JPS63237340A

JPS63237340A - 表示装置

Info

Publication number: JPS63237340A
Application number: JP62070467A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsukamoto; 健夫塚本; Akira Suzuki; 彰鈴木; Isamu Shimoda; 下田　勇; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Toshihiko Takeda; 俊彦武田; Takao Yonehara; 隆夫米原; Takeshi Ichikawa; 武史市川; Masahiko Okunuki; 昌彦奥貫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-03-26
Filing date: 1987-03-26
Publication date: 1988-10-03
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JP2616918B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は表示？を置に係り、特に電子を蛍光部に照射し
て、発光させることによって表示を行う表示装置に関す
る。

［従来技術及びその問題点］従来、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の
ＯＡ装置における表示装置としては、鮮明な画像が得ら
れ、且つ高輝度であるという長所を持っていることから
、ＣＲＴ　（Ｃａｔｈａｄ−Ｒａｙ−Ｔｕｂ）が多く用
いられてきた。

しかしながら、ＣＲＴは、電子源から放出された電子を
、偏向コイルによって発生させた磁界によって偏向させ
て走査し、Ｒ，Ｇ、Ｂ　（カラー表示用の場合）の蛍光
体面に照射することによって表示を行うものであり、偏
向によって移動させる距離が表示面の大きさとなるため
に、電子を移動させる距離が大きくなり、この距離をか
せぐために電子源から蛍光部までの距離が大きくなって
平面化が困難な問題点を持っていた。

一方、近年、平面型表示装置として、液晶素子、プラズ
マディスプレイ、ＥＬ等が注目されつつあるが、液晶素
子は、受光素子であるために、光源（自然光を含む）が
必要で、光源の輝度ムラ等の影響を受けやすい問題点を
有しており、さらに液晶自体では３色以上のカラー表示
が困難であるという問題点を有していた。また、プラズ
マディスプレイ、ＥＬは発光素子であり上記の受光素子
の問題点がなく、単一色では製品化段階まできているが
、発光体の各波長による発光効率の差等の点から多色化
が困難であり、コスト面からも問題点を有していた。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、電界効果型の
電子放出素子を用いた、平面化゛の可能な表示装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明の表示装置は、堆積面上に設けられた尖頭部を有
する電極と、該堆積面上で且つ尖頭部の近傍に設けられ
た引き出し電極と、尖頭部を有する電極上に対向して設
けられた蛍光部とを有し、前記尖頭部を有する電極から
放出された電子によって前記蛍光部を発光させることを
特徴とする。

［作用］本発明の表示装置は、尖頭部を有する電極と引き出し電
極との間に印加される電圧の制御によって電子放出量の
制御を行い、尖頭部を有する電極に対して蛍光部を高電
位とする電圧を印加することにより、蛍光部に電子を照
射して蛍光部を発光させるものである。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説゛明する
。

第１図は本発明の表示装置の一実施例を説明するための
概略的部分断面図である。

第２図（Ａ）は上記第１図の電子放出部の部分拡大図で
あり、第２図ＣＢ）は電子放出部の平面図である。

第１図及び第２図（Ａ）に示すように、堆積面を構成す
る非晶質絶縁材料である５ｉ０２等の酸化基体ｌに、Ｓ
ｉ３Ｎ４等の異種材料の核形成ベース２を一定の距離を
隔てて複数個形成する。これらの核形成ベース２に形成
された単一の核を中心としてＭ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｓ　
ｉ等の単結晶を成長させることにより、略円錐形の尖頭
部を有する所望の大きさの電極７を形成する。各電極７
の尖頭部は電子放出部となる。このとき異種材料面以外
の堆積面は非核形成面となり、核形成ベース２を中心と
する単結晶成長以外の成長は抑えられる。なお、単結晶
の製造方法については、後述する。

形成された電極７を中心として開口部が設けられた５ｉ
０２等の絶縁層５を形成し、さらにこの絶縁層５に電極
７を中心として皿状に凹部を形成する。この凹部にＭＯ
等の金属層を形成して、引き出し電極３を形成し、さら
に５ｉ０２等の絶縁層６を形成し、第２図（Ｂ）に示す
ように、この絶縁層６上に対となる電極４．．４３と電
極４２．４．とを形成する。

電極７上には、一定の距離を隔てて、Ｒ，Ｇ。

Ｂの蛍光体を三列×三行に塗り分けて各蛍光領域を形成
した単位領域９が、多数形成された蛍光部８に設けられ
る。各単位領域９は電極７のピッチに合わせて形成され
、各単位領域９が電極７に対向するように形成される。

なお、上記実施例においては、引き出し電極３は、Ｍｏ
等の金属層をプロセス中で加工することによって作製し
たが、前記絶縁層５の形成後に開口部を有する金属板を
絶縁層５に接着することによって作製してもよい。

以下、上記構成の表示装置の動作について説明する。

第３図は上記実施例の電子放出部の部分組立図である、
なお、電極４１．４３及び電極４２　。

４４は簡易化のために省略する。

第４図はマトリクス状に配置された配線と引き出し電極
とによる電子放出制御動作の概略的説明図である。

第５図は上記実施例の表示装置の動作説明図である。

第３図に示すように、電子放出部の配線は、堆積面に尖
頭部を有する電極７を形成・した後、絶縁層５に溝を設
け、この溝に配線１０を設けることによって形成するこ
とができ、電極７と接続させ、配線１０と前記引き出し
電極３との間に引き出し電極３側を高電位とする電圧を
電源ｖ３によって印加すると、電極７の尖頭部から電子
放出を行わせることができる。

配線１０と前記引き出し電極３との間の電子放出制御は
、例えば第４図に示すように、列状に配置された配線１
０１〜１０４のそれぞれに順次ＯＶの電圧を印加し、且
つ配線１０１〜１０４に対してマトリクス状に列状に配
置された引き出し電極３１〜３４のそれぞれにトランジ
スタを接続して、所望の引き出し電極に所望のタイミン
グで電圧信号を入力することによって、任意の位置の電
極７から電子を放出させることができる。

放出された電子は、第５図の示すように、電極７と蛍光
部８との間に、蛍光部８を高電位とする電圧を印加する
と、第５図に示すように、電極４１．４３及び電極４２
．４４の略中心を通って蛍光部８の単位領域９に照射さ
れる。この時、電極４．．４３間に電源■２によって、
所定の電圧を印加すると、電子は図中Ｙ方向に偏向制御
され、電極４２．４４の間に電源Ｖ１によって、所定の
電圧を印加すると、電子は図中Ｘ方向に偏向制御される
。

以上のように、本実施例の表示装置は、配線１０と前記
引き出し電極３に印加される電圧の制御によって電子放
出量の制御を行い、且つ電極４１．４３及び電極４２．
４４にそれぞれ印加される電圧によって、単位領域９を
構成する各蛍光体領域の所望の位置に電子を照射するこ
左が可能である。

なお、上記実施例は、電極４−１　、４３及び電極４２
．４４にそれぞれ印加される電圧によって、電子の移動
方向を制御するものであるが、尖頭部を有する電８ｉ７
のそれぞれに対して、一つの蛍光体領域をそれぞれ対向
させて表示装置を構成することができる。

第６図は本発明の表示装置の他の実施例を説明するため
の概略的部分断面図である。

同図において、各尖頭部を有する電極７に対向して、Ｒ
，Ｇ、Ｈの各蛍光体領域が設けられる。

この場合、単位領域９は９個の電極７によって制御され
、偏向用の電極４１．４３及び電極４２　。

４４は不要である。

なお、上記実施例において、必ずしも尖頭部を有する電
極は単結晶で形成する必要はなく、多結晶等の非単結晶
で形成してもよいが、単結晶で形成すれば、単結晶特有
の尖頭部が形成され、電子放出部の形状が均−比つシャ
ープに形成されるので、特別な針状加工が不要であり、
電界強度を均−且つ強いものとし、動作開始電圧の範囲
のバラツキを抑え、また導電性を改善できるので、電子
放出効率を向上させることができる。

上記実施例に示した単結晶成長方法すなわち、堆積面に
、この堆積面の材料より核形成密度が十分大きく、且つ
単一の核だけが成長する程度に十分率さな異種材料を形
成し、この異種材料に成長した単一の核を中心として結
晶を成長させる結晶成長方法は、次のような利点を有す
る。

（１）尖頭部を有する電極の形状が、堆積面、異種材料
面、電極の材質、堆積条件等の製造条件で決定され、所
望の大きさの電極を形成することができ、またその大き
さのバラツキを抑えることができる。

（２）尖頭部を有する電極の位置が異種材料面の位置精
度で決められるので、所望の位置に高精度に作製するこ
とができ、複数の電子放出口を有する電子放出部をファ
インピッチで作製することができる。

（３）従来、単結晶の成長が困難であった非晶質の絶縁
材料面にも単結晶を成長させることが容易となり、高耐
圧な電子放出部を提供することができる。また、非晶質
絶縁基板が比較的安価で、大面積化が可能であることか
ら、大面積に表示装置を形成することかでＳる。

（４）通常の半導体製造プロセスで製造することができ
るので、簡易な工程で高集積化を行なうことができる。

以下、堆積面に単結晶を成長さ’−４る単結晶成長法に
ついて詳述する。

まず、堆積面上に選択的に塩ｍ膜を形成する選択堆積法
について述べる０選択堆積法とは、表面エネルギー、付
着係数、脱離係数、表面拡散速度等という薄膜形成過程
での核形成を左右する因子の材料間での差を利用して、
基板上に選択的に薄膜を形成する方法である。

第７図（Ａ）および（Ｂ）は選択堆積法の説明図である
。

まず、同図（Ａ）に示すように、基板ｌｌ上に、基板１
１と上記因子の異なる材料から成る薄膜１２を所望部分
に形成する。そして、適当な堆積条件によって適当な材
料から成る薄膜の堆積を行うと、同図（Ｂ）に示すよう
に、薄膜１３は薄膜１２上にのみ成長し、基板１１上に
は成長しないという現象を生じさせることができる。こ
の現象を利用することで、自己整合的に成形された薄膜
１３を成長させることができ、従来のようなレジストを
用いたリングラフィ工程の省略が可能となる。

このような選択形成法による堆積を行うことができる材
料としては、たとえば基板１１として５ｉ０２、薄［１
２としてＳｔ、　ＧａＡｓ、窒化シリコン、そして堆積
させる薄膜１３としてＳｉ、　Ｗ　、　ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ等がある。

第８図は、Ｓｉ０２の堆積面と窒化シリコンの堆積面と
の核形成密度の経時変化を示すグラフである。

同グラフが示すように、堆積を開始して間もな（Ｓｉ０
２上での核形成密度は１０３　ａｍ−２以下で飽和し、
２０分後でもその値はほとんど変化しない。

それに対して窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ　４　）上では、
〜４　Ｘ　１０５　ｃｍ−２で一旦飽和し、それから１
０分はど変化しないが、それ以降は急激に増大する。

なお、この測定例では、５ｉＣ１４ガスをＨ２ガスで希
釈し、圧力１７５丁ｏｒｒ、温度１０００℃の条件下で
ＣＶＤ法により堆積した場合を示している。他にＳｉＨ
４、ＳｉＨ２Ｃ１２、５ｉＨＣＩ　３　、　ＳｉＦ　４
等を反応ガスとして用いて、圧力、温度等を調整するこ
とで同様の作用を得ることができる。また、真空蒸着で
も可能である。

この場合、Ｓｉ０２上の核形成はほとんど問題とならな
いが、反応ガス中にＭＣＩガスを添加することで、Ｓｉ
Ｏ２上での核形成を更に抑制し、ＳｉＯ２上でのＳｉの
堆積を皆無にすることができる。

このような現象は、５ｉ０２および窒化シリコンの材料
表面のＳｉに対する吸着係数、脱離係数、表面拡散係数
等の差によるところが大きいが、Ｓｉ原子自身によって
ＳｊＯ２が反応し、蒸気圧が高い一酸化シリコンが生成
されることでＳｉ０２自身がエツチングされ、窒化シリ
コン上ではこのようなエツチング現象は生じないという
ことも選択堆積を生じさせる原因となっていると考えら
れる（Ｔ、Ｙｏｎｅｈａｒａ、Ｓ、ＹｏＳｈｉｏｋａ、
Ｓ、Ｍｆｙａｚａｗａ　Ｊｏｕｒｒ＋ａｌ　ｏｆＡｐｐ
ｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　５３．８８３９．１９８２
）　。

このように堆積面の材料としてＳｉ０２および窒化シリ
コンを選択し、堆積材料としてシリコンを選択すれば、
同グラフに示すように上方に大きな核形成密度差を得る
ことができる。なお、ここでは堆積面の材料としてＳｉ
０２が望ましいが、これに限らす５ｊＯｘであっても核
形成密度差を得ることができる。

勿論、これらの材料に限定されるものではなく、核形成
密度の差が同グラフで示すように核の密度で１０２倍以
上であれば十分であり、後に例示するような材料によっ
ても堆積膜の十分な選択形成を行うことができる。

この核形成密度差を得る他の方法としては、Ｓｉ０２上
に局所的にＳｉやＮ等をイオン注入して過剰にＳｉやＮ
等を有する領域を形成してもよい。

このような選択堆積法を利用し、堆積面の材料より核形
成密度の十分大きい異種材料を単一の核だけが成長する
ように十分微細に形成することによって、その微細な異
種材料の存在する箇所だけに単結晶を選択的に成長させ
ることができる。

なお、単結晶の選択的成長は、核形成面の電子状態、特
にダングリングボンドの状態によって決定されるために
、核形成密度の低い材料（たとえばＳｉ０２　）はバル
ク材料である必要はなく、任意の材Ｖ［や基板等の表面
のみに形成されて上記堆積面を成していればよい。

第９図（Ａ）〜（Ｃ）は、単結晶形成方法の一例を示す
形成工程図であり、第１Ｏ図（Ａ）および（Ｂ）は、第
９図（Ａ）および（Ｃ）における基板の斜視図である。

まず、第９図（Ａ）および第１０図（Ａ）に示すように
、基板１４−ヒに、選択堆積を可能にする核形成密度の
小さい薄膜１５を形成し、その上に核形成密度の大きい
核形成面材料を薄く堆積させ、リングラフィ等によって
パターニングすることで異種材料１６を十分微細に形成
する。ただし、基板１４の大きさ、結晶構造および組成
は任意のものでよく、機能素子が形成された基板であっ
てもよい、また、異種材料１６とは、上述したように、
ＳｉやＮ等を薄膜１５にイオン注入して形成される過剰
にＳｉやＮ等を有する変質領域も含めるものとする。

次に、適当な堆積条件によって異種材料１６だけに薄膜
材料の単一の核が形成される。すなわち、異種材料１６
は、単一の核のみが形成される程度に十分微細に形成す
る必要がある。異種材料１６の大きさは、材料の種類に
よって異なるが、数ミクロン以下であればよい、更に、
核は単結晶構造を保ちながら成長し、第４図ＣＢ）に示
すように島状の単結晶粒１７となる。島状の単結晶粒１
７が形成されるためには、すでに述べたように、薄膜１
５上で全く核形成が起こらないように条件を決めること
が必要である。

島状の単結晶粒１７は単結晶構造を保ちながら異種材料
１６を中心して更に成長し、同図（Ｃ）に示すように略
円錐形の尖頭部を有する回転体の単結晶１７ａとなる。

このように堆積面の材料である薄膜１５が基板１４上に
形成されているために、支持体となる基板１４は任意の
材料を使用することができ、更に基板１４に機能素子等
が形成されたものであっても、その上に容易に単結晶を
形成することができる。

なお、上記実施例では、堆積面の材料を薄膜１５で形成
したが、選択堆積を可能にする核形成密度の小さい材料
から成る基板をそのまま用いて、単結晶を同様に形成し
てもよい。

第１１図（Ａ）〜（Ｃ）は、単結晶形成方法の他の例を
示す形成工程図である。

同図に示すように、選択堆積を可能にする核形成密度の
小さい材料からなる基板１５上に、異種材料１６を十分
微小に形成することで、第１１図に示した例と同様にし
て単結晶を形成することができる。

（具体例）次に、上記例における単結１層の具体的形成方法を説明
する。

Ｓ＋０２を薄膜１５の堆積面材料とする。勿論、石英基
板を用いてもよいし、金属、半導体、磁性体、圧電体、
絶縁体等の任意の基板上に、スパッタ法、ＣＶＤ法、真
空蒸着法等を用いて基板表面にＳｉ０２層を形成しても
よい、また、堆積面材料としては５ｉ０２が望ましいが
、　ＳｉＯｘとしてＸの値を変化させたものでもよい。

こうして形成されたＳｉ０２層１５上に減圧気相成長法
によって窒化シリコン層（ここではＳｉ３　Ｎ　４層）
又は多結晶シリコン層を異種材料として堆積させ、通常
のリングラフィ技術又はＸ線、電子線若しくはイオン線
を用いたリングラフィ技術で窒化シリコン層又は多結晶
シリコン層をパターニングし、数ミクロン以下、望まし
くは〜１　ｐｍ以下の微小な異種材料１６を形成する。

続いて、　Ｈｔｌ；ｌ　とＨ２と、ＳｉＨ２ＣＩ２　、
５ｉＧ１４　。

ＳｉＨ０＋３　、　ＳｉＦ　４若しくはＳｉＨ４との混
合ガスを用いて上記基板１５上にＳｉを選択的に成長さ
せる。その際の基板温度は７００〜１１００℃、圧力は
約１００Ｔｏｒｒである。

数十分程度の時間で、Ｓｉ０２上の窒化シリコン又は多
結晶シリコンの微細な異種材料１６を中心として、単結
晶のＳｉの粒１７が成長し、最適の成長条件とすること
で、その大きさは上記の異種材料程度の大きさから数＋
７ｚｍ程度あるいはそれ以上の単結晶１７ａが形成され
る。

（窒化シリコンの組成）これまで述べてきたような堆積面材料と異種材料との十
分な核形成密度差を得るには、Ｓｉ３　Ｎ　４に限定さ
れるものではなく、窒化シリコンの組成を変化させたも
のでもよい。

ＲＦプラズヤ中でＳｉＨ４ガスとＮＨ３ガスとを分解さ
せて低温゛で窒化シリコ゛ン膜を形成するプラズーｆｃ
ＶＤ法では、ＳｉＨ４ガス、とＮＨ３ガスとの流量比を
変化させることで、堆積する窒化シリコン膜のＳｉとＮ
の組成比−を大幅に変化させることができる。

第１２図は、ＳｉＨ４とＮＨ３の流量比と形成された窒
化シリコン膜中のＳｉおよびＮの組成比との関係を示し
たグラフである。

この時の堆積条件は、ＲＦ出力１７５Ｗ、基板温度３８
０℃であり、ＳｉＨ４ガス流量を３００ｃｃ／ｍｉｎに
固定し、ＮＨ３ガスの流量を変化させた。同グラフに示
すようにＮＨ３／ＳｉＨ４のガス流量比を４〜ｌＯへ変
化させると、窒化シリコン膜中のＳ　ｉ　／　Ｎ比は１
．１〜０．５８に変化することがオージェ電子分光法に
よって明らかとなった。

マタ、減圧ＣＶＤ法テＳｉＨ２Ｃ１２ガスとＮＨ３ガス
とを導入し、０　、３Ｔｏ　ｒ　ｒの減圧下、温度約８
００℃の条件で形成した窒化シリコン膜の組成は、はぼ
化学量論比であるＳｉ３　Ｎ　４　　（Ｓｉ／Ｎ　＝０
．７５）に近いものであった。

また、ＳｉをアンモニアあるいはＮ２中で約１２００℃
で熱処理すること（熱窒化法）で形成される窒化シリコ
ン膜は、その形成方法が熱平衡下で行われるために、更
に化学量論比に近い組成を得ることができる。

一以上の様に種々の方法で形成した窒化シリコン、をＳ
ｉの核形成密度が５ｉ０２より高い堆積面材料として用
いて上記Ｓｉの核を成長させると、その組成比により核
形成密度に差が生じる。

第１３図は、Ｓｉ／Ｎ組成比と核形成密度との関係を示
すグラフである。同グラフに示すように、窒化シリコン
膜の組成を変化させることで、その上に成長するＳｔの
核形成密度は大幅に変化する。この時の核形成条件は、
５ｉＣＩ４ガスを１７５Ｔｏｒｒに減圧し、１０００℃
でＮ２と反応させてＳｉを生成させる。

このように窒化シリコンの組成によって核形成密度が変
化する現象は、単一の核を成長させる程度に十分微細に
形成される異種材料としての窒化シリコンの大きさに影
響を与える。すなわち、核形成密度が大きい組成を有す
る窒化シリコンは、非常に微細に形成しな゛い限り、単
一の核を形成することができない。

したがって、核形成密度と、単一の核が選択できる最適
な窒化シリコンの大きさとを選択する必要がある。たと
えば〜１０５ｃｍ−２の核形成密度を得る堆積条件では
、窒化シリコンの大きさは約４７Ｌｍ以下であれば単一
の核を選択できる。

（イオン注入による異種材料の形成）Ｓｉに対して核形成密度差を実現する方法として、核形
成密度の低い堆積面材料である５ｉ０２の表面に局所的
にＳｉ　、Ｎ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ａｒ。

Ｈｅ、Ｃ，Ａｓ、Ｇａ、Ｇｅ等をイオン注入して５ｉ０
２の堆積面に変質領域を形成し、この変質領域を核形成
密度の高い堆積面材料としても良い。

例えば、Ｓｉ０２表面をレジストで多い、所望の箇所を
露光、現像、溶解させてＳｉ０２表面を部分的に表出さ
せる。

続いて、Ｓ　ｉ　Ｆ４ガスをンースガスとして用い、Ｓ
ｉイオンを１０ｋｅｖで１×１０１６〜１×１０１８　
ｃ　ｍ−２の密度でＳｉ０２表面に打込む、これによる
投影飛程は１１４人であり、Ｓｉ０２表面ではＳｉ濃度
が〜１０２２ｃｍ−３に達する。

５ｉ０２はもともと非晶質であるために、Ｓｉイオンを
注入した領域も非晶質である。

なお、変質領域を形成するには、レジストをマスクとし
てイオン注入を行うこともできるが、集束イオンビーム
技術を用いて、レジストマスクを使用せずに絞られたＳ
ｉイオンをＳｉ０２表面に注入してもよい。

こうしてイオン注入を行った後、レジストを剥離するこ
とで、Ｓｉ０２面にＳｉが過剰な変質領域が形成される
。このような変質領域が形成されたＳｉ０２堆積面にＳ
ｉを気相成長さぜる。

第１４図は、Ｓｉイオンの注入量と核形成密度との関係
を示すグラフである。

同グラフに示すように、Ｓｔ十十人入量多い程、核形成
密度が増大することがわかる。

したがって、変質領域を十分微細に形成することで、こ
の変質領域を異種材料としてＳｉの単一の核を成長させ
ることができ、上述したように単結晶を成長させること
ができる。

なお、変質領域を単一の核が成長する程度に十分微細に
形成することは、レジストのパターニングや、集束イオ
ンビームのビームを絞ることによって容易に達成される
。

（ＣＶＤ以外のＳｉ堆積方法）Ｓｉの選択核形成によって単結晶を成長させるには、Ｃ
ＶＤ法だけではなく、Ｓｔを真空中（＜　ｌ　Ｏ’−６
Ｔｏｒｒ）で電子銃により蒸発させ、加熱した基板に堆
積させる方法も用いられ゛る。特に、超高真空中（く１
０″″９　Ｔｏｒｒ）で蒸着を行うＭ　Ｂ　Ｅ　（Ｍｏ
ｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法では、
基板温度９００℃以上でＳｉビームと５ｉ０２が反応を
始め、５ｉ０２上でのＳｉの核形成は皆無になることが
知られている（Ｔ、Ｙｏｎｅｈａｒａ、Ｓ、ＹｏＳｈｉ
ｏｋａ　ａｎｄＳ、旧ｙａｚａｗａ　Ｊｏｕｒｎａｌ　
ｏｆ　Ａｐｐｌｉｓｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　５３゜１０、
ｐ８８３９，１９８３）。

この現象を利用して５ｉ０２上に点在させた微小な窒化
シリコンに完全な選択性をもってＳｉの単一の核を形成
し、そこに単結晶Ｓｉを成長させることができた。この
時の堆積条件は、真空度１０−８　Ｔｏｒｒ以下、Ｓｉ
ビーム強度９．７×１０１４ａｔｏｍｓ　／　ｃｍ２　
ｍ　ｓｅｃ　、基板温度９００℃〜１０００℃であった
。

この場合、５ｉ０２　＋Ｓｉ→２ＳｉＯｆという反応に
より、ＳｉＯという蒸気圧の著しく高い反応生成物が形
成され、この蒸発による５ｉ０２自身のＳｔによるエツ
チングが生起している。

これに対して、窒化シリコン上では上記エツチング現象
は起こらず、核形成、そして堆積が生じている。

したがって、核形成密度の高い堆積面材料としては、窒
化シリコン以外に、タンタル酸化物（Ｔａ　２０　ｓ　
）　、　窒化シリコン酸化物（ＳｊＯＮ）等を使用して
も同様の効果を得ることができる。すなわち、これらの
材ネ４を微小形成して上記異種材料とすることで、同様
に単結晶をＪ＆長させることができる。

（タングステン単結晶の成長）Ｓｉ以外の材料としてタングステンの場合を例示する。

タングステンは、ＳｉＯｚ　ｆ、では核形成を起こさず
、Ｓｉ、　ＷＳｉ　２　、　ＰｔＳｉ、　ＡＩ等の上で
は多結晶膜となって堆積することが知られている。しか
し、本発明による結晶成長方法によれば、単結晶を容易
に成長させることができる。

まず、５ｉ０２を主成分とするガラス、石英、熱酸化膜
等の上に、Ｓｉ、　ＷＳｉ　２　、　ＰｔＳｉ、又はＡ
１を真空蒸着で堆積させ、フォトリングラフィによって
ｆｉｐｍ以下の大きさにパターニングする。

続いて、２５０〜５００℃に加熱された反応炉内に設置
し、ＷＦ、ガスおよび水素ガスの混合ガスを圧力的０．
１〜１０丁ｏｒｒの減圧下で、各々７５ｃｃ／　ｗｉｎ
および１０ｃｃ／＋ｓｉｎの流量で流す。

コレニヨッテ、ＷＦ６　＋３Ｈ２＋Ｗ　＋６ＨＦ　トイ
う反応式で表現されるようにタングステンが生成する。

この時、タングステンとＳｉ０２との反応性は極めて低
く、強固な結合が生じないために、核形成は起こらず、
したがって堆積は生じない。

これに対して、Ｓｉ、　ＷＳｉ　２　、　ＰｔＳｉ、　
ＡＩ上にはタングステンの核が形成されるが、微細に形
成されているために、タングステンの単一の核のみが形
成される。そして、この単一の核が成長を続け、Ｓｉ０
２上にも横方向に単結晶のまま成長する。これは、５ｉ
０２上にはタングステンの核成長が起こらないために、
単結晶成長を阻害して多結晶となることがないためであ
る。

なお、これまで述べた堆積面材料、異種材料および堆積
材料の組合せは、上記各実施例に示したものだけではな
く、十分な核形成密度差を有する材料の組合せであれば
よいことは明らかである。

したがって１選択堆積可能なＧａＡｓやＩｎＰ等の化合
物半導体の場合にも、本発明によって単結晶、単結晶群
を形成することができる。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、本発明の表示装置によれば
、尖頭部を有する電極と引き出し電極との間に印加され
る電圧の制御によって電子放出量の制御を行い、尖頭部
を有する電極に対して蛍光部を高電位とする電圧を印加
することにより、蛍光部に電子を照射して蛍光部を発光
させるものであり、電子源をファインピッチに形成し、
複数の電子源を用いて蛍光部を発光できるので、電子を
偏向させるために要する距離を短く、あるいは不要とす
ることができ、平面型表示装置を構成することを可能と
するものである。

なお、偏向用電極を尖頭部を有する電極と蛍光部との間
に設け、且つ前記蛍光部に、該偏向用電極によって偏向
可能な電子の移動距離の範囲に複数の蛍光領域を設け、
偏向用電極を制御することによって所望の蛍光領域に電
子を照射すれば、一つの尖頭部を有する電極によって、
複数の蛍光領域を発光することができ、電子源の数を減
少、あるいはさらにファインピッチ化を行うことができ
る。

なお、必ずしも尖頭部を有する電極は単結晶で形成する
必要はなく、多結晶等の非単結晶で形成してもよいが、
単結晶で形成すれば、単結晶特有の尖頭部が形成され、
電子放出部の形状が均−且つシャープに形成されるので
、特別な針状加工が不要であり、電界強度を均−且つ強
いものとし、動作開始電圧の範囲のバラツキを抑え、ま
た導電性を改善できるので、電子放出効率を向上させる
ことができる。

また上記尖頭部を有する電極を形成する場合、堆積面に
、この堆積面の材料より核形成密度が十分大きく、且つ
単一の核だけが成長する程度に十分小”さな異種材料を
形成し、この異種材料に成長した車−の核を中心として
単結晶を成長させる結晶成長方法によって、単結晶を形
成して電極とすれば次のような利点を有する。

（３）従来、単結晶の成長が困難であった非晶質の絶縁
材料面にも単結晶を成長させることが容易となり、高耐
圧な電子放出部を提供することができる。また、非晶質
絶縁基板が比較的安価で、大面積化が可能であることか
ら、大面積に表示装置を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表示装置の一実施例を説明するための
概略的部分断面図である。第２図（Ａ）は第１図の電子放出部の部分拡大図であり
、第２図（Ｂ）は電子放出部の平面図である。第３図は電子放出部の部分組立図である。第４図はマトリクス状に配置された配線と引き出し電極
とによる電子放出制御動作の概略的説明図である。第５図は上記実施例の表示装置の動作説明図である。第６図は本発明の表示装置の他の実施例を説明するため
の概略的部分断面図である。第７図（Ａ）および（Ｂ）は選択堆積法の説明図である
。第８図は、ＳｉＯ２の堆積面と窒化シリコンの堆積面と
の核形成密度の経時変化を示すグラフである。第９図（Ａ）〜（Ｃ）は、単結晶形成方法の一例を示す
形成工程図である。第１０図（Ａ）および第１０図ＣＢ）は、第９図（Ａ）
および第９図ＣＧ）における基板の斜視図である。第１１図（Ａ）〜（Ｃ）は、単結晶形成方法の他の例を
示す形成Ｊ：程図である。第１２図はＳｉＨ４とＮＨ３の流量比と形成された窒化
シリコン膜中のＳｔおよびＮの組成比との関係を示した
グラフである。第１３図はＳ　ｉ　／　Ｎ組成比と核形成密度との関係
を示すグラフである。第１４図はＳｉイオンの注入量と核形成密度との関係を
示すグラフである。１拳・・−Φ酸化基体２・争・・・核形成ベース３−・・Φφ引き出し電極４１〜４４φ・・・・電極５．６・・・争・絶縁層７・拳・・・尖頭部を有する電極８・・・・・蛍光部９・・・・・単位領域１０　　・　　拳　　・　　１１　　ｅ　配線代理人　
弁理士　山　下　積　平第１図第２図第３図第４図第７図（Ａ）（Ｅ３）ａ々ＰＡ　（切第９図第１０図（△）（Ｅ３）第１１図＄１２図ＮＨ３／ＳｉＨ４走１比第１３　図１比、５　　　　　　　　１．Ｏ５ｒ／Ｎ＃且Ａ汁乙

Claims

【特許請求の範囲】

（１）堆積面上に設けられた尖頭部を有する電極と、該
堆積面上で且つ尖頭部の近傍に設けられた引き出し電極
と、尖頭部を有する電極上に対向して設けられた蛍光部
とを有し、前記尖頭部を有する電極から放出された電子によって前
記蛍光部を発光させることを特徴とする表示装置。
（２）偏向用電極を前記引き出し電極と前記蛍光部との
間に設け、且つ前記蛍光部の、偏向用電極によって偏向
される電子の移動距離範囲に、複数の蛍光領域を設けた
特許請求の範囲第１項記載の表示装置。
（３）前記尖頭部を有する電極が、前記堆積面に、前記
堆積面の材料より核形成密度が充分大きく、かつ単一の
核だけが成長する程度に充分小さな異種材料が設けられ
、この異種材料に成長した単一の核によって成長した単
結晶によって形成されていることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の表示装置。
（４）前記堆積面が所望の下地材料上に形成された特許
請求の範囲第３項記載の電子放出素子。
（５）前記堆積面が非晶質絶縁材料である特許請求の範
囲第３項記載の電子放出素子。