JPH0597598A - 結晶ホイスカの制御成長方法と、該方法の尖頭超小型カソード製造への応用 - Google Patents

結晶ホイスカの制御成長方法と、該方法の尖頭超小型カソード製造への応用

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JPH0597598A
JPH0597598A JP5338091A JP5338091A JPH0597598A JP H0597598 A JPH0597598 A JP H0597598A JP 5338091 A JP5338091 A JP 5338091A JP 5338091 A JP5338091 A JP 5338091A JP H0597598 A JPH0597598 A JP H0597598A
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プリバ デイデイエ
Pierre Leclercq
ルクレール ピエール
Pierre Legagneux
ルガヌー ピエール
Christian Collet
コレ クリスチヤン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶ホイスカの制御成長方法と、該方法の尖
頭超小型カソード製造への応用 【構成】 開口部5を持つ材料の層が基板表面(111) 上
に形成される。各開口部に材料Auが付着される。この材
料が液相であるとき、成長させるべき材料Siを吸収する
ことができる。次に、気相で成長が行われる。層の材料
は、気相成長の間その表面に成長もしくは核形成が起こ
らないように選択される。開示された方法は、正確に位
置付けされた結晶ホイスカの製造、ならびにチップタイ
プのマイクロカソードの製造に適用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、結晶ホイスカの制御成
長の方法と、該方法の尖頭超小型カソード製造への応用
に関する。さらに詳細には、本発明は、フィラメント状
単結晶、即ちホイスカの制御された成長の分野に関す
る。1960年代に開発された公知の方法(VLS法、即
ち、蒸気−液体−固体方法)により、高さおよび直径が
制御されたホイスカの規則的なマトリクスを得ることが
できる。
【0002】本発明の応用の一例として、電界効果カソ
ード用の超小型尖頭体のマトリクスの製造に応用するこ
とができる。
【従来の技術】
【0003】ホイスカは、長さ/直径比が10以上のフィ
ラメント状単結晶である。ホイスカは非常に前から知ら
れているが、この種類の結晶体への関心は、ヘリング(H
erring) とガット(Gatt)が、物理雑誌(Physical Revie
w)85 号(1952 年) の1060頁に、これらの結晶が単結晶
の機械的性質と類似した機械的性質を備えることを発表
した1950年代に始まる。
【0004】E.I.ジバルジゾフ(Givargizov)もE.
カルディス(Kaldis)編「材料化学の最新情報(Current T
opics in Materials Science)」第1巻、ノースオラン
ダ、1978年版、79ページに、上記の技術について完璧な
説明を行っている。
【0005】主に異方性の気相におけるフィラメント成
長を説明するために二つの方法が提出された。第一は、
結晶の中心での螺旋状の転位を仮定する機構である。こ
の転位は飽和不可能な原子プロセス(転位軸を中心とし
た螺旋状の結晶成長)のように挙動する。第二は、異方
性の主な源としてホイスカの上部に液相を供給する方法
である。
【0006】VLS方法の原理をシリコン基板(111) の
場合について図1のaおよびbに示した。Siが溶解可
能な液相が、気相と固体の間に置かれる。液体の表面
は、飽和不可能な(吸着質の即座の溶解と部位の更新が
あるので)多数の吸着部位(液体の各表面原子は潜在的
に吸着部位である)を有するので、この液体表面は付着
に都合の良い場所になり、これが成長の異方性の源に位
置する。
【0007】溶解された吸着質は液体の過剰飽和を促進
し、これが固体物質を液体/固体界面に追いやり、均衡
が取り戻される。液滴は、追いやられた結晶の上に少し
ずつ上昇し、この結晶は液滴と同じ直径のホイスカを形
成する。
【0008】図1のaおよびbはシリコンに適用された
VLS原理を示すが、もちろん、様々な基板と液滴との
あらゆる組合せが可能であり、液体も非常に多様である
(例えば、すでに引用したジバルジゾフを参照)。
【発明が解決しようとする課題】
【0009】従って、公知の方法では、フィラメント状
単結晶もしくはホイスカは、基板上に成長させることが
できる。しかし、この成長は制御されないので、成長点
が基板表面にランダムかつ不均等に位置する。
【0010】本発明は、VLS方法を用いたホイスカの
制御成長のための方法に関する。この成長を制御するこ
とにより、本発明は基板表面の選択された地点にホイス
カを製造し、例えば、フィラメントマトリクスを製造す
ることが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【0011】本発明は、基板上に、次段階で成長させよ
うとする材料の成長も核形成も起こらない材料の第一層
を形成する第一段階と、上記第一層に少なくとも一つの
開口部を設ける第二段階と、上記開口部に、液体であれ
ば、成長させるべき材料を溶解または吸収することがで
きる少なくとも一つの材料を選択的に付着させる第三段
階と、上記開口部において、ホイスカ状に成長させるべ
き材料を加熱して気相状態で成長させる第四段階とを含
むことを特徴とする結晶ホイスカの制御成長方法に関す
る。
【0012】本発明はまた、上記方法を適用する尖頭超
小型カソードの製造方法であって、第二段階の製造の前
に、導電性の材料層を製造する段階と、これに続いて、
誘電材料の第四層を製造するもう一つの段階とを含むこ
とを特徴とする方法に関する。
【0013】本発明の様々な目的および特徴は、添付の
図面を参照にした以下の説明から一層明らかになるであ
ろう。
【実施例】
【0014】図2のa〜gを参照にして、最初に本発明
に従う基本的方法を説明する。
【0015】図2のaに示すように、望ましい結晶方向
(111) を有する例えばシリコンあるいはGaAsから成
る基板を使用する。この基板上に、SiO2 層1を付着
(あるいは酸化により製造)する。この層1の厚さは、
一般に0.1 〜数μmの範囲である。
【0016】次に、感光性樹脂(または金属表面マス
ク)層を付着する。この層もしくはマスクを露光(光学
的に、あるいは電子ビームを用いて)して現像して、0.
5 〜1μmの間隔を置いた直径 0.1〜2μmのほぼ円形
の開口部5が形成される。このようにして、図2のbに
示したような構造が得られる。
【0017】次に、RIE(反応性イオンエッチング)
により、樹脂マスク(あるいは、場合によっては金属マ
スク)を用いて下に位置するシリコンにエッチングを施
す(図2のc)。
【0018】次に、蒸着により、金(またはAg、C
u、Pt、Pd、Ni、Gd、Mg、Os、・・・)等
の金属層を付着する(図2のd)。この層の厚さは1〜
500nmであり、SiO2 の開口部の直径に適合させる
(開口部の直径が小さければ小さいほど、金属層の厚さ
も小さくなる)。
【0019】次に、図2のeに示すように、樹脂もしく
は金属マスクを溶解し(金属マスクの場合には、電子化
学溶解を行う)、樹脂と、この樹脂上に位置するAuを
除去する。
【0020】図2のdおよびeに示す段階は標準的なリ
フトオフ操作である。
【0021】本方法のこの段階で、正確に位置付けされ
た金属微小パッド(例えば、金から成る)が得られる。
例えば、金の微小パッドのマトリクスが得られる。
【0022】次の段階で、半導体材料またはその他が、
先に選択的に付着された金属微小パッドの上で成長す
る。このため、やはりシリコンを例に取ると、こうして
得られた基板を、SiH4 +HClもしくはSiH2
2 +HClまたはSiCl4 あるいはまた、SiHC
3 +HCl(キャリヤガスとしてH2 を使用)の雰囲
気のCVD付着用反応器中に導入し、温度を一般に400
〜1000℃にする。
【0023】これらの条件下で、共晶混合物タイプでも
それ以外でもよい液相(AuSi、AuP、AuCu・
・・)が各SiO2 マイクロキャビティ中に形成され
る。
【0024】既に説明したように、液滴上で気相の分子
の吸着が促進され、これが局部成長の異方性を起こす。
【0025】一般的には、SiH4 およびHClから成
るガス混合物を用いて、選択的付着を達成し、シリコン
の核形成を防止する。これについては例えば、次の文書
に説明がされている。 ──J.O.ボーランド(Borland) 、C.I.ドローレ
ィ(Drowley) 、固体技術(Solid State Technology)、19
85年8月、141 ページ、 ──L.カラピペリ(Karapiperis) ら、固体装置および
材料に関する第18回国際会議議事録、東京、1986年、71
3 ページ。
【0026】このように、我々は、ホイスカの成長(図
2のf)を可能にする液滴以外で付着物はないことを確
信している。図2のgはこのような成長をさらに詳しく
示す図である。
【0027】こうして、二次元の規則的なホイスカマト
リクスが形成される。
【0028】特に、金属の付着がマトリクス状に形成さ
れれば、ホイスカのマトリクスを得ることも可能にな
る。
【0029】応用例として、電界効果超小型カソードマ
トリクスの製造に利用することができる。このような超
小型カソードの典型的な寸法は、 ──ベースでの寸法が1.5 μm、 ──高さが1.5 μm である。
【0030】このような超小型カソードは次のような電
気的特徴を備える。 電子放出電界E :約30×106 V/cm 、 グリッド電圧 :50V<VG <300 V 尖頭体電流 :0.1 μA<1p<100 μA 尖頭体の密度 :106/cm2
【0031】図4のa〜eを参照にして、上記の成長方
法により尖頭超小型カソードを製造する方法を説明する
ことにする。下記の方法によりホイスカを基材とする超
小型カソードマトリクスをセルフアライメントで製造す
ることが可能になる。
【0032】この方法は、図4のaに示す複合構造から
開始する。この構造は、一般に次の各層で覆われたSi
を基材とする基板(111) により形成される。SiO2
しくはグリッド誘電体(厚さ1〜10μm)層、厚さ0.1
〜1μm(G)の金属(または変質多結晶質シリコン)
グリッド層2、非活性層3。
【0033】グリッドは、SiO3 またはSi3 4
非常に薄い層によって非活性化されて、次の付着操作の
間この層の上での核形成を防ぐ。樹脂層4はユニット全
体に付着される。
【0034】樹脂を露光し、現像した後、図4のbに示
すように、RIEにより、先に得られた複合構造中に、
参照番号5のような開口部をエッチングする。この開口
部は一般的には円形であり、例えば、0.1 〜2μmの直
径である。
【0035】これら開口部の間隔は0.5 〜数μmの間で
よい。
【0036】次に、図4のcに示すように、金属付着
(例えば、金付着)のための操作を構造全体にわたって
行った後、リフトオフ操作を実施し(図4のd)、樹脂
層4と、この樹脂層の上の金属層を除去する。
【0037】次に、図4のeに示すように、前述と同じ
方法で、溶融金属化領域(領域5のような)から6のよ
うなホイスカが成長する。
【0038】温度を付着段階で変化させると、ホイスカ
の直径を変えることができる。即ち温度の減少は直径の
減少につながる。
【0039】直径の減少は、付着後の制御された酸化処
理によりかなり簡単に非常に尖った超小型尖頭体の製造
を可能にする。実際に、酸化が等方性であるので、シリ
コンは、ホイスカの先端から次第にSiO2 に転化して
いき、Si/SiO2 界面は必然的に尖頭体の形状を保
持する。従って、Si超小型尖頭体を裸にするために
は、次に酸化により形成されたシリコンを除去するだけ
でよい。
【0040】付着段階で、SiH4 +HCl混合物に、
n型ドーピングの場合はアルシン(AsH3 )、ホスフ
ィン(PH3 )を、またp型ドーピングの場合にはボロ
エタン(B2 6 )を添加することによりホイスカのド
ーピングを実施することも可能である。
【0041】従って、成長の間にn−p接合を形成する
ことができる。
【0042】前述では、Me−Si合金の形成を考え
た。Meは非常に溶解度の低い金属(シリコンまたはG
aAsならびに一般に基板の構成材料における溶解度が
約1015〜1017atom/cm3)である。
【0043】しかし、ホイスカ成長領域に付着され、合
金を構成する金属または半金属(Al、Ga、As、S
b)が、一般に1019atom/cm3(例えば、Asについて
は、1000℃でのSi中の最大溶解度が 1.8×1021/cm3
ある)以上の溶解度で、シリコン(またはGaAs、あ
るいは基板中で)中に非常に溶解しやすい合金(Al、
Ga、As、Sb)を使用することが可能である。
【0044】これらの条件下で、ホイスカが成長する
と、液滴の寸法がかなり縮小する。この寸法の縮小は、
成長するホイスカにSiの合金要素が多量に入り込んだ
ためである。これは、合金の小滴の直径の相関的縮小に
現れ、ホイスカは自然に超小型尖頭体の形状となる。成
長の過程は、合金全体の要素が各ホイスカに入り込んだ
とき自動的に終了する。
【0045】非制限的な例として、長さ5μmのSiホ
イスカを基材とする超小型カソードのマトリクスを成長
させる場合に、厚さ約0.03μmのガリウムがSiO2
ャビティ(図4のc、d)中に付着される。Siおよび
Gaの原子密度は互いに近く、約5×1022 atom/cm
3 で、1000℃におけるSi中のGaの最大溶解度は約3
×1019/cm3である。この場合、合金要素全てを使い切っ
たとき(この場合Ga)、即ち、上記のSi中のGaの
最大溶解度を考慮すると、ホイスカが高さ5μmに達し
たとき、成長は自動的に停止する。
【0046】もう一つの例はGaAa基板の使用に関す
る。この場合、ガリウムをマイクロキャビティ中に配置
し、AsH3 またはAs2 あるいはAs4 の融剤の下で
操作を行う。このようにしてGaAsの成長が達成され
る。この成長は液滴のガリウムが結晶中に入り込んだ後
自動的に停止する。
【0047】これらの様々な実施例は制限的ではなく、
相関的に超小型尖頭体の自動形成に導く液体微小滴を形
成する合金要素の1つの段階的な導入の原理を説明する
のに用いただけである。
【0048】図5は、異なる時間ti,(ti+1>t
i)での液滴と、その下の結晶の形態を示すことにより
この原理をまとめた図である。時間が経過するにつれ
て、液滴の寸法は小さくなる。これが超小型尖頭体の形
成につながるのである。図5では説明のため様々な幾何
学的パラメータを特定した。
【0049】本方法は、二成分合金を参照にして説明し
てきたが、もちろん三成分合金(AsGaSi)あるい
は四成分合金を用いることもできる。
【0050】局在微小滴を形成する別の方法は、GaA
sの出発基板の使用により実施することができる。この
基板の上に、最初に一般に厚さが0.1 〜10μmのSiO
2 またはSi3 4 層6(図6のa)を付着させる。微
小キャビティ5(図6のb)を上記の段階と同様にこの
誘電層にエッチングする。次に、GaAs基板を制御し
ながら加熱する(清掃もしくは洗浄した密閉チャンバ中
で)。これは、砒素の蒸発従って、蒸発が促進される位
置、即ち微小キャビティでGaの局在液滴の出現を引き
起こす。従って、誘電キャビティ(図6のc)を有する
液滴のセルフアライメントが行われる。次に、例えば、
砒素トリクロライド(AsCl3)法によりVPE反応器
中で得られた成長のGaCl+As4 タイプのガス混合
物、あるいは、AsH3 +TMG(トリメチルガリウ
ム)またはTEG(トリエチルガリウム)を導入させ
て、GaAsホイスカの成長を得る(図6のd)。もち
ろん、適切な発生ガスを用いてGaAs、GaAlAs
等を積み重ねることにより形成されるホイスカを得るこ
とができる。
【0051】図7のa〜dはこの方法の変形例を示す。
【0052】例として示すこの方法に従れば、GaAs
層7をシリコン基板上に付着させる。
【0053】次に、層7をSiO2 またはSi3 4
層6で覆う(図7のa)。
【0054】前述と同様開口部5を層6に設ける(図7
のb)。
【0055】次に、開口部5で裸にされたGaAs層の
砒素の蒸発が起こるように、これら全体を加熱する。従
って、ガリウム滴(図7のc)が各開口部5中に残る。
次に、図7のdに示すように、SiホイスカのためのS
iH4 あるいは前述のガス(GaAsホイスカの成長を
得るためにはGaCl+As2 またはTMG、TEG+
AsH3 )等の気体によってホイスカの成長が達成され
る。
【0056】この方法では、基板はもちろんシリコン以
外の半導体材料でもよい。この方法で重要なのは、ホイ
スカの成長を可能にする材料の小滴を生成するために、
材料層7を形成し、この材料が、蒸発により、各開口部
5中に構成液体を与え、この構成液体が、ホイスカの形
態で成長させるべき材料の構成要素(気体先駆物質の形
態)を吸収可能であることである。
【0057】超小型尖頭体の形の形成は他の方法で行う
こともできる。
【0058】特に、本発明によれば、液滴の合金の要素
は、加熱時に若干揮発するようにしてもよい。例えば、
この合金には砒素が存在する必要があるが、砒素は、成
長の間ガスフラックスにAsH3 を添加することにより
安定化することができる。
【0059】AsH3 フラックスの還元は、液滴の砒素
の蒸発を可能にし、この蒸発は、体積を減少するので、
対応するフィラメントの断面積の減少につながる。
【0060】ガスフラックスに、液体合金の要素の少な
くとも一つを腐食させる腐食性ガスを送ることも可能で
ある。例えば、ガリウムを含む液滴の場合には、ガリウ
ムと共にGaClを与える成長ガスと混合したガスHC
lを用意する。HClの量に応じて、これに対応する液
滴の寸法縮小が達成される。
【0061】図1〜図7を参照にして、説明してきた方
法により、図8に示す全体的形状をした超小型尖頭体を
得ることができるが、液滴に揮発性元素を供給する方
法、あるいはガスフラックス中に腐食性ガスを供給する
方法等の液滴の変法によって、例えば、図9に示すタイ
プの超小型尖頭体を製造することが可能である。図9で
は、超小型尖頭体の高さhの成長の間、液滴の寸法が急
速に縮小したことが認められる。以上のことから、本発
明は、液体不純物の液滴の位置の容易で再生可能な局在
化のための方法に関し、本発明は、「その場で」液滴を
生成する方法に関し、本発明は、直径を縮小したホイス
カの形成方法に関することがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】aおよびbは従来の成長方法を示す。
【図2】aおよびbは本発明に従う単結晶の成長方法を
示す。
【図3】本発明の方法により得られる尖頭体電極を示
す。
【図4】a〜eは本発明に従う超小型尖頭体の製造方法
を示す。
【図5】図4のa〜eの方法により示した尖頭体電極の
詳細な図を示す。
【図6】a〜dは本発明に従う製造方法の変形例を示
す。
【図7】aおよびbは本発明に従う製造方法の別の変形
例を示す。
【符号の説明】
1 SiO2 層 2 グリッド層 3 SiO2 層 4 樹脂層 5 開口部 6 SiO2 またはSi3 4 層 7 GaAs層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月5日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】aおよびbは従来の成長方法を示す。
【図2】aおよびbは本発明に従う単結晶の成長方法を
示す。
【図3】本発明の方法により得られる尖頭体電極を示
す。
【図4】a〜eは本発明に従う超小型尖頭体の製造方法
を示す。
【図5】図4のa〜eの方法により示した尖頭体電極の
詳細な図を示す。
【図6】a〜dは本発明に従う製造方法の変形例を示
す。
【図7】aおよびbは本発明に従う製造方法の別の変形
例を示す。
【図8】超小型尖頭体の1つの例を示す。
【図9】超小型尖頭体のもう1つの例を示す。
【符号の説明】 1 SiO2 層 2 グリッド層 3 SiO2 層 4 樹脂層 5 開口部 6 SiO2 またはSi3 4 層 7 GaAs層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエール ルガヌー フランス国 78320 ル メスニル サン ドウニ リユ アンリ ル ブレ 2 (72)発明者 クリスチヤン コレ フランス国 91470 リムール リユ ヴ エルレーヌ 2

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に、次段階で成長させようとする材
    料の成長も核形成も起こらない材料の第一層を形成する
    第一段階と、 上記第一層に少なくとも一つの開口部を設ける第二段階
    と、 上記開口部に、液体であれば、成長させるべき材料を溶
    解または吸収することができる少なくとも一つの材料を
    選択的に付着させる第三段階と、 上記開口部において、ホイスカ状に成長させるべき材料
    を加熱して気相状態で成長させる第四段階とを含むこと
    を特徴とする結晶ホイスカの制御成長方法。
  2. 【請求項2】開口部を設ける第二段階を、マスクを付着
    し、該マスクを通して上記第一層の材料をエッチングす
    ることによって実施することを特徴とする請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】第三段階の付着を、上記材料を蒸着し、続
    いて、上記マスク、ならびに該マスクの表面に付着した
    材料をリフトオフすることによって実施することを特徴
    とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】第一層を形成する第一段階の前に、上記基
    板が溶解するような成分を含む材料の第二層を付着させ
    て、上記第三段階の付着を、上記成分だけを上記開口部
    に保持できるように上記材料を蒸発させることにより実
    施することを特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】上記基板がシリコンであり、上記第三段階
    において付着させる材料が、Au、Cu、Pt、Pd、
    Ni、Gd、Mg等の金属であり、第四段階を、SiH
    4 およびHClもしくはSiH2 Cl2 およびHClあ
    るいはSiCl4 のガスを用いて実施することを特徴と
    する請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】上記基板がGaAsであり、第四段階を、
    GaCl+As4 もしくはTMG、TEG+AsH3
    スを用いて実施することを特徴とする請求項1記載の方
    法。
  7. 【請求項7】上記第三段階を、開口部にあるGaAsの
    砒素を蒸発させ、該開口部中のガリウム液滴を形成する
    ことによって実施することを特徴とする請求項6記載の
    方法。
  8. 【請求項8】上記第四段階の成長の間、温度を変化させ
    ることにより、ホイスカの幅(直径)を変えることを特
    徴とする請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】上記第三段階を、第四段階の成長温度で揮
    発性である成分を含み、第四段階の成長が、この成分の
    蒸発の制御を可能にするガスの存在下で行うことを特徴
    とする請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】第三段階で付着させる材料の少なくとも一
    成分を腐食させることができる腐食性ガスを供給し、上
    記この成分の腐食を制御するように上記腐食性ガスの量
    を調節することを特徴とする請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】請求項1の方法を適用する尖頭超小型カソ
    ードの製造方法であって、第二段階の製造前に、導電性
    材料の第三層を製造する段階と、これに続いて、誘電材
    料の第四層を製造する段階を含むことを特徴とする方
    法。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001206800A (ja) * 2000-01-26 2001-07-31 Masasuke Takada 酸化亜鉛単結晶およびその製造方法
KR20030059936A (ko) * 2002-01-03 2003-07-12 강윤묵 실리콘 나노 결정을 형성하는 새로운 공정.
JP2006040723A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Ulvac Japan Ltd カソード基板及びこのカソード基板の作製方法。
JP2007216369A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Univ Of Tsukuba シリコンナノ結晶材料の製造方法及び該製造方法で製造されたシリコンナノ結晶材料
US7385231B2 (en) 2005-08-31 2008-06-10 Fujifilmcorporation Porous thin-film-deposition substrate, electron emitting element, methods of producing them, and switching element and display element
JP2008212920A (ja) * 2006-12-22 2008-09-18 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw ナノ構造体のドーピング
JP2009522197A (ja) * 2005-12-29 2009-06-11 ナノシス・インコーポレイテッド パターン形成された基板上のナノワイヤの配向した成長のための方法
JP2010533986A (ja) * 2007-07-19 2010-10-28 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 垂直配向のSiワイヤアレイを形成するための構造及び方法
JP2010535406A (ja) * 2007-07-26 2010-11-18 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. プラズモン増強による電磁波放射装置およびその製造方法

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9118721D0 (en) * 1991-09-02 1991-10-16 Era Patents Ltd Production of fine points
JP2821061B2 (ja) * 1992-05-22 1998-11-05 電気化学工業株式会社 単結晶の製造方法
US6614161B1 (en) * 1993-07-20 2003-09-02 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Resonant microcavity display
FR2719155B1 (fr) * 1994-04-25 1996-05-15 Commissariat Energie Atomique Procédé de réalisation de sources d'électrons à micropointes et source d'électrons à micropointes obtenue par ce procédé.
FR2719156B1 (fr) * 1994-04-25 1996-05-24 Commissariat Energie Atomique Source d'électrons à micropointes, les micropointes comportant deux parties.
RU2074444C1 (ru) * 1994-07-26 1997-02-27 Евгений Инвиевич Гиваргизов Матричный автоэлектронный катод и электронный прибор для оптического отображения информации
US5431127A (en) * 1994-10-14 1995-07-11 Texas Instruments Incorporated Process for producing semiconductor spheres
JP2787550B2 (ja) * 1994-11-10 1998-08-20 仗祐 中田 球状結晶の製造方法
AU5733896A (en) * 1995-06-05 1996-12-24 Evan L. Ragland Triode apparatus for control of nuclear fusion
RU2099808C1 (ru) 1996-04-01 1997-12-20 Евгений Инвиевич Гиваргизов Способ выращивания ориентированных систем нитевидных кристаллов и устройство для его осуществления (варианты)
JP3099754B2 (ja) * 1996-10-23 2000-10-16 日本電気株式会社 プローブカードの製造方法
US5976957A (en) * 1996-10-28 1999-11-02 Sony Corporation Method of making silicon quantum wires on a substrate
FR2780808B1 (fr) 1998-07-03 2001-08-10 Thomson Csf Dispositif a emission de champ et procedes de fabrication
FR2832995B1 (fr) * 2001-12-04 2004-02-27 Thales Sa Procede de croissance catalytique de nanotubes ou nanofibres comprenant une barriere de diffusion de type alliage nisi
US7335908B2 (en) 2002-07-08 2008-02-26 Qunano Ab Nanostructures and methods for manufacturing the same
JP4140765B2 (ja) 2002-09-19 2008-08-27 コバレントマテリアル株式会社 針状シリコン結晶およびその製造方法
US6605535B1 (en) * 2002-09-26 2003-08-12 Promos Technologies, Inc Method of filling trenches using vapor-liquid-solid mechanism
CA2521498C (en) 2003-04-04 2012-06-05 Btg International Limited Nanowhiskers with pn junctions and methods of fabricating thereof
US7608147B2 (en) 2003-04-04 2009-10-27 Qunano Ab Precisely positioned nanowhiskers and nanowhisker arrays and method for preparing them
FR2860780B1 (fr) 2003-10-13 2006-05-19 Centre Nat Rech Scient Procede de synthese de structures filamentaires nanometriques et composants pour l'electronique comprenant de telles structures
US20050112048A1 (en) * 2003-11-25 2005-05-26 Loucas Tsakalakos Elongated nano-structures and related devices
US7354850B2 (en) 2004-02-06 2008-04-08 Qunano Ab Directionally controlled growth of nanowhiskers
FR2870037B1 (fr) * 2004-05-04 2006-07-14 Commissariat Energie Atomique Systeme d'enregistrement d'informations et procede d'utilisation d'un tel systeme
US7528002B2 (en) 2004-06-25 2009-05-05 Qunano Ab Formation of nanowhiskers on a substrate of dissimilar material
FR2879342B1 (fr) * 2004-12-15 2008-09-26 Thales Sa Cathode a emission de champ, a commande optique
US7826336B2 (en) 2006-02-23 2010-11-02 Qunano Ab Data storage nanostructures
US8227817B2 (en) 2006-12-22 2012-07-24 Qunano Ab Elevated LED
JP5453105B2 (ja) 2006-12-22 2014-03-26 クナノ アーベー ナノ構造のled及びデバイス
US8183587B2 (en) 2006-12-22 2012-05-22 Qunano Ab LED with upstanding nanowire structure and method of producing such
US8049203B2 (en) 2006-12-22 2011-11-01 Qunano Ab Nanoelectronic structure and method of producing such
US20080191317A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 International Business Machines Corporation Self-aligned epitaxial growth of semiconductor nanowires
KR20100044854A (ko) * 2007-07-19 2010-04-30 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 반도체의 정렬된 어레이의 구조
WO2009032412A1 (en) * 2007-08-28 2009-03-12 California Institute Of Technology Polymer-embedded semiconductor rod arrays
KR101541560B1 (ko) 2007-10-26 2015-08-03 큐나노 에이비 이종 재료상의 나노와이어 성장
US7927905B2 (en) * 2007-12-21 2011-04-19 Palo Alto Research Center Incorporated Method of producing microsprings having nanowire tip structures
US8247033B2 (en) 2008-09-19 2012-08-21 The University Of Massachusetts Self-assembly of block copolymers on topographically patterned polymeric substrates
US8518837B2 (en) * 2008-09-25 2013-08-27 The University Of Massachusetts Method of producing nanopatterned articles using surface-reconstructed block copolymer films
US8808933B2 (en) * 2009-11-30 2014-08-19 California Institute Of Technology Semiconductor wire array structures, and solar cells and photodetectors based on such structures
WO2011156042A2 (en) 2010-03-23 2011-12-15 California Institute Of Technology Heterojunction wire array solar cells
GB2482915B (en) * 2010-08-20 2013-03-06 Univ Montfort A low temperture method for the production of polycrystalline silicon, aligned silicon columns and silicon nanowires
US9156682B2 (en) 2011-05-25 2015-10-13 The University Of Massachusetts Method of forming oriented block copolymer line patterns, block copolymer line patterns formed thereby, and their use to form patterned articles
WO2013106793A1 (en) 2012-01-13 2013-07-18 California Institute Of Technology Solar fuel generators
US9476129B2 (en) 2012-04-02 2016-10-25 California Institute Of Technology Solar fuels generator
US10026560B2 (en) 2012-01-13 2018-07-17 The California Institute Of Technology Solar fuels generator
WO2013126432A1 (en) 2012-02-21 2013-08-29 California Institute Of Technology Axially-integrated epitaxially-grown tandem wire arrays
CN102623393B (zh) * 2012-03-15 2014-06-04 华中科技大学 一种利用锡须生长填充微孔的方法
WO2013152132A1 (en) 2012-04-03 2013-10-10 The California Institute Of Technology Semiconductor structures for fuel generation
US9553223B2 (en) 2013-01-24 2017-01-24 California Institute Of Technology Method for alignment of microwires
CA3174027A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 Efenco Ou Nanosized ceramic plasma catalyst for stabiliting and assisting plasma combustion
RU2750732C1 (ru) * 2020-06-29 2021-07-01 Федеральное государственное бюджетное образования учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" Способ выращивания нитевидных кристаллов кремния

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493431A (en) * 1966-11-25 1970-02-03 Bell Telephone Labor Inc Vapor-liquid-solid crystal growth technique
NL143436B (nl) * 1966-12-14 1974-10-15 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van draadvormige siliciumcarbide kristallen en voorwerpen geheel of voor een deel bestaande uit deze kristallen.
US3580732A (en) * 1968-01-15 1971-05-25 Ibm Method of growing single crystals
US3549432A (en) * 1968-07-15 1970-12-22 Texas Instruments Inc Multilayer microelectronic circuitry techniques
US4058418A (en) * 1974-04-01 1977-11-15 Solarex Corporation Fabrication of thin film solar cells utilizing epitaxial deposition onto a liquid surface to obtain lateral growth
US4155781A (en) * 1976-09-03 1979-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Method of manufacturing solar cells, utilizing single-crystal whisker growth
US4549926A (en) * 1982-01-12 1985-10-29 Rca Corporation Method for growing monocrystalline silicon on a mask layer
DE3855482T2 (de) * 1987-02-06 1997-03-20 Canon Kk Elektronen emittierendes Element und dessen Herstellungsverfahren
US5090932A (en) * 1988-03-25 1992-02-25 Thomson-Csf Method for the fabrication of field emission type sources, and application thereof to the making of arrays of emitters

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001206800A (ja) * 2000-01-26 2001-07-31 Masasuke Takada 酸化亜鉛単結晶およびその製造方法
JP4615657B2 (ja) * 2000-01-26 2011-01-19 雅介 高田 酸化亜鉛単結晶およびその製造方法
KR20030059936A (ko) * 2002-01-03 2003-07-12 강윤묵 실리콘 나노 결정을 형성하는 새로운 공정.
JP2006040723A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Ulvac Japan Ltd カソード基板及びこのカソード基板の作製方法。
US7385231B2 (en) 2005-08-31 2008-06-10 Fujifilmcorporation Porous thin-film-deposition substrate, electron emitting element, methods of producing them, and switching element and display element
JP2009522197A (ja) * 2005-12-29 2009-06-11 ナノシス・インコーポレイテッド パターン形成された基板上のナノワイヤの配向した成長のための方法
JP2007216369A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Univ Of Tsukuba シリコンナノ結晶材料の製造方法及び該製造方法で製造されたシリコンナノ結晶材料
JP2008212920A (ja) * 2006-12-22 2008-09-18 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw ナノ構造体のドーピング
JP2010533986A (ja) * 2007-07-19 2010-10-28 カリフォルニア インスティテュート オブ テクノロジー 垂直配向のSiワイヤアレイを形成するための構造及び方法
JP2010535406A (ja) * 2007-07-26 2010-11-18 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー. プラズモン増強による電磁波放射装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69104864D1 (de) 1994-12-08
EP0443920A1 (fr) 1991-08-28
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US5314569A (en) 1994-05-24
FR2658839B1 (fr) 1997-06-20
FR2658839A1 (fr) 1991-08-30
DE69104864T2 (de) 1995-03-23

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