JP2000208034A - Manufacture of electron emitting element - Google Patents
Manufacture of electron emitting elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子の製造
方法に関し、特に、電子の放出を安定させてエミッショ
ン特性を向上させることができると共に、ゲートリーク
を防止することができる電子放出素子の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device, and more particularly, to a method for manufacturing an electron-emitting device capable of stabilizing electron emission to improve emission characteristics and preventing gate leakage. About the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子放出素子においては、コーン
形状（円錐状）の先端部を有する所謂スピント型のシリ
コンエミッタが設けられている。このシリコンエミッタ
の先端部以外の領域（基部）に選択的に絶縁層が形成さ
れており、この絶縁層の上にはゲート電極が形成されて
いる。また、電子放出素子から離隔して設けられた基板
等にアノード電極（いずれも図示せず）が形成されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called Spindt-type silicon emitter having a cone-shaped (conical) tip is provided in an electron-emitting device. An insulating layer is selectively formed in a region (base) other than the tip portion of the silicon emitter, and a gate electrode is formed on the insulating layer. An anode electrode (neither is shown) is formed on a substrate or the like provided separately from the electron-emitting device.
【０００３】このように構成された従来の電子放出素子
においては、ゲート電極に電圧が印加されると、エミッ
タの先端部に強い電界が誘起される。このため、トンネ
ル現象によりエミッタの先端部から電子が放出されてエ
ミッション電流が生じる。また、アノード電極に正電圧
が印加されると、放出電子がアノード電極に向かいアノ
ード電流が生じる。In a conventional electron-emitting device having such a configuration, when a voltage is applied to the gate electrode, a strong electric field is induced at the tip of the emitter. Therefore, electrons are emitted from the tip of the emitter due to the tunnel phenomenon, and an emission current is generated. Further, when a positive voltage is applied to the anode electrode, the emitted electrons are directed to the anode electrode to generate an anode current.
【０００４】次に、従来の電子放出素子の製造方法を説
明する。先ず、ウェハ上にシリコンエミッタの基部を形
成する。次に、シリコンエミッタの基部上に絶縁層を形
成し、そして、この絶縁層の上にゲート電極を形成す
る。その後、絶縁層及びゲート電極を選択的に除去しシ
リコンエミッタ基部を露出させ、その露出面にコーン形
状のシリコンエミッタ先端部を形成することにより、電
子放出素子が得られる。その後、電子放出素子が形成さ
れたウェハをダイシング加工し、電子放出素子のチップ
に対しボンディング及びパッケージングを行う。Next, a method for manufacturing a conventional electron-emitting device will be described. First, a base of a silicon emitter is formed on a wafer. Next, an insulating layer is formed on the base of the silicon emitter, and a gate electrode is formed on the insulating layer. Thereafter, the electron-emitting device is obtained by selectively removing the insulating layer and the gate electrode to expose the silicon emitter base, and forming a cone-shaped silicon emitter tip on the exposed surface. Thereafter, the wafer on which the electron-emitting devices are formed is diced, and bonding and packaging are performed on the chips of the electron-emitting devices.
【０００５】ところで、電子放出素子の製造工程におい
て、シリコンエミッタの表面の安定性が悪く、その表面
が酸化されたり、炭素等が吸着する。また、絶縁層の露
出断面（絶縁層におけるエミッタの先端部に面して露出
した断面）に付着物が形成される。このため、シリコン
エミッタの表面状態が変化し、仕事関数（物質のフェル
ミ準位から零電界空間に電子を放出するのに必要な最小
限のエネルギ）が変化するため、電子の放出が安定せ
ず、エミッション特性（ゲート電極とエミッタとの間の
電圧とアノード電流との関係、及び仕事関数の大きさ）
が悪いと共に、エミッタとゲート電極とが絶縁層の露出
断面に形成された付着物により導通し、ゲート電極とエ
ミッタとの間に電流（ゲート電流）が漏れるゲートリー
クが発生し易いという問題点がある。In the manufacturing process of the electron-emitting device, the surface of the silicon emitter has poor stability, and the surface is oxidized or carbon or the like is adsorbed. Further, a deposit is formed on an exposed cross section of the insulating layer (a cross section exposed to the tip of the emitter in the insulating layer). As a result, the surface state of the silicon emitter changes, and the work function (the minimum energy required to emit electrons from the Fermi level of the substance to the zero electric field space) changes, so that the emission of electrons is not stabilized. , Emission characteristics (relationship between voltage between gate electrode and emitter and anode current, and magnitude of work function)
In addition, there is a problem that the emitter and the gate electrode are electrically connected to each other due to the deposit formed on the exposed cross section of the insulating layer, and a current (gate current) leaks between the gate electrode and the emitter. is there.
【０００６】上述した問題点を解決するために、電子放
出素子の製造工程において、エミッタの表面及び絶縁層
の露出断面に形成された炭素等の付着物を除去する必要
がある。そこで、ダイシング及びボンディングが行われ
た電子放出素子をパッケージングする工程の後に、高真
空雰囲気中で加熱処理を行い、エミッタの表面及び絶縁
層の露出断面の付着物を除去している。また、水素処理
により付着物を除去する方法もある。In order to solve the above-mentioned problems, it is necessary to remove deposits such as carbon formed on the surface of the emitter and on the exposed cross section of the insulating layer in the manufacturing process of the electron-emitting device. Therefore, after the step of packaging the electron-emitting device that has been diced and bonded, heat treatment is performed in a high vacuum atmosphere to remove deposits on the surface of the emitter and the exposed cross section of the insulating layer. There is also a method of removing the deposit by hydrogen treatment.
【０００７】一方、特開平９−３０６３３９号公報に
は、導電層（エミッタ基部）、絶縁層、ゲート層（ゲー
ト電極）及びエミッタチップ（エミッタ先端部）の耐熱
範囲内の温度で真空中の加熱脱離が可能な酸化膜又は窒
化膜をエミッタチップの表面に形成し、酸化膜又は窒化
膜を真空中に配置される際に加熱除去する方法が記載さ
れている。例えば、モリブデンをエミッタチップとした
場合、エミッタチップの形成後、電子放出素子を圧力が
１０4Ｐａ台の酸素雰囲気中に置き、３５０乃至５５０
℃に加熱する。これにより、モリブデンのエミッタチッ
プの表面にＭｏＯ 3酸化膜が選択的に形成される。その
後、電極放出素子はＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ
Ｔｕｂｅ）等の装置に実装されるが、この実装工程に含
まれる脱ガス工程により結果的にＭｏＯ3酸化膜は、真
空中で加熱される。これにより、ＭｏＯ3酸化膜は脱離
して正常なエミッタチップの表面が得られると共に、絶
縁層の露出断面に付着した付着物も除去される。なお、
装置に実装するときの配線材の融点を考慮してＭｏＯ3
酸化膜の加熱温度は５００℃程度以下に制限される。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-306339 discloses
Are the conductive layer (emitter base), insulating layer, gate layer (gate
Heat resistance of the emitter tip) and the emitter tip (emitter tip)
Oxide film or nitride that can be desorbed by heating in vacuum at a temperature within the range
Oxide film is formed on the surface of the emitter chip,
A method for removing the film by heating when placed in a vacuum is described.
Have been. For example, molybdenum was used as the emitter tip
In this case, after forming the emitter tip,
10FourPlace in an oxygen atmosphere on the order of Pa, 350 to 550
Heat to ° C. This allows the molybdenum emitter chip
MoO on the surface of the ThreeAn oxide film is selectively formed. That
Later, the electrode emitting element is a CRT (Cathode Ray).
Tube) is included in this mounting process.
The resulting degassing process results in MoOThreeOxide film is true
Heated in the air. With this, MoOThreeOxide film detached
Normal emitter tip surface
Any deposits on the exposed cross section of the edge layer are also removed. In addition,
MoO in consideration of the melting point of wiring material when mounting on equipmentThree
The heating temperature of the oxide film is limited to about 500 ° C. or less.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリコンエミッタが設けられた電子放出素子の製造方法
においては、例えば、ボンディング工程により形成され
るボンディングワイヤ部及びパッケージング工程におい
て使用される接着剤の耐熱温度の関係で、加熱処理の温
度を６００℃以下にする必要がある。このため、付着物
の除去効果が充分ではなく、シリコンエミッタからの電
子の放出が安定せず、エミッション特性が悪いと共に、
ゲートリークが生じやすいという問題点がある。また、
水素処理においても、充分な付着物除去効果は得られな
い。However, in a conventional method of manufacturing an electron-emitting device provided with a silicon emitter, for example, a bonding wire portion formed in a bonding process and an adhesive used in a packaging process are not used. Due to the heat resistance temperature, the temperature of the heat treatment needs to be 600 ° C. or less. For this reason, the effect of removing the deposit is not sufficient, the emission of electrons from the silicon emitter is not stable, the emission characteristics are poor, and
There is a problem that gate leakage is likely to occur. Also,
Even in the hydrogen treatment, a sufficient deposit removing effect cannot be obtained.
【０００９】一方、特開平９−３０６３３９号公報に開
示された電界放出型冷陰極の製造方法においては、絶縁
層の露出断面に付着した付着物を除去するための加熱温
度は５００℃程度以下に制限されるため、付着物の除去
効果が十分ではなく、ゲートリークが生じやすいという
問題点がある。On the other hand, in the method of manufacturing a field emission type cold cathode disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-306339, the heating temperature for removing the deposits on the exposed cross section of the insulating layer is about 500 ° C. or less. Because of the limitation, there is a problem that the effect of removing the deposits is not sufficient and gate leakage is likely to occur.
【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、電子の放出を安定させてエミッション特性
を向上させることができると共に、ゲートリークを防止
することができる電子放出素子の製造方法を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and a method of manufacturing an electron-emitting device capable of improving emission characteristics by stabilizing electron emission and preventing gate leakage. The purpose is to provide.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係る電子放出素
子の製造方法は、電子を放出する先端部を有するエミッ
タと、電界印加用のゲート電極と、前記エミッタとゲー
ト電極との間の絶縁層とを有する電子放出素子の製造方
法において、前記エミッタを形成した後ウェハをダイシ
ング加工する前に、真空中で６００℃以上に加熱処理す
ることを特徴とする。According to the present invention, there is provided a method of manufacturing an electron-emitting device, comprising: an emitter having a tip for emitting electrons; a gate electrode for applying an electric field; and an insulation between the emitter and the gate electrode. In the method for manufacturing an electron-emitting device having a layer, after forming the emitter and before dicing the wafer, a heat treatment is performed at 600 ° C. or more in a vacuum.
【００１２】前記加熱処理時の真空度は圧力が１０-8Ｔ
ｏｒｒ以下であると好ましい。また、前記加熱処理の温
度は８００℃以上であると好ましい。[0012] The degree of vacuum at the time of the heat treatment is a pressure of 10 -8 T
It is preferable that it is not more than orr. Further, the temperature of the heat treatment is preferably 800 ° C. or higher.
【００１３】また、前記エミッタはシリコンから構成す
ることができ、前記絶縁層は酸化シリコンから構成する
ことができ、また、前記ゲート電極はタングステンシリ
サイドにより形成することができる。Further, the emitter can be made of silicon, the insulating layer can be made of silicon oxide, and the gate electrode can be made of tungsten silicide.
【００１４】本発明においては、従来のように電子放出
素子をパッケージングする工程の後ではなく、エミッタ
を形成した後ウェハをダイシング加工する前に、真空中
で加熱処理し、エミッタの表面及び絶縁層の露出断面の
付着物を除去するので、例えば、ボンディング工程にお
いて形成されるワイヤボンディング部及びパッケージン
グ時に使用される接着剤の耐熱温度を考慮する必要がな
く、加熱処理の温度を６００℃以上に高くすることがで
きる。これにより、エミッタの表面及び絶縁層の露出断
面の付着物を除去する効果を向上させることができる。
従って、エミッタの先端部からの電子の放出を安定させ
てエミッション特性を向上させることができる共に、ゲ
ートリークを防止することができる。According to the present invention, the surface of the emitter and the insulation are heated not after the step of packaging the electron-emitting device but in the vacuum after the emitter is formed and before the wafer is diced. Since the deposits on the exposed cross section of the layer are removed, it is not necessary to consider, for example, the heat-resistant temperature of the wire bonding portion formed in the bonding step and the adhesive used in packaging, and the temperature of the heat treatment is set to 600 ° C. or more. Can be higher. Thereby, the effect of removing the deposit on the surface of the emitter and the exposed cross section of the insulating layer can be improved.
Therefore, emission of electrons from the tip portion of the emitter can be stabilized to improve emission characteristics, and gate leakage can be prevented.
【００１５】また、加熱処理時の真空度は圧力が１０-8
Ｔｏｒｒ以下であると、加熱処理をすること自体でエミ
ッタの表面及び絶縁層の露出断面に付着物が形成される
ことを防止することができる。The degree of vacuum at the time of the heat treatment is 10 -8.
When the pressure is equal to or lower than Torr, the heat treatment itself can prevent the formation of deposits on the surface of the emitter and the exposed cross section of the insulating layer.
【００１６】更に、加熱処理の温度が８００℃以上であ
ると、エミッタの表面及び絶縁層の露出断面の付着物を
除去する効果を更に向上させることができる。Further, when the temperature of the heat treatment is 800 ° C. or more, the effect of removing the deposits on the surface of the emitter and the exposed cross section of the insulating layer can be further improved.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る電子
放出素子の製造方法について、添付の図面を参照して具
体的に説明する。図１は本発明の実施例に係る製造方法
により製造された電子放出素子を示す断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing an electron-emitting device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an electron-emitting device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
【００１８】図１に示すように、この電子放出素子にお
いては、コーン形状（円錐状）の先端部１ａを有する所
謂スピント型のシリコンエミッタ１が設けられている。
このシリコンエミッタ１の先端部１ａ以外の領域（基部
１ｂ）に選択的に絶縁層として膜厚が５０００Åの酸化
シリコン膜２が形成されており、この酸化シリコン膜２
の上には、ゲート電極として膜厚が２０００Åのタング
ステンシリサイド膜３が形成されている。なお、酸化シ
リコン膜２においてシリコンエミッタ１の先端部１ａに
面する断面（露出断面２ａ）は露出している。また、電
子放出素子から離隔して設けられた基板等にアノード電
極（いずれも図示せず）が形成されている。As shown in FIG. 1, this electron-emitting device is provided with a so-called Spindt-type silicon emitter 1 having a cone-shaped (conical) tip 1a.
A silicon oxide film 2 having a thickness of 5000.degree. Is selectively formed as an insulating layer in a region (base portion 1b) other than the tip portion 1a of the silicon emitter 1.
A tungsten silicide film 3 having a thickness of 2000 .ANG. Is formed thereon as a gate electrode. The cross section (exposed cross section 2a) of the silicon oxide film 2 facing the tip 1a of the silicon emitter 1 is exposed. An anode electrode (neither is shown) is formed on a substrate or the like provided separately from the electron-emitting device.
【００１９】この電子放出素子においては、タングステ
ンシリサイド膜３に電圧が印加されると、エミッタの先
端部１ａに強い電界が誘起される。このため、トンネル
現象によりエミッタの先端部１ａから電子が放出されて
エミッション電流が生じる。また、アノード電極に正電
圧が印加されると、放出電子がアノード電極に向かいア
ノード電流が生じる。In this electron-emitting device, when a voltage is applied to the tungsten silicide film 3, a strong electric field is induced at the tip 1a of the emitter. Therefore, electrons are emitted from the tip portion 1a of the emitter due to the tunnel phenomenon, and an emission current is generated. Further, when a positive voltage is applied to the anode electrode, the emitted electrons are directed to the anode electrode to generate an anode current.
【００２０】次に、本実施例の電子放出素子の製造方法
を説明する。先ず、ウェハ上にシリコンエミッタの基部
１ｂを形成する。次に、シリコンエミッタの基部１ｂ上
に酸化シリコン膜２を形成し、そして、この酸化シリコ
ン膜２の上にタングステンシリサイド膜３を形成する。
その後、酸化シリコン膜２及びタングステンシリサイド
膜３を選択的に除去しシリコンエミッタ基部１ｂを露出
させ、その露出面にコーン形状のシリコンエミッタ先端
部１ａを形成する。これにより、電子放出素子が得られ
る。その後、高真空雰囲気中（真空度が１０-8Ｔｏｒｒ
以下）で加熱温度８００℃、加熱時間１５分の条件で、
加熱処理する。次いで、電子放出素子が形成されたウェ
ハをダイシング加工し、電子放出素子のチップに対し、
ボンディング及びパッケージングを行う。Next, a method for manufacturing the electron-emitting device of this embodiment will be described. First, a silicon emitter base 1b is formed on a wafer. Next, a silicon oxide film 2 is formed on the base 1b of the silicon emitter, and a tungsten silicide film 3 is formed on the silicon oxide film 2.
Thereafter, the silicon oxide film 2 and the tungsten silicide film 3 are selectively removed to expose the silicon emitter base 1b, and a cone-shaped silicon emitter tip 1a is formed on the exposed surface. Thereby, an electron-emitting device is obtained. Then, in a high vacuum atmosphere (vacuum degree is 10 -8 Torr)
Below) at a heating temperature of 800 ° C and a heating time of 15 minutes,
Heat treatment. Next, the wafer on which the electron-emitting devices are formed is diced, and the chips of the electron-emitting devices are
Perform bonding and packaging.
【００２１】このように構成された本実施例方法におい
ては、従来のように電子放出素子をパッケージングする
工程の後ではなく、エミッタを形成した後ウェハをダイ
シング加工する前に、高真空雰囲気中で加熱処理を行う
ことにより、エミッタの先端部１ａの表面及び酸化シリ
コン膜２の露出断面２ａの付着物を除去するので、ボン
ディング工程により形成されるボンディングワイヤ部及
びパッケージング工程において使用される接着剤の耐熱
温度（約６００℃）を考慮する必要がない。このため、
加熱処理の温度を６００℃に高くすることができる。こ
れにより、エミッタの先端部１ａの表面及び酸化シリコ
ン膜２の露出断面２ａの付着物を除去する効果を向上さ
せることができる。従って、シリコンエミッタ１の先端
部１ａからの電子の放出を安定させてエミッション特性
（ゲート電極とエミッタとの間の電圧とアノード電流と
の関係、及び仕事関数の大きさ）を向上させることがで
きると共にゲートリークを防止することができる。In the method according to the present embodiment having the above-described structure, not after the step of packaging the electron-emitting device as in the prior art, but before the dicing of the wafer after the formation of the emitter, the wafer is placed in a high vacuum atmosphere. The heat treatment is performed to remove the deposits on the surface of the tip portion 1a of the emitter and the exposed cross section 2a of the silicon oxide film 2, so that the bonding wire portion formed in the bonding process and the bonding used in the packaging process are removed. It is not necessary to consider the heat resistant temperature of the agent (about 600 ° C.). For this reason,
The temperature of the heat treatment can be increased to 600 ° C. Thereby, the effect of removing the deposit on the surface of the tip portion 1a of the emitter and the exposed cross section 2a of the silicon oxide film 2 can be improved. Accordingly, emission of electrons (the relationship between the voltage between the gate electrode and the emitter and the anode current and the magnitude of the work function) can be improved by stabilizing the emission of electrons from the tip portion 1a of the silicon emitter 1. In addition, gate leakage can be prevented.
【００２２】なお、加熱温度は６００℃以上であればよ
いが、特に、８００℃以上であると、付着物の除去効果
が向上するため好ましい。また、真空度が低い状態で加
熱処理を行うと、その処理自体によりシリコンエミッタ
１の表面に付着物が形成される場合があり逆にエミッシ
ョン特性が低下するため、加熱処理時の真空度は圧力が
１０-8Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。The heating temperature may be at least 600 ° C., and particularly preferably at least 800 ° C., since the effect of removing adhering substances is improved. If the heat treatment is performed in a state where the degree of vacuum is low, deposits may be formed on the surface of the silicon emitter 1 due to the heat treatment itself, and conversely, the emission characteristics may be reduced. Is preferably 10 −8 Torr or less.
【００２３】また、従来は電子放出素子をパッケージン
グ工程の後で、加熱処理していたのに対し、本実施例に
おいては、電子放出素子をダイシング加工する前のウェ
ハ状態で加熱処理するので、加熱処理時において電子放
出素子１個当たりに必要なスペースが小さい。このた
め、同時により多くの電子放出素子の加熱処理を行うこ
とができる。In contrast to the conventional heat treatment of the electron-emitting device after the packaging process, in the present embodiment, the heat-treatment is performed in a wafer state before the dicing process of the electron-emitting device. The space required for one electron-emitting device during the heat treatment is small. Therefore, heat treatment of more electron-emitting devices can be performed at the same time.
【００２４】なお、本実施例においては、シリコンエミ
ッタはスピント型であるが、本発明においてはこれに限
らず、エッジ型及びｔｅｘｔｕｒｅ型であってもよい。
また、本実施例においては、エミッタはシリコンからな
るが、本発明においては、耐熱温度が６００℃を越える
ものであれば、シリコンに限らない。In this embodiment, the silicon emitter is of the Spindt type. However, the present invention is not limited to this, and the silicon emitter may be of the edge type or the texture type.
In this embodiment, the emitter is made of silicon. However, in the present invention, the emitter is not limited to silicon as long as the heat-resistant temperature exceeds 600 ° C.
【００２５】[0025]
【実施例】次に、本実施例方法により製造した電子放出
素子のエミッション特性及びゲート電流特性（ゲート電
流と、ゲート電極とエミッタとの間の電圧との関係）を
本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。Next, the emission characteristics and the gate current characteristics (relationship between the gate current and the voltage between the gate electrode and the emitter) of the electron-emitting device manufactured by the method of the present embodiment are out of the scope of the present invention. This will be described in comparison with an example.
【００２６】図２は本発明の実施例に係る製造方法によ
り製造された電子放出素子及び比較例方法による電子放
出素子のエミッション特性を示す図であって、（ａ）は
ゲート電極とエミッタとの間の電圧（Ｖg-k）とアノー
ド電流（Ｉa）との関係を示すグラフ図、（ｂ）はＦｏ
ｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍプロット図（以下、Ｆ−Ｎ
プロット図）である。また、図３は本発明の実施例に係
る製造方法により製造された電子放出素子及び比較例方
法による電子放出素子のゲート電流特性を示すグラフ図
である。FIGS. 2A and 2B are diagrams showing emission characteristics of the electron-emitting device manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention and the electron-emitting device by the comparative example method, and FIG. Graph showing the relationship between the voltage (V gk ) and the anode current (I a ), and FIG.
Wler-Nordheim plot (hereinafter referred to as FN
FIG. FIG. 3 is a graph showing gate current characteristics of the electron-emitting device manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention and the electron-emitting device manufactured by the comparative example method.
【００２７】本実施例方法による電子放出素子は、ダイ
シング前のウェハ状態で高真空雰囲気中（１０-9Ｔｏｒ
ｒ以下）で加熱温度８００℃、加熱時間１５分間の条件
で、加熱処理された後に、ダイシング、ボンディング及
びパッケージングが行われたものである。The electron-emitting device according to the method of the present embodiment is formed in a high vacuum atmosphere (10 −9 Torr) in a wafer state before dicing.
r), a dicing, a bonding, and a packaging are performed after the heat treatment under the conditions of a heating temperature of 800 ° C. and a heating time of 15 minutes.
【００２８】一方、比較例方法による電子放出素子は、
ダイシング前のウェハ状態で加熱処理されずに、パッケ
ージング後に高真空雰囲気中（１０-9Ｔｏｒｒ以下）で
加熱温度５００℃、加熱時間１５分間の条件で、加熱処
理されたものである。On the other hand, the electron-emitting device according to the comparative example method
The wafer was not subjected to heat treatment in the state of the wafer before dicing, but was subjected to heat treatment after packaging in a high vacuum atmosphere (10 -9 Torr or less) at a heating temperature of 500 ° C. and a heating time of 15 minutes.
【００２９】上述したように、本実施例方法と比較例方
法とは、加熱処理の実施条件のみが異なる。As described above, the method of the present embodiment and the method of the comparative example differ only in the conditions for performing the heat treatment.
【００３０】図２（ａ）に示すように、本実施例方法に
よる電子放出素子のエミッションしきい値電圧（電子が
放出されるのに要する最小電圧）は３０（Ｖ）であり、
一方、比較例方法による電子放出素子のエミッションし
きい値電圧は３５（Ｖ）である。このように、本実施例
方法による電子放出素子の方がエミッションしきい値電
圧の方が低い。即ち、電子が放出されやすい。As shown in FIG. 2A, the emission threshold voltage (minimum voltage required for emitting electrons) of the electron-emitting device according to the present embodiment is 30 (V).
On the other hand, the emission threshold voltage of the electron-emitting device according to the comparative example method is 35 (V). As described above, the emission threshold voltage of the electron-emitting device according to the method of the present embodiment is lower. That is, electrons are easily emitted.
【００３１】また、図２（ｂ）に示すＦ−Ｎプロット図
においては、横軸を１０００／Ｖg- k（１／Ｖ）、縦軸
をＩa／Ｖg-k 2（Ａ／Ｖ2）としてプロットしたときに、
プロット点を結ぶ直線の傾きの大きさが、仕事関数の大
きさに比例していることがわかっている。本実施例方法
による電子放出素子は、比較例方法による電子放出素子
と比較して、その直線の傾きの大きさが小さい。即ち、
本実施例方法による電子放出素子の方が仕事関数は小さ
い。Further, in the F-N plot showing in FIG. 2 (b), the horizontal axis represents 1000 / V gk (1 / V ), the vertical axis I a / V gk 2 (A / V 2) When plotted as
It is known that the magnitude of the slope of the straight line connecting the plot points is proportional to the magnitude of the work function. The electron-emitting device according to the method of the present embodiment has a smaller inclination of the straight line than the electron-emitting device according to the comparative example. That is,
The work function of the electron-emitting device according to the method of this embodiment is smaller than that of the electron-emitting device.
【００３２】シリコンの特性を考慮すると、高真空雰囲
気中で８００℃の加熱処理を行ったことにより、エミッ
タの先端部の形状が変化することは考えられないので、
本実施例の製造方法によりシリコンエミッタの表面の仕
事関数を減少させることができる。このように、エミッ
ション特性が高い。Considering the characteristics of silicon, it is unlikely that the heat treatment at 800 ° C. in a high vacuum atmosphere will change the shape of the tip of the emitter.
According to the manufacturing method of this embodiment, the work function of the surface of the silicon emitter can be reduced. Thus, the emission characteristics are high.
【００３３】また、ゲート電流特性に関しては、図３に
示すように、本実施例の製造方法による電子放出素子
は、比較例方法による電子放出素子と比較して、ゲート
電流の大きさがμＡ単位で２桁小さい。また、比較例方
法による電子放出素子においては、エミッションしきい
値電圧（３５（Ｖ）：図２（ａ）参照）以下の２０
（Ｖ）でゲート電流が流れており、即ち、ゲートリーク
が発生している。一方、本実施例の製造方法による電子
放出素子においては、エミッションしきい値電圧（３０
（Ｖ）：図２（ａ）参照）を越えた段階で初めてゲート
電流は流れ出している。即ち、エミッション電流のゲー
ト電極への飛び込みがある。このように、ゲートリーク
が防止されている。As to the gate current characteristics, as shown in FIG. 3, the electron-emitting device according to the manufacturing method of the present embodiment has a gate current magnitude of μA unit compared to the electron-emitting device according to the comparative example. Is two orders of magnitude smaller. Also, in the electron-emitting device according to the comparative example method, the emission threshold voltage (35 (V): see FIG.
A gate current is flowing at (V), that is, a gate leak has occurred. On the other hand, in the electron-emitting device according to the manufacturing method of this embodiment, the emission threshold voltage (30
(V): See FIG. 2A), the gate current starts flowing for the first time. That is, there is a jump of the emission current into the gate electrode. Thus, the gate leak is prevented.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
エミッタを形成した後ウェハをダイシング加工する前
に、真空中で６００℃以上に加熱処理するため、エミッ
タの表面及び絶縁層の露出断面の付着物を除去する効果
を向上させることができる。従って、エミッタの先端部
からの電子の放出を安定させてエミッション特性を向上
させることができる共に、ゲートリークを防止すること
ができる。As described in detail above, according to the present invention,
After the emitter is formed and before the wafer is diced, the wafer is heat-treated at 600 ° C. or more in a vacuum, so that the effect of removing deposits on the surface of the emitter and the exposed cross section of the insulating layer can be improved. Therefore, emission of electrons from the tip portion of the emitter can be stabilized to improve emission characteristics, and gate leakage can be prevented.
【図１】本発明の実施例に係る製造方法により製造され
た電子放出素子を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an electron-emitting device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例に係る製造方法により製造され
た電子放出素子及び比較例方法による電子放出素子のエ
ミッション特性を示す図であって、（ａ）はゲート電極
とエミッタとの間の電圧とアノード電流との関係を示す
グラフ図、（ｂ）はＦｏｗｌｅｒ−Ｎｏｒｄｈｅｉｍプ
ロット図である。2A and 2B are diagrams illustrating emission characteristics of an electron-emitting device manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention and an electron-emitting device manufactured by a comparative example method, wherein FIG. FIG. 4 is a graph showing a relationship between a voltage and an anode current, and FIG. 4B is a Fowler-Nordheim plot.
【図３】本発明の実施例に係る製造方法により製造され
た電子放出素子及び比較例方法による電子放出素子のゲ
ート電流特性を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph illustrating gate current characteristics of an electron-emitting device manufactured by a manufacturing method according to an example of the present invention and an electron-emitting device manufactured by a comparative example method.
１；シリコンエミッタ １ａ；先端部 １ｂ；基部 ２；酸化シリコン膜 ２ａ；露出断面 ３；タングステンシリサイド膜 Reference Signs List 1: silicon emitter 1a; tip 1b; base 2: silicon oxide film 2a; exposed cross section 3: tungsten silicide film
Claims (6)
と、電界印加用のゲート電極と、前記エミッタとゲート
電極との間の絶縁層とを有する電子放出素子の製造方法
において、前記エミッタを形成した後ウェハをダイシン
グ加工する前に、真空中で６００℃以上に加熱処理する
ことを特徴とする電子放出素子の製造方法。1. A method of manufacturing an electron-emitting device comprising: an emitter having a tip for emitting electrons; a gate electrode for applying an electric field; and an insulating layer between the emitter and the gate electrode. And performing a heat treatment in a vacuum at a temperature of 600 ° C. or more before dicing the wafer.
Ｔｏｒｒ以下であることを特徴とする請求項１に記載の
電子放出素子の製造方法。2. The degree of vacuum at the time of the heat treatment is 10 -8.
2. The method according to claim 1, wherein the pressure is equal to or less than Torr.
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子放出素
子の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the temperature of the heat treatment is 800 ° C. or higher.
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子
放出素子の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the emitter is made of silicon.
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電
子放出素子の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the insulating layer is made of silicon oxide.
ドからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項に記載の電子放出素子の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the gate electrode is made of tungsten silicide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP475899A JP2000208034A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Manufacture of electron emitting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP475899A JP2000208034A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Manufacture of electron emitting element |
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|---|---|
| JP2000208034A true JP2000208034A (en) | 2000-07-28 |
Family
ID=11592804
Family Applications (1)
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| JP475899A Pending JP2000208034A (en) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | Manufacture of electron emitting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208034A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102262990A (en) * | 2011-07-04 | 2011-11-30 | 中山大学 | Method of improving emission characteristics of ferric oxide nanometer cold-cathode |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP475899A patent/JP2000208034A/en active Pending
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