JPH0757620A - マイクロチップ、電界放出アレー、及びこれらの製造方法 - Google Patents
マイクロチップ、電界放出アレー、及びこれらの製造方法Info
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- JPH0757620A JPH0757620A JP16191994A JP16191994A JPH0757620A JP H0757620 A JPH0757620 A JP H0757620A JP 16191994 A JP16191994 A JP 16191994A JP 16191994 A JP16191994 A JP 16191994A JP H0757620 A JPH0757620 A JP H0757620A
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- insulating film
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低電圧で動作可能で、多くの出力電流が得ら
れる新規構造のマイクロチップ、FEA及びこれらの製
造方法を提供する。 【構成】 上部にチップ部42を有する第1導電型半導
体基板31には、第1導電型の不純物が高濃度で注入さ
れた第1不純物領域35が形成されており、チップ42
部周囲の第1不純物領域35上には、第2導電型の第2
不純物領域39が形成されている。また、チップ部42
の表面部分には、第2導電型の浅い接合領域47が形成
され、第2不純物領域39上には酸化膜41を介してチ
ップ部42を露出させるピンホールの形成された絶縁膜
43が形成され、絶縁膜43上には絶縁膜43のピンホ
ールと一致した開口部を有する導電層45が形成されて
いる。 【効果】 トンネリング効果の利用により、電子を放出
する時に必要な印加電圧が低下し、自己整合的にチップ
部が製造でき、製造工程が簡単になる。
れる新規構造のマイクロチップ、FEA及びこれらの製
造方法を提供する。 【構成】 上部にチップ部42を有する第1導電型半導
体基板31には、第1導電型の不純物が高濃度で注入さ
れた第1不純物領域35が形成されており、チップ42
部周囲の第1不純物領域35上には、第2導電型の第2
不純物領域39が形成されている。また、チップ部42
の表面部分には、第2導電型の浅い接合領域47が形成
され、第2不純物領域39上には酸化膜41を介してチ
ップ部42を露出させるピンホールの形成された絶縁膜
43が形成され、絶縁膜43上には絶縁膜43のピンホ
ールと一致した開口部を有する導電層45が形成されて
いる。 【効果】 トンネリング効果の利用により、電子を放出
する時に必要な印加電圧が低下し、自己整合的にチップ
部が製造でき、製造工程が簡単になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロチップ、電界
放出アレー(Field Emitter Array ;FEA)、及びこ
れらの製造方法に係り、より詳細には浅い接合を有する
新規のマイクロチップ、電界放出アレー、及びこれらの
製造方法に関する。
放出アレー(Field Emitter Array ;FEA)、及びこ
れらの製造方法に係り、より詳細には浅い接合を有する
新規のマイクロチップ、電界放出アレー、及びこれらの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】人間とコンピューターや、その他のコン
ピューター化された機械等とのインタフェースを担当す
るパーソナルディスプレイとして、またはスペース節約
化の要求に応じ今までの比較的大きくて取り扱いにくい
CRT等のディスプレイ装置に代わるものとして、各種
の平面スクリーンや平板ディスプレイが開発されてい
る。
ピューター化された機械等とのインタフェースを担当す
るパーソナルディスプレイとして、またはスペース節約
化の要求に応じ今までの比較的大きくて取り扱いにくい
CRT等のディスプレイ装置に代わるものとして、各種
の平面スクリーンや平板ディスプレイが開発されてい
る。
【0003】このような平板パネルディスプレイとして
は、プラズマ表示装置や、液晶表示素子、蛍光表示管、
電界放出表示素子等があり、中でも、低消費電力で駆動
でき、カラー画像の具現が容易な電界放出表示素子に対
する研究が進行されつつある。
は、プラズマ表示装置や、液晶表示素子、蛍光表示管、
電界放出表示素子等があり、中でも、低消費電力で駆動
でき、カラー画像の具現が容易な電界放出表示素子に対
する研究が進行されつつある。
【0004】このような電界放出表示素子においては、
単位画素当たりの電界放出源であるカソードチップを高
集積化した電界放出アレーを利用して電子を放出させ、
放出された電子が蛍光体層に捕捉されて単位画素を形成
している。
単位画素当たりの電界放出源であるカソードチップを高
集積化した電界放出アレーを利用して電子を放出させ、
放出された電子が蛍光体層に捕捉されて単位画素を形成
している。
【0005】このカソードチップは、電子の放出が容易
になるように高真空からなる閉鎖空間内に形成されてお
り、主に金属で形成されてきた。
になるように高真空からなる閉鎖空間内に形成されてお
り、主に金属で形成されてきた。
【0006】ところが、最近半導体製造技術の進展によ
り半導体技術を利用したマイクロチップの製造方法が多
く提案されている。
り半導体技術を利用したマイクロチップの製造方法が多
く提案されている。
【0007】例えば、スミス等(Smith et al.)は、米
国特許第3,970,887号で単結晶半導体基板を利
用した電界放出陰極構造と、その製造方法とを提示した
ことがある。
国特許第3,970,887号で単結晶半導体基板を利
用した電界放出陰極構造と、その製造方法とを提示した
ことがある。
【0008】また、グリーネ等(Greene et al. )は、
米国特許第4,513,308号でp−n接合構造を利
用して、単結晶基板上にピラミッド構造の電界放出陰極
構造を有する電界放出アレーを開示したことがある。
米国特許第4,513,308号でp−n接合構造を利
用して、単結晶基板上にピラミッド構造の電界放出陰極
構造を有する電界放出アレーを開示したことがある。
【0009】図11は、前記グリーネ等の特許に開示さ
れた電界放出アレーの断面を示している。
れた電界放出アレーの断面を示している。
【0010】同図を参照すれば、p型の半導体基板14
上に多数のピンホールを有する絶縁膜22がマトリック
ス状に形成されており、前記ピンホールの中には前記p
型の半導体基板14と、p−n接合18を有するn型の
ピラミッド状のチップ部16が形成されている。
上に多数のピンホールを有する絶縁膜22がマトリック
ス状に形成されており、前記ピンホールの中には前記p
型の半導体基板14と、p−n接合18を有するn型の
ピラミッド状のチップ部16が形成されている。
【0011】また、前記絶縁膜22上には、金属電極2
0が設けられ、半導体基板14の下部にも下部電極28
が形成されている。そして、前記金属電極20と下部電
極28を通じて電圧26を印加して前記p−n接合18
が順方向へ印加されれば、印加された電圧26に依存し
てチップ部16から一定量の電子が放出される。
0が設けられ、半導体基板14の下部にも下部電極28
が形成されている。そして、前記金属電極20と下部電
極28を通じて電圧26を印加して前記p−n接合18
が順方向へ印加されれば、印加された電圧26に依存し
てチップ部16から一定量の電子が放出される。
【0012】そして、このようにして放出された電子
は、蛍光層(図示せず)に捕らえられ、蛍光層が励起さ
れて画像を形成する。
は、蛍光層(図示せず)に捕らえられ、蛍光層が励起さ
れて画像を形成する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在、
電界放出素子に関する研究の大部分は、高圧放射及び高
温環境で電力損失を最小として作動する鋭いチップ部を
用いた電界放出素子に関するものであるため、装置に高
い印加電圧が要求される、という問題点がある。
電界放出素子に関する研究の大部分は、高圧放射及び高
温環境で電力損失を最小として作動する鋭いチップ部を
用いた電界放出素子に関するものであるため、装置に高
い印加電圧が要求される、という問題点がある。
【0014】また、チップ部がなく、浅いシリコンp−
n接合領域を利用して低い印加電圧で電子が放出できる
電界放出素子を製造する方法が最近発表された(参照文
献:"Silicon Avalanche Cathodes and their characte
ristics " by Jung Y. Eaet al.,IEEE Transactions on
Electron Devices, vol.38, No.10 , 1991年10月)。
n接合領域を利用して低い印加電圧で電子が放出できる
電界放出素子を製造する方法が最近発表された(参照文
献:"Silicon Avalanche Cathodes and their characte
ristics " by Jung Y. Eaet al.,IEEE Transactions on
Electron Devices, vol.38, No.10 , 1991年10月)。
【0015】この論文によると、電子はトンネリング
(tunnelling)効果によりn+ 浅い接合領域を透過して
放出されるものであるが、この論文に紹介された電界放
出アレーを製造する場合には、パタニングにより開口部
を形成した後、不純物を注入して浅い接合領域を形成す
るので、段階が複雑であり、特に多数の電界放出素子が
集積されているカソードアレーを製造する場合には、一
定の特性を有する素子を一つの基板上に製造しにくい、
という問題点がある。
(tunnelling)効果によりn+ 浅い接合領域を透過して
放出されるものであるが、この論文に紹介された電界放
出アレーを製造する場合には、パタニングにより開口部
を形成した後、不純物を注入して浅い接合領域を形成す
るので、段階が複雑であり、特に多数の電界放出素子が
集積されているカソードアレーを製造する場合には、一
定の特性を有する素子を一つの基板上に製造しにくい、
という問題点がある。
【0016】そこで、本発明は、このような問題点に着
目してなされたもので、従来の電界放出アレーより更に
低い電圧で動作可能で、かつ、更に多くの出力電流が得
られると共に、自己整合方法で容易に製造できるn+ 浅
い接合領域を利用した新規構造のマイクロチップ、電界
放出アレー、及びこれらの製造方法を提供することを目
的とする。
目してなされたもので、従来の電界放出アレーより更に
低い電圧で動作可能で、かつ、更に多くの出力電流が得
られると共に、自己整合方法で容易に製造できるn+ 浅
い接合領域を利用した新規構造のマイクロチップ、電界
放出アレー、及びこれらの製造方法を提供することを目
的とする。
【0017】
【課題を達成するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、チップ部にp−n接合構造を形成させ
ることを特徴とする。
め、本発明では、チップ部にp−n接合構造を形成させ
ることを特徴とする。
【0018】即ち、本発明では、上部にピラミッド状の
チップ部を有する第1導電型半導体基板と、前記半導体
基板の上部に形成されており、第1導電型の不純物が注
入された高濃度の第1不純物領域と、前記チップ部周囲
の半導体基板の表面部分及び前記第1不純物領域上に形
成された第2導電型の第2不純物領域と、前記ピラミッ
ド状のチップ部の表面付近に形成された第2導電型の浅
い接合領域と、を有するマイクロチップであることを特
徴とする。
チップ部を有する第1導電型半導体基板と、前記半導体
基板の上部に形成されており、第1導電型の不純物が注
入された高濃度の第1不純物領域と、前記チップ部周囲
の半導体基板の表面部分及び前記第1不純物領域上に形
成された第2導電型の第2不純物領域と、前記ピラミッ
ド状のチップ部の表面付近に形成された第2導電型の浅
い接合領域と、を有するマイクロチップであることを特
徴とする。
【0019】また、本発明は、上部にチップ部を有する
第1導電型半導体基板と、前記半導体基板の上部に形成
された第1導電型の不純物が注入された高濃度の第1不
純物領域と、前記チップ部周囲の半導体基板の表面部分
及び前記第1不純物領域上に形成された第2導電型の第
2不純物領域と、前記チップ部の表面付近に形成された
第2導電型の浅い接合領域と、前記チップ部を露出させ
るピンホールが設けられ、前記半導体基板上に形成され
た絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され前記絶縁膜のピン
ホールと一致した開口部を有する導電層と、を有する電
界放出アレーであることを特徴とする。
第1導電型半導体基板と、前記半導体基板の上部に形成
された第1導電型の不純物が注入された高濃度の第1不
純物領域と、前記チップ部周囲の半導体基板の表面部分
及び前記第1不純物領域上に形成された第2導電型の第
2不純物領域と、前記チップ部の表面付近に形成された
第2導電型の浅い接合領域と、前記チップ部を露出させ
るピンホールが設けられ、前記半導体基板上に形成され
た絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成され前記絶縁膜のピン
ホールと一致した開口部を有する導電層と、を有する電
界放出アレーであることを特徴とする。
【0020】また、本発明は、第1導電型の半導体基板
上にチップ部を形成するための絶縁膜パターンを形成す
る段階と、前記絶縁膜パターンをマスクとして利用して
半導体基板の上部を等方性蝕刻し、前記絶縁膜パターン
の下部にアンダカッティング部を形成する段階と、前記
絶縁膜パターンをマスクとして使用して半導体基板の全
面に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に高濃度の
第2導電型の不純物領域を形成する段階と、前記アンダ
カッティング部を含んだ半導体基板の全面を酸化させ、
半導体基板の全表面に酸化膜と半導体基板上に突出した
チップ部とを形成する段階と、前記チップ部の表面上に
形成された酸化膜を選択的に取り除き、前記酸化膜に前
記チップ部を露出させる開口部を提供する段階と、前記
チップ部の表面部分に浅い接合領域を形成する段階と、
を有するマイクロチップの製造方法であることを特徴と
する。
上にチップ部を形成するための絶縁膜パターンを形成す
る段階と、前記絶縁膜パターンをマスクとして利用して
半導体基板の上部を等方性蝕刻し、前記絶縁膜パターン
の下部にアンダカッティング部を形成する段階と、前記
絶縁膜パターンをマスクとして使用して半導体基板の全
面に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に高濃度の
第2導電型の不純物領域を形成する段階と、前記アンダ
カッティング部を含んだ半導体基板の全面を酸化させ、
半導体基板の全表面に酸化膜と半導体基板上に突出した
チップ部とを形成する段階と、前記チップ部の表面上に
形成された酸化膜を選択的に取り除き、前記酸化膜に前
記チップ部を露出させる開口部を提供する段階と、前記
チップ部の表面部分に浅い接合領域を形成する段階と、
を有するマイクロチップの製造方法であることを特徴と
する。
【0021】また、本発明は、第1導電型の半導体基板
上にチップ部を形成するための少なくとも一つの第1絶
縁膜パターンを形成する段階と、前記第1絶縁膜パター
ンをマスクとして利用して半導体基板の上部を等方性蝕
刻し、前記第1絶縁膜パターンの下部に少なくとも一つ
のアンダカッティング部を形成する段階と、前記第1絶
縁膜パターンをマスクとして使用して半導体基板の全面
に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に高濃度の第
2導電型の不純物領域を形成する段階と、前記アンダカ
ッティング部を含んだ半導体基板の全面を酸化させて半
導体基板の全表面に酸化膜と突出したチップ部を形成す
る段階と、前記チップ部周囲の前記酸化膜上に及び前記
第1絶縁膜パターン上に第2絶縁膜と導電層を積層する
段階と、前記チップ部の表面部分に形成された酸化膜と
前記第1絶縁膜パターン及び前記第1絶縁膜パターン上
に形成された第2絶縁膜及び導電層を除去してチップ部
を露出させる段階と、前記露出されたチップ部の表面部
分に浅い接合領域を形成する段階と、を有する電界放出
アレーの製造方法であることを特徴とする。
上にチップ部を形成するための少なくとも一つの第1絶
縁膜パターンを形成する段階と、前記第1絶縁膜パター
ンをマスクとして利用して半導体基板の上部を等方性蝕
刻し、前記第1絶縁膜パターンの下部に少なくとも一つ
のアンダカッティング部を形成する段階と、前記第1絶
縁膜パターンをマスクとして使用して半導体基板の全面
に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に高濃度の第
2導電型の不純物領域を形成する段階と、前記アンダカ
ッティング部を含んだ半導体基板の全面を酸化させて半
導体基板の全表面に酸化膜と突出したチップ部を形成す
る段階と、前記チップ部周囲の前記酸化膜上に及び前記
第1絶縁膜パターン上に第2絶縁膜と導電層を積層する
段階と、前記チップ部の表面部分に形成された酸化膜と
前記第1絶縁膜パターン及び前記第1絶縁膜パターン上
に形成された第2絶縁膜及び導電層を除去してチップ部
を露出させる段階と、前記露出されたチップ部の表面部
分に浅い接合領域を形成する段階と、を有する電界放出
アレーの製造方法であることを特徴とする。
【0022】
【作用】チップ部はp+ 不純物がドーピングされてお
り、その表面部分にn+ 不純物で浅い接合領域が形成さ
れているため、チップ部自体にp−n接合が含まれるこ
とになり、トンネリング効果を利用して電子を放出する
場合には、必要な印加電圧が低下する。
り、その表面部分にn+ 不純物で浅い接合領域が形成さ
れているため、チップ部自体にp−n接合が含まれるこ
とになり、トンネリング効果を利用して電子を放出する
場合には、必要な印加電圧が低下する。
【0023】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に
説明する。
説明する。
【0024】図1は、本発明の電界放出アレー(以下
「FEA」という。)に形成されるマイクロチップの断
面構造を示している。
「FEA」という。)に形成されるマイクロチップの断
面構造を示している。
【0025】同図で分かるように、上部にチップ部42
を有するマイクロチップは、第1導電型であるP型半導
体基板31上に形成されている。
を有するマイクロチップは、第1導電型であるP型半導
体基板31上に形成されている。
【0026】つまり、前記P型半導体基板31の上部に
は、第1導電型のp+ 型の不純物領域35が形成されて
おり、前記チップ部42を中心とした半導体基板31の
表面部分及び前記第1導電型のp+ 型の不純物領域35
上には第2導電型のn+ 不純物領域39が形成されてい
る。
は、第1導電型のp+ 型の不純物領域35が形成されて
おり、前記チップ部42を中心とした半導体基板31の
表面部分及び前記第1導電型のp+ 型の不純物領域35
上には第2導電型のn+ 不純物領域39が形成されてい
る。
【0027】そして、前記チップ部42は、ピラミッド
状に形成されており、その表面部分には浅い接合領域4
7が形成されている。
状に形成されており、その表面部分には浅い接合領域4
7が形成されている。
【0028】このように形成されたマイクロチップに電
圧が印加された場合には、トンネリング効果によりチッ
プ部42から電子が放出される。
圧が印加された場合には、トンネリング効果によりチッ
プ部42から電子が放出される。
【0029】また、前記半導体基板31上には、チップ
部42形成部分の周辺に半導体基板31の表面部分を酸
化させ、かつ、チップ部42を露出させる開口部を有す
る酸化膜41が形成されており、その酸化膜41上には
酸化膜41の開口に対応するピンホールを有し、かつ、
チップ部42の高さと略同程度の厚さを有する絶縁膜4
3が形成され、さらにこの絶縁膜43上には、前記ピン
ホールに対応する開口部を有する導電層45が形成され
ている。
部42形成部分の周辺に半導体基板31の表面部分を酸
化させ、かつ、チップ部42を露出させる開口部を有す
る酸化膜41が形成されており、その酸化膜41上には
酸化膜41の開口に対応するピンホールを有し、かつ、
チップ部42の高さと略同程度の厚さを有する絶縁膜4
3が形成され、さらにこの絶縁膜43上には、前記ピン
ホールに対応する開口部を有する導電層45が形成され
ている。
【0030】以下、本発明に係るFEAとマイクロチッ
プの製造方法について、添付図面を参照して詳細に説明
する。
プの製造方法について、添付図面を参照して詳細に説明
する。
【0031】図2〜図10は、本発明の一例によるFE
Aとマイクロチップの製造方法を説明するための概略図
である。
Aとマイクロチップの製造方法を説明するための概略図
である。
【0032】図2は、パッド酸化膜33の形成段階を示
している。
している。
【0033】図に示すように、まず第1導電型のp型半
導体基板31の表面部分を熱酸化させ、厚さ約0.05
μm の薄いパッド酸化膜33を形成している。
導体基板31の表面部分を熱酸化させ、厚さ約0.05
μm の薄いパッド酸化膜33を形成している。
【0034】図3は、第1導電型のp+ 型不純物のドー
ピング段階を示している。
ピング段階を示している。
【0035】図2に示すようにして、パッド酸化膜33
の形成された半導体基板31に、80keVのイオンエ
ネルギー、かつ、1.8×1014/cm2 の面密度で、ボ
ロンのような不純物を注入し、前記半導体基板31の上
部にp+ 不純物領域35を形成する。
の形成された半導体基板31に、80keVのイオンエ
ネルギー、かつ、1.8×1014/cm2 の面密度で、ボ
ロンのような不純物を注入し、前記半導体基板31の上
部にp+ 不純物領域35を形成する。
【0036】図4は、第1絶縁膜37の形成段階を示し
ている。
ている。
【0037】図3の段階終了後、半導体基板31の表面
部分を酸化させ、酸化シリコンで構成された厚さ0.5
μm の第1絶縁膜37を形成する。
部分を酸化させ、酸化シリコンで構成された厚さ0.5
μm の第1絶縁膜37を形成する。
【0038】図5は、前記第1絶縁膜37をパタニング
して、第1絶縁膜パターン37′を形成する段階を示し
ている。
して、第1絶縁膜パターン37′を形成する段階を示し
ている。
【0039】図4に示すようにして第1絶縁膜37を形
成してから、その第1絶縁膜37上にフォトレジストを
塗布して、フォトレジスト層(図示せず)を形成する。
成してから、その第1絶縁膜37上にフォトレジストを
塗布して、フォトレジスト層(図示せず)を形成する。
【0040】次に、マイクロチップを形成する部分を選
択的に露光してから前記露光されたフォトレジスト層を
現像して、マイクロチップを形成する部分にドット状の
フォトレジストパターン(図示せず)を形成する。
択的に露光してから前記露光されたフォトレジスト層を
現像して、マイクロチップを形成する部分にドット状の
フォトレジストパターン(図示せず)を形成する。
【0041】次いで、前記ドット状のフォトレジストパ
ターンをエッチングマスクとして使用し、前記第1絶縁
膜37及びパッド酸化膜33を半導体基板31の表面が
露出されるまで異方性蝕刻すれば、大きさが約2μm の
ドット状の第1絶縁膜パターン37′が形成される。こ
こで、第1絶縁膜パターン37′の下にパッド酸化膜パ
ターン33′が形成される。
ターンをエッチングマスクとして使用し、前記第1絶縁
膜37及びパッド酸化膜33を半導体基板31の表面が
露出されるまで異方性蝕刻すれば、大きさが約2μm の
ドット状の第1絶縁膜パターン37′が形成される。こ
こで、第1絶縁膜パターン37′の下にパッド酸化膜パ
ターン33′が形成される。
【0042】次に、残留するフォトレジストパターンを
ストリップして除去する。
ストリップして除去する。
【0043】図6は、前記第1絶縁膜パターン37′の
下部にアンダカッティング部を形成して、第2導電型不
純物領域39を形成する段階を示している。
下部にアンダカッティング部を形成して、第2導電型不
純物領域39を形成する段階を示している。
【0044】より具体的には、図5に示すようにして第
1絶縁膜パターン37′を形成してから、前記第1絶縁
膜パターン37′を蝕刻マスクとして使用し、前記半導
体基板31の表面部分を等方性蝕刻すれば、半導体基板
31の蝕刻深さと同じ速度で前記ドット状の第1絶縁膜
パターン37′の下部シリコンがアンダカッティングさ
れ、図に示すように前記第1絶縁膜パターン37′の下
にアンダカッティング部と、ピラミッドあるいは円錐状
のシリコンチップ部が形成される。
1絶縁膜パターン37′を形成してから、前記第1絶縁
膜パターン37′を蝕刻マスクとして使用し、前記半導
体基板31の表面部分を等方性蝕刻すれば、半導体基板
31の蝕刻深さと同じ速度で前記ドット状の第1絶縁膜
パターン37′の下部シリコンがアンダカッティングさ
れ、図に示すように前記第1絶縁膜パターン37′の下
にアンダカッティング部と、ピラミッドあるいは円錐状
のシリコンチップ部が形成される。
【0045】蝕刻される半導体基板31の深さは、約
0.8μm 以上、1μm であることが望ましい。ここで、
参照番号35′は等方性蝕刻後のp+ 不純物領域を示し
ている。
0.8μm 以上、1μm であることが望ましい。ここで、
参照番号35′は等方性蝕刻後のp+ 不純物領域を示し
ている。
【0046】次に、前記第1絶縁膜パターン37´をイ
オン注入マスクとして使用し、半導体基板31の全面に
燐イオンのようなn+ イオンを注入して、チップ部形成
部分付近の半導体基板31の表面部分に、そして前記p
+ 不純物領域35上にn+ 不純物領域39を形成する。
オン注入マスクとして使用し、半導体基板31の全面に
燐イオンのようなn+ イオンを注入して、チップ部形成
部分付近の半導体基板31の表面部分に、そして前記p
+ 不純物領域35上にn+ 不純物領域39を形成する。
【0047】図7は、半導体基板31の全面を熱酸化さ
せ、酸化膜41とチップ部42を形成する段階を示して
いる。
せ、酸化膜41とチップ部42を形成する段階を示して
いる。
【0048】前記n+ 不純物領域39を形成した後、半
導体基板の全表面を熱酸化させマイクロチップのアンダ
カッティング部を含んだ半導体基板31の全面に、厚さ
0.2μm 〜0.3μm の酸化膜41を形成すると同時
に、前記シリコンチップ部を先針化して、先針化された
チップ部42を形成する。
導体基板の全表面を熱酸化させマイクロチップのアンダ
カッティング部を含んだ半導体基板31の全面に、厚さ
0.2μm 〜0.3μm の酸化膜41を形成すると同時
に、前記シリコンチップ部を先針化して、先針化された
チップ部42を形成する。
【0049】図8は、第2絶縁膜43及び導電層45を
形成する段階を示している。
形成する段階を示している。
【0050】この段階は、図7の段階後、結果物の全面
に、CVD法、スパッタリング方法や他の方法により酸
化シリコンのような絶縁物質を蒸着して、前記半導体基
板31及び前記第1絶縁膜パターン37′上に厚さ1μ
m 〜2μm の第2絶縁膜43を形成し、続いて前記第2
絶縁膜43上に金Au,モリブデンMo,アルミニウム
Al,タングステンW等の金属、不純物がドーピングさ
れたポリシリコン等の半導体物質の導電性物質を蒸着
し、厚さ0.2μm 〜1.5μm の導電層45を形成す
る。
に、CVD法、スパッタリング方法や他の方法により酸
化シリコンのような絶縁物質を蒸着して、前記半導体基
板31及び前記第1絶縁膜パターン37′上に厚さ1μ
m 〜2μm の第2絶縁膜43を形成し、続いて前記第2
絶縁膜43上に金Au,モリブデンMo,アルミニウム
Al,タングステンW等の金属、不純物がドーピングさ
れたポリシリコン等の半導体物質の導電性物質を蒸着
し、厚さ0.2μm 〜1.5μm の導電層45を形成す
る。
【0051】図9は、マイクロチップのチップ部42を
露出させて、チップ部42に浅い接合領域47を形成す
るための不純物を注入する段階を示している。
露出させて、チップ部42に浅い接合領域47を形成す
るための不純物を注入する段階を示している。
【0052】この段階は、図8で得られた結果物に酸化
物のエッチング液を使用してリフトオフ段階を遂行し、
マイクロチップのチップ部42の表面部分に形成された
酸化膜41の一部を選択的に取り除いている。
物のエッチング液を使用してリフトオフ段階を遂行し、
マイクロチップのチップ部42の表面部分に形成された
酸化膜41の一部を選択的に取り除いている。
【0053】その際、チップ部42上に形成されている
パッド酸化膜パターン33′や、第1絶縁膜パターン3
7′、第1絶縁膜パターン37′上に形成された第2絶
縁膜43及び導電層45で構成された構造物が取り除か
れ、チップ部42自体が露出するようになる。ここで、
酸化膜41は、チップ部42を露出させる開口部を具備
するようになる。
パッド酸化膜パターン33′や、第1絶縁膜パターン3
7′、第1絶縁膜パターン37′上に形成された第2絶
縁膜43及び導電層45で構成された構造物が取り除か
れ、チップ部42自体が露出するようになる。ここで、
酸化膜41は、チップ部42を露出させる開口部を具備
するようになる。
【0054】次に、マイクロチップの表面部分にAsの
ような不純物を20keVのイオンエネルギーで1×1
014/cm2 の面密度で注入し、チップ部42の表面部分
に深さ0.1μm 以下の浅い接合領域47を形成する。
ような不純物を20keVのイオンエネルギーで1×1
014/cm2 の面密度で注入し、チップ部42の表面部分
に深さ0.1μm 以下の浅い接合領域47を形成する。
【0055】図10は、図9に示すようにして形成され
た浅い接合領域47が形成されたチップ部42を有す
る、完成されたマイクロチップおよびFEAの断面を示
している。
た浅い接合領域47が形成されたチップ部42を有す
る、完成されたマイクロチップおよびFEAの断面を示
している。
【0056】この図は、図1に示したものと同一であ
る。
る。
【0057】本発明によるFEAは、前記マイクロチッ
プと、電極として用いられる導電層45とをマトリック
ス状で配列して製造される。
プと、電極として用いられる導電層45とをマトリック
ス状で配列して製造される。
【0058】このような方法で、当業者は、FEAを製
造することができる。
造することができる。
【0059】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものでなく本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の改変
をなし得ることは無論である。
ものでなく本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の改変
をなし得ることは無論である。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマイ
クロチップおよび電界放出アレー(FEA)には、チッ
プ部自体がp−n接合を有する、即ちチップ部はp+ 不
純物がドーピングされており、その表面部分にn+ 不純
物で浅い接合領域が形成されるため、トンネリング効果
を利用して電子を放出させために必要な電圧を低下させ
ることができる。
クロチップおよび電界放出アレー(FEA)には、チッ
プ部自体がp−n接合を有する、即ちチップ部はp+ 不
純物がドーピングされており、その表面部分にn+ 不純
物で浅い接合領域が形成されるため、トンネリング効果
を利用して電子を放出させために必要な電圧を低下させ
ることができる。
【0061】また、電極として用いられる導電層と、誘
電膜層とがチップ部の周囲にリフトオフ法を利用して自
己整合的に形成され、前記浅い接合領域は、予め形成さ
れた電極用の導電層とその下部に存する絶縁膜とを利用
してのイオン注入によって形成されるので、マイクロチ
ップを有する電界放出アレーを容易かつ簡単に製造する
ことができる。
電膜層とがチップ部の周囲にリフトオフ法を利用して自
己整合的に形成され、前記浅い接合領域は、予め形成さ
れた電極用の導電層とその下部に存する絶縁膜とを利用
してのイオン注入によって形成されるので、マイクロチ
ップを有する電界放出アレーを容易かつ簡単に製造する
ことができる。
【図1】本発明のFEAに形成されるマイクロチップの
構造を例示するための断面図。
構造を例示するための断面図。
【図2】パッド酸化膜の形成段階を示す断面図。
【図3】第1導電型のp+ 型不純物のドーピング段階を
示す断面図。
示す断面図。
【図4】第1絶縁膜の形成段階を示す断面図。
【図5】第1絶縁膜をパタニングして、第1絶縁膜パタ
ーンを形成する段階を示す断面図。
ーンを形成する段階を示す断面図。
【図6】第1絶縁膜パターンの下部にアンダカッティン
グ部を形成し、第2導電型不純物領域を形成する段階を
示す断面図。
グ部を形成し、第2導電型不純物領域を形成する段階を
示す断面図。
【図7】半導体基板の全面を熱酸化させ、酸化膜とマイ
クロチップを形成する段階を示す断面図。
クロチップを形成する段階を示す断面図。
【図8】第2絶縁膜及び導電層を形成する段階を示す断
面図。
面図。
【図9】マイクロチップ部分を露出させて浅い接合領域
を形成するために不純物を注入する段階を示す断面図。
を形成するために不純物を注入する段階を示す断面図。
【図10】浅い接合領域が形成されたチップ部を有す
る、完成されたマイクロチップおよびFEAの断面を示
す断面図。
る、完成されたマイクロチップおよびFEAの断面を示
す断面図。
【図11】従来のFEAの断面を示す断面図。
31 第1導電型半導体基板 35 第1導電型の不純物領域(第1不純物領域) 39 第2導電型の不純物領域(第2不純物領域) 41 酸化膜 42 チップ部 43 絶縁膜 45 導電層 47 第2導電型の浅い接合領域
Claims (15)
- 【請求項1】上部にチップ部を有する第1導電型半導体
基板と、 前記半導体基板の上部に形成されており、第1導電型の
不純物が注入された高濃度の第1不純物領域と、 前記チップ部周囲の半導体基板の表面部分及び前記第1
不純物領域上に形成された第2導電型の不純物が注入さ
れた第2不純物領域と、 前記チップ部の表面部分に形成された第2導電型の浅い
接合領域と、 を有することを特徴とするマイクロチップ。 - 【請求項2】前記浅い接合領域は、 0.1μm 以下の深さ
を有することを特徴とする請求項1項記載のマイクロチ
ップ。 - 【請求項3】前記第2不純物領域は、燐でドープされて
おり、前記浅い接合領域は、Asでドーピングされてい
ることを特徴とする請求項1項記載のマイクロチップ。 - 【請求項4】上部にチップ部を有する第1導電型半導体
基板と、 前記半導体基板の上部に形成された第1導電型の不純物
が注入された高濃度の第1不純物領域と、 前記チップ部周囲の半導体基板の表面部分及び前記第1
不純物領域上に形成された第2導電型の不純物が注入さ
れた第2不純物領域と、 前記チップ部の表面付近に形成された第2導電型の浅い
接合領域と、 前記チップ部を露出させるピンホールが設けられ、前記
半導体基板上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に形成され前記絶縁膜のピンホールと一致
した開口部を有する導電層と、 を有することを特徴とする電界放出アレー。 - 【請求項5】前記絶縁膜と前記半導体基板の間に、前記
絶縁膜のピンホールに対応する開口部が設けられた酸化
膜を、さらに有することを特徴とする請求項4項記載の
電界放出アレー。 - 【請求項6】前記絶縁膜は、酸化シリコンで構成された
ことを特徴とする請求項4項記載の電界放出アレー。 - 【請求項7】前記導電層は、Au,Mo,Al及びWよ
り構成された群から選択された金属で構成されているこ
とを特徴とする請求項4項記載の電界放出アレー。 - 【請求項8】前記導電層は不純物のドーピングされたポ
リシリコンで構成されたことを特徴とする請求項4項記
載の電界放出アレー。 - 【請求項9】第1導電型の半導体基板上にチップ部を形
成するための絶縁膜パターンを形成する段階と、 前記絶縁膜パターンをマスクとして利用して半導体基板
の上部を等方性蝕刻し、前記絶縁膜パターンの下部にア
ンダカッティング部を形成する段階と、 前記絶縁膜パターンをマスクとして使用して半導体基板
の全面に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に高濃
度の第2導電型の不純物領域を形成する段階と、 前記アンダカッティング部を含んだ半導体基板の全面を
酸化させ、半導体基板の全表面に酸化膜と半導体基板上
に突出したチップ部とを形成する段階と、 前記チップ部の表面上に形成された酸化膜を選択的に取
り除き、前記酸化膜に前記チップ部を露出させる開口部
を形成する段階と、 前記チップ部の表面部分に浅い接合領域を形成する段階
と、 を有することを特徴とするマイクロチップの製造方法。 - 【請求項10】前記絶縁膜パターンを形成する段階は、 前記半導体基板の表面部分を熱酸化して前記半導体基板
上にパッド酸化膜を形成する段階と、 前記パッド酸化膜上に第1絶縁膜を形成する段階と、 前記第1絶縁膜および前記パッド酸化膜をパタニングし
て前記第1絶縁膜パターン及びパッド酸化膜パターンを
形成する段階と、 を有することを特徴とする請求項9項記載のマイクロチ
ップの製造方法。 - 【請求項11】前記酸化膜を取り除き、開口部を形成す
る段階は、 前記酸化膜上に絶縁物質と導電性物質とを順次蒸着し
て、前記チップ部上に形成された前記酸化膜の一部を露
出させる開口部を有する第2絶縁層と導電層を形成する
段階と、 前記導電層をマスクとして使用して前記チップ部上に形
成された酸化膜の一部を取り除く段階と、 を有することを特徴とする請求項9項記載のマイクロチ
ップの製造方法。 - 【請求項12】前記浅い接合領域は、 0.1μm 以下の深
さを有することを特徴とする請求項9項記載のマイクロ
チップの製造方法。 - 【請求項13】第1導電型の半導体基板上にチップ部を
形成するための第1絶縁膜パターンを形成する段階と、 前記第1絶縁膜パターンをマスクとして利用して半導体
基板の上部を等方性蝕刻し、前記第1絶縁膜パターンの
下部にアンダカッティング部を形成する段階と、 前記第1絶縁膜パターンをマスクとして使用して半導体
基板の全面に不純物を注入し、前記半導体基板の上部に
高濃度の第2導電型の不純物領域を形成する段階と、 前記アンダカッティング部を含んだ半導体基板の全面を
酸化させて半導体基板の全表面に酸化膜と突出したチッ
プ部とを形成する段階と、 前記チップ部周囲の半導体基板の全面及び前記第1絶縁
膜パターン上に第2絶縁膜と導電層とを積層する段階
と、 前記チップ部の表面部分に形成された酸化膜の一部、前
記第1絶縁膜パターン、前記第1絶縁膜パターン上に形
成された第2絶縁膜及び導電層の一部を除去してチップ
部を露出させる段階と、 前記露出されたチップ部の表面部分に浅い接合領域を形
成する段階と、 を有することを特徴とする電界放出アレーの製造方法。 - 【請求項14】前記導電層は、Au,Mo,Al及びW
より構成された群から選択された金属で構成されている
ことを特徴とする請求項13項記載の電界放出アレーの
製造方法。 - 【請求項15】前記導電層は、不純物のドーピングされ
たポリシリコンで構成されたことを特徴とする請求項1
3項記載の電界放出アレーの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930014188A KR0176423B1 (ko) | 1993-07-26 | 1993-07-26 | 전계 방출 어레이 및 그의 제조 방법 |
KR1993-14188 | 1993-07-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0757620A true JPH0757620A (ja) | 1995-03-03 |
JP2896308B2 JP2896308B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=19360033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16191994A Expired - Fee Related JP2896308B2 (ja) | 1993-07-26 | 1994-07-14 | 電界放出アレー及びその製造方法、及びマイクロチップの製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5420054A (ja) |
JP (1) | JP2896308B2 (ja) |
KR (1) | KR0176423B1 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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JP2019212567A (ja) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 電子放出素子とその製造方法 |
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- 1993-07-26 KR KR1019930014188A patent/KR0176423B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16191994A patent/JP2896308B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-18 US US08/276,468 patent/US5420054A/en not_active Expired - Fee Related
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KR950005109A (ko) | 1995-02-18 |
KR0176423B1 (ko) | 1999-05-15 |
US5420054A (en) | 1995-05-30 |
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