JP2001052599A - Manufacturing method and structure of cold cathode array device and cold cathode array imaging device - Google Patents
Manufacturing method and structure of cold cathode array device and cold cathode array imaging deviceInfo
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- Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電子ビームの放出をする冷陰極アレイと、冷陰
極アレイの駆動制御を行なう駆動制御回路とを同一基板
上に一体化して製造する冷陰極アレイ素子の製造方法と
構造および冷陰極アレイ撮像素子を提供する。
【解決手段】同一の所要導電形半導体基板上に、電子ビ
ームを放出する冷陰極アレイを形成する工程と、冷陰極
アレイの駆動制御を行なう領域選択回路とレベル変換回
路とで構成する駆動制御回路を形成する工程と、各工程
で形成された冷陰極アレイと駆動制御回路とを接続する
工程とにより、冷陰極アレイと駆動制御回路とで構成す
る冷陰極アレイ素子を製造する。
(57) Abstract: A method of manufacturing a cold cathode array element in which a cold cathode array that emits an electron beam and a drive control circuit that controls the driving of the cold cathode array are integrated on the same substrate and manufactured. A structure and a cold cathode array imaging device are provided. A driving control circuit includes a step of forming a cold cathode array for emitting an electron beam on the same required conductivity type semiconductor substrate, and a region selection circuit and a level conversion circuit for controlling the driving of the cold cathode array. And a step of connecting the cold cathode array formed in each step and the drive control circuit to manufacture a cold cathode array element constituted by the cold cathode array and the drive control circuit.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームを放出
する冷陰極アレイと、この冷陰極アレイからの電子ビー
ムの放出を所要の走査順序で駆動制御する駆動制御回路
とを一体形成した冷陰極アレイ素子の製造方法と構造、
および、冷陰極アレイ素子と、被写体からの入射光を映
像信号に変換する光電変換ターゲットとで構成した冷陰
極アレイ撮像素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cold cathode array integrally formed with a cold cathode array for emitting an electron beam and a drive control circuit for driving and controlling the emission of the electron beam from the cold cathode array in a required scanning order. Manufacturing method and structure of array element,
Further, the present invention relates to a cold cathode array imaging device including a cold cathode array element and a photoelectric conversion target for converting incident light from a subject into a video signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より使用されてきている光電変換タ
ーゲットへ電子ビームの放出を行なう撮像素子として
は、ビジコン管、プランビコン管、サチコン管などの撮
像管(Image Pickup Tube )があり、テレビジョンカメ
ラ装置に多用されていた。しかし、これら撮像管(図1
7に撮像管の一例を示す)には、光電変換ターゲット1
71(例えば、ガラスフェースプレート上に透明電極と
光導電膜とを設けてある)へ電子ビーム173を放出す
る陰極、および、この陰極を加熱するためのヒータなど
を内蔵した電子銃部分172があり、さらに、電子銃部
分172から放出する単一の電子ビーム173を所要方
向へ偏向させる必要から管面に対し垂直方向に所要の長
さの偏向部分を必要とし、電子ビームを所要方向へ偏向
させるための偏向装置(図示していない)とともにテレ
ビジョンカメラ装置において、かなりの容積を必要とす
るものであった。このようなヒータなどを内蔵し電子ビ
ームを放出する電子銃部分と管面に対し垂直方向に所要
の長さの偏向部分とを無くした撮像素子として、現在の
テレビジョンカメラ装置では、固体撮像素子、例えばC
CD(電荷転送型撮像素子)が使用され、用途、量共に
増加している。しかし、この固体撮像素子にも使用目的
によってはいくつかの欠点、例えば、明るく照明するこ
とができない場合の撮像では感度が不足するという問題
があり、このような撮像には、いまだ撮像管が使用され
ている。2. Description of the Related Art Conventionally used image pickup devices for emitting an electron beam to a photoelectric conversion target include an image pickup tube (Image Pickup Tube) such as a vidicon tube, a plumbicon tube, and a saticon tube. It was frequently used for equipment. However, these image pickup tubes (FIG. 1)
7 shows an example of an image pickup tube).
There is a cathode for emitting an electron beam 173 to 71 (for example, a transparent electrode and a photoconductive film are provided on a glass face plate), and an electron gun portion 172 including a heater for heating the cathode. Further, since it is necessary to deflect the single electron beam 173 emitted from the electron gun portion 172 in a required direction, a deflection portion having a required length in a direction perpendicular to the tube surface is required, and the electron beam is deflected in a required direction. In addition to the deflecting device (not shown), the television camera device requires a considerable volume. In the current television camera device, a solid-state image pickup device is used as an image pickup device in which an electron gun portion which emits an electron beam by incorporating such a heater and the like and a deflection portion having a required length in a direction perpendicular to the tube surface are eliminated. , For example, C
CDs (Charge Transfer Type Imaging Devices) are used, and applications and quantities are increasing. However, this solid-state imaging device also has some disadvantages depending on the purpose of use, for example, a problem that the sensitivity is insufficient in imaging when it cannot be illuminated brightly, and an imaging tube is still used for such imaging. Have been.
【0003】近年にいたり、これまでの光電変換ターゲ
ットと電子ビームを放出する陰極を加熱するためのヒー
タなどを内蔵した電子銃とを組み合わせた撮像管に変わ
るものとして、撮像管用の光電変換ターゲット、例え
ば、光導電膜ターゲットと、電子ビームを放出する複数
の冷陰極を有する冷陰極アレイ(フィールドエミッタア
レイ:FEA:Field Emitter Array とも言われてい
る)とを対向配置し、対向する光導電膜ターゲットの1
画素毎に対応して所要の走査順序で冷陰極から電子ビー
ムを放出して、対向する光導電膜ターゲットから映像信
号電流を取り出すようにした冷陰極アレイ撮像素子(フ
ィールドエミッション撮像素子:FEP:FIeld Emissi
on Pickup Tube)が、CCDの問題点を解決できるもの
として研究されている。冷陰極アレイ撮像素子は、光電
変換ターゲットと冷陰極アレイとを対向配置し、従来の
撮像管と同様に、ガラス外囲器と光電変換ターゲットの
ガラスフェースプレートの部分とを金属インジュウムを
介して圧着封止されており、一般に、従来の撮像管に比
べ、長さが極く短い撮像管の形をしている。[0003] In recent years, as an alternative to an image pickup tube combining a conventional photoelectric conversion target and an electron gun having a built-in heater for heating a cathode for emitting an electron beam, a photoelectric conversion target for an image pickup tube, For example, a photoconductive film target and a cold cathode array (also referred to as a field emitter array: FEA: Field Emitter Array) having a plurality of cold cathodes for emitting an electron beam are opposed to each other. Of 1
A cold cathode array imaging device (field emission imaging device: FEP: Field) in which an electron beam is emitted from a cold cathode in a required scanning order corresponding to each pixel to extract a video signal current from an opposing photoconductive film target. Emissi
on Pickup Tube) is being studied as a solution to the problem of CCD. The cold-cathode array imaging device has a photoelectric conversion target and a cold-cathode array facing each other, and presses the glass envelope and the glass face plate portion of the photoelectric conversion target through metal indium, similarly to a conventional imaging tube. It is sealed and generally has the shape of an imaging tube that is extremely short in length compared to conventional imaging tubes.
【0004】図16に、電子ビームの放出を行なう冷陰
極アレイの部分断面図を示し、冷陰極から電子ビームを
放出させるための従来の冷陰極アレイの構造と冷陰極ア
レイ駆動方法とを説明する。図16において、161は
冷陰極アレイの基板、162は、基板161上に形成さ
れた電子を放出するカソード電極、164は、カソード
電極162からの電子放出を制御するゲート電極、16
3は、カソード電極162とゲート電極164との間に
形成された絶縁層、165は、カソード電極162の一
部を尖がらせてゲート電極164間に突出させた電子ビ
ームを放出させるための陰極(冷陰極)、166は、ゲ
ート電極に形成された開口を示す。なお、冷陰極アレイ
は、カソード電極162とゲート電極164と陰極16
5とを複数備えており、カソード電極162とゲート電
極164とにそれぞれ各々の行、列に接続された電源、
いわゆる駆動電圧発生回路より電圧が印加される。カソ
ード電極162に対してゲート電極164の電位が所定
の値になったとき、カソード電極162の一部を尖がら
せた陰極165の先端に電界が集中し、この尖がらせた
陰極165の先端から電子ビームが放出されるもので、
このようにヒータなどにより加熱をしないで電子を放出
するものを冷陰極と呼んでいる。FIG. 16 is a partial cross-sectional view of a cold cathode array for emitting an electron beam. The structure of a conventional cold cathode array for emitting an electron beam from a cold cathode and a method of driving the cold cathode array will be described. . In FIG. 16, reference numeral 161 denotes a cold cathode array substrate; 162, a cathode electrode for emitting electrons formed on the substrate 161; 164, a gate electrode for controlling electron emission from the cathode electrode 162;
Reference numeral 3 denotes an insulating layer formed between the cathode electrode 162 and the gate electrode 164, and reference numeral 165 denotes a cathode for emitting a beam of electrons which is formed between the gate electrodes 164 by sharpening a part of the cathode electrode 162. (Cold cathode) 166 denotes an opening formed in the gate electrode. The cold cathode array includes a cathode electrode 162, a gate electrode 164, and a cathode 16
5, a plurality of power supplies connected to the respective rows and columns of the cathode electrode 162 and the gate electrode 164,
A voltage is applied from a so-called drive voltage generation circuit. When the potential of the gate electrode 164 reaches a predetermined value with respect to the cathode electrode 162, an electric field concentrates on the tip of the cathode 165 where a part of the cathode electrode 162 is sharpened. An electron beam is emitted from the
Such a device that emits electrons without being heated by a heater or the like is called a cold cathode.
【0005】このようなカソード電極、ゲート電極、冷
陰極が複数アレイ状となり構成されている冷陰極アレイ
は、カソード電極162とゲート電極164との間の電
圧Eが、所定の電圧以上の場合に冷陰極165から電子
ビームが放出され、所定の電圧以下の場合には電子ビー
ムの放出が停止するので、カソード電極162とゲート
電極164との間の電圧Eを変化させることにより、冷
陰極165からの電子ビームの放出を制御することがで
きる。従来、冷陰極アレイの一部分の領域におけるこの
ような電子ビームのON、OFF、および放出量の制御
は、つぎのように行なっている。ゲート電極の各行また
は各列とカソード電極の各列または各行が交差する範囲
をそれぞれ一つの領域とし、電子ビームが放出されるべ
く選択された領域の冷陰極のゲート電極が含まれる行、
あるいは、列に、所要の電子ビーム量が得られる所要の
電圧、選択された領域の冷陰極のゲート電極が含まれな
い行、あるいは、列に0Vを印加し、選択された領域の
冷陰極のカソード電極が含まれる列、あるいは、行に0
V、選択された領域の冷陰極のカソード電極が含まれな
い列、あるいは、行に前記所要の電圧と同等の電圧を印
加する。その結果、選択された領域の冷陰極のカソード
電極とゲート電極との間の電圧は所要の電圧となり、所
要の量の電子ビームを放出することができる。他の領域
の冷陰極は、ゲート電極の電位がカソード電極に対して
負電位、あるいは、同電位となり、電子ビームを放出し
ない。なお、前述のように、各行、各列に電圧を印加制
御するために駆動制御回路が使用されるが、この駆動制
御回路は、少なくとも前記所要の電圧以上の耐圧が必要
となる。所要の電圧、すなわち必要な放出電子ビーム量
を得るための電圧を極力低くするには、陰極165の先
端を極力尖鋭にして電界の集中を大きくすること、ある
いは、開口166の径を小さくして陰極165の先端と
ゲート電極164との間の距離を極力小さくすることな
どが効果的である。この冷陰極アレイも、近年は、さら
に先鋭な先端を持つ冷陰極とする技術や、微小な開口の
ゲート電極を生成するゲート開口技術の発達により、カ
ソード電極162とゲート電極164との間の電圧が8
0ボルト程度の低い電圧でも所要量の電子ビームを放出
させることが可能となってきているが、この程度の電圧
においても、耐圧を有するレベル変換回路を含む駆動制
御回路を小さな面積に高密度に製作するのは困難であ
る。[0005] Such a cold cathode array in which a plurality of cathode electrodes, gate electrodes, and cold cathodes are arranged in an array is used when the voltage E between the cathode electrode 162 and the gate electrode 164 is higher than a predetermined voltage. An electron beam is emitted from the cold cathode 165, and when the voltage is lower than a predetermined voltage, the emission of the electron beam stops. Therefore, by changing the voltage E between the cathode electrode 162 and the gate electrode 164, the cold cathode 165 emits an electron beam. Emission of the electron beam can be controlled. Conventionally, such ON / OFF control of the electron beam and control of the emission amount in a partial region of the cold cathode array are performed as follows. A region where each row or each column of the gate electrode and each column or each row of the cathode electrode intersects as one region, and a row including a cold cathode gate electrode in a region selected to emit an electron beam,
Alternatively, a column is provided with a required voltage for obtaining a required amount of electron beam, a row where the cold cathode gate electrode of the selected region is not included, or 0 V is applied to the column, and a cold cathode of the selected region is applied. The column or row containing the cathode electrode has 0
V. A voltage equivalent to the required voltage is applied to a column or a row that does not include the cold cathode electrode in the selected region. As a result, the voltage between the cathode electrode and the gate electrode of the cold cathode in the selected region becomes a required voltage, and a required amount of electron beam can be emitted. The cold cathodes in the other regions have the gate electrode at a negative potential or the same potential as the cathode electrode, and do not emit an electron beam. As described above, a drive control circuit is used to control the application of a voltage to each row and each column, and this drive control circuit needs to have a withstand voltage of at least the required voltage. In order to minimize the required voltage, that is, the voltage for obtaining the required amount of emitted electron beam, the tip of the cathode 165 is sharpened as much as possible to increase the concentration of the electric field, or the diameter of the opening 166 is reduced. It is effective to minimize the distance between the tip of the cathode 165 and the gate electrode 164. In recent years, this cold cathode array also has a voltage between the cathode electrode 162 and the gate electrode 164 due to the development of a technology for forming a cold cathode having a sharper tip and a gate opening technology for generating a gate electrode having a minute opening. Is 8
Although it has become possible to emit a required amount of electron beam even at a voltage as low as about 0 volt, even at such a voltage, a drive control circuit including a level conversion circuit having a withstand voltage can be densely arranged in a small area. It is difficult to make.
【0006】上述のような構造を持ち、電子ビームの放
出をする冷陰極アレイと、撮像管用の光電変換ターゲッ
トとを組み合わせた撮像素子は、対向する光電変換ター
ゲットの一画素毎に対応して所要の走査順序で冷陰極か
ら電子ビームを放出させるために、冷陰極アレイの電子
ビーム放出領域を選択する領域選択回路と、冷陰極アレ
イに高電圧を供給する電源とを必要とし、さらに、光電
変換ターゲットから映像信号電流を取り出し映像信号を
出力する映像信号出力回路とを必要とする。An image sensor having the above-described structure, in which a cold cathode array for emitting an electron beam and a photoelectric conversion target for an image pickup tube is combined, requires an image sensor corresponding to each pixel of the opposing photoelectric conversion target. In order to emit the electron beam from the cold cathode in the scanning order, a region selection circuit for selecting an electron beam emission region of the cold cathode array and a power supply for supplying a high voltage to the cold cathode array are required. A video signal output circuit for extracting a video signal current from the target and outputting a video signal is required.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来技術による、電子
ビームの放出をする冷陰極アレイと撮像管用の光電変換
ターゲットとを組み合わせた撮像素子は、冷陰極アレイ
の駆動制御を行なう駆動制御回路を外部に設けることに
なるため、冷陰極アレイと駆動制御回路との接続、駆動
制御回路の配置など大変面倒なものであった。本発明
は、前記問題点を解決した、電子ビームの放出をする冷
陰極アレイと、冷陰極アレイの駆動制御を行なう駆動制
御回路とを同一基板上に一体化して製造する冷陰極アレ
イ素子の製造方法と構造および冷陰極アレイ撮像素子を
提供することを目的とする。An image pickup device combining a cold cathode array for emitting an electron beam and a photoelectric conversion target for an image pickup tube according to the prior art is provided with an external drive control circuit for controlling the drive of the cold cathode array. Therefore, the connection between the cold cathode array and the drive control circuit and the arrangement of the drive control circuit are very troublesome. The present invention solves the above-mentioned problems, and manufactures a cold-cathode array element in which a cold-cathode array that emits an electron beam and a drive control circuit that performs drive control of the cold-cathode array are integrated and manufactured on the same substrate. It is an object to provide a method and structure and a cold cathode array imaging device.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の冷陰極アレイの製造方法は、同一の所要導
電形半導体基板上に、電子ビームを放出する冷陰極アレ
イを形成する工程と、該冷陰極アレイの電子ビーム放出
領域を選択する領域選択回路と電子ビーム放出を制御す
るための電圧を発生するレベル変換回路とで構成する駆
動制御回路を形成する工程と、前記各工程で形成された
前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とを接続する工程
とにより、前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とで構
成する冷陰極アレイ素子を製造する方法である。また、
本発明の冷陰極アレイの製造方法は、同一の所要導電形
半導体基板上に、電子ビームを放出する冷陰極アレイ領
域を形成し、つぎに、該冷陰極アレイの電子ビーム放出
領域を選択する領域選択回路と電子ビーム放出を制御す
るための電圧を発生するレベル変換回路とで構成する駆
動制御回路を形成し、つぎに、前記冷陰極アレイと前記
駆動制御回路とを接続し、前記冷陰極アレイと前記駆動
制御回路とで構成する冷陰極アレイ素子を製造する方法
である。また、本発明の冷陰極アレイの製造方法は、同
一の所要導電形半導体基板上に、電子ビームを放出する
冷陰極アレイの電子ビーム放出領域を選択する領域選択
回路と電子ビーム放出を制御する電圧を発生するレベル
変換回路とで構成する駆動制御回路を形成し、つぎに、
前記冷陰極アレイ領域を形成し、つぎに、前記冷陰極ア
レイと前記駆動制御回路とを接続し、前記冷陰極アレイ
と前記駆動制御回路とで構成する冷陰極アレイ素子を製
造する方法である。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a cold cathode array according to the present invention comprises the steps of forming a cold cathode array for emitting an electron beam on the same required conductivity type semiconductor substrate. Forming a drive control circuit including a region selection circuit for selecting an electron beam emission region of the cold cathode array and a level conversion circuit for generating a voltage for controlling electron beam emission; and A method of manufacturing a cold cathode array element including the cold cathode array and the drive control circuit by a step of connecting the formed cold cathode array and the drive control circuit. Also,
In the method of manufacturing a cold cathode array according to the present invention, a cold cathode array region for emitting an electron beam is formed on the same required conductivity type semiconductor substrate, and then an area for selecting an electron beam emitting region of the cold cathode array is formed. Forming a drive control circuit composed of a selection circuit and a level conversion circuit for generating a voltage for controlling electron beam emission, and then connecting the cold cathode array and the drive control circuit, And a method for manufacturing a cold cathode array element comprising the drive control circuit. The method for manufacturing a cold cathode array according to the present invention may further comprise a region selection circuit for selecting an electron beam emission region of the cold cathode array for emitting an electron beam on the same required conductivity type semiconductor substrate, and a voltage for controlling the electron beam emission. And a level control circuit for generating a drive control circuit.
The cold cathode array region is formed, and then, the cold cathode array is connected to the drive control circuit to manufacture a cold cathode array element including the cold cathode array and the drive control circuit.
【0009】また、本発明の冷陰極アレイの製造方法
は、同一の所要導電形半導体基板上に絶縁膜を介して多
結晶半導体層を形成する工程と、エッチング用マスク材
を使用して前記多結晶半導体層を選択エッチングしてか
ら前記マスク材を除去し、前記多結晶半導体層をマスク
にイオン打ち込み、あるいは、熱拡散により、前記所要
導電形半導体基板上に他方導電形不純物の拡散領域を形
成する工程と、前記拡散領域上の前記絶縁膜をエッチン
グ用マスク材を使用して選択エッチングして前記マスク
材を除去後、前記拡散領域および前記所要導電形半導体
基板上に金属層を形成する工程と、前記金属層をエッチ
ング用マスク材を使用して選択エッチングし、前記マス
ク材を除去して前記金属層による配線パターンを含んだ
電極を前記拡散領域上に形成する工程と、前記所要導電
形半導体基板上に前記絶縁膜を介して第2の金属層を形
成する工程と、前記所要導電形半導体基板上に第2の絶
縁膜を介して第3の金属層を形成する工程と、エッチン
グ用マスク材を使用し、前記第3の金属層を選択エッチ
ングして前記マスク材を除去後、前記第3の金属層をマ
スクに前記第2の絶縁膜を選択エッチングする工程と、
選択エッチングした前記第3の金属層の上に第4の金属
層を含めて1層以上の金属層を連続して前記所要導電形
半導体基板上に形成する工程とを有する方法である。ま
た、本発明の冷陰極アレイの製造方法は、同一の所要導
電形半導体基板上に絶縁膜を介して多結晶半導体層を形
成する工程と、エッチング用マスク材を使用して前記多
結晶半導体層を選択エッチングしてから前記マスク材を
除去し、前記多結晶半導体層をマスクにイオン打ち込
み、あるいは、熱拡散により、前記所要導電形半導体基
板上に他方導電形不純物の拡散領域を形成する工程と、
前記拡散領域上の前記絶縁膜をエッチング用マスク材を
使用して選択エッチングして前記マスク材を除去後、前
記拡散領域および前記所要導電形半導体基板上に金属層
を形成する工程と、前記金属層をエッチング用マスク材
を使用して選択エッチングし、前記マスク材を除去して
前記金属層による配線パターンを含んだ電極を前記拡散
領域上に形成する工程と、前記所要導電形半導体基板上
に前記絶縁膜を介して第2の金属層を形成する工程と、
前記所要導電形半導体基板上に第2の絶縁膜を介して第
3の金属層を形成する工程と、前記第3の金属層を選択
エッチングして、少なくとも所要の領域の冷陰極から電
子ビーム放出を制御するための電極構造を構成する開口
を形成後、前記第3の金属層をマスクにして前記第2の
絶縁膜を選択エッチングする工程と、選択エッチングし
た前記第3の金属層の上に第4の金属層を形成すること
により前記第3の金属層に形成された開口の径を小さく
する工程とを有する方法である。Further, according to a method of manufacturing a cold cathode array of the present invention, a polycrystalline semiconductor layer is formed on the same required conductivity type semiconductor substrate via an insulating film, and the polycrystalline semiconductor layer is formed using an etching mask material. After selectively etching the crystalline semiconductor layer, the mask material is removed, and the polycrystalline semiconductor layer is ion-implanted into a mask, or a diffusion region of the other conductive type impurity is formed on the required conductive type semiconductor substrate by thermal diffusion. Forming a metal layer on the diffusion region and the required conductivity type semiconductor substrate after selectively removing the mask material by selectively etching the insulating film on the diffusion region using an etching mask material. Selectively etching the metal layer using an etching mask material, removing the mask material, and forming an electrode including a wiring pattern of the metal layer on the diffusion region. Forming a second metal layer on the required conductive type semiconductor substrate via the insulating film; and forming a third metal layer on the required conductive type semiconductor substrate via the second insulating film. Forming a metal layer, and selectively etching the third metal layer using a mask material for etching to remove the mask material; and then removing the second insulating film using the third metal layer as a mask. Selectively etching;
Continuously forming one or more metal layers including the fourth metal layer on the selectively etched third metal layer on the required conductivity type semiconductor substrate. The method for manufacturing a cold cathode array according to the present invention further comprises a step of forming a polycrystalline semiconductor layer on the same required conductivity type semiconductor substrate via an insulating film, and the step of forming the polycrystalline semiconductor layer by using an etching mask material. Removing the mask material after selective etching, ion-implanting the polycrystalline semiconductor layer into a mask, or forming a diffusion region of the other conductivity type impurity on the required conductivity type semiconductor substrate by thermal diffusion. ,
Forming a metal layer on the diffusion region and the required conductivity type semiconductor substrate after selectively removing the mask material by selectively etching the insulating film on the diffusion region using an etching mask material; Selectively etching the layer using an etching mask material, removing the mask material and forming an electrode including a wiring pattern of the metal layer on the diffusion region; and Forming a second metal layer via the insulating film;
Forming a third metal layer on the required conductivity type semiconductor substrate via a second insulating film; and selectively etching the third metal layer to emit an electron beam from at least a required region of the cold cathode. Forming an opening that constitutes an electrode structure for controlling the second metal layer, selectively etching the second insulating film using the third metal layer as a mask, and forming a hole on the selectively etched third metal layer. Forming a fourth metal layer to reduce the diameter of the opening formed in the third metal layer.
【0010】また、本発明の冷陰極アレイ素子を使用し
た撮像素子は、同一基板上に冷陰極アレイと駆動制御回
路とを一体化形成した冷陰極アレイ素子を内部に組み込
んだ外囲器と、フェースプレート上に透明電極と光導電
膜とを形成した光電変換ターゲットとを、封着部分に配
置した金属インジウムを介して圧着し、気密封着したも
のである。さらに詳しくは、本発明の冷陰極アレイ素子
を使用した撮像素子は、外囲器とフェースプレートの少
なくともその一部が、ガラスからなるもの、あるいは、
石英からなるものである。Further, an image pickup device using the cold cathode array element of the present invention includes an envelope in which a cold cathode array element in which a cold cathode array and a drive control circuit are integrally formed on the same substrate is incorporated. A photoelectric conversion target in which a transparent electrode and a photoconductive film are formed on a face plate is pressure-bonded via metal indium disposed in a sealing portion, and is hermetically sealed. More specifically, the imaging device using the cold cathode array device of the present invention is a device in which at least a part of the envelope and the face plate are made of glass, or
It is made of quartz.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】まず、本発明の冷陰極アレイ素子
の製造方法と構造の実施の形態を説明する。本発明の冷
陰極アレイ素子の製造方法と構造の一実施例を図1〜図
13を使用して説明する。本発明の冷陰極アレイ素子
は、冷陰極アレイと、この冷陰極アレイを駆動制御する
駆動制御回路とを一体化形成したものである。なお、駆
動制御回路は、冷陰極アレイの電子ビーム放出領域を所
要の順序で順次走査選択するための信号電圧を出力する
シフトレジスタ回路からなる領域選択回路と、シフトレ
ジスタ回路から出力される信号電圧を所要の放出電流を
得るための所要の電圧に変換してカソード電極とゲート
電極とに印加するレベル変換回路とで構成されている。
冷陰極アレイ素子は、例えば、シリコン基板上に形成す
るが、冷陰極アレイ領域と駆動制御回路(領域選択回路
およびレベル変換回路)を構成するCMOSロジック回
路領域とがあり、CMOSロジック回路領域は、さら
に、PMOSトランジスタ領域およびNMOSトランジ
スタ領域から構成されている。図1(a)〜図6(r)
は、駆動制御回路を構成するCMOSロジック回路のP
MOSトランジスタおよびNMOSトランジスタを形成
する工程を示している。PMOSトランジスタおよびN
MOSトランジスタの形成は、最初に、半導体のN形シ
リコン基板1上に、約1000℃での熱酸化で、あるい
は、化学気相成長法で、約500Åの厚さの酸化シリコ
ン膜2を形成し、さらに、この酸化シリコン膜2の上
に、化学気相成長法で熱酸化防止膜としての窒化シリコ
ン膜3を約1000Åの厚さに形成する。(図1(a)
参照)DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an embodiment of a method and a structure for manufacturing a cold cathode array element according to the present invention will be described. One embodiment of a method and structure for manufacturing a cold cathode array element according to the present invention will be described with reference to FIGS. The cold cathode array element of the present invention is formed by integrally forming a cold cathode array and a drive control circuit for driving and controlling the cold cathode array. The drive control circuit includes a shift register circuit that outputs a signal voltage for sequentially scanning and selecting the electron beam emission area of the cold cathode array in a required order, and a signal voltage output from the shift register circuit. Is converted to a required voltage for obtaining a required emission current, and is applied to a cathode electrode and a gate electrode.
The cold cathode array element is formed, for example, on a silicon substrate. The cold cathode array element includes a cold cathode array area and a CMOS logic circuit area that forms a drive control circuit (area selection circuit and level conversion circuit). Further, it is composed of a PMOS transistor region and an NMOS transistor region. 1 (a) to 6 (r)
Represents P of the CMOS logic circuit constituting the drive control circuit.
4 shows a step of forming a MOS transistor and an NMOS transistor. PMOS transistor and N
The MOS transistor is formed by first forming a silicon oxide film 2 having a thickness of about 500 ° on a semiconductor N-type silicon substrate 1 by thermal oxidation at about 1000 ° C. or by chemical vapor deposition. Further, on the silicon oxide film 2, a silicon nitride film 3 as a thermal oxidation prevention film is formed to a thickness of about 1000 ° by a chemical vapor deposition method. (FIG. 1 (a)
reference)
【0012】つぎに、CMOSロジック回路領域のPM
OSトランジスタ領域およびNMOSトランジスタ領域
に、以下に説明する工程で、PMOSトランジスタおよ
びNMOSトランジスタを形成する。まず、窒化シリコ
ン膜3の上にホトレジストを塗布し、ホトエッチングに
よりPMOSトランジスタ領域の窒化シリコン膜3を除
去する。(前記ホトエッチングは、さらに具体的に説明
すると、窒化シリコン膜3の上にホトレジストを塗布
し、このホトレジストの上に所要パターンを露光し、現
像処理をして、パターン化されたホトレジストを形成
し、このホトレジストをマスクにして、ドライエッチン
グ方法、あるいは、ウェットエッチング方法で、ホトレ
ジストと窒化シリコン膜3のエッチングを行ない、PM
OSトランジスタ領域のホトレジストと窒化シリコン膜
3とを除去し、NMOSトランジスタ領域にパターン化
されたホトレジスト91と窒化シリコン膜31とを形成
するもので、一般的な製造技術であるので、以後、ホト
エッチングを行なう記載はするが、詳細な説明は省略す
る。)つぎに、NMOSトランジスタ領域に残ったホト
レジスト91および窒化シリコン膜31をマスクにし
て、PMOSトランジスタ領域にリン、あるいは、砒素
のイオン打ち込みI1を行なう。このイオン打ち込みI
1は、例えば、リン(P+ )のイオン打ち込みの場合
は、125keV、2.0×1012cm~2の打ち込み条
件とする。(図1(b)参照)Next, the PM of the CMOS logic circuit area is
In the steps described below, a PMOS transistor and an NMOS transistor are formed in the OS transistor region and the NMOS transistor region. First, a photoresist is applied on the silicon nitride film 3, and the silicon nitride film 3 in the PMOS transistor region is removed by photoetching. (Specifically, in the photoetching, a photoresist is applied on the silicon nitride film 3, a required pattern is exposed on the photoresist, and a developing process is performed to form a patterned photoresist. Using this photoresist as a mask, the photoresist and the silicon nitride film 3 are etched by a dry etching method or a wet etching method, and PM
The photoresist and the silicon nitride film 3 in the OS transistor region are removed, and the photoresist 91 and the silicon nitride film 31 patterned in the NMOS transistor region are formed. This is a general manufacturing technique. Will be described, but detailed description is omitted. Next, using the photoresist 91 and the silicon nitride film 31 remaining in the NMOS transistor region as a mask, ion implantation I1 of phosphorus or arsenic is performed in the PMOS transistor region. This ion implantation I
For example, in the case of ion implantation of phosphorus (P +), the conditions 1 are 125 keV and 2.0 × 10 12 cm 2 2 . (See FIG. 1 (b))
【0013】つぎに、NMOSトランジスタ領域に残っ
ているホトレジスト91を除去し、熱酸化を行ない、P
MOSトランジスタ領域に約1500Åの厚さの酸化シ
リコン膜21を形成する。(図1(c)参照) さらに、NMOSトランジスタ領域に残っている窒化シ
リコン膜31を除去し、残った酸化シリコン膜21をマ
スクにして、ボロン(BF2+)を60keV、2.0×
1012cm~2の条件でイオン打ち込みI2を行なう。
(図2(d)参照)つぎに、熱拡散を行なうことによ
り、イオン打ち込みI1およびI2を行なったリンある
いは砒素(図2(d)の酸化シリコン膜21の下部の点
線で示す)、および、ボロン(図2(d)の酸化シリコ
ン膜2の下部の点線で示す)を拡散させて、PMOSト
ランジスタ領域にNWell拡散層4を、NMOSトラ
ンジスタ領域にPWell拡散層5を形成する。これら
NWell拡散層4およびPWell拡散層5の拡散層
の深さは3〜4μmとなる。(図2(e)参照) つぎに、酸化シリコン膜2、21の上に、化学気相成長
法で窒化シリコン膜32を約1500Åの厚さに形成す
る。(図2(f)参照)Next, the photoresist 91 remaining in the NMOS transistor region is removed, and thermal oxidation is performed.
A silicon oxide film 21 having a thickness of about 1500 ° is formed in the MOS transistor region. (Refer to FIG. 1C.) Further, the silicon nitride film 31 remaining in the NMOS transistor region is removed, and the remaining silicon oxide film 21 is used as a mask, and boron (BF 2 +) is applied to 60 keV, 2.0 ×
10 12 cm ~ performing ion implantation I2 in 2 conditions.
Next, phosphorus or arsenic (shown by a dotted line below the silicon oxide film 21 in FIG. 2D) subjected to the ion implantation I1 and I2 by performing thermal diffusion, and Boron (shown by a dotted line below the silicon oxide film 2 in FIG. 2D) is diffused to form an NWell diffusion layer 4 in the PMOS transistor region and a PWell diffusion layer 5 in the NMOS transistor region. The diffusion layers of the NWell diffusion layer 4 and the PWell diffusion layer 5 have a depth of 3 to 4 pm. (See FIG. 2E.) Next, a silicon nitride film 32 is formed on the silicon oxide films 2 and 21 to a thickness of about 1500 ° by a chemical vapor deposition method. (See FIG. 2 (f))
【0014】つぎに、窒化シリコン膜32の上にホトレ
ジストを塗布し、MOSトランジスタ領域を形成するた
めの所要パターンのホトエッチングを行ない、ホトレジ
スト92および窒化シリコン膜321を残してマスクと
し、ボロン(BF2+)のイオン打ち込みI3を60ke
V、2.0×1013cm~2の条件で行なう。(図3
(g)参照) そして、さらに、残ったホトレジスト92を除去してか
ら熱酸化を行ない、約8000〜10000Åの厚さの
酸化シリコン膜22を形成し、イオン打ち込みI3を行
なったボロン(図3(g)の酸化シリコン膜2の下部の
点線で示す)を拡散させて、チャネル・ストッパに必要
な最終的には1μm程度の深さのNF拡散層51を形成
する。(図3(h)参照) つぎに、窒化シリコン膜321を除去する。また、さら
に、酸化シリコン膜2、21を除去してから、熱酸化、
あるいは、化学気相成長法で、再度、約500Åの厚さ
の酸化シリコン膜2’を形成する。(図3(i)参照)Next, a photoresist is applied on the silicon nitride film 32, and a photo-etching of a required pattern for forming a MOS transistor region is performed. The photoresist 92 and the silicon nitride film 321 are left as a mask, and boron (BF) is used. 2 +) of 60ke the ion implantation I3
V, 2.0 × 10 13 cm- 2 . (FIG. 3
(Refer to FIG. 3 (g).) Then, after removing the remaining photoresist 92, thermal oxidation is performed to form a silicon oxide film 22 having a thickness of about 8000 to 10000 °, and boron ion-implanted I3 (FIG. g), which is indicated by a dotted line below the silicon oxide film 2), to form an NF diffusion layer 51 having a depth of about 1 μm which is necessary for a channel stopper. (See FIG. 3H) Next, the silicon nitride film 321 is removed. Further, after removing the silicon oxide films 2 and 21, thermal oxidation,
Alternatively, a silicon oxide film 2 ′ having a thickness of about 500 ° is formed again by a chemical vapor deposition method. (See FIG. 3 (i))
【0015】つづいて、MOSトランジスタのしきい値
電圧調整用のボロン(B+ )のイオン打ち込みI4を3
0keV、6.0×1011cm~2の条件で、酸化シリコ
ン膜22をマスクとし、MOSトランジスタ領域のみに
行なう。(図4(j)参照) そして、酸化シリコン膜2’、22の上に、化学気相成
長法、あるいは、スパッタ法で、約3500Åの厚さの
多結晶シリコン膜10を形成する。さらに、形成した多
結晶シリコン膜10を低抵抗化するため、熱拡散炉を使
用し、オキシ塩化リン(POC13)の液体リン拡散源
を窒素ガスなどでバブリングして、バブリングされたガ
ス(雰囲気)を炉内に流しながら約1000℃の温度で
リンの熱拡散を行なう。この熱拡散により、多結晶シリ
コン膜10は低抵抗化され、数Ω程度のシート抵抗にな
る。(図4(k)参照)Subsequently, the ion implantation I4 of boron (B +) for adjusting the threshold voltage of the MOS transistor is set to 3
Under the conditions of 0 keV and 6.0 × 10 11 cm 2 , the process is performed only in the MOS transistor region using the silicon oxide film 22 as a mask. Then, a polycrystalline silicon film 10 having a thickness of about 3500 ° is formed on the silicon oxide films 2 ′ and 22 by a chemical vapor deposition method or a sputtering method. Furthermore, in order to reduce the resistance of the formed polycrystalline silicon film 10, a liquid diffusion source of phosphorus oxychloride (POC13) is bubbled with a nitrogen gas or the like using a thermal diffusion furnace, and the bubbled gas (atmosphere) is used. Is diffused in a furnace at a temperature of about 1000 ° C. This thermal diffusion lowers the resistance of the polycrystalline silicon film 10 to a sheet resistance of about several Ω. (See Fig. 4 (k))
【0016】つぎに、多結晶シリコン膜10の上にホト
レジストを塗布し、所要パターンのホトエッチングを行
ない、ホトレジスト93とMOSトランジスタのゲート
電極となる多結晶シリコン膜101を残し(図4(l)
参照)、さらに、ゲート電極となる多結晶シリコン膜1
01の上のホトレジスト93を除去して、熱酸化、ある
いは、化学気相成長法を行ない、多結晶シリコン膜10
1の表面に約300Åの厚さの酸化シリコン膜201を
形成する。(図5(m)参照) このゲート電極となる多結晶シリコン膜101の電極長
は数μm程度である。Next, a photoresist is applied on the polycrystalline silicon film 10 and photoetching of a required pattern is performed to leave the photoresist 93 and the polycrystalline silicon film 101 serving as the gate electrode of the MOS transistor (FIG. 4 (l)).
And a polycrystalline silicon film 1 serving as a gate electrode.
After removing the photoresist 93 on the polysilicon film 01, thermal oxidation or chemical vapor deposition is performed to remove the polycrystalline silicon film 10.
A silicon oxide film 201 having a thickness of about 300.degree. (See FIG. 5 (m).) The electrode length of the polycrystalline silicon film 101 serving as the gate electrode is about several μm.
【0017】つづいて、酸化シリコン膜22、2’、2
01の上のPMOSトランジスタ領域にホトレジスト・
パターン形成によりホトレジスト94を形成して、酸化
シリコン膜22、多結晶シリコン膜101、ホトレジス
ト94をマスクにして、リン、あるいは、砒素の高濃度
イオン打ち込みI5を行なう。例えば、リン(P+ )の
場合は、50keV、6.0×1014cm~2の打ち込み
条件とする。(図5(n)参照) ホトレジスト94を除去後、同様に、NMOSトランジ
スタ領域にホトレジスト・パターン形成によりホトレジ
スト95を形成して、酸化シリコン膜22、多結晶シリ
コン膜101、ホトレジスト95をマスクにして、ボロ
ン(B+ )の高濃度イオン打ち込みI6を80keV、
2.5×1015cm~2の条件で行なう。(図5(o)参
照) さらに、ホトレジスト95を除去後、約900℃で加熱
アニール工程を行ない、イオン打ち込み後の結晶欠陥を
回復させ、PMOSトランジスタのソース、ドレイン拡
散層6およびNMOSトランジスタのソース、ドレイン
拡散層7を形成する。(図6(p)参照) これらの拡散層の深さは、約0.5μmである。Subsequently, the silicon oxide films 22, 2 ', 2
01 in the PMOS transistor area above
A photoresist 94 is formed by pattern formation, and high-concentration ion implantation I5 of phosphorus or arsenic is performed using the silicon oxide film 22, the polycrystalline silicon film 101, and the photoresist 94 as a mask. For example, in the case of phosphorus (P +), 50 keV, and the implantation conditions 6.0 × 10 14 cm ~ 2. (Refer to FIG. 5 (n).) After the photoresist 94 is removed, a photoresist 95 is similarly formed in the NMOS transistor region by forming a photoresist pattern, and the silicon oxide film 22, the polycrystalline silicon film 101, and the photoresist 95 are used as masks. , Boron (B +) high-concentration ion implantation I6 at 80 keV,
2.5 × 10 15 cm ~ carried out in two conditions. (Refer to FIG. 5 (o).) Further, after removing the photoresist 95, a heat annealing step is performed at about 900 ° C. to recover crystal defects after ion implantation, and the source and drain diffusion layers 6 of the PMOS transistor and the source of the NMOS transistor are removed. Then, a drain diffusion layer 7 is formed. (See FIG. 6 (p).) The depth of these diffusion layers is about 0.5 μm.
【0018】つぎに、酸化シリコン膜22、2’、20
1の上に、絶縁膜として化学気相成長法でPSG(Phos
pho Silicate Glass:リンガラス)膜、あるいは、酸化
シリコン膜25を約10000Åの厚さに形成する。
(図6(q)参照) さらに、PSG膜25にホトエッチングを行ない、各M
OSトランジスタのゲート、ソース、ドレイン各拡散層
接続用の数μm角のコンタクト穴210を形成し、つづ
いて、Al(アルミニウム)などの金属あるいはシリサ
イドなどの導電率の高い材料による導電層を真空蒸着
法、あるいは、スパッタ法で約10000Åの厚さに形
成して、ホトエッチングを行ない、MOSトランジスタ
のソース電極、ドレイン電極、ゲート電極のそれぞれを
兼ねるAL電極配線81を形成する。(図6(r)参
照) 以上の製造工程により、冷陰極アレイ素子の駆動制御回
路を構成するCMOSロジック回路が形成される。Next, the silicon oxide films 22, 2 ', 20
1 as an insulating film by chemical vapor deposition (PSG).
A pho Silicate Glass (phosphor glass) film or a silicon oxide film 25 is formed to a thickness of about 10,000 °.
(See FIG. 6 (q).) Further, the PSG film 25 is photo-etched to
A contact hole 210 of several μm square is formed for connecting the diffusion layer of each of the gate, source and drain of the OS transistor. Then, a conductive layer made of a metal such as Al (aluminum) or a material having high conductivity such as silicide is vacuum deposited. An Al electrode wiring 81 which also functions as a source electrode, a drain electrode and a gate electrode of a MOS transistor is formed by photolithography after forming the film to a thickness of about 10,000 ° by a sputtering method or a sputtering method. (Refer to FIG. 6 (r).) Through the above manufacturing steps, a CMOS logic circuit constituting the drive control circuit of the cold cathode array element is formed.
【0019】図7(a)〜図11(l)は、冷陰極アレ
イ素子の冷陰極アレイの形成工程を示すものである。冷
陰極アレイは、図1〜図6を使用して形成を説明した駆
動制御回路を構成するCMOSロジック回路領域に隣接
する冷陰極アレイ領域に形成する。(図7(a)参照) CMOSロジック回路領域の形成で使用した最終のPS
G膜25は、冷陰極アレイの形成領域部分のみ、ホトエ
ッチングで除去する。(図7(b)参照) つぎに、ホトレジスト・パターン形成により、リフトオ
フ用ホトレジスト96をCMOSロジック回路部領域全
面に1μm程度の厚さに形成し、さらに、真空蒸着法、
あるいは、スパッタ法で冷陰極アレイのカソード電極用
として、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、あるい
は、導電率の高い材料による金属層82を約1000Å
の厚さに形成する。(図7(c)参照) そして、ホトレジスト96のリフトオフを行ない、CM
OSロジック回路部領域全面のCr、Mo、あるいは、
導電率の高い材料による金属層82を除去し、さらに、
金属層82に所要パターンのホトエッチングをすること
により、Cr、Mo、あるいは、導電率の高い材料によ
る金属層のカソード電極ライン821を形成する。(図
8(d)参照) つぎに、化学気相成長法、あるいは、スパッタ法で酸化
シリコン膜23を約8000Åの厚さに形成する。(図
8(e)参照)FIGS. 7A to 11L show the steps of forming a cold cathode array of a cold cathode array element. The cold cathode array is formed in the cold cathode array area adjacent to the CMOS logic circuit area constituting the drive control circuit whose formation has been described with reference to FIGS. (Refer to FIG. 7A.) The final PS used in forming the CMOS logic circuit area
The G film 25 is removed by photo-etching only in the region where the cold cathode array is formed. (See FIG. 7B.) Next, a photoresist pattern 96 for lift-off is formed to a thickness of about 1 μm on the entire surface of the CMOS logic circuit area by forming a photoresist pattern.
Alternatively, the metal layer 82 made of Cr (chromium), Mo (molybdenum), or a material having high conductivity is used for the cathode electrode of the cold cathode array by the sputtering method for about 1000 Å.
Formed to a thickness of (Refer to FIG. 7C.) Then, the photoresist 96 is lifted off, and the CM
Cr, Mo, or all over the OS logic circuit area
Removing the metal layer 82 of a material having high conductivity;
By subjecting the metal layer 82 to photolithography in a required pattern, a cathode electrode line 821 of a metal layer made of Cr, Mo, or a material having high conductivity is formed. (Refer to FIG. 8D.) Next, a silicon oxide film 23 is formed to a thickness of about 8000 ° by a chemical vapor deposition method or a sputtering method. (See FIG. 8 (e))
【0020】つづいて、酸化シリコン膜23の上に、再
度、真空蒸着法、あるいは、スパッタ法でCr、Mo、
あるいは、導電率の高い材料による金属層を約2000
Åの厚さに形成し、さらに、ホトエッチングにより直径
1μm程度の開口832を形成したゲート電極の金属層
831を形成する。(図8(f)参照) つぎに、反応性イオンエッチングなどの異方性ドライエ
ッチングで、ゲート層としての金属層831をマスクに
酸化シリコン膜23をほぼ垂直に方向性よくエッチング
し、つづけて、ウエット方式のエッチングを行ない、等
方性に(横方向に)エッチングして、酸化シリコン膜2
3にカソード電極形成用の穴230を形成する。(図9
(g)参照) つづけて、再度、真空蒸着法、あるいは、スパッタ法に
より約2000Åの厚さのCr、Mo、あるいは、導電
率の高い材料による金属層84と冷陰極アレイのカソー
ド電極底面部842を形成する。このとき前記材料はゲ
ート層831の開口832の内壁にも堆積し、この結果
開口832の大きさはさらに小さくなり、0.6〜0.
9μmと小さくなる。(図9(h)参照)Subsequently, Cr, Mo, Cr and Mo are again deposited on the silicon oxide film 23 by a vacuum evaporation method or a sputtering method.
Alternatively, a metal layer made of a material having a high conductivity is formed by about 2000
Then, a metal layer 831 of a gate electrode having an opening 832 having a diameter of about 1 μm is formed by photoetching. (Refer to FIG. 8F.) Next, the silicon oxide film 23 is etched almost vertically and with good anisotropy by anisotropic dry etching such as reactive ion etching using the metal layer 831 as a mask as a mask. Then, wet etching is performed and isotropically (laterally) etched to form the silicon oxide film 2.
3, a hole 230 for forming a cathode electrode is formed. (FIG. 9
(Refer to (g)) Subsequently, the metal layer 84 made of Cr, Mo, or a highly conductive material having a thickness of about 2000 mm and the bottom surface portion 842 of the cathode electrode of the cold cathode array are again formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method. To form At this time, the material is also deposited on the inner wall of the opening 832 of the gate layer 831. As a result, the size of the opening 832 is further reduced, and the size of the opening 832 is reduced to 0.6 to 0.3.
It becomes as small as 9 μm. (See FIG. 9 (h))
【0021】さらに、角度約20度の斜め方向蒸着法
で、Cr、Mo、あるいは、導電率の高い材料による金
属層84の上のみに、リフトオフ用Al層85を約30
00〜7000Åの厚さに形成する。(図10(i)参
照) この斜め方向蒸着法は、カソード電極形成用穴230内
に蒸着させるAlが入らないようにするための形成方法
である。リフトオフ用Al層85の上に、真空蒸着法、
あるいは、スパッタ法により高融点で導電率の高いMo
などの金属層86を約10000Åの厚さに形成すると
同時に、カソード電極形成用穴230の中に、Moなど
の金属層86による円錐形カソード電極862を形成す
る。(図10(j)参照) そして、Al層85をウエットエッチングしてリフトオ
フを行ない、Moなどの金属層86の除去を行なう。
(図11(k)参照)Further, a lift-off Al layer 85 is formed on the metal layer 84 made of Cr, Mo, or a material having a high conductivity by about 30 degrees by an oblique evaporation method at an angle of about 20 degrees.
It is formed to a thickness of 00 to 7000 mm. (See FIG. 10 (i).) This oblique evaporation method is a formation method for preventing Al to be evaporated from entering the cathode electrode forming hole 230. Vacuum evaporation method on the lift-off Al layer 85,
Alternatively, Mo, which has a high melting point and a high conductivity by a sputtering method,
Is formed to a thickness of about 10000. At the same time, a conical cathode electrode 862 is formed in the cathode electrode forming hole 230 by the metal layer 86 such as Mo. (See FIG. 10 (j).) Then, the Al layer 85 is wet-etched to perform lift-off, and the metal layer 86 such as Mo is removed.
(See FIG. 11 (k))
【0022】つづいて、Cr、Mo、あるいは、導電率
の高い材料による金属層84、および、ゲート層として
のCr、Mo、あるいは、導電率の高い材料による金属
層831をまとめてホトエッチングを行ない、金属層8
4による冷陰極アレイ素子選択用配線のゲート電極ライ
ン841および8311を形成する。さらに、ホトエッ
チングを行なって酸化シリコン膜231のCMOSロジ
ック回路領域上の部分、およびカソード電極ライン82
1上のCMOSロジック回路領域近傍の部分を除去し、
電極接続エリア2310を形成する。(図11(l)参
照) これら電極ラインは、例えば、幅が8μm、間隔が2μ
m程度である。以上の製造工程により、冷陰極アレイ素
子の冷陰極アレイが形成される。Subsequently, the metal layer 84 made of Cr, Mo or a material having high conductivity, and the metal layer 831 made of Cr, Mo or a material having a high conductivity as a gate layer are collectively photo-etched. , Metal layer 8
4, the gate electrode lines 841 and 8311 of the cold cathode array element selection wiring are formed. Further, a portion of the silicon oxide film 231 on the CMOS logic circuit region and the cathode electrode line 82 are
1 to remove the portion near the CMOS logic circuit area,
An electrode connection area 2310 is formed. (See FIG. 11 (l).) These electrode lines have, for example, a width of 8 μm and an interval of 2 μm.
m. Through the above manufacturing steps, a cold cathode array of the cold cathode array elements is formed.
【0023】上述の製造工程で形成された、例えば、3
×3個の冷陰極アレイと、領域選択回路を構成するシフ
トレジスタ回路およびレベル変換回路で構成する駆動制
御回路とを持つ冷陰極アレイ素子の平面図(上面図)を
図12に示し、さらに、ホトエッチングにより駆動制御
回路と冷陰極アレイとを電気的に接続する方法を説明す
る。冷陰極アレイのCr、Mo、あるいは導電率の高い
材料による金属層のカソード電極ライン821、およ
び、Cr、Mo、あるいは導電率の高い材料による金属
層のゲート電極841を、CMOSロジック回路の構成
要素である高電圧のレベル変換回路LCとへ1ラインに
つき1回路ずつ配線接続する。[0023] For example, the 3
FIG. 12 shows a plan view (top view) of a cold cathode array element having × 3 cold cathode arrays and a drive control circuit constituted by a shift register circuit and a level conversion circuit which constitute an area selection circuit. A method for electrically connecting the drive control circuit and the cold cathode array by photoetching will be described. A cathode electrode line 821 of a metal layer made of Cr, Mo, or a highly conductive material of the cold cathode array, and a gate electrode 841 of a metal layer made of a material of Cr, Mo, or a highly conductive material are combined with components of a CMOS logic circuit. Is connected to the high voltage level conversion circuit LC, one circuit per line.
【0024】すなわち、冷陰極アレイのカソード電極ラ
イン側は、一方がレベル変換回路LCに接続されたAL
電極配線のカソード電極ライン側の一部分である配線接
続部812とカソード電極ライン接続エリア2310内
のCr、Mo、あるいは導電率の高い材料による金属層
のカソード電極ライン821との間に、ホトエッチング
により、Alなどの材料による配線819を形成し、電
気的に接続する。同時に、ゲート電極ライン側は、レベ
ル変換回路LCに接続された配線接続部812とCr、
Mo、あるいは導電率の高い材料による金属層のゲート
電極ライン841との間に、Alなどの材料による配線
819を形成し、電気的に接続する。以上の製造工程に
より、本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷陰
極アレイ素子ができあがる。図13は、図12に示すA
−Aラインの断面図である。なお、本実施例において
は、冷陰極アレイと、ホトエッチングによりAL電極配
線が形成されたCMOSロジック回路からなる駆動制御
回路とを、ホトエッチングによるAL配線で電気的に接
続する方法を説明したが、CMOSロジック回路部の製
作工程ではAL電極配線形成を割愛し、冷陰極アレイと
CMOSロジック回路からなる駆動制御回路とを電気的
に接続するAL配線を形成するホトエッチング工程にお
いてCMOSロジック回路のAL電極配線を同時に形成
してもよい。また、本実施例においては、ホトエッチン
グにより駆動制御回路と冷陰極アレイとを電気的に接続
する方法を説明したが、ホトエッチングのほか、ワイヤ
ボンディング、はんだによる接続なとでもよい。That is, one of the cathode electrode lines of the cold cathode array is connected to the level conversion circuit LC.
The photo-etching is performed between the wiring connection portion 812, which is a part of the electrode wiring on the cathode electrode line side, and the metal electrode cathode electrode line 821 of Cr, Mo, or a material having high conductivity in the cathode electrode line connection area 2310. A wiring 819 made of a material such as Al, Al or the like is formed and electrically connected. At the same time, the gate electrode line side is connected to the wiring connection portions 812 connected to the level conversion circuit LC and Cr,
A wiring 819 made of a material such as Al is formed between the gate electrode line 841 of the metal layer made of Mo or a material having high conductivity and electrically connected. Through the above manufacturing steps, a cold cathode array device according to the method for manufacturing a cold cathode array device of the present invention is completed. FIG.
It is sectional drawing of the -A line. In this embodiment, the method of electrically connecting the cold cathode array and the drive control circuit composed of the CMOS logic circuit in which the AL electrode wiring is formed by photoetching with the AL wiring formed by photoetching has been described. In the manufacturing process of the CMOS logic circuit portion, the formation of the AL electrode wiring is omitted, and in the photo etching process of forming the AL wiring for electrically connecting the cold cathode array and the drive control circuit including the CMOS logic circuit, the AL of the CMOS logic circuit is formed. The electrode wiring may be formed at the same time. Further, in this embodiment, the method of electrically connecting the drive control circuit and the cold cathode array by photoetching has been described. However, in addition to photoetching, connection by wire bonding or solder may be used.
【0025】図14に、冷陰極アレイと個々の冷陰極を
順次駆動制御するための駆動制御回路とを一つの基板上
に一体化形成した本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法
による冷陰極アレイ素子の簡略全体図を示す。図14に
示すように、冷陰極アレイ素子140はシリコン基板1
41上に一体化形成されている。シリコン基板141上
にそれぞれ形成された複数のストライプ状のカソード電
極142のそれぞれの端部と駆動制御回路148とが接
続され、複数のストライプ状のゲート電極144のそれ
ぞれの端部と駆動制御回路147とが接続されている。
複数のストライプ状のカソード電極142と複数のスト
ライプ状のゲート電極144とは交差しており、カソー
ド電極142とゲート電極144との交差部分のゲート
電極144には微小な開口部146があり、カソード電
極142から先端を尖鋭なものとした陰極(冷陰極)1
45が突出している。なお、以上の説明においては、ゲ
ート電極とカソード電極とが交差する領域には、ゲート
電極の開口、カソード電極円錐部分、カソード電極底面
部などから形成される冷陰極が1組の場合を説明した
が、2組以上の任意の組数であっても構わない。FIG. 14 shows a cold cathode array according to the method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention in which a cold cathode array and a drive control circuit for sequentially controlling the individual cold cathodes are integrally formed on one substrate. 1 shows a simplified overall view of the device. As shown in FIG. 14, the cold cathode array element 140 is
41 are integrally formed. The respective ends of the plurality of striped cathode electrodes 142 formed on the silicon substrate 141 are connected to the drive control circuit 148, and the respective ends of the plurality of striped gate electrodes 144 are connected to the drive control circuit 147. And are connected.
The plurality of striped cathode electrodes 142 and the plurality of striped gate electrodes 144 intersect, and the gate electrode 144 at the intersection of the cathode electrode 142 and the gate electrode 144 has a minute opening 146. Cathode (cold cathode) 1 with sharp tip from electrode 142
45 project. In the above description, the case where the cold cathode formed from the opening of the gate electrode, the conical portion of the cathode electrode, the bottom portion of the cathode electrode, and the like is set in a region where the gate electrode and the cathode electrode intersect is described. However, any number of two or more sets may be used.
【0026】つぎに、上述した本発明の冷陰極アレイ素
子の製造方法による冷陰極アレイ素子と光電変換ターゲ
ットとを、外囲器に組み込んだ本発明の冷陰極アレイ撮
像素子の構成を図15に示す。図15において、150
は、冷陰極アレイ撮像素子、151は、光電変換ターゲ
ットの基板となるガラスあるいは石英からなるフェース
プレート、158は、フェースプレート151に貫通し
て設けられている信号電極、152は、フェースプレー
ト151の上に形成され信号電極158と接続されてい
る、例えば、SnO2、In2O3 などからなる透明電極、15
3は、透明電極152の上に形成されている、例えば、
Se-As-Te、Sb2S3 、PbO 、CdSeなどからなる光導電膜、
154は、所要の走査順序で光導電膜153へ電子ビー
ムを放出する冷陰極アレイ素子、155は、ガラスある
いは石英からなる外囲器、157は、外囲器155に設
けられた電極リード、156は、フェースプレート15
1と外囲器155とを圧着封止するために使用されてい
る金属インジウムを示す。なお、フェースプレート15
1に映像信号電流が流れる信号電極158が設けられて
いるが、外囲器155に設けられている電極リード15
7、あるいは、フェースプレート151と外囲器155
とを圧着封止している金属インジュウム156を信号電
極として使用しても良い。Next, FIG. 15 shows the configuration of the cold cathode array imaging device of the present invention in which the cold cathode array device and the photoelectric conversion target according to the above-described method of manufacturing the cold cathode array device of the present invention are incorporated in an envelope. Show. In FIG.
Is a cold cathode array image sensor, 151 is a face plate made of glass or quartz, which is a substrate of a photoelectric conversion target, 158 is a signal electrode provided through the face plate 151, and 152 is a face electrode of the face plate 151. A transparent electrode 15 made of, for example, SnO 2 , In 2 O 3 ,
3 is formed on the transparent electrode 152, for example,
A photoconductive film made of Se-As-Te, Sb 2 S 3 , PbO, CdSe, etc.,
154 is a cold cathode array element that emits an electron beam to the photoconductive film 153 in a required scanning order, 155 is an envelope made of glass or quartz, 157 is an electrode lead provided on the envelope 155, 156 Is the face plate 15
1 shows metal indium used to press-fit seal 1 and envelope 155. The face plate 15
1 is provided with a signal electrode 158 through which a video signal current flows, and an electrode lead 15 provided on an envelope 155 is provided.
7, or the face plate 151 and the envelope 155
May be used as the signal electrode.
【0027】光電変換ターゲットと本発明の製造方法に
よる冷陰極アレイ素子とを組み合わせ、本発明の冷陰極
アレイ撮像素子を製造する工程を説明する。電極リード
157は、別工程で、あらかじめガラスあるいは石英か
らなる外囲器155に設ける。電極リード157を設け
た外囲器155に、本発明により製造された冷陰極アレ
イと駆動制御回路とを一体化形成した冷陰極アレイ素子
154を組み込み電極リード157と接続する。つぎ
に、光電変換ターゲットのガラス、あるいは石英、ある
いは圧着封止を行なう側の面にガラスまたは石英をコー
ティングまたは貼り合わせたX線の窓材であるBeやA
lの板材などからなるフェースプレート151と、ガラ
スあるいは石英からなる外囲器155との間に金属イン
ジュウム156を介在させ、1×10~4Pa以下の気圧
中で圧着封止を行なう。あるいは、フェースプレート1
51と外囲器155との間に金属インジュウム156を
介在させ、大気圧中で圧着封止を行なった後に、図示し
ていない排気管を使用して内部を1×10~4Pa以下の
気圧に排気した後、排気管を封止してもよい。The process of manufacturing a cold cathode array imaging device of the present invention by combining a photoelectric conversion target and a cold cathode array device according to the manufacturing method of the present invention will be described. The electrode lead 157 is provided in an envelope 155 made of glass or quartz in a separate step. The cold cathode array element 154 in which the cold cathode array manufactured according to the present invention and the drive control circuit are integrally formed is connected to the envelope 155 provided with the electrode lead 157. Next, Be or A, which is an X-ray window material in which glass or quartz of the photoelectric conversion target is coated or bonded with glass or quartz on the surface to be pressure-sealed, is used.
A metal indium 156 is interposed between a face plate 151 made of a plate material 1 and an envelope 155 made of glass or quartz, and pressure bonding is performed under an air pressure of 1 × 10 to 4 Pa or less. Alternatively, face plate 1
After a metal indium 156 is interposed between the envelope 51 and the envelope 155 and pressure-bonded and sealed at atmospheric pressure, the inside is evacuated to 1 × 10 to 4 Pa or less using an exhaust pipe (not shown). Then, the exhaust pipe may be sealed.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によれば、電子ビームの放出をす
る冷陰極アレイと、冷陰極アレイの駆動制御を行なう駆
動制御回路とを同一基板上に一体化して製造する冷陰極
アレイ素子の製造方法と構造および冷陰極アレイ撮像素
子を提供することかできる。According to the present invention, a cold-cathode array device is manufactured by integrating a cold-cathode array for emitting an electron beam and a drive control circuit for controlling the driving of the cold-cathode array on the same substrate. A method and structure and a cold cathode array imaging device can be provided.
【図1】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a drive control circuit region of a cold cathode array element by a method of manufacturing a cold cathode array element according to the present invention.
【図2】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of a drive control circuit area of a cold cathode array element by a method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図3】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of a drive control circuit area of a cold cathode array element by a method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図4】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of a drive control circuit region of a cold cathode array element by a method of manufacturing a cold cathode array element according to the present invention.
【図5】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 5 is a view showing a manufacturing process of a drive control circuit area of a cold cathode array element by a method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図6】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の駆動制御回路領域の製造工程を示す
図。FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of a drive control circuit area of the cold cathode array element according to the method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図7】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の冷陰極アレイ領域の製造工程を示す
図。FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of a cold cathode array region of the cold cathode array device according to the cold cathode array device manufacturing method of the present invention.
【図8】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の冷陰極アレイ領域の製造工程を示す
図。FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of a cold cathode array region of the cold cathode array device according to the cold cathode array device manufacturing method of the present invention.
【図9】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による冷
陰極アレイ素子の冷陰極アレイ領域の製造工程を示す
図。FIG. 9 is a view showing a process of manufacturing a cold cathode array region of the cold cathode array device according to the cold cathode array device manufacturing method of the present invention.
【図10】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による
冷陰極アレイ素子の冷陰極アレイ領域の製造工程を示す
図。FIG. 10 is a diagram showing a manufacturing process of a cold cathode array region of the cold cathode array device according to the cold cathode array device manufacturing method of the present invention.
【図11】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による
冷陰極アレイ素子の冷陰極アレイ領域の製造工程を示す
図。FIG. 11 is a view showing a manufacturing process of a cold cathode array region of the cold cathode array device according to the cold cathode array device manufacturing method of the present invention.
【図12】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による
冷陰極アレイ素子の製造工程を示す図。FIG. 12 is a view showing a process of manufacturing a cold cathode array element according to the method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図13】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による
冷陰極アレイ素子の製造工程を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process of a cold cathode array element according to the method of manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図14】本発明の冷陰極アレイ素子の製造方法による
冷陰極アレイ素子の簡略全体図。FIG. 14 is a simplified overall view of a cold cathode array element according to the method for manufacturing a cold cathode array element of the present invention.
【図15】本発明の冷陰極アレイ撮像素子の説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram of a cold cathode array imaging device of the present invention.
【図16】冷陰極アレイの部分断面図。FIG. 16 is a partial cross-sectional view of the cold cathode array.
【図17】撮像管の説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram of an imaging tube.
1、141 シリコン基板、 2、2’、21、22、23、201、231 酸化シ
リコン膜、 3、31、32、321 窒化シリコン膜、 4 NWell拡散層、 5 PWell拡散層、 6 ソース、ドレインP形拡散層、 7 ソース、ドレインN形拡散層、 10、101 多結晶シリコン膜、 25、251 リンガラス、 51 NF拡散層、 81 Al電極・配線、 82、84、821、831、841、842、831
1 CrあるいはMo層、 85 Al層、 86、862 Mo層、 91、92、93、94、95、96 ホトレジスト、 140、154 冷陰極アレイ素子、 142、162 カソード電極、 144、164 ゲート電極、 145、165 冷陰極、 146 ゲート電極の微小な開口部、 147、148 駆動制御回路、 150 冷陰極アレイ撮像素子、 151 フェースプレート、 152 透明電極、 153 光導電膜、 155 外囲器、 156 金属インジウム、 157 電極リード、 158 信号電極、 161 基板、 163 絶縁層、 171 光電変換ターゲット、 172 電子銃部分、 173 電子ビーム、 210 コンタクト穴、 230 カソード電極形成用穴、 811 AL配線、 812 配線接続部、 819 配線、 832 開口、 2310 電極接続エリア。1, 141 silicon substrate, 2, 2 ', 21, 22, 23, 201, 231 silicon oxide film, 3, 31, 32, 321 silicon nitride film, 4 NWell diffusion layer, 5 PWell diffusion layer, 6 source, drain P , A source and drain N-type diffusion layer, 10, 101 polycrystalline silicon film, 25, 251 phosphorus glass, 51 NF diffusion layer, 81 Al electrode and wiring, 82, 84, 821, 831, 841, 842, 831
1 Cr or Mo layer, 85 Al layer, 86, 862 Mo layer, 91, 92, 93, 94, 95, 96 photoresist, 140, 154 Cold cathode array element, 142, 162 Cathode electrode, 144, 164 Gate electrode, 145 165 cold cathode, 146 minute opening of gate electrode, 147, 148 drive control circuit, 150 cold cathode array imaging device, 151 face plate, 152 transparent electrode, 153 photoconductive film, 155 envelope, 156 metal indium, 157 electrode lead, 158 signal electrode, 161 substrate, 163 insulating layer, 171 photoelectric conversion target, 172 electron gun part, 173 electron beam, 210 contact hole, 230 cathode electrode forming hole, 811 AL wiring, 812 wiring connection part, 819 Wiring, 832 opening, 2310 Electrode connecting area.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/14 H01L 27/14 Z (72)発明者 岡崎 三郎 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 難波 正和 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 岡村 憲伯 山梨県北巨摩郡小淵沢町上笹尾3434番地1 号 日立電子株式会社小淵沢工場内 (72)発明者 伊藤 良一 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 (72)発明者 勝原 幸典 山梨県北巨摩郡小淵沢町上笹尾3434番地1 号 日立電子株式会社小淵沢工場内 (72)発明者 井上 茂 山梨県北巨摩郡小淵沢町上笹尾3434番地1 号 日立電子株式会社小淵沢工場内 (72)発明者 斉藤 正憲 東京都小平市御幸町32番地 日立電子株式 会社小金井工場内 Fターム(参考) 4M118 AA10 AB01 BA30 DA34 EA01 EA02 EA04 5C031 DD09 DD19 5C032 AA01 5C037 AB08 AB23 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/14 H01L 27/14 Z (72) Inventor Saburo Okazaki 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute (72) Inventor Masakazu Namba 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Research Institute (72) Inventor Noriaki Okamura Kamisasao, Kobuchizawa-machi, Kita-Koma County, Yamanashi Prefecture 3434-1 Hitachi Electronics Co., Ltd. Kobuchizawa Plant (72) Inventor Ryoichi Ito 32 Miyukicho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi Electronics Co., Ltd. 1 Hitachi Electronics Co., Ltd. Kobuchizawa Plant (72) Inventor Shigeru Inoue 3434-1, Kasasao, Kobuchizawa-machi, Kita-Koma-gun, Yamanashi Prefecture Hitachi Electronics Formula company Kobuchizawa in the factory (72) inventor Saito, Masanori Tokyo Kodaira Miyuki-cho, address 32 Hitachi Electronics Co., Ltd. Koganei factory in the F-term (reference) 4M118 AA10 AB01 BA30 DA34 EA01 EA02 EA04 5C031 DD09 DD19 5C032 AA01 5C037 AB08 AB23
Claims (10)
ビームを放出する冷陰極アレイを形成する工程と、該冷
陰極アレイの電子ビーム放出領域を選択する領域選択回
路と電子ビーム放出を制御するための電圧を発生するレ
ベル変換回路とで構成する駆動制御回路を形成する工程
と、前記各工程で形成された前記冷陰極アレイと前記駆
動制御回路とを接続する工程とにより、前記冷陰極アレ
イと前記駆動制御回路とで構成する冷陰極アレイ素子を
製造することを特徴とする冷陰極アレイ素子の製造方
法。1. A step of forming a cold cathode array for emitting an electron beam on the same required conductivity type semiconductor substrate, an area selection circuit for selecting an electron beam emission area of the cold cathode array, and controlling the electron beam emission. Forming a drive control circuit composed of a level conversion circuit that generates a voltage for performing the operation, and connecting the drive control circuit to the cold cathode array formed in each of the steps. A method for manufacturing a cold cathode array element, comprising manufacturing a cold cathode array element including an array and the drive control circuit.
ビームを放出する冷陰極アレイ領域を形成し、つぎに、
該冷陰極アレイの電子ビーム放出領域を選択する領域選
択回路と電子ビーム放出を制御するための電圧を発生す
るレベル変換回路とで構成する駆動制御回路を形成し、
つぎに、前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とを接続
し、前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とで構成する
冷陰極アレイ素子を製造することを特徴とする冷陰極ア
レイ素子の製造方法。2. A cold cathode array region for emitting an electron beam is formed on the same required conductivity type semiconductor substrate.
Forming a drive control circuit including an area selection circuit for selecting an electron beam emission area of the cold cathode array and a level conversion circuit for generating a voltage for controlling electron beam emission;
Next, a method of manufacturing a cold cathode array element, comprising connecting the cold cathode array and the drive control circuit to manufacture a cold cathode array element constituted by the cold cathode array and the drive control circuit.
ビームを放出する冷陰極アレイの電子ビーム放出領域を
選択する領域選択回路と電子ビーム放出を制御するため
の電圧を発生するレベル変換回路とで構成する駆動制御
回路を形成し、つぎに、前記冷陰極アレイ領域を形成
し、つぎに、前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とを
接続し、前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とで構成
する冷陰極アレイ素子を製造することを特徴とする冷陰
極アレイ素子の製造方法。3. An area selection circuit for selecting an electron beam emission area of a cold cathode array for emitting an electron beam on the same required conductivity type semiconductor substrate, and a level conversion circuit for generating a voltage for controlling the electron beam emission. Forming a drive control circuit, and then forming the cold cathode array region, and then connecting the cold cathode array and the drive control circuit, the cold cathode array and the drive control circuit A method for manufacturing a cold cathode array element, comprising manufacturing a cold cathode array element comprising:
を介して多結晶半導体層を形成する工程と、 エッチング用マスク材を使用して前記多結晶半導体層を
選択エッチングしてから前記マスク材を除去し、前記多
結晶半導体層をマスクにイオン打ち込み、あるいは、熱
拡散により、前記所要導電形半導体基板上に他方導電形
不純物の拡散領域を形成する工程と、 前記拡散領域上の前記絶縁膜をエッチング用マスク材を
使用して選択エッチングして前記マスク材を除去後、前
記拡散領域および前記所要導電形半導体基板上に金属層
を形成する工程と、 前記金属層をエッチング用マスク材を使用して選択エッ
チングし、前記マスク材を除去して前記金属層による配
線パターンを含んだ電極を前記拡散領域上に形成する工
程と、 前記所要導電形半導体基板上に前記絶縁膜を介して第2
の金属層を形成する工程と、 前記所要導電形半導体基板上に第2の絶縁膜を介して第
3の金属層を形成する工程と、 エッチング用マスク材を使用し、前記第3の金属層を選
択エッチングして前記マスク材を除去後、前記第3の金
属層をマスクに前記第2の絶縁膜を選択エッチングする
工程と、 選択エッチングした前記第3の金属層の上に第4の金属
層を含めて1層以上の金属層を連続して前記所要導電形
半導体基板上に形成する工程とを有することを特徴とす
る冷陰極アレイ素子の製造方法。4. A step of forming a polycrystalline semiconductor layer on the same required conductivity type semiconductor substrate via an insulating film; and selectively etching the polycrystalline semiconductor layer using an etching mask material, Removing a material, ion-implanting the polycrystalline semiconductor layer into a mask, or forming a diffusion region of the other conductivity type impurity on the required conductivity type semiconductor substrate by thermal diffusion; Forming a metal layer on the diffusion region and the required conductivity type semiconductor substrate after selectively removing the mask material by selectively etching the film using an etching mask material; and etching the metal layer with a mask material for etching. Using a selective etching process to remove the mask material to form an electrode including a wiring pattern of the metal layer on the diffusion region; The via the insulating film on the body substrate 2
Forming a third metal layer on the required conductivity type semiconductor substrate via a second insulating film; and using an etching mask material to form the third metal layer. Selectively etching the second insulating film using the third metal layer as a mask after the mask material is removed by etching selectively; and forming a fourth metal on the selectively etched third metal layer. Continuously forming one or more metal layers including the layers on the semiconductor substrate of the required conductivity type.
を介して多結晶半導体層を形成する工程と、 エッチング用マスク材を使用して前記多結晶半導体層を
選択エッチングしてから前記マスク材を除去し、前記多
結晶半導体層をマスクにイオン打ち込み、あるいは、熱
拡散により、前記所要導電形半導体基板上に他方導電形
不純物の拡散領域を形成する工程と、 前記拡散領域上の前記絶縁膜をエッチング用マスク材を
使用して選択エッチングして前記マスク材を除去後、前
記拡散領域および前記所要導電形半導体基板上に金属層
を形成する工程と、 前記金属層をエッチング用マスク材を使用して選択エッ
チングし、前記マスク材を除去して前記金属層による配
線パターンを含んだ電極を前記拡散領域上に形成する工
程と、 前記所要導電形半導体基板上に前記絶縁膜を介して第2
の金属層を形成する工程と、 前記所要導電形半導体基板上に第2の絶縁膜を介して第
3の金属層を形成する工程と、 前記第3の金属層を選択エッチングして、少なくとも所
要の領域の冷陰極から電子ビーム放出を制御するための
電極構造を構成する開口を形成後、前記第3の金属層を
マスクにして前記第2の絶縁膜を選択エッチングする工
程と、 選択エッチングした前記第3の金属層の上に第4の金属
層を形成することにより前記第3の金属層に形成された
開口の径を小さくする工程とを有することを特徴とする
冷陰極アレイ素子の製造方法。5. A step of forming a polycrystalline semiconductor layer on the same required conductivity type semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and selectively etching the polycrystalline semiconductor layer using an etching mask material; Removing a material, ion-implanting the polycrystalline semiconductor layer into a mask, or forming a diffusion region of the other conductivity type impurity on the required conductivity type semiconductor substrate by thermal diffusion; Forming a metal layer on the diffusion region and the required conductivity type semiconductor substrate after selectively removing the mask material by selectively etching the film using an etching mask material; and etching the metal layer with a mask material for etching. Using a selective etching process to remove the mask material to form an electrode including a wiring pattern of the metal layer on the diffusion region; The via the insulating film on the body substrate 2
Forming a third metal layer on the required conductivity type semiconductor substrate via a second insulating film; and selectively etching the third metal layer to obtain at least a required metal layer. Forming an opening constituting an electrode structure for controlling electron beam emission from the cold cathode in the region, selectively etching the second insulating film using the third metal layer as a mask, and selectively etching the second insulating film. Forming a fourth metal layer on the third metal layer to reduce the diameter of the opening formed in the third metal layer. Method.
た、電子ビームを放出する冷陰極アレイと、 該冷陰極アレイの電子ビーム放出領域を選択する領域選
択回路と電子ビーム放出を制御するための電圧を発生す
るレベル変換回路とで構成する駆動制御回路と、 前記冷陰極アレイと前記駆動制御回路とを接続する構造
とを有することを特徴とする冷陰極アレイ素子。6. A cold cathode array for emitting an electron beam, formed on the same required conductivity type semiconductor substrate, an area selecting circuit for selecting an electron beam emission area of the cold cathode array, and controlling the electron beam emission. A cold-cathode array device comprising: a drive control circuit configured by a level conversion circuit that generates a voltage of (c); and a structure that connects the cold-cathode array and the drive control circuit.
を介して形成した、多結晶半導体層と、 エッチング用マスク材を使用して前記多結晶半導体層を
選択エッチングしてから前記マスク材を除去し、前記多
結晶半導体層をマスクにイオン打ち込み、あるいは、熱
拡散により、前記所要導電形半導体基板上に形成した他
方導電形不純物の拡散領域と、 前記拡散領域上の前記絶縁膜を選択エッチングして前記
マスク材を除去後、前記拡散領域および前記所要導電形
半導体基板上に形成した金属層と、 前記金属層を選択エッチングして形成した前記金属層に
よる配線パターンと、 前記所要導電形半導体基板上に前記絶縁膜を介して形成
した第2の金属層と、 前記所要導電形半導体基板上に形成した第2の絶縁膜
と、該第2の絶縁膜を介して形成した第3の金属層と、 該第3の金属層をマスクに前記第2の絶縁膜を選択エッ
チングした前記第3の金属層の上に第4の金属層を含め
て1層以上の金属層を連続して前記所要導電形半導体基
板上に形成することを特徴とする冷陰極アレイ素子。7. A polycrystalline semiconductor layer formed on the same required conductivity type semiconductor substrate via an insulating film, and said polycrystalline semiconductor layer is selectively etched using an etching mask material, and then said mask material is formed. Is removed, and the polycrystalline semiconductor layer is ion-implanted into a mask, or a diffusion region of the other conductivity type impurity formed on the required conductivity type semiconductor substrate by thermal diffusion and the insulating film on the diffusion region are selected. After removing the mask material by etching, a metal layer formed on the diffusion region and the semiconductor substrate of the required conductivity type; a wiring pattern formed by the metal layer formed by selectively etching the metal layer; A second metal layer formed on the semiconductor substrate with the insulating film interposed therebetween, a second insulating film formed on the required conductivity type semiconductor substrate, and formed with the second insulating film interposed therebetween A third metal layer, and one or more metal layers including a fourth metal layer on the third metal layer obtained by selectively etching the second insulating film using the third metal layer as a mask. Are continuously formed on the semiconductor substrate of the required conductivity type.
路とを一体化形成した冷陰極アレイ素子を内部に組み込
んだ外囲器と、 フェースプレート上に透明電極と光導電膜とを形成した
光電変換ターゲットとを、 封着部分に配置した金属インジウムを介して圧着し、気
密封着してあることを特徴とする冷陰極アレイ撮像素
子。8. An envelope in which a cold cathode array element in which a cold cathode array and a drive control circuit are integrally formed on the same substrate is incorporated, and a transparent electrode and a photoconductive film are formed on a face plate. A cold-cathode array imaging device, wherein a cold-cathode array image sensor is pressure-bonded to a photoelectric conversion target via metal indium disposed in a sealing portion and hermetically sealed.
おいて、 外囲器とフェースプレートの少なくとも一部が、ガラス
からなることを特徴とする冷陰極アレイ撮像素子。9. The cold-cathode array imaging device according to claim 8, wherein at least a part of the envelope and the face plate are made of glass.
において、 外囲器とフェースプレートの少なくとも一部が、石英か
らなることを特徴とする冷陰極アレイ撮像素子。10. The cold cathode array imaging device according to claim 8, wherein at least a part of the envelope and the face plate are made of quartz.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-08-05 JP JP22284099A patent/JP2001052599A/en active Pending
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