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JPH0992130A - Electric charge generator, and manufacture thereof - Google Patents

Electric charge generator, and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH0992130A
JPH0992130A JP26898495A JP26898495A JPH0992130A JP H0992130 A JPH0992130 A JP H0992130A JP 26898495 A JP26898495 A JP 26898495A JP 26898495 A JP26898495 A JP 26898495A JP H0992130 A JPH0992130 A JP H0992130A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charge generator
charge
generation control
charge generation
layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP26898495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Kitazawa
正志 北沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP26898495A priority Critical patent/JPH0992130A/en
Publication of JPH0992130A publication Critical patent/JPH0992130A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electrophotography Using Other Than Carlson'S Method (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric charge generator in which electric charges can be easily generated by a driving voltage of several tens. SOLUTION: A drive line 3 comprising a P-well layer is provided on an n-type semiconductor substrate 1, and an N<+> layer 4 is diffused and formed on the surface of the P-well layer driving line 3. A p-n junction diode formed of the P-well layer driving line 3 and the N<+> layer 4 is set as an electron emitting part, and a backward bias is applied to the diode to cause avalanche breakdown, thereby electrons or charges are emitted.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、静電印刷に用い
られる静電像形成装置あるいは表示装置などに利用され
る電荷発生器及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge generator used in an electrostatic image forming device or a display device used in electrostatic printing, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電荷を直接誘電性記録体上に移送
しデポジッションさせる原理により、誘電性記録体上に
静電荷による潜像を形成する方式として、コロナ放電を
利用した電荷発生制御素子が特公平2−62862号公
報に開示されており、またかかる電荷発生制御素子を、
半導体微細加工技術を用いて高精細に形成する手法が、
本件出願人の出願に係る特願平6−288580号にお
いて提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a charge generation control element utilizing corona discharge has been used as a method for forming a latent image by electrostatic charges on a dielectric recording body by the principle of transferring charges directly onto the dielectric recording body and depositing them. Is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-62862, and such a charge generation control element is
The method of forming high definition using semiconductor fine processing technology,
It is proposed in Japanese Patent Application No. 6-288580, which is the application of the present applicant.

【0003】図22は、従来の静電像形成装置用の電荷発
生器の構成例の一部を示す断面図である。図22におい
て、100 は1個の電荷発生制御素子を示しており、電荷
発生器は多数個の電荷発生制御素子100 を1次元状、あ
るいは2次元状に配列して構成されている。電荷発生制
御素子100 は石英あるいはガラスよりなる基板101 と、
金属よりなるライン電極102 と、第1の絶縁膜103 と、
金属よりなるフィンガー電極104 と、第2の絶縁膜105
と、スクリーン電極106 とで構成され、フィンガー電極
104 とスクリーン電極106 にはフィンガー孔107 及びス
クリーン孔108 がそれぞれ形成されている。
FIG. 22 is a sectional view showing a part of a configuration example of a conventional charge generator for an electrostatic image forming apparatus. In FIG. 22, reference numeral 100 indicates one charge generation control element, and the charge generator is configured by arranging a large number of charge generation control elements 100 one-dimensionally or two-dimensionally. The charge generation control element 100 includes a substrate 101 made of quartz or glass,
A line electrode 102 made of metal, a first insulating film 103,
Finger electrode 104 made of metal and second insulating film 105
And the screen electrode 106, and the finger electrode
Finger holes 107 and screen holes 108 are formed in 104 and screen electrode 106, respectively.

【0004】そして、上記構成の電荷発生制御素子100
を構成する各電極は、スパッタリング法や真空蒸着法の
手法によって形成された金属膜上にレジストパターンを
形成した後、レジストパターンに被覆されていない部分
をエッチングにより除去することにより形成される。ま
た第1の絶縁膜103 には、CVD(化学的気相成長)法
やスパッタリング法等の手法により形成された酸化シリ
コン膜あるいは窒化シリコン膜等の静電耐圧の高い材料
が使用される。また第2の絶縁膜105 には、ポリイミド
等の耐熱性の高い樹脂が使用されている。
The charge generation control device 100 having the above-described configuration
Are formed by forming a resist pattern on a metal film formed by a method such as a sputtering method or a vacuum evaporation method, and then removing portions not covered by the resist pattern by etching. For the first insulating film 103, a material having a high electrostatic withstand voltage such as a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by a method such as a CVD (chemical vapor deposition) method or a sputtering method is used. A resin having high heat resistance such as polyimide is used for the second insulating film 105.

【0005】次に、このように構成されている電荷発生
制御素子100 の動作について説明する。図22において、
第1の絶縁膜103 を挟んで配置されたライン電極102 と
フィンガー電極104 間に、交流電圧を印加することによ
り、フィンガー孔107 の側壁と第1の絶縁膜103 上にお
いて、コロナ放電現象により電荷群が発生する。この電
荷群の内の移動度の大きい負電荷が潜像形成に利用され
る。フィンガー電極104 に対向して、第2の絶縁膜105
を介在させて形成したスクリーン電極106 に、フィンガ
ー電極104 に印加する電位よりも正の電位を印加する
と、コロナ放電により発生した負電荷はスクリーン電極
106 に形成されているスクリーン孔108 より抽出され
る。スクリーン孔108 より抽出された負電荷は、誘電性
記録体であるドラム(図示せず)に向けて加速され、ド
ラムにデポジッションし電荷潜像を形成する。逆にスク
リーン電極106 に、フィンガー電極104 に対して負の電
位を印加した場合は、スクリーン孔108 からの負電荷の
抽出は阻止され、ドラムへの潜像は形成されなくなる。
Next, the operation of the thus-configured charge generation control device 100 will be described. In FIG.
By applying an AC voltage between the line electrode 102 and the finger electrode 104 which are arranged with the first insulating film 103 sandwiched between them, electric charges are generated on the side wall of the finger hole 107 and on the first insulating film 103 due to a corona discharge phenomenon. Swarms occur. Negative charges having a large mobility in the charge group are used for latent image formation. The second insulating film 105 is opposed to the finger electrode 104.
When a potential more positive than the potential applied to the finger electrode 104 is applied to the screen electrode 106 formed with the
It is extracted from the screen hole 108 formed in 106. The negative charges extracted from the screen holes 108 are accelerated toward a drum (not shown), which is a dielectric recording body, and are deposited on the drum to form a latent charge image. Conversely, when a negative potential is applied to the screen electrode 106 with respect to the finger electrode 104, extraction of negative charges from the screen hole 108 is blocked, and a latent image is not formed on the drum.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の静電
像形成装置用の電荷発生器においては、次のような問題
点がある。すなわち、電荷発生器を駆動する場合、数ミ
クロン厚の第1の絶縁膜間には交流電圧を1KV以上印加
しなければならず、駆動回路及び電源電圧の増大を招く
という最大の問題点が存在する。また、図22に示した従
来の電荷発生器を駆動する場合、第1の絶縁膜の内部に
は数MV/cmの高電界が生ずることに加え、フィンガー孔
内の底面である第1の絶縁膜103 の表面は、コロナ放電
により発生したプラズマにさらされることにより、符号
109 で示すように表面層が削られるという問題点があ
る。更にまた、図22に示した従来の電荷発生器を作製す
るためには、多数の成膜工程並びに各膜のエッチング工
程等の多数の工程が必要であり、各成膜工程における
熱、応力等が絶縁膜の劣化を引き起こし、歩留り低下の
原因になっていた。
However, the conventional charge generator for the electrostatic image forming apparatus has the following problems. That is, when driving the charge generator, an AC voltage of 1 KV or more must be applied between the first insulating films having a thickness of several microns, which causes the greatest problem of increasing the driving circuit and the power supply voltage. To do. When driving the conventional charge generator shown in FIG. 22, a high electric field of several MV / cm is generated inside the first insulating film, and the first insulating film, which is the bottom surface in the finger hole, is also generated. The surface of the film 103 is exposed to the plasma generated by the corona discharge,
There is a problem that the surface layer is scraped as shown by 109. Furthermore, in order to manufacture the conventional charge generator shown in FIG. 22, a large number of film forming steps and a large number of steps such as etching steps of each film are required, and heat, stress, etc. in each film forming step are required. Causes the deterioration of the insulating film, which causes a decrease in yield.

【0007】本発明は、従来の静電像形成装置用の電荷
発生器の上記問題点を解消するためになされたもので、
駆動回路及び電源電圧源の小型化を可能にした信頼性の
高い電荷発生器及びその製造方法を提供することを目的
とする。各請求項毎の目的を述べると、請求項1,2,
5〜7記載の各発明は、駆動電圧を数十V印加しただけ
で、容易に電荷を発生させることができるようにした電
荷発生器を提供することを目的とする。請求項3,4記
載の各発明は、数十Vの駆動電圧で容易に電荷を発生さ
せることの可能な電荷発生器を容易に製造することがで
きる電荷発生器の製造方法を提供することを目的とす
る。請求項8記載の発明は、電荷発生制御素子を半導体
技術を用いて容易にアレイ状に形成させることができる
電荷発生器を提供することを目的とする。請求項9,10
記載の各発明は、数十Vの駆動電圧で容易に駆動させる
ことの可能な静電像形成装置又は表示装置をそれぞれ提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems of the conventional charge generator for an electrostatic image forming apparatus.
An object of the present invention is to provide a highly reliable charge generator capable of downsizing a drive circuit and a power supply voltage source, and a manufacturing method thereof. To describe the purpose of each claim, claims 1, 2,
An object of each of the inventions 5 to 7 is to provide a charge generator capable of easily generating charges only by applying a driving voltage of several tens of volts. Each of the inventions described in claims 3 and 4 provides a method of manufacturing a charge generator capable of easily manufacturing a charge generator capable of easily generating charges with a driving voltage of several tens of volts. To aim. It is an object of the present invention to provide a charge generator in which charge generation control elements can be easily formed in an array using semiconductor technology. Claims 9 and 10
An object of each of the inventions described is to provide an electrostatic image forming device or a display device that can be easily driven with a driving voltage of several tens of volts.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項1記載の発明は、大気中もしくは真空中に、
電子もしくは電荷を放出する機能を有する電荷発生制御
素子を1次元あるいは2次元状に配列して構成した電荷
発生器において、前記電荷発生制御素子を半導体基板上
に形成すると共に、該電荷発生制御素子の電子放出部を
P−N接合を有するダイオードで構成し、該ダイオード
に逆バイアスを印加することによって電子もしくは電荷
を放出するように構成するものであり、また請求項2記
載の発明は、請求項1記載の電荷発生器において、前記
P−N接合を有するダイオードのN層を、前記半導体基
板の極表面に形成した数十Å程度の拡散層で構成するも
のである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 has the following advantages:
In a charge generator having charge generation control elements having a function of discharging electrons or charges arranged one-dimensionally or two-dimensionally, the charge generation control element is formed on a semiconductor substrate, and the charge generation control element is formed. The electron-emitting portion is formed of a diode having a P-N junction, and a reverse bias is applied to the diode to emit electrons or charges, and the invention according to claim 2 In the charge generator according to Item 1, the N layer of the diode having the P-N junction is formed of a diffusion layer of about several tens of liters formed on the pole surface of the semiconductor substrate.

【0009】このように電荷発生制御素子の電子放出部
をP−N接合ダイオードで構成することにより、数十V
の逆バイアスの印加によりP型半導体領域において高電
界によりアバランシェブレイクダウンが生じる。これに
より生じた高いエネルギーを有するホットエレクトロン
が非常に薄いN型層を飛び出し、電荷(電子)を発生さ
せる。したがって上記構成により、従来電荷発生制御素
子から電子あるいは電荷を発生させるためには、1KV
以上の駆動電圧が必要であったが、数十Vの印加電圧で
容易に電子あるいは電荷を大気もしくは真空中に放出さ
せることができる。更にコロナ放電による絶縁膜の削れ
もなく、安定した電荷を発生させることができ、信頼性
を大幅に向上させることできる。
As described above, the electron emission portion of the charge generation control element is composed of the P-N junction diode, so that several tens of volts are applied.
A reverse electric field causes avalanche breakdown due to a high electric field in the P-type semiconductor region. Hot electrons having high energy generated by this fly out of the very thin N-type layer and generate charges (electrons). Therefore, with the above structure, in order to generate electrons or charges from the conventional charge generation control element, 1 KV is required.
Although the above driving voltage is required, electrons or charges can be easily discharged into the atmosphere or vacuum with an applied voltage of several tens of volts. Further, the insulating film is not scraped due to corona discharge, stable electric charges can be generated, and reliability can be greatly improved.

【0010】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の電荷発生器の製造方法において、前記P−N接合を
有するダイオードのN層を多結晶シリコンからの拡散で
形成するものであり、また請求項4記載の発明は、請求
項1又は2記載の電荷発生器の製造方法において、前記
P−N接合を有するダイオードのN層をイオン注入法に
より形成するものである。これにより、数十Vの駆動電
圧で容易に電荷を発生させることの可能な電荷発生器を
容易に製造することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a charge generator according to the first or second aspect, the N layer of the diode having the P-N junction is formed by diffusion from polycrystalline silicon. The invention according to claim 4 is the method for manufacturing a charge generator according to claim 1 or 2, wherein the N layer of the diode having the P-N junction is formed by an ion implantation method. This makes it possible to easily manufacture a charge generator that can easily generate charges with a driving voltage of several tens of volts.

【0011】請求項5記載の発明は、大気中もしくは真
空中に、電子もしくは電荷を放出する機能を有する電荷
発生制御素子を1次元あるいは2次元状に配列して構成
した電荷発生器において、前記電荷発生制御素子を半導
体基板上に形成すると共に、該電荷発生制御素子の電子
放出部を前記半導体基板と該半導体基板上に形成された
極薄の金属膜とで構成するものである。また請求項6記
載の発明は、請求項5記載の電荷発生器において、電子
放出部を構成する極薄の金属膜を白金又は金で構成する
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a charge generator in which charge generation control elements having a function of emitting electrons or charges are arranged one-dimensionally or two-dimensionally in the atmosphere or vacuum. The charge generation control element is formed on a semiconductor substrate, and the electron emission portion of the charge generation control element is composed of the semiconductor substrate and an extremely thin metal film formed on the semiconductor substrate. According to a sixth aspect of the invention, in the charge generator according to the fifth aspect, the ultrathin metal film forming the electron emitting portion is formed of platinum or gold.

【0012】このように電子放出部を構成することによ
り、ショットキーダイオードが形成され、逆バイアスを
数十V印加することにより、P半導体層において、高電
界によりブレイクダウンが生じる。これにより生じたホ
ットエレクトロンは非常に薄い金属膜を飛び出し、電荷
(電子)を発生させる。これにより数十V程度の駆動電
圧で容易に電子あるいは電荷を大気もしくは真空中に放
出させることができる。更にショットキーダイオードは
PN接合ダイオードに比べると、順方向から逆方向に切
り換わる時間の遅れがないので、高速化にも適してい
る。またコロナ放電による絶縁膜の削れもなく、安定し
た電荷を発生させることができ、信頼性も大幅に向上さ
せることができる。
By forming the electron emitting portion in this way, a Schottky diode is formed, and by applying a reverse bias of several tens of V, breakdown occurs due to a high electric field in the P semiconductor layer. The hot electrons generated by this fly out of the very thin metal film and generate charges (electrons). As a result, electrons or charges can be easily discharged into the atmosphere or vacuum with a driving voltage of about several tens of volts. Further, the Schottky diode has no delay in switching from the forward direction to the reverse direction as compared with the PN junction diode, and is therefore suitable for speeding up. Further, the insulating film is not scraped by corona discharge, stable electric charges can be generated, and reliability can be significantly improved.

【0013】請求項7記載の発明は、大気中もしくは真
空中に、電子もしくは電荷を放出する機能を有する電荷
発生制御素子を1次元あるいは2次元状に配列して構成
した電荷発生器において、前記電荷発生制御素子を半導
体基板上に形成すると共に、前記電荷発生制御素子の電
子放出部をPNPもしくはNPN構造のバイポーラトラ
ンジスタで構成するものである。このように電子放出部
をバイポーラトランジスタで構成すると、極薄のコレク
タ層とベース層間に数十Vの逆バイアスを印加すること
によって、ブレイクダウンが生じる。これにより生じた
ホットエレクトロンがコレクタ方向に流れ、表面から飛
び出して電荷(電子)を発生させる。これにより数十V
の駆動電圧で容易に電子あるいは電荷を大気もしくは真
空中に放出させることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a charge generator comprising one-dimensionally or two-dimensionally arranged charge generation control elements having a function of emitting electrons or charges in the atmosphere or vacuum. The charge generation control element is formed on a semiconductor substrate, and the electron emission portion of the charge generation control element is composed of a bipolar transistor having a PNP or NPN structure. When the electron emitting portion is composed of a bipolar transistor as described above, breakdown occurs by applying a reverse bias of several tens of V between the extremely thin collector layer and base layer. Hot electrons generated by this flow in the direction of the collector and jump out from the surface to generate charges (electrons). Dozens of V
It is possible to easily discharge electrons or charges into the atmosphere or vacuum with the driving voltage of.

【0014】請求項8記載の発明は、請求項1,2,5
〜7のいずれか1項に記載の電荷発生器において、前記
電荷発生制御素子の電子放出部を駆動するための電圧印
加ラインを備え、該電圧印加ラインを前記電荷発生制御
素子の配列方向に対して斜めに交差して半導体基板内に
形成するものである。このように構成することにより、
電荷発生制御素子を容易にアレイ状に形成させることが
できる。
The invention according to claim 8 is the invention as claimed in claims 1, 2, and 5.
The charge generator according to any one of claims 1 to 7, further comprising a voltage application line for driving an electron emission portion of the charge generation control element, the voltage application line being arranged in an array direction of the charge generation control element. And is formed in the semiconductor substrate by diagonally intersecting each other. With this configuration,
The charge generation control elements can be easily formed in an array.

【0015】請求項9記載の発明は、請求項1,2,5
〜7のいずれか1項に記載の電荷発生器と該電荷発生器
に対向して配置された誘電性ドラムとで静電像形成装置
を構成するものである。これにより、数十Vの駆動電圧
で容易に駆動させることの可能な静電像形成装置を実現
することができる。また請求項10記載の発明は、請求項
1,2,5〜7のいずれか1項に記載の電荷発生器と該
電荷発生器に対向して配置された蛍光板とで表示装置を
構成するものである。これにより、数十Vの駆動電圧で
容易に駆動させることの可能な表示装置を実現すること
ができる。
The invention according to claim 9 is the invention as claimed in claims 1, 2, and 5.
The electrostatic image forming apparatus is configured by the charge generator according to any one of items 1 to 7 and the dielectric drum arranged to face the charge generator. This makes it possible to realize an electrostatic image forming apparatus that can be easily driven with a driving voltage of several tens of volts. The invention according to claim 10 constitutes a display device with the charge generator according to any one of claims 1, 2, 5 to 7 and a fluorescent plate arranged to face the charge generator. Is. As a result, it is possible to realize a display device that can be easily driven with a drive voltage of several tens of volts.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態及び実施例】次に実施例について説
明する。図1は本発明に係る電荷発生器の第1実施例の
単一の電荷発生制御素子部分を示す断面である。図1に
おいて、1はN型半導体基板、2は電子放出部を除いて
N型半導体基板1の表面に形成された酸化シリコン、3
は同じくN型半導体基板1の上部に形成されたPウエル
層からなる駆動ライン、4は該駆動ライン3を構成する
Pウエル層の表面に拡散形成されたN+ 層で、駆動ライ
ン3を構成するPウエル層とN+ 層4とで電子放出部を
構成するPN接合ダイオードを形成している。5は前記
駆動ライン3と斜めに交差するように基板表面に形成さ
れた多結晶シリコン、6は多結晶シリコン5上に形成さ
れたポリイミド層、7はポリイミド層6上に形成された
スクリーン電極、8は駆動ライン3と多結晶シリコン5
との交差する部分に対応して形成されているスクリーン
孔である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, examples will be described. FIG. 1 is a sectional view showing a single charge generation control element portion of a first embodiment of a charge generator according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an N-type semiconductor substrate, 2 is a silicon oxide formed on the surface of the N-type semiconductor substrate 1 excluding an electron emission portion, 3
Is a drive line formed of a P well layer also formed on the N-type semiconductor substrate 1, and 4 is an N + layer diffused and formed on the surface of the P well layer forming the drive line 3, forming the drive line 3. The P well layer and the N + layer 4 forming the PN junction diode forming an electron emitting portion are formed. Reference numeral 5 is polycrystalline silicon formed on the surface of the substrate so as to intersect the drive line 3 obliquely, 6 is a polyimide layer formed on the polycrystalline silicon 5, 7 is a screen electrode formed on the polyimide layer 6, 8 is a drive line 3 and polycrystalline silicon 5
It is a screen hole formed corresponding to a portion intersecting with.

【0017】このように構成された電荷発生器において
は、駆動ライン3を構成するPウエル層とN+ 層4とか
らなるPN接合ダイオードで電子放出部を形成してお
り、N+ 層4を薄く形成することにより、数十Vの逆バ
イアスを印加するだけで、容易にアバランシェブレイク
ダウンを起こし、電子(電荷)を放出することができ
る。
[0017] In the thus configured charge generator, a PN junction diode of P-well layer and the N + layer 4 which constitutes the drive line 3 forms the electron emission portion, the N + layer 4 By forming a thin film, avalanche breakdown can be easily caused and electrons (charges) can be emitted simply by applying a reverse bias of several tens of volts.

【0018】次に、図1に示した第1実施例の電荷発生
器の製造方法を図2〜図10に示した製造工程図に基づい
て説明する。まず図2に示すように、N型半導体基板11
上全面にLP−CVD(減圧化学的気相成長法)を用い
て、形成温度 780°C程度でSiH2 Cl2 (ジクロールシ
ラン)NH3 (アンモニア)反応ガスにより、窒化シリ
コン12を1000Å程度形成する。次に図3に示すように、
レジストコートし駆動ライン上のみに、露光現像により
レジスト13を残す。次に図4に示すように、ドライまた
はウエットエッチングにより駆動ライン部以外の窒化シ
リコン12を除去し、半導体基板11を表面に出す。
Next, a method of manufacturing the charge generator of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to the manufacturing process charts shown in FIGS. First, as shown in FIG. 2, an N-type semiconductor substrate 11
On the entire surface by using the LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition), the formation temperature 780 ° C approximately in SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane) NH 3 (ammonia) reaction gas, 1000 Å approximately silicon nitride 12 Form. Next, as shown in FIG.
The resist 13 is coated, and the resist 13 is left on the drive line only by exposure and development. Next, as shown in FIG. 4, the silicon nitride 12 other than the drive line portion is removed by dry or wet etching, and the semiconductor substrate 11 is exposed on the surface.

【0019】次に図5に示すように、レジスト13を除去
した後、基板表面をクリーニング(通常CN洗浄)した
後、酸化工程を1000°Cで2時間程度行い、駆動ライン
部の窒化シリコン膜12aに被覆されていない部分を酸化
(一般にLOCOSと呼ぶ)させ、酸化シリコン14を50
00Å程度形成する。その後、駆動ライン上の窒化シリコ
ン膜12aをドライまたはウエットエッチングにより除去
する。これにより駆動ライン部のN型半導体基板11を表
面に出す。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the resist 13, the substrate surface is cleaned (usually CN cleaning), and then an oxidation step is performed at 1000 ° C. for about 2 hours to form a silicon nitride film in the drive line portion. The portion not covered by 12a is oxidized (generally called LOCOS), and silicon oxide 14 is converted to 50%.
Form about 00Å. After that, the silicon nitride film 12a on the drive line is removed by dry or wet etching. As a result, the N-type semiconductor substrate 11 of the drive line portion is exposed on the surface.

【0020】次に図6に示すように、パッド酸化と呼ば
れる熱酸化工程を 900°Cで10分程度行うことにより、
駆動ライン上に500 Å程度の酸化シリコン膜15を形成
し、続いてイオン注入法によりB(ホウ素)16を、加速
電圧80〜150 KeVでドーズ量5×1012〜1×1013cm-2
条件で、注入する。その後、拡散工程を1000°C〜1100
°Cの温度で10〜20時間行い、駆動ラインとなるP型の
表面濃度1016cm-2程度のウエル層17を形成する。
Next, as shown in FIG. 6, by performing a thermal oxidation process called pad oxidation at 900 ° C. for about 10 minutes,
A silicon oxide film 15 of about 500 Å is formed on the driving line, and then B (boron) 16 is ion-implanted at an acceleration voltage of 80 to 150 KeV and a dose amount of 5 × 10 12 to 1 × 10 13 cm -2. Inject under the conditions of. After that, the diffusion process is performed at 1000 ° C ~ 1100
This is carried out at a temperature of ° C for 10 to 20 hours to form a well layer 17 having a P type surface concentration of about 10 16 cm -2 which will be a driving line.

【0021】次に図7に示すように、フッ酸系の洗浄剤
によりイオン注入前に形成したシリコン酸化膜15を除去
し、続いてLP−CVDを用いて形成温度 620°C程度
でSiH4 (シラン)反応ガスにより、多結晶シリコン18
を2000Å程度形成する。次に図8に示すように、 900°
C程度の温度でPOCl3 (オキシ塩化リン)をドープさ
せ、多結晶シリコン18をN型の導電層にする。その後、
900°C程度の温度で熱処理することにより、半導体基
板の極表面層(数十〜数百Å)に、N+ 層19を拡散形成
する。続いて駆動ラインであるP型のウエル層17と斜め
に交差するように、多結晶シリコン18をレジストパター
ニングし、ドライエッチングにより電荷発生制御素子を
形成する。次に図9に示すように、全面にポリイミド20
等の耐熱性に優れた膜を数十ミクロン形成し、続いてス
クリーン電極21となるTi 膜を1.0 〜2.0 ミクロン程度
形成する。続いて、P型のウエル層17と上部多結晶シリ
コン18とが交差する箇所にスクリーン孔22が形成される
ように、スクリーン電極21及びポリイミド20をドライあ
るいはウエットエッチングにより形成し、電荷発生器が
完成する。
Next, as shown in FIG. 7, the silicon oxide film 15 formed before the ion implantation is removed by a hydrofluoric acid-based cleaning agent, and then LP-CVD is used to form SiH 4 at a formation temperature of about 620 ° C. (Silane) Reaction gas allows polycrystalline silicon 18
Form about 2000Å. Next, as shown in Figure 8, 900 °
POCl 3 (phosphorus oxychloride) is doped at a temperature of about C to make the polycrystalline silicon 18 an N-type conductive layer. afterwards,
By heat treatment at a temperature of about 900 ° C., the N + layer 19 is diffused and formed in the extreme surface layer (several tens to several hundreds Å) of the semiconductor substrate. Subsequently, the polycrystalline silicon 18 is resist-patterned so as to obliquely intersect the P-type well layer 17 which is a drive line, and a charge generation control element is formed by dry etching. Next, as shown in FIG.
A film having excellent heat resistance such as a film having a thickness of several tens of microns is formed, and then a Ti film to be the screen electrode 21 is formed in a thickness of about 1.0 to 2.0 microns. Subsequently, the screen electrode 21 and the polyimide 20 are formed by dry or wet etching so that the screen hole 22 is formed at the position where the P-type well layer 17 and the upper polycrystalline silicon 18 intersect, and the charge generator is formed. Complete.

【0022】このように構成された電荷発生器は、P型
のウエル層17と上部多結晶シリコン18とで選択された画
素に逆バイアスが印加されると、スクリーン孔22より電
子が放出される。このような構成の電荷発生器を、プリ
ンタの電荷発生器として使用する場合には、上方に誘電
性ドラムが位置することになる。更に誘電性ドラムを配
置した位置に、電子等の電荷粒子の照射により、青〜赤
の可視光を発光する蛍光材料薄膜が形成された蛍光板を
配置することにより、フラットパネルディスプレイ等の
表示装置が得られる。
In the charge generator thus constructed, when a reverse bias is applied to the pixel selected by the P-type well layer 17 and the upper polycrystalline silicon 18, electrons are emitted from the screen hole 22. . When the charge generator having such a structure is used as a charge generator of a printer, the dielectric drum is located above. Further, by arranging a fluorescent material thin film formed on the dielectric material drum by irradiating charged particles such as electrons to emit blue to red visible light, a display device such as a flat panel display can be provided. can get.

【0023】なお、この製造方法においては、Pウエル
層からなる駆動ラインの隣接するラインとの分離をLO
COS酸化膜で行っているが、これに限らず、シリコン
基板に溝を形成したトレンチ型による分離も使用可能で
ある。また図10に示すように、放出部上の多結晶シリコ
ン18をガードリング状に周辺を残して除去することによ
り、多結晶シリコンが無くなるために、より電子の放出
は容易になり、放出効率を上昇させることができる。
In this manufacturing method, the drive line formed of the P well layer is separated from the adjacent line by LO.
Although the COS oxide film is used, the present invention is not limited to this, and a trench type separation in which a groove is formed in a silicon substrate can also be used. Further, as shown in FIG. 10, by removing the polycrystalline silicon 18 on the emitting portion while leaving the periphery in a guard ring shape, the polycrystalline silicon is eliminated, so that the emission of electrons becomes easier and the emission efficiency is improved. Can be raised.

【0024】以上のように、この製造方法により製造さ
れた電荷発生器は、電荷発生部がPNダイオードにより
形成されており、しかもN+ 層が非常に薄いため、逆バ
イアスが数十V印加されただけで容易にアバランシェブ
レークダウンを起こし、電子(電荷)を放出させること
ができる。これにより半導体基板内に微細加工技術を用
いて容易に電荷発生器を造ることが可能となる。また、
コロナ放電にさらされる第1の絶縁膜が無いため、膜減
りあるいはクラック等がなくなり、耐久性が大幅に向上
する。しかも駆動電圧が数十Vで良いため、ジェネレー
タの構成が著しく単純化できる電荷発生器が得られる。
As described above, in the charge generator manufactured by this manufacturing method, the charge generating portion is formed by the PN diode and the N + layer is very thin, so that a reverse bias of several tens V is applied. Avalanche breakdown can be easily caused and electrons (charges) can be emitted simply by simply opening. This makes it possible to easily form a charge generator in a semiconductor substrate by using a fine processing technique. Also,
Since there is no first insulating film exposed to corona discharge, there is no film loss or cracks, and durability is greatly improved. Moreover, since the driving voltage may be several tens of volts, a charge generator can be obtained which can remarkably simplify the structure of the generator.

【0025】図11の(A)は、図1に示した第1実施例
の電荷発生器の全体構成を示す概略斜視図で、図11の
(B)はその回路構成図である。なお図11の(A)にお
いては、スクリーン電極及びスクリーン孔の図示は省略
されている。図11の(A),(B)において、31は電荷
発生制御素子30を2次元状に配列して構成した電荷発生
制御素子アレイ部である。32はMOSFETあるいはバ
イポーラトランジスタで構成されたH方向のスキャナで
あり、該Hスキャナ32は多数のスイッチ選択線33を介し
て、各スイッチングトランジスタ34のゲートに選択/非
選択を決める信号を印加するようになっている。35はス
イッチングトランジスタ34の一端(ソース)に接続され
た電子放出のための電圧印加端子である。またスイッチ
ングトランジスタ34の他端(ドレイン)はドレインライ
ン36に接続されており、このドレインライン36は駆動ラ
インを構成するPウエル層で形成されている。また37は
V方向のスキャナで、行方向に配列されている電荷発生
制御素子30の多結晶シリコン(選択線)38を介してN+
層に接続されている。
FIG. 11A is a schematic perspective view showing the overall configuration of the charge generator of the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 11B is a circuit configuration diagram thereof. In FIG. 11A, the screen electrodes and screen holes are not shown. In FIGS. 11A and 11B, reference numeral 31 is a charge generation control element array section in which the charge generation control elements 30 are two-dimensionally arranged. Reference numeral 32 is a scanner in the H direction composed of MOSFETs or bipolar transistors. The H scanner 32 applies a signal for selecting / deselecting to the gate of each switching transistor 34 through a large number of switch selection lines 33. It has become. Reference numeral 35 is a voltage application terminal connected to one end (source) of the switching transistor 34 for electron emission. The other end (drain) of the switching transistor 34 is connected to a drain line 36, and the drain line 36 is formed of a P well layer which constitutes a drive line. Reference numeral 37 is a V-direction scanner, which is N + via the polycrystalline silicon (selection line) 38 of the charge generation control elements 30 arranged in the row direction.
Connected to layers.

【0026】次に、このように構成されている電荷発生
器の動作について説明する。Vスキャナ37により、i番
目の電荷発生制御素子30の多結晶シリコン(選択線)38
に選択パルスが印加されると、i番目に配列された電荷
発生制御素子30の画素がオン状態になる。この状態にお
いて、Hスキャナ32によりj番目のスイッチ選択線33を
介してスイッチングトランジスタ34のゲートに選択パル
スが印加されると電圧印加端子35とj番目のドレインラ
イン36が電気的に結合状態となり、このドレインライン
36は負の電位になり、オン状態の画素に接続されている
+ 層とは逆バイアス状態となる。その結果、(i,
j)番地の電荷発生制御素子の電荷発生部でブレークダ
ウンを起こし、電子放出孔より電子が放出される。その
後、順次Hスキャナ32により、j,j+1・・・番目の
スイッチングトランジスタ34がオンになる走査が行わ
れ、i行目の電荷発生制御素子30から順次電子が放出さ
れ、その後i行目の電荷発生制御素子30からの電子放出
が終了する。i行目の電荷発生制御素子30からの電子放
出が終了すると、i+1行目の電荷発生制御素子30の動
作が同様に開始するようになっている。
Next, the operation of the charge generator configured as described above will be described. By the V scanner 37, the polycrystalline silicon (selection line) 38 of the i-th charge generation control element 30
When the selection pulse is applied to, the pixels of the charge generation control element 30 arranged in the i-th position are turned on. In this state, when the H scanner 32 applies a selection pulse to the gate of the switching transistor 34 via the j-th switch selection line 33, the voltage application terminal 35 and the j-th drain line 36 are electrically coupled to each other, This drain line
36 has a negative potential and is in a reverse bias state with respect to the N + layer connected to the pixel in the ON state. As a result, (i,
A breakdown occurs in the charge generation portion of the charge generation control element at address j), and electrons are emitted from the electron emission holes. Thereafter, the H scanner 32 sequentially scans the jth, j + 1 ... th switching transistor 34 to be turned on, and electrons are sequentially emitted from the charge generation control element 30 in the i-th row. The electron emission from the generation control element 30 ends. When the electron emission from the charge generation control element 30 in the i-th row is completed, the operation of the charge generation control element 30 in the i + 1-th row is similarly started.

【0027】次に、第2実施例を図12の(A)〜(C)
に示す製造工程図に基づいて説明する。まず図12の
(A)に示すように、第1実施例と同様な手法により、
半導体基板41上にPウエル層からなる駆動ライン44,L
OCOS酸化膜42,パッド酸化シリコン43を形成する。
次に図12の(B)に示すように、イオン注入法によりP
3 (フォスフィン)45を、低加速電圧20〜30KeVでド
ーズ量1×1015〜1×1016cm-2の条件で不純物注入し、
半導体基板41の極表面層にN+ 層46を形成する。続いて
熱処理をランプアニール法により行い、短時間に拡散層
を形成する。続いてフッ酸系の洗浄により、イオン注入
前に形成したパッド酸化膜43を除去し、駆動ライン部の
+ 層46を表面に出す。次に図12の(C)に示すよう
に、金属膜例えば0.1 ミクロン程度のAl 膜47をスパッ
タリング法、あるいは蒸着法により基板全面に形成す
る。続いてPウエル層駆動ライン44と斜めに交差し、N
+ 層46の一部とコンタクトを取り、電荷発生部上のAl
膜47は除去するように、レジストパターニングし、ドラ
イエッチングにより電荷発生部を形成する。
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described based on the manufacturing process diagram shown in FIG. First, as shown in FIG. 12A, by the same method as in the first embodiment,
Drive lines 44 and L composed of P well layers on the semiconductor substrate 41
An OCOS oxide film 42 and a pad silicon oxide 43 are formed.
Next, as shown in FIG. 12B, P is formed by an ion implantation method.
Impurity implantation of H 3 (phosphine) 45 at a low accelerating voltage of 20 to 30 KeV and a dose of 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm -2 ,
An N + layer 46 is formed on the extreme surface layer of the semiconductor substrate 41. Subsequently, heat treatment is performed by a lamp annealing method to form a diffusion layer in a short time. Then, the pad oxide film 43 formed before the ion implantation is removed by cleaning with hydrofluoric acid, and the N + layer 46 of the drive line portion is exposed on the surface. Next, as shown in FIG. 12C, a metal film, for example, an Al film 47 of about 0.1 micron is formed on the entire surface of the substrate by a sputtering method or a vapor deposition method. Subsequently, the P well layer drive line 44 is crossed diagonally,
+ Contacts a part of the layer 46 and contacts Al on the charge generation part
The film 47 is patterned by resist so as to be removed, and a charge generating portion is formed by dry etching.

【0028】なお、この実施例においては、Al 膜47に
よりPウエル層駆動ライン44と斜めに交差するラインを
形成しているが、この交差ラインはAl に限らず、多結
晶シリコン,銅,モリブデン,タングステン,チタン等
の材料も使用可能である。
In this embodiment, the Al film 47 forms a line diagonally intersecting the P-well layer drive line 44. However, the intersecting line is not limited to Al, but may be polycrystalline silicon, copper, molybdenum. Materials such as tungsten, titanium, etc. can also be used.

【0029】次に、第3実施例を図13の(A),(B)
に示す製造工程図に基づいて説明する。まず図13の
(A)に示すように、第1実施例と同様な手法により、
半導体基板51上にPウエル層からなる駆動ライン53とL
OCOS酸化膜52を形成する。次に図13の(B)に示す
ように、数十〜数百Åの非常に薄い金属膜54、例えば白
金膜をスパッタリング法により基板全面に形成する。続
いて金属膜54をPウエル層駆動ライン53と斜めに交差す
るように、レジストパターニングしドライエッチングに
より電荷発生部を形成する。
Next, the third embodiment is shown in FIGS. 13 (A) and 13 (B).
This will be described based on the manufacturing process diagram shown in FIG. First, as shown in FIG. 13A, by the same method as in the first embodiment,
The drive line 53 and the L formed of the P well layer on the semiconductor substrate 51.
An OCOS oxide film 52 is formed. Next, as shown in FIG. 13B, a very thin metal film 54 of several tens to several hundreds of liters, for example, a platinum film is formed on the entire surface of the substrate by a sputtering method. Subsequently, the metal film 54 is patterned so as to cross the P well layer drive line 53 obliquely, and a charge generation portion is formed by dry etching.

【0030】なお、この実施例においては、非常に薄い
金属膜を白金で形成したものを示したが、白金に限ら
ず、半導体との仕事関数差の大きい材料であれば用いる
ことができ、例えばアルミ,銀,銅,モリブデン,タン
グステン,チタン等の材料も使用可能であり、またシリ
サイド系の材料でも使用可能である。図13の(B)に示
した電荷発生部の構造はショットキーダイオードとなっ
ており、逆バイアスを印加することにより、PNダイオ
ードと同様に高電界によりブレイクダウンが生じ、ホッ
トエレクトロンが非常に薄い金属膜をトンネリング放出
により飛び出し、電荷(電子)を発生させる。
In this embodiment, a very thin metal film made of platinum is shown, but not limited to platinum, any material having a large work function difference with a semiconductor can be used. Materials such as aluminum, silver, copper, molybdenum, tungsten, and titanium can be used, and also silicide-based materials can be used. The structure of the charge generation portion shown in FIG. 13B is a Schottky diode, and by applying a reverse bias, breakdown is caused by a high electric field similarly to a PN diode, and hot electrons are very thin. The metal film is ejected by tunneling emission to generate charges (electrons).

【0031】次に、第4実施例を図14〜図21に示す製造
工程図に基づいて説明する。まず図14に示すように、埋
め込みN層(BL)を形成するために、P型半導体基板
61上全面に酸化膜62を1.0 ミクロン程度形成し、続いて
レジストパターン63によりBL層部の酸化膜62をウエッ
ト又はドライエッチにより除去する。次に図15に示すよ
うに、レジストパターン除去後、Sb2 3 (酸化アンチ
モン)を1200°C程度の温度で2〜3時間程拡散するこ
とにより、BL層64を形成する。次に図16に示すよう
に、酸化膜62を全面除去した後、エピタキシャル成長法
により、N型エミッタ層65を形成する。エピタキシャル
条件としては、1000°C程度の温度でSiH4 (シラン)
PH3 (ホスフィン)の反応により、10ミクロン程度の
エピタキシャル層を形成する。
Next, a fourth embodiment will be described with reference to the manufacturing process drawings shown in FIGS. First, as shown in FIG. 14, in order to form a buried N layer (BL), a P-type semiconductor substrate is formed.
An oxide film 62 of about 1.0 μm is formed on the entire surface of 61, and then the oxide film 62 in the BL layer portion is removed by wet or dry etching with a resist pattern 63. Next, as shown in FIG. 15, after removing the resist pattern, Sb 2 O 3 (antimony oxide) is diffused at a temperature of about 1200 ° C. for about 2 to 3 hours to form a BL layer 64. Next, as shown in FIG. 16, after the oxide film 62 is entirely removed, an N-type emitter layer 65 is formed by an epitaxial growth method. Epitaxial conditions include SiH 4 (silane) at a temperature of about 1000 ° C.
An epitaxial layer of about 10 microns is formed by the reaction of PH 3 (phosphine).

【0032】次に図17に示すように、アイソレーション
を形成するために、酸化膜66を形成した後、レジストパ
ターンにて酸化膜66をウエット又はドライエッチにより
選択的に除去する。その後BN(窒化ホウ素)を1000°
C程度の温度で拡散させ、P型のアイソレーション67を
形成する。次に図18に示すように、レジストパターンに
より、図17に示した工程後再度形成した酸化膜68をウエ
ット又はドライエッチにより選択的に除去し、ベース領
域を形成する。そしてB(ホウ素)69を加速電圧40〜10
0 KeVでドーズ量1×1014〜1×1015cm-2の条件でイオ
ン注入し、1000°C程度の温度で拡散して、ベース層70
を形成する。次に図19に示すように、POCl3 (オキシ
塩化リン)を1000°Cで15分程度デポジションさせ、 9
00°C程度の温度で30分程度拡散させて、非常に薄いN
+ 型コレクタ層71を形成する。
Next, as shown in FIG. 17, after forming the oxide film 66 for forming isolation, the oxide film 66 is selectively removed by wet or dry etching with a resist pattern. After that, add BN (boron nitride) 1000 °
The diffusion is performed at a temperature of about C to form a P-type isolation 67. Next, as shown in FIG. 18, the oxide film 68 formed again after the step shown in FIG. 17 is selectively removed by wet or dry etching with a resist pattern to form a base region. Then, B (boron) 69 is set to an acceleration voltage of 40 to 10
Ion implantation is performed at 0 KeV and a dose amount of 1 × 10 14 to 1 × 10 15 cm -2 , and the base layer 70 is diffused at a temperature of about 1000 ° C.
To form Next, as shown in Fig. 19, deposit POCl 3 (phosphorus oxychloride) at 1000 ° C for about 15 minutes, and
Very thin N by diffusing for about 30 minutes at a temperature of about 00 ° C
A + type collector layer 71 is formed.

【0033】次に図20に示すように、例えばAl 膜など
の1.0 ミクロン程度の金属膜72をスパッタリング法、あ
るいは蒸着法により基板全面に形成する。続いて駆動ラ
インとなるバイポーラ構造と斜めに交差し、N+ 型コレ
クタ層71の一部とコンタクトを取り、電荷発生部上の金
属72を除去するように、レジストパターンニングしドラ
イエッチングを行い電荷発生部を形成する。次に図21に
示すように、全面にポリイミド73等の耐熱性に優れた膜
を数十ミクロン形成し、続いてスクリーン電極74となる
Ti 膜を1.0 〜2.0 ミクロン程度形成する。続いてバイ
ポーラ構造と上部コレクタ層71とが交差する箇所にスク
リーン孔75が形成されるように、スクリーン電極74及び
ポリイミド73をドライあるいはウエットエッチングによ
り形成し、電荷発生器を完成する。なお、この実施例に
おいては、非常に薄いコレクタ層71はPOCl3 のドープ
により形成しているが、これに限らず、多結晶シリコン
からのN+ の拡散、あるいは低加速電圧によるイオン注
入等の方法でも形成可能である。
Next, as shown in FIG. 20, a metal film 72 of about 1.0 micron, such as an Al film, is formed on the entire surface of the substrate by a sputtering method or a vapor deposition method. Subsequently, it intersects diagonally with the bipolar structure serving as a drive line, contacts a part of the N + type collector layer 71, and performs resist patterning and dry etching so as to remove the metal 72 on the charge generation portion. Form a generator. Next, as shown in FIG. 21, a film having excellent heat resistance such as polyimide 73 is formed on the entire surface for several tens of microns, and then a Ti film to be the screen electrode 74 is formed for about 1.0 to 2.0 microns. Subsequently, the screen electrode 74 and the polyimide 73 are formed by dry or wet etching so that the screen hole 75 is formed at the position where the bipolar structure and the upper collector layer 71 intersect, and the charge generator is completed. Although the very thin collector layer 71 is formed by doping POCl 3 in this embodiment, the present invention is not limited to this, and diffusion of N + from polycrystalline silicon or ion implantation by a low acceleration voltage is not necessary. It can also be formed by a method.

【0034】このように構成された電荷発生器は、エミ
ッタ層65とベース層70の間に順方向の電圧を印加する
と、電子がエミッタ層65からベース層70の領域へ注入さ
れ、この電子の殆どがベース・コレクタ接合に達し、逆
電圧による電界でコレクタ層71に吸収されコレクタ電流
となるが、コレクタ層71とベース層70の間に逆バイアス
が印加されていると、コレクタ層71が非常に薄いため、
アバランシェブレークダウンにより生じたホットエレク
トロンが、増幅されて表面より外部に放出され、電荷が
発生して、スクリーン孔75より電子が放出される。この
ような構成の電荷発生器を、プリンタの電荷発生器とし
て使用する場合には、上方に誘電性ドラムが位置するこ
とになる。
In the charge generator thus constructed, when a forward voltage is applied between the emitter layer 65 and the base layer 70, electrons are injected from the emitter layer 65 into the region of the base layer 70, and the electrons are injected. Most of it reaches the base-collector junction and is absorbed by the collector layer 71 due to the electric field due to the reverse voltage to generate a collector current. However, when a reverse bias is applied between the collector layer 71 and the base layer 70, the collector layer 71 is extremely damaged. Because it is thin
The hot electrons generated by the avalanche breakdown are amplified and emitted from the surface to the outside, and charges are generated, and electrons are emitted from the screen hole 75. When the charge generator having such a structure is used as a charge generator of a printer, the dielectric drum is located above.

【0035】なお、上記第1〜第4実施例において、不
純物を含むシリコン表面が大気中に露出している構造の
電荷発生器において、該表面に数十ÅのSiO2 ,SiO
N,Si3 ON4 膜を追加形成する構成を採用することに
より、表面の保護効果や、電流の安定効果が得られる。
In the charge generator having the structure in which the silicon surface containing impurities is exposed to the atmosphere in the first to fourth embodiments, several tens of liters of SiO 2 and SiO 2 are formed on the surface.
By adopting the structure in which the N, Si 3 ON 4 film is additionally formed, a surface protecting effect and a current stabilizing effect can be obtained.

【0036】また上記各実施例においては、静電像形成
装置への応用を念頭において本発明に係る電荷発生器の
実施例を説明してきたが、勿論本発明に係る電荷発生器
の応用としては、静電像形成装置以外にも多様な応用が
考えられる。他の応用の一例としては、フラットパネル
ディスプレイ等の表示装置が挙げられる。上記各実施例
においては、静電像形成装置への応用を念頭において、
誘電性ドラムを電荷発生器に対向して配置することにつ
いて説明を行ったが、本発明に係る電荷発生器をフラッ
トパネルディスプレイ応用する場合には、誘電性ドラム
を配置する位置に、電子等の荷電粒子の照射により、青
〜赤の可視光を発光する蛍光材料薄膜が形成された蛍光
板を配置することになる。このように蛍光板を配置した
場合、発光は電荷発生器とは逆の方向に向かって放射さ
れる。また蛍光板と電荷発生器との間の雰囲気は、大気
圧以下の気圧を有するヘリウム,ネオン,アルゴン等の
ガス雰囲気、あるいは真空状態とする。このように構成
したフラットパネルディスプレイにおいて、電荷発生器
から時系列的に放射される荷電粒子が蛍光板に照射さ
れ、蛍光板から電荷発生器とは反対方向に可視光の発生
が生じる。電荷発生制御素子を2次元的に配列した電荷
発生器を用いることにより、ディスプレイが形成され
る。以上のべたように、本発明に係る電荷発生器は、静
電像形成装置への応用以外にも多くの装置への応用が可
能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the embodiments of the charge generator according to the present invention have been described with the application to the electrostatic image forming device in mind, but of course the application of the charge generator according to the present invention is In addition to the electrostatic image forming apparatus, various applications are possible. Examples of other applications include display devices such as flat panel displays. In each of the above embodiments, in consideration of the application to the electrostatic image forming apparatus,
Although it has been described that the dielectric drum is arranged opposite to the charge generator, when the charge generator according to the present invention is applied to a flat panel display, an electronic device such as an electron is placed at the position where the dielectric drum is arranged. By irradiating the charged particles, a fluorescent plate on which a fluorescent material thin film that emits visible light of blue to red is formed is arranged. When the fluorescent plate is arranged in this way, light emission is emitted in the direction opposite to the direction of the charge generator. The atmosphere between the fluorescent plate and the charge generator is a gas atmosphere of helium, neon, argon or the like having an atmospheric pressure lower than atmospheric pressure, or a vacuum state. In the flat panel display configured as described above, the fluorescent particles are irradiated with the charged particles that are sequentially emitted from the charge generator, and visible light is generated from the fluorescent plate in the direction opposite to the direction of the charge generator. A display is formed by using a charge generator in which charge generation control elements are arranged two-dimensionally. As described above, the charge generator according to the present invention can be applied to many devices other than the electrostatic image forming device.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、請求項1及び2記載の発明によれば、半導体基板上
に形成したPN接合ダイオードにより電子放出部を形成
しているので、逆バイアスを数十V印加しただけで電子
放出が可能となり、従来のコロナ放電による絶縁膜の膜
減りがなく、優れた耐久性を有し、信頼性の高い電荷発
生器を実現することができる。また駆動電圧を発生させ
るジェネレータの構成が著しく単純化される。請求項3
及び4記載の発明によれば、数十Vの駆動電圧で容易に
電荷を発生させることの可能て電荷発生器を容易に製造
することができる。更に請求項5及び6記載の発明によ
れば、半導体基板と該半導体基板上に形成した極薄の金
属膜とで電子放出部を構成しているので、逆バイアスを
数十V印加するだけで電子放出が可能となり、信頼性の
高い電荷発生器を実現することができる。更に請求項7
記載の発明によれば、半導体基板上に形成したPNPも
しくはNPN構造のバイポーラトランジスタにより電子
放出部を構成しているので、非常に薄いコレクタ層を形
成することにより逆バイアスを数十V印加するだけで電
子放出が可能となり、信頼性の高い電荷発生器を実現す
ることができる。また請求項8記載の発明によれば、電
荷発生制御素子を容易にアレイ状に形成することができ
る。更に請求項9又は10記載の発明によれば、数十Vの
駆動電圧で容易に駆動させることの可能な静電像形成装
置あるいは表示装置を実現することができる。
As described above on the basis of the embodiments, according to the first and second aspects of the present invention, the electron emitting portion is formed by the PN junction diode formed on the semiconductor substrate. Only by applying a bias of several tens of V, electrons can be emitted, the insulating film is not reduced by the conventional corona discharge, and it is possible to realize a highly reliable charge generator having excellent durability. Moreover, the configuration of the generator for generating the drive voltage is significantly simplified. Claim 3
According to the inventions described in (4) and (4), it is possible to easily generate charges with a driving voltage of several tens of V, and it is possible to easily manufacture the charge generator. Further, according to the fifth and sixth aspects of the invention, since the electron emitting portion is constituted by the semiconductor substrate and the ultrathin metal film formed on the semiconductor substrate, it is only necessary to apply a reverse bias of several tens of volts. Electrons can be emitted, and a highly reliable charge generator can be realized. Further claim 7
According to the described invention, since the electron emission portion is constituted by the PNP or NPN structure bipolar transistor formed on the semiconductor substrate, it is only necessary to apply a reverse bias of several tens of V by forming a very thin collector layer. Therefore, electrons can be emitted, and a highly reliable charge generator can be realized. According to the invention of claim 8, the charge generation control elements can be easily formed in an array. Further, according to the invention of claim 9 or 10, it is possible to realize an electrostatic image forming device or a display device which can be easily driven by a driving voltage of several tens of volts.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電荷発生器の第1実施例の単一の
電荷発生制御素子部分を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a single charge generation control element portion of a first embodiment of a charge generator according to the present invention.

【図2】図1に示した第1実施例の製造方法を説明する
ための製造工程を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the manufacturing method of the first embodiment shown in FIG.

【図3】図2に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process following the manufacturing process shown in FIG. 2;

【図4】図3に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 4 is a view showing a manufacturing process following the manufacturing process shown in FIG. 3;

【図5】図4に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 5 is a view showing a manufacturing process subsequent to the manufacturing process shown in FIG. 4;

【図6】図5に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 6 is a view showing a manufacturing process subsequent to the manufacturing process shown in FIG. 5;

【図7】図6に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 6;

【図8】図7に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process subsequent to the manufacturing process shown in FIG. 7;

【図9】図8に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
9 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 8. FIG.

【図10】第1実施例の変形例の一部を省略して示す断面
図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a part of a modification of the first embodiment with a part thereof omitted.

【図11】第1実施例の全体構成を示す概略斜視図及び回
路構成図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view and a circuit configuration diagram showing an overall configuration of the first embodiment.

【図12】第2実施例を説明するための製造工程を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the second embodiment.

【図13】第3実施例を説明するための製造工程を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the third embodiment.

【図14】第4実施例を説明するための製造工程を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a manufacturing process for explaining the fourth embodiment.

【図15】図14に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
15 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 14.

【図16】図15に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
16 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 15.

【図17】図16に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 16.

【図18】図17に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
18 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 17.

【図19】図18に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 18.

【図20】図19に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
20 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 19.

【図21】図20に示した製造工程に続く製造工程を示す図
である。
FIG. 21 is a diagram showing a manufacturing process that follows the manufacturing process shown in FIG. 20.

【図22】従来の電荷発生器の構成例を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a configuration example of a conventional charge generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N型半導体基板 2 酸化シリコン 3 Pウエル層駆動ライン 4 N+ 層 5 多結晶シリコン 6 ポリイミド層 7 スクリーン電極 8 スクリーン孔 11 N型半導体基板 12 窒化シリコン 13 レジスト 14 LOCOS酸化シリコン 15 パッド酸化シリコン 16 ホウ素 17 Pウエル層(駆動ライン) 18 多結晶シリコン 19 N+ 層 20 ポリイミド 21 スクリーン電極 22 スクリーン孔 30 電荷発生制御素子 31 アレイ部 32 H方向スキャナ 33 スイッチ選択線 34 スイッチトランジスタ 35 電圧印加端子 36 ドレインライン 37 V方向スキャナ 38 多結晶シリコン選択線 41 N型半導体基板 42 LOCOS酸化膜 43 パッド酸化シリコン 44 駆動ライン(Pウエル層) 45 PH3 (フォスフィン) 46 N+ 層 47 Al 膜 51 N型半導体基板 52 LOCOS酸化膜 53 駆動ライン(Pウエル層) 54 金属膜 61 P型半導体基板 62 酸化膜 63 レジストパターン 64 BL層 65 N型エミッタ層 66 酸化膜 67 P型アイソレーション 68 酸化膜 69 ホウ素 70 ベース層 71 N+ 型コレクタ層 72 金属膜 73 ポリイミド 74 スクリーン電極 75 スクリーン孔1 N-type semiconductor substrate 2 Silicon oxide 3 P well layer drive line 4 N + layer 5 Polycrystalline silicon 6 Polyimide layer 7 Screen electrode 8 Screen hole 11 N-type semiconductor substrate 12 Silicon nitride 13 Resist 14 LOCOS silicon oxide 15 Pad silicon oxide 16 Boron 17 P well layer (driving line) 18 Polycrystalline silicon 19 N + layer 20 Polyimide 21 Screen electrode 22 Screen hole 30 Charge generation control element 31 Array section 32 H direction scanner 33 Switch selection line 34 Switch transistor 35 Voltage application terminal 36 Drain Line 37 V direction scanner 38 Polycrystalline silicon selection line 41 N-type semiconductor substrate 42 LOCOS oxide film 43 Pad silicon oxide 44 Drive line (P well layer) 45 PH 3 (phosphine) 46 N + layer 47 Al film 51 N-type semiconductor substrate 52 LOCOS oxide film 53 Drive line (P well layer) 54 Gold Metallic film 61 P-type semiconductor substrate 62 Oxide film 63 Resist pattern 64 BL layer 65 N-type emitter layer 66 Oxide film 67 P-type isolation 68 Oxide film 69 Boron 70 Base layer 71 N + type collector layer 72 Metal film 73 Polyimide 74 Screen Electrode 75 screen hole

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 大気中もしくは真空中に、電子もしくは
電荷を放出する機能を有する電荷発生制御素子を1次元
あるいは2次元状に配列して構成した電荷発生器におい
て、前記電荷発生制御素子を半導体基板上に形成すると
共に、該電荷発生制御素子の電子放出部をP−N接合を
有するダイオードで構成し、該ダイオードに逆バイアス
を印加することによって電子もしくは電荷を放出するよ
うに構成したことを特徴とする電荷発生器。
1. A charge generator, which is configured by arranging charge generation control elements having a function of emitting electrons or charges in a one-dimensional or two-dimensional array in the atmosphere or vacuum, wherein the charge generation control elements are semiconductors. The electron emission part of the charge generation control element is formed on a substrate and is constituted by a diode having a P-N junction, and a reverse bias is applied to the diode to emit electrons or charges. Characteristic charge generator.
【請求項2】 前記P−N接合を有するダイオードのN
層は、前記半導体基板の極表面に形成した数十Å程度の
拡散層で構成されていることを特徴とする請求項1記載
の電荷発生器。
2. An N of a diode having the P-N junction.
The charge generator according to claim 1, wherein the layer is composed of a diffusion layer of about several tens of liters formed on the extreme surface of the semiconductor substrate.
【請求項3】 請求項1又は2記載の電荷発生器の製造
方法において、前記P−N接合を有するダイオードのN
層を多結晶シリコンからの拡散で形成することを特徴と
する電荷発生器の製造方法。
3. The method of manufacturing a charge generator according to claim 1, wherein the N of the diode having the P—N junction is used.
A method of manufacturing a charge generator, wherein the layer is formed by diffusion from polycrystalline silicon.
【請求項4】 請求項1又は2記載の電荷発生器の製造
方法において、前記P−N接合を有するダイオードのN
層をイオン注入法により形成することを特徴とする電荷
発生器の製造方法。
4. The method of manufacturing a charge generator according to claim 1, wherein the N of the diode having the P—N junction is used.
A method of manufacturing a charge generator, wherein the layer is formed by an ion implantation method.
【請求項5】 大気中もしくは真空中に、電子もしくは
電荷を放出する機能を有する電荷発生制御素子を1次元
あるいは2次元状に配列して構成した電荷発生器におい
て、前記電荷発生制御素子を半導体基板上に形成すると
共に、該電荷発生制御素子の電子放出部を前記半導体基
板と該半導体基板上に形成された極薄の金属膜とで構成
していることを特徴とする電荷発生器。
5. A charge generator comprising a one-dimensional or two-dimensional array of charge generation control elements having a function of releasing electrons or charges into the atmosphere or vacuum, wherein the charge generation control elements are semiconductors. A charge generator, which is formed on a substrate, and in which the electron emission portion of the charge generation control element is composed of the semiconductor substrate and an extremely thin metal film formed on the semiconductor substrate.
【請求項6】 前記電子放出部を構成する極薄の金属膜
は、白金又は金で構成されていることを特徴とする請求
項5記載の電荷発生器。
6. The charge generator according to claim 5, wherein the ultrathin metal film forming the electron emitting portion is made of platinum or gold.
【請求項7】 大気中もしくは真空中に、電子もしくは
電荷を放出する機能を有する電荷発生制御素子を1次元
あるいは2次元状に配列して構成した電荷発生器におい
て、前記電荷発生制御素子を半導体基板上に形成すると
共に、前記電荷発生制御素子の電子放出部をPNPもし
くはNPN構造のバイポーラトランジスタで構成してい
ることを特徴とする電荷発生器。
7. A charge generator comprising a charge generation control element having a function of emitting electrons or charges in a one-dimensional or two-dimensional array in the atmosphere or in a vacuum, wherein the charge generation control element is a semiconductor. A charge generator formed on a substrate, wherein the electron emission portion of the charge generation control element is composed of a bipolar transistor having a PNP or NPN structure.
【請求項8】 前記電荷発生制御素子の電子放出部を駆
動するための電圧印加ラインを備え、該電圧印加ライン
は前記電荷発生制御素子の配列方向に対して斜めに交差
して半導体基板内に形成されていることを特徴とする請
求項1,2,5〜7のいずれか1項に記載の電荷発生
器。
8. A voltage application line for driving an electron emission portion of the charge generation control element is provided, and the voltage application line intersects obliquely with an arrangement direction of the charge generation control element in a semiconductor substrate. The electric charge generator according to claim 1, wherein the electric charge generator is formed.
【請求項9】 請求項1,2,5〜7のいずれか1項に
記載の電荷発生器と該電荷発生器に対向して配置された
誘電性ドラムとで構成したことを特徴とする静電像形成
装置。
9. A static discharge device, comprising: the charge generator according to claim 1, 2, 5 or 7, and a dielectric drum arranged to face the charge generator. Electrographic device.
【請求項10】 請求項1,2,5〜7のいずれか1項に
記載の電荷発生器と該電荷発生器に対向して配置された
蛍光板とで構成したことを特徴とする表示装置。
10. A display device comprising the charge generator according to claim 1, 2, or 5 and a fluorescent plate arranged to face the charge generator.
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