WO2023223640A1 - Electron source and method for manufacturing electron source - Google Patents

Electron source and method for manufacturing electron source Download PDF

Info

Publication number
WO2023223640A1
WO2023223640A1 PCT/JP2023/008756 JP2023008756W WO2023223640A1 WO 2023223640 A1 WO2023223640 A1 WO 2023223640A1 JP 2023008756 W JP2023008756 W JP 2023008756W WO 2023223640 A1 WO2023223640 A1 WO 2023223640A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electron source
layer
etch stop
substrate
stop layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/008756
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
昌善 長尾
勝久 村上
博雅 村田
Original Assignee
国立研究開発法人産業技術総合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立研究開発法人産業技術総合研究所 filed Critical 国立研究開発法人産業技術総合研究所
Publication of WO2023223640A1 publication Critical patent/WO2023223640A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details 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
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304Field-emissive cathodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/073Electron guns using field emission, photo emission, or secondary emission electron sources
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

This field-emission electron source is formed so as to define a curved surface, and comprises: an etching stop layer that has a first region that is supported by a substrate, and a second region that is not supported by the substrate; and an electron emission structure formed on at least the second region. Nothing needs to be formed or disposed at the portion below the second region. In the second region, the etch stop layer and the electron emission structure naturally define a convex surface or a concave surface. This focuses or scatters an electron beam.

Description

電子源及び当該電子源の製造方法Electron source and method for manufacturing the electron source
本発明は、電界放出型の電子源及び当該電子源の製造方法に関する。 The present invention relates to a field emission type electron source and a method for manufacturing the electron source.
例えば特許文献1には、進行波管(TWT:Traveling Wave Tube)などに用いる電子源から放出された電子ビームを一点に集束させる目的で、電子源(カソードとも呼ばれる)の表面を凹状の球面の一部に加工することが開示されている。このような技術は、熱や光のエネルギーを電子に与えることによって電子を真空中に放出せしめる、いわゆる熱電子源(熱陰極)や光電子電子源を用いるものである。 For example, in Patent Document 1, the surface of the electron source (also called a cathode) is shaped like a concave spherical surface in order to focus the electron beam emitted from the electron source used in traveling wave tubes (TWTs) to one point. It is disclosed that it can be partially processed. Such techniques use so-called thermionic sources (hot cathodes) and photoelectron sources, which emit electrons into a vacuum by applying heat or light energy to the electrons.
一方、電界のみによりトンネリングによって電子を真空中に放出させる電子源については、例えば特許文献2や3において、電子源を凹状の球面一部に配列することが開示されている。 On the other hand, regarding an electron source that emits electrons into a vacuum by tunneling using only an electric field, Patent Documents 2 and 3, for example, disclose that the electron sources are arranged on a part of a concave spherical surface.
しかしながら、これらの方法では、平坦な基板上に作製した、電界放出型の電子源を凹状の球面上に貼り付けるものであって、電子源そのものは球面状になっておらず、集束される電子ビームには限界がある。 However, in these methods, a field emission type electron source fabricated on a flat substrate is pasted onto a concave spherical surface, and the electron source itself is not spherical. Beams have their limits.
一方で、電界放出型の電子源アレイを凹面上に製造するのは困難である。通常、電界放出型の電子源アレイは、平坦なシリコン基板やガラス基板上に、半導体の微細加工技術を使って製造されるため、製造工程にフォトリソグラフィーや、ドライエッチングなどの工程がある。フォトリソグラフィーにおいては、フォトレジストを塗布する工程が不可欠であり、湾曲した凹面にレジストを塗布すると、湾曲面の底の部分はフォトレジストが厚くなるなど、面内に膜厚分布が生じることが避けられない。すなわち、湾曲した凹面に均一な大きさの電界放出型の電子源アレイを作製することができない。 On the other hand, it is difficult to manufacture a field emission type electron source array on a concave surface. Field emission electron source arrays are usually manufactured on flat silicon or glass substrates using semiconductor microfabrication technology, so the manufacturing process includes steps such as photolithography and dry etching. In photolithography, the process of applying photoresist is essential, and when resist is applied to a curved concave surface, the photoresist becomes thicker at the bottom of the curved surface, which prevents film thickness distribution within the surface. I can't do it. That is, it is impossible to fabricate a field emission type electron source array of uniform size on a curved concave surface.
特許第4134000号公報Patent No. 4134000 特開2005-261502号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-261502 特許第5424098号公報Patent No. 5424098
従って、本発明の目的は、一側面として、曲面を成すように形成された、電界放出型の電子源及び当該電子源を製造する方法を提供することである。 Accordingly, one aspect of the present invention is to provide a field emission type electron source formed into a curved surface and a method for manufacturing the electron source.
本発明の電子源は、基板によって支持されている第1の領域と、上記基板によって支持されていない第2の領域とを有するエッチストップ層と、少なくとも第2の領域の上に形成された電子放出構造とを有する。 The electron source of the present invention includes an etch stop layer having a first region supported by a substrate, a second region not supported by the substrate, and an etch stop layer formed on at least the second region. and a release structure.
本発明の電子源の製造方法は、基板上のエッチストップ層の少なくとも一部の領域の上に電子放出構造を形成するステップと、上記領域の少なくとも一部の下部において、上記基板をエッチングにより除去するステップとを含む。 The method for manufacturing an electron source of the present invention includes the steps of: forming an electron emitting structure on at least a partial region of an etch stop layer on a substrate; and removing the substrate by etching in a lower part of at least a portion of the region. and a step of doing so.
図1は、第1の実施の形態に係る電子源の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an electron source according to a first embodiment. 図2は、電子放出エリアの概形の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the outline of the electron emission area. 図3は、第1の実施の形態に係る電子源の製造方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the method for manufacturing the electron source according to the first embodiment. 図4は、電子放出エリアの概形の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the outline of the electron emission area. 図5は、応力調整層を追加した場合の電子源の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of an electron source when a stress adjustment layer is added. 図6は、内部応力の調整例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of adjusting internal stress. 図7は、凸曲面が形成された場合の電子源の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of an electron source when a convex curved surface is formed. 図8は、第1の実施の形態の変形例1に係る電子源の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of an electron source according to Modification 1 of the first embodiment. 図9は、SOIウェハを用いた場合における電子源の製造方法を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a method of manufacturing an electron source using an SOI wafer. 図10は、第2の実施の形態に係る電子源の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of an electron source according to the second embodiment. 図11は、第2の実施の形態に係る電子源の製造方法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a method of manufacturing an electron source according to the second embodiment. 図12は、第2の実施の形態の変形例1に係る電子源の構成例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an electron source according to Modification 1 of the second embodiment.
[実施の形態1]
[構成]
本実施の形態に係る電界放出型の電子源の一例を図1に示す。本実施の形態に係る電子源は、先鋭な電子放出端を有する複数のエミッタ80がアレイ状に形成されたエミッタアレイ70を含む。このエミッタアレイ70は、本実施の形態では凹曲面を成している。このようにエミッタアレイ70が凹曲面を成しているので、各エミッタ80の先端から放出される電子を集束させやすくなる。
[Embodiment 1]
[composition]
FIG. 1 shows an example of a field emission type electron source according to this embodiment. The electron source according to this embodiment includes an emitter array 70 in which a plurality of emitters 80 having sharp electron emission ends are formed in an array. This emitter array 70 has a concave curved surface in this embodiment. Since the emitter array 70 has a concave curved surface in this way, it becomes easier to focus the electrons emitted from the tips of each emitter 80.
本電子源では、エミッタアレイ70の下部(すなわち反対側の面)において基板100には開口60が形成されており、開口部60の上に形成されているエッチストップ層40とさらに上に形成された導電層30等を含むメンブレンは、基板100に支持されていないので、メンブレンは、自身の応力により自然と凹曲面を成している。なお、開口60以外の部分は基板100が残されており、基板100より上に形成されているエッチストップ層40等は基板100により支持されている。 In this electron source, an opening 60 is formed in the substrate 100 under the emitter array 70 (that is, on the opposite side), and an etch stop layer 40 is formed above the opening 60. Since the membrane including the conductive layer 30 and the like is not supported by the substrate 100, the membrane naturally forms a concave curved surface due to its own stress. Note that the substrate 100 remains in the portion other than the opening 60, and the etch stop layer 40 and the like formed above the substrate 100 are supported by the substrate 100.
開口60の形状は、図2に示すように、例えば円形であることが、性能上も製造上も好ましい。矩形の場合には、コーナー部分に応力が集中するため、好ましい凹曲面にならないか、破けてしまう可能性が高くなるためである。 As shown in FIG. 2, the shape of the opening 60 is preferably circular, for example, from the viewpoint of performance and manufacturing. This is because in the case of a rectangular shape, stress is concentrated at the corner portions, which increases the possibility that the desired concave curved surface will not be obtained or that the shape will break.
エッチストップ層40の上に形成されるエミッタアレイ70のために、導電層30が形成されており、導電層30の上には、複数の小開口を有する絶縁層20及びゲート電極10が形成されており、この小開口の各々にエミッタ80が形成されている。 A conductive layer 30 is formed for the emitter array 70 formed on the etch stop layer 40, and an insulating layer 20 having a plurality of small openings and a gate electrode 10 are formed on the conductive layer 30. An emitter 80 is formed in each of these small openings.
このような電子源では、ゲート電極と導電層30に所定の電圧を印加することで、エミッタ80から電子が放出される。 In such an electron source, electrons are emitted from the emitter 80 by applying a predetermined voltage to the gate electrode and the conductive layer 30.
[実施の形態1の製造方法]
本実施の形態に係る電子源の製造方法を図3(a)乃至(d)を用いて説明する。
[Manufacturing method of Embodiment 1]
A method for manufacturing an electron source according to this embodiment will be explained using FIGS. 3(a) to 3(d).
図3(a)に示すように、基板100上に、後に裏面に開口60を形成する際にエッチングされないようなエッチストップ層40を形成する。基板100として、材料は特に限定されるものではないが、裏面に開口60が形成しやすい材料としては、シリコン基板が適している。エッチストップ層40の材料は、裏面の開口60をエッチングする手法により選択されるが、基板100としてシリコン基板を選択し、シリコン基板を深くエッチングするためによく用いられるSF6ガスとC4F8などのCF系ガスを用いたボッシュプロセスを使用する場合、SF6やCF系ガスではエッチングされない材料を選ぶ。例えば、シリコン酸化膜(SiO)やアルミ、クロムなどを用いることができる。また、これらの積層膜であっても良い。 As shown in FIG. 3A, an etch stop layer 40 is formed on the substrate 100 so that it will not be etched when an opening 60 is later formed on the back surface. Although the material for the substrate 100 is not particularly limited, a silicon substrate is suitable as a material in which the opening 60 can be easily formed on the back surface. The material of the etch stop layer 40 is selected depending on the method of etching the opening 60 on the back side. A silicon substrate is selected as the substrate 100, and a CF-based material such as SF6 gas and C4F8, which are often used to deeply etch a silicon substrate, is selected. When using the Bosch process using gas, select a material that cannot be etched with SF6 or CF gas. For example, silicon oxide film (SiO 2 ), aluminum, chromium, etc. can be used. Alternatively, a laminated film of these may be used.
エッチストップ層40の上に、エミッタに電流を供給するための導電層30を形成する。エッチストップ層40に導電性の膜を選んだ場合においては、導電層を省略することも可能であるが、一般的には、導電層は必要な形状にパターニングする場合が多いので、エッチストップ層とは別に設ける方が設計の自由度は高くなる。 A conductive layer 30 for supplying current to the emitter is formed on the etch stop layer 40. If a conductive film is selected for the etch stop layer 40, it is possible to omit the conductive layer, but generally the conductive layer is often patterned into the required shape, so the etch stop layer is The degree of freedom in design will be higher if it is provided separately.
次に、図3(b)に示すように、導電層30上に、絶縁層20、ゲート電極30及びエミッタ80を形成する方法は、多数存在しているので、いずれを選んでも良いが、例えば特許第6093968号公報、C. A. Spindt, 他 “Physical Properties of thin-film field emission cathode with molybdenum cones”, Journal of applied Physics, vol. 47, (1976) p.5248等に記載されているスピント型エミッタの製造方法を採用しても良い。このように、よく知られた方法を採用してもよいので、ここでは説明を省略し、後者の文献については本明細書に取り込む。 Next, as shown in FIG. 3(b), there are many methods for forming the insulating layer 20, the gate electrode 30, and the emitter 80 on the conductive layer 30, so any method may be selected. Spindt described in Patent No. 6093968, C. A. Spindt, et al. “Physical Properties of thin-film field emission cathode with molybdenum cones”, Journal of applied Physics, vol. 47, (1976) p.5248, etc. A mold emitter manufacturing method may also be adopted. As described above, since a well-known method may be adopted, a description thereof will be omitted here, and the latter document will be incorporated into the present specification.
次に、図3(c)に示すように、図3(b)に示すようなエミッタアレイ70を形成した後、エミッタアレイ70の裏面のシリコン基板を、ボッシュプロセスなどいわゆる深掘りエッチングを用いてエッチングする。そのためには、まず、エミッタアレイ70を形成した面を塗布型の保護膜200で保護する。保護膜200にはエミッタ80などの構造物の高さよりも厚く塗布が可能なフォトレジストや樹脂膜が適している。また、シリコン基板の裏面にはフォトレジストを塗布し、深掘りするパターンに合わせてマスク300を形成する。ボッシュプロセスとしては、例えばSF6ガスとC4F8ガスを交互に導入してエッチングを繰り返す手法を用いることが可能となる。 Next, as shown in FIG. 3C, after forming the emitter array 70 as shown in FIG. etching. To do this, first, the surface on which the emitter array 70 is formed is protected with a coated protective film 200. For the protective film 200, a photoresist or a resin film that can be applied thicker than the height of structures such as the emitter 80 is suitable. Further, a photoresist is applied to the back surface of the silicon substrate, and a mask 300 is formed in accordance with the pattern to be deeply dug. As the Bosch process, it is possible to use, for example, a method in which SF6 gas and C4F8 gas are alternately introduced and etching is repeated.
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)や水酸化カリウム(KOH)のようなアルカリ性の液体を用いて、シリコン基板をエッチングすることも可能であるが、その場合シリコンの結晶方位面によってエッチングされる速さが異なることから、(111)面が残るような形でエッチングが進行する。その結果、エッチングされる穴の形状は元々のマスク形状にかかわらず矩形になる。エッチングにより形成された穴が矩形になると、上で述べたように矩形のコーナー部分から破れが発生する可能性が高くなる。また、破れずにエッチングできたとしても、湾曲したときにシワ(たわみ)が発生する可能性が高いので好ましくない。 It is also possible to etch a silicon substrate using an alkaline liquid such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH) or potassium hydroxide (KOH), but in this case, the etching speed depends on the crystal orientation of the silicon. Since these are different, etching progresses in such a way that the (111) plane remains. As a result, the shape of the etched hole becomes rectangular regardless of the original mask shape. If the hole formed by etching is rectangular, there is a high possibility that a tear will occur at the corner of the rectangle, as described above. Further, even if etching can be performed without tearing, there is a high possibility that wrinkles (deflections) will occur when curved, which is not preferable.
開口60の形状は、最終的に集束した電子ビームの、目的とする形状に応じて選択する。例えば、電子ビームを点に集束させる場合には、メンブレンが成す凹曲面は球面の一部を切り出したような構造であることが好ましいので、エッチングする穴の形状は、図2に示すように、円形であることが望ましい。また、ライン状に集束された電子ビームを目的とする場合には、図4に示すように、長方形の短辺を半円状にしたような形状、すなわち円を直線状に移動させてカバーされる形状が好ましい。 The shape of the aperture 60 is selected depending on the desired shape of the finally focused electron beam. For example, when focusing an electron beam on a point, it is preferable that the concave curved surface formed by the membrane has a structure cut out from a part of a spherical surface, so the shape of the hole to be etched should be as shown in FIG. It is desirable that it be circular. In addition, when the objective is to obtain an electron beam focused in a line, as shown in Fig. 4, the short side of a rectangle is shaped like a semicircle, that is, the circle is moved in a straight line to cover the beam. It is preferable that the shape is as follows.
そして、図3(d)に示すように、深掘りエッチングの後、不要となる保護膜200とマスク300を、酸素プラズマや剥離液などで除去する。裏面のシリコン基板がなくなることにより、エミッタアレイ70は、積層された薄膜(すなわちメンブレン)の応力により曲面を成すようになる。曲面が凸曲面になるか、凹曲面になるかは、積層された薄膜(すなわちメンブレン)の応力がトータルとして引っ張り応力となるか、圧縮応力となるかで決まる。 Then, as shown in FIG. 3D, after the deep etching, the unnecessary protective film 200 and mask 300 are removed using oxygen plasma, a stripping solution, or the like. By eliminating the silicon substrate on the back surface, the emitter array 70 forms a curved surface due to the stress of the laminated thin films (ie, membranes). Whether a curved surface is a convex curved surface or a concave curved surface is determined by whether the total stress of the laminated thin films (that is, membranes) is tensile stress or compressive stress.
電子を放出するメンブレンの湾曲度合い(曲率半径(R))は、電子源と電子ビームの集束点との距離によって決めることになる。そのRを実現するためには、メンブレンの応力を調整する。そのために、図5に示すように、エッチストップ層40と導電層30との間に、応力調整層400(湾曲度合いを調整する湾曲調整層とも呼ぶ)を挿入しても良い。応力調整層400はその応力によって、湾曲度合いを調整するのが目的であるから、応力が調整できるような膜が望ましい。例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)ガスを使ったプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)により成膜したSiO膜は、図6に示すように、成膜中に導入するTEOSガスと酸素ガスの比率(横軸)や、基板温度Tsを調整することで、引っ張り応力(縦軸0を超える部分)から、圧縮応力(縦軸0を下回る部分)まで、応力をある程度制御することが可能であり、応力調整層として使用することが可能である。 The degree of curvature (radius of curvature (R)) of the membrane that emits electrons is determined by the distance between the electron source and the focal point of the electron beam. In order to achieve that R, the stress of the membrane is adjusted. To this end, as shown in FIG. 5, a stress adjustment layer 400 (also referred to as a curvature adjustment layer that adjusts the degree of curvature) may be inserted between the etch stop layer 40 and the conductive layer 30. Since the purpose of the stress adjustment layer 400 is to adjust the degree of curvature according to the stress, a film that can adjust the stress is desirable. For example, a SiO 2 film formed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) using tetraethoxysilane (TEOS) gas is as shown in Figure 6. By adjusting the substrate temperature Ts, it is possible to control the stress to a certain extent, from tensile stress (the part above 0 on the vertical axis) to compressive stress (the part below 0 on the vertical axis). It is possible to use it as a layer.
なお、メンブレンの応力が引っ張り応力となる場合には、図7に示すように、メンブレンが凸曲面を成すようになる。このような凸曲面を成すメンブレンは、電子ビームを集束させるのではなく、発散させて電球のような発光素子に用いることができる。 Note that when the stress of the membrane becomes tensile stress, the membrane forms a convex curved surface as shown in FIG. A membrane with such a convex curved surface can be used in a light emitting device such as a light bulb by diverging the electron beam rather than focusing it.
[実施の形態1の変形例1]
上で述べたスピント型エミッタに代わって、図8に示すように、火山型集束電極が一体化されたエミッタアレイを形成するようにしても良い。この火山型集束電極が一体化されたエミッタアレイの製造方法は、例えば特開2021-018846号公報に記載されているので、ここでは説明は省略する。簡単に構造を説明すると、引き出しゲート電極94の開口部に、エミッタ80が形成されており、エミッタ80から放出される電子を集束させる集束電極92も形成されている。図1のような電子源の場合、個々のエミッタ80から放出された電子は、約30度程度の広がり角を持って放出されると言われており、図1の構成のみでは電子ビームを容易に集束できない場合がある。一方、この構成では、個々のエミッタ80に対して、集束電極92を一体化して形成できるので、はじめからエミッタ80に垂直な方向に整えられた電子ビームが放出できるので、容易に、一点に集束させることができるようになる。
[Modification 1 of Embodiment 1]
Instead of the Spindt emitter described above, an emitter array with an integrated volcano-type focusing electrode may be formed, as shown in FIG. A method for manufacturing an emitter array in which this volcano-type focusing electrode is integrated is described in, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2021-018846, so a description thereof will be omitted here. Briefly explaining the structure, an emitter 80 is formed in the opening of the extraction gate electrode 94, and a focusing electrode 92 for focusing electrons emitted from the emitter 80 is also formed. In the case of an electron source as shown in FIG. 1, it is said that the electrons emitted from each emitter 80 are emitted with a spread angle of about 30 degrees, and the configuration of FIG. It may not be possible to focus on the On the other hand, in this configuration, since the focusing electrode 92 can be formed integrally with each emitter 80, an electron beam aligned in a direction perpendicular to the emitter 80 can be emitted from the beginning, so that it can be easily focused at one point. You will be able to do so.
[実施の形態1の変形例2]
さらには、シリコンなどをエッチングして、先鋭なエミッタを形成する方法も適用しても良い。この場合には、SOI(Silicon on Insulator)ウエハを用いるようにしても良い。例えば、図9(a)に示すように、SOIウェハ80は、シリコン基板80cの上側にいわゆるBOX層(SiO層)80b、さらに上側にシリコン層80aが形成されており、まず、シリコン層80の上に、SiOからなる円形のマスク81を形成する。その上で、図9(b)に示すように、リアクティブエッチングにより、エミッタの概形を形成する。リアクティブエッチングの条件はガスの種類などを調整することでサイドエッチングが起こるような条件とすることでエミッタの概形ができる。ことのとき、完全に先端が尖るまでエッチングしてしまうと,マスクが外れてしまい、その後はエミッタ先端が急激にエッチングされて形状が悪くなってしまうので、尖る直前でエッチングを止める。図9(b)では、先端が平坦なエミッタを含むシリコン層82が形成されていることが分かる。
[Modification 2 of Embodiment 1]
Furthermore, a method of forming a sharp emitter by etching silicon or the like may also be applied. In this case, an SOI (Silicon on Insulator) wafer may be used. For example, as shown in FIG. 9A, the SOI wafer 80 has a so-called BOX layer (SiO 2 layer) 80b formed above a silicon substrate 80c, and a silicon layer 80a further above. A circular mask 81 made of SiO 2 is formed thereon. Then, as shown in FIG. 9(b), the general shape of the emitter is formed by reactive etching. The approximate shape of the emitter can be obtained by adjusting the reactive etching conditions such as the type of gas so that side etching occurs. In this case, if you etch until the tip is completely sharp, the mask will come off and the emitter tip will be etched rapidly and its shape will deteriorate, so stop etching just before it becomes sharp. In FIG. 9B, it can be seen that a silicon layer 82 including an emitter with a flat tip is formed.
その後、図9(c)に示すように、熱酸化によりエミッタ先端を形成する。熱酸化の過程でエミッタ先端付近のように平坦ではない部分では応力が発生することで酸化速度が平坦な部分に比べて遅くなる。この現象を利用することで非常に先鋭な先端を形成することができる。すなわち、先端が平坦なエミッタを含むシリコン層82の表面に、SiOの膜82’が形成されており、その下側に先端が尖ったエミッタ83を含むシリコン層84が形成されている。そして、図9(d)に示すように、エミッタ83の上部に残ったSiOを、緩衝フッ酸(Buffered Hydro-Fluoricacid)によりエッチングする。 Thereafter, as shown in FIG. 9(c), an emitter tip is formed by thermal oxidation. During the thermal oxidation process, stress is generated in areas that are not flat, such as near the tip of the emitter, and the oxidation rate is slower than in flat areas. By utilizing this phenomenon, a very sharp tip can be formed. That is, a SiO 2 film 82' is formed on the surface of a silicon layer 82 including an emitter with a flat tip, and a silicon layer 84 including an emitter 83 with a sharp tip is formed below it. Then, as shown in FIG. 9(d), the SiO 2 remaining above the emitter 83 is etched using buffered hydrofluoric acid.
このような形でエミッタを形成する場合、SOIウエハのBOX層80bがエッチストップ層となる。SOIウエハ80の最上層のシリコン層80aの厚さは、作製するエミッタの高さに応じて設定する。エミッタの高さが1ミクロンとするのであれば、シリコン層は1μmより厚いSOIウエハ80を用いる。 When forming an emitter in this manner, the BOX layer 80b of the SOI wafer becomes an etch stop layer. The thickness of the uppermost silicon layer 80a of the SOI wafer 80 is set depending on the height of the emitter to be manufactured. If the emitter height is 1 micron, an SOI wafer 80 with a silicon layer thicker than 1 μm is used.
[実施の形態2]
図10に、第2の実施の形態に係るMIS(Metal/Insulator/Semiconductor)型電子源の構成例を示す。なお、MIM(Metal/Insulator/Metal)型電子源とも呼ぶ。
[Embodiment 2]
FIG. 10 shows a configuration example of a MIS (Metal/Insulator/Semiconductor) type electron source according to the second embodiment. Note that it is also called an MIM (Metal/Insulator/Metal) type electron source.
この電子源では、基板100上にエッチストップ層40と導電層30が設けられており、さらにその上に、電子を加速するための絶縁層20と、電圧を印加するためのゲート電極10が形成されている。本実施の形態では、電子放出エリア700のみ絶縁層20が薄くなっており、電子放出エリア700の下部(すなわち反対側の面)において基板100には開口60が形成されている。すなわち、電子放出エリア700の下部分は、基板100に支持されておらず、電子放出エリア700におけるゲート電極10、絶縁層20、導電層30及びエッチストップ層40を含むエンブレンは、自然と凹曲面を成している。なお、開口60以外の部分は基板100が残されており、基板100より上に形成されているエッチストップ層40等は基板100により支持されている。電子は、面に対して垂直に放出されるので、集束電極は不要で、電子放出エリア700におけるエンブレンが凹曲面を形成している場合には、導電層30とゲート電極間に所定の電圧を印加することで、電子ビームを1点に集束させることができるようになる。 In this electron source, an etch stop layer 40 and a conductive layer 30 are provided on a substrate 100, and an insulating layer 20 for accelerating electrons and a gate electrode 10 for applying a voltage are further formed thereon. has been done. In this embodiment, the insulating layer 20 is thinned only in the electron emission area 700, and an opening 60 is formed in the substrate 100 below the electron emission area 700 (ie, on the opposite side). That is, the lower part of the electron emission area 700 is not supported by the substrate 100, and the emblem including the gate electrode 10, the insulating layer 20, the conductive layer 30, and the etch stop layer 40 in the electron emission area 700 naturally has a concave curved surface. has been achieved. Note that the substrate 100 remains in the portion other than the opening 60, and the etch stop layer 40 and the like formed above the substrate 100 are supported by the substrate 100. Since electrons are emitted perpendicularly to the surface, a focusing electrode is not necessary.If the emblem in the electron emission area 700 forms a concave curved surface, a predetermined voltage is applied between the conductive layer 30 and the gate electrode. By applying this, it becomes possible to focus the electron beam on one point.
なお、エッチストップ層40が導電性を有するものであれば、第1の実施の形態と同様にエッチストップ層40が導電層30を兼ねた膜であっても良い。 Note that as long as the etch stop layer 40 has conductivity, the etch stop layer 40 may be a film that also serves as the conductive layer 30, as in the first embodiment.
導電層30は基本的には導電性があれば、どのような材質でも用いてもよいが、基板に対して垂直に電子を放出することが好ましいので、できるだけ平坦な膜となっている方が好ましい。金属膜の場合は一般には多結晶になり、表面に凹凸が発生するので、その場合にはCMP(Chemical-Mechanical Polishing)などの手法により平坦化することが好ましい。または、SOI(Silicon On Insulator)ウエハを用いることも可能であり、その場合、SOIのBOX層(SiO)がエッチストップ層40となり、SOI層が導電層30となる。 Basically, the conductive layer 30 may be made of any material as long as it is conductive, but since it is preferable to emit electrons perpendicular to the substrate, it is better to make the film as flat as possible. preferable. In the case of a metal film, it is generally polycrystalline and has an uneven surface, so in that case it is preferable to flatten it by a technique such as CMP (Chemical-Mechanical Polishing). Alternatively, it is also possible to use an SOI (Silicon On Insulator) wafer, in which case the SOI BOX layer (SiO 2 ) becomes the etch stop layer 40 and the SOI layer becomes the conductive layer 30.
電子放出エリア700内における絶縁層20の厚さは、4nm乃至20nmであることが好ましく、4nm乃至10nmであればより好ましい。電子放出エリア70以外の厚さは、100nm乃至1000nm程度であることが好ましい。電子放出エリア70における絶縁層20は、薄く形成することにより、導電層30から放出される電子が絶縁層20において散乱されるのを防ぐことに寄与すると共に、動作電圧を低減できるメリットがあるが、余りにも薄いと電子を加速するのに必要な電圧を印加できなくなるため、上記の範囲になるようにする。 The thickness of the insulating layer 20 within the electron emission area 700 is preferably 4 nm to 20 nm, more preferably 4 nm to 10 nm. The thickness of the area other than the electron emission area 70 is preferably about 100 nm to 1000 nm. By forming the insulating layer 20 in the electron emission area 70 thinly, it contributes to preventing the electrons emitted from the conductive layer 30 from being scattered in the insulating layer 20, and has the advantage of reducing the operating voltage. If it is too thin, it will not be possible to apply the voltage necessary to accelerate electrons, so it should be within the above range.
絶縁層20の材質としては、良好な絶縁性能を持つ材質、例えば窒化ホウ素(BN)、SiOやAlなどが挙げられる。但し、この材料の中を電子がトンネリングし、絶縁層20の導電帯を電子が走行することになるので、電子との相互作用が小さい材質が望ましく、軽元素から構成されていることがより好ましい。従って、BNがより好ましく、その中でも層状に成膜する事ができる六方晶窒化ホウ素(hexagonal-Boron Nitride;以下h-BN)が最も好ましい。 Examples of the material for the insulating layer 20 include materials with good insulation performance, such as boron nitride (BN), SiO 2 , and Al 2 O 3 . However, since electrons tunnel through this material and travel along the conductive band of the insulating layer 20, it is desirable to use a material that has little interaction with electrons, and more preferably to be composed of light elements. . Therefore, BN is more preferable, and among these, hexagonal-Boron Nitride (hereinafter referred to as h-BN), which can be formed into a layered film, is the most preferable.
ゲート電極10は、この部分を電子が透過して真空中に放出されることから、やはり電子との相互作用ができるだけ小さい方が望ましく、従って膜厚も7nm以下であることが好ましく、原子一層であれば、さらに望ましい。その材料も、導電性があり連続膜が形成でき、なおかつ、軽元素で構成され、薄くできるものが好ましい。その意味から炭素の層状膜、つまり、グラフェンが好ましい。単層の膜の成膜が困難な場合は多層のグラフェンでも使用可能であるが、その膜厚は上記したように7nm以下であることが好ましい。また、絶縁層20において膜厚の異なる部分を良好に被覆するためには、単結晶のグラフェンでは6角形を敷き詰めた構造であるから、平面にしかならないので、不向きである。グラフェンは多結晶であることが望ましい。 Since electrons pass through this part of the gate electrode 10 and are emitted into the vacuum, it is desirable that the interaction with the electrons be as small as possible. Therefore, the thickness of the gate electrode 10 is preferably 7 nm or less. If so, even better. The material is also preferably conductive, capable of forming a continuous film, composed of light elements, and capable of being made thin. In this sense, a carbon layered film, that is, graphene is preferable. If it is difficult to form a single layer film, multilayer graphene can be used, but the film thickness is preferably 7 nm or less as described above. In addition, in order to properly cover portions with different thicknesses in the insulating layer 20, single-crystal graphene is not suitable because it has a structure in which hexagons are laid out, so it is only a flat surface. Graphene is preferably polycrystalline.
[実施の形態2の製造方法]
本実施の形態に係る電子源の製造方法を図11(a)乃至(d)を用いて説明する。
[Manufacturing method of Embodiment 2]
A method for manufacturing an electron source according to this embodiment will be explained using FIGS. 11(a) to 11(d).
まず、図11(a)に示すように、シリコン基板100上に、エッチストップ層40、導電層30、絶縁層20を成膜する。SOIウエハを用いる場合には、エッチストップ層40がBOX層、導電層30がSOI層(シリコン層)に対応する。絶縁層20は、最終的には電子放出エリア700を規定するものになる(電子放出エリア700からは取り去り、電子放出させたくない部分にこの絶縁層20を残す)もので、良好な絶縁を保てれば良いので、様々な材料から選ぶことができる。一般的に用いられるSiOや、Alなどが挙げられる。その厚さは、100nm以上10μm以下の膜厚から自由に選ぶことができる。なお、通常用いやすい厚さは、300nm乃至1μm程度である。場合によっては、応力調整層400をエッチストップ層40と導電層30との間に形成しても良い。 First, as shown in FIG. 11A, an etch stop layer 40, a conductive layer 30, and an insulating layer 20 are formed on a silicon substrate 100. When using an SOI wafer, the etch stop layer 40 corresponds to the BOX layer and the conductive layer 30 corresponds to the SOI layer (silicon layer). The insulating layer 20 will eventually define the electron emitting area 700 (it will be removed from the electron emitting area 700 and the insulating layer 20 will be left in areas where you do not want electrons to be emitted), so good insulation can be maintained. You can choose from a variety of materials. Commonly used materials include SiO 2 and Al 2 O 3 . The thickness can be freely selected from a film thickness of 100 nm or more and 10 μm or less. Note that the thickness that is usually easy to use is about 300 nm to 1 μm. In some cases, stress adjustment layer 400 may be formed between etch stop layer 40 and conductive layer 30.
次に、図11(b)に示すように、電子放出エリア700を規定するために、電子放出エリア700から絶縁層20を除去する。この時点では、平坦な基板上に形成されているので、通常のフォトリソグラフィーとドライエッチングや、ウエットエッチングを用いて実施すればよい。 Next, as shown in FIG. 11B, the insulating layer 20 is removed from the electron emission area 700 in order to define the electron emission area 700. At this point, since it is formed on a flat substrate, it may be carried out using normal photolithography and dry etching or wet etching.
さらに、図11(c)に示すように、電子放出エリア700の上に、電子をトンネリング且つ加速させるための薄い絶縁層21を形成する。絶縁層21の品質がこの電子源の特性を大きく左右する。例えば、導電層30として単結晶シリコンを用いた場合においては、可能な限り欠陥を減らすためにRCA洗浄などの洗浄を行った上で、熱酸化を行い、導電層30の露出した部分に絶縁層21を形成する。このほかにも、絶縁層21としては、h-BNを用いることもできる。h-BNは窒素とホウ素という軽元素のみから構成されており、電子との相互作用が少ないことから、電子放出効率の向上が期待でき、最も望ましい形態の一つである。 Furthermore, as shown in FIG. 11C, a thin insulating layer 21 for tunneling and accelerating electrons is formed on the electron emission area 700. The quality of the insulating layer 21 greatly influences the characteristics of this electron source. For example, when single crystal silicon is used as the conductive layer 30, cleaning such as RCA cleaning is performed to reduce defects as much as possible, and then thermal oxidation is performed to form an insulating layer on the exposed portion of the conductive layer 30. 21 is formed. In addition to this, h-BN can also be used as the insulating layer 21. Since h-BN is composed only of light elements such as nitrogen and boron and has little interaction with electrons, it is expected to improve electron emission efficiency and is one of the most desirable forms.
絶縁層21の厚さは、4nm乃至20nm程度になるように調整することが好ましい。絶縁層21が4nmより薄い場合には、導電層30とこの後に形成するゲート電極10との間に、十分な電圧を印加する前にトンネル電流が流れる。ゲート電極10の電位が仕事関数よりも低い状態でトンネル電流が流れても、電子のエネルギーが低く、ゲート電極10を透過することができないので、電子放出が得られない。したがって、絶縁層21は4nm以上であることが好ましい。絶縁層21が20nmより厚い場合には、トンネリングした電子の絶縁層21内での移動距離が長くなり、移動の間に格子振動による散乱の影響を受けてエネルギーを失ってしまう。従って、この場合にも仕事関数以上のエネルギーを有する電子が減ってしまい電子放出効率が悪くなる。本願発明者らが研究を重ねた結果、絶縁層21の厚さは20nm以下であるのが好ましく、10nm以下であればより好ましい。 The thickness of the insulating layer 21 is preferably adjusted to about 4 nm to 20 nm. When the insulating layer 21 is thinner than 4 nm, a tunnel current flows between the conductive layer 30 and the gate electrode 10 that will be formed later, before a sufficient voltage is applied. Even if a tunnel current flows in a state where the potential of the gate electrode 10 is lower than the work function, electrons cannot be emitted because their energy is low and cannot pass through the gate electrode 10. Therefore, it is preferable that the insulating layer 21 has a thickness of 4 nm or more. When the insulating layer 21 is thicker than 20 nm, the distance that tunneled electrons travel within the insulating layer 21 becomes long, and during the movement, they are affected by scattering due to lattice vibration and lose energy. Therefore, in this case as well, the number of electrons having energy higher than the work function decreases, resulting in poor electron emission efficiency. As a result of repeated research by the inventors of the present application, the thickness of the insulating layer 21 is preferably 20 nm or less, more preferably 10 nm or less.
次に、ゲート電極10を形成する。ゲート電極10には金属や半導体を用いることが可能であるが、絶縁層21を透過してきた電子がさらにこのゲート電極10をも透過しなければ真空中に電子は放出されないので、容易に電子が透過できる材質が好ましい。一般の金属は原子も大きく、また連続膜を得るためには10nm以上の膜厚が必要になる。ゲート電極10として好ましいのは、軽元素からなる導電性の材料であり、なおかつ連続膜で可能な限り薄いものが良い。したがって、最も好ましいのは一層の炭素原子からなるグラフェンである。絶縁層21上にグラフェンを直接成膜する方法として、ガリウム蒸気とメタンガスの混合雰囲気に曝すCVD法(例えば特許第6983404号公報に記載の方法)を採用できる。 Next, a gate electrode 10 is formed. It is possible to use a metal or a semiconductor for the gate electrode 10, but if the electrons that have passed through the insulating layer 21 do not also pass through the gate electrode 10, the electrons will not be emitted into the vacuum. A transparent material is preferred. Ordinary metals have large atoms, and in order to obtain a continuous film, a film thickness of 10 nm or more is required. The gate electrode 10 is preferably made of a conductive material made of a light element, and is preferably a continuous film that is as thin as possible. Therefore, graphene consisting of a single layer of carbon atoms is most preferred. As a method for directly forming graphene on the insulating layer 21, a CVD method (for example, the method described in Japanese Patent No. 6,983,404) in which the graphene is exposed to a mixed atmosphere of gallium vapor and methane gas can be employed.
図11(d)に示すように、最後に、電子放出エリア700の反対側の基板100をエッチングする。基板100のエッチングの際には、表面の電子放出エリア700を保護するのは、第1の実施の形態と同様である。 As shown in FIG. 11(d), finally, the substrate 100 on the opposite side of the electron emission area 700 is etched. When etching the substrate 100, the electron emitting area 700 on the surface is protected as in the first embodiment.
[実施の形態2の変形例]
図12に、第2の実施の形態の変形例に係る電子源を示す。ここでは、電子放出エリア750が、図10に示した電子源の電子放出エリア700とは異なり、アレイ状となっている。このようにすることで、一部に欠陥があった場合でも、その部分だけが機能せず、他の部分は機能するようになる。なお、エッチストップ層40や基板100下部の開口60の部分以外は、主要部ではなく、例えば特許第7057972号公報などに記載されているので、ここでは説明は省略する。
[Modification of Embodiment 2]
FIG. 12 shows an electron source according to a modification of the second embodiment. Here, unlike the electron emission area 700 of the electron source shown in FIG. 10, the electron emission area 750 has an array shape. By doing this, even if there is a defect in one part, only that part will not function, and the other parts will be able to function. It should be noted that the parts other than the etch stop layer 40 and the opening 60 at the bottom of the substrate 100 are not the main parts and are described in, for example, Japanese Patent No. 7057972, so the description thereof will be omitted here.
このように、エッチストップ層を導入した上で、基板の裏面に開口を設けることで、基板で支持されていない電子放出エリアは、エッチストップ層などによる応力に応じて凸曲面または凹曲面を成すようになり、電子を集束又は発散させて放出させることができるようになる。なお、電子放出エリアにおいてエッチストップ層より上に形成され、電子放出のための電子放出構造には、様々な形態を採用可能であって、上で述べたもの以外の構造であっても良い。なお、エッチストップ層を導電層として用いる場合であっても、エッチストップ層より上に、電子を放出するのに寄与する何らかの構造が形成されるので、当該構造は電子放出構造の一種である。 In this way, by introducing an etch stop layer and providing an opening on the back side of the substrate, the electron emitting area that is not supported by the substrate forms a convex or concave curve depending on the stress caused by the etch stop layer. As a result, electrons can be focused or diverged and emitted. Note that the electron emitting structure formed above the etch stop layer in the electron emitting area for emitting electrons can take various forms, and may have a structure other than the one described above. Note that even when the etch stop layer is used as a conductive layer, some structure that contributes to emitting electrons is formed above the etch stop layer, so this structure is a type of electron emitting structure.
また、SOIウェハを用いる場合には、電子源を製造する場面においてエッチストップ層を形成することはないが、電子放出に寄与する電子放出構造は形成される。 Furthermore, when using an SOI wafer, an etch stop layer is not formed when manufacturing an electron source, but an electron emitting structure that contributes to electron emission is formed.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、各実施の形態の任意の技術的事項を削除したり、いずれかの実施の形態の技術的事項を任意に組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these. For example, any technical matters of each embodiment may be deleted, or technical matters of any of the embodiments may be arbitrarily combined.
また、電子源から大電流を放出させる際には、ジュール熱によって、電子源の温度が高温となる。本実施の形態に係る構造の場合、電子源の下部が基板で支えられていないので、放熱特性が悪くなり、大電流動作をさせた際に熱による破壊が起こることもありうる。したがって、放熱特性を良くするために、エッチストップ層と導電層の間に、放熱層を挿入してもよい。放熱層は、熱伝導の良い銅やアルミなどの金属が好ましい。 Further, when a large current is emitted from the electron source, the temperature of the electron source becomes high due to Joule heat. In the structure according to this embodiment, since the lower part of the electron source is not supported by the substrate, the heat dissipation characteristics are poor, and destruction due to heat may occur when operating at a large current. Therefore, in order to improve heat dissipation characteristics, a heat dissipation layer may be inserted between the etch stop layer and the conductive layer. The heat dissipation layer is preferably made of metal such as copper or aluminum, which has good thermal conductivity.
以上述べた実施の形態をまとめると以下のようになる。 The embodiments described above can be summarized as follows.
実施の形態に係る電子源は、基板によって支持されている第1の領域と、上記基板によって支持されていない第2の領域とを有するエッチストップ層と、少なくとも第2の領域の上に形成された電子放出構造とを有する。基板によって支持されていない第2の領域に形成された、電子放出のための電子放出構造は、自然と曲面を成すようになる。 An electron source according to an embodiment includes an etch stop layer having a first region supported by a substrate and a second region not supported by the substrate, and formed on at least the second region. It has an electron emitting structure. The electron emitting structure for emitting electrons formed in the second region not supported by the substrate naturally forms a curved surface.
より具体的には、上記エッチストップ層の第2の領域の下部分が空洞となっている場合もある。すなわち、第2の領域の下部分に、何も形成、配置などしなくてもよい。また、上記第2の領域においてエッチストップ層及び電子放出構造が、凸曲面又は凹曲面を成している場合もある。電子ビームを集約又は発散させるものである。さらに、上記第2の領域が、円状の形状、若しくは円を直線又は曲線に沿って移動させることでカバーされる形状である場合もある。電子ビームの集約形状又は発散形状にあわせた形状とするが、製造上問題ない形状が好ましい。場合によっては楕円であっても良い。 More specifically, the lower portion of the second region of the etch stop layer may be hollow. That is, there is no need to form or arrange anything in the lower part of the second region. Further, in the second region, the etch stop layer and the electron emitting structure may have a convex curved surface or a concave curved surface. It focuses or diverges the electron beam. Further, the second area may have a circular shape or a shape covered by moving a circle along a straight line or a curved line. The shape should match the condensed shape or diverging shape of the electron beam, but preferably a shape that does not cause any problems in manufacturing. In some cases, it may be an ellipse.
上で述べた電子源は、エッチストップ層と電子放出構造を含む層との間に形成された応力調整層をさらに含むようにしても良い。これによって、曲面の湾曲度合い(凹凸の別を含む)を制御するものである。 The electron source described above may further include a stress adjustment layer formed between the etch stop layer and the layer containing the electron emitting structure. This controls the degree of curvature (including unevenness) of the curved surface.
実施の形態に係る、電子源の製造方法は、基板上のエッチストップ層の少なくとも一部の領域の上に電子放出構造を形成するステップと、上記領域の少なくとも一部の下部において、上記基板をエッチングにより除去するステップとを含む。このようにすれば、エッチストップ層以上の層が、基板に支持されている領域と基板によって支持されていない領域とに分けられて、基板によって支持されていない領域は、自然と適切な曲面になる。 A method for manufacturing an electron source according to an embodiment includes the steps of: forming an electron emitting structure on at least a partial region of an etch stop layer on a substrate; and removing by etching. In this way, the layers above the etch stop layer are divided into regions supported by the substrate and regions not supported by the substrate, and the regions not supported by the substrate naturally form an appropriate curved surface. Become.
上記製造方法は、エッチストップ層と電子放出構造を含む層との間に応力調整層を形成するステップをさらに含むようにしても良い。基盤によって支持されていない領域の湾曲度合いを制御できるようになる。 The manufacturing method may further include the step of forming a stress adjustment layer between the etch stop layer and the layer including the electron emitting structure. It becomes possible to control the degree of curvature of areas not supported by the base.
さらに、上記製造方法は、基板上にエッチストップ層を形成するステップをさらに含むようにしても良い。SOIウェハでは、BOX層をエッチストップ層として活用できるので形成しなくても良いが、シリコン基板を用いる場合には、このようにエッチストップ層を形成することで、基板の裏面からのエッチングによる影響をエッチストップ層で止められるようになる。 Furthermore, the manufacturing method may further include the step of forming an etch stop layer on the substrate. For SOI wafers, the BOX layer can be used as an etch stop layer, so it is not necessary to form it. However, when using a silicon substrate, forming an etch stop layer like this prevents the effects of etching from the back side of the substrate. can be stopped with an etch stop layer.

Claims (8)

  1.  基板によって支持されている第1の領域と、前記基板によって支持されていない第2の領域とを有するエッチストップ層と、
     少なくとも前記第2の領域の上に形成された電子放出構造と、
     を有する電子源。
    an etch stop layer having a first region supported by a substrate and a second region not supported by the substrate;
    an electron emitting structure formed on at least the second region;
    An electron source with
  2.  前記エッチストップ層の前記第2の領域の下部分が空洞となっている
     請求項1記載の電子源。
    The electron source according to claim 1, wherein a lower portion of the second region of the etch stop layer is hollow.
  3.  前記第2の領域において前記エッチストップ層が、凸曲面又は凹曲面を成している
     請求項1記載の電子源。
    The electron source according to claim 1, wherein the etch stop layer has a convex curved surface or a concave curved surface in the second region.
  4.  前記第2の領域が、円状の形状、若しくは円を直線又は曲線に沿って移動させることでカバーされる形状である
     請求項1記載の電子源。
    The electron source according to claim 1, wherein the second region has a circular shape or a shape covered by moving a circle along a straight line or a curved line.
  5.  前記エッチストップ層と前記電子放出構造を含む層との間に形成された応力調整層
     をさらに含む請求項1記載の電子源。
    The electron source according to claim 1, further comprising: a stress adjustment layer formed between the etch stop layer and the layer including the electron emitting structure.
  6.  基板上のエッチストップ層の少なくとも一部の領域の上に電子放出構造を形成するステップと、
     前記領域の少なくとも一部の下部において、前記基板をエッチングにより除去するステップと、
     を含む電子源の製造方法。
    forming an electron emitting structure over at least a portion of the etch stop layer on the substrate;
    etching away the substrate below at least a portion of the region;
    A method of manufacturing an electron source including.
  7.  前記エッチストップ層と前記電子放出構造を含む層との間に応力調整層を形成するステップ
     をさらに含む請求項6記載の製造方法。
    7. The manufacturing method according to claim 6, further comprising: forming a stress adjustment layer between the etch stop layer and the layer including the electron emitting structure.
  8.  前記基板上に前記エッチストップ層を形成するステップ
     をさらに含む請求項6記載の製造方法。
    7. The manufacturing method according to claim 6, further comprising: forming the etch stop layer on the substrate.
PCT/JP2023/008756 2022-05-17 2023-03-08 Electron source and method for manufacturing electron source WO2023223640A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-080557 2022-05-17
JP2022080557A JP2023169459A (en) 2022-05-17 2022-05-17 Electron source and method for manufacturing the electron source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023223640A1 true WO2023223640A1 (en) 2023-11-23

Family

ID=88835252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/008756 WO2023223640A1 (en) 2022-05-17 2023-03-08 Electron source and method for manufacturing electron source

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023169459A (en)
WO (1) WO2023223640A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0945231A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Nec Corp Manufacture of electric field emitting cold cathode
JP2007179874A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Ulvac Japan Ltd Cathode substrate and method of manufacturing same, and display element and method of manufacturing same
JP2011077091A (en) * 2009-09-29 2011-04-14 Toppan Printing Co Ltd Method of manufacturing stencil mask for ion implantation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0945231A (en) * 1995-07-28 1997-02-14 Nec Corp Manufacture of electric field emitting cold cathode
JP2007179874A (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Ulvac Japan Ltd Cathode substrate and method of manufacturing same, and display element and method of manufacturing same
JP2011077091A (en) * 2009-09-29 2011-04-14 Toppan Printing Co Ltd Method of manufacturing stencil mask for ion implantation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023169459A (en) 2023-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3255960B2 (en) Cold cathode emitter element
JPH08321255A (en) Field emission cold cathode and its manufacture
US5857885A (en) Methods of forming field emission devices with self-aligned gate structure
US8159119B2 (en) Vacuum channel transistor and manufacturing method thereof
US6036565A (en) Method of fabricating a field emmision cold cathode
KR100243990B1 (en) Field emission cathode and method for manufacturing the same
WO2023223640A1 (en) Electron source and method for manufacturing electron source
JP2006294387A (en) Nanocarbon emitter and its manufacturing method
JP2000021287A (en) Field emission type electron source and its manufacture
JP3581276B2 (en) Electron gun, method of manufacturing the same, and field emission display
US20050255613A1 (en) Manufacturing of field emission display device using carbon nanotubes
US6083068A (en) Field emission device and method of fabricating the same
CN113675057B (en) Self-aligned graphene field emission grid structure and preparation method thereof
JP4590631B2 (en) Field emitter array and manufacturing method thereof
KR100934228B1 (en) Vacuum channel transistor and method of manufacturing the same
Yun et al. Novel lateral field emission device fabricated on silicon-on-insulator material
JP5013155B2 (en) Manufacturing method of diamond emitter array
KR100486613B1 (en) Elecron beam source module with carbon nano tube and method for fabricating the same
JP2000251616A (en) Field emission type cold cathode device and manufacture thereof
JPH1167057A (en) Micro-cold cathode
JPH0864124A (en) Manufacture of field emission electron source
Shih et al. Anode-Integrated GaN Field Emitter Arrays for Compact Vacuum Transistors
JP2737675B2 (en) Manufacturing method of vertical micro cold cathode
KR100286454B1 (en) Field emission emitter and method of manufacturing the same
JP3143679B2 (en) Electron emitting device and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23807256

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1