(57)【特許請求の範囲】
【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酸化若しくは窒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表面電極とを備え、表面電極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表面電極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、導電性基板の一表面側に半導体層を形成する第１の工程と、陽極酸化処理にて前記半導体層の少なくとも一部を多孔質化することにより多孔質半導体層を形成する第２の工程と、ウェット処理により多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成する第３の工程とを有し、さらに、第２の工程と第３の工程との間、第３の工程の後それぞれに、導電性基板の一表面側に残留している水分を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を有し、第２の工程と超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用することを特徴とする電界放射型電子源の製造方法。
【請求項２】
前記第３の工程と前記超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用することを特徴とする請求項１記載の電界放射型電子源の製造方法。
【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の製造方法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  Oxide  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出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】
これらに対し、電子の放出効率を高めることができる電界放射型電子源として、近年では、例えば特開平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（ポーラスシリコン層）を形成して、その多孔質半導体層上に金属薄膜（導電性薄膜）よりなる表面電極を形成し、半導体基板と表面電極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８−２５０７６６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装置などに応用すると、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１０−２７２３４０号、特願平１０−２７２３４２号において、導電性基板と金属薄膜（表面電極）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酸化した多孔質多結晶シリコン層により構成した電界放射型電子源を提案した。この電界放射型電子源１０’は、例えば、図３に示すように、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”上に金属薄膜よりなる表面電極７が形成され、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミック電極２が形成されている。なお、図３に示す例では、ｎ形シリコン基板１と強電界ドリフト層６”との間にノンドープの多結晶シリコン層３を介在させてあるが、多結晶シリコン層３を介在させずにｎ形シリコン基板上に強電界ドリフト層６”を形成した構成も提案されている。
【０００８】
図３に示す構成の電界放射型電子源１０’から電子を放出させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７をｎ形シリコン基板１（オーミック電極２）に対して高電位側（正極）となるように表面電極７とｎ形シリコン基板１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が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、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”をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図３中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す）。表面電極７には仕事関数の小さな材料（例えば、金）が採用され、表面電極７の膜厚は１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度に設定されている。
【０００９】
上述の構成を有する電界放射型電子源１０’では、表面電極７とオーミック電極２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉeと呼ぶことにすれば（図３参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉeの比率（＝Ｉe／Ｉps）が大きいほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０’では、表面電極７とオーミック電極２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。
【００１０】
この電界放射型電子源１０’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高い電子放出効率で放出することができる。
【００１１】
上述の電界放射型電子源１０’では、強電界ドリフト層６”が、導電性基板たるｎ形シリコン基板１上にノンドープの多結晶シリコン層を堆積させた後に、該多結晶シリコン層を陽極酸化処理にて多孔質化し、多孔質化された多結晶シリコン層（多孔質多結晶シリコン層）を急速加熱法によって例えば９００℃の温度で酸化することにより形成されている。ここにおいて、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酸化する工程では、ランプアニール装置を用い、基板温度を乾燥酸素中で室温から９００℃まで上昇させた後、基板温度を９００℃で１時間維持することで酸化し、その後、基板温度を室温まで下降させている。
【００１２】
上述のようにして形成された強電界ドリフト層６”は、図４に示すように、少なくとも、柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の酸化膜であるシリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層６”は、陽極酸化処理を行う前の多結晶シリコン層に含まれていた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ものと考えられる。したがって、強電界ドリフト層６”に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速されグレイン５１間を表面に向かって図４中の矢印Ａの向きへ（図４中の上方向へ向かって）ドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。なお、強電界ドリフト層６’の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００１３】
上述の電界放射型電子源１０’では、導電性基板としてｎ形シリコン基板を用いているが、図５に示すように、ガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面に導電性層１２を形成したものを用いた電界放射型電子源１０”も提案されている。ここに、上述の電界放射型電子源１０’と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、ガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面に導電性層１２を形成したものを導電性基板として用いる場合には、多孔質多結晶シリコン層を酸化する方法として、例えば電解質溶液を利用した電気化学的な酸化方法を採用すればプロセス温度を低温化でき、導電性基板の材料の制約が少なくなって比較的安価なガラス基板を利用することが可能になる。
【００１４】
図５に示す構成の電界放射型電子源１０”から電子を放出させるには、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が導電性層１２に対して高電位側（正極）となるように表面電極７と導電性層１２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が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、導電性層１２から注入された電子が強電界ドリフト層６”をドリフトし表面電極７を通して放出される（なお、図５中の一点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ-の流れを示す。）
上述の構成を有する電界放射型電子源１０”では、表面電極７と導電性層１２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと呼び、コレクタ電極２１と表面電極７との間に流れる電流をエミッション電流（放出電子電流）Ｉeと呼ぶことにすれば（図５参照）、ダイオード電流Ｉpsに対するエミッション電流Ｉeの比率（＝Ｉe／Ｉps）が大きいほど電子放出効率が高くなる。なお、この電界放射型電子源１０”では、表面電極７と導電性層１２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放出させることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成の電界放射型電子源１０’，１０”では、電子を安定して高効率で放出することができるものの、電子放出効率などの電子放出特性や絶縁耐圧などの信頼性のより一層の向上が望まれている。
【００１６】
ところで、上述の電界放射型電子源１０’，１０”では強電界ドリフト層６”を形成する過程で陽極酸化処理や電気化学的な酸化処理などのウェット処理を行っており、これらの処理の最後には水分を除去するために乾燥工程を行っている。しかしながら、強電界ドリフト層６”としてナノメータオーダのシリコン微結晶６３を含む多孔質構造を利用しているので、水分を十分に除去することができなかったり、乾燥工程でシリコン微結晶６３やシリコン酸化膜６４などの一部が破壊されてしまう可能性があり、結果的に電子放出特性や絶縁耐圧に悪影響を与えているのではないか考えられる。
【００１７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電子放出特性および信頼性を向上できる電界放射型電子源の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、導電性基板と、導電性基板の一表面側に形成された酸化若しくは窒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表面電極とを備え、表面電極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表面電極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、導電性基板の一表面側に半導体層を形成する第１の工程と、陽極酸化処理にて前記半導体層の少なくとも一部を多孔質化することにより多孔質半導体層を形成する第２の工程と、ウェット処理により多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成する第３の工程とを有し、さらに、第２の工程と第３の工程との間、第３の工程の後それぞれに、導電性基板の一表面側に残留している水分を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を有することを特徴とし、陽極酸化処理後、強電界ドリフト層の形成後それぞれの段階で導電性基板の一表面側に残留している水分を導電性基板の一表面側に形成されている構造を破壊することなく低温で除去することが可能になり、電界放射型電子源の電子放出特性および信頼性を向上できる。
また、第３の工程は、ウェット処理により多孔質半導体層を酸化若しくは窒化するので、第３の工程のプロセス温度の低温化を図れ、電界放射型電子源の大面積化および低コスト化を図れる。ここに、ウェット処理として電気化学的な酸化処理若しくは窒化処理を採用することで、陽極酸化処理に用いる処理槽の利用が可能になる。
【００１９】
また、請求項１の発明は、第２の工程と超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用するので、第２の工程から超臨界乾燥工程へ移る際に多孔質半導体層への不純物の混入を防止できる。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第３の工程と前記超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用するので、前記第３の工程から前記超臨界乾燥工程へ移る際に強電界ドリフト層への不純物の混入を防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、図１（ｅ）に示すように導電性基板としてガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面上に導電性層（例えば、クロム膜などの金属膜やＩＴＯ膜など）１２を設けたものを用いている。このように絶縁性基板１１の一表面側に導電性層１２を形成した基板を用いる場合には、導電性基板として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。
【００２５】
本実施形態の電界放射型電子源１０の基本構成は、図５に示した従来構成と略同じであって、図１（ｅ）に示すように、絶縁性基板１１上の導電性層１２上に多結晶半導体層としてノンドープの多結晶シリコン層３が形成され、多結晶シリコン層３上に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が形成され、強電界ドリフト層６上に表面電極７が形成されている。表面電極７には仕事関数の小さな材料（例えば、金）が採用され、表面電極７の膜厚は１０〜１５ｎｍ程度に設定されている。強電界ドリフト層６の構造については後述する。なお、図１（ｅ）の例では、導電性層１２と強電界ドリフト層６との間に多結晶シリコン層３の一部を介在させてあるが、多結晶シリコン層３を介在させずに導電性層１２上に強電界ドリフト層６を形成した構成を採用してもよい。
【００２６】
図１（ｅ）に示す構成の電界放射型電子源１０から電子を放出させるには、図５に示した従来構成と同様に、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極２１（図５参照）を設け、表面電極７とコレクタ電極２１との間を真空とした状態で、表面電極７が導電性層１２に対して高電位側（正極）となるように表面電極７と導電性層１２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が表面電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極２１と表面電極７との間に直流電圧Ｖｃを印加する。各直流電圧Ｖps，Ｖｃを適宜に設定すれば、導電性層１２から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフトし表面電極７を通して放出される。
【００２７】
以下、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法について図１を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、絶縁性基板１１の一表面側にスパッタ法などによって導電性層１２を形成して導電性基板を構成することで図１（ａ）に示す構造が得られる。
【００２９】
その後、導電性基板の一表面側（つまり、導電性層１２上）に所定膜厚（例えば、１．５μｍ）の半導体層として多結晶シリコン層３を形成（成膜）することにより図１（ｂ）に示す構造が得られる。なお、多結晶シリコン層３の成膜方法としては、例えばＣＶＤ法（例えばＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法など）やスパッタ法やＣＧＳ（Continuous  Grain  Silicon）法などを採用すればよいが、成膜温度を６００℃以下とすることで絶縁性基板１１として、例えば、無アルカリガラス基板、低アルカリガラス基板、ソーダライムガラス基板などの比較的安価なガラス基板を用いることができて低コスト化を図ることができる。
【００３０】
次に、多結晶シリコン層３上に後述の多孔質多結晶シリコン層４を所定領域にのみ形成するためのマスク材（図示せず）を設け、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処理槽を利用し、白金電極（図示せず）を負極、導電性層１２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、上記マスク材を除去することにより図１（ｃ）に示す構造が得られる。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）。
【００３１】
上述の陽極酸化処理が終了した後、上述の処理槽から電解液を除去し、当該処理槽に新たに電解質溶液として１モルの硫酸（Ｈ2ＳＯ4）水溶液を投入し、その後、この硫酸の入った処理槽を利用して、上記白金電極を負極、導電性層１２を正極として定電流を流し多孔質多結晶シリコン層４を電気化学的に酸化して強電界ドリフト層６を形成することにより、図１（ｄ）に示す構造が得られる。なお、電気化学的な酸化処理の際に用いる水溶液および濃度は特に限定するものではなく、例えば硝酸水溶液などを用いてもよい。ここに、電気化学的な酸化処理はウェット処理である。
【００３２】
強電界ドリフト層６を形成した後には、導電性基板の一表面側に残留している水分（ここでは、強電界ドリフト層６に残留している水分）を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を行う。
【００３３】
超臨界乾燥工程を行った後、強電界ドリフト層６上に導電性薄膜（例えば、金薄膜）からなる表面電極７を例えば蒸着法により形成することによって、図１（ｅ）に示す構造の電界放射型電子源１０が得られる。なお、表面電極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。
【００３４】
上述の製造方法によって製造された電界放射型電子源１０の強電界ドリフト層６は、図２に示すように、少なくとも、柱状の多結晶シリコンのグレイン５１と、グレイン５１の表面に形成された薄いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナノメータオーダのシリコン微結晶６３と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン微結晶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とから構成されると考えられる。すなわち、強電界ドリフト層６は、陽極酸化処理を行う前の多結晶シリコン層に含まれていた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ものと考えられる。したがって、強電界ドリフト層６に印加された電界の大部分はシリコン酸化膜６４を集中的に通り、注入された電子ｅ-はシリコン酸化膜６４を通る強電界により加速されグレイン５１間を表面に向かって図２中の矢印の向き（図２中の上方向）へドリフトするので、電子放出効率を向上させることができる。なお、強電界ドリフト層６の表面に到達した電子はホットエレクトロンであると考えられ、表面電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。
【００３５】
ただし、本実施形態の電界放射型電子源１０では、製造プロセスにおいて、強電界ドリフト層６を形成した後に、導電性基板の一表面側に残留している水分を超臨界流体を利用して除去しているので、強電界ドリフト層６に形成されている微細な構造（シリコン微結晶６３、シリコン酸化膜６４など）を破壊することなく低温で強電界ドリフト層６の水分を除去することができ、従来に比べて電界放射型電子源１０の電子放出特性（例えば、電子放出効率、エミッション電流など）および信頼性（例えば、絶縁耐圧、寿命など）を向上できる。なお、上述の製造方法で製造された電界放射型電子源１０は、図３に示した従来の電界放射型電子源１０’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る。
【００３６】
また、上述の製造方法では、陽極酸化処理にて半導体層たる多結晶シリコン層を多孔質化することにより多孔質半導体層たる多孔質多結晶シリコン層４を形成する陽極酸化処理工程と、多孔質多結晶シリコン層４を酸化する酸化工程とに１つの処理槽を共用しているので、例えば不活性ガス雰囲気でこの２つの工程を行うことにより、陽極酸化処理工程から酸化工程へ移る際に多孔質多結晶シリコン層４への大気中の不純物の混入を防止できる。
【００３７】
ところで、上述の製造方法では、陽極酸化処理工程と酸化工程とで１つの処理槽を共用しているが、互いに異なる処理槽を利用することも考えられるし、１つの処理槽の内部空間を複数（例えば、２つ）に分割して利用してもよい。また、多孔質多結晶シリコン層４を酸化する酸化工程は電気化学的な酸化工程に限らず、Ｏ２ガスを用いた熱酸化工程、Ｏ２プラズマを用いた酸化工程、オゾンを用いた酸化工程などのドライプロセスを採用することも考えられ、これらの工程は電気化学的な酸化工程のようなウェットプロセス（ウェット処理）ではないから、酸化工程後の超臨界乾燥工程は必ずしも行う必要がなく、陽極酸化処理工程後に超臨界乾燥工程を行ってから酸化工程を行うようにすればよい。要するに、超臨界乾燥工程はウェット処理の後に行うことが望ましい。
【００３８】
また、陽極酸化処理工程と陽極酸化処理工程後の超臨界乾燥工程とに共通の処理槽を用いるようにすれば、陽極酸化処理工程から超臨界乾燥工程へ移る際に多孔質多結晶シリコン層４への大気中の不純物の混入および自然酸化膜の形成を抑制することが可能になり、酸化工程と酸化工程後の超臨界乾燥工程とに共通の処理槽を用いるようにすれば、酸化工程から超臨界乾燥工程へ移る際に強電界ドリフト層６への大気中の不純物の混入および自然酸化膜の形成を抑制することが可能になる。
【００３９】
また、超臨界乾燥工程とその前の工程とで異なる処理槽（チャンバ）を利用し、且つ、ロードロック方式を利用することで、超臨界乾燥工程の前の工程から超臨界乾燥工程への搬送時に大気に曝さないようにすれば、自然酸化膜の形成や大気中の不純物の混入を抑制することが可能になる。
【００４０】
本実施形態では、導電性基板としてガラス基板からなる絶縁性基板１１の一表面に導電性層１２を形成したものを用いているが、導電性基板としては、クロムなどの金属基板を用いてもよいし、半導体基板（例えば、抵抗率が導体の抵抗率に比較的近いｎ形シリコン基板や、一表面側に導電性層としてｎ形領域が形成されたｐ形シリコン基板など）などを用いてもよい。絶縁性基板１１もガラス基板の他にセラミック基板などを用いることができる。
【００４１】
また、本実施形態では表面電極７の材料として金を採用しているが、表面電極７の材料は金に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、クロム、タングステン、ニッケル、白金などを採用してもよい。
【００４２】
また、表面電極７を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。表面電極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例えば金などを採用し、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。
【００４３】
また、本実施形態では、強電界ドリフト層６を酸化した多孔質多結晶シリコン層により構成しているが、強電界ドリフト層６を窒化した多孔質多結晶シリコン層や酸窒化した多孔質多結晶シリコン層により構成してもよいし、あるいはその他の酸化若しくは窒化若しくは酸窒化した多孔質半導体層により構成してもよい。なお、強電界ドリフト層６を窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には多孔質多結晶シリコン層４を酸化する工程の代わりに窒化する工程（例えば電気化学的に窒化する窒化処理）を採用すればよく、図４にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜となり、強電界ドリフト層６を酸窒化した多孔質多結晶シリコン層とした場合には多孔質多結晶シリコン層４を酸化する工程の代わりに酸窒化する工程を採用すればよく、図４にて説明した各シリコン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン酸窒化膜となる。
【００４４】
【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酸化若しくは窒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表面電極とを備え、表面電極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表面電極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、導電性基板の一表面側に半導体層を形成する第１の工程と、陽極酸化処理にて前記半導体層の少なくとも一部を多孔質化することにより多孔質半導体層を形成する第２の工程と、ウェット処理により多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層を形成する第３の工程とを有し、さらに、第２の工程と第３の工程との間、第３の工程の後それぞれに、導電性基板の一表面側に残留している水分を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を有するので、陽極酸化処理後、強電界ドリフト層の形成後それぞれの段階で導電性基板の一表面側に残留している水分を導電性基板の一表面側に形成されている構造を破壊することなく低温で除去することが可能になり、電界放射型電子源の電子放出特性および信頼性を向上できるという効果がある。
また、第３の工程は、ウェット処理により多孔質半導体層を酸化若しくは窒化するので、第３の工程のプロセス温度の低温化を図れ、電界放射型電子源の大面積化および低コスト化を図れる。ここに、ウェット処理として電気化学的な酸化処理若しくは窒化処理を採用することで、陽極酸化処理に用いる処理槽の利用が可能になるという効果がある。
【００４５】
また、請求項１の発明は、第２の工程と超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用するので、第２の工程から超臨界乾燥工程へ移る際に多孔質半導体層への不純物の混入を防止できるという効果がある。
【００４７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第３の工程と前記超臨界乾燥工程とに１つの処理槽を共用するので、前記第３の工程から前記超臨界乾燥工程へ移る際に強電界ドリフト層への不純物の混入を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の電界放射型電子源の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図２】同上の電界放射型電子源の動作説明図である。
【図３】従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【図４】同上の電界放射型電子源の動作説明図である。
【図５】他の従来例を示す電界放射型電子源の動作説明図である。
【符号の説明】
３  多結晶シリコン層
４  多孔質多結晶シリコン層
６  強電界ドリフト層
７  表面電極
１０  電界放射型電子源
１１  絶縁性基板
１２  導電性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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