(57)【要約】【課題】従来に比べてデバイス特性の向上が可能な電子デバイスおよびその製造方法を提供する。【解決手段】電子デバイスである電子源１０は、基板１１と、この基板１１の一表面側に形成された第１の電極である下部電極２と、この下部電極２の基板１１側とは反対側で下部電極２に対向する第２の電極である表面電極７と、下部電極２と表面電極７との間に設けられ、第１の多結晶半導体層を電解液により陽極酸化処理することによって形成された多数の微結晶半導体３３を具備した機能層５ａとを備える。下部電極２と機能層５ａとの間において機能層５ａの直下に、第１の多結晶半導体層よりも電解液による陽極酸化速度が遅く第１の多結晶半導体層を選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層３ｂが設けられている。【選択図】図１
2011216354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の一表面側に形成された第１の電極と、前記第１の電極の前記基板側とは反対側で前記第１の電極に対向する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられ、第１の多結晶半導体層を電解液により陽極酸化処理することによって形成された多数の微結晶半導体を具備した機能層とを備え、前記第１の電極と前記機能層との間において前記機能層の直下に、前記第１の多結晶半導体層よりも前記電解液による陽極酸化速度が遅く前記第１の多結晶半導体層を選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層が設けられてなることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層よりも、ホールと結合可能な電子を多くすることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層とはドーピング濃度を異ならせることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層とは結晶化率を異ならせることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記第１の多結晶半導体層および前記第２の多結晶半導体層の半導体材料はシリコンであることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項６】
前記機能層が、電界励起により前記第１の電極側から注入された電子を前記第２の電極へ向かって加速する強電界ドリフト層であり、少なくとも前記第１の電極と前記第２の多結晶半導体層と前記機能層と前記第２の電極とで電子源素子を構成してなることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項７】
前記機能層が、電界励起により発光する発光層であり、前記第１の電極と前記第２の多結晶半導体層と前記機能層と前記第２の電極とで発光素子を構成してなることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項８】
請求項２または請求項３記載の電子デバイスの製造方法であって、前記第２の多結晶半導体層の形成にあたっては、前記基板の前記一表面側に前記第２の多結晶半導体層の基礎となる第３の多結晶半導体層を成膜した後、第３の多結晶半導体層に不純物をイオン注入法により注入して前記第２の多結晶半導体層を形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
請求項２または請求項３記載の電子デバイスの製造方法であって、前記第２の多結晶半導体層の形成にあたっては、前記基板の前記一表面側に前記第２の多結晶半導体層をＣＶＤ法により成膜することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノメータオーダの微結晶半導体を具備した機能層を備えた電子デバイスおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多結晶半導体層（多結晶シリコン層）に陽極酸化処理を施すことにより形成されるナノメータオーダの微結晶半導体（微結晶シリコン）を具備する機能層を備えた電子デバイスとして、例えば、電子源、発光デバイスなどが提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
この種の電子源は、例えば、ガラス基板からなる基板と、この基板の一表面上に形成された下部電極（第１の電極）と、この基板の上記一表面側において下部電極よりも離れて配置され下部電極に対向する表面電極（第２の電極）と、下部電極と表面電極との間に設けられ微結晶シリコンを具備した機能層である強電界ドリフト層とを備えている。この電子源は、表面電極と下部電極との間に表面電極を高電位側として電圧を印加することにより、下部電極から注入され強電界ドリフト層をドリフトした電子が表面電極を通して放出される。ここにおいて、表面電極は、単層もしくは多層の金属薄膜や、炭素薄膜と金属薄膜との積層膜などにより構成されており、厚みを１０ｎｍ程度に設定してある。
【０００４】
上述の強電界ドリフト層は、多結晶シリコン層をフッ酸系溶液からなる電解液中で陽極酸化処理することにより多孔質多結晶シリコン層を形成し、多孔質多結晶シリコン層を酸化処理することによって形成されている。このため、強電界ドリフト層は、柱状の多結晶シリコンのグレインと、各グレインの表面に形成された薄い第１のシリコン酸化膜と、グレイン間に介在する多数のナノメータオーダの微結晶シリコンと、各微結晶シリコンそれぞれの表面に形成され当該微結晶シリコンの結晶粒径よりも小さな膜厚の第２のシリコン酸化膜とを有している。
【０００５】
上述の電子源では、強電界ドリフト層に印加された電界の大部分が、微結晶シリコンの表面の第２のシリコン酸化膜に集中的にかかり、注入された電子が当該第２のシリコン酸化膜にかかっている強電界により加速されグレイン間を表面に向かってドリフトする。要するに、下部電極と表面電極との間に介在する強電界ドリフト層が、電子が通過する電子通過層を構成している。なお、電子通過層は、強電界ドリフト層のもととなる多結晶シリコン層の一部と、強電界ドリフト層とで構成される場合もある。
【０００６】
また、上述の発光デバイスは、ガラス基板などからなる基板と、基板の一表面上に形成された下部電極（第１の電極）と、基板の上記一表面側において下部電極よりも離れて配置され下部電極に対向する表面電極（第２の電極）と、下部電極と表面電極との間に位置し多数の微結晶半導体を具備した機能層である発光層とを備えている。この発光装置は、下部電極と表面電極との間に電圧を印加することにより、発光層にて発光した光が表面電極を通して放出されるものであり、当該表面電極の厚みを、光が透過できる程度の厚みに設定してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１００３１６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５５６２２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３８６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述の電子源や発光デバイスなどの電子デバイスでは、多結晶半導体層を電解液中で陽極酸化処理することにより、機能層を形成しているが、多結晶半導体層の結晶粒の粒径のばらつきや欠陥などに起因して、多結晶半導体層の表面から電解液の到達する深さにばらつきが生じ、機能層の厚みが不均一となって、デバイス特性（電子源の場合には、エミッション電流や電子放出効率などの電子放出特性、発光デバイスの場合には、発光輝度などの発光特性）の面内均一性や再現性が低下してしまうという課題があった。また、局所的に陽極酸化反応が進んで電解液が多結晶半導体層を通過してしまうと、多結晶半導体層が下地から剥れて歩留まりが低下するという課題があった。
【０００９】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、従来に比べてデバイス特性の向上が可能な電子デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子デバイスは、基板と、前記基板の一表面側に形成された第１の電極と、前記第１の電極の前記基板側とは反対側で前記第１の電極に対向する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられ、第１の多結晶半導体層を電解液により陽極酸化処理することによって形成された多数の微結晶半導体を具備した機能層とを備え、前記第１の電極と前記機能層との間において前記機能層の直下に、前記第１の多結晶半導体層よりも前記電解液による陽極酸化速度が遅く前記第１の多結晶半導体層を選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層が設けられてなることを特徴とする。
【００１１】
この電子デバイスにおいて、前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層よりも、ホールと結合可能な電子を多くすることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることが好ましい。
【００１２】
この電子デバイスにおいて、前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層とはドーピング濃度を異ならせることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることが好ましい。
【００１３】
この電子デバイスにおいて、前記第２の多結晶半導体層は、前記第１の多結晶半導体層とは結晶化率を異ならせることで前記ストップ層としての機能をもたせてあることが好ましい。
【００１４】
この電子デバイスにおいて、前記第１の多結晶半導体層および前記第２の多結晶半導体層の半導体材料はシリコンであることが好ましい。
【００１５】
この電子デバイスにおいて、前記機能層が、電界励起により前記第１の電極側から注入された電子を前記第２の電極へ向かって加速する強電界ドリフト層であり、少なくとも前記第１の電極と前記第２の多結晶半導体層と前記機能層と前記第２の電極とで電子源素子を構成してなることが好ましい。
【００１６】
この電子デバイスにおいて、前記機能層が、電界励起により発光する発光層であり、前記第１の電極と前記第２の多結晶半導体層と前記機能層と前記第２の電極とで発光素子を構成してなることが好ましい。
【００１７】
本発明の電子デバイスの製造方法は、前記第２の多結晶半導体層の形成にあたっては、前記基板の前記一表面側に前記第２の多結晶半導体層の基礎となる第３の多結晶半導体層を成膜した後、第３の多結晶半導体層に不純物をイオン注入法により注入して前記第２の多結晶半導体層を形成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の電子デバイスの製造方法は、前記第２の多結晶半導体層の形成にあたっては、前記基板の前記一表面側に前記第２の多結晶半導体層をＣＶＤ法により成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の電子デバイスにおいては、従来に比べてデバイス特性の向上が可能となる。
【００２０】
本発明の電子デバイスの製造方法においては、従来に比べてデバイス特性の向上が可能な電子デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１の電子デバイスを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略構成図である。
【図２】同上の電子デバイスの動作説明図である。
【図３】同上の電子デバイスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図４】実施形態２の電子デバイスを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略構成図である。
【図５】同上の電子デバイスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図６】実施形態３の電子デバイスを示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は要部概略構成図である。
【図７】同上の電子デバイスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態１）
以下、本実施形態の電子デバイスについて図１を参照しながら説明する。
【００２３】
電子デバイスは、基板１１と、この基板１１の一表面側に形成された第１の電極である下部電極２と、この下部電極２の基板１１側とは反対側で下部電極２に対向する第２の電極である表面電極７と、下部電極２と表面電極７との間に設けられ、第１の多結晶半導体層３ａ（図２（ｃ）参照）を電解液により陽極酸化処理することによって形成された多数の微結晶半導体３３を具備した機能層５ａとを備えている。また、電子デバイスは、下部電極２と機能層５ａとの間において機能層５ａの直下に、第１の多結晶半導体層３ａよりも電解液による陽極酸化速度が遅く第１の多結晶半導体層３ａを選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層３ｂが設けられている。
【００２４】
また、この電子デバイスは、第２の多結晶半導体層３ｂと下部電極２との間に、後述の製造方法において説明するように第２の多結晶半導体層３ｂの基礎となる第３の多結晶半導体層３ｃが設けられている。
【００２５】
電子デバイスは、電界放射により電子を放出する電子源１０であり、機能層５ａが、電界励起により下部電極２側から注入された電子を表面電極７へ向かって加速する強電界ドリフト層を構成している。また、この電子デバイスは、下部電極２と第３の多結晶半導体層３ｃと第２の多結晶半導体層３ｂと機能層５ａと表面電極７とで電子源素子１０ａを構成している。要するに、第３の多結晶半導体層３ｃと第２の多結晶半導体層３ｂと機能層５ａとで、電子が通過する電子通過層６を構成している。表面電極７の厚さは１０ｎｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。
【００２６】
基板１１は、絶縁性を有するガラス基板により構成してある。ガラス基板としては、例えば、無アルカリガラス基板や石英ガラス基板などを用いることができる。また、基板１１としては、絶縁性のセラミック基板なども用いることができる。
【００２７】
下部電極２は、Ｔｉ膜とＷ膜との積層膜からなる金属層により構成してある。下部電極２は、この金属層に限らず、例えば、金属材料からなる単層（例えば、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｍｏなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる単層）または多層（例えば、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｍｏなどの金属あるいは合金あるいはシリサイドなど金属間化合物からなる多層）の金属層により構成すればよい。なお、下部電極２の厚さは３００ｎｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。
【００２８】
機能層５ａは、基板１１の上記一表面側において第２の多結晶半導体層３ｂ上に成膜された第１の多結晶半導体層３ａ（図２（ｃ）参照）に陽極酸化処理（ナノ結晶化プロセス）を施してから、酸化処理（酸化プロセス）を施すことにより形成されている。ここにおいて、機能層５ａは、第１の多結晶半導体層３ａを第２の多結晶半導体層３ｂに達する深さまで、陽極酸化処理してから酸化処理することにより形成してある。なお、第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａの厚みは、それぞれ、２００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。
【００２９】
また、機能層５ａは、少なくとも、図１（ｂ）に示すように、基板１１の厚み方向に沿って形成された多数のグレイン３１ａと、各グレイン３１ａそれぞれの表面に形成された薄い第１の絶縁膜３２と、互いに隣り合うグレイン３１ａ間に介在する多数のナノメータオーダの微結晶半導体３３と、微結晶半導体３３それぞれの表面に形成され微結晶半導体３３の結晶粒径よりも小さな膜厚の第２の絶縁膜３４とを有している。要するに、機能層５ａは、グレイン３１ａおよび隣り合うグレイン３１ａの粒界付近に存在する多数の微結晶半導体３３が混在している。グレイン３１ａ、微結晶半導体３３、各絶縁膜３２，３４以外の領域３５は、陽極酸化処理の条件にもよるが、アモルファス半導体若しくは一部が酸化したアモルファス半導体よりなるアモルファス領域となったり、孔となったりする。
【００３０】
本実施形態では、第１の多結晶半導体層３ａおよび第２の多結晶半導体層３ｂの半導体材料がシリコンであり、つまり、第１の多結晶半導体層３ａおよび第２の多結晶半導体層３ｂが多結晶シリコン層により構成されている。したがって、第１の多結晶半導体層３ａを陽極酸化処理することにより形成される微結晶半導体３３が、微結晶シリコンにより構成され、グレイン３１ａが多結晶シリコン層のグレイン（結晶粒）から形成され、第１の絶縁膜３５および第２の絶縁膜３４が、シリコン酸化膜により構成されている。
【００３１】
また、本実施形態では、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層（ｉ層：intrinsic層）により構成し、第２の多結晶半導体層３ｂをｎ＋形の多結晶シリコン層（ｎ＋領域）により構成してある。つまり、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａよりも、ホールと結合可能な電子を多くすることでストップ層としての機能をもたせてある。ここで、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとは、ｉ層−ｎ＋領域の組み合わせとなっているが、これに限らず、ｎ領域−ｎ＋領域、ｐ領域−ｎ領域、ｐ＋領域−ｐ−領域などの組み合わせでも、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を持たせることができる。いずれにしても、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａとはドーピング濃度を異ならせることでストップ層としての機能をもたせることができる。
【００３２】
ここにおいて、ストップ層としての機能は、陽極酸化速度が第１の多結晶半導体層３ａの面内でばらついても、陽極酸化処理時において、機能層５ａのもととなる第１の複合層４ａの形成が第１の多結晶半導体層３ａの深さだけ進行したところで第１の複合層４ａの最深部において陽極酸化反応に寄与するホールの供給量を低減することで第１の複合層４ａの形成を停止させる機能である。
【００３３】
第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとの組み合わせを、ｉ層−ｎ＋領域やｎ領域−ｎ＋領域の組み合わせとした場合は、陽極酸化処理時に光照射を行うが、第１の複合層４ａの最深部付近において発生したホールが第２の多結晶半導体層３ｂの電子と結合するため、第１の複合層４ａの形成が停止されるものと考えられる。また、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとの組み合わせを、ｐ領域−ｎ領域やｐ＋領域−ｐ−領域の組み合わせとした場合は、光照射を行わずに、外光を遮断した状態で陽極酸化処理を行うようにすれば、第２の多結晶半導体層３ｂをストップ層として機能させることができる。
【００３４】
表面電極７は、Ａｕなどの金属材料からなる金属薄膜により構成してあるが、表面電極７の金属材料は、Ａｕに限らず、導電率が比較的高く且つ仕事関数が比較的小さく、耐酸化性に優れ化学的に安定な金属材料であればよく、例えば、Ｐｔなどを採用してもよい。また、表面電極７は単層構造に限らず、多層構造（２層構造もしくは３層構造）としてもよく、多層構造の場合、例えば、互いに異なる金属材料からなる金属薄膜の積層膜により構成してもよいし、炭素薄膜と金属薄膜との積層膜により構成してもよい。
【００３５】
図１（ａ）に示す構成の電子源素子１０ａから電子を放出させるには、例えば、図２に示すように、表面電極７に対向配置されたコレクタ電極９を設け、表面電極７とコレクタ電極９との間を真空とした状態で、表面電極７が下部電極２に対して高電位側となるように表面電極７と下部電極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９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９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、下部電極２から注入された電子が電子通過層６をドリフトし表面電極７を通して放出される（図２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）。なお、電子通過層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。つまり、電子通過層６では、下部電極２に対して表面電極７を高電位側としたときに作用する電界により下部電極２から表面電極７へ向かう向きへ電子が加速されてドリフトする量子効果が発現することになる。
【００３６】
電子源素子１０ａでは、表面電極７と下部電極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９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２参照）、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（＝（Ｉe／Ｉps）×１００〔％〕）が高くなる。ここで、電子源素子１０ａは、表面電極７と下部電極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、電子放出特性の真空度依存性が小さく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。
【００３７】
上述の電子源素子１０ａ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。電子源素子１０ａから電子を放出させるには、例えば、表面電極７と下部電極２との間に表面電極７を高電位側として直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極９と表面電極７との間にコレクタ電極９を高電位側として直流電圧Ｖｃを印加する。ここで、電子ｅ−は下部電極２から電子通過層６に注入される。一方、電子通過層６に直流電圧Ｖpsを印加すると、大部分の電界は第２の絶縁膜３４にかかる。このため、電子通過層６に注入された電子ｅ−は第２の絶縁膜３４にかかっている強電界により加速され、電子通過層６内で第２のグレイン３２ａの間の部分を表面電極７に向かって図１（ｂ）中の矢印の向き（図１（ｂ）における上向き）にドリフトする。ここで、直流電圧Ｖpsが所定値（例えば、表面電極７の電位が仕事関数以上となる電圧）以上であれば、表面電極７に到達した電子ｅ−が表面電極７をトンネルし真空中に放出される。電子通過層６中の各微結晶半導体３３はボーア半径程度の大きさであり、電子ｅ−は微結晶半導体３３で散乱されることなくトンネルする。このため、微結晶半導体３３表面の薄い第２の絶縁膜３４にかかっている強電界で加速された電子ｅ−は、電子通過層６中をほとんど散乱されることなくドリフトし、表面電極７を通して真空中に放出される。また、電子通過層６で発生した熱はグレイン３１ａを通して放熱されるから、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。なお、電子通過層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。以上説明した動作原理の電子源素子１０ａは、弾道電子面放出型電子源（Ballistic  electron  Surface-emitting  Device）と呼ばれている。また、この電子源素子１０ａは、表面電極７と下部電極２との間に表面電極７を高電位側として直流電圧Ｖpsを印加することにより、下部電極２から電子通過層６へ電子を注入でき、真空中に限らず、大気中でも安定して電子を放出することができる。
【００３８】
以下、電子デバイスである電子源１０の製造方法について図３を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、基板１１の一表面側に第１の所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）の下部電極２を形成し、続いて、下部電極２上に第２の所定膜厚（本実施形態では、図１（ａ）における第３の多結晶半導体層３ｃと第２の多結晶半導体層３ｂとの合計膜厚であり、例えば、１４００ｎｍ）の第３の多結晶半導体層３ｃを形成することにより、図３（ａ）に示す構造を得る。ここで、下部電極２の成膜方法としては、例えば、スパッタ法や蒸着法などを採用すればよい。また、第３の多結晶半導体層３ｃの成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＬＰＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などを採用してもよい。
【００４０】
上述の第３の多結晶半導体層３ｃを形成した後、第３の多結晶半導体層３ｃの表面側からイオン注入法によりｎ形不純物をイオン注入し、活性化アニールを行うことによって第３の所定膜厚（例えば、６００ｎｍ）の第２の多結晶半導体層３ｂを形成することにより、図３（ｂ）に示す構造を得る。第２の多結晶半導体層３ｂは、第３の多結晶半導体層３ｃの一部を利用して形成している。ここにおいて、イオン注入を行う際の加速電圧などを制御することにより、第２の多結晶半導体層３ｂの厚さを制御することができる。また、ドーズ量を制御することにより、不純物濃度を制御することができる。
【００４１】
第２の多結晶半導体層３ｂを形成した後、この第２の多結晶半導体層３ｂ上に第４の所定膜厚（例えば、６００ｎｍ）の第１の多結晶半導体層３ａを形成することにより、図３（ｃ）に示す構造を得る。第１の多結晶半導体層３ｃの成膜方法としては、プラズマＣＶＤ法を採用している。ここで、プラズマＣＶＤ法による成膜温度を４００℃程度とし、成膜後に所定のアニール温度（例えば、５５０℃）で所定のアニール時間（例えば、２時間）のアニールを行うことにより、欠陥を低減している。なお、アニール温度やアニール時間は特に限定するものではなく、また、アニールは必須ではない。また、第１の多結晶半導体層３ｃの成膜方法は、プラズマＣＶＤ法に限らず、例えば、ＬＰＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法などを採用してもよい。
【００４２】
第１の多結晶半導体層３ａを形成した後、上述の陽極酸化処理（ナノ結晶化プロセス）を行うことで、第１の多結晶半導体層３ａのグレイン３１ａ（図１（ｂ）参照）と微結晶半導体３３（図１（ｂ）参照）とが混在する第１の複合層４ａを形成することによって、図３（ｄ）に示す構造を得る。ここにおいて、陽極酸化処理では、所定の電解液の入った処理槽を利用し、白金電極からなる陰極（図示せず）と下部電極２との間に電圧を印加して、第１の所定の電流密度の定電流を第１の所定時間だけ流すことによって、第１の複合層４を形成する。上述の陽極酸化処理においては、第１の多結晶半導体層３ａの半導体材料がシリコンなので、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で混合した混合液からなるフッ酸系溶液を用いている。フッ化水素水溶液の濃度やエタノールとの混合比は特に限定するものではない。また、フッ化水素水溶液と混合する液体も、エタノールに限らず、メタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールなど、陽極酸化反応で発生した気泡を除去できる液体であれば、特に限定するものではない。また、電解液は、第１の多結晶半導体層３ａの半導体材料に応じて適宜の混合液を用いればよい。なお、陽極酸化反応は、隣り合うグレイン３１ａの粒界付近で優先的に反応が進むので、多数の微結晶半導体３３が第１の多結晶半導体層３ａの厚み方向に連なって形成される。
【００４３】
また、陽極酸化処理においては、第１の所定の電流密度を１２ｍＡ／ｃｍ２、第１の所定時間（陽極酸化時間）を１５秒に設定してあるが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。ここで、第１の所定の電流密度を１２ｍＡ／ｃｍ２とした場合の第１の多結晶半導体層３ａの陽極酸化速度は、４２ｎｍ／ｓ〜５０ｎｍ／ｓ程度であり、第２の多結晶半導体層３ｂがストップ層として機能することで、第１の複合層４ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となるから、後述の酸化処理を施すことにより形成される機能層５ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となり、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができる。また、本実施形態では、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層により構成しているので、陽極酸化処理時に、第１の多結晶半導体層３ａに５００Ｗのタングステンランプよりなる光源から光照射を行いながら電流を流すようにしている。
【００４４】
上述の陽極酸化処理が終了した後に、上述の酸化処理（酸化プロセス）を行うことで機能層５ａを形成することによって、図３（ｅ）に示す構造を得る。酸化処理では、例えば、エチレングリコールからなる有機溶媒中に０．０４ｍｏｌ／Ｌの硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液よりなる電解質溶液の入った酸化処理槽を利用し、白金電極からなる対向電極（図示せず）と下部電極２との間に所定の電圧を印加して第２の所定の電流密度の定電流を流し、対向電極と下部電極２との間の電圧が規定電圧だけ上昇するまで第１の複合層４を電気化学的に酸化することによって、グレイン３１ａ、微結晶半導体３３、第１の絶縁膜３２、および第２の絶縁膜３４を少なくとも含む第２の複合層からなる機能層５ａを形成している。これにより、第３の多結晶半導体層３ｃと第２の多結晶半導体層３ｂと機能層５ａとからなる電子通過層６が形成されることになる。本実施形態では、第２の所定の電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ２とし、規定電圧を２０Ｖとしているが、これらの数値は一例であり、特に限定するものではない。なお、酸化処理で用いる溶液は、上述の電解質溶液に限らず、例えば、１Ｍの硫酸水溶液などでもよく、溶液の種類や濃度などは特に限定するものではない。また、酸化処理は、電気化学的な酸化方法に限らず、例えば、急速熱酸化法、プラズマ酸化法、オゾンによる酸化方法などを採用してもよい。また、酸化処理は、電気化学的な酸化方法による酸化を行った後で、各絶縁膜３２，３４の緻密性を向上させるためのアニールを適宜行うようにしてもよい。
【００４５】
機能層５ａを形成した後、機能層５ａ上に第５の所定膜厚（例えば、１０ｎｍ）の表面電極７を蒸着法（例えば、電子ビーム蒸着法など）やスパッタ法などにより形成することによって、図３（ｆ）に示す構造の電子源１０を得る。ここで、表面電極７は、機能層５ａとの密着性、表面電極７の電気的特性などを考慮して、Ｃｒ膜とＡｕ膜との積層膜を採用しているが、表面電極７の材料や積層構造は、これに限定するものではない。
【００４６】
以上説明した本実施形態の電子デバイスでは、第１の電極である下部電極２と機能層５ａとの間において機能層５ａの直下に、第１の多結晶半導体層３ａよりも電解液による陽極酸化速度が遅く第１の多結晶半導体層３ａを選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層３ｂが設けられているので、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができる。その結果、電子通過層６にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、電子源１０のエミッション電流や電子放出効率などの電子放出特性の面内均一性や再現性を高めることが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態の電子デバイスでは、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａよりも、ホールと結合可能な電子を多くすることで製造時の陽極酸化処理におけるストップ層としての機能をもたせてあるので、第１の多結晶半導体層３ａと第３の多結晶半導体層３ａとの相対的な電子の濃度を変えることにより、第２の多結晶半導体層３ｂをストップ層として機能させることができ、第１の多結晶半導体層３ａの導電形や濃度の設計自由度が高くなるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を容易にもたせることが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態の電子デバイスでは、第２の多結晶半導体層３ｂと第１の多結晶半導体層３ａとのドーピング濃度を異ならせることで第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能をもたせてあるので、ドーピング濃度の制御だけで第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能をもたせることが可能となる。また、本実施形態の電子デバイスでは、第１の多結晶半導体層３ａおよび第２の多結晶半導体層３ｂの半導体材料がシリコンなので、他の半導体材料（例えば、ゲルマニウムや、ＧａＡｓのような化合物半導体など）の場合に比べて低コスト化を図れるとともに、ドーピング濃度の制御が容易になる。
【００４９】
また、上述の電子デバイスの製造方法において、第２の多結晶半導体層３ｂの形成にあたっては、基板１１の上記一表面側に第２の多結晶半導体層３ｂの基礎となる第３の多結晶半導体層３ｃを成膜した後、第３の多結晶半導体層３ｃに不純物をイオン注入法により注入して第２の多結晶半導体層３ｂを形成するようにしているので、ストップ層として機能させることが可能な第２の多結晶半導体層３ｂを容易に形成することが可能となるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂのドーピング濃度の面内均一性を高めることができる。その結果、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができ、電子通過層６にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、電子源１０のエミッション電流や電子放出効率などの電子放出特性の面内均一性や再現性を高めることが可能な電子源１０を提供することが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態の電子デバイスである電子源１０は、図１（ａ）の構造に限らず、例えば、下部電極２、表面電極７、電子通過層６などを適宜にパターニングして多数の電子源素子１０ａを基板１１の上記一表面側にマトリクス状に配列した構成としてもよい。
【００５１】
（実施形態２）
本実施形態の電子デバイスの基本構成は実施形態１と略同じであり、実施形態１にて説明した第３の多結晶半導体層３ｃ（図１（ａ）参照）を設けずに、図４（ａ）に示すように、下部電極２の直上に第２の多結晶半導体層３ｂを設けてある点などが相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５２】
以下、電子デバイスである電子源１０の製造方法について図５を参照しながら説明するが、実施形態１において説明した製造方法と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００５３】
まず、基板１１の一表面側に第１の所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）の下部電極２を形成し、続いて、下部電極２上に第３の所定膜厚（例えば、１４００ｎｍ）の第２の多結晶半導体層３ｂを形成し、続いて、第２の多結晶半導体層３ｂ上に第４の所定膜厚（例えば、６００ｎｍ）の第１の多結晶半導体層３ａを形成することにより、図５（ａ）に示す構造を得る。ここで、下部電極２の成膜方法としては、例えば、スパッタ法や蒸着法などを採用すればよい。また、第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａの成膜方法としては、ＣＶＤ法の一種であるプラズマＣＶＤ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＬＰＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法などの他のＣＶＤ法を採用してもよい。また、本実施形態では、第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａそれぞれの成膜時に適宜の不純物を適宜の濃度でドーピングするようにしている。また、本実施形態では、実施形態１と同様、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層（ｉ層）により構成し、第２の多結晶半導体層３ｂをｎ＋形の多結晶シリコン層（ｎ＋領域）により構成してある。つまり、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとは、ｉ層−ｎ＋領域の組み合わせとなっているが、これに限らず、ｎ領域−ｎ＋領域、ｐ領域−ｎ領域、ｐ＋領域−ｐ−領域などの組み合わせでも、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を持たせることができる。第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａをプラズマＣＶＤ法により成膜する場合、各多結晶半導体層が多結晶シリコン層とすると、原料ガスとして、例えば、ＳｉＨ４とＨ２との混合ガス（Ｈ２ガスにより希釈されたＳｉＨ４ガス）を用いればよく、ｐ形不純物としてボロンを採用する場合には、ドーパントガスとして例えばＢ２Ｈ６ガスを用い、ｎ形不純物としてリンを採用する場合には、ドーパントガスとして例えばＰＨ３ガスなどを採用すればよい。なお、原料ガスやドーパントガスは特に限定するものではない。また、プラズマＣＶＤ法での成膜温度は、例えば、１００℃〜６００℃程度の範囲内で適宜設定し、成膜後に、適宜、アニールを行うようにしてもよい。
【００５４】
第１の多結晶半導体層３ａを形成した後、上述の陽極酸化処理（ナノ結晶化プロセス）を行うことで、第１の多結晶半導体層３ａのグレイン３１ａ（図４（ｂ）参照）と微結晶半導体３３（図４（ｂ）参照）とが混在する第１の複合層４ａを形成することによって、図５（ｂ）に示す構造を得る。この陽極酸化処理においても、実施形態１と同様に、第２の多結晶半導体層３ｂがストップ層として機能することで、第１の複合層４ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となるから、後述の酸化処理を施すことにより形成される機能層５ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となり、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができる。また、本実施形態では、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層により構成しているので、陽極酸化処理時に、第１の多結晶半導体層３ａに５００Ｗのタングステンランプよりなる光源から光照射を行いながら電流を流すようにしている。
【００５５】
上述の陽極酸化処理が終了した後に、上述の酸化処理（酸化プロセス）を行うことで機能層５ａを形成することによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。これにより、第２の多結晶半導体層３ｂと機能層５ａとからなる電子通過層６が形成されることになる。
【００５６】
機能層５ａを形成した後、機能層５ａ上に第５の所定膜厚（例えば、１０ｎｍ）の表面電極７を蒸着法（例えば、電子ビーム蒸着法など）やスパッタ法などにより形成することによって、図５（ｄ）に示す構造の電子源１０を得る。
【００５７】
以上説明した本実施形態の電子デバイスでは、実施形態１と同様、第１の電極である下部電極２と機能層５ａとの間において機能層５ａの直下に、第１の多結晶半導体層３ａよりも電解液による陽極酸化速度が遅く第１の多結晶半導体層３ａを選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層３ｂが設けられているので、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができる。その結果、電子通過層６にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、電子源１０のエミッション電流や電子放出効率などの電子放出特性の面内均一性や再現性を高めることが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態の電子デバイスにおいても、実施形態１と同様、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａよりも、ホールと結合可能な電子を多くすることで製造時の陽極酸化処理におけるストップ層としての機能をもたせてあるので、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとの相対的な電子の濃度を変えることにより、第２の多結晶半導体層３ｂをストップ層として機能させることができ、第１の多結晶半導体層３ａの導電形や濃度の設計自由度が高くなるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を容易にもたせることが可能となる。
【００５９】
また、上述の電子デバイスの製造方法において、第２の多結晶半導体層３ｂの形成にあたっては、基板１１の上記一表面側に第２の多結晶半導体層３ｂをＣＶＤ法により成膜するようにしているので、ストップ層として機能させることが可能な第２の多結晶半導体層３ｂを容易に形成することが可能となるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂのドーピング濃度の面内均一性を高めることができる。その結果、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができ、電子通過層６にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、エミッション電流や電子放出効率などの電子放出特性の面内均一性や再現性を高めることが可能な電子源１０を提供することが可能となる。ここで、ＣＶＤ法による成膜時に適宜の不純物をドーピングすることで第２の多結晶半導体層３ｂを形成するので、実施形態１のようにＣＶＤ法とイオン注入法との組み合わせで第２の多結晶半導体層３ｂを形成する場合に比べて、製造プロセスの簡略化による低コスト化を図れるとともに、基板１１の耐熱温度に起因した基板１１の材料の制約が少なくなる。また、第２の多結晶半導体層３ｂと第１の多結晶半導体層３ａとをＣＶＤ装置の同一のチャンバ内で連続的に成膜するようにすれば、製造時間の短縮による低コスト化を図れる。しかしながら、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層により構成する場合、第２の多結晶半導体層３ｂのドーパントガスに起因したコンタミネーションが第１の多結晶半導体層３ａの膜質に影響を与える懸念がある。これに対して、第２の多結晶半導体層３ｂを成膜する際のチャンバと第１の多結晶半導体層３ａを成膜する際のチャンバとを別々に備えたマルチチャンバ型のＣＶＤ装置を用いれば、コンタミネーションの影響を抑制することができ、第１の多結晶半導体層３ａの膜質の向上を図れるとともに膜質の再現性を高めることが可能となる。
【００６０】
ところで、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａとは結晶化率を異ならせることでストップ層としての機能をもたせるようにしてもよい。ここで、第２の多結晶半導体層３ｂの結晶化率を第１の多結晶半導体層３ａの結晶化率と異ならせるには、結晶化率を制御すればよいが、結晶化率を制御するにあたっては、成膜条件（プロセスパラメータ）を適宜変更すればよく、例えば、ＳｉＨ４を希釈するＨ２ガスの希釈量（言い換えれば、Ｈ２／（ＳｉＨ４＋Ｈ２））を多くすれば結晶化率が高くなり、基板温度を高くすれば結晶化率が高くなり、パワーを高くすれば結晶化率が高くなる。また、成膜後のアニール温度を高くすれば結晶化率が高くなる。第２の多結晶半導体層３ｂの結晶化率と第１の多結晶半導体層３ａの結晶化率とを異ならせることで第２の多結晶半導体層３ｂをストップ層として機能させる場合には、第１の多結晶半導体層３ａおよび第２の多結晶半導体層３ｂへの不純物のドーピングを必要としないので、より簡単に製造することが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態の電子デバイスである電子源１０は、図４（ａ）の構造に限らず、例えば、下部電極２、表面電極７、電子通過層６などを適宜にパターニングして多数の電子源素子１０ａを基板１１の上記一表面側にマトリクス状に配列した構成としてもよい。
【００６２】
（実施形態３）
本実施形態では電子デバイスとして、電界励起により量子効果が発現して発光する発光デバイスを例示する。
【００６３】
図６（ａ）に示す本実施形態の発光デバイス２０の基本構成は実施形態２の電子源１０と略同じであり、下部電極２と表面電極７との間に介在する機能層５ａ（図６（ｂ）参照）が発光層１６を構成し、表面電極７が、発光層１６にて発光した光を透過させるように構成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００６４】
表面電極７は、例えば、透明導電膜により構成すればよい。ここで、透明導電膜の材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの酸化インジウム系の材料（インジウムを母材とするもの）や、ＡＺＯ、ＧＺＯなどの酸化亜鉛系の材料（亜鉛を母材とするもの）や、ＦＴＯ、ＡＴＯなどの酸化錫系の材料（錫を母材とするもの）などが挙げられる。
【００６５】
また、表面電極７は、膜厚が１０ｎｍ以下の金属薄膜からなる透光性薄膜により構成してもよい。この種の金属薄膜としては、例えば、Ａｕ膜やＴｉ膜などを採用することが可能である。
【００６６】
本実施形態の発光デバイス２０から光を放出させるには、表面電極７と下部電極２との間に電圧を印加すればよく、表面電極７と下部電極２との間に電圧を印加することによって機能層５ａからなる発光層１６に電界が作用して発光層１６が発光する量子効果が発現し、発光層１６にて発光した光が表面電極７を透過して外部へ放出される。要するに、下部電極２と第２の多結晶半導体層３ｂと機能層５ａと表面電極７とで発光素子２０ａを構成している。
【００６７】
以下、電子デバイスである発光デバイス２０の製造方法について図７を参照しながら説明するが、実施形態２と同様の工程については説明を適宜省略する。
【００６８】
まず、基板１１の一表面側に第１の所定膜厚（例えば、３００ｎｍ）の下部電極２を形成し、続いて、下部電極２上に第３の所定膜厚（例えば、１４００ｎｍ）の第２の多結晶半導体層３ｂを形成し、続いて、第２の多結晶半導体層３ｂ上に第４の所定膜厚（例えば、６００ｎｍ）の第１の多結晶半導体層３ａを形成することにより、図７（ａ）に示す構造を得る。ここで、第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａの成膜方法としては、ＣＶＤ法の一種であるプラズマＣＶＤ法を採用しているが、これに限らず、例えば、ＬＰＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法、触媒ＣＶＤ法などの他のＣＶＤ法を採用してもよい。また、本実施形態では、第２の多結晶半導体層３ｂおよび第１の多結晶半導体層３ａそれぞれの成膜時に適宜の不純物を適宜の濃度でドーピングするようにしている。また、本実施形態では、実施形態２と同様、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層（ｉ層）により構成し、第２の多結晶半導体層３ｂをｎ＋形の多結晶シリコン層（ｎ＋領域）により構成してある。つまり、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとは、ｉ層−ｎ＋領域の組み合わせとなっているが、これに限らず、ｎ領域−ｎ＋領域、ｐ領域−ｎ領域、ｐ＋領域−ｐ−領域などの組み合わせでも、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を持たせることができる。
【００６９】
第１の多結晶半導体層３ａを形成した後、上述の陽極酸化処理（ナノ結晶化プロセス）を行うことで、第１の多結晶半導体層３ａのグレイン３１ａ（図６（ｂ）参照）と微結晶半導体３３（図６（ｂ）参照）とが混在する第１の複合層４ａを形成することによって、図７（ｂ）に示す構造を得る。この陽極酸化処理においても、実施形態２と同様に、第２の多結晶半導体層３ｂがストップ層として機能することで、第１の複合層４ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となるから、後述の酸化処理を施すことにより形成される機能層５ａの厚みを第１の多結晶半導体層３ａの厚みと略同じにすることが可能となり、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができる。また、本実施形態では、第１の多結晶半導体層３ａをノンドープの多結晶シリコン層により構成しているので、陽極酸化処理時に、第１の多結晶半導体層３ａに５００Ｗのタングステンランプよりなる光源から光照射を行いながら電流を流すようにしている。
【００７０】
上述の陽極酸化処理が終了した後に、上述の酸化処理（酸化プロセス）を行うことで機能層５ａを形成することによって、図７（ｃ）に示す構造を得る。これにより、機能層５ａからなる発光層１６が形成されることになる。
【００７１】
機能層５ａを形成した後、機能層５ａ上に第５の所定膜厚（例えば、１０ｎｍ）の表面電極７をスパッタ法や蒸着法などにより形成することによって、図７（ｄ）に示す構造の発光デバイス２０を得る。
【００７２】
以上説明した本実施形態の電子デバイスでは、実施形態２と同様、第１の電極である下部電極２と機能層５ａとの間において機能層５ａの直下に、第１の多結晶半導体層３ａよりも電解液による陽極酸化速度が遅く第１の多結晶半導体層３ａを選択的に陽極酸化処理するストップ層となる第２の多結晶半導体層３ｂが設けられているので、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができる。その結果、発光層１６と第２の多結晶半導体層３ｂとの積層構造部にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、発光デバイス２０の発光輝度などの発光特性の面内均一性や再現性を高めることが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態の電子デバイスにおいても、実施形態２と同様、第２の多結晶半導体層３ｂは、第１の多結晶半導体層３ａよりも、ホールと結合可能な電子を多くすることで製造時の陽極酸化処理におけるストップ層としての機能をもたせてあるので、第１の多結晶半導体層３ａと第２の多結晶半導体層３ｂとの相対的な電子の濃度を変えることにより、第２の多結晶半導体層３ｂをストップ層として機能させることができ、第１の多結晶半導体層３ａの導電形や濃度の設計自由度が高くなるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂにストップ層としての機能を容易にもたせることが可能となる。
【００７４】
また、上述の電子デバイスの製造方法において、第２の多結晶半導体層３ｂの形成にあたっては、基板１１の上記一表面側に第２の多結晶半導体層３ｂをＣＶＤ法により成膜するようにしているので、ストップ層として機能させることが可能な第２の多結晶半導体層３ｂを容易に形成することが可能となるとともに、第２の多結晶半導体層３ｂのドーピング濃度の面内均一性を高めることができる。その結果、機能層５ａの厚みの面内均一性を高めることができるとともに再現性を高めることができ、発光層１６と第２の多結晶半導体層３ｂとの積層構造部にピンホールが形成されるのを防止することが可能となるとともに、電子デバイスのデバイス特性、つまり、発光輝度などの発光特性の面内均一性や再現性を高めることが可能な発光デバイス２０を提供することが可能となる。
【００７５】
なお、発光層１６は、各絶縁膜３２，３４を必ずしも備えている必要はなく、この場合には上述の酸化処理を省略し、第１の複合層４ａが機能層５ａおよび発光層１６を構成するようにすればよい。また、発光デバイス２０の発光素子２０ａは、実施形態１の電子源素子１０ａ（図１（ａ）参照）と同様に、第２の多結晶半導体層３ｂと下部電極２との間に第３の多結晶半導体層３ｃが介在してもよい。
【００７６】
ところで、各実施形態では、機能層５ａにおける各絶縁膜３２，３４がシリコン酸化膜により構成されているが、シリコン酸化膜の代わりにシリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜により構成されるようにしてもよく、この場合には、上述の酸化処理（酸化プロセス）の代わりに、窒化処理（窒化プロセス）や酸窒化処理（酸窒化プロセス）を採用すればよい。要するに、各絶縁膜３２，３４は、第１の多結晶半導体層３ａの半導体材料の酸化物に限らず、窒化物や酸窒化物により構成してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
２  下部電極（第１の電極）
３ａ  第１の多結晶半導体層
３ｂ  第２の多結晶半導体層（ストップ層）
３ｃ  第３の多結晶半導体層
５ａ  機能層
６  電子通過層
７  表面電極（第２の電極）
１０  電子源
１０ａ  電子源素子
１１  基板
１６  発光層
２０  発光デバイス
２０ａ  発光素子
３１ａ  グレイン
３２  第１の絶縁膜
３３  微結晶半導体
３４  第２の絶縁膜
【図１】
2011216354.tif 000003
【図２】
2011216354.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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