JPS63949A

JPS63949A - 電子ビ−ム発生装置の駆動方法

Info

Publication number: JPS63949A
Application number: JP61141236A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Miyawaki; 守宮脇; Ryuichi Arai; 竜一新井; Yukio Masuda; 増田　幸男; Hitoshi Oda; 織田　仁; Nobutoshi Mizusawa; 水澤　伸俊; Yasuhiko Ishiwatari; 恭彦石渡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1986-06-19
Publication date: 1988-01-05
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH0782826B2

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）本発明は電子ビーム発生装置の駆動方法に関し、特に固
体電子ビーム発生装置を用いた電子ビーム発生装置の駆
動方法に関するものである。

〔従来の技術］固体電子ビーム発生装置として、半導体中に形成された
異種接合に電界を印加して半導体表面から外部に電子ビ
ームを放射させる装置が知られている。

例えば特公昭５４−３０２７４号公報には、ＡｕＰとＧ
ａＰの混晶に形成したｎ−ｐ接合に順方向電圧を印加し
てＰ型領域の表面から電子を放出させる装置か開示され
ている。特開昭５４−１１１２７２号公報には半導体表
面の絶縁層に設けた開口内に少くとも一部を露出させた
ｐ−ｎ接合に逆方向電圧を印加し、かつ開口の縁まで絶
縁層に加速電極を設けている固体電子ビーム発生装置が
、また特開昭５６−１５５２９号公報には、半導体表面
の絶縁層に設けた開口部の縁部に加速電極を設け、開口
内で半導体表面に平行に伸長しているｐ−ｎ接合に逆方
向電圧を加えて半導体外部に電子を放出させる半導体装
置が開示され、またこれら特開昭５４−１１１２７２号
公報、特開昭５６−１５５２９号公報にはそれぞれ半導
体基板上に集積された電子ビーム発生装置が開示されて
いる。また特開昭５７−３８５２８号公報には、ｐ−ｎ
接合に順方向バイアス電圧をかけて半導体表面から電子
を放出させる素子を半導体基板上に集積させたマルチ玲
電子放出陰極が開示されている。

これらの、固体電子ビーム発生装置は、小型でかつｐ−
ｎ接合に印加する電圧により電子放出を変調できる等の
多くの利点を有する。小型化できる利点をいかし、複数
個の電子ビームを配置した装置が考えられるが、その電
子ビーム発生装置を駆動するための配線が複雑になり問
題点となっていた。

一方、Ｄ．Ｊ．Ｂａｒｔｅｌｉｎｇ．　　Ｊ．Ｌ．Ｍｏ
ｌｌ，　　Ｎ．Ｉ．Ｍｅｙｅｒらは、Ｐｈｙｓ．　Ｒｅ
ｖ．　Ｖｏｌ．１３０　Ｎｕｍｂｅｒ　３　（１９６３
）　９７２〜９８５の中で、ｐ−ｎ接合に逆方向電圧を
印加し、電子なだれを起こし、電子を発生させる場合、
ｐ型領域に光を照射し、電子を励起し、駆動することも
できると報告している。しかし、前記励起用の光は、電
子ビーム放出側から人射しており、電子ビーム駆動上大
きな制約となっていた。

〔発明が解決しようとする問題点）本発明は、上述した従来例の欠点を除去し、多電子ビー
ムの駆動を複雑な配線を行なわずに実行できる方法を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段）このような目的を達成するために、本発明の多電子ビー
ム発生装置の駆動方法は、半導体基板上に複数のｐ型領
域を、さらに複数のｐ型領域上にそれぞれｎ型領域を設
けることによって形成された複数のｐ−ｎ接合を有し、
かつ基板の複数のｐ−ｎ接合のそれぞれに対応する位置
に開口部が設けられ、基板の全面に透明電極が、複数の
ｎ型領域上に共通の電極が設けられている多電子ビーム
発生装置の、透明電極と電極との間に逆方向電圧を印加
しておき、開口部から光を入射して光入射領域？反対側
の半導体面から電子ビームを発生させることを特徴とす
る。

（作　用）本発明によれば光により、多電子ビーム発生装置のアド
レスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配線がき
わめて単純化され、また非接触で電子ビームを駆動でき
る。

（実施例）以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明か対象とする多電子ビーム発生装置の１
素子の断面を示す図である。第２図において、ｌはｐ型
Ｓｉ基板、２は高濃度ドーブｐ型領域、３はｎ型領域、
４はｐ−ｎ接合、５は、仕事関数を低下させる材料でた
とえばセシウム（Ｃｓ）薄膜等のもの、６は絶縁層たと
えば酸化シリコン（ｓｉｏ■）等、７は電子加速用電極
、８は電極、　９は高４度トープｐ型領域の基板側に設
けられた開口部、１０はＳｎ０２　．　ＩＴＯなどから
なる透明電極である。このような素子は通常の半導体リ
ソグラフィー技術によって作製できる。

次に、本発明の素子の動作原理について説明する。本素
子は、駆動回路ＤＣによりｐ−ｎ接合に逆バイアスが印
加されている。この印加電圧は、電子なだれを生じ始め
るしきい値電界よりやや低くセットされている。第２図
に示す如く、高濃度ｐ型領域２の裏側の開口部９から入
射した光Ｌは、透明電極１０を透過し、高濃度ｐ型領域
２の電子を励起する。励起された電子がトリガとなり電
子なだれが生じ、ｎ型領域３を通りぬけ、さらに加速電
極７により生じる電界により加速され電子ビームＥＢが
放出される。　ｎ型領域３の表面には、セシウム等の仕
事関数を低下させる材料が蒸着されており、低エネルギ
ーの電子も放出できる。

電子ビーム発生素子としては、第３図に示すものでもよ
い。第３図に示す素子は、ｐ型Ｓｔ基板１が高濃度ｐ型
領域２までエッチングされている点が異なり動作原理は
、第２図に示した素子と同様である。本素子の場合、電
子ビーム発生のトリガーとなる光しか直接、高濃度ｐ型
領域２に当り、電子ビーム発生効率が上がり、さらに、
逆バイアス用電極間隔がせまくなるため、駆動電圧が小
さくて済む等の利点がある。

基板ｌの高濃度ｐ型領域までのエッチング方法としては
、マスクを介してフッ酸硝酸の混合材によりウエットエ
ッチングを行なう方法、Ｃａ２ガスを用い反応性イオン
エッチングを行なう方法がある。基板間が約５００μｍ
と厚いため、　１回のマスクでは、エッチングが終了し
ない場合は、数回にわけてマスク形成とエッチングをく
り返せば良い。

上述した第２図、第３図に示した素子におけるＳｉにか
えて化合物半導体を用い得ることは明らかである。

また第２図．第３図に示した素子は構造が簡単であって
、単一基板上に複数の素子を集積化できる。

次に本発明の第１の実施例について第１図を用いて説明
する。

本実施例は、第２図または第３図に示した光電子ビーム
変換素子を複数個配置したもの（．ｏ８Ｓ）である。従
来、この光電子ビーム変換素子を複数個集積化し、各々
を独立に駆動する場合、各素子への配線が複雑になり、
これが高集積化をはばむ原因となっていた。木素子の場
合、複数個の光電子ビーム変換素子ＭＥ８Ｓは光人力側
に共通の透明電極ｌＯが設けられ、一方、電子ビーム出
射側のｎ型領域に共通の電極８が設けられているだけで
ある。

９１１、９１２・・・９２１　，　９２２・・・、９５
５はそれぞれ電子ビーム源に対応した開口郎てある。共
通の透明電極】Ｏと共通電８ｉ８との間に電子なだれを
生じる電圧よりわずかに小さい逆電圧が印加されており
、各電子ビームの放出は、その電子ヒーム源に対応した
基板側の開口部に光が人力された時生しるようになって
いる。第１図に示す如く、光Ｌｌｌが入射した電子ビー
ム発生素子から電子ビームＥＢＩＩが、同様に光Ｌｍｎ
に対して電子ビームＥＢｍｎが放出される。

次に第４図を用いて本発明の第２の実施例を説明する。

第２実施例は第１実施例の複数個の電子ビーム発生素子
ＭＥＢＳの駆動を音響光学素子を用いて行うものである
。

第４図において、８は複数個の電子ビーム発生素子ＭＥ
ＢＳの電子ビーム出射側に設けられた共通電極、１０は
光人力側全面に設けられた透明電極、ＤＣは電子ビーム
発生用駆動回路である。第１実施例と同様駆動回路ＤＣ
を用いて透明電極１０と共通電極８との間に電子なだれ
が生じる電圧より僅かに小さい電圧が各ｐ−ｎ接合に対
して逆方向に印加されている。２０はＡｓ２Ｓ３ガラス
，　８ｉ，２ＧｅＯ２．．Ｔｉ０２などからなる音響光
学素子，　２１．　２２はそれぞれ音響光学素子のＸ軸
，Ｚ軸に直角方向に取付けられたトランスジューサ、２
３．　２４はそれぞれトランスジューサ２１．　２２に
ＲＦバワーを供給する駆動回路、２５．２６は信号線，
２７は複数個の光電子ビーム変換素子ＭＥＢＳにレーザ
光を集光するレンズである。

次に第４図において、複数個の電子ビーム発生素子ＭＥ
ＢＳから電子ビームＥｌｌを放出するための駆動方法に
ついて説明する。音晋光学素子２０には、信号源２５か
ら周波数ｆｍのＲＦパワーが駆動回路２３を通してトラ
ンスデューサ２ｌに、また信号源２６から周波数ｆｎの
ＩＩＦパワーが駆動回路２４を通してトランスデューサ
２２に印加されている。これにより、音響光学素子２０
に入射したレーザ光２８は、入力ざれたＲＦパワーに応
じて偏向され、回折光２９が生じ、レンズ２７により、
電子ビーム発生素子ＭＥＢＳの電子ビームが放出される
セルの透明電極１０上の開口部９ｍｎに集光し、集束光
３０により、電子なだれが起こり、電子ビームＥＢが放
出される。

信号源２５からの周波数と信号源２６からの周波数との
組み合せと、　２次元的に配置された電子ビーム発生素
子ＭＥＢＳのアドレスとは一対一対応となっている。す
なわち、第５図において、電子ヒーム発生素子ＥＢＳＩ
Ｉから電子ヒームを発生させたい場合信号源２５および
２白から、それぞれ周波数ｆ１、ｆ１を発信すれば良い
。同様にＥＢＳ１５　に対しては、信号源２５の周波数
はｆ５、信号源２６の周波数はｆ，　．ＥＢＳ５１　”
．．：対しては、信号源ｌ５の周波数はｆ１、信号源２
６の周波数はｆ５、ＥＢＳ５５に対しては信号源２５、
信号源２６の周波数（まともにｆ，かそれぞれ対応する
。

ざらに、ＥＢＳＩＩ　とＥＢＳ２１　とεＢＳ３１とＥ
ＢＳ４１　とＥＢＳ５１の位置にある電子ビームを発生
させたい場合は、信号源２６から周波数ｆ１、　ｆ２、
　ｆ３、ｆ４、　ｆ５の信号を、一方信号源２５から周
波数ｆ１の信号を音響光学素子２０のそれぞれの駆動回
路２２および２１に人力すれば良い。

また全電子ビーム素子を同時に駆動したい場合は、信号
源２５から周波数ｆ１、ｆ２、　ｆ３、ｆ４、ｆ５の信
号を、一方、信号源２６から周波数ｆ１、ｆ２、　ｆ３
、　ｆ４、　ｆ５の信号を音響光学素子２０のそれぞれ
の駆動回路２ｌおよび２２に人力すれば良い。

（発明の効果）以上説明したように、光により、多電子ビーム発生装置
のアドレスを行なうことにより、電子ビーム発生用の配
線がきわめて単純化ざれ、また非接触で電子ビームを駆
動できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例を示す斜視図、第２図は電子ビーム発生素子の断面図、第３図は、他の
電子ビーム発生素子の断面図、第４図は本発明の第２図
の実施例を示す斜視図、第５図は電子ビーム発生素子の
配置を示す平面図である。１・・・ｐ型Ｓ１基板、２・・・高濃度ｐ型領域，３・・・ｎ型領域、４・・・ｐ−ｎ接合、５・・・仕事関数を低下させる膜、６・・・絶縁層、７・・・電子加速用電極、８・・・電極、９、　９１１、　９１２　−−−−　９ｍｎ　−開口部
、１０・・・透明電極、２０・・・音響光学素子、２］，　２２・・・トランスデューサ、２３、２４・・
・駆動回路、２５、２６・・・侶号源、２７・・・レンズ、２８・・・レーザ光、２９・・・回折光、３０・・・集束光、ＤＣ・・・駆動回路、１．，１．，　　、　　Ｌｍ口・・・光、ＥＢ，　ＥＢ
ｍｎ−＝電子ビーム、ＭＥＢＳ・・・多電子ビーム発生素゜子。第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

半導体基板上に複数のｐ型領域を、さらに該複数のｐ型
領域上にそれぞれｎ型領域を設けることによって形成さ
れた複数のｐ−ｎ接合を有し、かつ前記基板の前記複数
のｐ−ｎ接合のそれぞれに対応する位置に開口部が設け
られ、前記基板の全面に透明電極が、前記複数のｎ型領
域上に共通の電極が設けられている多電子ビーム発生装
置の、前記透明電極と前記電極との間に逆方向電圧を印
加しておき、前記開口部から光を入射して光入射領域の
反対側の半導体面から電子ビームを発生させることを特
徴とする電子ビーム発生装置の駆動方法。