JPH07506457A - コンパクトフラットクスリーンのためのシリコン上のマイクロドット放出陰極を生成する方法及びその結果の生成物 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 コンパクトフラットスクーンのためのシリコン上のマイクロドツト放出陰極を生 成する方法及びその結果の生成物 本発明はコンパクトフラットスクリーンのためのシリコン」二のマイクロドツト 放出陰極を生成する方法、並びにこの方法により得られる生成物を目的とする。

本発明は陰極発光の物理現象と電界効果による電子放出に立脚するフラノ１−デ ィスプレースクリーンの領域に関するもので，コンパクトディスプレースクリー ンを使用するすべての工業部品、例えばビデオカメラのファンイダー、計算器、 すべてのタイプのモニター装置、車、腕時計、時計等々に応用できるものである 。

マイクロドツトスクリーンの特徴は、マイクロドツトを拡散した平らな陰極から 電界効果による電子放出，摩耗の小さい冷陰極、速い応答速度（１μｓ）、一体 的な点と格子の構造から出発したマトリックスアドレス性，及び中位の低い陰極 発光による光の射出である。

公知のマイクロドツトスクリーンは、一般に２ＱＯＰｍ離した２枚の薄い（約１ ＋＊ｍ）ガラスプレートから成る真空管である。この構造の剛性はスクリーンを 真空に入れた時電極間距離を維持させるスペーサー（例えば２００μｍの球）に より保証される。

前方又は陽極板は透明な導電性膜と発光団で被覆される。

後方又は陰極板は、薄膜の技術により適用された電界効果をもつエミッタマトリ ックス格子から成る。

各光点（ピクセル）には、これに向き合って位置づけた無数のマイクロドツトか ら成る放出陰極表面が組み合わされる。

この放出表面は１本の線（グリッド）と７１へリノクスの柱（ＩＩ３極導体）と の交点により形成される。

ドツト内の電流の制限装置の導入を前提として、無数のドツトはピクセル間の均 一な放出を保証し、不時の故障の危険を排除する。

ドツト−グリッド間の小さな距離（く１μｍ）とドツトの増幅効果とによって、 線と柱間に印加される１００ボルト以下の電位差がドツトの頂点で１０の７乗ボ ルト／　ｃ　ｍ以上の電界を得させ、これは電子の放出を引き起こすのに十分で ある。

大きさのオーダーを固定するため、８０ボルトの電位差が１ｍＡ／ｍｍ２の電流 密度を得させる。この値は、低電圧発光団（４００ボルト、３１ｍ／ワνトの発 光効率を呈する）で高い輝度（４００Ｃｄ　／　ｍ”）を得るために線から線ヘ シーケンス制御した１０００本線のスクリーンに十分である。

放出限界（４０−５０ボルト）を考慮すると、黒レベルから白レベルへ移るため に柱上に調整されなければらない電圧は３０から４０ボルトのオーダーである。

マイクロドツトスクリーンのり極の古典的な構造は、特にガラス基質又はシリコ ン基質上に順次に付着された次のものから成るニ ー絶縁層、 一シリコン又はその他の材料の抵抗層、−低抗層の下又は上に置かれ得る金属層 から成る″柱状導体″、 一グリッドの絶縁を構成する絶縁層（Ｓｉ又はＳ　ｉ　Ｏ，）、−グリッドを構 成する金属層。

上記各層を付着させた後、絶縁グリッドの中に公知のエツチング技術によって孔 が加工され、その中に次いでマイクロドツトが形成される。

九　／ｌａ　１．（→トｙ−＝　イ　ｌｒ　Ｘ／　−１’／　Ｌ　：’＋　”ｉ 　Ｘ；　”１　ｂ　す−ｖｎｚ　卜　Ａ　す、１　イルシ　`Δ 本発明による方法は、諸特性の改良と、マイクロドツト陰極発光タイプの小切片 のフラットスクリーンのための放出陰極における製作のよりよい効率とを導くも ので、またシリコン上に諸成分を形成するのに公知の技術の利用を可能にするも のである。

二の方法は、絶縁基質（アルミナ又はガラス）の上に置かれた厚いシート（３０ ０ミクロン又はそれ以ｌ：、）或いは数ミクロンの極薄膜に形成されたシリコン （いずれの場合もシリコン層はパ活性″である）から成る単結晶の基質から出発 して放出陰極を形成することから成る。

添付の図面は本発明の１」的とする形成力ｄｔの一例を非限定的に示すもので、 図１は本発明に係るマイクロドツト放出陰極の部分断面図、図２は同陰極の上方 から見た図で、特に柱状導体の形成を示している。

本発明に係る方法は、＃ｆ！Ａ縁層（アルミナ又はガラス）の上に付むさせた厚 いＪｌ（３００ミクロン又はそれ以上）或いは数ミクロンの極薄層に形成された シリコンから成る基質から出発してマイクロドツトコンパクトフラットスクリー ンのための放出陰極を実現することに向けられている。いずれの場合もシリコン 層は、マイクロドツト内の電流の制御又は限定の打込みに有利に利用され得る。

放出陰極の形成は、シリコン上に一体化された諸成分を実現するための公知の技 術によって実行され得る。諸処環の集合化はまた、同じウェーハの上に同時に多 数の陰極を形成することや各技術段階の時点で同時に複数のウェーハを処理する ことを可能にする。

厚いウェーハは、今日集積回路の製造に利用されているタイプの径１００から２ ００ｍｍ　（ただし限定ではない）のシリコン塊から構成される。これはＰ型又 はＮ型で、調整された、好適に高い抵抗のものである。これはまた約１ミクロン のシリコン膜で覆われた＃＠縁基質（ガラス、アルミナ等々）、或いは絶縁体上 にシリコン構造を作る公知のあらゆるタイプの基質からも作られ得る。

シリコン薄膜に関しては、基質はシリコン、アルミナ、ガラスその他のプレート であり得る。薄膜そのものは結晶性（エピタキシャル層）又は多結晶性で、抵抗 の高いもの（数オーム／　ｃ　ｍから５０オーム／　ｃ　ｍ　）である。

製造の各工程における洗浄の段階は、集積回路の製造工程における各段階に先行 するものと同じである。それは酸浴（リン酸、塩酸、フッ化水素酸４硫酸）への 浸漬、脱イオン水によるすすぎ、遠心力又はアルコール蒸気による乾燥、等々で ある。

図１にはデプレショントランジスタにより保護されたマイクロドツト放出陰極の 部分断面図が示され、これらはシリコン基ａｔを出発材料として作られ、この基 質に拡散により得られるドーピング領域が形成され、それが柱状導体４と接触す るソース３及びマイクロドツト２に給電するドレン５．並びに表面の酸化により 得られるシリカ製グリッド絶縁層６を構成する。ピンチ電極７はグリッド絶９　 ｆＶＩ６の」−し；金属化により作られる。

柱状導体４は、金属層（例えばアルミニウム）により、或いはシリコン基質に拡 散させた１つ又は複数の領域により。

或いは２つの技術の組合せ、すなわち拡散層プラス金属層により形成される。

拡散層の利用は構造の彫りの深さを限定することを可能にする。

拡散層は、その抵抗を減少させるため柱９の全表面の上に拡げ得る。この場合、 拡散層は厚い（１から２ミクロン）酸化物層により上部構造から絶縁され、その 中に上部構造との接触口の孔１０が加工される。拡散層はまたピクセル１１の表 面しこ限定することもでき、そのとき柱９はメタル領域１２と直列なドーピング 領域製形成され、メタル領域はいくつかのドーピング領域を互いに接続する。

もし柱状導体４がメタル層であるなら、第１の放出ドツトを所望の距ｆｉｌ（例 えば５ミクロン）だけ金属化柱から離す構造を利用することができる。

柱状導体がシリコン基質への拡散層であるなら、同じ原理を同じ効果を得るため 利用することが可能である。

上記２つの原理（柱状導体のため拡Ｍｌとそのアラインメントの利用）は最大放 出空間を解放することを可能にする。

事実、いずれの場合もピクセルの表面上の柱状導体４の区画は接触口１０に減少 される。導体は、放出領域（拡散Ｍ）の下、或いはピクセル間のスペース（メタ ル）の中にあり得る。

線状導体を形成するグリッド８は絶縁層（窒化シリコン。

ダイヤモンド炭素、５ｉｎ２、その他）により被覆するのが有利である。グリッ ド８と陽極間の絶縁は改良される。この層は杼道孔とマイクロドツトの形成前に 付着される。

種々の構成素子の配置は、今日まで同種の技術によっては決して得られなかった 最大の有用な効果を本発明に与える。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．小型のディスプレースクリーン又はファインダを利用するすべての工業部品 に応用可能な、陰極発光の物理現象と電界効果による電子放出に立脚するディス プレーフラットスクリーンの製造に向けたコンパクトフラットスクリーンのため のマイクロドット放出陰極をシリコン上に形成する方法であって、 放出陰極及び特に柱状導体（４）及びグリッド（８）を形成する線の導体が、或 いは３００ミクロン又はそれ以上の厚さのウェーハから、或いはアルミナ又はガ ラスなどの絶縁基質上に置かれた数ミクロンの薄膜から形成されたシリコン単結 晶のベース（１）から出発してシリコン上に成分の実現をするために利用される 公知の技術により実現されることを特徴とする方法。
2. ２．複数の陰極が単一のシリコンウェーハの上に同時に形成されることを特徴と する請求の範囲１に記載の方法。
3. ３．マイクロドット（２）における電流の制御と限定を保証するデプレショント ランジスタなどのような活性成分が基質（１）に打ち込まれることを特徴とする 請求の範囲１又は２のいずれかに記載の方法。
4. ４．柱状導体（４）がシリコン基質（１）に拡散させた１つ又はそれ以上の領域 から成り、この領域が金属層と組み合わされ得ることを特徴とする前記請求の範 囲のいずれかに記載の方法。
5. ５．絶縁層が線導体を構成する金属グリッド（８）の上に付着されたいることを 特徴とする前記請求の範囲のいずれかに記載の方法。
6. ６．前記請求の範囲のいずれかに記載の方法によって作られるコンパクトフラッ トスクリーン用のマイクロドット放出陰極装置であって、 前記陰極が、３００ミクロン又はそれ以上の厚さのウェーハ、又はアルミナ又は ガラスなどの絶縁基質上に付着させた数ミクロンの薄膜により形成される単結晶 シリコン基質（１）上に作られていることを特徴とする放出陰極装置。
7. ７．マイクロドット（２）の電流の調整及び制限が基質（１）に打ち込まれたデ プレショントランジスタなどの活性成分により保証されることを特徴とする請求 の範囲６に記載の装置。
8. ８．柱状導体（４）がシリコン基質（１）に拡散された１つ又は複数の領域によ って構成され、この領域が金属層に組み合わされ得ることを特徴とする請求の範 囲６又は７のいずれかに記載の装置。
9. ９．絶縁層が線導体を構成する金属グリッド（８）の上に付着されていることを 特徴とする請求の範囲６，７又は８のいずれかに記載の装置。