JP2001155622A - 電界放射型電子源およびその製造方法およびディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大面積化および低コストが容易な電界放射型電
子源およびその製造方法を提供する。 【解決手段】導電性基板たるｎ形シリコン基板１の表面
側に強電界ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層
６上に金薄膜よりなる導電性薄膜７が形成されている。
ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミック電極２が形成
されている。ｎ形シリコン基板１から強電界ドリフト層
６に注入された電子は、強電界ドリフト層６内を表面に
向かってドリフトし導電性薄膜７をトンネルして放出さ
れる。強電界ドリフト層６は、ｎ形シリコン基板１上に
形成された多結晶シリコン３の表面側を陽極酸化処理に
より多孔質化した後、希硝酸によって酸化することによ
り形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料を用い
て電界放射により電子線を放射するようにした電界放射
型電子源およびその製造方法およびディスプレイに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電界放射型電子源として、例
えば米国特許３６６５２４１号などに開示されているい
わゆるスピント（Spindt）型電極と呼ばれるものがあ
る。このスピント型電極は、微小な三角錐状のエミッタ
チップを多数配置した基板と、エミッタチップの先端部
を露出させる放射孔を有するとともにエミッタチップに
対して絶縁された形で配置されたゲート層とを備え、真
空中にてエミッタチップをゲート層に対して負極として
高電圧を印加することにより、エミッタチップの先端か
ら放射孔を通して電子線を放射するものである。

【０００３】しかしながら、スピント型電極は、製造プ
ロセスが複雑であるとともに、多数の三角錐状のエミッ
タチップを精度良く構成することが難しく、例えば平面
発光装置やディスプレイなどへ応用する場合に大面積化
が難しいという問題があった。また、スピント型電極
は、電界がエミッタチップの先端に集中するので、エミ
ッタチップの先端の周りの真空度が低くて残留ガスが存
在するような場合、放射された電子によって残留ガスが
プラスイオンにイオン化され、プラスイオンがエミッタ
チップの先端に衝突するから、エミッタチップの先端が
ダメージ（例えば、イオン衝撃による損傷）を受け、放
射される電子の電流密度や効率などが不安定になった
り、エミッタチップの寿命が短くなってしまうという問
題が生じる。したがって、スピント型電極では、この種
の問題の発生を防ぐために、高真空（約１０^-5Ｐａ〜約
１０^-6Ｐａ）で使用する必要があり、コストが高くなる
とともに、取扱いが面倒になるという不具合があった。

【０００４】この種の不具合を改善するために、ＭＩＭ
（Metal Insulator Metal)方式やＭＯＳ(Metal Oxid
e Semiconductor)型の電界放射型電子源が提案されて
いる。前者は金属−絶縁膜−金属、後者は金属−酸化膜
−半導体の積層構造を有する平面型の電界放射型電子源
である。しかしながら、このタイプの電界放射型電子源
において電子の放射効率を高めるためには（多くの電子
を放射させるためには）、上記絶縁膜や上記酸化膜の膜
厚を薄くする必要があるが、上記絶縁膜や上記酸化膜の
膜厚を薄くしすぎると、上記積層構造の上下の電極間に
電圧を印加した時に絶縁破壊を起こす恐れがあり、この
ような絶縁破壊を防止するためには上記絶縁膜や上記酸
化膜の膜厚の薄膜化に制約があるので、電子の放出効率
（引き出し効率）をあまり高くできないという不具合が
あった。

【０００５】また、近年では、特開平８−２５０７６６
号公報に開示されているように、シリコン基板などの単
結晶の半導体基板を用い、その半導体基板の一表面を陽
極酸化することにより多孔質半導体層（多孔質シリコン
層）を形成して、その多孔質半導体層上に金属薄膜を形
成し、半導体基板と金属薄膜との間に電圧を印加して電
子を放射させるように構成した電界放射型電子源（半導
体冷電子放出素子）が提案されている。

【０００６】しかしながら、上述の特開平８−２５０７
６６号公報に記載の電界放射型電子源では、基板が半導
体基板に限られるので、大面積化やコストダウン化が難
しいという不具合がある。また、特開平８−２５０７６
６号公報に記載の電界放射型電子源では電子放出時にい
わゆるポッピング現象が生じやすく、放出電子量にむら
が起こりやすいので、平面発光装置やディスプレイなど
に応用すると、発光むらができてしまうという不具合が
ある。

【０００７】そこで、本願発明者らは、特願平１０−２
７２３４０号、特願平１０−２７２３４２号、特願平１
０−２７１８７６号などにおいて、多孔質層たる多孔質
多結晶シリコン層を急速加熱法により酸化する急速熱酸
化（Rapid Thermal Oxidation：ＲＴＯ）技術にて酸
化することによって、導電性基板（例えば、金属薄膜）
と導電性薄膜との間に介在し導電性基板から注入された
電子がドリフトする強電界ドリフト層を形成した電界放
射型電子源を提案した。

【０００８】ここにおいて、多孔質多結晶シリコン層
は、導電性基板上の多結晶シリコン層を陽極酸化処理に
よって多孔質化することにより形成している。陽極酸化
処理に用いる電解液としては、フッ化水素水溶液とエタ
ノールとを略１：１で混合した液を用いている。また、
急速加熱法によって多孔質多結晶シリコン層の酸化を行
う場合の条件としては、ランプアニール装置を使用し、
乾燥酸素中で酸化温度を８００℃〜９００℃の温度範囲
内で設定し、酸化時間を３０分〜１２０分の範囲内で設
定することが提案されている（上記特願平１０−２７１
８７６号）。また、導電性薄膜は、強電界ドリフト層の
表面に到達した電子（該到達した電子はホットエレクト
ロンと考えられる）が該導電性薄膜内で散乱されること
なくトンネルして真空中へ放出する必要があるので、膜
厚が１０ｎｍ程度の金薄膜などにより形成されている。
この電界放射型電子源では、電子放出特性の真空度依存
性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず
安定して電子を放出することができ、また、導電性基板
として単結晶シリコン基板などの半導体基板の他にガラ
ス基板などに導電性膜（例えば、ＩＴＯ膜）を形成した
基板などを使用することもできるから、従来のように半
導体基板を多孔質化した多孔質半導体層を利用する場合
やスピント型電極に比べて、電子源の大面積化および低
コスト化が可能になる。なお、この種の電界放射型電子
源を利用してディスプレイ装置を構成する場合には、金
属薄膜を所定形状にパターニングする必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
特願平１０−２７２３４０号、特願平１０−２７２３４
２号、特願平１０−２７１８７６号に提案した電界放射
型電子源では、導電性基板の耐熱温度以上に急速熱酸化
の酸化温度を上げることができないので、基板の材料や
導電性膜（例えば、ＩＴＯ膜）の材料が制限され、基板
の大口径化（大面積化）が制約されるという不具合があ
った。

【００１０】また、上述のように陽極酸化処理にて形成
された多孔質半導体層（多孔質多結晶シリコン層または
多孔質シリコン層）は、陽極酸化処理において電解液と
してフッ化水素水溶液とエタノールとの混合液を利用し
ているので、シリコン原子が水素原子によって終端され
ることになる。このため、上述の特願平１０−２７２３
４０号、特願平１０−２７２３４２号、特願平１０−２
７１８７６号のように陽極酸化処理にて形成された多孔
質半導体層に急速熱酸化を行うことにより酸化膜を成長
すると、酸化膜中に水素原子が残ったり、Ｓｉ−ＯＨの
結合が生じたりして、ＳｉＯ₂という構造の緻密な酸化
膜にはなりにくく絶縁耐圧が低くなってしまうという不
具合があった。また、強電界ドリフト層中の水素の含有
量が比較的多くなり、強電界ドリフト層中の水素の分布
が経時変化する（例えば、水素原子が強電界ドリフト層
の表面から脱離する）ことにより、電子放出効率の経時
安定性が悪くなる恐れがある。

【００１１】また、上述の特願平１０−２７２３４０
号、特願平１０−２７２３４２号、特願平１０−２７１
８７６号に提案した電界放射型電子源では、特開平８−
２５０７６６号公報に開示された電界放射型電子源に比
べて低コスト化が可能であり且つ電子を安定して高効率
で放出することができるものの、電子の放出効率のより
一層の高効率化が望まれている。

【００１２】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、第１の目的は、大面積化および低コストが容易な
電界放射型電子源を提供することにあり、第２の目的
は、電子放出効率の経時変化が少なく且つ絶縁耐圧の高
い電界放射型電子源の製造方法を提供することにあり、
第３の目的は、電子を安定して高効率で放出できる低コ
ストの電界放射型電子源の製造方法を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、導電
性基板と、導電性基板の一表面側に形成された強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
して放出される電界放射型電子源であって、強電界ドリ
フト層は、多孔質半導体層を比較的低温で酸化する酸化
工程を含むプロセスにより形成されてなることを特徴と
するものであり、多孔質半導体層を比較的低温で酸化す
る酸化工程を含むプロセスにより酸化して強電界ドリフ
ト層を形成しているので、多孔質半導体層を急速加熱法
のみにより酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に
比べてプロセス温度が低温になって、導電性基板の材料
の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易
になる。

【００１４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記酸化工程が、液体中にて多孔質半導体層を酸化
する工程であることを特徴とする。

【００１５】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記液体が、酸よりなることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、上記酸が、ＨＮＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄、王水からなる群よ
り選択されることを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質単結
晶シリコンよりなることを特徴とする。

【００１８】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質多結
晶シリコンよりなるので、電子放出特性の真空度依存性
が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安
定して高効率で電子を放出することができる。

【００１９】請求項７の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備えることを特徴とし、多孔質半導体層を急
速加熱法により酸化して強電界ドリフト層を形成する場
合に比べてプロセス温度を低温化することができて、導
電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化および低
コスト化が可能な電界放射型電子源を提供することがで
きる。

【００２０】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、上記主酸化処理過程は、液体中で上記多孔質半導体
層を酸化するので、多孔質半導体層を半導体層に陽極酸
化処理を施すことにより形成する場合、陽極酸化処理に
引き続いてウェット処理で多孔質半導体層を酸化するこ
とができるから、陽極酸化処理の後に急速加熱法により
酸化する場合に比べてプロセスを簡略化することができ
る。

【００２１】請求項９の発明は、請求項８の発明におい
て、上記液体が、酸よりなることを特徴とし、望ましい
実施態様である。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、多孔質半導体層を電解質
溶液中で電気化学的に酸化することを特徴とし、実施態
様である。

【００２３】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、上記電解質溶液が、酸よりなることを特徴と
し、望ましい実施態様である。

【００２４】請求項１２の発明は、請求項７ないし請求
項１１の発明において、上記主酸化処理工程の以前と以
後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半
導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができる。

【００２５】請求項１３の発明は、請求項７ないし請求
項１１の発明において、上記主酸化処理過程の前に、酸
化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化
処理過程を備えるので、電子の放出効率を高めることが
できる。

【００２６】請求項１４の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えることを特徴とし、表面が酸化性
溶液により酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施さ
れていることにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法
が施されている場合に比べて強電界ドリフト層への水素
の混入が少ないので、従来のような水素の分布の経時変
化による電子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜
が緻密になりやすく、絶縁耐圧が高くなる。

【００２７】請求項１５の発明は、請求項１２の発明に
おいて、上記主酸化処理過程および上記補助酸化処理過
程よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層の
酸化を行う前酸化処理過程を備えるので、電子の放出効
率を高めることができる。

【００２８】請求項１６の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少なく
とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外
光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を
含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマにさら
す処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔
質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫
外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行
う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰
囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに
上記多孔質半導体層の加熱を行う処理の少なくとも１つ
の処理により、上記多孔質半導体層を酸化するので、多
孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリ
フト層を形成する場合に比べて電子の放出効率を高める
ことができ、また、多孔質半導体層を急速加熱法によっ
て酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて低
温で強電界ドリフト層を形成することができ、プロセス
温度が低温になって導電性基板の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が容易になる。

【００２９】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、導電性薄膜を形成した後に、酸素とオ
ゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照
射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気でプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを
含むガス雰囲気で加熱を行う処理、紫外光を照射すると
ともに加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一
方を含むガス雰囲気で紫外光を照射するとともに加熱を
行う処理の少なくとも１つの処理を行うことを特徴と
し、当該処理を行うことにより当該処理以前のプロセス
での有機物による汚染を除去することができ、電子の放
出効率を高めることができる。

【００３０】請求項１８の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質
半導体層を酸化する補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができる。

【００３１】請求項１９の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体
層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電子の
放出効率を高めることができる。

【００３２】請求項２０の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の前に、
酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸
化処理過程を備えるので、多孔質半導体層を陽極酸化処
理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原子を終
端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原子に置
換されているから、前記強電界ドリフト層に含まれる水
素の量を少なくすることができるとともに、前記強電界
ドリフト層中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができて、経時安定性が向上する。

【００３３】請求項２１の発明は、請求項１８または請
求項１９の発明において、上記主酸化処理過程および上
記補助酸化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記
多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるの
で、多孔質半導体層を陽極酸化処理により形成した際に
多孔質半導体層の表面の原子を終端している水素原子
が、酸化性溶液により酸素原子に置換されているから、
前記強電界ドリフト層に含まれる水素の量を少なくする
ことができるとともに、前記強電界ドリフト層中の水素
の分布の経時変化を少なくすることができて、経時安定
性が向上する。

【００３４】請求項２２の発明は、請求項７ないし請求
項２１の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
単結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなる。

【００３５】請求項２３の発明は、請求項７ないし請求
項２１の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
多結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなる。

【００３６】請求項２４の発明は、請求項７ないし請求
項２３の発明において、上記導電性基板は、ｎ形シリコ
ン基板であることを特徴とする。

【００３７】請求項２５の発明は、請求項７ないし請求
項２３の発明において、上記導電性基板は、絶縁性基板
と絶縁性基板の一表面側に形成された導電性膜とからな
ることを特徴とし、請求項２４の発明に比べて大面積化
および低コスト化を図ることができる。

【００３８】請求項２６の発明は、請求項２５の発明に
おいて、上記絶縁性基板が、ガラス基板よりなることを
特徴とする。

【００３９】請求項２７の発明は、請求項２５の発明に
おいて、上記絶縁性基板が、セラミック基板よりなるこ
とを特徴とする。

【００４０】請求項２８の発明は、請求項７ないし請求
項２７の発明において、上記多孔質半導体層が、半導体
層に陽極酸化処理を施すことにより形成することを特徴
とする。

【００４１】請求項２９の発明は、請求項９または請求
項１１または請求項１９において、上記酸が、硝酸、硫
酸、王水からなる群より選択されることを特徴とし、望
ましい実施態様である。

【００４２】請求項３０の発明は、請求項１３または請
求項１４または請求項１５または請求項２０または請求
項２１の発明において、上記酸化性溶液が、硝酸、硫
酸、塩酸、過酸化水素水からなる群より選択される１種
若しくは２種以上の酸化剤からなることを特徴とし、望
ましい実施態様である。

【００４３】請求項３１の発明は、請求項３０の発明に
おいて、上記酸化性の溶液は、酸化速度が速くなるよう
に加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間
を短くすることができ、スループットが向上する。

【００４４】請求項３２の発明は、請求項１ないし請求
項６のいずれかに記載の電界放射型電子源と、該電界放
射型電子源に対向配置され電界放射型電子源との間の空
間が真空に保たれるフェースプレートと、フェースプレ
ートにおける電界放射型電子源との対向面側に設けられ
たコレクタ電極と、コレクタ電極における電界放射型電
子源との対向面側に設けられ電界放射型電子源からの電
子線を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体層とを備
えてなることを特徴とするものであり、請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載の電界放射型電子源を備えて
いるので、大面積化および低コスト化を図ることができ
る。

【００４５】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１に本実施形態
の電界放射型電子源１０の概略断面図を、図２（ａ）〜
（ｄ）に電界放射型電子源１０の製造方法における主要
工程断面図を示す。なお、本実施形態では、導電性基板
として抵抗率が導体の抵抗率に比較的近い単結晶のｎ形
シリコン基板１（抵抗率が略０．１Ωｃｍの（１００）
基板）を用いている。

【００４６】本実施形態の電界放射型電子源１０は、図
１に示すように、ｎ形シリコン基板１の主表面上にノン
ドープの多結晶シリコン層３が形成され、該多結晶シリ
コン層３上に強電界ドリフト層６が形成され、該強電界
ドリフト層６上に金薄膜よりなる導電性薄膜７が形成さ
れている。また、ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミ
ック電極２が形成されている。

【００４７】ところで、本実施形態では、導電性基板と
してｎ形シリコン基板１を用いているが、導電性基板
は、電界放射型電子源１０の負極を構成するとともに真
空中において上述の強電界ドリフト層６を支持し、なお
且つ、強電界ドリフト層６へ電子を注入するものであ
る。したがって、導電性基板は、電界放射型電子源１０
の負極を構成し強電界ドリフト層６を支持することがで
きればよいので、ｎ形シリコン基板に限定されるもので
はなく、クロムなどの金属基板であってもよいし、図３
に示すようにガラス基板（あるいはセラミック基板）な
どの絶縁性基板１１の一表面に導電性膜（例えば、ＩＴ
Ｏ膜）１２を形成したものであってもよい。このような
絶縁性基板１１の一表面に導電性膜１２を形成した基板
を用いる場合には、半導体基板を用いる場合に比べて、
電子源の大面積化および低コスト化が可能になる。

【００４８】また、上述の強電界ドリフト層６は、多孔
質多結晶シリコンを酸により酸化して形成されており、
導電性基板と導電性薄膜７との間に電圧を印加したとき
に電子が注入される層である。強電界ドリフト層６は、
多数のグレインよりなる多結晶体であり、各グレインの
表面には酸化膜を有するナノメータ単位の構造（以下、
ナノ構造と称す）が存在する。強電界ドリフト層６に注
入された電子がナノ構造に衝突することなく（つまり、
電子散乱することなく）強電界ドリフト層６の表面に到
達するためには、ナノ構造の大きさは、単結晶シリコン
中の電子の平均自由行程である約５０ｎｍよりも小さい
ものであることが必要である。ナノ構造の大きさは、具
体的には１０ｎｍより小さいものがよく、好ましくは５
ｎｍよりも小さいものがよい。

【００４９】また、本実施形態においては、導電性薄膜
７として金薄膜を用いているが、導電性薄膜７は、電界
放射型電子源１０の正極を構成するものであり、強電界
ドリフト層６に電界を印加するものである。この電界の
印加により強電界ドリフト層６の表面に到達した電子は
トンネル効果によって導電性薄膜７の表面から放出され
る。したがって、導電性基板と導電性薄膜７との間に印
加する直流電圧によって得られる電子のエネルギから導
電性薄膜７の仕事関数を差し引いたエネルギが放出され
る電子の理想的なエネルギとなるので、導電性薄膜７の
仕事関数は小さいほど望ましい。なお、本実施形態で
は、導電性薄膜７の材料として金を用いているが、導電
性薄膜７の材料は金に限定されるものではなく、仕事関
数の小さな材料であればよく、例えば、アルミニウム、
クロム、タングステン、ニッケル、白金などを用いても
よい。ここに、金の仕事関数は５．１０ｅＶ、アルミニ
ウムの仕事関数は４．２８ｅＶ、クロムの仕事関数は
４．５０ｅＶ、タングステンの仕事関数は４．５５ｅ
Ｖ、ニッケルの仕事関数は５．１５ｅＶ、白金の仕事関
数は５．６５ｅＶである。

【００５０】なお、導電性薄膜７は金薄膜の単層である
が、厚み方向に積層された少なくとも２層の薄膜層で構
成してもよい。導電性薄膜７が２層の薄膜層で構成され
る場合には、上層の薄膜層の材料としては、例えば金な
どを用いることができる。また、下層の薄膜層（強電界
ドリフト層６側の薄膜層）の材料としては、例えば、ク
ロム、ニッケル、白金、チタン、イリジウムなどを用い
ることができる。

【００５１】以下、製造方法について図２を参照しなが
ら説明する。

【００５２】まず、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミ
ック電極２を形成した後、ｎ形シリコン基板１の表面に
膜厚が略１．５μｍのノンドープの多結晶シリコン層３
を形成することにより図２（ａ）に示すような構造が得
られる。多結晶シリコン層３の成膜は、ＬＰＣＶＤ法に
より行い、成膜条件は、真空度を２０Ｐａ、基板温度を
６４０℃、モノシランガスの流量を標準状態で０．６Ｌ
／ｍｉｎ（６００ｓｃｃｍ）とした。なお、多結晶シリ
コン層３の成膜は、導電性基板が半導体基板の場合には
ＬＰＣＶＤ法やスパッタ法により行ってもよいし、ある
いは、プラズマＣＶＤ法によってアモルファスシリコン
を成膜した後にアニール処理を行うことにより結晶化さ
せて成膜してもよい。また、導電性基板がガラス基板に
導電性薄膜を形成した基板の場合には、ＣＶＤ法により
導電性薄膜上にアモルファスシリコンを成膜した後にエ
キシマレーザでアニールすることにより、多結晶シリコ
ン層を形成してもよい。また、導電性薄膜上に多結晶シ
リコン層を形成する方法はＣＶＤ法に限定されるもので
はなく、例えばＣＧＳ（Continuous Grain Silicon）
法や触媒ＣＶＤ法などを用いてもよい。

【００５３】ノンドープの多結晶シリコン層３を形成し
た後、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを
略１：１で混合した混合液よりなる電解液の入った陽極
酸化処理槽を利用し、白金電極（図示せず）を負極、ｎ
形シリコン基板１（オーミック電極２）を正極として、
多結晶シリコン層３に光照射を行いながら定電流で陽極
酸化処理を行うことによって、多孔質多結晶シリコン層
４が形成され図２（ｂ）に示すような構造が得られる。
なお、本実施形態では、陽極酸化処理の条件として、電
流密度を１０ｍＡ／ｃｍ²一定、陽極酸化時間を３０秒
とするとともに、陽極酸化中に５００Ｗのタングステン
ランプにより多結晶シリコン層３の表面に光照射を行っ
た。その結果、本実施形態では、膜厚が略１μｍの多孔
質多結晶シリコン層４が形成された。なお、本実施形態
では、多結晶シリコン層３の一部を多孔質化している
が、多結晶シリコン層３全部を多孔質化してもよい。

【００５４】上述の陽極酸化処理が終了した後、上述の
陽極酸化槽から電解液を除去し、該陽極酸化槽に新たに
電解質溶液として略１０％の希硝酸を投入し、その後、
この希硝酸の入った陽極酸化槽を利用して、白金電極
（図示せず）を負極、ｎ形シリコン基板１（オーミック
電極２）を正極として、定電流を流し多孔質多結晶シリ
コン層４を酸化することにより図２（ｃ）に示す構造が
得られる。図２（ｃ）における６は多孔質多結晶シリコ
ン層４を酸（本実施形態では、上述の希硝酸）によって
酸化することにより形成された強電界ドリフト層６を示
す。

【００５５】ここにおいて、多孔質多結晶シリコン層４
を希硝酸により酸化する際には、ホールをｈ⁺、電子を
ｅ^-とすると、以下の反応が起こっていると考えられ
る。 負極側：ＨＮＯ₃＋３Ｈ⁺→ＮＯ＋２Ｈ₂Ｏ＋３ｈ⁺ 正極側：３ｈ⁺＋Ｓｉ＋２Ｈ₂Ｏ→ＳｉＯ₂＋４Ｈ⁺＋ｅ^- この反応により強電界ドリフト層６が形成される過程を
図４に示す模式図で説明すると、上記反応が起こること
によって、図４（ａ）のように多孔質多結晶シリコン層
４で発生したホールｈ⁺が多孔質多結晶シリコン層４の
多結晶シリコン６１の表面（つまり、多孔質多結晶シリ
コン層４に形成されている微細孔の内面）へ移動して、
図４（ｂ）のように薄いシリコン酸化膜６２が形成され
ていき、さらに反応開始からの時間が進むにつれて図４
（ｃ）のように多結晶シリコン６１の表面が薄いシリコ
ン酸化膜６２で覆われるようになる。

【００５６】なお、希硝酸の割合や上記定電流の電流値
は、酸化しようとする多孔質多結晶シリコン層４の厚さ
や膜質などにより適宜変化させればよい。また、この酸
化を行うと正極・負極間の電圧（ポテンシャル電圧）は
上昇していくが、このポテンシャル電圧で酸化を終わら
せる時点を管理する場合には、ポテンシャル電圧を例え
ば数Ｖ〜数十Ｖの範囲で適宜選択すればよい。さらに、
酸化時に光照射を行う場合には光照射の条件を適宜選択
すればよいし、希硝酸の温度も適宜選択すればよい。

【００５７】ところで、強電界ドリフト層６は、上述の
陽極酸化処理により形成されたナノ構造よりなるシリコ
ン微結晶の表面が希硝酸によって酸化されているものと
考えられる。要するに、本実施形態では、強電界ドリフ
ト層６は、図５に示すように、少なくとも、柱状の多結
晶シリコン６１（グレイン）と、多結晶シリコン６１の
表面に形成された薄いシリコン酸化膜６２と、柱状の多
結晶シリコン間に介在する微結晶シリコン層６３と、微
結晶シリコン層６３の表面に形成されたシリコン酸化膜
６４とから構成されると考えられる。

【００５８】本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層
４の酸化を酸により行っているので、多孔質多結晶シリ
コン層４を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト層
を形成する（本願発明者らが特願平１０−２７２３４０
号、特願平１０−２７２３４２号、特願平１０−２７１
８７６号で提案している）場合に比べてプロセス温度が
低温になって、導電性基板の材料の制約が少なくなり、
大面積化および低コスト化が可能な電界放射型電子源を
提供することができる。しかも、陽極酸化処理に引き続
いてウェット処理で多孔質多結晶シリコン層４を酸化す
ることができるから、陽極酸化処理の後に急速熱酸化に
より酸化する場合に比べてプロセスを簡略化することが
できる。

【００５９】強電界ドリフト層６を形成した後は、強電
界ドリフト層６上に金薄膜よりなる導電性薄膜７を例え
ば蒸着により形成することによって、図２（ｄ）（図
１）に示す構造の電界放射型電子源１０が得られる。こ
こに、本実施形態では、導電性薄膜７の膜厚を略１０ｎ
ｍとしたが、この膜厚は特に限定するものではない。な
お、電界放射型電子源１０は導電性薄膜７を電極の正極
（アノード）とし、オーミック電極２を負極（カソー
ド）とするダイオードが構成される。また、本実施形態
では、導電性薄膜７を蒸着により形成しているが、導電
性薄膜７の形成方法は蒸着に限定されるものではなく、
例えばスパッタ法を用いてもよい。

【００６０】本実施形態の電界放射型電子源１０では、
次のようなモデルで電子放出が起こると考えられる。す
なわち、図６に示すように、導電性薄膜７と対向する位
置にコレクタ電極２１を配置し、導電性薄膜７とオーミ
ック電極２との間に直流電圧Ｖpsを印加するとともに、
コレクタ電極２１と導電性薄膜７との間に直流電圧Ｖc
を印加することにより、導電性薄膜７をｎ形シリコン基
板１に対して正極として印加する直流電圧が所定値（臨
界値）に達すると、ｎ形シリコン基板１側から強電界ド
リフト層６へ熱的励起により電子ｅ^-が注入される。一
方、強電界ドリフト層６に印加された電界はほとんどシ
リコン酸化膜６４（図５参照）にかかるから、注入され
た電子はシリコン酸化膜６４にかかっている強電界によ
り加速され、強電界ドリフト層６における多結晶シリコ
ン６１の間の空間を表面に向かって図５中の矢印Ａの向
きへ（図５の上方向へ向かって）ドリフトし、強電界ド
リフト層６の最表面の酸化層を介して導電性薄膜７をト
ンネルし真空中に放出される。

【００６１】上述の製造方法で製造された電界放射型電
子源は、本願発明者らが特願平１０−２７２３４０号、
特願平１０−２７２３４２号、特願平１０−２７１８７
６号で提案した電界放射型電子源と同様に、電子放出特
性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング
現象が発生せず安定して電子を放出することができ、ま
た、導電性基板として単結晶シリコン基板などの半導体
基板の他にガラス基板などに導電性膜（例えば、ＩＴＯ
膜）を形成した基板などを使用することもできるから、
スピント型電極に比べて、電子源の大面積化および低コ
スト化が可能になる。

【００６２】なお、本実施形態では、陽極酸化処理と、
陽極酸化処理後の酸による酸化とを同じ陽極酸化槽で行
っているが、別々の陽極酸化槽で行ってもよいことは勿
論である。

【００６３】（実施形態２）本実施形態の電界放射型電
子源の構成および製造方法は実施形態１と略同じであっ
て、実施形態１で述べた陽極酸化処理が終了した後、上
述の陽極酸化槽から電解液を除去し、該陽極酸化槽に新
たに電解質溶液として略１０％の希硫酸を投入し、その
後、この希硫酸の入った陽極酸化槽を利用して、白金電
極（図示せず）を負極、ｎ形シリコン基板１（オーミッ
ク電極２）を正極として、定電流を流し多孔質多結晶シ
リコン層４を酸化している点が相違だけである。すなわ
ち、本実施形態では、陽極酸化処理により形成されたナ
ノ構造よりなるシリコン微結晶の表面が希硫酸によって
酸化されている。

【００６４】ここにおいて、多孔質多結晶シリコン層４
を希硫酸により酸化する際には、ホールをｈ⁺、電子を
ｅ^-とすると、以下の反応が起こっていると考えられ
る。 負極側：Ｈ₂ＳＯ₄＋２Ｈ⁺→ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ｈ⁺ 正極側：２ｈ⁺＋Ｓｉ＋２Ｈ₂Ｏ→ＳｉＯ₂＋４Ｈ⁺＋２ｅ
^- なお、希硫酸の割合や上記電流の電流値は、酸化しよう
とする多孔質多結晶シリコン層４の厚さや膜質などによ
り適宜変化させればよい。また、この酸化を行うと正極
・負極間の電圧（ポテンシャル電圧）は上昇していく
が、このポテンシャル電圧で酸化を終わらせる時点を管
理する場合には、ポテンシャル電圧を例えば数Ｖ〜数十
Ｖの範囲で適宜選択すればよい。さらに、酸化時に光照
射を行う場合には光照射の条件を適宜選択すればよい
し、希硫酸の温度も適宜選択すればよい。

【００６５】次に本実施形態で説明した製造方法の具体
例について説明する。

【００６６】ｎ形シリコン基板１としては、抵抗率が
０．０１〜０．０２Ωｃｍ、厚さが５２５μｍの（１０
０）基板を用いた。多結晶シリコン層３（図２（ａ）参
照）の成膜は、ＬＰＣＶＤ法により行い、成膜条件は、
真空度を２０Ｐａ、基板温度を６４０℃、モノシランガ
スの流量を標準状態で０．６Ｌ／ｍｉｎ（６００ｓｃｃ
ｍ）とした。

【００６７】陽極酸化処理では電解液として、５５ｗｔ
％のフッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合
した電解液を用いた。陽極酸化処理は、多結晶シリコン
層３のうち表面の直径１０ｍｍの領域のみが電解液に触
れるようにし、他の部分は電解液に接触しないようにシ
ールを行い、電解液中に白金電極を浸し、５００Ｗのタ
ングステンランプを用いてポリシリコン層３に一定の光
パワーで光照射を行いながら、白金電極を負極、ｎ形シ
リコン基板１（オーミック電極２）を正極として、所定
の電流を流した。ここに、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ²
で一定、処理時間を１０秒とした。

【００６８】多孔質多結晶シリコン層４を形成した後
は、７０℃に加熱した１モル重量％の硫酸溶液中で、白
金電極を負極、ｎ形シリコン基板１を正極として１ｍＡ
／ｃｍ ²の定電流で電気化学的に酸化した。その後、水
洗、乾燥させた後、酸化した多孔質多結晶シリコン層よ
りなる強電界ドリフト層６上に膜厚が１５ｎｍの金薄膜
からなる導電性薄膜７を蒸着法によって形成した。

【００６９】このようにして作製した電界放射型電子源
１０を真空チャンバ（図示せず）内に導入して、図６に
示すように導電性薄膜７と対向する位置にコレクタ電極
２１（放射電子収集電極）を配置し、真空チャンバ内の
真空度を５×１０^-5Ｐａとして、金薄膜７（正極）とオ
ーミック電極２（負極）との間に直流電圧Ｖpsを印加す
るとともに、コレクタ電極２１と導電性薄膜７との間に
１００Ｖの直流電圧Ｖｃを印加することによって、導電
性薄膜７とオーミック電極２との間に流れるダイオード
電流Ｉpsと、電界放射型電子源１０から導電性薄膜７を
通して放射される電子ｅ^-（なお、図６中の一点鎖線は
放射電子流を示す）によりコレクタ電極２１と導電性薄
膜７との間に流れる放出電子電流Ｉｅとを測定した結果
を図７に示す。ここに、図７の横軸は直流電圧Ｖpsの値
を、縦軸は電流密度を示し、同図中の○（）がダイオ
ード電流Ｉpsを、同図中の●（）が放出電子電流Ｉe
を示す。

【００７０】図７から分かるように、直流電圧Ｖｐｓを
２０Ｖとしたときに１μＡ／ｃｍ²の放出電子電流Ｉｅ
が得られた。したがって、低温（７０℃）の酸化処理工
程（硫酸による酸化工程）しか行っていないにも関わら
ず、電子放出電流Ｉｅが観測されるから、石英ガラス基
板に比べて安価なガラス基板などのように低温プロセス
を必要とする基板を用いても所望の電子源を作製するこ
とが可能になる。

【００７１】（実施形態３）本実施形態の基本構成およ
び製造方法は実施形態１と略同じであって、上述の陽極
酸化処理が終了した後、上述の陽極酸化槽から電解液を
除去し、該陽極酸化処理槽に電解質溶液として王水（濃
塩酸：濃硝酸＝３：１）を投入して多孔質多結晶シリコ
ン層４を王水により酸化している点が相違する。シリコ
ンは王水中では徐々に酸化するので、本実施形態では、
多孔質多結晶シリコン層４の孔に浸透した王水によって
シリコン微結晶の表面が酸化されている。

【００７２】上記各実施形態１〜３では、陽極酸化処理
時の電流密度を一定として多孔質多結晶シリコン層４の
多孔度を厚み方向にほぼ均一にしてあるが、陽極酸化処
理時の電流密度を変化させることにより多孔度の高い多
孔質多結晶シリコン層と多孔度の低い多孔質多結晶シリ
コン層とが交互に積層されたような構造にしてもよい
し、多孔度が厚み方向に連続的に変化した構造にしても
よい。

【００７３】また、上記各実施形態１〜３では、多孔質
多結晶シリコン層を酸によって酸化することにより強電
界ドリフト層６を形成しているが、単結晶シリコンを陽
極酸化処理により多孔質化した多孔質単結晶シリコン
を、酸によって酸化することにより強電界ドリフト層を
形成してもよい。

【００７４】（実施形態４）ところで、実施形態１〜３
のいずれの電界放射型電子源１０も陽極酸化処理にて形
成された多孔質半導体層（多孔質多結晶シリコン層４ま
たは多孔質単結晶シリコン）を酸により酸化することに
よって強電界ドリフト層６を形成している。しかしなが
ら、実施形態１〜３では陽極酸化処理において電解液と
してフッ化水素水溶液とエタノールとの混合液を利用し
ているので、多孔質半導体層のシリコン原子が水素原子
によって終端されることになるから、強電界ドリフト層
６中の水素の含有量が比較的多くなり、水素原子の分布
が経時変化することにより、電子放出効率の経時安定性
が悪くなる恐れがある。例えば、導電性薄膜７が強電界
度リフト層６上にパターニングされている場合など、強
電界ドリフト層６中から水素原子が抜けることにより、
経時安定性が悪くなる恐れがある。また、多孔質半導体
層のシリコン原子が水素原子によって終端されているこ
とにより、ＳｉＯ ₂のような緻密な酸化膜が形成されに
くかった。

【００７５】これに対し、本実施形態では、上述の陽極
酸化処理にて形成された多孔質半導体層（多孔質多結晶
シリコン層４または多孔質単結晶シリコン）を酸（例え
ば、希硝酸、希硫酸、王水のいずれか）によって酸化す
る前に（つまり、電気化学的にシリコン酸化膜を形成す
る前に）、多孔質半導体層を該多孔質半導体層の極表面
が酸化する程度の時間だけ酸化性の溶液に浸すことによ
り、シリコン原子を終端している水素原子を酸素原子に
置換している。ここにおいて、酸化性の溶液としては、
硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸（ＨＣ
ｌ）、過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）からなる群より選択され
る１種若しくは２種以上の酸化剤を用いるのが望まし
い。

【００７６】しかして、図８に示す本実施形態の電界放
射型電子源１０における強電界ドリフト層６は、極表面
が酸化性の溶液により酸化された多孔質半導体層を酸に
より酸化して形成されているので、多孔質半導体層を陽
極酸化処理により形成した際に多孔質半導体層の表面の
原子を終端している水素原子が、酸化性の溶液により酸
素原子に置換されているから、強電界ドリフト層６中の
水素の含有量を少なくすることができるとともに、強電
界ドリフト層６中の水素の分布の経時変化を少なくする
ことができて、経時安定性が向上する。さらに、本実施
形態では、多孔質半導体層を酸により酸化して得られる
酸化膜がＳｉＯ₂の構造もしくはＳｉＯ₂の構造に近い構
造になりやすいので、酸化膜の緻密性および膜質が向上
し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧が高く
なる。ここにおいて、強電界ドリフト層６の機能は実施
形態１の強電界ドリフト層６と同じである。

【００７７】なお、酸化性の溶液を加熱することによ
り、酸化性の溶液による酸化処理の処理時間を短くする
ことができ、スループットを向上させることができる。
また、導電性基板としては、図９に示すようにガラス基
板（あるいはセラミック基板）などの絶縁性基板１１の
一表面に導電性膜（例えば、ＩＴＯ膜）１２を形成した
ものであってもよい。このような絶縁性基板１１の一表
面に導電性膜１２を形成した基板を用いる場合には、半
導体基板を用いる場合に比べて、電子源の大面積化およ
び低コスト化が可能になる。

【００７８】次に、本実施形態の電界放射型電子源の製
造方法の一例について図１０を参照しながら説明する
が、当該製造方法は実施形態１で説明した製造方法（図
２参照）と略同じなので、実施形態１と同様の構成要素
には同一の符号を付し、また、同様の工程については簡
単に説明する。

【００７９】本実施形態の製造方法では、実施形態１と
同様に、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミック電極２
を形成した後、ｎ形シリコン基板１の表面に膜厚が１．
５μｍのノンドープの多結晶シリコン層３をＬＰＣＶＤ
法によって形成することにより図１０（ａ）に示すよう
な構造が得られる。なお、本実施形態では、導電性基板
として抵抗率が０．０１〜０．０２Ωｃｍ、厚さが５２
５μｍのｎ形シリコン基板１（（１００）基板）を用い
ている。

【００８０】その後、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液と
エタノールとを略１：１で混合した混合液よりなる電解
液の入った陽極酸化槽を利用し、白金電極（図示せず）
を負極、ｎ形シリコン基板１（オーミック電極２）を正
極として、多結晶シリコン層３に光照射を行いながら定
電流で陽極酸化処理を行うことによって、多孔質多結晶
シリコン層４が形成され図１０（ｂ）に示すような構造
が得られる。ここにおいて、陽極酸化処理の条件として
は、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ²一定、陽極酸化処理時
間を１０秒とするとともに、陽極酸化中に５００Ｗのタ
ングステンランプにより多結晶シリコン層３の表面に光
照射を行った。なお、本実施形態では、多結晶シリコン
層３の表面のうち直径１０ｍｍの領域のみが電解液に触
れるようにして、他の部分は電解液に接触しないように
シールした状態で陽極酸化処理を行った。また、本実施
形態では、多結晶シリコン層３の全部を多孔質化してい
る。

【００８１】次に、多孔質シリコン層３の極表面を酸化
性の溶液により酸化する。なお、本実施形態では、上記
酸化性の溶液として、１１５℃に加熱された濃度が略７
０％の硝酸を用いて酸化時間を１０分間とした。

【００８２】その後、上述の陽極酸化槽に新たに濃度が
略１０％の希硝酸を投入し、その後、この希硝酸の入っ
た陽極酸化槽を利用して、白金電極を負極、ｎ形シリコ
ン基板１を正極として、定電流を流し多孔質多結晶シリ
コン層４を酸化することにより図１０（ｃ）に示す構造
が得られる。図１０（ｃ）における６は極表面が酸化性
の溶液により酸化された多孔質多結晶シリコン層４を酸
（本実施形態では、上述の希硝酸を用いているが、希硫
酸や王水を用いてもよい）によって酸化することにより
形成された強電界ドリフト層を示す。

【００８３】強電界ドリフト層６を形成した後は、強電
界ドリフト層６上に金薄膜よりなる導電性薄膜７を形成
することによって図１０（ｄ）に示す構造の電界放射型
電子源１０が得られる。なお、本実施形態では、導電性
薄膜７の膜厚を１５ｎｍとしたが、この膜厚は特に限定
するものではない。

【００８４】（実施形態５）本実施形態の電界放射型電
子源の基本構成および製造方法は実施形態４と略同じで
あって、図８における強電界ドリフト層６が、多孔質多
結晶シリコン層４（図１０（ｂ）参照）の極表面を酸化
性の溶液により酸化してから、急速加熱法によって酸化
することにより形成されている点に特徴がある。なお、
本実施形態では、導電性基板として抵抗率が導体の抵抗
率に比較的近い単結晶のｎ形シリコン基板１（例えば、
抵抗率が略０．１Ωｃｍの（１００）基板）を用いてい
る。

【００８５】本実施形態の電界放射型電子源１０は、実
施形態４と同様に図８に示す構成を有するので、導電性
薄膜７を真空中に配置し、導電性薄膜７をオーミック電
極２に対して正極として電圧を印加することにより、ｎ
形シリコン基板１から注入された電子が強電界ドリフト
層６をドリフトし導電性薄膜７を通して放出される。ま
た、本実施形態においても、強電界ドリフト層６が、従
来に比べ水素の混入が少なく緻密な酸化膜を有する。こ
こにおいて、酸化膜はＳｉＯ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の
構造に近い構造に近い緻密な膜となっている。

【００８６】しかして、本実施形態の電界放射型電子源
１０においても、強電界ドリフト層６への水素の混入が
少ないことにより従来のような水素の分布の経時変化に
よる電子放出効率の低下が少なく、また、酸化膜が従来
に比べて緻密になるので、絶縁耐圧が高い。

【００８７】なお、本実施形態では、強電界ドリフト層
６を酸化された多孔質ポリシリコン層により構成してい
るが、強電界ドリフト層６を酸化された多孔質単結晶シ
リコンにより構成してもよい。

【００８８】以下、製造方法について説明するが、本実
施形態の製造方法は実施形態４と略同じなので、実施形
態４で説明した図１０を参照しながら説明する。

【００８９】まず、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミ
ック電極２を形成した後、ｎ形シリコン基板１の表面に
所定膜厚（例えば、１．５μｍ）の半導体層たるノンド
ープの多結晶シリコン層３を形成（成膜）することによ
り図１０（ａ）に示すような構造が得られる。なお、多
結晶シリコン層３の成膜は、導電性基板が半導体基板の
場合には例えばＬＰＣＶＤ法やスパッタ法により行って
もよいし、あるいはプラズマＣＶＤ法によってアモルフ
ァスシリコンを成膜した後にアニール処理を行うことに
より結晶化させて成膜してもよい。また、導電性基板が
ガラス基板に導電性の薄膜を形成した基板の場合には、
ＣＶＤ法により導電性の薄膜上にアモルファスシリコン
を成膜した後にエキシマレーザでアニールすることによ
り、多結晶シリコン層を形成してもよい。また、導電性
の薄膜上に多結晶シリコン層を形成する方法はＣＶＤ法
に限定されるものではなく、例えばＣＧＳ（Continuous
Grain Silicon）法や触媒ＣＶＤ法などを用いてもよ
い。

【００９０】ノンドープの多結晶シリコン層３を形成し
た後、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを
略１：１で混合した混合液よりなる電解液の入った陽極
酸化処理槽を利用し、白金電極（図示せず）を負極、ｎ
形シリコン基板１（オーミック電極２）を正極として、
多結晶シリコン層３に光照射を行いながら所定の条件で
陽極酸化処理を行うことによって、多孔質多結晶シリコ
ン層４が形成され図１０（ｂ）に示すような構造が得ら
れる。ここにおいて、本実施形態では、陽極酸化処理の
条件として、陽極酸化処理の期間、多結晶シリコン層３
の表面に照射する光パワーを一定、電流密度を一定とし
たが、この条件は適宜変更してもよい（例えば、電流密
度を変化させてもよい）。

【００９１】上述の陽極酸化処理が終了した後、多孔質
多結晶シリコン層４の極表面を酸化性の溶液により酸化
してから、急速加熱法によって酸化することにより強電
界ドリフト層６が形成され、図１０（ｃ）に示す構造が
得られる。要するに、本実施形態では、多孔質多結晶シ
リコン層４を陽極酸化処理により形成した際に多孔質多
結晶シリコン層４のシリコン原子を終端している水素原
子を、酸化性の溶液により酸素原子に置換している。こ
こにおいて、酸化性の溶液としては、硝酸（ＨＮ
Ｏ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水
素水（Ｈ₂Ｏ₂）からなる群より選択される１種若しくは
２種以上の酸化剤を用いることが望ましい。

【００９２】強電界ドリフト層６を形成した後は、強電
界ドリフト層６上に金薄膜よりなる導電性薄膜７を例え
ば蒸着により形成することによって、図１０（ｄ）に示
す構造の電界放射型電子源１０が得られる。なお、導電
性薄膜７の膜厚は特に限定するものではなく、強電界ド
リフト層６を通ってきた電子がトンネルできる膜厚であ
ればよい。また、本実施形態では、導電性薄膜７を蒸着
により形成しているが、導電性薄膜７の形成方法は蒸着
に限定されるものではなく、例えばスパッタ法を用いて
もよい。また、電界放射型電子源１０は導電性薄膜７を
正極（アノード）とし、オーミック電極２を負極（カソ
ード）とするダイオードが構成される。

【００９３】しかして、上述の製造方法によれば、陽極
酸化処理にて形成した多孔質多結晶シリコン層４の極表
面層を酸化性の溶液により酸化した後に急速加熱法によ
り急速熱酸化（熱酸化処理）を行っているから、強電界
ドリフト層６に含まれる水素の量を少なくすることがで
きるとともに、ＳｉＯ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に
近い緻密な酸化膜を形成することができ、電子放出効率
の経時変化が少なく且つ絶縁耐圧の高い電界放射型電子
源を実現することができる。

【００９４】また、上述の製造方法で製造された電界放
射型電子源は、本願発明者らが特願平１０−２７２３４
０号、特願平１０−２７２３４２号で提案した電界放射
型電子源と同様に、電子放出特性の真空度依存性が小さ
く且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して
電子を放出することができ、また、導電性基板として単
結晶シリコン基板などの半導体基板の他にガラス基板な
どに導電性膜（例えば、ＩＴＯ膜）を形成した基板など
を使用することもできるから、スピント型電極に比べ
て、電子源の大面積化および低コスト化が可能になる。

【００９５】本実施形態にて図１０を参照しながら説明
した電界放射型電子源１０の製造方法で実施例として以
下の条件により電界放射型電子源１０を作成した。

【００９６】ｎ形シリコン基板１としては、抵抗率が
０．０１〜０．０２Ωｃｍ、厚さが５２５μｍの（１０
０）基板を用いた。多結晶シリコン層３（図１０（ａ）
参照）の成膜は、ＬＰＣＶＤ法により行い、成膜条件
は、真空度を２０Ｐａ、基板温度を６４０℃、モノシラ
ンガスの流量を標準状態で０．６Ｌ／ｍｉｎ（６００ｓ
ｃｃｍ）とした。

【００９７】陽極酸化では電解液として、５５ｗｔ％の
フッ化水素水溶液とエタノールとを略１：１で混合した
電解液を用いた。陽極酸化は、多結晶シリコン層３のう
ち表面の直径１０ｍｍの領域のみが電解液に触れるよう
にし、他の部分は電解液に接触しないようにシールを行
い、電解液中に白金電極を浸し、５００Ｗのタングステ
ンランプを用いて多結晶シリコン層３に一定の光パワー
で光照射を行いながら、白金電極を負極、ｎ形シリコン
基板１（オーミック電極２）を正極として、所定の電流
を流した。ここに、電流密度を３０ｍＡ／ｃｍ²で一
定、処理時間を１０秒とした。

【００９８】酸化性の溶液としては、１１５℃に加熱し
た硝酸（濃度７０％）を用いた。なお、酸化性の溶液を
加熱しておくことにより、酸化速度が速くなるので、酸
化性の溶液による処理時間を短くすることができる。

【００９９】多孔質多結晶シリコン層４を急速加熱法に
よって急速熱酸化する条件は、酸素ガスの流量を標準状
態で０．３Ｌ／ｍｉｎ（３００ｓｃｃｍ）、酸化温度を
９００℃、酸化時間を１時間とした。また、導電性薄膜
７は蒸着法によって形成し、厚さを１５ｎｍとした。

【０１００】本実施例の電界放射型電子源１０を真空チ
ャンバ（図示せず）内に導入して、図１１に示すように
導電性薄膜７と対向する位置にコレクタ電極２１（放射
電子収集電極）を配置し、真空チャンバ内の真空度を５
×１０^-5Ｐａとして、導電性薄膜７（正極）とオーミッ
ク電極２（負極）との間に直流電圧Ｖpsを印加するとと
もに、コレクタ電極２１と導電性薄膜７との間に１００
Ｖの直流電圧Ｖｃを印加することによって、導電性薄膜
７とオーミック電極２との間に流れるダイオード電流Ｉ
psと、電界放射型電子源１０から導電性薄膜７を通して
放射される電子ｅ^-（なお、図１１中の一点鎖線は放射
電子流を示す）によりコレクタ電極２１と導電性薄膜７
との間に流れる放出電子電流Ｉｅとを測定した結果を図
１２に示す。ここに、図１２の横軸は直流電圧Ｖpsの値
を、縦軸は電流密度を示し、同図中の○（）が本実施
例のダイオード電流Ｉpsを、同図中の●（）が本実施
例の放出電子電流Ｉeを示す。

【０１０１】また、図１２中には、比較例として急速熱
酸化の前に酸化性の溶液による処理を行わずに他の条件
を全て同じにした電子源について同様の測定を行った結
果も示してある。すなわち、同図中の□（）が比較例
のダイオード電流Ｉpsを、■（）が比較例の放出電子
電流Ｉｅを示す。

【０１０２】図１２から分かるように、実施例と比較例
とを比べると、放出電子電流Ｉeは略同じなのに対し
て、ダイオード電流Ｉpsは実施例の方が低くなってい
る。電子放出効率は、ダイオード電流Ｉpsに対する放出
電子電流Ｉeの割合Ｉe／Ｉpsで表されるから、本実施例
の電界放射型電子源１０の方が比較例に比べて電子放出
効率が高いことがわかる。また、比較例では、直流電圧
Ｖｐｓが２２Ｖの時点で絶縁破壊を起こしてしまった
が、本実施例では直流電圧Ｖｐｓを２８Ｖまで上昇させ
ても絶縁破壊が起こらなかった。要するに、本実施例の
方が比較例に比べて絶縁耐圧が高くなっている。

【０１０３】また、多孔質多結晶シリコン層４を形成す
るまでの条件は上述の通りで、そのの後の条件を以下の
通りにして電界放射型電子源１０を作製した。

【０１０４】多孔質多結晶シリコン層４を形成した後
は、２５℃の硫酸溶液中で、白金電極を負極、ｎ形シリ
コン基板１を正極として２０ｍＡ／ｃｍ²の定電流で電
気化学的に酸化した。その後、水洗、乾燥させた後、急
速加熱法により補助酸化を行った。急速加熱法による急
速熱酸化の条件は、酸素ガスの流量を標準状態で０．３
Ｌ／ｍｉｎ（３００ｓｃｃｍ）、酸化温度を７５０℃、
酸化時間を１時間とした。その後、酸化した多孔質多結
晶シリコン層よりなる強電界ドリフト層６上に膜厚が１
０ｎｍの金薄膜からなる導電性薄膜７を蒸着法によって
形成した。

【０１０５】このようにして作製した電界放射型電子源
１０を真空チャンバ（図示せず）内に導入して、図１１
に示すように金薄膜７と対向する位置にコレクタ電極２
１（放射電子収集電極）を配置し、真空チャンバ内の真
空度を５×１０^-5Ｐａとして、導電性薄膜７（正極）と
オーミック電極２（負極）との間に直流電圧Ｖpsを印加
するとともに、コレクタ電極２１と導電性薄膜７との間
に１００Ｖの直流電圧Ｖｃを印加することによって、ダ
イオード電流Ｉpsと放出電子電流Ｉｅとを測定した結果
を図１３に示す。ここに、図１３の横軸は直流電圧Ｖps
の値を、縦軸は電流密度を示し、同図中の○（）がダ
イオード電流Ｉpsを、同図中の●（）が放出電子電流
Ｉeを示す。

【０１０６】図１３から分かるように、直流電圧Ｖｐｓ
を２０Ｖとしたときに１０μＡ／ｃｍ²の放出電子電流
Ｉｅが得られた。したがって、急速加熱法による急速熱
酸化のみで酸化する場合の酸化温度（８００℃〜９００
℃）に比べて比較的低温（７５０℃以下）の酸化処理工
程（２５℃の硫酸による酸化工程および７５０℃での急
速熱酸化）しか行っていないにも関わらず、大きな値の
電子放出電流Ｉｅが観測されるから、石英ガラス基板に
比べて安価なガラス基板などのように低温プロセスを必
要とする基板を用いても所望の電子源を作製することが
可能になる。なお、酸により酸化する場合の酸の種類や
温度、電流密度は上記条件に限定されるものではなく、
急速熱酸化の条件も上記条件に限定されるものではな
い。

【０１０７】（実施形態６）ところで、既に説明したが
実施形態１における強電界ドリフト層６は、図５に示す
ように、少なくとも、柱状の多結晶シリコン（グレイ
ン）５１と、多結晶シリコン５１の表面に形成された薄
いシリコン酸化膜５２と、多結晶シリコン５１間に介在
するナノメータオーダの微結晶シリコン層６３と、微結
晶シリコン層６３の表面に形成され当該微結晶シリコン
層６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜であるシリ
コン酸化膜６４とから構成されるものと考えられる。す
なわち、強電界ドリフト層６は、各グレインの表面が多
孔質化し各グレインの中心部分では結晶状態が維持され
ていると考えている。したがって、強電界ドリフト部６
に印加された電界はほとんどシリコン酸化膜６４にかか
るから、注入された電子はシリコン酸化膜６４にかかっ
ている強電界により加速され多結晶シリコン５１間を表
面に向かって図５中の矢印Ａの向きへ（図５中の上方向
へ向かって）ドリフトするので、電子の放出効率を向上
させることができる。そこで、本願発明者らは電子の放
出効率をより一層の高効率化のために上記シリコン酸化
膜６４に着目した。言い換えれば、本願発明者らは、微
結晶シリコン層６３の表面が完全に酸化した状態では図
１４に示すように微結晶シリコン層６３の表面の全面が
酸素原子６５により覆われているのに対して、上述の急
速熱酸化法により酸化した場合には図１５に示すように
微結晶シリコン層６３の表面が酸素原子６５により完全
に覆われていないのではないか（つまり、酸素原子６５
による微結晶シリコン層６３の被覆率が不十分ではない
のか）と考えた。

【０１０８】本実施形態の電界放射型電子源の基本構成
および製造方法は実施形態５と略同じであって、導電性
基板たるｎ形シリコン基板１の主表面側に酸化した多孔
質層たる多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界ドリフ
ト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に金属薄膜
（例えば、金薄膜）よりなる導電性薄膜７が形成されて
いる。また、ｎ形シリコン基板１の裏面にはオーミック
電極２が形成されている。なお、本実施形態では、導電
性基板として抵抗率が導体の抵抗率に比較的近い単結晶
のｎ形シリコン基板１（例えば、抵抗率が０．１Ωｃｍ
の（１００）基板）を用いている。

【０１０９】したがって、本実施形態の電界放射型電子
源１０においても、例えば、図１１に示すように、導電
性薄膜７を真空中に配置するとともに導電性薄膜７に対
向してコレクタ電極２１を配置し、導電性薄膜７をｎ形
シリコン基板１（オーミック電極２）に対して正極とし
て直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極２１
を導電性薄膜７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加
することにより、導電性基板たるｎ形シリコン基板１か
ら注入された電子が強電界ドリフト部６をドリフトし導
電性薄膜７を通して放出される。したがって、導電性薄
膜７としては、仕事関数の小さな材料（例えば、金、ア
ルミニウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金な
ど）を用いることが望ましい。また、本実施形態では導
電性薄膜７を金薄膜により構成しているが、厚み方向に
積層された少なくとも二層の薄膜層により構成してもよ
い。二層の薄膜層により構成する場合には、上層の薄膜
層の材料として例えば金などを採用し、下層の薄膜層
（強電界ドリフト部６側の薄膜電極層）の材料として例
えば、クロム、ニッケル、白金、チタン、イリジウムな
どを採用すればよい。

【０１１０】以下、製造方法について説明するが、本実
施形態の製造方法は実施形態４、５と略同じなので、上
述の図１０を参照しながら説明する。

【０１１１】まず、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミ
ック電極２を形成した後、ｎ形シリコン基板１の主表面
上に所定膜厚（例えば、１．５μｍ）のノンドープの多
結晶シリコン層３を例えばＬＰＣＶＤ法によって形成
（成膜）することにより図１０（ａ）に示すような構造
が得られる。なお、多結晶シリコン層３の成膜方法につ
いては実施形態４、５と同様である。

【０１１２】ノンドープの多結晶シリコン層３を形成し
た後、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを
略１：１で混合した混合液よりなる電解液の入った陽極
酸化処理槽を利用し、白金電極（図示せず）を負極、ｎ
形シリコン基板１（オーミック電極２）を正極として、
多結晶シリコン層３に光照射を行いながら所定の条件で
陽極酸化処理を行うことによって、多孔質層たる多孔質
多結晶シリコン層４が形成され図１０（ｂ）に示すよう
な構造が得られる。ここにおいて、本実施形態では、陽
極酸化処理の条件として、電流密度を一定として、陽極
酸化処理中に５００Ｗのタングステンランプにより多結
晶シリコン層３の表面に光照射を行い、多結晶シリコン
層３の全部を多孔質化しているが、多結晶シリコン層３
の一部を多孔質化するようにしてもよい。

【０１１３】次に、上記多孔質層たる多孔質多結晶シリ
コン層４を酸化することによって強電界ドリフト層６が
形成され、図１０（ｃ）に示す構造が得られる。ここに
おいて、多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって
は、酸素（Ｏ₂）とオゾン（Ｏ₃）との少なくとも一方を
含むガス雰囲気で紫外光を照射して多孔質多結晶シリコ
ン層４を酸化する（主酸化処理過程）。なお、紫外光の
光源としては、紫外光ランプ（例えば、主波長成分が１
８５ｎｍ，２５６ｎｍの低圧水銀ランプ）や主波長成分
が１７２ｎｍのエキシマレーザなどを採用すればよい。
また、紫外光の照射時間は、数分〜数時間の間で適宜設
定すればよい。

【０１１４】強電界ドリフト層６を形成した後は、強電
界ドリフト層６上に導電性薄膜７を例えば蒸着法により
形成することによって、図１０（ｄ）に示す構造の電界
放射型電子源１０が得られる。なお、本実施形態では、
導電性薄膜７を蒸着法により形成しているが、導電性薄
膜７の形成方法は蒸着法に限定されるものではなく、例
えばスパッタ法を用いてもよい。

【０１１５】ところで、上述の特願平１０−２７２３４
０号、特願平１０−２７２３４２号、特願平１０−２７
１８７６号に提案した製造方法では、多孔質多結晶シリ
コン層４を急速加熱法により酸化することで強電界ドリ
フト層６を形成しており、この際の酸化温度が比較的高
温（８００℃〜９００℃）なので、導電性基板として高
価な石英ガラスに導電性膜を形成したものや、単結晶シ
リコン基板などを用いざるをえず、導電性基板の大面積
化が制約され、例えば大面積のディスプレイの実現が難
しいという不具合があった。

【０１１６】これに対して、本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法によれば、上記多孔質多結晶シリコン層
４の酸化にあたって、酸素とオゾンとの少なくとも一方
を含むガス雰囲気で紫外光を照射して上記多孔質多結晶
シリコン層４を酸化することにより、従来のように多孔
質多結晶シリコン層４を急速加熱法によって酸化して強
電界ドリフト層を形成する場合に比べて電子の放出効率
（以下、電子放出効率と称す）が高くなる。なお、電子
放出効率は、上述のダイオード電流Ｉpsと放出電子電流
Ｉeとから（Ｉe／Ｉps）×１００で求められる値であ
る。このように電子放出効率が高くなるのは、例えばオ
ゾンの雰囲気で紫外光を照射した場合、紫外光（ＵＶ
光）によって図１５に示す微結晶シリコン層６３の最表
面のシリコンのボンドが切断され、活性なオゾンからＳ
ｉ−Ｏ結合ができ、酸素原子６５による微結晶シリコン
層６３の表面の被覆率が向上する（つまり、上述の図１
４のような理想的な状態に近づく）ためであると推考さ
れる。なお、紫外光の照射によってガスの分解が促進さ
れるのは勿論である。

【０１１７】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって、
酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫
外光を照射して上記多孔質多結晶シリコン層４を酸化す
ることにより、電子放出効率を高めることが可能にな
る。また、加熱を行うことなしに多孔質多結晶シリコン
層４を酸化することで強電界ドリフト部６を形成できる
ので、従来のように多孔質多結晶シリコン層４を急速加
熱法によって酸化して強電界ドリフト部を形成する場合
（この場合には８００℃〜９００℃に加熱する必要があ
る）に比べて低温で強電界ドリフト部６を形成すること
ができ、プロセス温度が低温になって導電性基板の制約
が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易にな
る。

【０１１８】（実施形態７）本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法は、実施形態６と略同じであって、上記
多孔質層たる多孔質多結晶シリコン層４の酸化工程が相
違するだけで、その他の工程は同じなので同じ工程につ
いての説明は省略する。

【０１１９】本実施形態では、多孔質層たる多孔質多結
晶シリコン層４の酸化にあたっては、酸素とオゾンとの
少なくとも一方を含むガス雰囲気でプラズマにさらすこ
とにより上記多孔質多結晶シリコン層４を酸化する（主
酸化処理過程）。ここにおいて、プラズマの生成には例
えば１３．５６ＭＨｚの高周波を利用すればよい。１
３．５６ＭＨｚの高周波を利用する場合のＲＦパワーは
例えば数１０Ｗ〜数百Ｗの範囲で適宜設定することが望
ましい。また、プラズマにさらす処理時間は、数分〜数
時間の間で適宜設定すればよい。なお、上記ガス雰囲気
で放電を起こしてプラズマを生成してもよいし、上記ガ
ス雰囲気で放電させなくても別のガス（例えば、不活性
ガス）でプラズマを生成してもよい。

【０１２０】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって、
酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気でプ
ラズマにさらすことにより上記多孔質多結晶シリコン層
４を酸化することにより、従来のように多孔質多結晶シ
リコン層４を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフ
ト層６を形成する場合に比べて電子放出効率を高めるこ
とが可能になる。また、加熱を行うことなしに多孔質多
結晶シリコン層４を酸化することで強電界ドリフト層６
を形成できるので、従来のように多孔質多結晶シリコン
層４を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト部を
形成する場合（この場合には８００℃〜９００℃に加熱
する必要がある）に比べて低温で強電界ドリフト層６を
形成することができ、プロセス温度が低温になって導電
性基板の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化
が容易になる。

【０１２１】（実施形態８）本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法は、実施形態６と略同じであって、上記
多孔質層たる多孔質多結晶シリコン層４の酸化工程が相
違するだけで、その他の工程は同じなので同じ工程につ
いての説明は省略する。

【０１２２】本実施形態では、多孔質層たる多孔質多結
晶シリコン層４の酸化にあたっては、少なくともオゾン
を含むガス雰囲気で加熱を行うことにより上記多孔質多
結晶シリコン層を酸化する（主酸化処理過程）。ここに
おいて、加熱温度は１００℃〜６００℃、加熱時間は数
分〜数時間の間でそれぞれ適宜設定すればよい。なお、
加熱温度は６００℃より高温でもよいが、導電性基板の
制約を少なくする（導電性基板として、高価な石英ガラ
ス基板に比べて安価なガラス基板へ導電性膜などを形成
した基板を使用する）という点からは、１００℃〜６０
０℃の間で適宜設定することが望ましい。

【０１２３】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって、
少なくともオゾンを含むガス雰囲気で加熱を行うことに
より上記多孔質多結晶シリコン層４を酸化することで強
電界ドリフト層６を形成するので、従来のように多孔質
層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層６を
形成する場合に比べて電子放出効率を高めることが可能
になる。また、従来のように多孔質多結晶シリコン層を
急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層６を形成
する場合（この場合には８００℃〜９００℃に加熱する
必要がある）に比べて低温で強電界ドリフト層６を形成
することができ、プロセス温度が低温になって導電性基
板の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容
易になる。

【０１２４】（実施形態９）本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法は、実施形態６と略同じであって、上記
多孔質層たる多孔質多結晶シリコン層４の酸化工程が相
違するだけで、その他の工程は同じなので同じ工程につ
いての説明は省略する。

【０１２５】本実施形態では、多孔質層たる多孔質多結
晶シリコン層４の酸化にあたって、紫外光を照射すると
ともに加熱を行うことにより上記多孔質多結晶シリコン
層４を酸化する（主酸化処理過程）。ここにおいて、加
熱温度は１００℃〜６００℃、加熱時間は数分〜数時間
の間で適宜設定すればよい。なお、加熱温度は６００℃
より高温でもよいが、導電性基板の制約を少なくする
（導電性基板として、高価な石英ガラス基板に比べて安
価なガラス基板へ導電性膜などを形成した基板を使用す
る）という点からは、１００℃〜６００℃の間で適宜設
定することが望ましい。

【０１２６】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって、
紫外光を照射するとともに加熱を行うことにより上記多
孔質多結晶シリコン層４を酸化することで強電界ドリフ
ト層６を形成するので、従来のように多孔質多結晶シリ
コン層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層
６を形成する場合に比べて電子放出効率を高めることが
可能になる。また、従来のように多孔質層を急速加熱法
によって酸化して強電界ドリフト層６を形成する場合に
比べて低温で強電界ドリフト層６を形成することがで
き、プロセス温度が低温になって導電性基板の制約が少
なくなり、大面積化および低コスト化が容易になる。

【０１２７】（実施形態１０）本実施形態の電界放射型
電子源の製造方法は、実施形態６と略同じであって、上
記多孔質層たる多孔質多結晶シリコン層４の酸化工程が
相違するだけで、その他の工程は同じなので同じ工程に
ついての説明は省略する。

【０１２８】本実施形態では、多孔質層たる多孔質多結
晶シリコン層４の酸化にあたって、酸素とオゾンとの少
なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照射するとと
もに加熱を行うことにより上記多孔質多結晶シリコン層
４を酸化する（主酸化処理過程）。ここにおいて、加熱
温度は１００℃〜６００℃、加熱時間は数分〜数時間の
間でそれぞれ適宜設定すればよい。なお、加熱温度は６
００℃より高温でもよいが、導電性基板の制約を少なく
する（導電性基板として、高価な石英ガラス基板に比べ
て安価なガラス基板へ導電性膜などを形成した基板を使
用する）という点からは、１００℃〜６００℃の間で適
宜設定することが望ましい。

【０１２９】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化にあたって、
酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫
外光を照射するとともに加熱を行うことにより上記多孔
質多結晶シリコン層４を酸化することで強電界ドリフト
層６を形成するので、従来のように多孔質多結晶シリコ
ン層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層６
を形成する場合に比べて電子放出効率を高めることが可
能になる。また、従来のように多孔質層を急速加熱法に
よって酸化して強電界ドリフト層６を形成する場合に比
べて低温で強電界ドリフト層６を形成することができ、
プロセス温度が低温になって導電性基板の制約が少なく
なり、大面積化および低コスト化が容易になる。

【０１３０】（実施形態１１）本実施形態の電界放射型
電子源の製造方法は、実施形態６ないし実施形態１０の
いずれかと略同じであって、各実施形態それぞれにおけ
る主酸化処理過程の以前と以後との少なくとも一方に、
急速加熱法により上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化
を行う補助酸化処理過程を備えている点に特徴がある。
なお、急速加熱法による補助酸化処理過程の条件として
は、例えば、ランプアニール装置を使用し、乾燥酸素中
で酸化温度を６００℃〜９００℃、酸化時間を３０分〜
１２０分とすればよい。

【０１３１】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、従来の急速加熱法による酸化処理の酸化不足を補う
ことができ、電子放出効率をさらに高めることが可能に
なる。

【０１３２】（実施形態１２）本実施形態の電界放射型
電子源の製造方法は、実施形態６ないし実施形態１０の
いずれかと略同じであって、各実施形態それぞれにおけ
る主酸化処理過程の以前と以後との少なくとも一方に、
酸により上記多孔質多結晶シリコン層４の酸化を行う補
助酸化処理過程を備えている点に特徴がある。すなわ
ち、本実施形態の製造方法としては、多孔質多結晶シリ
コン層４に、例えば、「酸による補助酸化処理過程→主
酸化処理過程」、「主酸化処理過程→酸による補助酸化
処理過程」、「酸による補助酸化処理過程→主酸化処理
過程→熱酸化法（例えば、急速加熱法）による補助酸化
処理過程」、「酸による補助酸化処理過程→熱酸化法
（例えば、急速加熱法）による補助酸化処理過程→主酸
化処理過程」、「主酸化処理過程→熱酸化法（例えば、
急速加熱法）による補助酸化処理過程→酸による補助酸
化処理過程」、「熱酸化法（例えば、急速加熱法）によ
る補助酸化処理過程→主酸化処理過程→酸による補助酸
化処理過程」、「熱酸化法（例えば、急速加熱法）によ
る補助酸化処理過程→酸による補助酸化処理→主酸化処
理過程」、「主酸化処理過程→酸による補助酸化処理過
程→熱酸化法（例えば、急速加熱法）による補助酸化処
理過程」、「熱酸化法（例えば、急速加熱法）による補
助酸化処理過程→主酸化処理過程」、「主酸化処理過程
→熱酸化法（例えば、急速加熱法）による補助酸化処理
過程」などの処理を施すことより強電界ドリフト層６を
形成すればよい。

【０１３３】ここに、酸による補助酸化処理過程の条件
としては、酸（例えば、ＨＮＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄、王水な
ど）の入った処理槽を利用して（この処理槽としては、
実施形態１で説明した陽極酸化処理に用いた処理槽を利
用してもよい）、白金電極（図示せず）を負極、導電性
基板たるｎ形シリコン基板１（オーミック電極２）を正
極として、所定の電流を流せばよい。

【０１３４】例えば、主酸化処理過程の前に多孔質多結
晶シリコン層４を例えば希硝酸（例えば１０％の希硝
酸）により酸化する際には、ホールをｈ⁺、電子をｅ^-と
すると、以下の反応が起こっていると考えられる。 負極側：ＨＮＯ₃＋３Ｈ⁺→ＮＯ＋２Ｈ₂Ｏ＋３ｈ⁺ 正極側：３ｈ⁺＋Ｓｉ＋２Ｈ₂Ｏ→ＳｉＯ₂＋４Ｈ⁺＋ｅ^- また、主酸化処理過程の前に多孔質多結晶シリコン層４
を希硫酸（例えば１０％の希硫酸）により酸化する際に
は、以下の反応が起こっていると考えられる。 負極側：Ｈ₂ＳＯ₄＋２Ｈ⁺→ＳＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ｈ⁺ 正極側：２ｈ⁺＋Ｓｉ＋２Ｈ₂Ｏ→ＳｉＯ₂＋４Ｈ⁺＋２ｅ
^- しかして、本実施形態の製造方法によれば、従来の急速
加熱法による酸化処理の酸化不足を補うことができ、電
子放出効率をさらに高めることが可能になる。

【０１３５】（実施形態１３）ところで、上記実施形態
６ないし実施形態１０の製造方法では、陽極酸化処理に
おいて電解液としてフッ化水素水溶液とエタノールとの
混合液を利用しているので、シリコン原子が水素原子に
よって終端されることになる。このため、強電界ドリフ
ト層６中の水素の含有量が比較的多くなって絶縁耐圧が
低くなったり強電界ドリフト層６中の水素の分布が経時
変化することにより、電子放出効率の経時安定性が悪く
なる恐れがある。

【０１３６】これに対して、本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法は、実施形態６ないし実施形態１０のい
ずれかと略同じであって、各実施形態６〜１０それぞれ
における主酸化処理過程の前に、酸化性溶液により上記
多孔質多結晶シリコン層４の酸化を行う前酸化処理過程
を備えている点に特徴がある。すなわち、本実施形態の
製造方法では、多孔質多結晶シリコン層４の極表面を酸
化性溶液により酸化してから、主酸化処理過程を行うこ
とにより強電界ドリフト層６が形成される。要するに、
本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層４を陽極酸化
処理により形成した際に多孔質多結晶シリコン層４のシ
リコン原子を終端している水素原子を、酸化性の溶液に
より酸素原子に置換している。

【０１３７】ここにおいて、酸化性溶液としては、硝
酸、硫酸、塩酸、過酸化水素水からなる群より選択され
る１種若しくは２種以上の酸化剤を用いることが望まし
い。

【０１３８】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、陽極酸化処理にて形成した多孔質多結晶シリコン層
４の極表面層を酸化性の溶液により酸化した後に、主酸
化処理過程を行っているので、強電界ドリフト層６に含
まれる水素の量を少なくすることができ、電子放出効率
の経時変化が少なく絶縁耐圧の高い電界放射型電子源を
実現することができる。

【０１３９】なお、実施形態１１、１２それぞれにおけ
る製造方法において、主酸化処理過程および補助酸化処
理過程よりも前に上記酸化性溶液により多孔質多結晶シ
リコン層４の酸化を行う前酸化処理過程を備えるように
してもよい。また、上記酸化性溶液を加熱しておくこと
により、酸化速度が速くなるので、上記酸化性溶液によ
る処理時間を短くすることができる。

【０１４０】本実施形態の製造方法において以下の条件
を採用して電界放射型電子源を製造した。

【０１４１】ｎ形シリコン基板１としては、抵抗率が
０．１Ωｃｍ、厚さが５２５μｍの（１００）基板を用
いた。多結晶シリコン層３（図１０（ａ）参照）の成膜
は、ＬＰＣＶＤ法により行い、成膜条件は、真空度を２
０Ｐａ、基板温度を６４０℃、モノシランガスの流量を
標準状態で０．６Ｌ／ｍｉｎ（６００ｓｃｃｍ）とし
た。

【０１４２】多結晶シリコン層３を多孔質化する陽極酸
化処理は、電解液として５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液
とエタノールとを略１：１で混合した電解液を用い、多
結晶シリコン層３の表面を該電解液に触れるようにし、
該電解液中に浸した白金電極を負極、ｎ形シリコン基板
１（オーミック電極２）を正極として所定の電流を流し
た。ここに、陽極酸化期間における電流密度は３０ｍＡ
／ｃｍ²一定、陽極酸化時間は１０秒とした。

【０１４３】前酸化処理過程は、酸化性溶液として、硫
酸と過酸化水素水との混合液からなる酸化性溶液を用
い、多孔質多結晶シリコン層４が形成された試料を酸化
性溶液に３０分間浸した。

【０１４４】前酸化処理過程の後に、補助酸化処理過程
を行った。補助酸化処理過程は、１モル重量％の硫酸溶
液中で、白金電極を負極、導電性基板たるｎ形シリコン
基板１（オーミック電極２）を正極として２０ｍＡ／ｃ
ｍ²の定電流にて電気化学的に酸化した。

【０１４５】その後、水洗し、更に乾燥させた後に、主
酸化処理過程を行った。主酸化処理過程は、基板温度を
５００℃に加熱しながらオゾンと酸素とを含むガス雰囲
気中で波長１８５ｎｍおよび２５４ｎｍを主波長とする
紫外線を主表面側に照射した。主酸化処理過程の酸化時
間は１時間とした。

【０１４６】導電性薄膜７は蒸着法によって強電界ドリ
フト部６の全面へ蒸着した金薄膜をフォトリソグラフィ
技術、エッチング技術などを利用してパターニングし
た。また、導電性薄膜７の膜厚は１０ｎｍとした。

【０１４７】以上の条件で作製した電界放射型電子源を
真空チャンバ（図示せず）内に導入して、上述の図１１
に示すように導電性薄膜７と対向する位置にコレクタ電
極２１（放射電子収集電極）を配置し、真空チャンバ内
の真空度を５×１０^-5Ｐａとして、コレクタ電極２１と
導電性薄膜７との間に１００Ｖの直流電圧Ｖｃを印加
し、導電性薄膜７（正極）とオーミック電極２（負極）
との間に印加する直流電圧Ｖpsを種々変化させて、導電
性薄膜７とオーミック電極２との間に流れるダイオード
電流Ｉpsと、電界放射型電子源１０’から導電性薄膜７
を通して放射される電子ｅ^-によりコレクタ電極２１と
導電性薄膜７との間に流れる放出電子電流Ｉｅとを測定
した。その結果、放出電子電流Ｉｅとして１０μＡ／ｃ
ｍ²という良好な放出電子電流を得ることができた。

【０１４８】（実施形態１４）図１６は実施形態６と略
同じ構成の電界放射型電子源１０を利用したディスプレ
イの一例を示す。なお、本実施形態の電界放射型電子源
１０は導電性薄膜７がストライプ状に形成されている点
で実施形態１の電界放射型電子源１０と相違する。

【０１４９】図１６に示すディスプレイは、電界放射型
電子源１０の導電性薄膜７に対向配置されるガラス基板
３３を備え、ガラス基板３３の電界放射型電子源１０と
対向する面にはストライプ状にコレクタ電極３１が形成
され、導電性薄膜７から放射される電子線によって可視
光を発光する蛍光体層３２がコレクタ電極３１を覆うよ
うに形成されている。なお、電界放射型電子源１０とガ
ラス基板３３との間の空間は真空にしてある。

【０１５０】このディスプレイでは、導電性薄膜７をス
トライプ状に形成するとともに、コレクタ電極３１を導
電性薄膜７に直交する方向にストライプ状に形成してお
き、コレクタ電極３１および導電性薄膜７を適宜選択し
て電圧（電界）を印加することにより、電圧を印加した
導電性薄膜７からのみ電子が放出される。そして、放出
された電子は、当該電子が放出された導電性薄膜７にお
いて対向するコレクタ電極３１に電圧が印加されている
領域から放出された電子だけが加速され、該コレクタ電
極３１を覆う蛍光体を光らせる。

【０１５１】要するに、図１６に示す構成のディスプレ
イでは、特定の導電性薄膜７と特定のコレクタ電極３１
とに電圧を印加することにより、蛍光体層３２のうち前
記電圧が印加された導電性薄膜７，コレクタ電極３１の
交差する領域に対応する部分を光らせることができる。
そして、電圧を印加する導電性薄膜７およびコレクタ電
極３１を適宜切り替えることにより、画像や文字などを
表示することが可能になる。

【０１５２】本実施形態の電界放射型電子源１０の製造
方法は、実施形態６と略同じであって、所定形状（本実
施形態ではストライプ状）にパターニングされた導電性
薄膜７を形成した後に、実施形態６で説明したような酸
素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外
光を照射する処理、実施形態７で説明したような酸素と
オゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気でプラズマ
にさらす処理、実施形態８で説明したような少なくとも
オゾンを含むガス雰囲気で加熱を行う処理、実施形態９
で説明したような紫外光を照射するとともに加熱を行う
処理、実施形態１０で説明したような酸素とオゾンとの
少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照射すると
ともに加熱を行う処理の少なくとも１つの処理を行う点
に特徴がある。しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、当該処理を行うことにより、多孔質多結晶シリコン
層４の酸化に加え、当該処理以前のプロセスでの有機物
による汚染を除去することができ、電子放出効率が高ま
る。

【０１５３】なお、ストライプ状の導電性薄膜７を形成
するには、例えば、強電界ドリフト層６上の全面へ導電
性薄膜７を形成した後に該導電性薄膜７上へフォトレジ
スト層を塗布形成し、その後、該フォトレジスト層をフ
ォトリソグラフィ技術によってパターニングしてから、
フォトレジスト層をマスクとして導電性薄膜７をエッチ
ング加工し、フォトレジスト層を除去すればよい。ま
た、ストライプ状の開口パターンを有するメタルマスク
を利用して蒸着法などによって強電界ドリフト層６上へ
ストライプ状の導電性薄膜７を形成してもよい。

【０１５４】また、図１７は導電性基板としてガラス基
板よりなる絶縁性基板１１の一表面上に導電性膜１２を
形成した基板を用いた電界放射型電子源１０’を備えた
ディスプレイの概略断面を示す。

【０１５５】図１７に示すディスプレイは、電界放射型
電子源１０’の導電性薄膜７に対向配置されるガラス基
板３３を備え、ガラス基板３３の電界放射型電子源１
０’と対向する面にはストライプ状にコレクタ電極３１
が形成され、導電性薄膜７から放射される電子線によっ
て可視光を発光する蛍光体層３２がコレクタ電極３１に
ける電界放射型電子源１０’との対向面側に形成されて
いる（ここに、図１７中の各蛍光体層３２はそれぞれ画
素を構成している）。なお、電界放射型電子源１０’と
ガラス基板３３との間の空間は真空にしてある。図１７
に示すディスプレイでは、絶縁性基板１１がリヤプレー
トを構成し、ガラス基板３３がフェースプレートを構成
しており、対向配置された両プレート１１，３３間に支
持用のスペーサ４０を介在させて両プレート１１，３３
の間の空間を真空に保つように構成されている。要する
に、両プレート１１，３３間に気密空間が形成されてい
る。また、電界放射型電子源１０’とフェースプレート
３３との間には補強用スペーサ４１を介在させてある。

【０１５６】この図１７に示すディスプレイでは、導電
性薄膜７をストライプ状に形成するとともに、導電性膜
１２を導電性薄膜７に直交する方向にストライプ状に形
成してあり、導電性薄膜７および導電性膜１２を適宜選
択して電圧（電界）を印加することにより、電圧を印加
した導電性薄膜７からのみ電子が放出され、対向する蛍
光体層３２を発光させる。したがって、電圧を印加する
導電性薄膜７および導電性膜１２を適宜適宜切り替える
ことにより、画像や文字などを表示することが可能にな
る。

【０１５７】なお、図１７に示す電界放射型電子源１
０’の製造方法は、実施形態６と略同じであって、所定
形状（本実施形態ではストライプ状）にパターニングさ
れた導電性薄膜７を形成した後に、実施形態６で説明し
たような酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰
囲気で紫外光を照射する処理、実施形態７で説明したよ
うな酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気
でプラズマにさらす処理、実施形態８で説明したような
少なくともオゾンを含むガス雰囲気で加熱を行う処理、
実施形態９で説明したような紫外光を照射するとともに
加熱を行う処理、実施形態１０で説明したような酸素と
オゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を
照射するとともに加熱を行う処理の少なくとも１つの処
理を行う点に特徴がある。しかして、本実施形態の製造
方法によれば、当該処理を行うことにより、多孔質多結
晶シリコン層４の酸化に加え、当該処理以前のプロセス
での有機物による汚染を除去することができ、電子放出
効率が高まる。

【０１５８】本実施形態の製造方法において以下の条件
を採用した実施例としての電界放射型電子源を製造し
た。

【０１５９】ｎ形シリコン基板１としては、抵抗率が
０．１Ωｃｍ、厚さが５２５μｍの（１００）基板を用
いた。多結晶シリコン層３（図１（ａ）参照）の成膜
は、ＬＰＣＶＤ法により行い、成膜条件は、真空度を２
０Ｐａ、基板温度を６４０℃、モノシランガスの流量を
標準状態で０．６Ｌ／ｍｉｎ（６００ｓｃｃｍ）とし
た。

【０１６０】多結晶シリコン層３を多孔質化する陽極酸
化処理は、電解液として５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液
とエタノールとを略１：１で混合した電解液を用い、多
結晶シリコン層３の表面を該電解液に触れるようにし、
該電解液中に浸した白金電極を負極、ｎ形シリコン基板
１（オーミック電極２）を正極として所定の電流を流し
た。ここに、陽極酸化期間における電流密度は３０ｍＡ
／ｃｍ²一定、陽極酸化時間は１０秒とした。

【０１６１】多孔質ポリシリコン層４を急速熱酸化する
条件は、酸素ガスの流量を標準状態で０．３Ｌ／ｍｉｎ
（３００ｓｃｃｍ）、酸化温度を９００℃、酸化時間を
１時間とした。

【０１６２】導電性薄膜７は蒸着法によって強電界ドリ
フト部６の全面へ蒸着した金薄膜をフォトリソグラフィ
技術、エッチング技術などを利用してパターニングし
た。また、導電性薄膜７の膜厚は１０ｎｍとした。

【０１６３】導電性薄膜７を形成した後の処理（以下、
後処理と称す）としては、酸素（Ｏ ₂）とオゾン（Ｏ₃）
との混合ガス（２０００ｐｐｍ）雰囲気で紫外光の照射
を行った。紫外光の光源としては１１０Ｗの低圧水銀ラ
ンプを用い、加熱温度を２００℃、処理時間を３０分と
した。なお、この後処理は、酸化処理工程である。

【０１６４】また、比較例１として上記後処理を行って
いない電界放射型電子源を製造し、比較例２として導電
性薄膜７をメタルマスクを用いて形成し上記後処理を行
っていない電界放射型電子源を製造した。なお、本実施
例と比較例１との違いは上記後処理の有無だけであり、
本実施例と比較例２との違いは、本実施例ではフォトリ
ソグラフィ技術などを利用して導電性薄膜７のパターニ
ングを行ってその後に上記後処理を行っているのに対し
て、比較例２ではメタルマスクを用いて導電性薄膜７の
パターニングを成膜時に行ってその後に上記後処理を行
っていない点である。

【０１６５】本実施例の電界放射型電子源１０を真空チ
ャンバ（図示せず）内に導入して、上述の図１１に示す
ように導電性薄膜７と対向する位置にコレクタ電極２１
（放射電子収集電極）を配置し、真空チャンバ内の真空
度を５×１０^-5Ｐａとして、コレクタ電極２１と導電性
薄膜７との間に１００Ｖの直流電圧Ｖｃを印加し、導電
性薄膜７（正極）とオーミック電極２（負極）との間に
印加する直流電圧Ｖpsを種々変化させて、導電性薄膜７
とオーミック電極２との間に流れるダイオード電流Ｉps
と、電界放射型電子源１０から導電性薄膜７を通して放
射される電子ｅ ^-によりコレクタ電極２１と導電性薄膜
７との間に流れる放出電子電流Ｉｅとを測定した。その
結果を図１８に示す。

【０１６６】図１８の横軸は直流電圧Ｖpsの値を、左側
の縦軸はダイオード電流Ｉps、放出電子電流Ｉeそれぞ
れの電流密度を、右側の縦軸は電子放出効率（Ｉe／Ｉp
s×１００）を示す。また、同図中の実線の（■）は
本実施例のダイオード電流Ｉpsを、一点鎖線の（■）
は本実施例の放出電子電流Ｉeを、破線の（■）は本
実施形態の電子放出効率をそれぞれ示す。同様に、同図
中の実線の（□）は比較例１のダイオード電流Ｉps
を、一点鎖線の（□）は比較例１の放出電子電流Ｉe
を、破線の（□）は比較例１の電子放出効率をそれぞ
れ示す。さらに同図中の実線の（○）は比較例２のダ
イオード電流Ｉpsを、一点鎖線の（○）は比較例２の
放出電子電流Ｉeを、破線の（○）は比較例２の電子
放出効率をそれぞれ示す。

【０１６７】図１８において、まず比較例１と比較例２
とを対比すると、ダイオード電流Ｉpsの電流密度は略同
じ（，参照）なのに対して、比較例１の方が比較例
２に比べて放出電子電流Ｉｅの電流密度が小さくなって
いる（，参照）ことが分かる。したがって、電子放
出効率も比較例１の方が比較例２よりも小さくなってい
る（，参照）。この結果は、比較例１では導電性薄
膜７のパターニングに利用したフォトレジスト層の残留
レジストによる有機物の汚染が残存しているのに対し
て、比較例２では導電性薄膜７のパターニングにメタル
マスクを利用していることで有機物の汚染が少ないため
であると推考される。

【０１６８】次に、本実施例と比較例１とを対比する
と、本実施例の方が比較例１に比べて放出電子電流Ｉe
の電流密度が大きくなる（，参照）一方で、本実施
例の方が比較例１に比べてダイオード電流Ｉpsの電流密
度が小さくなっており（，参照）、本実施形態の方
が比較例１に比べて電子放出効率が高くなっている
（，参照）。例えば、直流電圧Ｖpsを２０Ｖとした
とき、本実施例では、放出電子電流Ｉeの電流密度が比
較例１の略３０倍、ダイオード電流Ｉpsの電流密度が比
較例１の略４分の１、電子放出効率が比較例１の略１２
０倍になっている。すなわち、本実施例では比較例１に
比べて電子放出効率が非常に高くなっている。さらに、
本実施例と比較例２とを対比しても、本実施例の方が放
出電子電流Ｉeの電流密度が大きくなっており、本実施
例の方が比較例２に比べて電子放出効率が高くなってい
る。ここにおいて、本実施例の方が比較例２に比べて放
出電子電流Ｉeの電流密度が高くなっているのは、上記
後処理による電界放射型電子源１０’の表面の清浄化の
効果または強電界ドリフト層６を構成する微結晶シリコ
ン層６３の表面のシリコン酸化膜６４（図５参照）の膜
質の改善効果（酸素原子による被覆率の向上）のいずれ
かあるいは両方の効果と推考される。

【０１６９】

【発明の効果】請求項１の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された強電界ドリフト層と、該
強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、
導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加
することにより導電性基板から注入された電子が強電界
ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される
電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層は、多孔
質半導体層を比較的低温で酸化する酸化工程を含むプロ
セスにより形成されてなるものであり、多孔質半導体層
を比較的低温で酸化する酸化工程を含むプロセスにより
酸化して強電界ドリフト層を形成しているので、多孔質
半導体層を急速加熱法のみにより酸化して強電界ドリフ
ト層を形成する場合に比べてプロセス温度が低温になっ
て、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化お
よび低コスト化が容易になるという効果がある。

【０１７０】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質多結
晶シリコンよりなるので、電子放出特性の真空度依存性
が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安
定して高効率で電子を放出することができるという効果
がある。

【０１７１】請求項７の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備えるので、多孔質半導体層を急速加熱法に
より酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて
プロセス温度を低温化することができて、導電性基板の
材料の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が
可能な電界放射型電子源を提供することができるという
効果がある。

【０１７２】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、上記主酸化処理過程は、液体中で上記多孔質半導体
層を酸化するので、多孔質半導体層を半導体層に陽極酸
化処理を施すことにより形成する場合、陽極酸化処理に
引き続いてウェット処理で多孔質半導体層を酸化するこ
とができるから、陽極酸化処理の後に急速加熱法により
酸化する場合に比べてプロセスを簡略化することができ
るという効果がある。

【０１７３】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、上記電解質溶液が、酸よりなることを特徴と
し、望ましい実施態様である。

【０１７４】請求項１２の発明は、請求項７ないし請求
項１１の発明において、上記主酸化処理工程の以前と以
後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半
導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができるという効果がある。

【０１７５】請求項１３の発明は、請求項７ないし請求
項１１の発明において、上記主酸化処理過程の前に、酸
化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化
処理過程を備えるので、電子の放出効率を高めることが
できるという効果がある。

【０１７６】請求項１４の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えるので、表面が酸化性溶液により
酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施されているこ
とにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法が施されて
いる場合に比べて強電界ドリフト層への水素の混入が少
ないので、従来のような水素の分布の経時変化による電
子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜が緻密にな
りやすく、絶縁耐圧が高くなるという効果がある。

【０１７７】請求項１５の発明は、請求項１２の発明に
おいて、上記主酸化処理過程および上記補助酸化処理過
程よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層の
酸化を行う前酸化処理過程を備えるので、電子の放出効
率を高めることができるという効果がある。

【０１７８】請求項１６の発明は、請求項７の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少なく
とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外
光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を
含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマにさら
す処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔
質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫
外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行
う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰
囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに
上記多孔質半導体層の加熱を行う処理の少なくとも１つ
の処理により、上記多孔質半導体層を酸化するので、多
孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリ
フト層を形成する場合に比べて電子の放出効率を高める
ことができ、また、多孔質半導体層を急速加熱法によっ
て酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて低
温で強電界ドリフト層を形成することができ、プロセス
温度が低温になって導電性基板の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が容易になるという効果があ
る。

【０１７９】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、導電性薄膜を形成した後に、酸素とオ
ゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照
射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気でプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを
含むガス雰囲気で加熱を行う処理、紫外光を照射すると
ともに加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一
方を含むガス雰囲気で紫外光を照射するとともに加熱を
行う処理の少なくとも１つの処理を行うので、当該処理
を行うことにより当該処理以前のプロセスでの有機物に
よる汚染を除去することができ、電子の放出効率を高め
ることができるという効果がある。

【０１８０】請求項１８の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質
半導体層を酸化する補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができるという効果がある。

【０１８１】請求項１９の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体
層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電子の
放出効率を高めることができるという効果がある。

【０１８２】請求項２０の発明は、請求項１６または請
求項１７の発明において、上記主酸化処理過程の前に、
酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸
化処理過程を備えるので、多孔質半導体層を陽極酸化処
理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原子を終
端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原子に置
換されているから、前記強電界ドリフト層に含まれる水
素の量を少なくすることができるとともに、前記強電界
ドリフト層中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができて、経時安定性が向上するという効果がある。

【０１８３】請求項２１の発明は、請求項１８または請
求項１９の発明において、上記主酸化処理過程および上
記補助酸化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記
多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるの
で、多孔質半導体層を陽極酸化処理により形成した際に
多孔質半導体層の表面の原子を終端している水素原子
が、酸化性溶液により酸素原子に置換されているから、
前記強電界ドリフト層に含まれる水素の量を少なくする
ことができるとともに、前記強電界ドリフト層中の水素
の分布の経時変化を少なくすることができて、経時安定
性が向上するという効果がある。

【０１８４】請求項２２の発明は、請求項７ないし請求
項２１の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
単結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなるという効果がある。

【０１８５】請求項２３の発明は、請求項７ないし請求
項２１の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
多結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなるという効果がある。

【０１８６】請求項２５の発明は、請求項７ないし請求
項２３の発明において、上記導電性基板は、絶縁性基板
と絶縁性基板の一表面側に形成された導電性膜とからな
るので、請求項２４の発明に比べて大面積化および低コ
スト化を図ることができるという効果がある。

【０１８７】請求項３１の発明は、請求項３０の発明に
おいて、上記酸化性の溶液は、酸化速度が速くなるよう
に加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間
を短くすることができ、スループットが向上するという
効果がある。

【０１８８】請求項３２の発明は、請求項１ないし請求
項６のいずれかに記載の電界放射型電子源と、該電界放
射型電子源に対向配置され電界放射型電子源との間の空
間が真空に保たれるフェースプレートと、フェースプレ
ートにおける電界放射型電子源との対向面側に設けられ
たコレクタ電極と、コレクタ電極における電界放射型電
子源との対向面側に設けられ電界放射型電子源からの電
子線を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体層とを備
えてなることを特徴とするものであり、請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載の電界放射型電子源を備えて
いるので、大面積化および低コスト化を図ることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略断面図である。

【図２】同上の製造プロセスを説明するための主要工程
断面図である。

【図３】同上の他の構成例の概略断面図である。

【図４】同上の酸化過程を模式的に説明する説明図であ
る。

【図５】同上の電子放出機構の原理説明図である。

【図６】同上の動作説明図である。

【図７】同上の一実施例の電圧電流特性図である。

【図８】実施形態４を示す概略断面図である。

【図９】同上の他の構成例を示す概略断面図である。

【図１０】同上の製造プロセスを説明するための主要工
程断面図である。

【図１１】実施形態５の動作説明図である。

【図１２】同上の一実施例の電圧電流特性図である。

【図１３】同上の他の実施例の電圧電流特性図である。

【図１４】実施形態６に関する微結晶シリコン層の酸化
状態の説明図である。

【図１５】同上に関する微結晶シリコン層の酸化状態の
説明図である。

【図１６】実施形態１４を示し、電界放射型電子源を利
用したディスプレイの概略斜視図である。

【図１７】同上を示し、他の電界放射型電子源を利用し
たディスプレイの概略断面図である。

【図１８】同上の特性図である。

【符号の説明】

１ ｎ形シリコン基板 ２ オーミック電極 ３ 多結晶シリコン層 ６ 強電界ドリフト層 ７ 導電性薄膜 １０ 電界放射型電子源

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年５月１日（２０００．５．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、導電
性基板と、導電性基板の一表面側に形成された強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
して放出される電界放射型電子源であって、強電界ドリ
フト層は、多孔質半導体層を電解質溶液中で電気化学的
に酸化する酸化工程を含むプロセスにより形成されてな
ることを特徴とするものであり、多孔質半導体層を電解
質溶液中で電気化学的に酸化する酸化工程を含むプロセ
スにより酸化して強電界ドリフト層を形成しているの
で、多孔質半導体層を急速加熱法のみにより酸化して強
電界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度が
低温になって、導電性基板の材料の制約が少なくなり、
大面積化および低コスト化が容易になる。請求項２の発
明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成され
た強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形成さ
れた導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対
して正極として電圧を印加することにより導電性基板か
ら注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電
性薄膜を通して放出される電界放射型電子源であって、
強電界ドリフト層は、多孔質半導体層を比較的低温で酸
化する酸化工程を含むプロセスにより形成され、且つ、
少なくとも、導電性基板の上記一表面側に形成された柱
状の多結晶シリコンと、多結晶シリコン間に介在するナ
ノ構造よりなる微結晶シリコン層と、微結晶シリコン層
の表面に形成され当該微結晶シリコン層の結晶粒径より
も小さな膜厚のシリコン酸化膜とからなることを特徴と
するものであり、多孔質半導体層を比較的低温で酸化す
る酸化工程を含むプロセスにより酸化して強電界ドリフ
ト層を形成しているので、多孔質半導体層を急速加熱法
のみにより酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に
比べてプロセス温度が低温になって、導電性基板の材料
の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易
になり、しかも、強電界ドリフト層が、少なくとも、導
電性基板の上記一表面側に形成された柱状の多結晶シリ
コンと、多結晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる
微結晶シリコン層と、微結晶シリコン層の表面に形成さ
れ当該微結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚の
シリコン酸化膜とからなるので、電子放出特性の真空度
依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生
せず安定して電子を放出することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記酸化工程が、液体中にて多孔質半導体層を酸化
する工程であることを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、上記液体が、酸よりなることを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、上記酸が、ＨＮＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄、王水からなる群よ
り選択されることを特徴とする。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質単結
晶シリコンよりなることを特徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質多結
晶シリコンよりなるので、電子放出特性の真空度依存性
が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安
定して高効率で電子を放出することができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】請求項８の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備え、該主酸化処理過程は、上記多孔質半導
体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化することを特徴
とし、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強電
界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度を低
温化することができて、導電性基板の材料の制約が少な
くなり、大面積化および低コスト化が可能な電界放射型
電子源を提供することができる。請求項９の発明は、導
電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化し
た多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、該強電
界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、強電
界ドリフト層が、少なくとも、導電性基板の上記一表面
側に形成された柱状の多結晶シリコンと、多結晶シリコ
ン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコン層と、
微結晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶シリコン
層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜とから
なり、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧
を印加することにより導電性基板から注入された電子が
強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出
される電界放射型電子源の製造方法であって、上記多孔
質半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で上記多孔
質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備えることを特
徴とし、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強
電界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度を
低温化することができて、導電性基板の材料の制約が少
なくなり、大面積化および低コスト化が可能で、しか
も、電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出
時にポッピング現象が発生せず安定して電子を放出する
ことが可能な電界放射型電子源を提供することができ
る。請求項１０の発明は、請求項８の発明において、上
記電解質溶液が、酸よりなることを特徴とし、望ましい
実施態様である。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】請求項１１の発明は、請求項９の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、液体中で上記多孔質半導
体層を酸化するので、多孔質半導体層を半導体層に陽極
酸化処理を施すことにより形成する場合、陽極酸化処理
に引き続いてウェット処理で多孔質半導体層を酸化する
ことができるから、陽極酸化処理の後に急速加熱法によ
り酸化する場合に比べてプロセスを簡略化することがで
きる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】請求項１２の発明は、請求項１１の発明に
おいて、上記液体が、酸よりなることを特徴とし、望ま
しい実施態様である。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】削除

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】請求項１３の発明は、請求項８ないし請求
項１２の発明において、上記主酸化処理工程の以前と以
後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半
導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができる。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】請求項１４の発明は、請求項８ないし請求
項１２の発明において、上記主酸化処理過程の前に、酸
化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化
処理過程を備えるので、電子の放出効率を高めることが
できる。請求項１５の発明は、導電性基板と、導電性基
板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層より
なる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形成
された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に
対して正極として電圧を印加することにより導電性基板
から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導
電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造方
法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、
比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理
過程を備え、上記主酸化処理過程の以前と以後との少な
くとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半導体層の酸
化を行う補助酸化処理過程を備えることを特徴とし、多
孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強電界ドリフ
ト層を形成する場合に比べてプロセス温度を低温化する
ことができて、導電性基板の材料の制約が少なくなり、
大面積化および低コスト化が可能な電界放射型電子源を
提供することができ、しかも、上記主酸化処理過程の以
前と以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多
孔質半導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるこ
とにより、電子の放出効率を高めることができる。請求
項１６の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側
に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
して放出される電界放射型電子源の製造方法であって、
上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で
上記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備え、
上記主酸化処理過程の前に、酸化性溶液により上記多孔
質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えることを
特徴とし、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して
強電界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度
を低温化することができて、導電性基板の材料の制約が
少なくなり、大面積化および低コスト化が可能な電界放
射型電子源を提供することができ、しかも、上記主酸化
処理過程の前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層
の酸化を行う前酸化処理過程を備えることにより、電子
の放出効率を高めることができる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えることを特徴とし、表面が酸化性
溶液により酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施さ
れていることにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法
が施されている場合に比べて強電界ドリフト層への水素
の混入が少ないので、従来のような水素の分布の経時変
化による電子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜
が緻密になりやすく、絶縁耐圧が高くなる。請求項１８
の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成
された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト
層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜と
を備え、強電界ドリフト層が、少なくとも、導電性基板
の上記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコンと、
多結晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シ
リコン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され当該微
結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン
酸化膜とからなり、導電性薄膜を導電性基板に対して正
極として電圧を印加することにより導電性基板から注入
された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜
を通して放出される電界放射型電子源の製造方法であっ
て、上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、熱酸化法
によって上記多孔質半導体層の酸化を行う前に酸化性溶
液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過
程を備えることを特徴とし、表面が酸化性溶液により酸
化された多孔質半導体層に熱酸化法が施されていること
により、陽極酸化処理の直後に急速加熱法が施されてい
る場合に比べて強電界ドリフト層への水素の混入が少な
いので、従来のような水素の分布の経時変化による電子
の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜が緻密になり
やすく、絶縁耐圧が高くなる。しかも、電子放出特性の
真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象
が発生せず安定して電子を放出することが可能な電界放
射型電子源を提供することができる。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】請求項１９の発明は、請求項１３または請
求項１５の発明において、上記主酸化処理過程および上
記補助酸化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記
多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるの
で、電子の放出効率を高めることができる。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】請求項２０の発明は、請求項９の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少なく
とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外
光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を
含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマにさら
す処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔
質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫
外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行
う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰
囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに
上記多孔質半導体層の加熱を行う処理の少なくとも１つ
の処理により、上記多孔質半導体層を酸化するので、多
孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリ
フト層を形成する場合に比べて電子の放出効率を高める
ことができ、また、多孔質半導体層を急速加熱法によっ
て酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて低
温で強電界ドリフト層を形成することができ、プロセス
温度が低温になって導電性基板の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が容易になる。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】請求項２１の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、導電性薄膜を形成した後に、酸素とオ
ゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照
射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気でプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを
含むガス雰囲気で加熱を行う処理、紫外光を照射すると
ともに加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一
方を含むガス雰囲気で紫外光を照射するとともに加熱を
行う処理の少なくとも１つの処理を行うことを特徴と
し、当該処理を行うことにより当該処理以前のプロセス
での有機物による汚染を除去することができ、電子の放
出効率を高めることができる。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】請求項２２の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質
半導体層を酸化する補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができる。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】請求項２３の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体
層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電子の
放出効率を高めることができる。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】請求項２４の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の前に、
酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸
化処理過程を備えるので、多孔質半導体層を陽極酸化処
理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原子を終
端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原子に置
換されているから、前記強電界ドリフト層に含まれる水
素の量を少なくすることができるとともに、前記強電界
ドリフト層中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができて、経時安定性が向上する。請求項２５の発明
は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された
酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、
該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備
え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を
印加することにより導電性基板から注入された電子が強
電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出さ
れる電界放射型電子源の製造方法であって、上記多孔質
半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で上記多孔質
半導体層を酸化する主酸化処理過程を備え、上記主酸化
処理過程は、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射する処
理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気
で上記多孔質半導体層をプラズマにさらす処理、少なく
ともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層の加
熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫外光を照射する
とともに上記多孔質半導体層の加熱を行う処理、酸素と
オゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔
質半導体層に紫外光を照射するとともに上記多孔質半導
体層の加熱を行う処理のうち、少なくとも１つの処理に
より、上記多孔質半導体層を酸化し、上記主酸化処理過
程の以前と以後との少なくとも一方に、熱酸化法により
上記多孔質半導体層を酸化する補助酸化処理過程を備え
ることを特徴とし、多孔質半導体層を急速加熱法によっ
て酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて電
子の放出効率を高めることができ、また、多孔質半導体
層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層を形
成する場合に比べて低温で強電界ドリフト層を形成する
ことができ、プロセス温度が低温になって導電性基板の
制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易に
なる。請求項２６の発明は、導電性基板と、導電性基板
の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よりな
る強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形成さ
れた導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対
して正極として電圧を印加することにより導電性基板か
ら注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電
性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造方法
であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、比
較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理過
程を備え、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少
なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に
紫外光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一
方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマに
さらす処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記
多孔質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層
に紫外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱
を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとと
もに上記多孔質半導体層の加熱を行う処理のうち、少な
くとも１つの処理により、上記多孔質半導体層を酸化
し、上記主酸化処理過程の以前と以後との少なくとも一
方に、酸により上記多孔質半導体層の酸化を行う補助酸
化処理過程を備えることを特徴とし、多孔質半導体層を
急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層を形成す
る場合に比べて電子の放出効率を高めることができ、ま
た、多孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電
界ドリフト層を形成する場合に比べて低温で強電界ドリ
フト層を形成することができ、プロセス温度が低温にな
って導電性基板の制約が少なくなり、大面積化および低
コスト化が容易になる。請求項２７の発明は、導電性基
板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化した多孔
質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリ
フト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜
を導電性基板に対して正極として電圧を印加することに
より導電性基板から注入された電子が強電界ドリフト層
をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電界放射型
電子源の製造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化
にあたっては、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化
する主酸化処理過程を備え、上記主酸化処理過程は、酸
素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記
多孔質半導体層に紫外光を照射する処理、酸素とオゾン
との少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導
体層をプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを含む
ガス雰囲気で上記多孔質半導体層の加熱を行う処理、上
記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに上記多孔
質半導体層の加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なく
とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外
光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行う
処理のうち、少なくとも１つの処理により、上記多孔質
半導体層を酸化し、上記主酸化処理過程の前に、酸化性
溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理
過程を備えることを特徴とし、多孔質半導体層を急速加
熱法によって酸化して強電界ドリフト層を形成する場合
に比べて電子の放出効率を高めることができ、また、多
孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリ
フト層を形成する場合に比べて低温で強電界ドリフト層
を形成することができ、プロセス温度が低温になって導
電性基板の制約が少なくなり、大面積化および低コスト
化が容易になる。しかも、上記主酸化処理過程の前に、
酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸
化処理過程を備えるので、多孔質半導体層を陽極酸化処
理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原子を終
端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原子に置
換されているから、前記強電界ドリフト層に含まれる水
素の量を少なくすることができるとともに、前記強電界
ドリフト層中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができ、経時安定性が向上する。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】請求項２８の発明は、請求項２２または請
求項２３または請求項２５または請求項２６の発明にお
いて、上記主酸化処理過程および上記補助酸化処理過程
よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸
化を行う前酸化処理過程を備えるので、多孔質半導体層
を陽極酸化処理により形成した際に多孔質半導体層の表
面の原子を終端している水素原子が、酸化性溶液により
酸素原子に置換されているから、前記強電界ドリフト層
に含まれる水素の量を少なくすることができるととも
に、前記強電界ドリフト層中の水素の分布の経時変化を
少なくすることができて、経時安定性が向上する。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】請求項２９の発明は、請求項８ないし請求
項２８の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
単結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなる。

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】請求項３０の発明は、請求項８ないし請求
項２８の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
多結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなる。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】請求項３１の発明は、請求項８ないし請求
項３０の発明において、上記導電性基板は、ｎ形シリコ
ン基板であることを特徴とする。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】請求項３２の発明は、請求項８ないし請求
項３０の発明において、上記導電性基板は、絶縁性基板
と絶縁性基板の一表面側に形成された導電性膜とからな
ることを特徴とし、請求項２４の発明に比べて大面積化
および低コスト化を図ることができる。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】請求項３３の発明は、請求項３２の発明に
おいて、上記絶縁性基板が、ガラス基板よりなることを
特徴とする。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】請求項３４の発明は、請求項３２の発明に
おいて、上記絶縁性基板が、セラミック基板よりなるこ
とを特徴とする。

【手続補正２９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】請求項３５の発明は、請求項８ないし請求
項３４の発明において、上記多孔質半導体層が、半導体
層に陽極酸化処理を施すことにより形成することを特徴
とする。

【手続補正３０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】請求項３６の発明は、請求項１０または請
求項１２または請求項２３または請求項２６の発明にお
いて、上記酸が、硝酸、硫酸、王水からなる群より選択
されることを特徴とし、望ましい実施態様である。

【手続補正３１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】請求項３７の発明は、請求項１４または請
求項１６または請求項１７または請求項１８または請求
項１９または請求項２４または請求項２７または請求項
２８の発明において、上記酸化性溶液が、硝酸、硫酸、
塩酸、過酸化水素水からなる群より選択される１種若し
くは２種以上の酸化剤からなることを特徴とし、望まし
い実施態様である。

【手続補正３２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】請求項３８の発明は、請求項３７の発明に
おいて、上記酸化性の溶液は、酸化速度が速くなるよう
に加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間
を短くすることができ、スループットが向上する。

【手続補正３３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】請求項３９の発明は、請求項１ないし請求
項７のいずれかに記載の電界放射型電子源と、該電界放
射型電子源に対向配置され電界放射型電子源との間の空
間が真空に保たれるフェースプレートと、フェースプレ
ートにおける電界放射型電子源との対向面側に設けられ
たコレクタ電極と、コレクタ電極における電界放射型電
子源との対向面側に設けられ電界放射型電子源からの電
子線を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体層とを備
えてなることを特徴とするものであり、請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載の電界放射型電子源を備えて
いるので、大面積化および低コスト化を図ることができ
る。

【手続補正３４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１６９】

【発明の効果】請求項１の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された強電界ドリフト層と、該
強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、
導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加
することにより導電性基板から注入された電子が強電界
ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される
電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層は、多孔
質半導体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化する酸化
工程を含むプロセスにより形成されてなるものであり、
多孔質半導体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化する
酸化工程を含むプロセスにより酸化して強電界ドリフト
層を形成しているので、多孔質半導体層を急速加熱法の
みにより酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比
べてプロセス温度が低温になって、導電性基板の材料の
制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易に
なるという効果がある。請求項２の発明は、導電性基板
と、導電性基板の一表面側に形成された強電界ドリフト
層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜と
を備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電
圧を印加することにより導電性基板から注入された電子
が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放
出される電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層
は、多孔質半導体層を比較的低温で酸化する酸化工程を
含むプロセスにより形成され、且つ、少なくとも、導電
性基板の上記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコ
ンと、多結晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微
結晶シリコン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され
当該微結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシ
リコン酸化膜とからなるものであり、多孔質半導体層を
比較的低温で酸化する酸化工程を含むプロセスにより酸
化して強電界ドリフト層を形成しているので、多孔質半
導体層を急速加熱法のみにより酸化して強電界ドリフト
層を形成する場合に比べてプロセス温度が低温になっ
て、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化お
よび低コスト化が容易になるという効果があり、しか
も、強電界ドリフト層が、少なくとも、導電性基板の上
記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコンと、多結
晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコ
ン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶
シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化
膜とからなるので、電子放出特性の真空度依存性が小さ
く且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して
電子を放出することができるという効果がある。

【手続補正３５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７０】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、上記多孔質半導体層が、多孔質多結
晶シリコンよりなるので、電子放出特性の真空度依存性
が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安
定して高効率で電子を放出することができるという効果
がある。

【手続補正３６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７１】請求項８の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備え、該主酸化処理過程は、上記多孔質半導
体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化するので、多孔
質半導体層を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト
層を形成する場合に比べてプロセス温度を低温化するこ
とができて、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が可能な電界放射型電子源を提
供することができるという効果がある。請求項９の発明
は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された
酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、
該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備
え、強電界ドリフト層が、少なくとも、導電性基板の上
記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコンと、多結
晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコ
ン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶
シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化
膜とからなり、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
して放出される電界放射型電子源の製造方法であって、
上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で
上記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備える
ので、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強電
界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度を低
温化することができて、導電性基板の材料の制約が少な
くなり、大面積化および低コスト化が可能で、しかも、
電子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時に
ポッピング現象が発生せず安定して電子を放出すること
が可能な電界放射型電子源を提供することができるとい
う効果がある。請求項１０の発明は、請求項８の発明に
おいて、上記電解質溶液が、酸よりなることを特徴と
し、望ましい実施態様である。

【手続補正３７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７２】請求項１１の発明は、請求項９の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、液体中で上記多孔質半導
体層を酸化するので、多孔質半導体層を半導体層に陽極
酸化処理を施すことにより形成する場合、陽極酸化処理
に引き続いてウェット処理で多孔質半導体層を酸化する
ことができるから、陽極酸化処理の後に急速加熱法によ
り酸化する場合に比べてプロセスを簡略化することがで
きるという効果がある。

【手続補正３８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７３

【補正方法】削除

【手続補正３９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７４】請求項１３の発明は、請求項８ないし請求
項１２の発明において、上記主酸化処理工程の以前と以
後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半
導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができるという効果がある。

【手続補正４０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７５】請求項１４の発明は、請求項８ないし請求
項１２の発明において、上記主酸化処理過程の前に、酸
化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化
処理過程を備えるので、電子の放出効率を高めることが
できるという効果がある。請求項１５の発明は、導電性
基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化した多
孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ド
リフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄
膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加すること
により導電性基板から注入された電子が強電界ドリフト
層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電界放射
型電子源の製造方法であって、上記多孔質半導体層の酸
化にあたっては、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸
化する主酸化処理過程を備え、上記主酸化処理過程の以
前と以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多
孔質半導体層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるの
で、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強電界
ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度を低温
化することができて、導電性基板の材料の制約が少なく
なり、大面積化および低コスト化が可能な電界放射型電
子源を提供することができるという効果があり、しか
も、上記主酸化処理過程の以前と以後との少なくとも一
方に、熱酸化法により上記多孔質半導体層の酸化を行う
補助酸化処理過程を備えることにより、電子の放出効率
を高めることができるという効果がある。請求項１６の
発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成さ
れた酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層
と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを
備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧
を印加することにより導電性基板から注入された電子が
強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出
される電界放射型電子源の製造方法であって、上記多孔
質半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で上記多孔
質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備え、上記主酸
化処理過程の前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体
層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるので、多孔質半
導体層を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト層を
形成する場合に比べてプロセス温度を低温化することが
できて、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積
化および低コスト化が可能な電界放射型電子源を提供す
ることができるという効果があり、しかも、上記主酸化
処理過程の前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層
の酸化を行う前酸化処理過程を備えることにより、電子
の放出効率を高めることができるという効果がある。

【手続補正４１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７６】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えるので、表面が酸化性溶液により
酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施されているこ
とにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法が施されて
いる場合に比べて強電界ドリフト層への水素の混入が少
ないから、従来のような水素の分布の経時変化による電
子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜が緻密にな
りやすく、絶縁耐圧が高くなるという効果がある。請求
項１８の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側
に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、強電界ドリフト層が、少なくとも、導電
性基板の上記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコ
ンと、多結晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微
結晶シリコン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され
当該微結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシ
リコン酸化膜とからなり、導電性薄膜を導電性基板に対
して正極として電圧を印加することにより導電性基板か
ら注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電
性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造方法
であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、熱
酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う前に酸
化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化
処理過程を備えるので、表面が酸化性溶液により酸化さ
れた多孔質半導体層に熱酸化法が施されていることによ
り、陽極酸化処理の直後に急速加熱法が施されている場
合に比べて強電界ドリフト層への水素の混入が少ないか
ら、従来のような水素の分布の経時変化による電子の放
出効率の低下が少なく、また、酸化膜が緻密になりやす
く、絶縁耐圧が高くなるという効果がある。しかも、電
子放出特性の真空度依存性が小さく且つ電子放出時にポ
ッピング現象が発生せず安定して電子を放出することが
可能な電界放射型電子源を提供することができるという
効果がある。

【手続補正４２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７７】請求項１９の発明は、請求項１３または請
求項１５の発明において、上記主酸化処理過程および上
記補助酸化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記
多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるの
で、電子の放出効率を高めることができるという効果が
ある。

【手続補正４３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７８】請求項２０の発明は、請求項９の発明にお
いて、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少なく
とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外
光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を
含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマにさら
す処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔
質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫
外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行
う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰
囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに
上記多孔質半導体層の加熱を行う処理の少なくとも１つ
の処理により、上記多孔質半導体層を酸化するので、多
孔質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリ
フト層を形成する場合に比べて電子の放出効率を高める
ことができ、また、多孔質半導体層を急速加熱法によっ
て酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて低
温で強電界ドリフト層を形成することができ、プロセス
温度が低温になって導電性基板の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が容易になるという効果があ
る。

【手続補正４４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７９】請求項２１の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、導電性薄膜を形成した後に、酸素とオ
ゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で紫外光を照
射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガ
ス雰囲気でプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを
含むガス雰囲気で加熱を行う処理、紫外光を照射すると
ともに加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一
方を含むガス雰囲気で紫外光を照射するとともに加熱を
行う処理の少なくとも１つの処理を行うので、当該処理
を行うことにより当該処理以前のプロセスでの有機物に
よる汚染を除去することができ、電子の放出効率を高め
ることができるという効果がある。

【手続補正４５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８０】請求項２２の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質
半導体層を酸化する補助酸化処理過程を備えるので、電
子の放出効率を高めることができるという効果がある。

【手続補正４６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８１】請求項２３の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の以前と
以後との少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体
層の酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、電子の
放出効率を高めることができるという効果がある。

【手続補正４７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８２】請求項２４の発明は、請求項２０または請
求項２１の発明において、上記主酸化処理過程の前に、
酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸
化処理過程を備えるので、多孔質半導体層を陽極酸化処
理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原子を終
端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原子に置
換されているから、前記強電界ドリフト層に含まれる水
素の量を少なくすることができるとともに、前記強電界
ドリフト層中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができて、経時安定性が向上するという効果がある。請
求項２５の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面
側に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界
ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電
性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極
として電圧を印加することにより導電性基板から注入さ
れた電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を
通して放出される電界放射型電子源の製造方法であっ
て、上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、比較的低
温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備
え、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾンとの少なくと
も一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外光
を照射する処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含
むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラズマにさらす
処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で上記多孔質
半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半導体層に紫外
光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行う
処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲
気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに上
記多孔質半導体層の加熱を行う処理のうち、少なくとも
１つの処理により、上記多孔質半導体層を酸化し、上記
主酸化処理過程の以前と以後との少なくとも一方に、熱
酸化法により上記多孔質半導体層を酸化する補助酸化処
理過程を備えるので、多孔質半導体層を急速加熱法によ
って酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比べて
電子の放出効率を高めることができ、また、多孔質半導
体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層を
形成する場合に比べて低温で強電界ドリフト層を形成す
ることができ、プロセス温度が低温になって導電性基板
の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易
になるという効果がある。請求項２６の発明は、導電性
基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化した多
孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ド
リフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄
膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加すること
により導電性基板から注入された電子が強電界ドリフト
層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電界放射
型電子源の製造方法であって、上記多孔質半導体層の酸
化にあたっては、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸
化する主酸化処理過程を備え、上記主酸化処理過程は、
酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で上
記多孔質半導体層に紫外光を照射する処理、酸素とオゾ
ンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半
導体層をプラズマにさらす処理、少なくともオゾンを含
むガス雰囲気で上記多孔質半導体層の加熱を行う処理、
上記多孔質半導体層に紫外光を照射するとともに上記多
孔質半導体層の加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少な
くとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫
外光を照射するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行
う処理のうち、少なくとも１つの処理により、上記多孔
質半導体層を酸化し、上記主酸化処理過程の以前と以後
との少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体層の
酸化を行う補助酸化処理過程を備えるので、多孔質半導
体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフト層を
形成する場合に比べて電子の放出効率を高めることがで
きるという効果があり、また、多孔質半導体層を急速加
熱法によって酸化して強電界ドリフト層を形成する場合
に比べて低温で強電界ドリフト層を形成することがで
き、プロセス温度が低温になって導電性基板の制約が少
なくなり、大面積化および低コスト化が容易になるとい
う効果がある。請求項２７の発明は、導電性基板と、導
電性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体
層よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上
に形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性
基板に対して正極として電圧を印加することにより導電
性基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフ
トし導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の
製造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたっ
ては、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸
化処理過程を備え、上記主酸化処理過程は、酸素とオゾ
ンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半
導体層に紫外光を照射する処理、酸素とオゾンとの少な
くとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプ
ラズマにさらす処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲
気で上記多孔質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質
半導体層に紫外光を照射するとともに上記多孔質半導体
層の加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方
を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射
するとともに上記多孔質半導体層の加熱を行う処理のう
ち、少なくとも１つの処理により、上記多孔質半導体層
を酸化し、上記主酸化処理過程の前に、酸化性溶液によ
り上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備
えるので、多孔質半導体層を急速加熱法によって酸化し
て強電界ドリフト層を形成する場合に比べて電子の放出
効率を高めることができという効果があり、また、多孔
質半導体層を急速加熱法によって酸化して強電界ドリフ
ト層を形成する場合に比べて低温で強電界ドリフト層を
形成することができ、プロセス温度が低温になって導電
性基板の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化
が容易になるという効果がある。しかも、上記主酸化処
理過程の前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層の
酸化を行う前酸化処理過程を備えるので、多孔質半導体
層を陽極酸化処理により形成した際に多孔質半導体層の
表面の原子を終端している水素原子が、酸化性溶液によ
り酸素原子に置換されているから、前記強電界ドリフト
層に含まれる水素の量を少なくすることができるととも
に、前記強電界ドリフト層中の水素の分布の経時変化を
少なくすることができ、経時安定性が向上するという効
果がある。

【手続補正４８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８３】請求項２８の発明は、請求項２２または請
求項２３または請求項２５または請求項２６の発明にお
いて、上記主酸化処理過程および上記補助酸化処理過程
よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸
化を行う前酸化処理過程を備えるので、多孔質半導体層
を陽極酸化処理により形成した際に多孔質半導体層の表
面の原子を終端している水素原子が、酸化性溶液により
酸素原子に置換されているから、前記強電界ドリフト層
に含まれる水素の量を少なくすることができるととも
に、前記強電界ドリフト層中の水素の分布の経時変化を
少なくすることができて、経時安定性が向上するという
効果がある。

【手続補正４９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８４】請求項２９の発明は、請求項８ないし請求
項２８の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
単結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなるという効果がある。

【手続補正５０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８５】請求項３０の発明は、請求項８ないし請求
項２８の発明において、上記多孔質半導体層は、多孔質
多結晶シリコンよりなるので、強電界ドリフト層がＳｉ
Ｏ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近い緻密性の高い酸
化膜を有するようになって、酸化膜の緻密性および膜質
が向上し、電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧
が高くなるという効果がある。

【手続補正５１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８６】請求項３２の発明は、請求項８ないし請求
項３０の発明において、上記導電性基板は、絶縁性基板
と絶縁性基板の一表面側に形成された導電性膜とからな
るので、請求項２４の発明に比べて大面積化および低コ
スト化を図ることができるという効果がある。

【手続補正５２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８７】請求項３８の発明は、請求項３７の発明に
おいて、上記酸化性の溶液は、酸化速度が速くなるよう
に加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間
を短くすることができ、スループットが向上するという
効果がある。

【手続補正５３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８８】請求項３９の発明は、請求項１ないし請求
項７のいずれかに記載の電界放射型電子源と、該電界放
射型電子源に対向配置され電界放射型電子源との間の空
間が真空に保たれるフェースプレートと、フェースプレ
ートにおける電界放射型電子源との対向面側に設けられ
たコレクタ電極と、コレクタ電極における電界放射型電
子源との対向面側に設けられ電界放射型電子源からの電
子線を受けて可視光領域の光を発光する蛍光体層とを備
えてなることを特徴とするものであり、請求項１ないし
請求項６のいずれかに記載の電界放射型電子源を備えて
いるので、大面積化および低コスト化を図ることができ
るという効果がある。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月１７日（２０００．７．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項９

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、導電
性基板と、導電性基板の一表面側に形成された強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
して放出される電界放射型電子源であって、強電界ドリ
フト層は、多孔質半導体層を電解質溶液中で電気化学的
に酸化する酸化工程を含むプロセスにより形成されてな
ることを特徴とするものであり、多孔質半導体層を電解
質溶液中で電気化学的に酸化する酸化工程を含むプロセ
スにより酸化して強電界ドリフト層を形成しているの
で、多孔質半導体層を急速加熱法のみにより酸化して強
電界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度が
低温になって、導電性基板の材料の制約が少なくなり、
大面積化および低コスト化が容易になる。請求項２の発
明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成され
た強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形成さ
れた導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対
して正極として電圧を印加することにより導電性基板か
ら注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電
性薄膜を通して放出される電界放射型電子源であって、
強電界ドリフト層は、多孔質半導体層である多孔質多結
晶シリコン層を比較的低温で酸化する酸化工程を含むプ
ロセスにより形成され、少なくとも、導電性基板の上記
一表面側に形成された柱状の多結晶シリコンと、多結晶
シリコン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコン
層と、微結晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶シ
リコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜
とからなることを特徴とするものであり、多孔質半導体
層である多孔質多結晶シリコン層を比較的低温で酸化す
る酸化工程を含むプロセスにより酸化して強電界ドリフ
ト層を形成しているので、多孔質半導体層を急速加熱法
のみにより酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に
比べてプロセス温度が低温になって、導電性基板の材料
の制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易
になり、しかも、強電界ドリフト層が、少なくとも、導
電性基板の上記一表面側に形成された柱状の多結晶シリ
コンと、多結晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる
微結晶シリコン層と、微結晶シリコン層の表面に形成さ
れ当該微結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚の
シリコン酸化膜とからなるので、電子放出特性の真空度
依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生
せず安定して電子を放出することができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】請求項８の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備え、該主酸化処理過程は、上記多孔質半導
体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化することを特徴
とし、多孔質半導体層を急速加熱法により酸化して強電
界ドリフト層を形成する場合に比べてプロセス温度を低
温化することができて、導電性基板の材料の制約が少な
くなり、大面積化および低コスト化が可能な電界放射型
電子源を提供することができる。請求項９の発明は、導
電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化し
た多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、該強電
界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、強電
界ドリフト層である酸化した多孔質半導体層が、少なく
とも、導電性基板の上記一表面側に形成された柱状の多
結晶シリコンと、多結晶シリコン間に介在するナノ構造
よりなる微結晶シリコン層と、微結晶シリコン層の表面
に形成され当該微結晶シリコン層の結晶粒径よりも小さ
な膜厚のシリコン酸化膜とからなり、導電性薄膜を導電
性基板に対して正極として電圧を印加することにより導
電性基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリ
フトし導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源
の製造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあた
っては、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主
酸化処理過程を備えることを特徴とし、多孔質半導体層
を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト層を形成す
る場合に比べてプロセス温度を低温化することができ
て、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化お
よび低コスト化が可能で、しかも、電子放出特性の真空
度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発
生せず安定して電子を放出することが可能な電界放射型
電子源を提供することができる。請求項１０の発明は、
請求項８の発明において、上記電解質溶液が、酸よりな
ることを特徴とし、望ましい実施態様である。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えることを特徴とし、表面が酸化性
溶液により酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施さ
れていることにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法
が施されている場合に比べて強電界ドリフト層への水素
の混入が少ないので、従来のような水素の分布の経時変
化による電子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜
が緻密になりやすく、絶縁耐圧が高くなる。請求項１８
の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成
された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト
層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜と
を備え、強電界ドリフト層である酸化した多孔質半導体
層が、少なくとも、導電性基板の上記一表面側に形成さ
れた柱状の多結晶シリコンと、多結晶シリコン間に介在
するナノ構造よりなる微結晶シリコン層と、微結晶シリ
コン層の表面に形成され当該微結晶シリコン層の結晶粒
径よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜とからなり、導電
性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加する
ことにより導電性基板から注入された電子が強電界ドリ
フト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電界
放射型電子源の製造方法であって、上記多孔質半導体層
の酸化にあたっては、熱酸化法によって上記多孔質半導
体層の酸化を行う前に酸化性溶液により上記多孔質半導
体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えることを特徴と
し、表面が酸化性溶液により酸化された多孔質半導体層
に熱酸化法が施されていることにより、陽極酸化処理の
直後に急速加熱法が施されている場合に比べて強電界ド
リフト層への水素の混入が少ないので、従来のような水
素の分布の経時変化による電子の放出効率の低下が少な
く、また、酸化膜が緻密になりやすく、絶縁耐圧が高く
なる。しかも、電子放出特性の真空度依存性が小さく且
つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して電子
を放出することが可能な電界放射型電子源を提供するこ
とができる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】請求項３８の発明は、請求項３７の発明に
おいて、上記酸化性溶液は、酸化速度が速くなるように
加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間を
短くすることができ、スループットが向上する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】これに対し、本実施形態では、上述の陽極
酸化処理にて形成された多孔質半導体層（多孔質多結晶
シリコン層４または多孔質単結晶シリコン）を酸（例え
ば、希硝酸、希硫酸、王水のいずれか）によって酸化す
る前に（つまり、電気化学的にシリコン酸化膜を形成す
る前に）、多孔質半導体層を該多孔質半導体層の極表面
が酸化する程度の時間だけ酸化性溶液に浸すことによ
り、シリコン原子を終端している水素原子を酸素原子に
置換している。ここにおいて、酸化性溶液としては、硝
酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸（ＨＣｌ）、
過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）からなる群より選択される１種
若しくは２種以上の酸化剤を用いるのが望ましい。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７６】しかして、図８に示す本実施形態の電界放
射型電子源１０における強電界ドリフト層６は、極表面
が酸化性溶液により酸化された多孔質半導体層を酸によ
り酸化して形成されているので、多孔質半導体層を陽極
酸化処理により形成した際に多孔質半導体層の表面の原
子を終端している水素原子が、酸化性溶液により酸素原
子に置換されているから、強電界ドリフト層６中の水素
の含有量を少なくすることができるとともに、強電界ド
リフト層６中の水素の分布の経時変化を少なくすること
ができて、経時安定性が向上する。さらに、本実施形態
では、多孔質半導体層を酸により酸化して得られる酸化
膜がＳｉＯ₂の構造もしくはＳｉＯ₂の構造に近い構造に
なりやすいので、酸化膜の緻密性および膜質が向上し、
電子放出効率が向上するとともに、絶縁耐圧が高くな
る。ここにおいて、強電界ドリフト層６の機能は実施形
態１の強電界ドリフト層６と同じである。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７７】なお、酸化性溶液を加熱することにより、
酸化性溶液による酸化処理の処理時間を短くすることが
でき、スループットを向上させることができる。また、
導電性基板としては、図９に示すようにガラス基板（あ
るいはセラミック基板）などの絶縁性基板１１の一表面
に導電性膜（例えば、ＩＴＯ膜）１２を形成したもので
あってもよい。このような絶縁性基板１１の一表面に導
電性膜１２を形成した基板を用いる場合には、半導体基
板を用いる場合に比べて、電子源の大面積化および低コ
スト化が可能になる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８１】次に、多孔質シリコン層３の極表面を酸化
性溶液により酸化する。なお、本実施形態では、上記酸
化性溶液として、１１５℃に加熱された濃度が略７０％
の硝酸を用いて酸化時間を１０分間とした。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８２】その後、上述の陽極酸化槽に新たに濃度が
略１０％の希硝酸を投入し、その後、この希硝酸の入っ
た陽極酸化槽を利用して、白金電極を負極、ｎ形シリコ
ン基板１を正極として、定電流を流し多孔質多結晶シリ
コン層４を酸化することにより図１０（ｃ）に示す構造
が得られる。図１０（ｃ）における６は極表面が酸化性
溶液により酸化された多孔質多結晶シリコン層４を酸
（本実施形態では、上述の希硝酸を用いているが、希硫
酸や王水を用いてもよい）によって酸化することにより
形成された強電界ドリフト層を示す。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８４】（実施形態５）本実施形態の電界放射型電
子源の基本構成および製造方法は実施形態４と略同じで
あって、図８における強電界ドリフト層６が、多孔質多
結晶シリコン層４（図１０（ｂ）参照）の極表面を酸化
性溶液により酸化してから、急速加熱法によって酸化す
ることにより形成されている点に特徴がある。なお、本
実施形態では、導電性基板として抵抗率が導体の抵抗率
に比較的近い単結晶のｎ形シリコン基板１（例えば、抵
抗率が略０．１Ωｃｍの（１００）基板）を用いてい
る。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９１】上述の陽極酸化処理が終了した後、多孔質
多結晶シリコン層４の極表面を酸化性溶液により酸化し
てから、急速加熱法によって酸化することにより強電界
ドリフト層６が形成され、図１０（ｃ）に示す構造が得
られる。要するに、本実施形態では、多孔質多結晶シリ
コン層４を陽極酸化処理により形成した際に多孔質多結
晶シリコン層４のシリコン原子を終端している水素原子
を、酸化性溶液により酸素原子に置換している。ここに
おいて、酸化性溶液としては、硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸
（Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸（ＨＣｌ）、過酸化水素水（Ｈ
₂Ｏ₂）からなる群より選択される１種若しくは２種以上
の酸化剤を用いることが望ましい。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９３】しかして、上述の製造方法によれば、陽極
酸化処理にて形成した多孔質多結晶シリコン層４の極表
面層を酸化性溶液により酸化した後に急速加熱法により
急速熱酸化（熱酸化処理）を行っているから、強電界ド
リフト層６に含まれる水素の量を少なくすることができ
るとともに、ＳｉＯ₂の構造若しくはＳｉＯ₂の構造に近
い緻密な酸化膜を形成することができ、電子放出効率の
経時変化が少なく且つ絶縁耐圧の高い電界放射型電子源
を実現することができる。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９８】酸化性溶液としては、１１５℃に加熱した
硝酸（濃度７０％）を用いた。なお、酸化性溶液を加熱
しておくことにより、酸化速度が速くなるので、酸化性
溶液による処理時間を短くすることができる。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１３６】これに対して、本実施形態の電界放射型電
子源の製造方法は、実施形態６ないし実施形態１０のい
ずれかと略同じであって、各実施形態６〜１０それぞれ
における主酸化処理過程の前に、酸化性溶液により上記
多孔質多結晶シリコン層４の酸化を行う前酸化処理過程
を備えている点に特徴がある。すなわち、本実施形態の
製造方法では、多孔質多結晶シリコン層４の極表面を酸
化性溶液により酸化してから、主酸化処理過程を行うこ
とにより強電界ドリフト層６が形成される。要するに、
本実施形態では、多孔質多結晶シリコン層４を陽極酸化
処理により形成した際に多孔質多結晶シリコン層４のシ
リコン原子を終端している水素原子を、酸化性溶液によ
り酸素原子に置換している。

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１３８】しかして、本実施形態の製造方法によれ
ば、陽極酸化処理にて形成した多孔質多結晶シリコン層
４の極表面層を酸化性溶液により酸化した後に、主酸化
処理過程を行っているので、強電界ドリフト層６に含ま
れる水素の量を少なくすることができ、電子放出効率の
経時変化が少なく絶縁耐圧の高い電界放射型電子源を実
現することができる。

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１６９】

【発明の効果】請求項１の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された強電界ドリフト層と、該
強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備え、
導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加
することにより導電性基板から注入された電子が強電界
ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される
電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層は、多孔
質半導体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化する酸化
工程を含むプロセスにより形成されてなるものであり、
多孔質半導体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化する
酸化工程を含むプロセスにより酸化して強電界ドリフト
層を形成しているので、多孔質半導体層を急速加熱法の
みにより酸化して強電界ドリフト層を形成する場合に比
べてプロセス温度が低温になって、導電性基板の材料の
制約が少なくなり、大面積化および低コスト化が容易に
なるという効果がある。請求項２の発明は、導電性基板
と、導電性基板の一表面側に形成された強電界ドリフト
層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜と
を備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電
圧を印加することにより導電性基板から注入された電子
が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放
出される電界放射型電子源であって、強電界ドリフト層
は、多孔質半導体層である多孔質多結晶シリコン層を比
較的低温で酸化する酸化工程を含むプロセスにより形成
され、少なくとも、導電性基板の上記一表面側に形成さ
れた柱状の多結晶シリコンと、多結晶シリコン間に介在
するナノ構造よりなる微結晶シリコン層と、微結晶シリ
コン層の表面に形成され当該微結晶シリコン層の結晶粒
径よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜とからなるもので
あり、多孔質半導体層である多孔質多結晶シリコン層を
比較的低温で酸化する酸化工程を含むプロセスにより酸
化して強電界ドリフト層を形成しているので、多孔質半
導体層を急速加熱法のみにより酸化して強電界ドリフト
層を形成する場合に比べてプロセス温度が低温になっ
て、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化お
よび低コスト化が容易になるという効果があり、しか
も、強電界ドリフト層が、少なくとも、導電性基板の上
記一表面側に形成された柱状の多結晶シリコンと、多結
晶シリコン間に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコ
ン層と、微結晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶
シリコン層の結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化
膜とからなるので、電子放出特性の真空度依存性が小さ
く且つ電子放出時にポッピング現象が発生せず安定して
電子を放出することができるという効果がある。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７１】請求項８の発明は、導電性基板と、導電性
基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層よ
りなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に形
成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板
に対して正極として電圧を印加することにより導電性基
板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフトし
導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製造
方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、比較的低温で上記多孔質半導体層を酸化する主酸化
処理過程を備え、該主酸化処理過程は、上記多孔質半導
体層を電解質溶液中で電気化学的に酸化するので、多孔
質半導体層を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト
層を形成する場合に比べてプロセス温度を低温化するこ
とができて、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大
面積化および低コスト化が可能な電界放射型電子源を提
供することができるという効果がある。請求項９の発明
は、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された
酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリフト層と、
該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄膜とを備
え、強電界ドリフト層である酸化した多孔質半導体層
が、少なくとも、導電性基板の上記一表面側に形成され
た柱状の多結晶シリコンと、多結晶シリコン間に介在す
るナノ構造よりなる微結晶シリコン層と、微結晶シリコ
ン層の表面に形成され当該微結晶シリコン層の結晶粒径
よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜とからなり、導電性
薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を印加するこ
とにより導電性基板から注入された電子が強電界ドリフ
ト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出される電界放
射型電子源の製造方法であって、上記多孔質半導体層の
酸化にあたっては、比較的低温で上記多孔質半導体層を
酸化する主酸化処理過程を備えるので、多孔質半導体層
を急速加熱法により酸化して強電界ドリフト層を形成す
る場合に比べてプロセス温度を低温化することができ
て、導電性基板の材料の制約が少なくなり、大面積化お
よび低コスト化が可能で、しかも、電子放出特性の真空
度依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発
生せず安定して電子を放出することが可能な電界放射型
電子源を提供することができるという効果がある。請求
項１０の発明は、請求項８の発明において、上記電解質
溶液が、酸よりなることを特徴とし、望ましい実施態様
である。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１７６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１７６】請求項１７の発明は、導電性基板と、導電
性基板の一表面側に形成された酸化した多孔質半導体層
よりなる強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上に
形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基
板に対して正極として電圧を印加することにより導電性
基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフト
し導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源の製
造方法であって、上記多孔質半導体層の酸化にあたって
は、熱酸化法によって上記多孔質半導体層の酸化を行う
前に酸化性溶液により上記多孔質半導体層の酸化を行う
前酸化処理過程を備えるので、表面が酸化性溶液により
酸化された多孔質半導体層に熱酸化法が施されているこ
とにより、陽極酸化処理の直後に急速加熱法が施されて
いる場合に比べて強電界ドリフト層への水素の混入が少
ないから、従来のような水素の分布の経時変化による電
子の放出効率の低下が少なく、また、酸化膜が緻密にな
りやすく、絶縁耐圧が高くなるという効果がある。請求
項１８の発明は、導電性基板と、導電性基板の一表面側
に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ド
リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
薄膜とを備え、強電界ドリフト層である酸化した多孔質
半導体層が、少なくとも、導電性基板の上記一表面側に
形成された柱状の多結晶シリコンと、多結晶シリコン間
に介在するナノ構造よりなる微結晶シリコン層と、微結
晶シリコン層の表面に形成され当該微結晶シリコン層の
結晶粒径よりも小さな膜厚のシリコン酸化膜とからな
り、導電性薄膜を導電性基板に対して正極として電圧を
印加することにより導電性基板から注入された電子が強
電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通して放出さ
れる電界放射型電子源の製造方法であって、上記多孔質
半導体層の酸化にあたっては、熱酸化法によって上記多
孔質半導体層の酸化を行う前に酸化性溶液により上記多
孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えるの
で、表面が酸化性溶液により酸化された多孔質半導体層
に熱酸化法が施されていることにより、陽極酸化処理の
直後に急速加熱法が施されている場合に比べて強電界ド
リフト層への水素の混入が少ないから、従来のような水
素の分布の経時変化による電子の放出効率の低下が少な
く、また、酸化膜が緻密になりやすく、絶縁耐圧が高く
なるという効果がある。しかも、電子放出特性の真空度
依存性が小さく且つ電子放出時にポッピング現象が発生
せず安定して電子を放出することが可能な電界放射型電
子源を提供することができるという効果がある。

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１８７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１８７】請求項３８の発明は、請求項３７の発明に
おいて、上記酸化性溶液は、酸化速度が速くなるように
加熱されているので、上記酸化性溶液による処理時間を
短くすることができ、スループットが向上するという効
果がある。

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平11−260302 (32)優先日 平成11年９月14日(1999．9．14) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 相澤 浩一 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 菰田 卓哉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 渡部 祥文 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 櫟原 勉 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 近藤 行廣 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 越田 信義 東京都小平市上水本町６−５−10−203 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 DD19 5C036 EE01 EE14 EF01 EF06 EF09 EG12 EH04 EH11 EH26

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性基板と、導電性基板の一表面側に
   形成された強電界ドリフト層と、該強電界ドリフト層上
   に形成された導電性薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性
   基板に対して正極として電圧を印加することにより導電
   性基板から注入された電子が強電界ドリフト層をドリフ
   トし導電性薄膜を通して放出される電界放射型電子源で
   あって、強電界ドリフト層は、多孔質半導体層を比較的
   低温で酸化する酸化工程を含むプロセスにより形成され
   てなることを特徴とする電界放射型電子源。
2. 【請求項２】 上記酸化工程は、液体中にて多孔質半導
   体層を酸化する工程であることを特徴とする請求項１記
   載の電界放射型電子源。
3. 【請求項３】 上記液体は、酸よりなることを特徴とす
   る請求項２記載の電界放射型電子源。
4. 【請求項４】 上記酸は、ＨＮＯ₃、Ｈ₂ＳＯ₄、王水か
   らなる群より選択されることを特徴とする請求項３記載
   の電界放射型電子源。
5. 【請求項５】 上記多孔質半導体層は、多孔質単結晶シ
   リコンよりなることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ４のいずれかに記載の電界放射型電子源。
6. 【請求項６】 上記多孔質半導体層は、多孔質多結晶シ
   リコンよりなることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ４のいずれかに記載の電界放射型電子源。
7. 【請求項７】 導電性基板と、導電性基板の一表面側に
   形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ドリ
   フト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性薄
   膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極とし
   て電圧を印加することにより導電性基板から注入された
   電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通し
   て放出される電界放射型電子源の製造方法であって、上
   記多孔質半導体層の酸化にあたっては、比較的低温で上
   記多孔質半導体層を酸化する主酸化処理過程を備えるこ
   とを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
8. 【請求項８】 上記主酸化処理過程は、液体中で上記多
   孔質半導体層を酸化することを特徴とする請求項７記載
   の電界放射型電子源の製造方法。
9. 【請求項９】 上記液体は、酸よりなることを特徴とす
   る請求項８記載の電界放射型電子源の製造方法。
10. 【請求項１０】 上記主酸化処理過程は、多孔質半導体
    層を電解質溶液中で電気化学的に酸化することを特徴と
    する請求項７または請求項８記載の電界放射型電子源の
    製造方法。
11. 【請求項１１】 上記電解質溶液は、酸よりなることを
    特徴とする請求項１０記載の電界放射型電子源の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 上記主酸化処理工程の以前と以後との
    少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半導体層
    の酸化を行う補助酸化処理過程を備えることを特徴とす
    る請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の電界放
    射型電子源の製造方法。
13. 【請求項１３】 上記主酸化処理過程の前に、酸化性溶
    液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過
    程を備えることを特徴とする請求項７ないし請求項１１
    のいずれかに記載の電界放射型電子源の製造方法。
14. 【請求項１４】 導電性基板と、導電性基板の一表面側
    に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ド
    リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
    薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
    して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
    た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
    して放出される電界放射型電子源の製造方法であって、
    上記多孔質半導体層の酸化にあたっては、熱酸化法によ
    って上記多孔質半導体層の酸化を行う前に酸化性溶液に
    より上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過程を
    備えることを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
15. 【請求項１５】 上記主酸化処理過程および上記補助酸
    化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半
    導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えることを特徴
    とする請求項１２記載の電界放射型電子源の製造方法。
16. 【請求項１６】 上記主酸化処理過程は、酸素とオゾン
    との少なくとも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導
    体層に紫外光を照射する処理、酸素とオゾンとの少なく
    とも一方を含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層をプラ
    ズマにさらす処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気
    で上記多孔質半導体層の加熱を行う処理、上記多孔質半
    導体層に紫外光を照射するとともに上記多孔質半導体層
    の加熱を行う処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を
    含むガス雰囲気で上記多孔質半導体層に紫外光を照射す
    るとともに上記多孔質半導体層の加熱を行う処理の少な
    くとも１つの処理により、上記多孔質半導体層を酸化す
    ることを特徴とする請求項７記載の電界放射型電子源の
    製造方法。
17. 【請求項１７】 導電性基板と、導電性基板の一表面側
    に形成された酸化した多孔質半導体層よりなる強電界ド
    リフト層と、該強電界ドリフト層上に形成された導電性
    薄膜とを備え、導電性薄膜を導電性基板に対して正極と
    して電圧を印加することにより導電性基板から注入され
    た電子が強電界ドリフト層をドリフトし導電性薄膜を通
    して放出される電界放射型電子源の製造方法であって、
    導電性薄膜を形成した後に、酸素とオゾンとの少なくと
    も一方を含むガス雰囲気で紫外光を照射する処理、酸素
    とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲気でプラズ
    マにさらす処理、少なくともオゾンを含むガス雰囲気で
    加熱を行う処理、紫外光を照射するとともに加熱を行う
    処理、酸素とオゾンとの少なくとも一方を含むガス雰囲
    気で紫外光を照射するとともに加熱を行う処理の少なく
    とも１つの処理を行うことを特徴とする電界放射型電子
    源の製造方法。
18. 【請求項１８】 上記主酸化処理過程の以前と以後との
    少なくとも一方に、熱酸化法により上記多孔質半導体層
    を酸化する補助酸化処理過程を備えることを特徴とする
    請求項１６または請求項１７記載の電界放射型電子源の
    製造方法。
19. 【請求項１９】 上記主酸化処理過程の以前と以後との
    少なくとも一方に、酸により上記多孔質半導体層の酸化
    を行う補助酸化処理過程を備えることを特徴とする請求
    項１６または請求項１７記載の電界放射型電子源の製造
    方法。
20. 【請求項２０】 上記主酸化処理過程の前に、酸化性溶
    液により上記多孔質半導体層の酸化を行う前酸化処理過
    程を備えることを特徴とする請求項１６または請求項１
    ７記載の電界放射型電子源の製造方法。
21. 【請求項２１】 上記主酸化処理過程および上記補助酸
    化処理過程よりも前に、酸化性溶液により上記多孔質半
    導体層の酸化を行う前酸化処理過程を備えることを特徴
    とする請求項１８または請求項１９記載の電界放射型電
    子源の製造方法。
22. 【請求項２２】 上記多孔質半導体層は、多孔質単結晶
    シリコンよりなることを特徴とする請求項７ないし請求
    項２１のいずれかに記載の電界放射型電子源の製造方
    法。
23. 【請求項２３】 上記多孔質半導体層は、多孔質多結晶
    シリコンよりなることを特徴とする請求項７ないし請求
    項２１のいずれかに記載の電界放射型電子源の製造方
    法。
24. 【請求項２４】 上記導電性基板は、ｎ形シリコン基板
    であることを特徴とする請求項７ないし請求項２３のい
    ずれかに記載の電界放射型電子源の製造方法。
25. 【請求項２５】 上記導電性基板は、絶縁性基板と絶縁
    性基板の一表面側に形成された導電性膜とからなること
    を特徴とする請求項７ないし請求項２３のいずれかに記
    載の電界放射型電子源の製造方法。
26. 【請求項２６】 上記絶縁性基板は、ガラス基板よりな
    ることを特徴とする請求項２５記載の電界放射型電子源
    の製造方法。
27. 【請求項２７】 上記絶縁性基板は、セラミック基板よ
    りなることを特徴とする請求項２５記載の電界放射型電
    子源の製造方法。
28. 【請求項２８】 上記多孔質半導体層は、半導体層に陽
    極酸化処理を施すことにより形成することを特徴とする
    請求項７ないし請求項２７のいずれかに記載の電界放射
    型電子源の製造方法。
29. 【請求項２９】 上記酸は、硝酸、硫酸、王水からなる
    群より選択されることを特徴とする請求項９または請求
    項１１または請求項１９記載の電界放射型電子源の製造
    方法。
30. 【請求項３０】 上記酸化性溶液は、硝酸、硫酸、塩
    酸、過酸化水素水からなる群より選択される１種若しく
    は２種以上の酸化剤からなることを特徴とする請求項１
    ３または請求項１４またはまたは請求項１５または請求
    項２０または請求項２１記載の電界放射型電子源の製造
    方法。
31. 【請求項３１】 上記酸化性の溶液は、酸化速度が速く
    なるように加熱されてなることを特徴とする請求項３０
    記載の電界放射型電子源の製造方法。
32. 【請求項３２】 請求項１ないし請求項６のいずれかに
    記載の電界放射型電子源と、該電界放射型電子源に対向
    配置され電界放射型電子源との間の空間が真空に保たれ
    るフェースプレートと、フェースプレートにおける電界
    放射型電子源との対向面側に設けられたコレクタ電極
    と、コレクタ電極における電界放射型電子源との対向面
    側に設けられ電界放射型電子源からの電子線を受けて可
    視光領域の光を発光する蛍光体層とを備えてなることを
    特徴とするディスプレイ。