JP4285305B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents
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Description
本実施形態では、絶縁層5を形成した後に、図1(e)、図2(e)に示すように、絶縁層5の主表面(図1の上面)に形成されるバス電極6の延長方向に直交する断面において、バス電極6の幅方向の一方の側面が絶縁層5の主表面に対して鋭角をなすようにバス電極6を形成する。また、バス電極6の他方の側面は絶縁層5の主表面に対して鈍角をなしている。このような形状のバス電極6は、バス電極6用のパターンニングを施したレジスト層を設けておき、バス電極6を形成する金などの金属材料の微粒子を絶縁層5の主表面に対して斜め方向(図1の左上方向)から堆積させることにより成膜される。バス電極6を形成するにあたっては、フォトリソグラフィ技術を用いることによりバス電極6を形成する領域以外にレジスト層を形成し、真空蒸着法などによりバス電極6となる金属材料の微粒子を堆積させる。このとき、微粒子が堆積する方向を絶縁層5の主表面に対して斜め方向とすることにより、上述したように絶縁層5の主表面に対して傾斜したバス電極6を形成することができる。バス電極6の厚み寸法は、たとえば350nm程度に設定する。
実施形態1では、バス電極6を幅方向において非対称となる断面形状に形成し、絶縁層5の主表面に対してバス電極6の一方の側面が鋭角をなすように形成するものであったが、本実施形態では、図3、図4に示すように、バス電極6については幅方向において対称となる断面形状に形成してあり、絶縁層5に形成する窓孔5aをバス電極6の幅方向において非対称となる形状に形成している。
本実施形態は、図7、図8に示すように、絶縁層5においてバス電極6の幅方向に隣接する一対の窓孔5aの間に分離溝5bを形成したものである。分離溝5bは、バス電極6の幅方向において、窓孔5aの開口幅よりも十分に小さく、かつ隣接する表面電極3の間の絶縁距離を確保できる程度に設定される。図7(a)、図8(a)のように絶縁層5に窓孔5aおよび分離溝5bを形成するには、機能層4に強電界ドリフト層4bを形成した後に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト層を形成する。レジスト層は厚み寸法が比較的大きく(絶縁層5とバス電極6とを加えた厚み寸法)、レジスト層を用いて真空蒸着やスパッタリングにより機能層4の主表面に絶縁層5を堆積させる。絶縁層5の形成後は同じレジスト層を用い真空蒸着あるいはスパッタリングによりバス電極6を形成する(図7(b)、図8(b)参照)。
実施形態3の技術では、バス電極6の幅方向において絶縁層5とバス電極6との幅寸法が一致しているから、窓孔5aから放射される電子がバス電極6の周囲の電界の影響を受ける可能性がある。そこで、本実施形態では、図11のように、窓孔5aの周囲において絶縁層5よりもバス電極6を窓孔5aの開口縁から後退させて形成してある。この構成では、絶縁層5とバス電極6とが異なるレジスト層を用いて形成されるから、絶縁層5とバス電極6とでレジスト層を共用したりフォトリソグラフィに用いるマスクを共用したりことによる実施形態3の利点はないが、バス電極6が窓孔5aの内周面に隣接していることによる放射電子への影響は軽減される。他の構成は実施形態3と同様である。
本実施形態は、図12のように、絶縁層5に分離溝5bを形成するとともにバス電極6の幅方向において絶縁層5とバス電極6との接続部位での幅寸法を一致させている実施形態3と同様の構成において、絶縁層5およびバス電極6をバス電極6の幅方向において非対称となる断面形状に形成しているものである。すなわち、バス電極6の幅方向において、絶縁層5およびバス電極6の一方の側面が機能層4に対して鋭角をなし、他側面が機能層4に対して鈍角をなすように形成している。
上述した各実施形態では、バス電極6の幅方向において表面電極3の被覆率を変化させるように、絶縁層5とバス電極6との少なくとも一方の形状について従来構成とは異なる形状を採用したり、表面電極3を形成する材料の微粒子が飛来する方向を調節したりしているが、いずれの方法を採用してもバス電極6の幅方向において隣接する表面電極3の一部が短絡する可能性は残る。とくに、表面電極3、絶縁層5、バス電極6を形成する際のレジスト層のパターンの一部に不良があるときや、膜厚の比較的大きい表面電極3を形成するときには、短絡の可能性が高くなる。
2 下部電極
3 表面電極
4 機能層
5 絶縁層
5a 窓孔
5b 分離溝
6 バス電極
Claims (17)
- 機能層の主表面において仮想的に設定した平面格子の格子点上にそれぞれ表面電極を有し、1グループとなる複数個の格子点上の表面電極をバス電極に共通に接続するとともに、バス電極の延長方向に交差する方向において複数本のバス電極を配列した半導体装置の製造方法であって、機能層の主表面において少なくともバス電極と対向する部位に絶縁層を成膜する第1工程と、絶縁層における機能層との反対面にバス電極を成膜する第2工程と、バス電極の成膜後にバス電極を含む機能層の主表面に表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させて表面電極を成膜する第3工程とを有し、第3工程においては、バス電極の延長方向に交差する断面での絶縁層とバス電極との少なくとも一方における一側面が表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向を向き、かつ他側面が微粒子の飛来方向から見て影になるように、微粒子の飛来方向を前記一側面に対して相対的に斜めに交差させることによって、異なるバス電極に接続される各表面電極を互いに電気的に独立させるように、絶縁層とバス電極との少なくとも一方についてバス電極の延長方向に交差する断面内での一側面における表面電極の被覆率を他側面における表面電極の被覆率よりも大きくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記絶縁層の一側面と前記機能層の主表面において前記表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向から見て絶縁層の影になる面とが直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程では、前記絶縁層を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対して絶縁層を形成する材料の微粒子を前記バス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面での絶縁層の一側面と前記機能層の主表面において前記表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向から見て絶縁層の影になる面とが直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記バス電極の一側面と前記機能層の主表面において前記表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向から見てバス電極の影になる面とが直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2工程では、前記バス電極を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対してバス電極を形成する材料の微粒子をバス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面でのバス電極の一側面と前記機能層の主表面において前記表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向から見てバス電極の影になる面とが直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程で成膜される前記絶縁層と前記第2工程で成膜される前記バス電極とは、バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記機能層の主表面に沿った幅寸法が等しいことを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記バス電極の延長方向に交差する断面内で隣接する前記表面電極の間の部位において、前記絶縁層と前記バス電極とには前記表面電極の成膜時に表面電極が分割される程度に狭幅である分離溝が形成されることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記絶縁層と前記バス電極との積層物の中間部に、前記機能層の主表面に対する傾斜の向きが異なる傾斜部分を結合した屈曲部位を形成していることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面内で前記機能層の主表面に対する斜め方向かつ前記一側面の背方から前記表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させることを特徴とする請求項2ないし請求項7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記バス電極のうち隣接する各一対間に電圧を印加することにより、一対のバス電極にそれぞれ接続された前記表面電極の間に短絡箇所があるときに短絡箇所を溶断させる第4工程を有することを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第4工程では、前記バス電極の各一対間に間欠的に電圧を印加することを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第4工程では、前記バス電極の各一対間に印加する電圧は定電圧であって、電圧の印加時に電流が流れるときには電流の遮断をもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする請求項10または請求項11記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第4工程では、前記バス電極の各一対間に電圧を印加することにより電流が流れるときには定電流に保ち、バス電極への印加電圧が規定電圧に達したことをもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする請求項10または請求項11記載の半導体装置の製造方法。
- 前記バス電極について隣接する各一対間にそれぞれ同じ電圧差の定電圧を印加するとともに、前記表面電極を形成している部位の全体の温度分布を監視し、異なるバス電極に接続されている表面電極間であって周囲よりも温度の高い部位が存在するときに前記短絡箇所と判断し、短絡箇所を挟む一対のバス電極を対象として前記第4工程を実施することを特徴とする請求項10ないし請求項13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記機能層を介して前記表面電極に対向する下部電極を備え、下部電極と表面電極との間に電圧を印加することにより機能層から表面電極をトンネルして電子が放射される電子源を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項15記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極の延長方向に交差する断面において前記機能層の主表面と窓孔の内周面のうち前記表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向に向く面とは鈍角をなすことを特徴とする半導体装置。
- 請求項15記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極は窓孔の開口縁から後退するように位置し、前記表面電極がバス電極と窓孔から露出する前記機能層の一部とに跨る形で形成されていることを特徴とする半導体装置。
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