸化膜５２，６４がシリコン酸窒化膜となる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜以前にガラス基板の他方面側に赤外線反射膜を形成することを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射膜が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができるという効果がある。また、赤外線反射膜をガラス基板の前記他表面側に形成していることによって、赤外線反射膜がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができるという利点がある。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記赤外線反射膜は、金属材料からなるので、前記赤外線反射膜を例えばスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの一般的な薄膜形成方法で容易に形成することができるという効果がある。
【００４４】
請求項３の発明は、絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜前にガラス基板の前記他表面と前記加熱源との間に赤外線を反射する赤外線反射部材を配置しておくことを特徴とし、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたってガラス基板を他表面側から加熱する際に赤外線反射部材が存在することによって赤外線成分による加熱を抑制することができ、電子通過部の膜質が下部電極の形状に起因して面内でばらつくのを防止することができるので、従来に比べて電子放出特性の面内ばらつきが小さな電界放射型電子源を提供することができる。また、赤外線反射部材がガラス基板の前記一表面側に形成される下部電極、電子通過部、表面電極などの形状に影響を与えるのを防止することができ、しかも、請求項１の発明のようにガラス基板の前記他表面側に赤外線反射膜を形成する場合に比べて、製造が容易になるとともに低コスト化を図れるという利点がある。
【００４５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記赤外線反射部材として一面にＡｕからなる金属膜を設けたシリコンウェハを用いるので、前記赤外線反射部材として専用の部材を用意する必要がなく、仮に破損したとしても直ちに交換することができるから、前記ノンドープの多結晶シリコン層の成膜に用いる装置の稼動率を向上可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における電界放射型電子源の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２】同上における電界放射型電子源の一部破断した概略斜視図である。
【図３】同上における電界放射型電子源の要部概略断面図である。
【図４】同上における電界放射型電子源の要部概略構成図である。
【図５】同上における電界放射型電子源の他の構成例の製造方法の説明図である。
【図６】同上における電界放射型電子源の別の構成例の製造方法の説明図である。
【図７】従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図８】他の従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図９】同上の電界放射型電子源の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１０】同上を応用したディスプレイの概略構成図である。
【図１１】同上を応用したディスプレイにおける電界放射型電子源の概略斜視図である。
【符号の説明】
３ 多結晶シリコン層
５ 電子通過部
６ 強電界ドリフト層
７ 表面電極
１０ 電界放射型電子源
１０ａ 電子源素子
１１ ガラス基板
１２ 下部電極
１３ 赤外線反射膜
１６ 分離層
Claims (4)
- 絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜以前にガラス基板の他方面側に赤外線反射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。
- 前記赤外線反射膜は、金属材料から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。
- 絶縁性を有するガラス基板と、ガラス基板の一表面上においてパターニングされた下部電極と、ガラス基板の厚み方向において下部電極に対向する表面電極と、ガラス基板の前記一表面側に形成され下部電極と表面電極とで挟まれた部分を下部電極から注入された電子が表面電極へ向かって通過する電子通過部とを備えた電界放射型電子源の製造方法であって、ガラス基板の前記一表面側に下部電極を形成した後、電子通過部の基礎となるノンドープの多結晶シリコン層の形成にあたっては、ガラス基板の他表面側からガラス基板を加熱源により加熱しながら成膜するようにし、当該ノンドープの多結晶シリコン層の成膜前にガラス基板の前記他表面と前記加熱源との間に赤外線を反射する赤外線反射部材を配置しておくことを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
- 前記赤外線反射部材として一面にＡｕからなる金属膜を設けたシリコンウェハを用いることを特徴とする請求項３記載の電界放射型電子源の製造方法。
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