JPH0777116B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0777116B2 JPH0777116B2 JP25992285A JP25992285A JPH0777116B2 JP H0777116 B2 JPH0777116 B2 JP H0777116B2 JP 25992285 A JP25992285 A JP 25992285A JP 25992285 A JP25992285 A JP 25992285A JP H0777116 B2 JPH0777116 B2 JP H0777116B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- sub
- regions
- semiconductor device
- junction
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/308—Semiconductor cathodes, e.g. cathodes with PN junction layers
Landscapes
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は、ｎ形領域とその下側にあるｐ形領域との間
にpn接合を有する半導体基体を具え、そのpn接合に逆方
向に電圧が印加された時、なだれ増倍によって前記半導
体基体に電子が発生され、それら電子が前記半導体基体
より放射されるカソードにより電子電流を発生する半導
体装置に関するものである。
にpn接合を有する半導体基体を具え、そのpn接合に逆方
向に電圧が印加された時、なだれ増倍によって前記半導
体基体に電子が発生され、それら電子が前記半導体基体
より放射されるカソードにより電子電流を発生する半導
体装置に関するものである。
かかる装置は1981年１月15日の公報に公開されたオラン
ダ特許出願第7905470号に公知である。
ダ特許出願第7905470号に公知である。
この出願ではなかんずくフラット表示装置が、放射領域
を有する半導体装置から発生する電子によって活性化さ
れる螢光スクリーンを備えて図示されており、その放射
領域はxyマトリックスに組織され、そこでは各時間異な
った群の放射領域の駆動に依存して、電子放射の異なっ
たパターンそれ故に異なった螢光パターンが発生する。
を有する半導体装置から発生する電子によって活性化さ
れる螢光スクリーンを備えて図示されており、その放射
領域はxyマトリックスに組織され、そこでは各時間異な
った群の放射領域の駆動に依存して、電子放射の異なっ
たパターンそれ故に異なった螢光パターンが発生する。
関連する例では、半導体カソードが使用されその動作は
pn接合が逆方向バイアスされた時の電子のなだれ増倍に
基づいている。そのpn接合は放射表面の面で削減された
ブレークダウン電圧を有し、その位置で、ブレークダウ
ン電圧でその空乏区域が表面まで延在せず、発生する電
子を通過させるに十分薄い表面層でそこから分離されて
残るような厚みと不純物濃度とを有しており、ｎ形導電
層によって表面から分離されている。
pn接合が逆方向バイアスされた時の電子のなだれ増倍に
基づいている。そのpn接合は放射表面の面で削減された
ブレークダウン電圧を有し、その位置で、ブレークダウ
ン電圧でその空乏区域が表面まで延在せず、発生する電
子を通過させるに十分薄い表面層でそこから分離されて
残るような厚みと不純物濃度とを有しており、ｎ形導電
層によって表面から分離されている。
前記特許出願はまた、かかる半導体カソードが電子管に
使用され、その放射表面がほぼ環状である応用を開示し
ている。通常の陰極線管へのかかる半導体カソードの使
用では、そこに示される実施態様におけるごとく一般に
仮想源からはスタートせず、半導体カソードによって放
射される電子はいわゆるクロスオーバーで一緒になる。
電子はそれで発生するビームの表面にそって主として動
き、それは前記特許出願にも記載したごとく電子光学的
観点から有利であろう。
使用され、その放射表面がほぼ環状である応用を開示し
ている。通常の陰極線管へのかかる半導体カソードの使
用では、そこに示される実施態様におけるごとく一般に
仮想源からはスタートせず、半導体カソードによって放
射される電子はいわゆるクロスオーバーで一緒になる。
電子はそれで発生するビームの表面にそって主として動
き、それは前記特許出願にも記載したごとく電子光学的
観点から有利であろう。
一般に所望の電子電流は半導体カソードが使用される陰
極線管のタイプにより決まっている。例えば、ほぼ20μ
ｍを超える直径を有する環状放射表面を有する半導体カ
ソードによっては、100μＡ以上の電子電流（ビーム電
流）が発生可能である。全放射表面と半導体カソードの
効率に関係するこの電子電流によって電子電流密度が決
まる。
極線管のタイプにより決まっている。例えば、ほぼ20μ
ｍを超える直径を有する環状放射表面を有する半導体カ
ソードによっては、100μＡ以上の電子電流（ビーム電
流）が発生可能である。全放射表面と半導体カソードの
効率に関係するこの電子電流によって電子電流密度が決
まる。
この電子電流密度は実際には安定度が生じる程度に低め
られる。真空系でのどの残留ガス（例えばH2O，CO2，
O2）も電子放射表面に吸着され、もともと半導体基体で
発生する電子の、仕事関数を削減するためにこの表面に
置かれたセシウムの単一原子層と原位置で、そして半導
体結晶と相互に影響し合う。半導体基体から放射される
電子の影響（主として発生する熱の影響）で、その時形
成された化合物は分解され吸着された原子は排除される
（吸着が解かれる）。吸着された原子は電界の影響で
（例えば調整電流により発生する電界）放射領域から拡
散によってまた排除される。これらの機構が確実に十分
影響力を有するよう、実際に可能でありまたは所望であ
る値より高い値まで調整電流を調整して電子電流密度を
増加することが屡々要求される。
られる。真空系でのどの残留ガス（例えばH2O，CO2，
O2）も電子放射表面に吸着され、もともと半導体基体で
発生する電子の、仕事関数を削減するためにこの表面に
置かれたセシウムの単一原子層と原位置で、そして半導
体結晶と相互に影響し合う。半導体基体から放射される
電子の影響（主として発生する熱の影響）で、その時形
成された化合物は分解され吸着された原子は排除される
（吸着が解かれる）。吸着された原子は電界の影響で
（例えば調整電流により発生する電界）放射領域から拡
散によってまた排除される。これらの機構が確実に十分
影響力を有するよう、実際に可能でありまたは所望であ
る値より高い値まで調整電流を調整して電子電流密度を
増加することが屡々要求される。
本発明の目的は、より安定度の高い冒頭に述べた種類の
装置を提供せんとするものである。
装置を提供せんとするものである。
この目的を達成するために、本発明装置は、冒頭に述べ
た種類の半導体装置において、前記カソードが複数の相
互に分離されたｎ形サブ領域を具え、当該複数のサブ領
域が第１の電気接続および第２の電気接続との間に並列
に接続されていることを特徴とするものである。
た種類の半導体装置において、前記カソードが複数の相
互に分離されたｎ形サブ領域を具え、当該複数のサブ領
域が第１の電気接続および第２の電気接続との間に並列
に接続されていることを特徴とするものである。
本発明は、半導体カソードの安定度が、小さい放射サブ
領域の群がもとの放射パターンで決められる表面にわた
って均一に分配され、放射サブ領域の全表面積がもとの
パターンのそれより著しく小さいという本発明の手段で
増大するという認識に基づいている。原理的にこれはす
でに約１μｍ2の表面積を有する非常に小さなパターン
や約0.5μｍの環状幅の約10μｍの直径を有する環状パ
ターンにまた適用されている。
領域の群がもとの放射パターンで決められる表面にわた
って均一に分配され、放射サブ領域の全表面積がもとの
パターンのそれより著しく小さいという本発明の手段で
増大するという認識に基づいている。原理的にこれはす
でに約１μｍ2の表面積を有する非常に小さなパターン
や約0.5μｍの環状幅の約10μｍの直径を有する環状パ
ターンにまた適用されている。
“共通な電気的接続”とは、例えば１つの群に属する同
じ形のすべての半導体区域を、内部接続する対応する半
導体区域用の共通のメタライゼーションや、高不純物濃
度が埋め込まれた半導体区域の使用で、１つの群に属す
るすべてのサブ領域を実際に等しく調整するような手段
が、取られるという意味であるとここでは理解すべきで
ある。前記オランダ国特許出願第7905470号明細書に記
載されている半導体カソードの形、例えば電子放射領域
の群が環状または環状領域に均一に分配されているよう
なものが使用されると、pn接合のすべてのｐ形領域はそ
の時半導体基体のより低い側でのメタライゼーションを
介して電気的な導電方法で内部接続され、また一方ｎ形
領域は放射表面の外側の深いｎ拡散を介して内部接続さ
れる。しかしながら、そこに示される加速電極は別々の
電位がかけられるいくつかの部分に順次に分割されても
よい。またこの電極は別に全くまたは部分的に省略され
てもよい。
じ形のすべての半導体区域を、内部接続する対応する半
導体区域用の共通のメタライゼーションや、高不純物濃
度が埋め込まれた半導体区域の使用で、１つの群に属す
るすべてのサブ領域を実際に等しく調整するような手段
が、取られるという意味であるとここでは理解すべきで
ある。前記オランダ国特許出願第7905470号明細書に記
載されている半導体カソードの形、例えば電子放射領域
の群が環状または環状領域に均一に分配されているよう
なものが使用されると、pn接合のすべてのｐ形領域はそ
の時半導体基体のより低い側でのメタライゼーションを
介して電気的な導電方法で内部接続され、また一方ｎ形
領域は放射表面の外側の深いｎ拡散を介して内部接続さ
れる。しかしながら、そこに示される加速電極は別々の
電位がかけられるいくつかの部分に順次に分割されても
よい。またこの電極は別に全くまたは部分的に省略され
てもよい。
本発明に係わる好適な実施態様は、前記複数のサブ領域
が環状パターンに従って配列されることを特徴とするも
のである。かかる実施態様は前述のごとく電子光学的考
察からとくに適切である。放射サブ領域の他の配列もま
た可能で、オランダ国特許出願第8300631号や第8400632
号明細書記載の表示装置またはレーザー材料の活性化の
ための線形配列がある。
が環状パターンに従って配列されることを特徴とするも
のである。かかる実施態様は前述のごとく電子光学的考
察からとくに適切である。放射サブ領域の他の配列もま
た可能で、オランダ国特許出願第8300631号や第8400632
号明細書記載の表示装置またはレーザー材料の活性化の
ための線形配列がある。
前記手段によれば、高い局所的電流密度が得られ、それ
は原理的にカソードの所望の安定度につながる。にもか
かわらず、より効率的な電流密度はできるだけ高いこと
が、逆方向バイアスされたpn接合の前記カソードには特
に望まれる。これはなかんずくいわゆる充填率（放射サ
ブ領域の表面積の総和を全表面積で除した商）ができる
だけ高くなければならないことを意味する。
は原理的にカソードの所望の安定度につながる。にもか
かわらず、より効率的な電流密度はできるだけ高いこと
が、逆方向バイアスされたpn接合の前記カソードには特
に望まれる。これはなかんずくいわゆる充填率（放射サ
ブ領域の表面積の総和を全表面積で除した商）ができる
だけ高くなければならないことを意味する。
しかしながらこの形のカソードでは、充填率が増加する
と、主要な表面に接するｎ形領域でのシリーズ抵抗によ
る電流供給の問題がおこる。これは、順次に電位差に起
因する高電流を伴って、種々の電子放射領域でのpn接合
の調整を不均一とする。さらに、ｎ形領域での抵抗に起
因してカソードは実際には低いダイオード電流を呈する
（カソードの構造、特にｐ形領域のシリーズ抵抗によっ
て決まる最大許容電流の10から20％程度）。
と、主要な表面に接するｎ形領域でのシリーズ抵抗によ
る電流供給の問題がおこる。これは、順次に電位差に起
因する高電流を伴って、種々の電子放射領域でのpn接合
の調整を不均一とする。さらに、ｎ形領域での抵抗に起
因してカソードは実際には低いダイオード電流を呈する
（カソードの構造、特にｐ形領域のシリーズ抵抗によっ
て決まる最大許容電流の10から20％程度）。
さらに、ｎ形表面領域での高い電流密度は高い電界を発
生し、セシウムを移転させ、その結果再び放射の不安定
度と不均質が生じる。
生し、セシウムを移転させ、その結果再び放射の不安定
度と不均質が生じる。
上述の問題は、さらに本明細書で取扱う第２の発明によ
り解決される。すなわち本明細書で取扱う第２の発明
は、その主要な表面に接するｎ形領域とｐ形領域間にpn
接合を有する半導体基体を具え、一方そのpn接合に逆方
向電圧がかかると、なだれ増倍によって前記半導体基体
に電子が発生し、それら電子が半導体基体から放射さ
れ、前記pn接合が前記主要な表面に主として平行に電子
放射領域の領域ですくなくとも延在し、前記pn接合の他
の部分よりより低いブレークダウン電圧を局所的に有
し、より低いブレークダウン電圧を有するその部分が、
ブレークダウン電圧で前記pn接合の空乏区域がその表面
まで延在せず、発生する電子を通過させるに十分薄い表
面層でそこから分離されて残るような厚みと不純物濃度
有する、ｎ形導電層によってその表面から分離され、か
つ、そのｎ形領域が電気的導電材料の層で被覆され、そ
の導電層はそのｎ形領域に接触し、前記電子放射領域の
領域で開口部が備えられる、カソードにより電子電流を
発生する半導体装置であって、前記開口部が前記主要な
表面の電子放射領域で相互に分離された複数のサブ領域
により構成され、複数の当該サブ領域が第１のおよび第
２の電気接続間に並列に接続されていることを特徴とす
るものである。
り解決される。すなわち本明細書で取扱う第２の発明
は、その主要な表面に接するｎ形領域とｐ形領域間にpn
接合を有する半導体基体を具え、一方そのpn接合に逆方
向電圧がかかると、なだれ増倍によって前記半導体基体
に電子が発生し、それら電子が半導体基体から放射さ
れ、前記pn接合が前記主要な表面に主として平行に電子
放射領域の領域ですくなくとも延在し、前記pn接合の他
の部分よりより低いブレークダウン電圧を局所的に有
し、より低いブレークダウン電圧を有するその部分が、
ブレークダウン電圧で前記pn接合の空乏区域がその表面
まで延在せず、発生する電子を通過させるに十分薄い表
面層でそこから分離されて残るような厚みと不純物濃度
有する、ｎ形導電層によってその表面から分離され、か
つ、そのｎ形領域が電気的導電材料の層で被覆され、そ
の導電層はそのｎ形領域に接触し、前記電子放射領域の
領域で開口部が備えられる、カソードにより電子電流を
発生する半導体装置であって、前記開口部が前記主要な
表面の電子放射領域で相互に分離された複数のサブ領域
により構成され、複数の当該サブ領域が第１のおよび第
２の電気接続間に並列に接続されていることを特徴とす
るものである。
かくて、ｎ形領域に平行な低抵抗電流路が得られ、それ
でかかるカソードは前述の問題のない高効率電流密度で
動作することができる。
でかかるカソードは前述の問題のない高効率電流密度で
動作することができる。
高充填率の得られるかかる半導体装置の好適な実施態様
は、前記電子放射領域が実際上ストリップ状であること
を特徴とするものである。
は、前記電子放射領域が実際上ストリップ状であること
を特徴とするものである。
以上いくつかの実施態様と図面を参照し、本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
添付図面にはスケールが記入されてないが、説明を明確
にするため断面特に厚み方向の大きさは著しく誇張され
ている。同じ導電形の半導体区域は一般に同一方向のハ
ッチがつけられ、図面中対応する部分には同じ参照番号
がつけられている。
にするため断面特に厚み方向の大きさは著しく誇張され
ている。同じ導電形の半導体区域は一般に同一方向のハ
ッチがつけられ、図面中対応する部分には同じ参照番号
がつけられている。
第１図ならびに第２図の半導体装置１は半導体基体２、
例えばシリコンを具え、その主要な表面３に複数の放射
サブ領域４を有し、これらはこの実施態様では第１図に
１点鎖線５で示される環状パターンにそい配列されてい
る。実際の放射サブ領域４は例えば酸化シリコンの絶縁
層22の開口部７の面に位置している。
例えばシリコンを具え、その主要な表面３に複数の放射
サブ領域４を有し、これらはこの実施態様では第１図に
１点鎖線５で示される環状パターンにそい配列されてい
る。実際の放射サブ領域４は例えば酸化シリコンの絶縁
層22の開口部７の面に位置している。
半導体装置はｐ形基板８と、深いｎ形区域９および浅い
区域11からなるｎ形区域9,11との間にpn接合を具えてい
る。放射サブ領域４の面ではpn接合はイオン注入さたｐ
形領域10と浅い区域11との間に形成され、区域11はその
位置で、pn接合６のブレークダウン電圧においてpn接合
の空乏区域がその表面まで延在せず、ブレークダウンで
発生する電子を通過させるに十分薄い表面層でそこから
分離されて残るような厚みと不純物濃度とを有してい
る。高い不純物濃度のｐ形領域10の故に、そのpn接合は
電子放射が開口部７の面のサブ領域４でのみほぼおこる
ような、より低いブレークダウン電圧を開口部７内に有
する。さらに装置には電極12がある。この電極はこの実
施態様では２つの分割電極12a,12bに分割され、それで
発生電子は偏向される。しかし電極12は必ずしも存在す
る必要はない。ｎ形区域９に接触するために接触孔14が
接触メタライゼーション13のために絶縁層22に設けら
れ、一方より低い側で基板８は高い不純物濃度のｐ形区
域15と接触メタライゼーション16とを介して接続され
る。開口部７内ではセシウムの単一層が電子の仕事関数
を削減するため表面３に適用される。
区域11からなるｎ形区域9,11との間にpn接合を具えてい
る。放射サブ領域４の面ではpn接合はイオン注入さたｐ
形領域10と浅い区域11との間に形成され、区域11はその
位置で、pn接合６のブレークダウン電圧においてpn接合
の空乏区域がその表面まで延在せず、ブレークダウンで
発生する電子を通過させるに十分薄い表面層でそこから
分離されて残るような厚みと不純物濃度とを有してい
る。高い不純物濃度のｐ形領域10の故に、そのpn接合は
電子放射が開口部７の面のサブ領域４でのみほぼおこる
ような、より低いブレークダウン電圧を開口部７内に有
する。さらに装置には電極12がある。この電極はこの実
施態様では２つの分割電極12a,12bに分割され、それで
発生電子は偏向される。しかし電極12は必ずしも存在す
る必要はない。ｎ形区域９に接触するために接触孔14が
接触メタライゼーション13のために絶縁層22に設けら
れ、一方より低い側で基板８は高い不純物濃度のｐ形区
域15と接触メタライゼーション16とを介して接続され
る。開口部７内ではセシウムの単一層が電子の仕事関数
を削減するため表面３に適用される。
第１図および第２図図示の半導体装置の構造、動作およ
び製作方法のさらに詳細な説明は、前記オランダ国特許
出願第7905470号明細書を参照されたい。そこに示され
る実施態様では、環状放射パターンは表面にある酸化物
に環状の開口部を設け、そこでのpn接合のブレークダウ
ン電圧が他の部分に比し削減されている手段で得られ
る。かかる環状パターンは第１図に１点鎖線５で示され
ている。この目的のために規定される環状ストリップは
ストリップ巾約３μｍでリングの直径は約200μｍであ
る。
び製作方法のさらに詳細な説明は、前記オランダ国特許
出願第7905470号明細書を参照されたい。そこに示され
る実施態様では、環状放射パターンは表面にある酸化物
に環状の開口部を設け、そこでのpn接合のブレークダウ
ン電圧が他の部分に比し削減されている手段で得られ
る。かかる環状パターンは第１図に１点鎖線５で示され
ている。この目的のために規定される環状ストリップは
ストリップ巾約３μｍでリングの直径は約200μｍであ
る。
本発明によれば装置は環状の放射領域ではなく、複数の
（約25）分離放射サブ領域４が約200μｍの直径を有す
るリングに配列されている。分離放射サブ領域４は好適
には円で約２μｍの直径を有する。かくて全放射面積は
約1800μｍ2から80μｍ2に削減される。
（約25）分離放射サブ領域４が約200μｍの直径を有す
るリングに配列されている。分離放射サブ領域４は好適
には円で約２μｍの直径を有する。かくて全放射面積は
約1800μｍ2から80μｍ2に削減される。
全体の放射電流が変化しないとすれば、放射電流密度は
かなり大きくなる。かかる放射電流密度の増加は、セシ
ウム層17に吸着さているイオン、原子ならびに分子
（2O，CO2，O2）をより急速に開放する。同時にサブ放
射領域４がより小さいのでそのｎ形領域6,11をよぎる電
流密度はより高い。それに関連したより高い電界が放射
サブ領域４からの吸着イオンの拡散を促進させる。かく
て電子放射の安定度は著しく増大する。
かなり大きくなる。かかる放射電流密度の増加は、セシ
ウム層17に吸着さているイオン、原子ならびに分子
（2O，CO2，O2）をより急速に開放する。同時にサブ放
射領域４がより小さいのでそのｎ形領域6,11をよぎる電
流密度はより高い。それに関連したより高い電界が放射
サブ領域４からの吸着イオンの拡散を促進させる。かく
て電子放射の安定度は著しく増大する。
第３図は第１図の部分18の平面図で、放射領域４と一点
鎖線５で示される領域のみが示されている。
鎖線５で示される領域のみが示されている。
第４図は同じ部分18を示し、約１μｍの断面が放射サブ
領域４として選択されている。同じ放射電流では、放射
サブ領域の数は放射サブ領域の直径に逆比例して増加す
る。約200μｍの直径を有する変わらないパターン５で
はかかる小さな放射サブ領域を具えた装置は約50の放射
サブ領域４を具えている。
領域４として選択されている。同じ放射電流では、放射
サブ領域の数は放射サブ領域の直径に逆比例して増加す
る。約200μｍの直径を有する変わらないパターン５で
はかかる小さな放射サブ領域を具えた装置は約50の放射
サブ領域４を具えている。
一般に、局所的電流密度の利得は、放射サブ領域４の直
径が小さくなるほど大きくなり、この直径は好適には10
nmと10μｍの間の存在する。
径が小さくなるほど大きくなり、この直径は好適には10
nmと10μｍの間の存在する。
放射パターンはまた第５図に示されるように環状パター
ンにわたって一様に分配されてもよく、第５図ではかか
るパターンの部分が約５μｍの領域５の巾と約１μｍの
放射サブ領域４の直径で表わされている。
ンにわたって一様に分配されてもよく、第５図ではかか
るパターンの部分が約５μｍの領域５の巾と約１μｍの
放射サブ領域４の直径で表わされている。
他方半導体カソードの安定度は、環状パターンに関し上
述したと同じ方法で、数多のより小さな放射サブ領域を
この表面に一様に分配することによって全放射面積を削
減すれば増大する。
述したと同じ方法で、数多のより小さな放射サブ領域を
この表面に一様に分配することによって全放射面積を削
減すれば増大する。
第６図は、例えば約1.5μｍのもとの直径を有する領域
５が約0.5μｍの直径を有する３つの放射サブ領域４に
如何に分割されるかを示している。
５が約0.5μｍの直径を有する３つの放射サブ領域４に
如何に分割されるかを示している。
かかる分割は約10μｍよりより小さな領域５の直径を有
するパターンに特に適切である。より大きな直径（10-1
00μｍ）で第５図に示されたと同じ装置はしばしば有利
に使用される。この方法が一点鎖線５で示される正方形
の放射サブ領域に使用された本発明に係る装置が第7,8
図に示される。この場合の参照番号は第1,2図と同じ意
味を有し、一方電極12は輪郭のみで示されているのは注
目すべきことで、これはこの電極が必ずしも常に存在し
なくてもよいということを再度示している。
するパターンに特に適切である。より大きな直径（10-1
00μｍ）で第５図に示されたと同じ装置はしばしば有利
に使用される。この方法が一点鎖線５で示される正方形
の放射サブ領域に使用された本発明に係る装置が第7,8
図に示される。この場合の参照番号は第1,2図と同じ意
味を有し、一方電極12は輪郭のみで示されているのは注
目すべきことで、これはこの電極が必ずしも常に存在し
なくてもよいということを再度示している。
環状の形態に配置される代りに、放射サブ領域４はまた
線形パターンに従って、例えば表示装置への適用または
前記オランダ国特許出願第8300631号および第8400632号
明細書に記載のごとき応用のために配列される。
線形パターンに従って、例えば表示装置への適用または
前記オランダ国特許出願第8300631号および第8400632号
明細書に記載のごとき応用のために配列される。
第９図と第10図に示される半導体装置１は、主要な表面
３にこの実施態様ではストリップ状で、一点鎖線５によ
って第９図に示される円形パターンのなかに位置する複
数の放射サブ領域を有する、例えばシリコンの半導体基
体２を具えている。放射サブ領域は例えばタンタルのよ
うな導電材料の層13中の開口部７の面に位置している。
３にこの実施態様ではストリップ状で、一点鎖線５によ
って第９図に示される円形パターンのなかに位置する複
数の放射サブ領域を有する、例えばシリコンの半導体基
体２を具えている。放射サブ領域は例えばタンタルのよ
うな導電材料の層13中の開口部７の面に位置している。
半導体装置はｐ形基板８と、深いｎ形区域９と浅い区域
11からなるｎ形区域9,11との間にpn接合６を有してい
る。放射サブ領域の面で、pn接合はイオン注入されたｐ
形領域10と浅い区域11との間に位置し、区域11はその位
置で、pn接合６のブレークダウン電圧においてpn接合の
空乏区域がその表面まで延在せず、ブレークダウンで発
生する電子を通過させるに十分薄い表面層でそこから分
離されて残るような厚みと不純物濃度とを有している。
高い不純物濃度のｐ形領域10の故に、そのpn接合は電子
放射が開口部７の面の領域でのみ実際にはおこるような
より低いブレークダウン電圧を開口部７内に有してい
る。
11からなるｎ形区域9,11との間にpn接合６を有してい
る。放射サブ領域の面で、pn接合はイオン注入されたｐ
形領域10と浅い区域11との間に位置し、区域11はその位
置で、pn接合６のブレークダウン電圧においてpn接合の
空乏区域がその表面まで延在せず、ブレークダウンで発
生する電子を通過させるに十分薄い表面層でそこから分
離されて残るような厚みと不純物濃度とを有している。
高い不純物濃度のｐ形領域10の故に、そのpn接合は電子
放射が開口部７の面の領域でのみ実際にはおこるような
より低いブレークダウン電圧を開口部７内に有してい
る。
開口部７の内部に、例えばセシウムのような仕事関数を
削減する材料の単一層が表面３に付けられる。
削減する材料の単一層が表面３に付けられる。
この実施態様では、ｎ形区域9,11は絶縁層22の接触孔14
を介して導電層13の手段で接触され、層22はｎ形区域9,
11の外側で表面３を覆っている。電流供給が主として層
13を介して起こるということから、有効電流密度は著し
く増大する。層13の電位差はまた小さくそれで例えばセ
シウムを輸送するような強い電界は発生しない。
を介して導電層13の手段で接触され、層22はｎ形区域9,
11の外側で表面３を覆っている。電流供給が主として層
13を介して起こるということから、有効電流密度は著し
く増大する。層13の電位差はまた小さくそれで例えばセ
シウムを輸送するような強い電界は発生しない。
より低い側では、基板８は高不純物濃度ｐ形区域15と接
触メタライゼーション16とを介して接続される。
触メタライゼーション16とを介して接続される。
第９図のストリップ状の開口部７は巾が約１μｍで相対
距離約１μｍで置かれる。第９図に示される形態では、
充填率約50％が得られる。
距離約１μｍで置かれる。第９図に示される形態では、
充填率約50％が得られる。
導電層13に関しては、材料は好適には例えばタンタルの
ようなシリコン中で拡散しないまたはほぼしないものが
選択される。
ようなシリコン中で拡散しないまたはほぼしないものが
選択される。
第９および第10図図示の装置は簡単な方法例えばイオン
注入のｎ形区域9,11をまず用意することによって製作さ
れる。
注入のｎ形区域9,11をまず用意することによって製作さ
れる。
次に金属パターン13が例えばリフト−オフ技術の手段で
用意される。一方このようにして得られたメタルパター
ンをマスクとして、次にｐ形区域10がイオン注入の手段
で開口部７の面に用意され、その結果pn接合６のブレー
クダウン電圧がその位置で減少される。第９および第10
図図示の半導体装置の構造と動作に関するより詳細な説
明は、前記オランダ国特許出願第7905470号を参照され
たい。
用意される。一方このようにして得られたメタルパター
ンをマスクとして、次にｐ形区域10がイオン注入の手段
で開口部７の面に用意され、その結果pn接合６のブレー
クダウン電圧がその位置で減少される。第９および第10
図図示の半導体装置の構造と動作に関するより詳細な説
明は、前記オランダ国特許出願第7905470号を参照され
たい。
開口部７はストリップ状ではなく環状に選んでもよく、
この場合放射表面は全表面にわたってほぼ均一に分配さ
れる。カソードの安定度は開口部７の幅それ故電子放射
サブ領域が削減されると増大する。
この場合放射表面は全表面にわたってほぼ均一に分配さ
れる。カソードの安定度は開口部７の幅それ故電子放射
サブ領域が削減されると増大する。
第11図は半導体基体２の他に、半導体基体から発生する
電子電流19により活性される螢光スクリーン23を具え
た、本発明応用例のフラット表示装置の立面的斜視図を
線図的に示す。半導体基体と螢光スクリーン間距離は例
えば5mmで、それらが置かれる空間は排気されている。
５から10KV程度の電圧が半導体基体とスクリーン23間に
電圧原24を介して印加され、カソードの画像がこのカソ
ードと同程度であるような高電界をスクリーンと半導体
装置間にかける。
電子電流19により活性される螢光スクリーン23を具え
た、本発明応用例のフラット表示装置の立面的斜視図を
線図的に示す。半導体基体と螢光スクリーン間距離は例
えば5mmで、それらが置かれる空間は排気されている。
５から10KV程度の電圧が半導体基体とスクリーン23間に
電圧原24を介して印加され、カソードの画像がこのカソ
ードと同程度であるような高電界をスクリーンと半導体
装置間にかける。
放射領域４は線形パターン５に従う半導体基体の表面に
備えられ、それは補助的な電子システム（図示され
ず）、必要なら半導体基体２に集積化された手段で活性
化される。
備えられ、それは補助的な電子システム（図示され
ず）、必要なら半導体基体２に集積化された手段で活性
化される。
線形パターンに従う放射をする１つまたは複数の群は、
同じ方法で各時間駆動され、それでこの応用例では駆動
に従って文字がスクリーン23上に表示される。
同じ方法で各時間駆動され、それでこの応用例では駆動
に従って文字がスクリーン23上に表示される。
第12図は陰極線管例えばハーメチックシールされた真空
管20で、そのテーパが漏斗状で、端部の壁がその内面に
螢光スクリーン21で被覆された本発明の別の応用例の撮
像管を線図的に示す。この真空管はさらにフォーカス電
極25,26と偏向電極27,28を具えている。電子ビーム19は
上述のような１つまたは複数のカソードで発生し、それ
らカソードは半導体基体２の上にあり、ホールダー29に
マウントされている。半導体装置の電気的接続はリード
スルー部材30を介して外部と接触される。
管20で、そのテーパが漏斗状で、端部の壁がその内面に
螢光スクリーン21で被覆された本発明の別の応用例の撮
像管を線図的に示す。この真空管はさらにフォーカス電
極25,26と偏向電極27,28を具えている。電子ビーム19は
上述のような１つまたは複数のカソードで発生し、それ
らカソードは半導体基体２の上にあり、ホールダー29に
マウントされている。半導体装置の電気的接続はリード
スルー部材30を介して外部と接触される。
勿論本発明は、以上示されてきた実施態様には限定され
ず、いくつかの変形が本発明の範囲内で当業者にとり可
能である。
ず、いくつかの変形が本発明の範囲内で当業者にとり可
能である。
例えば電子はなだれ増倍とは全く異なった原理により放
射領域で発生さてもよい。NEAカソードの原理または英
国特許出願第8133501号ならびに第8133502号明細書に基
づく原理からなっていてもよい。
射領域で発生さてもよい。NEAカソードの原理または英
国特許出願第8133501号ならびに第8133502号明細書に基
づく原理からなっていてもよい。
さらに放射領域は必ずしも環状または正方形に選択され
る必要はなく、色々な他の形例えば矩形または長楕円形
でもよく、特に第1,2図図示の装置は電子光学的観点か
らはすぐれている。
る必要はなく、色々な他の形例えば矩形または長楕円形
でもよく、特に第1,2図図示の装置は電子光学的観点か
らはすぐれている。
半導体技術の可能性から、放射サブ領域の直径は第６図
示の実施態様で述べた0.5μｍの値よりより小さく選択
できよう。それで一方では領域５はより多くの放射サブ
領域に分割されてもよいし、他方同数の放射サブ領域で
より小さな直径が領域５用に選択されてもよい。
示の実施態様で述べた0.5μｍの値よりより小さく選択
できよう。それで一方では領域５はより多くの放射サブ
領域に分割されてもよいし、他方同数の放射サブ領域で
より小さな直径が領域５用に選択されてもよい。
第６図の丸いパターンがある場合には環状パターンで有
利に起き替えられるのと同じ方法で、第９図のストリッ
プ状パターンは第13図示のごとき矩形状パターンで起き
換えられてもよい。
利に起き替えられるのと同じ方法で、第９図のストリッ
プ状パターンは第13図示のごとき矩形状パターンで起き
換えられてもよい。
さらに第８図の装置で、放射サブ領域４は接触拡散９に
接する一様なｎ形層11で得られてもよいし、削減された
ブレークダウン電圧は例えばボロン注入の手段で開口部
７の中に局所的に得られる。
接する一様なｎ形層11で得られてもよいし、削減された
ブレークダウン電圧は例えばボロン注入の手段で開口部
７の中に局所的に得られる。
第１図は、本発明半導体装置の平面図、 第２図は、第１図線II-IIでの断面図、 第３図は、第１図の部分18の拡大図、 第４図は、かかる部分の他の実施例を示す図、 第5,6および７図は、本発明に係わる他の半導体装置の
平面図、 第８図は第７図の線VI-VIでの断面図、 第９図は、充填率の高い本発明に係わる半導体装置の平
面図、 第10図は、第９図の線Ｘ−Ｘでの断面図、 第11図は、本発明の応用例としての半導体装置で作られ
た表示装置を示し、 第12図は、本発明の別の応用例としての半導体装置を具
えた撮像装置を示し、 第13図は、本発明に係わるさらに他の半導体装置を示す
図である。 １……半導体装置 ２……半導体基体 ３……主要な表面 ４……放射サブ領域 ５……１点鎖線領域 ６……pn接合 ７……開口部 ８……ｐ形基板 ９……深いｎ形区域 10……イオン注入ｐ形領域 11……浅いｎ形区域 12……電極 12a,12b……分割電極 13……接触メタライゼーション 14……接触孔 15……高不純物濃度のｐ形区域 16……接触メタライゼーション 17……セシウム層 18……第１図の部分 19……電子電流 20……ハーメチックシール真空管 21……螢光スクリーン 22……絶縁層 23……螢光スクリーン 24……電圧源 25,26……フォーカス電極 27,28……偏向電極 29……ホールダー 30……リードスルー部材
平面図、 第８図は第７図の線VI-VIでの断面図、 第９図は、充填率の高い本発明に係わる半導体装置の平
面図、 第10図は、第９図の線Ｘ−Ｘでの断面図、 第11図は、本発明の応用例としての半導体装置で作られ
た表示装置を示し、 第12図は、本発明の別の応用例としての半導体装置を具
えた撮像装置を示し、 第13図は、本発明に係わるさらに他の半導体装置を示す
図である。 １……半導体装置 ２……半導体基体 ３……主要な表面 ４……放射サブ領域 ５……１点鎖線領域 ６……pn接合 ７……開口部 ８……ｐ形基板 ９……深いｎ形区域 10……イオン注入ｐ形領域 11……浅いｎ形区域 12……電極 12a,12b……分割電極 13……接触メタライゼーション 14……接触孔 15……高不純物濃度のｐ形区域 16……接触メタライゼーション 17……セシウム層 18……第１図の部分 19……電子電流 20……ハーメチックシール真空管 21……螢光スクリーン 22……絶縁層 23……螢光スクリーン 24……電圧源 25,26……フォーカス電極 27,28……偏向電極 29……ホールダー 30……リードスルー部材
Claims (8)
- 【請求項１】ｎ形領域とその下側にあるｐ形領域との間
にpn接合を有する半導体基体を具え、そのpn接合に逆方
向に電圧が印加された時、なだれ増倍によって前記半導
体基体に電子が発生され、それら電子が前記半導体基体
より放射されるカソードにより電子電流を発生する半導
体装置において、 前記カソードが複数の相互に分離されたｎ形サブ領域を
具え、当該複数のサブ領域が第１の電気接続および第２
の電気接続との間に並列に接続されていることを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項２】前記複数のサブ領域が、主要な表面の１部
にわたってほぼ均一に分配されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の半導体装置。 - 【請求項３】前記複数のサブ領域が、環状パターンに従
って配列されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
または第２項に記載の半導体装置。 - 【請求項４】前記半導体基体が、分離して調整可能なサ
ブ領域の複数の群を具えることを特徴とする特許請求の
範囲第１項から第３項のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項５】前記複数のサブ領域がせいぜい100μｍ2の
表面面積を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
項から第４項のいずれかに記載の半導体装置。 - 【請求項６】その主要な表面に接するｎ形領域とｐ形領
域間にpn接合を有する半導体基体を具え、一方そのpn接
合に逆方向電圧がかかると、なだれ増倍によって前記半
導体基体に電子が発生し、それら電子が半導体基体から
放射され、前記pn接合が前記主要な表面に主として平行
に電子放射領域の領域ですくなくとも延在し、前記pn接
合の他の部分よりより低いブレークダウン電圧を局所的
に有し、より低いブレークダウン電圧を有するその部分
が、ブレークダウン電圧で前記pn接合の空乏区域がその
表面まで延在せず、発生する電子を通過させるに十分薄
い表面層でそこから分離されて残るような厚みと不純物
濃度を有する、ｎ形導電層によってその表面から分離さ
れ、かつ、そのｎ形領域が電気的導電材料の層で被覆さ
れ、その導電層はそのｎ形領域に接触し、前記電子放射
領域の領域で開口部が備えられる、カソードにより電子
電流を発生する半導体装置において、 前記開口部が前記主要な表面の電子放射領域で相互に分
離された複数のサブ領域により構成され、複数の当該サ
ブ領域が第１のおよび第２の電気接続間に並列に接続さ
れていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項７】前記複数のサブ領域がほぼストリップ状で
あることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の半
導体装置。 - 【請求項８】前記複数のサブ領域がほぼ円形の表面領域
に分配されていることを特徴とする特許請求の範囲第６
項または第７項に記載の半導体装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8403538A NL8403538A (nl) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Halfgeleiderkathode met verhoogde stabiliteit. |
| NL8501490 | 1985-05-24 | ||
| NL8403538 | 1985-05-24 | ||
| NL8501490A NL8501490A (nl) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Halfgeleiderkathode met verhoogde stroomdichtheid. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131330A JPS61131330A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0777116B2 true JPH0777116B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=26645992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25992285A Expired - Lifetime JPH0777116B2 (ja) | 1984-11-21 | 1985-11-21 | 半導体装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4890031A (ja) |
| JP (1) | JPH0777116B2 (ja) |
| AU (1) | AU585911B2 (ja) |
| CA (1) | CA1249011A (ja) |
| DE (1) | DE3538175C2 (ja) |
| FR (1) | FR2573573B1 (ja) |
| GB (1) | GB2167900B (ja) |
| HK (1) | HK87191A (ja) |
| IT (1) | IT1186201B (ja) |
| SG (1) | SG62691G (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8500413A (nl) * | 1985-02-14 | 1986-09-01 | Philips Nv | Electronenbundelapparaat met een halfgeleider electronenemitter. |
| US4956578A (en) * | 1987-07-28 | 1990-09-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Surface conduction electron-emitting device |
| US6016027A (en) * | 1997-05-19 | 2000-01-18 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microdischarge lamp |
| US6563257B2 (en) | 2000-12-29 | 2003-05-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multilayer ceramic microdischarge device |
| US7511426B2 (en) * | 2004-04-22 | 2009-03-31 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microplasma devices excited by interdigitated electrodes |
| US7573202B2 (en) * | 2004-10-04 | 2009-08-11 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Metal/dielectric multilayer microdischarge devices and arrays |
| US7385350B2 (en) * | 2004-10-04 | 2008-06-10 | The Broad Of Trusstees Of The University Of Illinois | Arrays of microcavity plasma devices with dielectric encapsulated electrodes |
| US7297041B2 (en) * | 2004-10-04 | 2007-11-20 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Method of manufacturing microdischarge devices with encapsulated electrodes |
| US7477017B2 (en) * | 2005-01-25 | 2009-01-13 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | AC-excited microcavity discharge device and method |
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|---|---|---|---|---|
| GB1198567A (en) * | 1968-05-17 | 1970-07-15 | Gen Electric & English Elect | Improvements in or relating to Electric Discharge Devices. |
| US3581151A (en) * | 1968-09-16 | 1971-05-25 | Bell Telephone Labor Inc | Cold cathode structure comprising semiconductor whisker elements |
| GB1335979A (en) * | 1970-03-19 | 1973-10-31 | Gen Electric | Cold cathode structure |
| CA942824A (en) * | 1970-06-08 | 1974-02-26 | Robert J. Archer | Cold cathode |
| US3808477A (en) * | 1971-12-17 | 1974-04-30 | Gen Electric | Cold cathode structure |
| GB1457105A (en) * | 1973-06-01 | 1976-12-01 | English Electric Valve Co Ltd | Electron guns |
| JPS50126162A (ja) * | 1974-03-23 | 1975-10-03 | ||
| GB1521281A (en) * | 1975-01-07 | 1978-08-16 | English Electric Valve Co Ltd | Electronic devices utilising cold electron emitters |
| NL184549C (nl) * | 1978-01-27 | 1989-08-16 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van een elektronenstroom en weergeefinrichting voorzien van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
| JPS55102150U (ja) * | 1979-01-10 | 1980-07-16 | ||
| NL184589C (nl) * | 1979-07-13 | 1989-09-01 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voor het opwekken van een elektronenbundel en werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke halfgeleiderinrichting. |
| US4352117A (en) * | 1980-06-02 | 1982-09-28 | International Business Machines Corporation | Electron source |
| JPS5738528A (en) * | 1980-08-19 | 1982-03-03 | Hamamatsu Tv Kk | Multicold electron emission cathode |
| DE3034956A1 (de) * | 1980-09-17 | 1982-04-22 | Hans Bernhard Dipl.-Chem. Dr. 2800 Bremen Linden | Aktivierungsgeraet fuer die feldionisierungstechnik |
| NL8104893A (nl) * | 1981-10-29 | 1983-05-16 | Philips Nv | Kathodestraalbuis en halfgeleiderinrichting voor toepassing in een dergelijke kathodestraalbuis. |
| GB2109160B (en) * | 1981-11-06 | 1985-05-30 | Philips Electronic Associated | Semiconductor electron source for display tubes and other equipment |
| GB2109159B (en) * | 1981-11-06 | 1985-05-30 | Philips Electronic Associated | Semiconductor electron source for display tubes and other equipment |
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| US4513308A (en) * | 1982-09-23 | 1985-04-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | p-n Junction controlled field emitter array cathode |
| NL8300631A (nl) * | 1983-02-21 | 1984-09-17 | Philips Nv | Inrichting voor het opwekken van coherente straling. |
-
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- 1985-11-18 GB GB08528327A patent/GB2167900B/en not_active Expired
- 1985-11-18 IT IT22878/85A patent/IT1186201B/it active
- 1985-11-19 FR FR8517070A patent/FR2573573B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 1985-11-21 JP JP25992285A patent/JPH0777116B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-18 US US07/298,819 patent/US4890031A/en not_active Expired - Lifetime
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