JP2002512737A - マイクロチャンネルプレートを製造するためのシリコンエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロチャンネルプレートのような、細長い孔アスペクト比のチャンネル（３０）を有する素子を、ｐ−タイプシリコン素子（１０）を電解液（２６）において電気化学エッチングに供して素子を透通するチャンネルを形成することによりつくる。電解液は水性電解液とすることができる。マイクロチャンネルプレートとして使用する場合には、チャンネルのシリコン面を絶縁二酸化炭素（２８）に変えることができ、高電子放出性のダイノード材料（３２）をチャンネルの絶縁面に被着することができる。新規のダイノード材料も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 マイクロチャンネルプレートを製造するためのシリコンエッチング方法発明の背景 本発明は、シリコンをエッチングしてシリコンを透通する径の小さい、深いチ ャンネルを形成する方法に関し、更にはマイクロチャンネルプレートをはじめと する、かかるチャンネルを有するデバイスに関する。背景技術 本明細書において「ＭＣＰ」と云うマイクロチャンネルプレート(microchanne l plate)は、画像処理増幅を行う場合に使用されている。典型的な用途の場合に は、光画像は、光電陰極へ向けられ、光電陰極は、光が光電陰極に当たる領域に おいて比較的少数の電子を放出する。放出された電子は、「光電子画像」を構成 する。ＭＣＰは、光電子画像を増幅する。いわゆる「暗所視」装置のような画像 倍増管においては、増幅された電子画像は、蛍光体スクリーン陽極において光子 画像に変換される。画像変換器といわれる他の用途においては、増幅された電子 画像は、シリコン陽極ターゲット、多くの場合、ＣＣＤその他のシリコンピクセ ルデバイスにおいてチャージピクセルとしてエンコードされる。ＭＣＰはまた、 種々の物理科学装置における帯電粒子及び光子の検出に関して、最速の立上り時 間と最低の時間ジッタの光電子倍増管、ストリークカメラにおいて、ＣＲＴビー ムの増幅器としても使用されている。ＭＣＰは、立上り／立下り時間がサブナノ 秒(sub-ns)で、転移時間拡散が１００ｐｓ未満という高速性と、高ゲイン（典型 的には10³−10⁶／ステージ）と、増幅下での２−Ｄ入射電子画像保持と、磁場に 対する免疫性と、コンパクト性という利点を有している。 典型的なマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）は、互いに平行に配向され、 図１に示すようにプレートに形成された小形チャンネル電子増倍管９０のアレイ からなる。各チャンネル電子増倍管は、アスペクト比 α＝Ｌ／ｄ＞２０ （１） を有する管状チャンネルであり、上記式において、Ｌはチャンネルの長さで、多 くの場合プレートの厚さに等しく、ｄはチャンネルの直径である。ガラスベース のＭＣＰのチャンネルは、典型的には直径が１０−１５μｍで、５μｍ−１００ μｍの範囲を有し、αは典型的には4４０乃至１００である。プレートの上部と 底部は、チャンネルの軸線に沿って電界を形成する金属電極で覆われている。ガ ラスベースのＭＣＰは、鉛含有ガラスからつくることができる。鉛ガラスのマト リックスは、ガラス繊維のコアが所望の直径に収縮するまで、鉛ガラスをクラッ ドしたエッチング性ガラス繊維のプレフォームを繰り返し延伸するすることによ り形成され、これによりプレフォームは適宜の厚さにされ、繊維のコアはエッチ ングにより除去される。得られるディスクは、還元雰囲気において加熱され、二 次放出面即ちダイノード層と下に位置する伝導性の低い層とを形成する。必要に 応じて、ＳｉＯ₂またはＳｉ₃Ｎ₄の薄層をこの面に被着して、改善された二次電 子イールド(secondary electron yield)と良好な耐久性とを有する面を提供する ことができる。動作においては、ＭＣＰの表面と裏面との間に高電圧を印加する 。典型的には、ＭＣＰの抵抗は約１０⁹Ωである。この電界により、電子はチャ ンネルにおいて加速され、壁に衝突する。ＭＣＰは、ダイノード(dynode)層を提 供するように活性化されているチャンネルの壁と衝突する電子の連続する二次放 出により動作を行う。各衝突において、入射電子当たりに放出される電子の二次 放出イールドは、 δ＝ＡＶｃ^1/2 （２） により概算され、Ａは比例定数であり、Ｖｃは電子衝突エネルギｅＶである。Ｍ ＣＰにおいて使用される広範囲の鉛ガラスに関しては、Ａ〜０．２であり、δ_{ma x} は０．３ｋＶで〜３．５である。単一チャンネルのゲイン機構が図２に示され ている。一次電子９２は、チャンネルの壁９４に射突して二次電子９６の放出を 刺激し、二次電子はチャンネルに沿って加速されて壁に再度衝突して更なる二次 電子９８の放出を刺激し、これが継続する。 チャンネルのゲインは、 Ｇ＝（ＡＶ／２αＶ₀ ^1/2）γ （３） により与えられ、 γ＝４α²（Ｖ₀／Ｖ） （４） であり、Ｖは全チャンネル電圧であり、Ｖ₀は二次電子の初期エネルギで、典型 的には約１ｅＶである。 鉛ガラスベースのチャンネルのゲインは通常、活性化処理によりＶ＝１０００ Ｖで約１０³−１０⁴である。ｄ（１ｎＧ）／ｄα＝０と設定すると、アスペクト 比とゲインの極値は、 α_M＝ＡＶ／（３．３Ｖ₀ ^1/2） （５） ｌｎＧ_M＝０．１８４Ａ²Ｖ として求められる。 活性化Ｐｂ−ガラスを使用した典型的なＭＣＰチャンネルの場合には、ゲイン Ｇ_MはＶ＝１ｋＶで約１５００であり、極限アスペクト比α_Mは約６０である。ア スペクト比がα_Mを越えて増加する（例えば、孔の直径が一定のままでプレート の厚さが増加する）と、ゲインは最大のゲイン値で飽和する。ゲインが増大し、 あるいは十分な数の電子が入射すると、チャンネルの出力における空間電荷は一 次ゲイン挙動を阻止する。典型的なガラスベースの孔の場合には、空間電荷の限 界は１０μｍの孔で〜１０⁶電子である。空間電荷ゲイン限界は、（Ｖとαを一 定として）直径と直線をなすとして示されている。 還元鉛ガラスチャンネルあるいはガラスに対するその他活性方法を使用したＭ ＣＰゲイン機構の大きな問題として、チャンネルから引き出される全電荷ととも にゲインが減少するということがある。使用にともなうゲインの変化は、ＭＣＰ をより広範に使用する場合の障害となり、ＭＣＰ製造者にとって大きな難問とな っている。チャンネルの表面に対する電子の射突によりチャンネル内に不純物が 発生しかつ不純物と反応を行うので、動作にともなうゲインの低下は、シリカベ ースのガラスの化学性により不可避である。 更に、電子の衝撃よる低下と、不純物及びチャンネルからの吸収されたガスを きれいにしかつ二次放出母集団を増加させる動作の際の加熱の前に、ゲインを増 大させることも可能である。かかるゲインの不安定さは、安定したゲインが重要 となる用途におけるＭＣＰの使用を制限しており、いずれの場合においても、Ｍ ＣＰ装置の有効寿命を制限するものとなっている。 米国特許第５、５４４、７７２号に記載されているように、ｎ−タイプ＜１０ ０＞シリコンの光の力を借りた即ち光アシスト電気化学エッチングによりマイク ロチャンネルプレートデバイスを製造することが提案されている。ｎ−タイプシ リコンの光アシスト電気化学エッチング処理は、従来のガラスベースの製造方法 と比べて独特の利点を有する。しかしながら、（２００ｍｍの直径のシリコンウ エハのような）大きい面積に亘る深い（＞５０μｍ）均一にエッチングされたチ ャンネルの形成を妨害するという重大な欠点がある。ｎ−タイプシリコン電気化 学エッチング方法はまた、エッチングが進行するように孔(hole)を形成するのに 光源が必要となるという別の欠点も有している。 例えば、ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイエティ(J．Elec trochemical Society)第１３７巻、第２号、第６５３−６５９頁（１９９０年） に掲載のレーマン(Lehmann)等の「Ｎ−タイプシリコンにおける電気化学エッチ ングされた溝の形成機構と特性(Formation Mechnaismand Properties Of Electr ochemically Etched Trenches In N-Type Silicon)」と題する論文及び米国特許 第４、８７４、４８４号には、ｎ−タイプシリコンの光アシスト電気化学エッチ ングにより、シリコンの表面と直交する深いチャンネルが形成されることが記載 されている。シリコンの表面の所定の位置にピットが設けられると、これらのチ ャンネルはピット、従って、同じ所定の位置に形成する。レーマン等の論文及び ’４８４号特許によれば、チャンネルは、チャンネルの先端の材料だけの選択的 なエッチングにより先端において成長する。これらの文献及び他の数多くの文献 に記載されているように、かかる選択的なエッチングの機構は、ｎ−ドープシリ コン(n-doped silicon)の孔の空乏及び処理の際に存在する電場の影響によるチ ャンネルの先端の幾つかの残りのホールの濃度と関係する。かくして、所定の場 所における深いチャンネルの制御された成長方法は、ｎ−タイプシリコンにおい てのみ適用されてきた。 ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・ソサイエティ(J．Electrochemi cal Society)第１４１巻、第４号、第１００６−１０１３頁（１９９４年）に掲 載のプロプスト(Propst)等の「シリコンの電気化学酸化とアセトニトリルにおけ る多孔性シリコンの形成(The Electrochemical Oxidation Of Siliconand Forma tion Of Porous Silicon in Acetonitrile)」と題する論文には、非水性で無水 の電解液においてｐ−タイプシリコンの電気化学エッチングを使用してランダム な位置に深いチャンネルを形成することが記載されている。この文献には、所定 の位置に深いチャンネルを形成する方法は記載されていない。更に、この文献に おいては、水性電解液によると、マイクロチャンネルプレートその他の用途に関 して必要とされるタイプの深くて狭いチャンネルではなく、著しく枝分かれした 多孔質の構造体が形成されることが強調されている。同様の記載が、ジ・エレク トロケミカル・ソサイエティ・プロシーディングズ(The electrochemical Socie ty Proceedings)第９４−３６１巻（１９９４年）に掲載のリーガー(Rieger)等 の「フォトエッチングによるシリコンのミクロ形成(Microfabrication of silic on via Photoetching)」と題する論文に見受けられる。プロスト(Prost)の米国 特許第５、３４８、６２７号及び第５、４３１、７６６号も同じ研究に関する。 本技術分野における上記した及び他の努力にも拘わらず、シリコンに、深くて 高アスペクト比のチャンネルを形成する方法を更に改良することが強く待望され ている。ｐ−タイプシリコンの所定の位置にチャンネルを形成する方法を提供す ることが所望されている。ｐ−タイプシリコンウエハは、従来のシリコン半導体 素子の製造において使用するために多数が製造されている。従って、ｐ−タイプ ウエハは低コストで容易に入手することができる。所定の位置に細長いチャンネ ルを有するマイクロチャンネルプレートのような素子を、これらの経済的な低コ ストのウエハから製造することができることが望ましい。 これまでシリコンにチャンネルを形成するのに使用されている方法は、比較的 遅いエッチング速度で操作されているので、チャンネルの長さは１μｍ／分より も遅い速度で増加する。チャンネルをより速い速度で形成して、方法のコストを 低減させるのが望ましい。 更にまた、無水電解液を必要とする方法は、水を溶媒から除去しかつ方法を周 囲の水分から隔離するのに注意しなければならないので、余分のコストがかかる 。これらの方法は、所要の有機溶媒の購入と廃棄に関して更なるコストを要する ものとなる。これらのコストをなくすのが望ましい。更に、フッ化水素酸は取り 扱いが困難であるとともに、高価であるので、フッ化水素酸を出発試薬として使 用することなく操作することができる方法を提供することが所望されている。 更に、より安定した長く続くゲインを有するマイクロチャンネルプレートを提 供するように、使用の際に耐劣化性の高い電子放出ダイノード材料を使用したマ イクロチャンネルプレートを提供することが所望されている。発明の開示 本発明は、これらの要望を満たすものである。 本発明の一の観点によれば、シリコン素子の所定の位置に約２０：１を越え、 より好ましくは約３０：１を越えるアスペクト比を有するのが望ましい高アスペ クト比のチャンネルを形成する方法が提供されている。本発明のこの観点に係る 方法は、表面と裏面とを有するｐ−ドープシリコン素子を提供する工程を有して いる。この方法は更に、素子の表面の所定の位置に複数のピット(pit)を形成す る工程と、ピットが形成されたシリコン素子を電気化学エッチング処理に供する 工程とを更に備えている。電気化学エッチング処理においては、素子の表面及び 対電極を、電解液と接触保持するとともに、シリコン素子を対電極に対して正の 電位に保持する。素子は、ピットにおいて優先的にエッチングされ、表面から裏 面へ向けてシリコン素子を透通するチャンネルを形成する。 本明細書において使用されている「ｐ−ドープシリコン(p-doped silicon)」 とは、一般にはシリコンの結晶格子のホール即ち孔と呼ばれる正に帯電された部 位を形成する傾向かあるＢ、Ａｌ及びＧａのようなｐ−タイプドーパントをかな りの量有するシリコンを云う。望ましくは、このシリコン素子は、立方センチメ ートル当たり少なくとも約１０¹⁴原子、より好ましくは少なくとも約１０¹⁵原子 のｐ−タイプドーパントを含む。従って、シリコン素子は、シリコン結晶格子に かなりの数の孔を有する。ｐ−タイプ材料は、ｐ−タイプドーパントとともにあ る程度のｎ−タイプドーパントを任意に含むことができ、その電気的特性はｐ− タイプまたはｎ−タイプとすることができ、あるいは補償することができる。最 も一般的には、この材料には、ｐ−タイプドーパントだけをドーピングし、ある いはｎ−タイプドーパントを越えて過剰のｐ−タイプドーパントをドーピングす ることができるので、主要キャリヤとして孔を有するｐ−タイプ導電性を呈する 。 本発明のこの観点によれば、ｐ−ドープ材料の露出面の所定の位置にピットを 設けると、電気化学エッチングは、これらの所定の位置で進行するとともに、成 長するチャンネルの先端で選択的なエッチングが行われるという著しく選択的な 態様で進行するので、チャンネルは、シリコンの面と略直交する方向へシリコン 内へ延びる高アスペクト比の、真っ直ぐな枝分かれしていないチャンネルとして 伝搬する。最も好ましくは、シリコン素子は、半導体の製造において広く使用さ れているタイプのウエハあるいはかかるウエハから切り取られた一部のような、 実質上単結晶シリコンである。望ましくは、シリコン素子の露出面は、この結晶 の＜１００＞面である。 本発明の特に好ましい観点によれば、電解液は、弗化物イオンと界面活性剤を 含む水性電解液である。水性電解液は、望ましくは約１乃至約４、より望ましく は約２乃至約４、最も望ましくは約３乃至約４のｐＨを有する。最も望ましくは 、電解液は、弗化水素以外の酸及び弗化物イオン源としての弗化物塩を含む。弗 化物イオンがＨＦまたは塩として加えられる場合には、得られる電解液はある程 度のＨＦを含む。水性電解液は、望ましくは少なくとも０．２５Ｍ、より望まし くは約０．２５Ｍ乃至１０ＭのＨＦ濃度を有する。約１．５Ｍ乃至約２ＭのＨＦ 濃度が最も好ましい。無機酸及び塩が好ましい。例えば、電解液はＨＣｌ及びＮ Ｈ₄Ｆを含むことができる。本発明のこの好ましい観点は、水性電解液によるｐ −タイプシリコンのエッチングが、枝分かれした微孔質の構造をもたらすだけで あるという先行技術の教示が誤りであるという事実の知得に基づくものである。 本発明の最も好ましい観点に係る方法は、典型的には１μｍ／分という高いエ ッチング速度でシリコン素子の所定の位置にシリコン素子を透通する高いアスペ クト比のチャンネルを形成することができる。最も好ましい方法によれば、無水 処理に要する費用をなくすことができるとともに、出発試薬としての液体ＨＦの 取り扱いと保管に関する出費と危険をなくすことができる。 本発明の上記した観点に係る方法は、ｐ−タイプシリコン素子を透通する多数 の小さなチャンネルを有する構造体を形成するのに使用することができる。これ らのチャンネルは、１００ｎｍ乃至２５μｍ以上程度の寸法を有するとともに、 最大５００：１以上のアスペクト比（チャンネルの長さとチャンネルの直径との 比）を有することができる。チャンネルは、シリコン素子の所望の位置に配置す ることができる。この構造体をマイクロチャンネルプレート即ちＭＣＰの製造に おいて使用しようとする場合には、チャンネルは、電気化学エッチング処理に先 立ち近接離隔したアレイにピットを設けることによるなどして、かかるアレイに おいて並んで配置するのが望ましい。 更に、チャンネルがシリコン素子を完全に透通することを必要とするＭＣＰの ようなデバイスの製造においては、素子は、素子の裏面のチャンネルにのぞむ開 口を形成するように処理する。エッチング処理は、チャンネルが裏面に透通する まで継続することができる。しかしながら、より好ましくは、エッチング処理は チャンネルがシリコン素子を部分的に透通したときに終了し、材料はチャンネル の形成後に非選択的なエッチングまたは研磨処理などにおいて素子の裏面から除 去される。得られた穿孔(perforated)シリコン素子には、チャンネルの内面の電 子放出ダイノード材料が設けられる。典型的には、この方法は、チャンネル表面 のシリコン素子を酸化しあるいは材料をチャンネル内に被着して電気的に絶縁す ることによるなどして、内面に二酸化珪素層のような電気絶縁層を形成する工程 を有する。ダイノード材料は、絶縁層の一部であってもよい。しかしながら、最 も望ましくは、以下において説明する好ましいダイノード材料のような別のダイ ノード材料を絶縁層上に被着する。１つ以上の更なる層を絶縁層とダイノード層 との間に被着して、チャンネルの長さ方向に沿った導電性を制御するようにして もよい。 本発明のこの観点に係る方法はまた、表面及び裏面の少なくとも一方、望まし くは、表面と裏面の双方に導電材料を被着する工程を含むのが望ましく、これは 各面に対して斜めの角度をなして各面に導電材料を向けることにより行うことが できる。例えば、導電材料は、金属の原子をシリコン素子の表面及び／または裏 面に対して傾斜して向けた状態でスパッタリング、蒸発またはイオンビーム被着 を行うことにより被着された金属とすることができる。これにより、表面及び裏 面にあるチャンネルの開口を塞ぐのではなく、ダイノード層と電気接触する導電 層を提供することができる。 本発明の別の観点によれば、改良されたダイノード材料によるマイクロチャン ネルプレートが提供されている。ダイノード材料は、窒素及び酸素をドーピング しあるいはドーピングしていないポリシリコン、ＳｎＯ₂、Ｓｂ：ＳｎＯ₂、イン ジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ＭｇＩｎ₂Ｏ_4-x、ＩｎＧａＯ_3-x、ＺｎＳｎＯ_3-x、 Ｚｎ₂Ｉｎ₂Ｏ_5-x、ＺｎＧａ₂Ｏ_4-x、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ_2-x及びＭｎ₂Ｏ_3-x、珪化 カリウム(potassium silicide)、珪化カルシウム、珪化バリウム、珪化セシウム 、珪化マグネシウム、珪化マンガン、並びに、Ｐｂ_yＯ_xよりなる群から選ぶのが 好ましい。カリウム、カルシウム、バリウム、セシウム、マグネシウム及びマン ガンの珪化物のような珪化物ダイノード材料が、特に好ましい。これらの材料は 、二次電子イールド面を高めることができる。好ましいダイノード材料は、化学 蒸着のような気相処理、電着(electrolytic deposition、electrodeposition)及 び無電解メッキのような液相処理により被着することができる。ダイノード材料 はまた、酸化または窒化雰囲気のような反応性雰囲気において熱処理して化学量 論を調整することにより、導電性及び二次電子イールドを調整することができる 。図面の簡単な説明 図１は、従来のマイクロチャンネルプレートの概略斜視図である。 図２は、図１に示すプレートの概略断面図である。 図３乃至６は、本発明の別の実施の形態に係るマイクロチャンネルプレートを 形成する、本発明の一の実施の形態に係る製造方法における処理の順次経過する 各段階におけるシリコン素子の部分概略断面図である。 図７は、製造方法の終了時の、図３−６に示すプレートの部分概略拡大断面図 である。 図８は、本発明の別の実施の形態に係るマルチ素子ダイノードの概略断面図で ある。 図９は、本発明の一の実施の形態に従ってエッチングされたシリコン素子の２ ０００倍の倍率の顕微鏡写真平面図である。 図１０は、内部構造を示すために一部が省略された、図８に示す素子の４１０ 倍の倍率の顕微鏡写真断面図である。発明を実施するための態様 ｐ−タイプシリコンウエハからマイクロチャンネルプレートを形成する方法は 、表面１２と裏面１４とを有する実質上単結晶のｐ−ドープシリコンウエハ１０ のようなｐ−タイプシリコン素子を用いて開始する。先づ、表面１２を酸化また は窒化して、表面層１６を形成する。標準的なフォトリソグラフ技術を使用して 、パターンを表面層の中へ転写する。パターンは、円形その他の形状の孔または 開 口１８の所望の配列から構成することができる。例えば、孔のパターンは、６μ ｍの中心に配列した２μｍの直径の円形孔の方形アレイとすることができる。孔 のパターンを、先づ表面にフォトレジスト（図示せず）をコーティングし、適正 に硬化させ、次いで、所望のパターンの開口を含むフォトリソグラフマスクを透 過した適宜の光源を用いて、フォトレジストで被覆した表面を露光させることに より、シリコン酸化物／窒化物表面に移す。次いで、フォトレジストを現像し、 露光領域に開口を形成する。次に、露光された酸化物／窒化物領域を、湿式また は乾式エッチング技術を使用してエッチングすることにより、下のシリコン基板 を露出させる。次いで、フォトレジストマスクを除去することができる。次に、 残りの酸化物／窒化物マスクを介してシリコン基板をエッチングし、シリコンに 凹部即ちピット２０を形成する。ピット２０は、電気化学エッチング処理の際に 優先エッチング部位として作用する。これらの凹部を形成する方法は、シリコン を水酸化カリウムにおいて異方性エッチングに供し、フォトリソグラフマスクの パターンと同じ周期性を有する＜１００＞シリコン面にピラミッド形のピットの アレイを形成するものである。次に、シリコン酸化物／窒化物を除去することが できる。ピットは、表面１２に比較的大きい開放端部を有するとともに、裏面１ ４へ向けてシリコン素子の中へ方向づけられた比較的小さい先鋭端部とを有して いる。 電極２２が、ウエハの裏面側に形成されている。電極は、ウエハの裏面に蒸着 されたアルミニウム層から構成することができる。次に、ウエハを電気化学セル の中に入れる。セルは、白金カソード即ち対電極を有しており、シリコンウエハ のパターンが形成されエッチング処理された表面１２はアノードとして作用する 。エッチングされた面をセルの中に向ける。セルに電解液を充填する。電圧を印 加すると、シリコン素子の露出表面は、エッチングされるが、これはピット２０ で開始する。チャンネル３０がピット２０の先端で開始してシリコン素子の中へ 徐々に延びる。この処理は、所望の長さのチャンネルが形成されるまでかかる条 件のもとで継続される。 電解液は、弗化物を含む水性電解液とすることができ、望ましくは約１乃至約 ７、より望ましくは約３乃至約４のｐＨを有する。弗化物の濃度は、約０．２５ 乃至約５Ｍであるのが望ましい。電解液は、ＨＦ及び水並びに界面活性剤を主成 分とすることができる。しかしながら、より好ましくは、電解液は、ＨＦ以外の 酸及び弗化物塩を含み、界面活性剤は含んでも含まなくてもよい。無機酸及び塩 が好ましい。好ましい無機酸にはＨＣｌ、Ｈ₂ＳＯ₄及びＨ₃ＰＯ₄が含まれ、好ま しい無機弗化物塩にはＮＨ₄Ｆ並びにＮＨ₄ＢＦ₄及びＨＢＦ₄のようなフルオロボ レート即ちフルオロ硼酸塩が含まれる。界面活性剤は、アニオン系、カチオン系 または非イオン系とすることができる。適宜の界面活性剤には、エタノール、ホ ルムアルデヒド及び商標Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００が付されて販売されている材 料が含まれる。界面活性剤は、電解液によるシリコン表面の湿潤化を促進するの に有効な量が加えられる。 水性電解液を使用する場合には、セルには、ピットまたはチャンネルの存在に よる表面積の増加を考慮することなく、露出されたシリコン表面の面積を基準と して３ｘ１０^-2アンペア／ｃｍ²程度の電気化学電流密度を得るようにバイアス をかける。シリコン素子と対電極との間に印加される電圧は、約０．０１ボルト 乃至５ボルト、より好ましくは約１．５乃至２．５ボルト、最も好ましくは約２ ボルトであるのが望ましい。対電極の露出表面積に対するシリコンの露出表面積 の割合は約０．２乃至約１００とすることができる。 あるいは、電解液は、無水アセトニトリル、０．２５モルの過塩素酸テトラブ チルアンモニウム、２モルのフッ化水素のような非水電解液とすることができる 。ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレン、塩化メチレ ンなどのような他の公知の非水電解液も使用することができる。ＨＦ以外のフッ 化物源もまた、非水電解液において使用することができる。過塩素酸テトラブチ ルアンモニウムは、電解液の導電性を高める作用を行う。他の添加剤をこの目的 のために使用することができる。非水電解液を使用する場合には、溶液の水の残 留量を＜１００ｐｐｍに保持することが重要である。 非水電解液を使用する場合には、セルには、ピットまたはチャンネルの存在に よる表面積の増加を考慮することなく、露出されたシリコン表面の面積を基準と して１０^-2アンペア／ｃｍ²程度の電気化学電流密度を得るようにバイアスをか ける。シリコン素子と対電極との問に印加される電圧は、約１．５乃至３ボルト 、 より好ましくは約２乃至３ボルト、最も好ましくは約２．２５ボルトであるのが 望ましい。対電極の露出表面積に対するシリコンの露出表面積の割合は約０．２ 乃至約１００とすることができる。 上記したエッチング処理は光不感受性である。この処理は、操作に関して光の 存在に頼ることはなく、光または通常の部屋の照明が全くない状態をはじめとす る、実質上あらゆる光の状態において行うことができる。幾つかの孔が入射光に よりｐ−ドープシリコンに形成される可能があるが、このような孔は、ｐ−ドー ピングにより存在する孔の数と比較すると有意ではない。 チャンネルがエッチングされた後に、電極２２とウエハの裏側の残りのシリコ ンを、研削及び研磨、プラズマエッチングまたは化学的な裏面薄化のような数多 くの方法のいずれかにより除去する。薄化されたウエハはここで表面から裏面へ 穿孔される。次に、酸化物層２８を、熱手段によりあるいは低圧化学蒸着により 、穿孔されたシリコンに成長させる。図７に明瞭に示すように、酸化物層２８は 、チャンネル３０の内面にライニングを形成する。代表的な酸化処理は、薄くさ れかつ研磨されたプレートを１−１２時間程度流動酸素中で１１５０℃程度の温 度に加熱し、所望の厚さの酸化物を形成する構成を有する。酸化がこのようにし て行われると、穿孔プレートの明らかなそりあるいはゆがみはなくなる。穿孔さ れたウエハもまた、同じ処理により一層長い時間完全に酸化して、構造体の大部 分を二酸化珪素に変えることができる。 次に、二酸化珪素表面にダイノードの薄膜３２をコーティングして、デバイス のストリップ抵抗を得るとともに、チャンネルゲインのもとになる電子放出面を 得る。許容することができる導電性と二次電子放出特性とを有するダイノード面 の代表的な材料には、窒素及び酸素をドーピングしあるいはドーピングしていな いポリシリコン並びにＳｎＯ₂が含まれる。更に、より頑丈な材料であるととも に、許容することができる二次電子イールドと導電性とを呈する、チャンネル壁 のコーティングとして使用される導電性の酸化物及び珪化物がある。これらの新 しい材料には、Ｓｂ：ＳｎＯ₂、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、ＭｇＩｎ₂Ｏ_{4- x} 、ＩｎＧａＯ_3-x、ＺｎＳｎＯ_3-x、Ｚｎ₂Ｉｎ₂Ｏ_5-x、ＺｎＧａ₂Ｏ_4-x、Ｃｒ₂ Ｏ₃、ＭｎＯ_2-x及びＭｎ₂Ｏ_3-x（０≦ｘ≦１）、珪化カリウム、珪化カルシウム 、珪化バ リウム、珪化セシウム、珪化マグネシウム、珪化マンガン、並びに、Ｐｂ_yＯ_x（ １≦ｘ≦３及び１≦ｙ≦２）が含まれる。これらのダイノード材料は、化学蒸着 (CVD)、低圧化学蒸着(LPCVD)、有機金属化学蒸着(MOCVD)、有機金属被着(MOD)、 ゾル−ケルコーティング、電解被着、電着及び無電解メッキのような種々多くの 技術により被着することができる。ダイノード膜は、酸化雰囲気における被着後 の熱処理に供して酸素化学量を調整することにより、ダイノードの導電性及び二 次電子イールドを、用途に許容することができる値に調整することができる。 ダイノードの被着後は、金属層３４及び３６をＭＣＰの表面及び裏面側に被着 し、デバイスに対する電気的な接続を形成する。金属層は、金属を図７において 矢印で示すように斜めの角度を持ってＭＣＰの表面に射突させて、チャンネルの 壁への金属の被着と金属によるチャンネルの閉塞とを防止するように、蒸発また はスパッタリングを使用して被着される。ある程度少量の金属がチャンネルの開 口に入る可能性がある。動作についての理論の如何に拘わらず、金属層は、チャ ンネルのダイノード層と電気的な連続性を有している。 概略すると、最も好ましい全製造方法は、幾つかの主要な工程を含む。 １．ｐ−タイプシリコンウエハの表面のパターンの画成 ２．画成されたパターンを使用した優先エッチング部位の形成 ３．ｐ−タイプシリコンウエハのチャンネルの電気化学エッチング ４．エッチングされたチャンネルの下方の裏側のシリコンの除去 ５．チャンネル壁のダイノード層の被着 ６．導電性及び二次イールドを調整するダイノード層の熱処理 ７．表面及び裏面における導電フィルムの被着 上記した構成についての数多くの変更及び組み合わせを、本発明から逸脱する ことなく利用することができる。例えば、チャンネルを形成する方法は、マイク ロチャンネルプレート以外の構造体を形成するのに使用することができる。例え ば、半導体ウエハまたはチップのような半導体デバイスとして使用されるシリコ ン素子は、素子の一部または全体を透通するチャンネルを有することができ、こ れらのチャンネルにはアルミニウムのような金属を充填して垂直方向、シリコン 素子の表面の方向及びシリコン素子の表面から離れる方向に延びる導電体として 作用させるようにすることができる。これらのチャンネルは、裏面までシリコン 素子を透通することができ、あるいはデバイスの意図する使用に応じてシリコン 素子を一部だけ透通する「盲」チャンネルとすることもできる。チャンネルは、 シリコン素子の所望の場所即ち位置に形成することができる。しかしながら、チ ャンネルを電子増幅のマイクロチャンネルプレートのチャンネルとして使用しよ うとする場合には、近接した離隔位置にチャンネルを形成するのが最も望ましく 、これによりチャンネルは互いに隣接した状態で並行して延びることができる。 例えば、チャンネルは、約２０マイクロメートル未満、典型的には約１０マイク ロメートル未満の中心間距離をもって離隔させることができる。このような領域 でのチャンネルの全横断面積は、表面の全面積の最大約６０％、より好ましくは 最大約９０％以上を占めることができる。かくして、この方法は、マイクロチャ ンネルプレートの製造に理想的に適した穿孔プレートを提供することができる。 この方法は、シリコン素子のある領域だけにチャンネルを形成し、チャンネルの ない他の領域を残すように制御することができる。 上記した実施の形態においては、穿孔されたシリコン素子に表面及び裏面に２ つの導電電極を設け、仕上げられたマイクロチャンネルプレートはプレートを貫 通する方向に実質的な電気抵抗を有しているので、実質的な電位勾配を各チャン ネルの長手方向に沿って保持することができる。しかしながら、上記のようにし て形成された穿孔シリコン素子はまた、マルチダイノードデバイスにおいてダイ ノードとして使用することもできる。図８に示すように、電子放出内面を有する チャンネルを備えた複数の穿孔素子５０が互いに堆積され、個々の素子は、チャ ンネルをブロックしない誘電スペーサ５２により互いに分離されている。穿孔素 子は、電子が素子の全てを連続して通ることができるように互いに整合配置され るのが望ましい。個々の素子は、異なる電位に保持され、最後の素子が最も正の 電位となる。かかる構成においては、各穿孔素子は、１つの電位に保持され、個 々の素子の表面間には電位勾配がない。例えば、各素子は、シリコンを覆う金属 コーティングを両面にまたはチャンネル内に有することができ、放出材料はかか るコーティングを覆いまたは含むことができる。シリコン自体の導電性を同じ態 様で使用することができる。かくして、放出材料は絶縁層を介在させることなく 、 シリコンに直接配置することができる。 本発明を限定するものではない以下の実施例は、本発明のある特徴を例示する ものである。 実施例１−水性電解液 直径が１００ｍｍの酸化されたシリコンウエハに、先づ、従来の半導体処理を 使用して８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化した。次に、パター ン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供し、シリコンの面 にピラミッド形の凹部を形成した。次に、酸化物マスク層を除去し、アルミニウ ム膜をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記の電解 液を含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操作を、 白金ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 水性条件 １．電解液 ２．５重量％のＨＦ ５０％水性ＨＦ、１２５ｍｌ 蒸留Ｈ₂Ｏ、２３７５ｍｌ Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ界面活性剤、３ｍｌ ２．セルの電圧 ２．０Ｖ 所望のチャンネル長さになるまでウエハを電気化学セルにおいてエッチングに 供した。この電解液の典型的なエッチング速度は、０．２３乃至０．４６μｍ／ 分即ち１３乃至２８μｍ／時であった。 実施例２−水性電解液 窒化シリコン膜で被覆した直径が１００ｍｍのシリコンウエハに、先づ、従来 の半導体処理を使用して、８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化し た。次に、パターン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供 し、シリコンの面にピラミッド形の凹部を形成した。窒化物マスク層をシリコン ウエハに残し、孔以外の領域がエッチングされないようにした。アルミニウム膜 をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記の電解液を 含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操作を、白金 ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 水性条件 １．電解液 ２．５重量％のＨＦ ５０％水性ＨＦＮ１２５ｍｌ 蒸留Ｈ₂Ｏ、２３７５ｍｌ Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ界面活性剤、３ｍｌ ２．セルの電圧 ２．０Ｖ 所望のチャンネル長さになるまでウエハを電気化学セルにおいてエッチングに 供した。この電解液の典型的なエッチング速度は、０．２３乃至０．４６μｍ／ 分即ち１３乃至２８μｍ／時であった。 実施例３−水性電解液 直径が１００ｍｍの酸化されたシリコンウエハに、先づ、従来の半導体処理を 使用して８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化した。次に、パター ン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供し、シリコンの面 にピラミッド形の凹部を形成した。次に、酸化物マスク層を除去し、アルミニウ ム膜をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記の電解 液を含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操作を、 白金ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 水性条件 １．電解液 ＮＨ₄Ｆ（４０重量％水溶液） ７５０ｍｌ ＨＣｌ（３６．５重量％水溶液） ３００ｍｌ Ｈ₂Ｏ １９５０ｍｌ Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ界面活性剤 ７．５ｍｌ ２．セルの電圧 １．８Ｖ 所望のチャンネル長さになるまでウエハを電気化学セルにおいてエッチングに 供した。この電解液の典型的なエッチング速度は、４．５時間の操作で１．３μ ｍ／分平均（７８μｍ／時）であった。この速度は、時間＝０で初期は１．７５ μｍ／分であり、操作時間に亘って３００μｍの深さで１μｍ／分まで低下した 。 実施例４−水性電解液 窒化シリコン膜で被覆した直径が１００ｍｍシリコンウエハに、先づ、従来の 半導体処理を使用して８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化した。 次に、パターン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供し、 シリコンの面にピラミッド形の凹部を形成した。窒化物マスク層をシリコンウエ ハに残し、パターン化されていない領域がエッチングされないようにした。アル ミニウム膜をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記 の電解液を含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操 作を、白金ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 水性条件 １．電解液 ＮＨ₄Ｆ（４０重量％水溶液） ７５０ｍｌ ＨＣｌ（３６．５重量％水溶液） ３００ｍｌ Ｈ₂Ｏ １９５０ｍｌ Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ界面活性剤 ７．５ｍｌ ２．セルの電圧 １．８Ｖ 所望のチャンネル長さになるまでウエハを電気化学セルにおいてエッチングに 供した。この電解液の典型的なエッチング速度は、４．５時間の操作で１．３μ ｍ／分平均（７８μｍ／時）であった。この速度は、時間＝０で初期は１．７５ μｍ／分であり、操作時間に亘って３００μｍの深さで１μｍ／分まで低下した 。 実施例５−非水電解液 直径が１００ｍｍの酸化されたシリコンウエハに、先づ、従来の半導体処理を 使用して８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化した。次に、パター ン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供し、シリコンの面 にピラミッド形の凹部を形成した。次に、酸化物マスク層を除去し、アルミニウ ム膜をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記の電解 液を含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操作を、 白金ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 非水条件 １．電解液 テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの０．５Ｍアセトニト リル溶液 無水アセトニトリル（Ｈ₂Ｏ＜５０ｐｐｍ） ２．セル電圧 ２．０Ｖ ウエハを、所望のチャンネル長さになるまで電気化学セルにおいてエッチング 処理に供した。 実施例６−非水電解液 直径が１００ｍｍの酸化されたシリコンウエハに、先づ、従来の半導体処理を 使用して８μｍの中心に直径４μｍの円形の孔をパターン化した。次に、パター ン化されたシリコンを、８５℃の異方性ＫＯＨエッチングに供し、シリコンの面 にピラミッド形の凹部を形成した。次に、酸化物マスク層を除去し、アルミニウ ム膜をウエハの裏面側に被着し、電気的接触を形成した。ウエハを、下記の電解 液を含む電気化学セルに入れ、特定の電圧で操作を行った。シリコンの操作を、 白金ワイヤカソードに対して正の電位で行った。 非水条件 １．電解液 無水ＨＦの２Ｍアセトニトリル溶液 過塩素酸テトラブチルアンモニウムの０．２５Ｍアセトニトリル溶液 無水アセトニトリル（Ｈ₂Ｏ＜５０ｐｐｍ） ２．セル電圧 ２．０Ｖ ウエハを、所望のチャンネル長さになるまで電気化学セルにおいてエッチング 処理に供した。 実施例７−水性電解液 抵抗率が１０オーム−ｃｍのｐ−タイプ＜１００＞シリコンを弗化水素酸の２ ．５重量％水溶液に、シリコン表面の湿潤性を改善するために数滴の界面活性剤 を加えた電解液においてエッチングに供した。先づ、シリコン面を酸化し、次い で、フォトレジストを被着するとともに６μの中心に配置した３μの孔の方形ア レイを有するマスクを介して露光することにより、シリコン面にくぼみを形成し た。露光したフォトレジストを除去し、ウエハをＣＦ₄／Ｏ₂／Ａｒプラズマに数 分間曝してマスクパターンをシリコン面に移した。フォトレジストマスクを除去 し、ウエハを９０℃のＫＯＨの１０重量％水溶液において異方エッチングに供し てシリコン面にピラミッド状のピットを形成した。次いで、希薄な弗化水素酸エ ッチング溶液によりシリコン酸化物を除去した。アルミニウム膜をシリコンの裏 面側に被着し、オーム接触を形成した。アルミニウム膜を４００℃で２分間焼成 した。次に、シリコンウエハの表面側を、Ｔｒｉｔｏｎ−ｘ界面活性剤数滴を添 加した２．５重量％の弗化水素酸を含む電解液と接触状態に置き、電気化学エッ チングを行った。シリコンウエハの裏面側のアルミニウム膜を３ボルトに設定さ れた電源に接続した。〜３００ｍＡという代表的な電気化学電流が、〜５０ｃｍ² の露出面積に流れた。処理を１８０分間継続させた。電圧を解除し、シリコン をエッチング装置から除去して脱イオン水で完全にすすいだ。得られた孔構造は 図８及び９に示すとおりであった。産業上の利用可能性 本発明は、エレクトロニクス用のシリコン素子の製造において利用することが できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年５月３日（１９９９．５．３） 【補正内容】 請求の範囲 ２２．表面と、裏面と、透通する複数のチャンネルとを有する素子を備えてなる マイクロチャンネルプレートであって、前記チャンネルは内面を有し、該内面に はダイノード材料が配置され、該ダイノード材料は窒素及び酸素をドーピングし またはドーピングしていないポリシリコン、ＳｎＯ₂、Ｓｂ：ＳｎＯ₂、インジウ ム錫酸化物（ＩＴＯ）、ＭｇＩｎ₂Ｏ_4-x、ＩｎＧａＯ_3-x、ＺｎＳｎＯ_3-x、Ｚｎ₂ Ｉｎ₂Ｏ_5-x、ＺｎＧａ₂Ｏ_4-x、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ_2-x及びＭｎ₂Ｏ_3-x（０≦ｘ≦ １）、珪化カリウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、珪化セシウム、珪化マグ ネシウム、珪化マンガン、並びに、Ｐｂ、Ｏ_x（１≦ｘ≦３及び１≦ｙ≦２）よ りなる群から選ばれることを特徴とするマイクロチャンネルプレート。 ２３．前記素子はシリコン本体と、前記ダイノードと前記シリコン本体との間の 前記チャンネルの前記内面の絶縁材料の層とを有することを特徴とする請求の範 囲第２２項に記載のマイクロチャンネルプレート。 ２４．前記絶縁材料の層は二酸化珪素を含むことを特徴とする請求の範囲第２３ 項に記載のマイクロチャンネルプレート。 ２５．前記ダイノードと接触する前記表面及び裏面を覆うが前記チャンネルを塞 がない導電電極を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のマイ クロチャンネルプレート。 ２６．表面と、裏面と、略一定の中心間距離で規則的に離隔された位置において 透通する複数のチャンネルとを備え、前記チャンネルは約１００ｎｍ乃至２ミク ロンの直径と約２０：１を越えるアスペクト比とを有することを特徴とするｐ− ドープシリコン本体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 スタインベック，ジョン アメリカ合衆国03447ニューハンプシャー 州 フィッツウィリアム，ウェスト・レイ ク・ロード・362エイ・５ (72)発明者 ワイン，デイヴィッド・アール. アメリカ合衆国06897コネティカット州ウ ィルトン，シーダー・ロード・112

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリコン素子の所定の位置に高アスペクト比のチャンネルを形成する方法で あって、 （ａ）表面及び裏面を有するｐ−ドープシリコン素子を提供する工程と、 （ｂ）素子の表面の所定の位置に複数のピットを形成する工程と、 （ｃ）素子の表面及び対電極を電解液と接触状態に保持するとともに、素子を 対電極に対して正の電位に保持することにより、素子を前記ピットにおいて優先 的にエッチングに供して前記表面から前記裏面へ向けてシリコン素子を介して並 行して延びるチャンネルを形成する工程とを備えることを特徴とする方法。 ２．前記電解液は水性電解液であることを特徴とする請求項の範囲第１項に記載 の方法。 ３．前記水性電解液は弗化物イオンを含みかつ約１乃至７のｐＨを有することを 特徴とする請求項の範囲第２項に記載の方法。 ４．前記水性電解液は約０．２５乃至約５Ｍの弗化物濃度を有することを特徴と する請求項の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記水性電解液はＨＦ以外の酸と弗化物塩を含むことを特徴とする請求項の 範囲第３項に記載の方法。 ６．前記弗化物塩はフルオロ硼酸塩よりなる群から選ばれることを特徴とする請 求項の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記弗化物塩はＮＨ₄Ｆであることを特徴とする請求項の範囲第５項に記載 の方法。 ８．前記電解液はＨＣｌとＮＨ₄Ｆを含むことを特徴とする請求の範囲第３項に 記載の方法。 ９．前記水性電解液は界面活性剤を含むことを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の方法。 １０．前記電解液は非水電解液であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の方法。 １１．前記非水電解液は重量で約１００ｐｐｍ未満の水を含むことを特徴とする 請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．前記素子の前記裏面において前記チャンネルにのぞむ開口を形成する工程 を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １３．前記開口を形成する前記工程は、前記チャンネルを形成した後に前記裏面 から材料を除去する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方 法。 １４．前記チャンネルの内面に電子放出ダイノード材料を配設する工程を更に備 えることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。 １５．前記ダイノード材料を配設前記工程に先立ち前記チャンネルの内面に電気 絶縁層を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載 の方法。 １６．電気絶縁層を形成する前記工程は前記チャンネルの面において前記素子の シリコンを酸化する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方 法。 １７．電気絶縁層を形成する前記工程は前記チャンネルに電気絶縁材料を被着す る工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。 １８．前記ダイノード材料は窒素及び酸素をドーピングしまたはドーピングして いないポリシリコン、ＳｎＯ₂、Ｓｂ：ＳｎＯ₂、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ） 、ＭｇＩｎ₂Ｏ_4-x、ＩｎＧａＯ_3-x、ＺｎＳｎＯ_3-x、Ｚｎ₂Ｉｎ₂Ｏ_5-x、ＺｎＧ ａ₂Ｏ_4-x、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ_2-x及びＭｎ₂Ｏ_3-x（０≦ｘ≦１）、珪化カリウム 、珪化カルシウム、珪化バリウム、珪化セシウム、珪化マグネシウム、珪化マン ガン、並びに、Ｐｂ_yＯ_x（１≦ｘ≦３及び１≦ｙ≦２）よりなる群から選ばれる ことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。 １９．前記素子の表面及び裏面の少なくとも一方に外面に対して斜めの角度で導 電材料を方向づけることにより前記素子の前記面に導電材料を被着する工程を更 に備えることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。 ２０．前記ピットを形成する前記工程は前記表面に酸化シリコンまたは窒化シリ コンの層を形成し、前記層の前記所定の位置に孔を形成し、前記素子のシリコン を前記孔を介してエッチングする工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。 ２１．前記ピットは前記表面の比較的広い開口から前記表面の下方の比較的狭い ポイントにかけてテーパを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方 法。 ２２．表面と、裏面と、透通する複数のチャンネルとを有する素子を備えてなる マイクロチャンネルプレートであって、前記チャンネルは内面を有し、該内面に はダイノード材料が配置され、該ダイノード材料は窒素及び酸素をドーピングし またはドーピングしていないポリシリコン、ＳｎＯ₂、Ｓｂ：ＳｎＯ₂、インジウ ム錫酸化物（ＩＴＯ）、ＭｇＩｎ₂Ｏ_4-x、ＩｎＧａＯ_3-x、ＺｎＳｎＯ_3-x、Ｚｎ₂ Ｉｎ₂Ｏ_5-x、ＺｎＧａ₂Ｏ_4-x、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＭｎＯ_2-x及びＭｎ₂Ｏ_3-x（０≦ｘ≦ １）、珪化カリウム、珪化カルシウム、珪化バリウム、珪化セシウム、珪化マグ ネシウム、珪化マンガン、並びに、Ｐｂ_yＯ_x（１≦ｘ≦３及び１≦ｙ≦２）より なる群から選ばれることを特徴とするマイクロチャンネルプレート。 ２３．前記素子はシリコン本体と、前記ダイノードと前記シリコン本体との間の 前記チャンネルの前記内面の絶縁材料の層とを有することを特徴とする請求の範 囲第２２項に記載のマイクロチャンネルプレート。 ２４．前記絶縁材料の層は二酸化珪素を含むことを特徴とする請求の範囲第２３ 項に記載のマイクロチャンネルプレート。 ２５．前記ダイノードと接触する前記表面及び裏面を覆うが前記チャンネルを塞 がない導電電極を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２２項に記載のマイ クロチャンネルプレート。 ２６．表面と、裏面と、透通する複数のチャンネルとを備え、前記チャンネルは 約１００ｎｍ乃至２ミクロンの直径と約２０：１を越えるアスペクト比とを有す ることを特徴とするｐ−ドープシリコン本体。