JPH04319225A - 半導体電子放出素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体電子放出素子の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体電子放出素子のうち、アバランシ
ェ降伏を用いたものとしては、例えば米国特許第４２５
９６７８号公報および米国特許第４３０３９３０号公報
にそれぞれ記載されているものが知られている。これら
の半導体電子放出素子は、半導体基板上にＰ型半導体層
とＮ型半導体層とのＰＮ接合を形成し、そのｎ型半導体
層の表面にセシウム等を付着させて表面の仕事関数を低
下させることにより電子放出部を形成したものである。 そして、これらの半導体電子放出素子は、前記ＰＮ接合
を形成するＰ型半導体層表面の中心部に高濃度Ｐ型半導
体領域を形成して、ＰＮ接合に逆方向電圧を印加して前
記高濃度Ｐ型半導体領域においてアバランシェ降伏を起
こすことにより電子をホット化し、素子表面の仕事関数
より大きなエネルギを有する電子を外部へと放出するも
のである。

【０００３】また、特開平１−２２０３２８号公報に記
載されているように、Ｐ型半導体と金属材料または金属
化合物とにより形成されたショットキ障壁接合のＰ型半
導体表面の中心部に高濃度Ｐ型半導体領域においてアバ
ランシェ降伏を起こすことにより電子をホット化し、素
子表面の仕事関数より大きなエネルギを有する電子を外
部へと放出するものも知られている。

【０００４】これらの半導体電子放出素子は、いずれの
ものにおいても、アバランシェ降伏により生成された電
子は固体内部において散乱するので、固体外部へ放出し
た電子は放出角度分布やエネルギ分布を有する。したが
って、電子を放出させるときは、放出電子の飛行方向ま
たは運動エネルギを規定するために、放出後の空間に電
界（以降、空間電界と記す）を形成している。この空間
電界の形成のために、素子表面に絶縁層を介して開口部
を有する金属材料の膜による金属電極膜を形成し、その
金属電極膜に電圧を印加している。

【０００５】従来、このような半導体電子放出素子の製
造方法は、開口部を有する有機材料または無機材料の注
入マスクを半導体基板上に被覆し、この半導体基板にイ
オンを注入して高濃度Ｐ型半導体領域した後、開口部を
有する金属電極膜を形成していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体電子
放出素子の製造方法では、高濃度Ｐ型半導体領域と金属
電極膜の開口部との位置ずれが生じる。この位置ずれに
より空間電界が歪み、放出した電子の飛行方向または運
動エネルギが所望の規定を受けないので、高精度の位置
合わせ技術が望まれていた。また、上記従来の半導体電
子放出素子の製造方法は、製造工程が複雑であり、その
簡略化が望まれていた。

【０００７】本発明は、高濃度Ｐ型半導体領域と金属電
極膜の開口部との位置ずれをなくし、かつ製造工程の簡
略化を可能にする半導体電子放出素子の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体電子放出
素子の製造方法は、金属材料または金属化合物材料とＰ
型半導体とのショットキ障壁接合に逆方向電圧を印加す
ることにより、前記Ｐ型半導体に形成された高濃度Ｐ型
半導体領域において生じるアバランシェ降伏により生成
された電子を固体表面より外部へと放出し、その放出し
た電子の飛行を規定するための開口部を有する金属電極
膜を構成する半導体電子放出素子の製造方法において、
前記開口部を有する金属電極膜を前記高濃度Ｐ型半導体
領域を形成するためのイオン注入のマスクとして用いる
ことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の半導体電子放出素子の製造
方法は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とのＰＮ接合に逆方向
電圧を印加することにより、前記形成した高濃度Ｐ型半
導体領域において生じるアバランシェ降伏により生成さ
れた電子を固体表面より外部へと放出し、その放出した
電子の飛行を規定するための開口部を有する金属電極膜
を構成する半導体電子放出素子の製造方法において、前
記開口部を有する金属電極膜を前記高濃度Ｐ型半導体領
域を形成するためのイオン注入のマスクとして用いるこ
とを特徴とするものである。

【００１０】イオン注入を行うイオンビームの照射方向
と半導体電子放出素子の金属電極膜の面とが形成する角
度が、垂直でない角度であることが可能である。

【００１１】金属電極膜の開口部を中心として、半導体
電子放出素子の基体をその金属電極膜の面に水平に回転
させながらイオン注入を行うことが好ましい。

【００１２】ショットキ障壁接合を形成する金属膜また
は金属化合物膜をＰ型半導体層に堆積した後に前記Ｐ型
半導体層にイオン注入を行うことも好ましい。

【００１３】

【作用】金属電極膜の開口部と高濃度Ｐ型半導体との位
置合わせがセルフアライメントとなり、極めて高い精度
で位置合わせされたことになる。位置合わせ精度が高い
と、理想状態に近い空間電界が形成可能となる。したが
って、素子表面から放出された電子は、前記空間電界に
よりビームの角度分布やエネルギ分布の所望の規程が可
能となる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例に係るショッ
トキ障壁接合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）は
イオン注入工程における半導体電子放出素子の断面図、
（ｂ）は完成した半導体電子放出素子の断面図である。

【００１６】まず、本実施例の半導体電子放出素子の製
造工程について説明する。

【００１７】（１）高濃度Ｐ型半導体基板１０１上に、
低濃度Ｐ型半導体層１０２を成長させる。

【００１８】（２）低濃度Ｐ型半導体層１０２には、リ
ング状の高濃度Ｎ型半導体によるガードリング１０３を
形成し、このガードリング１０３には、イオンを注入し
た後、熱処理により注入部を活性化する。

【００１９】（３）低濃度Ｐ型半導体層１０２とショッ
トキ障壁接合を形成する金属を低濃度Ｐ型半導体層１０
２上に真空蒸着した後、ショットキ障壁接合電極１０４
を形成する。ショットキ障壁接合電極１０４上に、絶縁
膜１０５および金属電極膜１０６を順次真空蒸着し、開
口部を形成する。この際、絶縁膜１０５をオーバーエッ
チングし、図１（ａ）に示すように、絶縁膜１０５の開
口が金属電極膜１０６の開口より大きい形状とする。

【００２０】（４）高濃度Ｐ型半導体基板１０１に対し
て垂直にイオンビーム１０７を照射してイオン注入を行
い、熱処理を行って、図１（ｂ）に示すように、高濃度
Ｐ型半導体領域１０８を形成する。この時、イオンビー
ム１０７は金属電極膜１０６の開口部以外の場所にも照
射され、金属電極膜１０６内に注入されるが、素子の特
性上何等問題は生じない。また、イオンはショットキ障
壁接合電極１０４中にも注入されるが、イオンの質量が
小さいことと、ショットキ障壁接合電極１０４の膜厚が
薄いために、ほとんどが通過してしまい、ショットキ障
壁接合電極１０４中に分布するのはわずかな量であり、
素子の特性には影響しない。

【００２１】（５）絶縁膜１０５と金属電極膜１０６と
を加工し、絶縁膜１０５の一部を絶縁膜１０９として残
し、ガードリング１０３の一部を露出させる。ガードリ
ング１０３に対するオーム性接合電極１１０および高濃
度Ｐ型半導体基板１０１に対するオーム性接合電極１１
１を、それぞれ真空蒸着により堆積した後、アロイ化処
理をする。

【００２２】本実施例のように、セルフアライメントで
形成された高濃度Ｐ型半導体領域１０８と金属膜１０６
の開口部とは、極めて高い精度で位置合わせされたこと
になり、その空間の電界（電位分布）は理想状態に近い
ものが形成可能となる。したがって、従来のアライメン
ト技術によって形成された高濃度Ｐ型半導体領域と金属
膜の開口部との位置ずれに伴う電子放出効率の低下等の
問題が解決される。

【００２３】ここで、本実施例に係る半導体電子放出素
子の材料について説明する。

【００２４】原理的に半導体材料としては、例えばＳｉ
，Ｇｅ，ＧａＡｓ，ＧａＰ，ＡｌＡｓ，ＧａＡｓＰ，Ａ
ｌＧａＡｓ，ＳｉＣ，ＢＰ，ＡｌＮ，ダイヤモンド等が
適用可能であり、特に間接遷移型でバンドギャップの大
きい材料が適している。また、ショットキ障壁接合電極
１０４の材料としては、Ｗ，Ａｌ，Ａｕ，ＬａＢ６等一
般に知られているＰ型半導体に対してショットキ障壁接
合を形成するものであればよい。ただし、ショットキ障
壁接合電極１０４の表面の仕事関数は小さいほど電子放
出効率が増大するので、その材料の仕事関数が大きい場
合は表面にＣｓ等の低仕事関数材料を薄く被覆（以降、
低仕事関数処理と記す）することにより電子放出効率が
向上する。

【００２５】次に、図２を参照して、本実施例の半導体
電子放出素子における電子放出過程について説明する。

【００２６】Ｐ型半導体とショットキ障壁接合を形成す
るショットキダイオードに逆方向電圧を印加することに
より、Ｐ型半導体の伝導帯端ＥＣ　はショットキ障壁を
形成する電極の真空準位ＥＶＡＣ　よりも高いエネルギ
準位となる。図中、ＥＶ　は価電子帯、ＥＦ　はフェル
ミ準位をそれぞれ表す。アバランシェ降伏によって生成
された電子は、半導体−金属電極界面に生ずる空乏層内
の電界によって格子温度よりも高いエネルギを得て、シ
ョットキ障壁接合を形成する電極へと注入される。ショ
ットキ障壁接合を形成する電極表面の仕事関数よりも大
きなエネルギを持った電子は、真空中へ放出される。し
たがって、前述のように、電極表面を低仕事関数処理す
ることは電子放出量の増加につながる。また、固体表面
より外部へと放出された電子は、アバランシェ降伏によ
り生成されてから放出されるまでの間に半導体内または
ショットキ障壁接合電極内において散乱するために、そ
のエネルギは低く、放出方向は広い分布を示す。したが
って、素子表面付近に電界を形成することにより、放出
した電子の方向を規定したり運動エネルギを与えたりす
ることが必要である。その電界を理想状態に形成するた
めに金属電極膜１０６の開口部とアバランシェ降伏を起
こす高濃度Ｐ型半導体領域１０８との位置合わせ精度が
重要となる。

【００２７】図３は本発明の第２の実施例に係るＰＮ接
合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）はイオン注入
工程における半導体電子放出素子の断面図、（ｂ）は完
成した半導体電子放出素子の断面図である。

【００２８】本実施例の半導体電子放出素子の製造工程
について説明する。

【００２９】（１）高濃度Ｐ型半導体基板３０１上に、
低濃度Ｐ型半導体層３０２を成長させる。

【００３０】（２）低濃度Ｐ型半導体層３０２には、リ
ング状の高濃度Ｎ型半導体によるガードリング３０３お
よび薄い高濃度Ｎ型半導体領域３０４をそれぞれ形成す
る。これらのガードリング３０３および高濃度Ｎ型半導
体領域３０４には、それぞれイオンの加速電圧を変えて
注入した後、熱処理により注入部を活性化する。

【００３１】（３）ガードリング３０３上に、絶縁膜３
０５および金属電極膜３０６を順次真空蒸着し、開口部
を形成する。この際、絶縁膜３０５をオーバーエッチン
グし、図３（ａ）に示すように、絶縁膜３０５の開口が
金属電極膜３０６の開口より大きい形状とする。

【００３２】（４）高濃度Ｐ型半導体基板３０１に対し
て垂直にイオンビーム３０７を照射してイオン注入を行
い、熱処理を行って、図３（ｂ）に示すように、高濃度
Ｐ型半導体領域３０８を形成する。この時、イオンビー
ム３０７は金属電極膜３０６の開口部以外の場所にも照
射され、金属電極膜３０６内に注入されるが、素子の特
性上何等問題は生じない。また、イオンは高濃度Ｎ型半
導体領域３０４中にも注入されるが、イオンの質量が小
さいことと、高濃度Ｎ型半導体領域３０４の膜厚が薄い
ために、ほとんどが通過してしまい、高濃度Ｎ型半導体
領域３０４中に分布するのはわずかな量であり、素子の
特性には影響しない。

【００３３】（５）絶縁膜３０５と金属電極膜３０６と
を加工し、絶縁膜３０５の一部を絶縁膜３０９として残
し、ガードリング３０３の一部を露出させる。ガードリ
ング３０３に対するオーム性接合電極３１０および高濃
度Ｐ型半導体基板３０１に対するオーム性接合電極３１
１を、それぞれ真空蒸着により堆積した後、アロイ化処
理をする。

【００３４】（６）高濃度Ｎ型半導体領域３０４上に低
仕事関数材料の単原子層膜３１４を真空蒸着法により堆
積する。

【００３５】図４は本発明の第１の実施例に係るショッ
トキ障壁接合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）は
イオン注入工程における半導体電子放出素子の断面図、
（ｂ）は完成した半導体電子放出素子の断面図である。

【００３６】本実施例において、図４に示す高濃度Ｐ型
半導体基板４０１、低濃度Ｐ型半導体層４０２、ガード
リング４０３、ショットキ障壁接合電極４０４、絶縁膜
４０５、金属電極膜４０６、絶縁膜４０９、オーム性接
合電極４１０およびオーム性接合電極４１１の各製造工
程は、図１に示す高濃度Ｐ型半導体基板１０１、低濃度
Ｐ型半導体層１０２、ガードリング１０３、ショットキ
障壁接合電極１０４、絶縁膜１０５、金属電極膜１０６
、絶縁膜１０９、オーム性接合電極１１０およびオーム
性接合電極１１１の各製造工程とそれぞれ同様である。

【００３７】そして、図４（ａ）に示すように、高濃度
Ｐ型半導体基板４０１を回転させながら、不純物濃度が
所定の値になるように高濃度Ｐ型半導体基板４０１に対
して所定の角度θを形成するように、イオンビーム４０
７を傾けてイオン注入を行い、熱処理を行って、図４（
ｂ）に示すように、高濃度Ｐ型半導体領域４０８を形成
する。

【００３８】本実施例では、イオンビーム４０７と基板
面および金属電極膜４０６の面とが形成する角度θによ
り、形成される高濃度Ｐ型半導体領域４０８の大きさを
規定することが可能である。また、高濃度Ｐ型半導体基
板４０１を回転させることにより、任意の角度θにおい
て、形成される高濃度Ｐ型半導体領域４０８の中心と金
属電極膜４０８の開口部の中心とは一致し、半導体表面
には金属電極膜４０８の開口部より広い領域にイオンビ
ーム４０７が照射するが、注入されたイオンの半導体内
部での濃度分布は前記開口部の中心位置に最大値を有す
るガウス分布を示し、必要な濃度領域の大きさは前記開
口部よりも小さく形成することが可能である。また、イ
オンビーム４０７は金属電極膜４０６の開口部以外の場
所にも照射され、金属電極膜４０６内に注入されるが、
素子の特性上何等問題は生じない。また、イオンはショ
ットキ障壁接合電極４０４中にも注入されるが、イオン
の質量が小さいことと、ショットキ障壁接合電極４０４
の膜厚が薄いために、ほとんどが通過してしまい、ショ
ットキ障壁接合電極４０４中に分布するのはわずかな量
であり、素子の特性には影響しない。

【００３９】このようにして製造した半導体電子放出素
子は、電源４１２によりショットキ電極４０４からの電
子放出量を制御され、電源４１３によりその放出電子の
飛行方向や運動エネルギを制御されるものである。本実
施例のように、金属電極膜の開口部を利用したセルフア
ライメント注入法で高濃度Ｐ型半導体領域を形成するこ
とにより、その電子放出後の空間電界を理想状態に近く
形成可能となる。

【００４０】次に、本発明を具体例により説明する。

【００４１】具体例１ 図１に示す第１実施例の半導体電子放出素子を以下のよ
うに製造した。

【００４２】（１）キャリア濃度が５×１０１８ｃｍ−
３のＺｎドープのＧａＡｓからなる高濃度Ｐ型半導体基
板１０１上に、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法
によりキャリア濃度が２×１０１６ｃｍ−３となるよう
にＢｅをドープしたＰ型ＧａＡｓからなる低濃度Ｐ型半
導体層１０２を成長させた。

【００４３】（２）ガードリング１０３には、集束イオ
ンビーム（ＦＩＢ）注入法によりキャリア濃度が８×１
０１８ｃｍ−３となるようにＳｉイオンを注入した後、
８５０℃、１０秒間の熱処理により注入部を活性化した
。

【００４４】（３）低濃度Ｐ型半導体層１０２とショッ
トキ障壁接合を形成する金属として、Ｗ（タングステン
）を選択し、低濃度Ｐ型半導体層１０２上に真空蒸着し
た後、通常のフォトリソグラフィエッチング技術により
ショットキ障壁接合電極１０４を形成した。絶縁膜１０
５としてＳｉＯ２　を、金属電極膜１０６としてＷを順
次真空蒸着し、通常のフォトリソグラフィエッチング技
術により開口部を形成した。この際、絶縁膜１０５をオ
ーバーエッチングし、絶縁膜１０５の開口が金属電極膜
１０６の開口より大きい形状とする。

【００４５】（４）通常のイオン注入装置を用いて、Ｂ
ｅの不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３となるように高
濃度Ｐ型半導体基板１０１に対して垂直にイオンビーム
１０７によるイオン注入を行い、６５０℃、１０秒間の
熱処理を行って、高濃度Ｐ型半導体領域１０８を形成し
た。

【００４６】（５）絶縁膜１０５と金属電極膜１０６と
を通常のフォトリソグラフィエッチング技術により加工
し、絶縁膜１０５の一部を絶縁膜１０９として残し、ガ
ードリング１０３の一部を露出させた。ガードリング１
０３に対するオーム性接合電極１１０としてはＡｕ／Ｇ
ｅを、高濃度Ｐ型半導体基板１０１に対するオーム性接
合電極１１１としてはＡｕ／Ｃｒを、それぞれ真空蒸着
により堆積した後、３５０℃、５分間のアロイ化処理を
した。

【００４７】このようにして製造した半導体電子放出素
子を真空度１×１０−７Ｔｏｒｒに保たれた真空チャン
バ内に設置した。電源１１２の正極をガードリング１０
３に対するオーム性接合電極１１０に、電源１１２の負
極を高濃度Ｐ型半導体基板１０１に対するオーム性接合
電極１１１にそれぞれ接続することにより素子に逆方向
電圧７Ｖを印加し、また、電源１１３の正極を金属電極
膜１０６に、電源１１３の負極をガードリング１０３に
対するオーム性接合電極１１０にそれぞれ接続すること
に両者間に１０Ｖを印加したところ、高濃度Ｐ型半導体
領域１０８においてアバランシェ降伏が発生した。ショ
ットキ障壁電極１０４表面より外部へと放出した電子は
、素子表面と金属電極膜１０６との空間に形成された電
界により金属電極膜１０６の外側へ引き出され約０．２
ｎＡの電子放出が確認された。

【００４８】比較例１ 先に高濃度Ｐ型半導体領域を形成して次に金属電極膜の
開口部を形成する従来の方法で、図１に示す半導体電子
放出素子と同様のものを製造したところ、具体例１と同
様の駆動条件における電子放出量は、金属電極膜に放出
電子が吸収されてしまうために、０．１ｎＡ以下であっ
た。

【００４９】具体例２ 図３に示す第２実施例の半導体電子放出素子を以下のよ
うに製造した。

【００５０】（１）キャリア濃度が５×１０１８ｃｍ−
３のＺｎドープのＧａＡｓからなる高濃度Ｐ型半導体基
板３０１上に、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法
によりキャリア濃度が２×１０１６ｃｍ−３となるよう
にＢｅをドープしたＰ型ＧａＡｓからなる低濃度Ｐ型半
導体層３０２を成長させた。

【００５１】（２）ガードリング３０３高濃度Ｎ型半導
体領域３０４には、集束イオンビーム（ＦＩＢ）注入法
により濃度がそれぞれ２×１０１８ｃｍ−３となり、ま
た深さがそれぞれ４００ｎｍおよび１０ｎｍとなるよう
にＳｉイオンイオンの加速電圧を変えて注入した後、８
５０℃、１０秒間の熱処理により注入部を活性化した。

【００５２】（３）絶縁膜３０５としてＳｉＯ２　を、
金属電極膜３０６としてＷを順次真空蒸着し、通常のフ
ォトリソグラフィエッチング技術により開口部を形成し
た。この際、絶縁膜３０５をオーバーエッチングし、絶
縁膜３０５の開口が金属電極膜３０６の開口より大きい
形状とする。

【００５３】（４）通常のイオン注入装置を用いて、Ｂ
ｅの不純物濃度が２×１０１８ｃｍ−３となるように高
濃度Ｐ型半導体基板３０１に対して垂直にイオンビーム
３０７によるイオン注入を行い、６５０℃、１０秒間の
熱処理を行って、高濃度Ｐ型半導体領域３０８を形成し
た。

【００５４】（５）絶縁膜３０５と金属電極膜３０６と
を通常のフォトリソグラフィエッチング技術により加工
し、絶縁膜３０５の一部を絶縁膜３０９として残し、ガ
ードリング３０３の一部を露出させた。ガードリング３
０３に対するオーム性接合電極３１０としてはＡｕ／Ｇ
ｅを、高濃度Ｐ型半導体基板３０１に対するオーム性接
合電極３１１としてはＡｕ／Ｃｒを、それぞれ真空蒸着
により堆積した後、３５０℃、５分間のアロイ化処理を
した。

【００５５】（６）低仕事関数材料の単原子層膜３１４
として、Ｃｓ（セシウム）を真空蒸着法により堆積した
。

【００５６】このようにして製造した半導体電子放出素
子を真空度１×１０−１０　Ｔｏｒｒに保たれた真空チ
ャンバ内に設置した。電源３１２の正極をガードリング
３０３に対するオーム性接合電極３１０に、電源３１２
の負極を高濃度Ｐ型半導体基板３０１に対するオーム性
接合電極３１１にそれぞれ接続することにより素子に逆
方向電圧７Ｖを印加し、また、電源３１３の正極を金属
電極膜３０６に、電源３１３の負極をガードリング３０
３に対するオーム性接合電極３１０にそれぞれ接続する
ことに両者間に１０Ｖを印加したところ、高濃度Ｐ型半
導体領域３０８においてアバランシェ降伏が発生した。 単原子層膜３１４表面より外部へと放出した電子は、電
界により金属電極膜３０６の外側へ引き出され約０．１
μＡの電子放出が確認された。

【００５７】比較例２ 先に高濃度Ｐ型半導体領域を形成して次に金属電極膜の
開口部を形成する従来の方法で、図３に示す半導体電子
放出素子と同様のものを製造したところ、具体例２と同
様の駆動条件における電子放出量は、金属電極膜に放出
電子が吸収されてしまうために、０．０５μＡ以下であ
った。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体電子放出素子の金属電極膜の開口部をマスクとして
イオン注入により高濃度Ｐ型半導体領域を形成すること
により、金属電極膜の開口部と高濃度Ｐ型半導体領域と
の位置ずれがなくなり、電子放出後に形成される空間電
界は理想状態に近いものとすることが可能である。した
がって、素子表面から放出された電子は、前記空間電界
によりビームの角度分布やエネルギ分布の所望の規程が
可能となり、電子放出量の増加が可能である。また、従
来必要であった、高濃度Ｐ型半導体領域をイオン注入に
より形成する時の注入マスクが不要となり、製造工程の
簡略化も可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るショットキ障壁接
合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）はイオン注入
工程における半導体電子放出素子の断面図、（ｂ）は完
成した半導体電子放出素子の断面図である。

【図２】本実施例の電子放出過程を説明するためのエネ
ルギバンド図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係るショットキ障壁接
合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）はイオン注入
工程における半導体電子放出素子の断面図、（ｂ）は完
成した半導体電子放出素子の断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係るショットキ障壁接
合型の半導体電子放出素子を示し、（ａ）はイオン注入
工程における半導体電子放出素子の断面図、（ｂ）は完
成した半導体電子放出素子の断面図である。

【符号の説明】

１０１　　　　　　　　　　高濃度Ｐ型半導体基板１０
２　　　　　　　　　　低濃度Ｐ型半導体層１０３　　
　　　　　　　　高濃度Ｎ型半導体領域１０４　　　　
　　　　　　ショットキ障壁接合電極１０５，１０９　
　絶縁膜 １０６　　　　　　　　　　金属電極膜１０７　　　　
　　　　　　イオンビーム１０８　　　　　　　　　　
高濃度Ｐ型半導体領域１１０，１１１　　オーム性接合
電極 １１２，１１３　　電源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属材料または金属化合物材料とＰ型
   半導体とのショットキ障壁接合に逆方向電圧を印加する
   ことにより、前記Ｐ型半導体形成された高濃度Ｐ型半導
   体領域において生じるアバランシェ降伏により生成され
   た電子を固体表面より外部へと放出し、その放出した電
   子の飛行を規定するための開口部を有する金属電極膜を
   構成する半導体電子放出素子の製造方法において、前記
   開口部を有する金属電極膜を前記高濃度Ｐ型半導体領域
   を形成するためのイオン注入のマスクとして用いること
   を特徴とする半導体電子放出素子の製造方法。
2. 【請求項２】　　Ｐ型半導体とＮ型半導体とのＰＮ接合
   に逆方向電圧を印加することにより、前記形成した高濃
   度Ｐ型半導体領域において生じるアバランシェ降伏によ
   り生成された電子を固体表面より外部へと放出し、その
   放出した電子の飛行を規定するための開口部を有する金
   属電極膜を構成する半導体電子放出素子の製造方法にお
   いて、前記開口部を有する金属電極膜を前記高濃度Ｐ型
   半導体領域を形成するためのイオン注入のマスクとして
   用いることを特徴とする半導体電子放出素子の製造方法
   。
3. 【請求項３】　　イオン注入を行うイオンビームの照射
   方向と半導体電子放出素子の金属電極膜の面とが形成す
   る角度が、垂直でない角度である請求項１または２に記
   載の半導体電子放出素子の製造方法。
4. 【請求項４】　　金属電極膜の開口部を中心として、半
   導体電子放出素子の基体をその金属電極膜の面に水平に
   回転させながらイオン注入を行う請求項１、２または３
   に記載の半導体電子放出素子の製造方法。
5. 【請求項５】　　ショットキ障壁接合を形成する金属膜
   または金属化合物膜をＰ型半導体層に堆積した後に前記
   Ｐ型半導体層にイオン注入を行う請求項１、２、３また
   は４に記載の半導体電子放出素子の製造方法。