JPH08329832A

JPH08329832A - 電子放出素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08329832A
Application number: JP7156788A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hoshino; 昭裕星野
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】共通シリコン基板上に複数の電子放出素子を
設けた場合でも、エッチングによりエミッタ電極を形成
する際のエッチング深さをすべてのエミッタ電極につい
て均一となるようにする。【構成】シリコン基板１、エミッタ配線層２、絶縁層
３及びゲート電極４が順次積層され、ゲート電極４と絶
縁層３とエミッタ配線層２にはシリコン基板１に達する
開口部Ａが設けられ、その開口部Ａ内のシリコン基板１
にコーン型のシリコンエミッタ電極５がゲート電極４に
接触しないように設けられてなる電界放射型の電子放出
素子において、エミッタ配線層２をシリコン基板１にイ
オン注入法により高濃度でドーパントが注入された高ド
ープ領域層から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強電界によって電子を
放出する電界放射型の電子放出素子に関する。より詳し
くは、光プリンタ、電子顕微鏡、電子ビーム露光装置な
どの電子発生源や電子銃として、あるいは照明ランプの
超小型照明源として、特に、平面ディスプレイを構成す
るアレイ状のＦＥＡ(Field Emitter Array) の電子発生
源として有用な電子放出素子及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子ディスプレイデバイスと
して陰極線管が広く用いられているが、陰極線管は、電
子銃のカソードから熱電子を放出させるためにエネルギ
ー消費量が大きく、また、構造的に大きな容積を必要と
するなどの問題があった。

【０００３】このため、熱電子ではなく冷電子を利用で
きるようにして、全体としてエネルギー消費量を低減さ
せ、しかも、デバイス自体を小型化した平面型のディス
プレイが求められ、更に、近年では、そのような平面型
ディスプレイに高速応答性と高解像度とを実現すること
も強く求められている。

【０００４】このような冷電子を利用する平面型ディス
プレイの構造としては、高真空の平板セル中に、微小な
電子放出素子をアレイ状に配したものが有望視されてい
る。そして、そのために使用する電子放出素子として、
電界放射現象を利用した電界放射型の電子放出素子が注
目されている。

【０００５】電界放射型の電子放出素子は、物質に印加
する電界の強度を上げると、その強度に応じて物質表面
のエネルギー障壁の幅が次第に狭まり、電界強度が１０
⁷Ｖ／ｃｍ以上の強電界となると、物質中の電子がトン
ネル効果によりそのエネルギー障壁を突破できるように
なり、そのため物質から電子が放出されるという現象を
利用している。この場合、電場がポアッソンの方程式に
従うために、電子を放出する部材（エミッタ電極）に電
界が集中する部分を形成すると、比較的低い引き出し電
圧で効率的に冷電子の放出を行うことができる。

【０００６】このような電界放射型の電子放出素子とし
ては、先端が尖ったコーン型エミッタ電極を備えた電子
放出素子(J.Applied physics,Vol.39,No.7,3504-3505(1
968), 特開昭61-221783 号公報等) が一般的である。中
でも、単結晶シリコン基板から作製されたコーン型シリ
コンエミッタ電極を有する電子放出素子が好ましい素子
として考えられている。これは、そのコーン型シリコン
エミッタ電極の先端を比較的容易に尖鋭化することがで
きるためである。

【０００７】このようなコーン型シリコンエミッタ電極
を備えた電子放出素子は、図４に示すように、シリコン
基板４１、熱酸化ＳｉＯ₂層４２、絶縁層４３及びゲー
ト電極４４が順次積層されており、その熱酸化ＳｉＯ₂
層４２、絶縁層４３及びゲート電極４４にはシリコン基
板４１に達する開口部Ａが形成されており、そして、そ
の開口部Ａ内のシリコン基板４１には、少なくともゲー
ト電極４４に接触しないように、点状突起Ｐｏを有する
円錐形状（コーン型）のシリコンエミッタ電極４５が形
成されている構造を有する。この場合、電子放出効率を
更に向上させるために、ゲート電極４４の表面が、コー
ン型シリコンエミッタ電極４５の点状突起Ｐｏより高い
位置にくるようになっている。このような電子放出素子
においては、コーン型シリコンエミッタ電極４５に印加
された電圧は、その点状突起Ｐｏに効率よく集中するの
で、比較的低い印加電圧で冷電子を放出することができ
る。

【０００８】ところで、図４に示す電子放出素子は図５
に示すように製造されている。

【０００９】まず、図５（ａ）に示すように、単結晶シ
リコン基板４１を熱酸化して表面にＳｉＯ₂薄膜を形成
し、そのＳｉＯ₂薄膜をフォトリソグラフィー法を利用
して円形（エミッタ電極平面パターン形状）にパターニ
ングすることにより、円形のＳｉＯ₂からなるエッチン
グマスク４６を形成する。このエッチングマスク４６は
後述するようにリフトオフ材としても機能する。なお、
エッチングマスクの径はゲート径に相当する。

【００１０】次に、図５（ｂ）に示すように、サイドエ
ッチレートの高い条件の反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）によりシリコン基板４１をエッチングし、先端が先
鋭化していない略コーン型シリコンエミッタ電極４５ａ
を形成する。

【００１１】続いて、図５（ｃ）に示すように、熱酸化
によりシリコン基板４１及び略コーン型シリコンエミッ
タ電極４５ａの表面に熱酸化ＳｉＯ₂層４２を形成す
る。このＳｉＯ₂層４２の形成の際に発生する応力によ
り、熱酸化ＳｉＯ₂層４２の内側のシリコンエミッタ電
極４５ａの先端が容易に尖鋭化される。

【００１２】そして、図５（ｄ）に示すように、蒸着法
により絶縁膜４３、ゲート電極４４を積層する。

【００１３】最後に、図５（ｅ）に示すように、リフト
オフ材としても機能するエッチングマスク４６をエッチ
ングによりリフトオフし、更に、略コーン型シリコンエ
ミッタ電極４５ａの表面の熱酸化ＳｉＯ₂層４２をエッ
チング除去する。そして必要に応じてゲート電極４４を
パターニングする。これにより先鋭な先端を有するコー
ン型シリコンエミッタ電極４５を備えた電子放出素子が
得られる。

【００１４】このようにして得られる電子放出素子は、
エミッタ電極の先端から効率良く電子を放出できるた
め、優れた電圧電流特性をその素子に実現することがで
きるものとなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなコーン型シリコンエミッタ電極を備えた電子放出素
子を用いて平面ディスプレイを構成する場合、共通シリ
コン基板に膨大な数の素子を均一に作製する必要があ
る。

【００１６】しかしながら、従来のコーン型シリコンエ
ミッタ電極を備えた電子放出素子の場合、大面積の共通
シリコン基板に形成すべき複数のエミッタ電極のすべて
の先端の加工を均一に行うことは以下に説明するように
実際上不可能であるという問題があった。

【００１７】即ち、図５に示したような工程に従って電
子放出素子を作製する場合、エミッタ電極及びゲート電
極の形状の制御あるいはゲート電極及びエミッタ電極の
それぞれの基板からの高さ（もしくはそれら間隔）の制
御は、エッチング条件（エッチング時間、エッチャント
の種類、エッチャントの噴射速度、エッチング温度等）
に大きく依存している。しかし、エッチング条件をすべ
ての素子に対して完全に同一なものとすることは実際上
不可能であった。従って、エミッタ電極を形成する際の
エッチング深さを、複数の電子放出素子のすべてについ
て均一とすることはできないという問題があった。この
ため、すべてのエミッタ電極の形状を均一なものとする
ことができず、しかもエミッタ電極の先端とゲート電極
との最短距離にバラツキが生じるために、エミッタ電極
の先端の電界強度が個々の素子の間で異なり、電子放出
特性が不均一となっていた。

【００１８】本発明は、以上の従来技術の課題を解決し
ようとするものであり、共通シリコン基板上に複数の電
子放出素子を設けた場合でも、エッチングによりエミッ
タ電極を形成する際のエッチング深さをすべてのエミッ
タ電極について均一となるようにすることを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、（１）シリ
コン基板にイオン注入法によりホウ素イオンなどのドー
パントを注入する際に、シリコン基板内の深さ方向のあ
る同一レベルの領域に高い濃度でドーパントが注入され
た高ドープ領域層を形成することができること、（２）
高ドープ領域層に注入すべきドーパントの種類や濃度あ
るいはエッチャントの種類や濃度などを適宜選択するこ
とによりそれをエッチングストッパー層として機能させ
ることができること、（３）そのような高ドープ領域層
のシリコン基板表面からの深さの制御は、イオン注入用
マスクの厚みなどをかえることにより正確にできるこ
と、（４）また、そのような高ドープ領域層は、シリコ
ン基板母材よりも導電性に優れているので配線層として
使用することが可能であること、（５）従って、シリコ
ン基板からコーン型シリコンエミッタ電極を形成する際
に、高ドープ領域層をエッチングストッパー層として利
用することにより、エッチング深さを正確に制御するこ
とができ、しかもエミッタ配線層としても利用できるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。

【００２０】即ち、本発明は、シリコン基板、エミッタ
配線層、絶縁層及びゲート電極が順次積層され、該ゲー
ト電極と絶縁層とエミッタ配線層にはシリコン基板に達
する開口部が設けられ、その開口部内のシリコン基板に
コーン型シリコンエミッタ電極がゲート電極に接触しな
いように設けられてなる電界放射型の電子放出素子にお
いて、エミッタ配線層がシリコン基板にイオン注入法に
より高濃度でドーパントが注入された高ドープ領域層で
あることを特徴とする電子放出素子を提供する。

【００２１】また、本発明は、上記の電子放出素子の製
造方法であって、（ａ）シリコン基板の表面を熱酸化してＳｉＯ₂薄膜
を形成し、そのＳｉＯ₂薄膜をパターニングして、エミ
ッタ電極平面パターン形状のイオン注入用マスクを形成
する工程；（ｂ）シリコン基板に、イオン注入用マスク側からド
ーパントをイオン注入し、シリコン基板内部に高ドープ
領域層を形成する工程；（ｃ）シリコン基板のイオン注入側の表面を、その高
ドープ領域層がエッチングストッパーとして機能するよ
うなエッチャントを用いてエッチングすることにより、
その高ドープ領域層を露出させてエミッタ配線層とし、
且つイオン注入用マスクの下層のシリコン基板から略コ
ーン型シリコンエミッタ電極を形成する工程；（ｄ）略コーン型シリコンエミッタ電極の表面を熱酸
化してＳｉＯ₂薄膜を形成する工程；（ｅ）シリコン基板のイオン注入側の表面に、絶縁層
用材料、続いてゲート電極用材料を順次成膜することに
より、エミッタ配線層上に絶縁層及びゲート電極を形成
する工程；及び（ｆ）略コーン型シリコンエミッタ電極の表面の熱酸
化ＳｉＯ₂薄膜をエッチングにより除去するとともに、
イオン注入用マスクをリフトオフしてコーン型シリコン
エミッタ電極を形成する工程を含んでなることを特徴とする製造方法を提供する。

【００２２】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２３】図１は本発明の電子放出素子の断面図であ
る。同図に示すように、この電子放出素子は、シリコン
基板１、エミッタ配線層２、絶縁層３及びゲート電極４
が順次積層された構造を有する。そして、ゲート電極４
と絶縁層３とエミッタ配線層２とにはシリコン基板１に
達する開口部Ａが設けられ、その開口部Ａ内のシリコン
基板１にコーン型シリコンエミッタ電極５がゲート電極
４に接触しないように設けられている。ここで、エミッ
タ配線層２はシリコン基板１にイオン注入法により高い
濃度でドーパントが注入された高ドープ領域層である。

【００２４】本発明において、シリコン基板１は電子放
出素子の支持基板として用いられており、しかもエミッ
タ形成材料としても用いられている。このようなシリコ
ン基板１としては、単結晶シリコンを好ましく使用する
ことができる。また、シリコン基板の表面の結晶面は、
エッチング性の点で（１，１，０）面となることが好ま
しい。

【００２５】エミッタ配線層２は、前述したようにシリ
コン基板１にイオン注入法により高い濃度でドーパント
が注入された高ドープ領域層である。ここで、ドーパン
トとしては、エッチングストッパー層として機能できる
ようなイオン種、例えば、ホウ素イオンなどを使用する
ことができる。

【００２６】また、シリコン基板１ヘのドーパントのイ
オン注入は市販のイオン注入装置を用いて行うことがで
き、ドーパントのドーズ量や高ドープ領域層におけるド
ーパント濃度は、ドーパントの種類や要求されるエッチ
ングストッパー能や導電率などに応じて適宜決定するこ
とができる。

【００２７】なお、高ドープ領域層をエミッタ配線層２
として使用する理由及びその使用により得られる効果に
ついては、本発明の製造方法の説明において更に詳細に
説明する。

【００２８】絶縁層３は、エミッタ配線層２とゲート電
極４とを電気的に絶縁するための層である。このような
絶縁層３としては、電子放出素子の絶縁層として用いら
れている公知の材料から形成することができるが、良好
な絶縁性を示し、しかも異方性蒸着法で形成できる酸化
シリコン膜を挙げることができる。

【００２９】絶縁層３の厚みとしては、エミッタ配線層
２とゲート電極４との間に十分な絶縁性が保たれればよ
く、例えば、０．２〜２μｍ、好ましくは０．３〜０．
７μｍとする。

【００３０】ゲート電極４は、後述するコーン型シリコ
ンエミッタ電極５に強電界を集中させるための電極であ
る。ゲート電極４の材料としては、耐電流性の点から高
融点金属を使用することができ、好ましくはＣｒ、Ｗ、
Ｔａ又はＮｂを挙げることができる。中でも、Ｎｂを使
用することが好ましい。

【００３１】ゲート電極４の厚みは、必要に応じて適宜
決定することができるが、０．１〜０．５μｍとする。

【００３２】コーン型シリコンエミッタ電極５は、その
先端（Ｐｏ）から電子を直接的に放出する電極である。

【００３３】なお、高ドープ領域層からなるエミッタ配
線層２の配線抵抗を更に低減させたい場合には、図２に
示すようにエミッタ配線層２上にＣｒ、Ｎｂなどの金属
からなるエミッタ配線補助層６を設けることが好まし
い。

【００３４】本発明の電子放出素子は図５に示したよう
な従来の電子放出素子の製造手法を利用して製造するこ
とができる。例えば、図１に示した構造の電子放出素子
は図３に示すように製造することができる。

【００３５】工程（ａ）まず、シリコン基板１の表面に、公知の手法を利用し、
好ましくは１〜２μｍ厚さのＳｉＯ₂薄膜を形成する。
そして、そのＳｉＯ₂薄膜を、公知のフォトリソグラフ
法を利用してパターニングし、エミッタ電極平面パター
ン形状のＳｉＯ₂薄膜からなるイオン注入用マスク７を
形成する（図３（ａ））。

【００３６】工程（ｂ）次に、シリコン基板１に、図３（ｂ）に示すように、イ
オン注入用マスク７側からドーパントをイオン注入す
る。これにより、シリコン基板１内部に高濃度でドーパ
ントが注入された高ドープ領域層２ａを形成する（図３
（ｂ））。

【００３７】本発明で利用するイオン注入法によれば、
イオン注入用マスク厚みなどのイオン注入条件を制御す
ることにより高濃度のドーパントを含む高ドープ領域層
をシリコン基板の所望の深さに作り込むことができる。
また、そのような高ドープ領域層２ａはエッチングスト
ッパー層として利用できる。この点について、シリコン
基板１内に高濃度でホウ素イオンが注入された高ドープ
領域層２ａを形成してエミッタ配線層とする場合を具体
的に説明する。

【００３８】例えば、加速電圧１０００ＫｅＶの加速電
圧でホウ素イオンをシリコン基板１に注入した場合、注
入されたホウ素イオンは、シリコン基板１の表面から深
さが深くなるにつれ濃度が増加し、約２μｍの深さでピ
ークに達し、その後急激に減少する。このことは、シリ
コン基板１の表面ではなく、表面から約２μｍの深さの
ところに高濃度でホウ素イオンが注入された層状の領域
（即ち、高ドープ領域層２ａ）が形成されていることを
意味する。

【００３９】また、シリコン基板１を水酸化カリウム水
溶液でエッチングしてシリコンエミッタ電極５を形成す
る場合、１×１０²⁰個／ｃｍ³以上の濃度でホウ素イオ
ンがドープされた高ドープ領域層のエッチングレート
は、ホウ素イオン濃度がドープされていないシリコン基
板１に対するエッチングレートの数十分の１に低下す
る。従って、ホウ素イオン濃度が１×１０²⁰／ｃｍ³以
上の高ドープ領域層２ａは、エッチャントとして水酸化
カリウム水溶液を使用する場合にはエッチングストッパ
ー層として機能する。

【００４０】しかも、そのような高ドープ領域層２ａ
は、シリコン基板１の母材よりも良好な導電性を有する
ために、配線層としても機能する。

【００４１】よって、エッチングストッパー層として機
能する高ドープ領域層２ａをエミッタ配線層２として使
用することにより、共通のシリコン基板１に形成される
複数の電子放出素子のすべてのシリコンエミッタ電極５
を形成する際のエッチング深さを均一とすることができ
る。このため、すべてのシリコンエミッタ電極５の形状
を均一なものとすることができ、しかもシリコンエミッ
タ電極５の先端とゲート電極４との最短距離のバラツキ
が生じにくくなり、シリコンエミッタ電極５の先端の電
界強度が個々の素子の間で均一となり、電子放出特性も
均一となる。

【００４２】また、シリコン基板１内の高ドープ領域層
２ａの深さは、イオン注入用マスク７の厚みなどのイオ
ン注入条件を制御することによりコントロールすること
ができるので、絶縁層３の膜厚ムラが生じた場合でも、
その膜厚ムラに応じてイオン注入用マスク７の厚みを変
化させることにより、高ドープ領域層２ａの深さ方向の
位置を補正することができる。従って、ゲート電極４と
シリコンエミッタ電極５との距離を大面積の共通シリコ
ン基板１上において一定にすることができる。

【００４３】工程（ｃ）次に、シリコン基板１のイオン注入側の表面を、その高
ドープ領域層２ａがエッチングストッパーとして機能す
るようなエッチャントを用いてエッチングする。これに
より、高ドープ領域層２ａが露出してエミッタ配線層２
となる。この際に、イオン注入用マスク７の下のシリコ
ン基板１には、先端が尖鋭ではない略コーン型シリコン
エミッタ電極５ａが形成される（図３（ｃ））。

【００４４】工程（ｄ）次に、略コーン型シリコンエミッタ電極５ａの表面を、
常法により熱酸化し、０．１〜０．２μｍ厚程度の熱酸
化ＳｉＯ₂薄膜８を形成する（図３（ｄ））。この際、
熱酸化ＳｉＯ₂薄膜８の形成時に発生する応力により、
その内側の略コーン型シリコンエミッタ電極５ａの先端
は先鋭化する。

【００４５】工程（ｅ）次に、シリコン基板１の全面に、絶縁層用材料、続いて
ゲート電極用材料を順次成膜することにより、エミッタ
配線層上に絶縁層３及びゲート電極４を形成する（図３
（ｅ））。この際に、イオン注入用マスク７上には、絶
縁層用材料層３ａとゲート電極用材料層４ａとが形成さ
れる。

【００４６】工程（ｆ）最後に、略コーン型シリコンエミッタ電極５ａの表面の
熱酸化ＳｉＯ₂薄膜８及びイオン注入用マスク７を、緩
衝フッ酸液などを用いてエッチングすることにより除去
する。この場合、イオン注入用マスク７はリフトオフ層
として機能する。また、絶縁層３のエミッタ電極側側面
もサイドエッチされ、リーク電流の低減化に有効とな
る。これにより図３（ｆ）に示すような先端が尖鋭化し
たコーン型のシリコンエミッタ電極５を備えた電子放出
素子が製造できる。

【００４７】

【作用】本発明の電子放出素子においては、シリコン基
板内部へドーパントをイオン注入することにより形成さ
れた高濃度のドーパントを含有し、所望の深さに形成さ
れる領域（高ドーパント領域層）をエミッタ配線層とし
て使用する。従って、共通のシリコン基板に形成される
複数の電子放出素子のすべてのシリコンエミッタ電極を
形成する際のエッチング深さを均一とすることが可能と
なる。

【００４８】

【実施例】本発明の電子放出素子の製造例を以下の実施
例により具体的に説明する。

【００４９】実施例１工程（ａ）シリコン基板を常法に従って熱酸化し、その表面に１μ
ｍ厚のＳｉＯ₂膜を形成した。そのＳｉＯ₂膜をフォトリ
ソグラフ法によりエッチングして、エミッタ電極平面パ
ターン形状のＳｉＯ₂薄膜からなるイオン注入用マスク
を形成した。工程（ｂ）次に、加速電圧１０００ＫｅＶでホウ素イオンをシリコ
ン基板に、イオン注入用マスク側からイオン注入した
（ドーズ量＝１×１０¹⁶イオン／ｃｍ²）。このイオン
注入されたホウ素イオンはシリコン基板の中に、約１．
６μｍの深さにまで到達し、その位置でのホウ素イオン
濃度が最も高くなり、１×１０²⁰イオン／ｃｍ³以上の
濃度の高ドープ領域層が形成された。

【００５０】工程（ｃ）次に、シリコン基板のイオン注入用マスク側表面を、Ｋ
ＯＨ水溶液（温度３５℃）を用いて、高ドープ領域層が
露出するまで異方性エッチングし、露出した高ドープ領
域層をエミッタ配線層とした。

【００５１】このエッチングにより、イオン注入用マス
クの下のシリコン基板から、先端が尖鋭ではない略コー
ン型のシリコンエミッタ電極が形成された。

【００５２】工程（ｄ）続いて、略コーン型のシリコンエミッタ電極の表面を常
法により熱酸化して、約０．１μｍ厚さのＳｉＯ₂膜を
形成した。

【００５３】工程（ｅ）次に、チムニー型蒸着機を用いてエミッタ配線層上に、
約１μｍ厚のＳｉＯ₂絶縁層及び０．３μｍ厚のＮｂゲ
ート電極を形成した。

【００５４】なお、イオン注入用マスク上にも、ＳｉＯ
₂膜とＮｂ膜とが形成された。

【００５５】工程（ｆ）次に、緩衝フッ酸を用いて、略コーン型のシリコンエミ
ッタ電極の表面の熱酸化ＳｉＯ₂膜をエッチングにより
除去した。この際、ＳｉＯ₂膜からなるイオン注入用マ
スクがリフトオフされた。また、Ｎｂゲート電極の下方
のＳｉＯ₂絶縁層もサイドエッチングされた。これによ
り、図１に示すような電子放出素子が得られた。

【００５６】このようにして得られた電子放出素子を２
００個集積したアレイを試作し、以下のように試験・評
価した。

【００５７】即ち、各素子のエミッタ−ゲート間の距離
を約０．３±０．０５μｍに設計した構造の素子に対
し、蛍光体を塗布した透明電極（アノード）を有するガ
ラス板部材を距離３０ｍｍで対向させ、エミッタ−ゲー
ト間にゲート側が正となる極性で引き出し電圧１２０Ｖ
を印加したところ、蛍光面全面が実質的に均一な輝度に
発光した。

【００５８】

【発明の効果】本発明の電子放出素子によれば、共通シ
リコン基板上に複数の電子放出素子を設けた場合でも、
エッチングによりエミッタ電極を形成する際のエッチン
グ深さをすべてのエミッタ電極について均一となるよう
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子の断面図である。

【図２】本発明の電子放出素子の断面図である。

【図３】本発明の電子放出素子の製造工程図である。

【図４】従来の電子放出素子の断面図である。

【図５】従来の電子放出素子の製造工程図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２エミッタ配線層２ａ高ドープ領域層３絶縁層４ゲート電極５コーン型シリコンエミッタ電極５ａ略コーン型シリコンエミッタ電極６エミッタ配線補助層７イオン注入用マスク８熱酸化ＳｉＯ₂薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板、エミッタ配線層、絶縁層
及びゲート電極が順次積層され、該ゲート電極と絶縁層
とエミッタ配線層とにはシリコン基板に達する開口部が
設けられ、その開口部内のシリコン基板にコーン型シリ
コンエミッタ電極がゲート電極に接触しないように設け
られてなる電界放射型の電子放出素子において、エミッ
タ配線層がシリコン基板にイオン注入法により高濃度で
ドーパントが注入された高ドープ領域層であることを特
徴とする電子放出素子。
【請求項２】ドーパントがホウ素イオンである請求項
１記載の電子放出素子。
【請求項３】エミッタ配線層と絶縁層との間に、エミ
ッタ配線補助層として金属薄膜層が形成された請求項１
又は２記載の電子放出素子。
【請求項４】請求項１記載の電子放出素子の製造方法
において：（ａ）シリコン基板の表面を熱酸化してＳｉＯ₂薄膜
を形成し、そのＳｉＯ₂薄膜をパターニングして、エミ
ッタ電極平面パターン形状のイオン注入用マスクを形成
する工程；（ｂ）シリコン基板に、イオン注入用マスク側からド
ーパントをイオン注入し、シリコン基板内部に高濃度で
ドーパントが注入された高ドープ領域層を形成する工
程；（ｃ）シリコン基板のイオン注入側の表面を、その高
ドープ領域層がエッチングストッパーとして機能するよ
うなエッチャントを用いてエッチングすることにより、
その高ドープ領域層を露出させてエミッタ配線層とし、
且つイオン注入用マスクの下層のシリコン基板から略コ
ーン型シリコンエミッタ電極を形成する工程；（ｄ）略コーン型のシリコンエミッタ電極の表面を熱
酸化して熱酸化ＳｉＯ₂薄膜を形成する工程；（ｅ）シリコン基板のイオン注入側の表面に、絶縁層
用材料、続いてゲート電極用材料を順次成膜することに
より、エミッタ配線層上に絶縁層及びゲート電極を形成
する工程；及び（ｆ）略コーン型シリコンエミッタ電極の表面の熱酸
化ＳｉＯ₂薄膜をエッチングにより除去するとともに、
イオン注入用マスクをリフトオフしてコーン型シリコン
エミッタ電極を形成する工程を含んでなることを特徴とする製造方法。
【請求項５】ドーパントがホウ素イオンである請求項
４記載の製造方法。
【請求項６】工程（ｃ）において用いるエッチャント
が水酸化カリウム水溶液である請求項５記載の製造方
法。
【請求項７】工程（ｆ）において、緩衝フッ酸を用い
てエッチングを行う請求項４〜６のいずれかに記載の製
造方法。