JPH1167059A - 冷陰極電子源とその製造方法 - Google Patents
冷陰極電子源とその製造方法Info
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- JPH1167059A JPH1167059A JP22225397A JP22225397A JPH1167059A JP H1167059 A JPH1167059 A JP H1167059A JP 22225397 A JP22225397 A JP 22225397A JP 22225397 A JP22225397 A JP 22225397A JP H1167059 A JPH1167059 A JP H1167059A
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- aluminum
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- emitter electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゲルマニウムを電極材料に使用し電子放出特
性の良い冷陰極電子源として提供する。 【解決手段】 基板１０上に電気的絶縁性を有する絶縁
層１４を介してエミッタ電極Ｅが形成され、該エミッタ
電極に近接して電界放出作用によりエミッタ電極から電
子を放出させるゲート電極Ｇが設けられた冷陰極電子源
において、前記エミッタ電極およびゲート電極が、前記
絶縁層１４の上層にアルミニウム膜１６が設けられ、該
アルミニウム膜１６の上層に電極の表層として前記アル
ミニウム膜１６からアルミニウムが拡散してｐ型半導体
として形成されたゲルマニウム膜２０ａが設けられて成
る。
性の良い冷陰極電子源として提供する。 【解決手段】 基板１０上に電気的絶縁性を有する絶縁
層１４を介してエミッタ電極Ｅが形成され、該エミッタ
電極に近接して電界放出作用によりエミッタ電極から電
子を放出させるゲート電極Ｇが設けられた冷陰極電子源
において、前記エミッタ電極およびゲート電極が、前記
絶縁層１４の上層にアルミニウム膜１６が設けられ、該
アルミニウム膜１６の上層に電極の表層として前記アル
ミニウム膜１６からアルミニウムが拡散してｐ型半導体
として形成されたゲルマニウム膜２０ａが設けられて成
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出作用を利用
して電子を放出する冷陰極電子源とその製造方法に関す
る。
して電子を放出する冷陰極電子源とその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】冷陰極電子源は電界放出作用により電子
を放出するものであり、基板上に絶縁層を介してエミッ
タ電極とエミッタ電極に近接してゲート電極を配置し、
ゲート電極をエミッタ電極に対し正電位とすることによ
り電界放出作用によってエミッタ電極から電子を放出さ
せるよう構成されている。この冷陰極電子源はきわめて
微小に形成でき、ディスプレイでの一つの画素を構成す
る素子等への利用が検討されている。冷陰極電子源の構
造としては、円錐形の微小な突起状にエミッタ電極を形
成し、エミッタ電極の先端近傍にゲート電極を配置した
立体構造のものと、エミッタ電極およびゲート電極を平
面的に配置した構造のものがある。
を放出するものであり、基板上に絶縁層を介してエミッ
タ電極とエミッタ電極に近接してゲート電極を配置し、
ゲート電極をエミッタ電極に対し正電位とすることによ
り電界放出作用によってエミッタ電極から電子を放出さ
せるよう構成されている。この冷陰極電子源はきわめて
微小に形成でき、ディスプレイでの一つの画素を構成す
る素子等への利用が検討されている。冷陰極電子源の構
造としては、円錐形の微小な突起状にエミッタ電極を形
成し、エミッタ電極の先端近傍にゲート電極を配置した
立体構造のものと、エミッタ電極およびゲート電極を平
面的に配置した構造のものがある。
【０００３】図３は冷陰極電子源の利用例として、エミ
ッタ電極５、ゲート電極６を平面配置した平面型の冷陰
極素子の構成を示す平面図、図４は断面図である。この
冷陰極素子はエミッタ電極５の先端近傍に電子を通過さ
せるスリットを設けてゲート電極６を配置する。図４に
示すように、この冷陰極素子はシリコン基板１０上にエ
ミッタ電極５、ゲート電極６を平面的に形成している。
ゲート電極６はエミッタ電極５に対し正電位に設定し電
界放出作用によってエミッタ電極５から電子を放出させ
るものである。
ッタ電極５、ゲート電極６を平面配置した平面型の冷陰
極素子の構成を示す平面図、図４は断面図である。この
冷陰極素子はエミッタ電極５の先端近傍に電子を通過さ
せるスリットを設けてゲート電極６を配置する。図４に
示すように、この冷陰極素子はシリコン基板１０上にエ
ミッタ電極５、ゲート電極６を平面的に形成している。
ゲート電極６はエミッタ電極５に対し正電位に設定し電
界放出作用によってエミッタ電極５から電子を放出させ
るものである。
【０００４】冷陰極素子は電極間距離が数〜数百μｍと
いったきわめて微小な素子であるから、光学的手段を用
いるエッチング等によって形成される。通常、冷陰極素
子を作成する基材に用いられるのはシリコンであり、リ
アクティブイオンエッチング（RIE)法等でシリコンをエ
ッチングして電極のパターンを形成したり、シリコンの
基材の表面に金属を成膜し、金属被膜をエッチングして
所要の電極を形成することがなされている。
いったきわめて微小な素子であるから、光学的手段を用
いるエッチング等によって形成される。通常、冷陰極素
子を作成する基材に用いられるのはシリコンであり、リ
アクティブイオンエッチング（RIE)法等でシリコンをエ
ッチングして電極のパターンを形成したり、シリコンの
基材の表面に金属を成膜し、金属被膜をエッチングして
所要の電極を形成することがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】冷陰極電子源は電界放
出作用によってエミッタ電極から電子を放出するもので
あり、その電気特性にはエミッタ電極からの電子の放出
特性が問題になる。この点で従来基材として使用されて
いるシリコンはゲルマニウム等の半導体材料と比較して
バンドギャップが大きく、電子が放出されにくいという
問題がある。本発明は半導体材料として広く使われてい
るゲルマニウムを利用して電子の放出特性を改善した冷
陰極電子源及びその好適な製造方法を提供することを目
的とする。
出作用によってエミッタ電極から電子を放出するもので
あり、その電気特性にはエミッタ電極からの電子の放出
特性が問題になる。この点で従来基材として使用されて
いるシリコンはゲルマニウム等の半導体材料と比較して
バンドギャップが大きく、電子が放出されにくいという
問題がある。本発明は半導体材料として広く使われてい
るゲルマニウムを利用して電子の放出特性を改善した冷
陰極電子源及びその好適な製造方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、基板上に電気的
絶縁性を有する絶縁層を介してエミッタ電極が形成さ
れ、該エミッタ電極に近接して電界放出作用によりエミ
ッタ電極から電子を放出させるゲート電極が設けられた
冷陰極電子源において、前記エミッタ電極およびゲート
電極が、前記絶縁層の上層にアルミニウム膜が設けら
れ、該アルミニウム膜の上層に電極の表層として前記ア
ルミニウム膜からアルミニウムが拡散してｐ型半導体と
して形成されたゲルマニウム膜が設けられて成ることを
特徴とする。
するため次の構成を備える。すなわち、基板上に電気的
絶縁性を有する絶縁層を介してエミッタ電極が形成さ
れ、該エミッタ電極に近接して電界放出作用によりエミ
ッタ電極から電子を放出させるゲート電極が設けられた
冷陰極電子源において、前記エミッタ電極およびゲート
電極が、前記絶縁層の上層にアルミニウム膜が設けら
れ、該アルミニウム膜の上層に電極の表層として前記ア
ルミニウム膜からアルミニウムが拡散してｐ型半導体と
して形成されたゲルマニウム膜が設けられて成ることを
特徴とする。
【０００７】また、シリコン基板上に電気的絶縁性を有
する絶縁層を介してエミッタ電極が形成され、該エミッ
タ電極に近接して電界放出作用によりエミッタ電極から
電子を放出させるゲート電極が設けられた平面型の冷陰
極電子源の製造方法において、シリコン基板を熱酸化し
てＳｉＯ2 膜を形成し、該ＳｉＯ2 膜の表面に窒化珪素
膜を成膜し、該窒化珪素膜の表面にアルミニウム膜を成
膜し、該アルミニウム膜の表面に前記エミッタ電極、ゲ
ート電極および所要の電極、配線等を形成する部位に合
わせてレジストパターンを形成した後、該レジストパタ
ーンをマスクとして前記アルミニウム膜をエッチング
し、前記レジストパターンおよびエッチング後の前記ア
ルミニウム膜をマスクとして反応性イオンエッチングに
より前記窒化珪素膜をエッチングすることにより、前記
レジストパターンおよびアルミニウム膜が被着した部位
を除く窒化珪素膜を除去して前記ＳｉＯ2 膜を露出さ
せ、前記レジストパターンを除去した後、前記アルミニ
ウム膜、窒化珪素膜及び前記ＳｉＯ2 膜の表面全体にゲ
ルマニウムを成膜し、前記エミッタ電極およびゲート電
極の表層を形成するゲルマニウム膜に、前記アルミニウ
ム膜からアルミニウムを拡散させゲルマニウムをｐ型半
導体とするアニール処理を施すことを特徴とする。ま
た、ここではゲルマニウムにアルミニウムを拡散する方
法を提供しているが、本方法はゲルマニウムにアルミニ
ウムを拡散する方法に限らず、種々のドーパントを拡散
することにも利用できる。このため、ドーパントを選ぶ
ことにより、キャリアのドナーレベルやアクセプタレベ
ルを任意に制御することができる。
する絶縁層を介してエミッタ電極が形成され、該エミッ
タ電極に近接して電界放出作用によりエミッタ電極から
電子を放出させるゲート電極が設けられた平面型の冷陰
極電子源の製造方法において、シリコン基板を熱酸化し
てＳｉＯ2 膜を形成し、該ＳｉＯ2 膜の表面に窒化珪素
膜を成膜し、該窒化珪素膜の表面にアルミニウム膜を成
膜し、該アルミニウム膜の表面に前記エミッタ電極、ゲ
ート電極および所要の電極、配線等を形成する部位に合
わせてレジストパターンを形成した後、該レジストパタ
ーンをマスクとして前記アルミニウム膜をエッチング
し、前記レジストパターンおよびエッチング後の前記ア
ルミニウム膜をマスクとして反応性イオンエッチングに
より前記窒化珪素膜をエッチングすることにより、前記
レジストパターンおよびアルミニウム膜が被着した部位
を除く窒化珪素膜を除去して前記ＳｉＯ2 膜を露出さ
せ、前記レジストパターンを除去した後、前記アルミニ
ウム膜、窒化珪素膜及び前記ＳｉＯ2 膜の表面全体にゲ
ルマニウムを成膜し、前記エミッタ電極およびゲート電
極の表層を形成するゲルマニウム膜に、前記アルミニウ
ム膜からアルミニウムを拡散させゲルマニウムをｐ型半
導体とするアニール処理を施すことを特徴とする。ま
た、ここではゲルマニウムにアルミニウムを拡散する方
法を提供しているが、本方法はゲルマニウムにアルミニ
ウムを拡散する方法に限らず、種々のドーパントを拡散
することにも利用できる。このため、ドーパントを選ぶ
ことにより、キャリアのドナーレベルやアクセプタレベ
ルを任意に制御することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、図面とともに説明する。図１は本発明に係る冷
陰極電子源の製造方法として、平面型のエミッタ電極と
ゲート電極とを形成する実施形態を示す説明図である。
図１(a) はエミッタ電極およびゲート電極の基板である
シリコン基板１０である。まず、このシリコン基板１０
を酸化雰囲気中で熱酸化することにより、シリコン基板
１０の表面にＳｉＯ2 膜１２を形成する（図１(b))。Ｓ
ｉＯ2 膜１２は約２００ｎｍの厚さに形成する。
ついて、図面とともに説明する。図１は本発明に係る冷
陰極電子源の製造方法として、平面型のエミッタ電極と
ゲート電極とを形成する実施形態を示す説明図である。
図１(a) はエミッタ電極およびゲート電極の基板である
シリコン基板１０である。まず、このシリコン基板１０
を酸化雰囲気中で熱酸化することにより、シリコン基板
１０の表面にＳｉＯ2 膜１２を形成する（図１(b))。Ｓ
ｉＯ2 膜１２は約２００ｎｍの厚さに形成する。
【０００９】次に、ＳｉＯ2 膜１２の表面にスパッタリ
ング法により窒化珪素（Si3N4)膜１４を形成する（図１
(c))。窒化珪素膜１４の膜厚は３５０ｎｍ程度である。
次に、窒化珪素膜１４の表面にアルミニウム膜１６を形
成する（図１(d))。アルミニウム膜１６は蒸着法、スパ
ッタリング法等によって形成する。アルミニウム膜１６
の厚さは３５０ｎｍ程度である。アルミニウム膜１６は
冷陰極素子に形成する電極のパターンを形成する目的
と、電極材料として使用するゲルマニウムをｐ型半導体
とする拡散材としての意味がある。
ング法により窒化珪素（Si3N4)膜１４を形成する（図１
(c))。窒化珪素膜１４の膜厚は３５０ｎｍ程度である。
次に、窒化珪素膜１４の表面にアルミニウム膜１６を形
成する（図１(d))。アルミニウム膜１６は蒸着法、スパ
ッタリング法等によって形成する。アルミニウム膜１６
の厚さは３５０ｎｍ程度である。アルミニウム膜１６は
冷陰極素子に形成する電極のパターンを形成する目的
と、電極材料として使用するゲルマニウムをｐ型半導体
とする拡散材としての意味がある。
【００１０】次に、アルミニウム膜１６をエッチングし
てエミッタ電極等の電極のパターンを形成する。そのた
め、アルミニウム膜１６の表面に感光性レジストを塗布
し、電極のパターンにしたがって感光性レジストを露
光、現像しアルミニウム膜１６の表面にレジストパター
ン１８を形成する（図１(e))。次いで、レジストパター
ン１８をマスクとしてアルミニウム膜１６をエッチング
する。図１(f) はアルミニウム膜１６がエッチングさ
れ、窒化珪素膜１４の表面にアルミニウム膜１６のパタ
ーンが形成された状態である。アルミニウム膜１６のエ
ッチングはエッチング液を用いたウェットエッチングま
たは塩素系のエッチングガスを用いたドライエッチング
による。
てエミッタ電極等の電極のパターンを形成する。そのた
め、アルミニウム膜１６の表面に感光性レジストを塗布
し、電極のパターンにしたがって感光性レジストを露
光、現像しアルミニウム膜１６の表面にレジストパター
ン１８を形成する（図１(e))。次いで、レジストパター
ン１８をマスクとしてアルミニウム膜１６をエッチング
する。図１(f) はアルミニウム膜１６がエッチングさ
れ、窒化珪素膜１４の表面にアルミニウム膜１６のパタ
ーンが形成された状態である。アルミニウム膜１６のエ
ッチングはエッチング液を用いたウェットエッチングま
たは塩素系のエッチングガスを用いたドライエッチング
による。
【００１１】次に、パターン形成されたアルミニウム膜
１６、レジストパターン１８をマスクとして窒化珪素膜
１４をエッチングし、所定パターンの窒化珪素膜１４を
ＳｉＯ2 膜１２上に形成する（図１(g))。窒化珪素膜１
４のエッチングはフッ素系のエッチングガス（CF4 ＋O2
ガス）を用いたリアクティブイオンエッチング（RIE)法
による。窒化珪素膜１４はアルミニウム膜１６が被着さ
れた部分を除いてエッチングにより除去され下地のＳｉ
Ｏ2 膜１２が露出する。エッチングの際に窒化珪素膜１
４はアルミニウム膜１６の下方でアンダーカットを形成
する。
１６、レジストパターン１８をマスクとして窒化珪素膜
１４をエッチングし、所定パターンの窒化珪素膜１４を
ＳｉＯ2 膜１２上に形成する（図１(g))。窒化珪素膜１
４のエッチングはフッ素系のエッチングガス（CF4 ＋O2
ガス）を用いたリアクティブイオンエッチング（RIE)法
による。窒化珪素膜１４はアルミニウム膜１６が被着さ
れた部分を除いてエッチングにより除去され下地のＳｉ
Ｏ2 膜１２が露出する。エッチングの際に窒化珪素膜１
４はアルミニウム膜１６の下方でアンダーカットを形成
する。
【００１２】次に、レジストパターン１８を溶解除去
し、レジストパターン１８が被着されていたアルミニウ
ム膜１６を露出させる（図１(h))。次に、電子ビーム蒸
着あるいはスパッタリング成膜により、アルミニウム膜
１６の表面と側面、ＳｉＯ2 膜１２の表面、窒化珪素膜
１４の側面にゲルマニウムを蒸着して被着させる（図１
(i))。電子ビーム蒸着によって成膜するゲルマニウム膜
２０は数十オングストローム程度の厚さでよい。
し、レジストパターン１８が被着されていたアルミニウ
ム膜１６を露出させる（図１(h))。次に、電子ビーム蒸
着あるいはスパッタリング成膜により、アルミニウム膜
１６の表面と側面、ＳｉＯ2 膜１２の表面、窒化珪素膜
１４の側面にゲルマニウムを蒸着して被着させる（図１
(i))。電子ビーム蒸着によって成膜するゲルマニウム膜
２０は数十オングストローム程度の厚さでよい。
【００１３】最後に、アニール処理を施し、ゲルマニウ
ム膜２０にアルミニウムを拡散させ、冷陰極素子の電極
を形成する（図１(j))。図で２０ａがアルミニウムが拡
散されたゲルマニウム膜である。図２にアニール処理後
の冷陰極素子の断面構造を拡大して示す。アニール処理
により、アルミニウム膜１６が下地に形成された部位で
はゲルマニウム中にアルミニウムが拡散し、ｐ型の半導
体が形成され、アルミニウム膜１６が下地に形成されて
いない部位では電気的絶縁体として純粋なゲルマニウム
膜２０が残ることになる。
ム膜２０にアルミニウムを拡散させ、冷陰極素子の電極
を形成する（図１(j))。図で２０ａがアルミニウムが拡
散されたゲルマニウム膜である。図２にアニール処理後
の冷陰極素子の断面構造を拡大して示す。アニール処理
により、アルミニウム膜１６が下地に形成された部位で
はゲルマニウム中にアルミニウムが拡散し、ｐ型の半導
体が形成され、アルミニウム膜１６が下地に形成されて
いない部位では電気的絶縁体として純粋なゲルマニウム
膜２０が残ることになる。
【００１４】なお、アニール処理での環境条件はゲルマ
ニウムにアルミニウムを拡散させるに十分な条件であれ
ばよい。実施形態では、アルミニウム膜１６の表面にゲ
ルマニウムを蒸着した後、真空を保持したまま、２００
℃で２時間加熱した。これによりアルミニウム膜１６を
下地とした部位では、ゲルマニウム単独の場合に数ＭΩ
cm以上あった抵抗率を１６．５μΩcm程度にまで減少さ
せることができ（四端子法により測定）、導電性を有す
る電極として得られる。
ニウムにアルミニウムを拡散させるに十分な条件であれ
ばよい。実施形態では、アルミニウム膜１６の表面にゲ
ルマニウムを蒸着した後、真空を保持したまま、２００
℃で２時間加熱した。これによりアルミニウム膜１６を
下地とした部位では、ゲルマニウム単独の場合に数ＭΩ
cm以上あった抵抗率を１６．５μΩcm程度にまで減少さ
せることができ（四端子法により測定）、導電性を有す
る電極として得られる。
【００１５】アルミニウム膜１６が下地に形成された部
位は、冷陰極素子の電極として作用する部位であるか
ら、アルミニウム膜１６をあらかじめ電極のパターンに
したがって形成しておくことにより、上記製造工程によ
り所定のエミッタ電極およびゲート電極を有する冷陰極
電子源を得ることができる。ゲルマニウムを被着してア
ニール処理を施す方法は、ゲルマニウムを被着した後の
パターニングプロセスを不要とし、単なるアニール処理
で電極が形成できるという利点がある。
位は、冷陰極素子の電極として作用する部位であるか
ら、アルミニウム膜１６をあらかじめ電極のパターンに
したがって形成しておくことにより、上記製造工程によ
り所定のエミッタ電極およびゲート電極を有する冷陰極
電子源を得ることができる。ゲルマニウムを被着してア
ニール処理を施す方法は、ゲルマニウムを被着した後の
パターニングプロセスを不要とし、単なるアニール処理
で電極が形成できるという利点がある。
【００１６】なお、実施形態では電極を平面的に形成す
るため、アルミニウム膜１６の下地層として窒化珪素膜
１４を設け、電極のパターンにしたがって窒化珪素膜１
４をドライエッチングするようにした。したがって窒化
珪素膜１４に限らずドライエッチングできる材料であれ
ば適宜材料が使用できる。また、電極から導線を引き出
す場合には、アルミニウム膜１６を導線のパターンに形
成しておけばよい。
るため、アルミニウム膜１６の下地層として窒化珪素膜
１４を設け、電極のパターンにしたがって窒化珪素膜１
４をドライエッチングするようにした。したがって窒化
珪素膜１４に限らずドライエッチングできる材料であれ
ば適宜材料が使用できる。また、電極から導線を引き出
す場合には、アルミニウム膜１６を導線のパターンに形
成しておけばよい。
【００１７】図２でＥ部分は冷陰極素子のエミッタ電
極、Ｇ部分はゲート電極である。これら各電極はアルミ
ニウムがドープされたゲルマニウムによって形成されて
おり、ゲルマニウムは冷陰極素子の基材に従来使用され
ているシリコンにくらべてバンドギャップが小さいこと
から、電界放出特性の優れた冷陰極電子源として利用す
ることができる。また、アニール処理の際の処理時間を
制御することによりゲルマニウムへのアルミニウムが拡
散する量を適宜制御することができること、ゲルマニウ
ムはシリコン等とくらべて長寿命であるという利点もあ
る。
極、Ｇ部分はゲート電極である。これら各電極はアルミ
ニウムがドープされたゲルマニウムによって形成されて
おり、ゲルマニウムは冷陰極素子の基材に従来使用され
ているシリコンにくらべてバンドギャップが小さいこと
から、電界放出特性の優れた冷陰極電子源として利用す
ることができる。また、アニール処理の際の処理時間を
制御することによりゲルマニウムへのアルミニウムが拡
散する量を適宜制御することができること、ゲルマニウ
ムはシリコン等とくらべて長寿命であるという利点もあ
る。
【００１８】上記実施形態は平面形の冷陰極電子源の製
造方法に関するものであるが、円錐形状のエミッタ電極
を有する立体形の冷陰極電子源を製造する場合も上記製
造方法を適用することが可能である。すなわち、シリコ
ン基板を用いて円錐形のエミッタ電極を有する冷陰極電
子源を作成する場合は、所定パターンで形成したＳｉＯ
2 膜をマスクとして等方的なリアクティブイオンエッチ
ングを施すことによりエミッタ電極となる円錐形の突起
を形成する。この円錐形の突起とゲート電極を形成する
部位にあらかじめアルミニウムを蒸着することによりア
ルミニウム膜を形成し、上記実施形態と同様にアルミニ
ウム膜の表面にゲルマニウムを蒸着してアニール処理を
施すことにより、電極部分のゲルマニウムをｐ型半導体
としてゲルマニウムを電極に用いた冷陰極電子源とする
ことができる。
造方法に関するものであるが、円錐形状のエミッタ電極
を有する立体形の冷陰極電子源を製造する場合も上記製
造方法を適用することが可能である。すなわち、シリコ
ン基板を用いて円錐形のエミッタ電極を有する冷陰極電
子源を作成する場合は、所定パターンで形成したＳｉＯ
2 膜をマスクとして等方的なリアクティブイオンエッチ
ングを施すことによりエミッタ電極となる円錐形の突起
を形成する。この円錐形の突起とゲート電極を形成する
部位にあらかじめアルミニウムを蒸着することによりア
ルミニウム膜を形成し、上記実施形態と同様にアルミニ
ウム膜の表面にゲルマニウムを蒸着してアニール処理を
施すことにより、電極部分のゲルマニウムをｐ型半導体
としてゲルマニウムを電極に用いた冷陰極電子源とする
ことができる。
【００１９】上記実施形態ではアニール処理によりゲル
マニウムにアルミニウムを拡散させてゲルマニウムに導
電性を付与した。これは、アルミニウムが安定で取扱い
やすいことと、アルミニウムが導線としてそのまま利用
できて有用であることによるが、ゲルマニウムに導電性
を付与する拡散材はアルミニウムに限るものではなく、
他の材料を使用することができる。
マニウムにアルミニウムを拡散させてゲルマニウムに導
電性を付与した。これは、アルミニウムが安定で取扱い
やすいことと、アルミニウムが導線としてそのまま利用
できて有用であることによるが、ゲルマニウムに導電性
を付与する拡散材はアルミニウムに限るものではなく、
他の材料を使用することができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る冷陰極電子源は、アルミニ
ウムを拡散させて半導体としたゲルマニウムを電極材料
としたことにより、シリコンを電極材料とした冷陰極電
子源にくらべて電子の放出特性を向上させることがで
き、電子線強度を高めた冷陰極電子源として得ることが
できる。また、ゲルマニウムを電極に使用することで電
極を長寿命とすることができる。また、本発明に係る冷
陰極電子源の製造方法によれば、アルミニウム膜の表面
にゲルマニウムを成膜した後、アニール処理を施してゲ
ルマニウムにアルミニウムを拡散させることによって電
極部分のゲルマニウムにのみを半導体とすることがで
き、電極部分の導電性を容易に得ることができるととも
に、電子の放出特性の優れた冷陰極電子源として容易に
得ることができる等の著効を奏する。
ウムを拡散させて半導体としたゲルマニウムを電極材料
としたことにより、シリコンを電極材料とした冷陰極電
子源にくらべて電子の放出特性を向上させることがで
き、電子線強度を高めた冷陰極電子源として得ることが
できる。また、ゲルマニウムを電極に使用することで電
極を長寿命とすることができる。また、本発明に係る冷
陰極電子源の製造方法によれば、アルミニウム膜の表面
にゲルマニウムを成膜した後、アニール処理を施してゲ
ルマニウムにアルミニウムを拡散させることによって電
極部分のゲルマニウムにのみを半導体とすることがで
き、電極部分の導電性を容易に得ることができるととも
に、電子の放出特性の優れた冷陰極電子源として容易に
得ることができる等の著効を奏する。
【図１】本発明に係る冷陰極電子源の製造方法を示す説
明図である。
明図である。
【図２】アニール処理を施して電極を形成した冷陰極電
子源の断面図である。
子源の断面図である。
【図３】平面形の冷陰極素子の平面図である。
【図４】平面形の冷陰極素子の側断面図である。
５ エミッタ電極 ６ ゲート電極 ７ アノード電極 ８、１０ シリコン基板 １２ ＳｉＯ2 膜 １４ 窒化珪素膜 １６ アルミニウム膜 １８ レジストパターン ２０ ゲルマニウム膜 ２０ａ ゲルマニウム膜
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に電気的絶縁性を有する絶縁層を
介してエミッタ電極が形成され、該エミッタ電極に近接
して電界放出作用によりエミッタ電極から電子を放出さ
せるゲート電極が設けられた冷陰極電子源において、 前記エミッタ電極およびゲート電極が、前記絶縁層の上
層にアルミニウム膜が設けられ、該アルミニウム膜の上
層に電極の表層として前記アルミニウム膜からアルミニ
ウムが拡散してｐ型半導体として形成されたゲルマニウ
ム膜が設けられて成ることを特徴とする冷陰極電子源。 - 【請求項２】 シリコン基板上に電気的絶縁性を有する
絶縁層を介してエミッタ電極が形成され、該エミッタ電
極に近接して電界放出作用によりエミッタ電極から電子
を放出させるゲート電極が設けられた平面型の冷陰極電
子源の製造方法において、 シリコン基板を熱酸化してＳｉＯ2 膜を形成し、 該ＳｉＯ2 膜の表面に窒化珪素膜を成膜し、 該窒化珪素膜の表面にアルミニウム膜を成膜し、 該アルミニウム膜の表面に前記エミッタ電極、ゲート電
極および所要の電極、配線等を形成する部位に合わせて
レジストパターンを形成した後、該レジストパターンを
マスクとして前記アルミニウム膜をエッチングし、 前記レジストパターンおよびエッチング後の前記アルミ
ニウム膜をマスクとして反応性イオンエッチングにより
前記窒化珪素膜をエッチングすることにより、前記レジ
ストパターンおよびアルミニウム膜が被着した部位を除
く窒化珪素膜を除去して前記ＳｉＯ2 膜を露出させ、 前記レジストパターンを除去した後、前記アルミニウム
膜、窒化珪素膜及び前記ＳｉＯ2 膜の表面全体にゲルマ
ニウムを成膜し、 前記エミッタ電極およびゲート電極の表層を形成するゲ
ルマニウム膜に、前記アルミニウム膜からアルミニウム
を拡散させゲルマニウムをｐ型半導体とするアニール処
理を施すことを特徴とする冷陰極電子源の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22225397A JPH1167059A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 冷陰極電子源とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22225397A JPH1167059A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 冷陰極電子源とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167059A true JPH1167059A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16779504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22225397A Pending JPH1167059A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 冷陰極電子源とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167059A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105355529A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种多层表面传导电子发射源结构及其制备方法 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP22225397A patent/JPH1167059A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105355529A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 西安交通大学 | 一种多层表面传导电子发射源结构及其制备方法 |
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