(57)【要約】  本発明は、  カソード（２２，３０）と、  孔が電子エミッタ（２９）を含むようにした多孔性の絶縁層（２６，３６）と、  ゲート層と呼ばれる導電層（２８，３８，４８）と、を有することを特徴とする電界放出デバイスに関する。
2007513477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード（２２，３０）と、
開口ゾーン（４０）を備える絶縁層（２６，３６）と、
電子エミッタの形成のための少なくとも１つの触媒材料の層（４５）、および前記電子エミッタの形成に触媒作用を及ぼさない少なくとも１つの導電材料の層（４８）を有し、ゲート層と呼ばれる導電層（２８，３８，４８）と、
前記絶縁層と前記ゲート層の開口ゾーン（４０）内における電子エミッタ（２９）と、
を有することを特徴とする電界放出デバイス。
【請求項２】
それぞれの前記絶縁層は多孔性のゾーンであり、前記絶縁層の開口ゾーン（４０）はこの層の孔であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
抵抗層（２４，３２）が前記カソードと前記絶縁層の間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電子エミッタはナノチューブ（２９）またはナノファイバによって構成されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記電子エミッタは炭素から作られていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電子エミッタは金属材料から作られていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電子エミッタはモリブデンまたはパラジウムから作られていることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記電子エミッタは放出性半導体材料から作られていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記電子エミッタはシリコンから作られていることを特徴とする請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記絶縁層はアルミナから作られていることを特徴とする請求項１から９のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記開口ゾーンまたは孔は５ｎｍから２５ｎｍの範囲の直径を持つことを特徴とする請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
カソード（２２，３０）を形成する段階と、
開口ゾーン（４０）を備える絶縁層（２６，３６）を形成する段階と、
電子エミッタの形成のための少なくとも１つの触媒材料の層（４５）、および前記電子エミッタの形成に触媒作用を及ぼさない少なくとも１つの導電材料の層（４８）を有し、ゲート層と呼ばれる導電層（２８，３８，４８）を形成する段階と
前記絶縁層と前記ゲート層の開口ゾーン（４０）内に電子エミッタ（２９）を形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記絶縁層は多孔性のゾーンであり、前記絶縁層の開口ゾーン（４０）はこの層の孔であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記カソードと前記絶縁層の間に抵抗層（２４，３２）を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記抵抗層はアモルファスシリコンから作られていることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
カソード（１２２，２２２，３２２）を形成する段階と、
第１の絶縁層（１２４，２２４，３２４）を、次にゲート層（１２８，２２８，３２８）を形成する段階と、
第２の絶縁層（１２６，２２６，３２６）、および前記第２の絶縁層における開口ゾーン（１４０，２４０，３４９）を形成する段階と、
前記第１の絶縁層（１２６，２２６，３２６）の開口ゾーンを通して前記ゲート層および前記第１の絶縁層をエッチングする段階と、
前記第１の絶縁層のエッチングされたゾーン底部に露出した触媒ゾーン上に、電子エミッタを形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスの製造方法。
【請求項１７】
前記第１の絶縁層（１２４）の形成の前に、触媒層（１３４）を形成する段階を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記電子エミッタの形成の前か後に、第２の絶縁層（１２６）を除去する段階を有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ゲート層（２２８，３２８）および前記第１の絶縁層（２２４，３２４）のエッチングの後に、少なくとも前記第１の絶縁層のエッチングされたゾーン（２４０，３４０）において、触媒材料（２４４，３４４）を堆積する段階を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記触媒材料の堆積の後に、前記第２の絶縁層（２２６）を除去する段階をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記触媒材料（３３２）の堆積の前に、前記第２の絶縁層（３２６）を除去し、次に前記第１の絶縁層（３２４）のエッチングされたゾーン内とゲート（３２８）の非エッチングゾーン上に前記触媒材料を堆積する段階をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
ゲート上に堆積された前記触媒層（３３２）の上に金属層（３３０）を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の絶縁層は多孔性のゾーンであり、前記開口ゾーンはこの層の孔であることを特徴とする請求項１６から２２のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
例えばアモルファスシリコンからなる抵抗層が、カソード（１２２，２２２，３２２）の上に配置されることを特徴とする請求項１６から２３のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記エミッタはナノチューブまたはナノファイバであることを特徴とする請求項１２から２４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記ナノチューブは、純粋な触媒の成長またはＲＦプラズマによって得られることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記エミッタは炭素から作られていることを特徴とする請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記電子エミッタは、放出性金属の電気化学的堆積によって得られることを特徴とする請求項１２から２５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記絶縁層または前記第２の絶縁層は、アルミニウム層から作られることを特徴とする請求項１２から２８のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記開口ゾーンまたは孔はアルミニウム層のアノード酸化によって作られることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記カソードは、チタン窒化物（ＴｉＮ）またはモリブデン、あるいはクロムまたはタンタル窒化物（ＴａＮ）から作られていることを特徴とする請求項１２から３０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記触媒は、ニッケル、あるいは鉄またはコバルトまたはこれらの材料の酸化物から作られていることを特徴とする請求項１２から３１のうちいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、「マイクロ三極管」デバイスの製造に関わり、さらに電界放出電子源の製造に関連する。
【背景技術】
【０００２】
平面状の電子源は、フォトリソグラフィのためのスクリーン(screen)または電子源のような、多数の用途を持っている。電子を引き出すために使われる構造は２つのタイプがある。すなわち：
・集合体構造、つまりエミッタのセット３を通常の電極によって制御することである。この電極は、三極管構造６を制御するためのゲート８（図１参照、また参照符号５と７はそれぞれカソードとアノードを指す）、または二極管システム１２のアノード１０（図２参照、また参照符号１３はカソードを指す）のいずれかである。
もしくは、
・個々の三極管構造であって、それぞれのエミッタ１４が個々のゲート１６によって制御される（カソード１５およびアノード１７と共に図３参照）。
【０００３】
第１のタイプでは、エミッタが結合される。機能可能なエミッタの最大密度は１/ｈ２のオーダーであり、ここにｈはナノチューブの高さである。これにより、ｈが非常に小さい場合に限り、表面上で機能するエミッタの任意に高い密度を得ることが可能であり、それは禁制の（ひどく高い）電子放出しきい値につながる（しきい値はナノチューブの半径に対する高さの比率に比例する）。
【０００４】
第２のケースでは、それぞれのエミッタがキャビティー内に分離される。従って、エミッタの密度は、製造可能な基本デバイスのサイズによって設定される。その限界は使われるフォトリソグラフィ・デバイスによって与えられる。解像度がより高ければ高いほど、製造可能なデバイスの表面はより小さくなり、そしてデバイスは一層高価となる。
【０００５】
高解像度のフォトリソグラフィのような用途に対して、Ｗｏｎｇ・Ｂｏｎｇ・Ｃｈｏｉによる特許文献１に記述されたように、電子放出マスクを作り出すために高いエミッタ密度を有する電子源を持つことは有利であろう。この特許文献１は、二極管構造における炭素エミッタの使用を開示している。従って、エミッタは、上記のような不利な状態で、すべて結合される。さらに、個々のエミッタの放出が制御できるようなシステムはない。しかも、このようなデバイスでは放出の良好な均一化は困難である。
【特許文献１】米国特許出願第２００２  ０１８２５４２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、新しいタイプの電界放出電子源を提供することである。
【０００７】
高いエミッタ密度を考慮した、新しい電界効果放出デバイス構造を見いだすことについての課題もある。
【０００８】
他の課題は、特にエミッタ密度が高い時に、個々のエミッタが制御できるような構造を見いだすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高解像度のフォトリソグラフィを使わないで製造でき、それによって大きな表面生成と妥当なコストとを両立でき得るようなエミッタのマトリックスまたはアレイに関係する。
【００１０】
本発明は、
カソードと、
開口ゾーンであって、その開口ゾーンが例えばナノチューブなどの電子エミッタ含んでいるような開口ゾーンを含む絶縁層と、
ゲート層と呼ばれる導電層と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスに関係する。
【００１１】
本発明による方法は、電界放出デバイスの製造において、いかなるリソグラフィ段階をも削除できるようにする。
【００１２】
本発明は、
例えばチタン窒化物、モリブデン、クロムまたはタンタル窒化物からなるカソードを形成する段階と、
開口ゾーンを備える絶縁層を形成する段階と、
ゲート層と呼ばれる導電層を形成する段階と、
絶縁層の開口ゾーン内に電子エミッタを形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスまたは電界放出デバイスの製造方法にも関係する。
【００１３】
開口ゾーンは孔であり、その結果、絶縁層は多孔性の絶縁層である。
【００１４】
抵抗層が、例えばアモルファスシリコンから作られ、カソードと絶縁層の間に配置されることが可能で、それによって、放出される均一な流れを得ることができる。
【００１５】
電子エミッタは炭素から作ることができ、多孔性の絶縁層はアルミナ（酸化アルミニウム）から作ることができる。
【００１６】
ある実施の態様によれば、開口ゾーン、特に孔は、アルミニウム層のアノード酸化によって作られる。
【００１７】
例えばニッケル、または鉄、またはコバルト、もしくはそれらの材料の酸化物のような触媒は、カソードと絶縁層の間に層形状で形成でき、あるいは開口ゾーンの形成後にその開口ゾーンの底部（ベース）に形成できる。
【００１８】
ゲート層は、例えばパラジウム−クロムまたはパラジウム−モリブデンなどの金属の二重層を、好都合に有する。
【００１９】
本発明は、
カソードを形成する段階と、
第１の絶縁層を、次にゲート層を形成する段階と、
第２の絶縁層、および第２の絶縁層における開口ゾーンを形成する段階と、
第２の絶縁層の開口ゾーンを通してゲート層および第１の絶縁層をエッチングする段階と、
第１の絶縁層のエッチングされたゾーン底部に露出した触媒ゾーン上に、電子エミッタを形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスの製造方法にも関係する。
【００２０】
本発明によれば、ゲート構造と第１の絶縁層をエッチングするために、多孔性の、または開口ゾーンを有する第２の絶縁層をマスクとして使うことが可能である。次に、この第２の層は除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による第１のデバイスを図４の断面図に示す。
【００２２】
このようなデバイスは、まず基板２０から始まり、カソード導体とも呼ばれる第１の導電層２２を含む。
【００２３】
抵抗層２４は、状況に応じて、それぞれのエミッタに対して放出された流れの規則性、または隣接するエミッタ間の流れの一定の一意化を確実にする。
【００２４】
絶縁層２６は開口ゾーンを持ち、その開口ゾーンは層２６の一定の多孔率(porosity：多孔性)の形態を持つことができる。エミッタ２９は、この絶縁層のこれらの開口ゾーン内に位置している。
【００２５】
これらのエミッタは、放出材料、例えば炭素または金属（例としてモリブデンまたはパラジウム）、あるいは半導体材料（例としてシリコン）から作られたナノチューブまたはナノファイバであり得る。ナノチューブという用語は、中実または中空で、電子を放出できる何らかのチューブ状のナノメートル規模構造のことを言う。それは、例えばナノファイバまたはナノワイヤを含む。
【００２６】
最後に、第２の導電層２８がエミッタ制御ゲートを構成する。
【００２７】
このエミッタまたは電子源アセンプリ（電子源組み立て構造）は、図３に示すように、アノード１７と共に三極管構造を構成する。従ってそれは、ナノ三極管のアセンブリによって構成される。
【００２８】
この基本デバイスは、それぞれの三極管の特徴寸法に対して大きな基板上に集合的に製造することができる。
【００２９】
本発明による構造の実施形態の第１の詳細な例を図５Ａから図５Ｃを参照しながら提供する。
【００３０】
カソード導体層３０は、チタン窒化物または何らかの他の導電材料、例えばモリブデン（Ｍｏ）、またはクロム（Ｃｒ）、またはタンタル窒化物（ＴａＮ）から作られる。層の厚さは１０ｎｍから１００ｎｍの範囲にあり、つまりそれは、例えば６０ｎｍオーダーである。
【００３１】
この層３０上に、例えば５００ｎｍから１μｍの範囲の厚さを持つ抵抗層３２が堆積される。この層３２は、例えば、カソードスパッターによるかまたはＣＶＤによって堆積できるアモルファスシリコンの層である。この層は、個々のエミッタにより放出される流れを、放出が同一となるように制限することを可能にする。
【００３２】
この層３２上に、触媒層３４、例えばニッケル、鉄、コバルト、またはこれらの材料の酸化物層などが蒸着によって堆積させられる。この層３４の厚さは典型的には１ｎｍから１０ｎｍの範囲にある。
【００３３】
次に、アルミニウムの堆積物３６が、例えば蒸着によって作られる。その厚さは典型的には１００ｎｍから７００ｎｍのオーダーである。
【００３４】
このアルミニウム層はアノード酸化（anodize：アノード処理）される。従って、絶縁層は、例えばＨ．Ｍａｓｕｄａ著の応用物理学会誌第３５巻（１９９６年発行、第１２６〜１２９頁）(Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 35 (1996, pp L126-129))の記事に記述されているように、２段階プロセスを使ってアルミニウム層のアノード酸化によって製造される。
【００３５】
アノード酸化プロセスの終わると、数ナノメートルオーダー、例えば５ｎｍから２５ｎｍの範囲の直径を持つ孔４０（図５Ｂ）が得られる。
【００３６】
これらの孔は、導電層３２に接続してはいない。この接続（図５Ｃ）をして孔の直径を制御するのに、例えば５％の薄いリン酸でアルミナ３６がエッチングされる。
【００３７】
次に、ゲート金属３８（図５Ｃ）の、斜め投射(oblique incidence)の下での堆積が行なわれる。
【００３８】
孔が埋まるのを防止するために、堆積された厚さｅは孔の直径ｄと同じオーダーの大きさであることが好ましい。この埋め込みを防止するためには、以下から成る金属の二重層を使用することもできる。すなわち、
・例えば１ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さの、パラジウム（非常に小さな終了角(closing angle)を持つ）、および／またはニッケル、および／または鉄、および／またはコバルトなどである、第１の触媒材料、
・そして、埋め込まれない孔または開口の直径に応じた、例えば２０ｎｍから１００ｎｍの範囲の厚さの、例えばクロム、および／またはモリブデン、および／または銅、および／またはニオブのような第２の金属であって、ナノチューブ成長反応に触媒作用を及ぼさないもの、
である。
【００３９】
次に、アニーリングによって触媒が滴（drop：しずく）状に形成される。穴の底部における触媒は、次に還元される。この還元は水素分圧（典型的には数百ｍＴｏｒｒ）の下か、または水素ＲＦプラズマの助けによるか、のいずれかによって起こる。
【００４０】
次に、エミッタが、特定のケースに応じ、例えば炭素のナノチューブまたはナノファイバの成長によって形成される。ナノチューブを製造するために、純粋な触媒成長法（例えば１００ｍＴｏｒｒ圧力のアセチレンの存在下で、６００℃において堆積が行なわれる）、またはＲＦプラズマによる触媒成長法のいずれかを使うことが可能である。そして、堆積温度は典型的には５００℃であり、ＲＦパワーは３００Ｗであり、反応ガスは、すべて１００ｍＴｏｒｒの全圧力下で５％アセチレンのＨ２＋Ｃ２Ｈ２混合気体である。
【００４１】
もし同一の長さを持つチューブを得るためにＣＶＤによって成長が行なわれるならば、、ゲートのレベルにチューブをカットするために、堆積後に超音波バス(ultrasound bath)が追加される。
【００４２】
第２の例を図６Ａから図６Ｃに示す。
【００４３】
これは例１とほぼ同様の方法で行われるが、予め触媒層を堆積しない。そのため、カソード導体層３０、抵抗層３２、およびアルミニウムの層３６とそれに続く孔４０を備えたアルミナ、を有する図６Ａの構成が最初に得られる。
【００４４】
触媒４４は、アルミナに孔４０を開ける段階の後に電着によって堆積される（図６Ｂ）。これは、凝集堆積(aggregate deposition)によって、または蒸着によって行なうこともできる。従って、この触媒は孔の底部において層４４を形成するのみならず、孔４０の開口周囲におけるアルミナ層３６部分の上側に層４５を形成する。この触媒材料は、例えば、例えば１ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚さの、パラジウム（非常に小さな終了角(closing angle)を持つ）、および／またはニッケル、および／または鉄、および／またはコバルトである。
【００４５】
金属投射堆積(metal incidence deposition)は、ゲート４８を作るのを可能にする。それは触媒層４５を覆う。使われる金属は、例として２０ｎｍから１００ｎｍの範囲の厚さを持つ、例えばクロム、および／またはモリブデン、および／または、銅および／または、ニオブである。
【００４６】
次に、既に第１の例で上述したようにしてエミッタが形成される。
【００４７】
２つの例では図４と同一の構造が得られる。他の選択肢では、孔の形成後に、知られた技術によってそれらの孔にシリコンワイヤーを成長させることが可能である。また、金属エミッタを形成するために、例えば、モリブデン、パラジウム、または金のような放出性金属(emitting metal)の電気化学的堆積などのような堆積を行なうことも可能である。
【００４８】
本発明による他の方法の例を図７Ａから図７Ｂ参照しながら提供する。
【００４９】
基板１２０上に（図７Ａ）、状況に応じて抵抗層で覆われたカソード層１２２が形成される。
【００５０】
次に、触媒層１３４がカソード層１２２の上に形成される。
【００５１】
第１の絶縁層１２４が、触媒層１３４の上に順に形成される。この絶縁層は、例えばＳｉＯ２、またはＳｉ３Ｎ４から作られ、また、例えば５０ｎｍから５００ｎｍの範囲の厚さを持つことができる。
【００５２】
次に、例えば、Ｍｏ、および／またはＮｂ、および／またはＣｒ、および／またはＣｕから成り、また、例えば１０ｎｍから１００ｎｍの範囲の厚さを持つ伝導性のゲート層１２８が形成される。
【００５３】
最後に、開口１４０または開口ゾーンが作られた第２の絶縁層１２６、例えば多孔性の層がゲート層上に形成される。多孔性の層は、数百ｎｍ厚さ、例えば１００ｎｍから７００ｎｍの範囲、例として約５００ｎｍオーダーの厚さを持ったアルミニウム堆積によって得ることができ、次にこのアルミニウム層のアノード酸化が続き、孔１４０が形成されることになる。
【００５４】
ゲート層１２８と、さらに第１の絶縁層１２４は、層１２６の開口または孔１４０を通してエッチングされ、例えばプラズマエッチングによって触媒層１３４上に開口される（図７Ｂ）。
【００５５】
次に、露出した触媒ゾーン１３４からナノチューブを形成できる。
【００５６】
次に第２の絶縁層１２６を除去できるが、ナノチューブの形成前にそれを除去することもできる。この除去は、例えばソーダ（soda：ナトリウム化合物）またはオルトリン酸（orthophosphoric acid：Ｈ３ＰＯ４）で化学腐食によって行なわれる。
【００５７】
このようにして、図７Ｂの構造を持っているが、層１２６のない状態で、かつ放出電子が開口１４０内に配置された状態の電子放出デバイスが得られる。
【００５８】
本発明による他の方法を、図８Ａから図８Ｃを参照しながら説明する。
【００５９】
状況に応じて抵抗層で覆われたカソード層２２２が基板２２０上に形成される。
【００６０】
次に、第１の絶縁層２２４が形成され、続いて絶縁層上にゲート導電層２２８が形成される。
【００６１】
次に、開口２４０または開口ゾーンが作られた第２の絶縁層２２６、例えば多孔性の層がゲート層上に形成される（図８Ｂ）。
【００６２】
多孔性の層は、数百ｎｍ厚さ、例えば１００ｎｍから７００ｎｍの範囲、例として約５００ｎｍオーダーの厚さを持ったアルミニウム堆積によって得ることができ、次にこのアルミニウム層のアノード酸化が続き、孔２４０が形成されることになる。
【００６３】
ゲート層と第１の絶縁層は、層２２６の開口または孔１４０を通してエッチングされ、カソード２２２上に開口されるか、または抵抗層上に開口される（図８Ｂ）。
【００６４】
次に、触媒層２４４が、例えば蒸着によって、または電気化学的プロセスによって堆積される（図８Ｃ）。
【００６５】
最後に、層２２６（図８Ｄ）が、例えばソーダまたはＨ３ＰＯ４の腐食によって除去される。
【００６６】
次に、触媒２４４の残っているゾーンにナノチューブが形成できるが、その残っているゾーンは開口２４０の底部に位置する。
【００６７】
このようにして、図８Ｄの構造を持つ電子放出デバイスが得られるが、電子放出手段は開口２４０内に配置される。
【００６８】
第３の方法を図９Ａから図９Ｃを参照しながら説明する。
【００６９】
基板上３２０に、状況に応じて抵抗層に覆われたカソード層３２２が形成される。
【００７０】
第１の絶縁層３２４がカソード３２２上に形成され、続いて前記絶縁層上にゲート導電層３２８が形成される。
【００７１】
開口３４０または開口ゾーンが作られた第２の絶縁層３２６、例えば多孔性の層がゲート層上に形成される（図９Ａ）。
【００７２】
多孔性の層は、数百ｎｍ厚さ、例えば１００ｎｍから７００ｎｍの範囲、例として約５００ｎｍオーダーの厚さを持ったアルミニウム堆積によって得ることができ、次にこのアルミニウム層のアノード酸化が続き、孔３４０が形成されることになる。
【００７３】
ゲート層３２８と第１の絶縁層３２４は、層３２６の開口または孔を通してエッチングされ、カソード３２２上に開口される（図９Ｂ）。
【００７４】
次に、層３２６が、例えばソーダまたはＨ３ＰＯ４の腐食によって除去される。
【００７５】
次に、触媒層３３２が、例えばスパッタリングによって堆積される。
【００７６】
斜め投射堆積(oblique incidence deposition)によって、金属層３３０が触媒層上に形成され、ゲート３２８上に堆積された触媒がマスクされる。
【００７７】
次に、ナノチューブを、露出された触媒ゾーン３３２内（図９Ｃ）に形成することができる。
【００７８】
このようにして、図９Ｃの構造を持つ電子放出デバイスが得られるが、電子放出手段は開口３４０内に配置される。
【００７９】
図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａから図８Ｄ、および図９Ａから図９Ｃを参照しながら上述した方法では、開口または孔が作られた第２の絶縁層１２６，２２６，３２６が、除去前にエッチングマスクとして使用される。
【００８０】
これらの方法の特に説明しなかった段階は、以前に図５Ａから図６Ｃを参照しながら説明した。これは、エミッタまたはナノチューブの成長に対して特に当てはまる。知られた技術によってシリコンワイヤーを成長させることも可能である。金属エミッタを形成するために、例えば、モリブデン、パラジウム、または金のような放出性金属の電気化学的堆積などのような堆積を行なうことも可能である。
【００８１】
触媒１３４，２４４，３３２のために使われた材料は、既に先述の例で示したものであり得る。同じことがゲート導体にも当てはまる。
【００８２】
本発明による構造によれば、個々のエミッタを有するものの、形成された孔が数ナノメートルオーダーの直径を持つので、その実施形態にかかわらず高い密度のデバイスを形成することが可能になる。
【００８３】
本発明による放出デバイスは、要求される可能性に対し、図１のように配列されたカソード、ゲート層、およびアノードをもたらすための手段を装備することができる。
【００８４】
典型的には、４０ｎｍの距離、または一層小さな距離で分布させられたナノチューブを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来の技術から知られるデバイスを示す。
【図２】従来の技術から知られるデバイスを示す。
【図３】従来の技術から知られるデバイスを示す。
【図４】本発明によるデバイスの説明図を示す。
【図５Ａ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図５Ｂ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図５Ｃ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図６Ａ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図６Ｂ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図６Ｃ】本発明によるデバイスの製造方法の各段階を示す。
【図７Ａ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図７Ｂ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図８Ａ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図８Ｂ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図８Ｃ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図８Ｄ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図９Ａ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図９Ｂ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【図９Ｃ】本発明によるデバイスの他の製造方法の各段階を示す。
【符号の説明】
【００８６】
２０  基板
２４  抵抗層
２６  絶縁層
２９  エミッタ
３０  カソード
３２  抵抗層
３４  触媒層
３６  アルミナ層
３８  ゲート金属
４０  孔
４４、４５  触媒層
４８  ゲート
１２０  基板
１２２  カソード層
１２４  第１の絶縁層
１２６  第２の絶縁層
１２８  ゲート層
１３４  触媒層（触媒ゾーン）
１４０  開口（孔）
２２０  基板
２２２  カソード
２２４  第１の絶縁層
２２６  第２の絶縁層
２２８  ゲート導電層
２４０  開口（孔）
２４４  触媒層
３２０  基板
３２２  カソード
３２４  第１の絶縁層
３２６  第２の絶縁層
３２８  ゲート
３３０  金属層
３３２  触媒層（触媒ゾーン）
３４０  開口（孔）
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年12月23日(2005.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード（２２，３０）と、
開口ゾーン（４０）を備える多孔性の絶縁層（２６，３６）であって、その開口ゾーンが前記層の孔であるような絶縁層と、
電子エミッタの形成のための少なくとも１つの触媒材料の層（４５）、および前記電子エミッタの形成に触媒作用を及ぼさない少なくとも１つの導電材料の層（４８）を有し、ゲート層と呼ばれる導電層（２８，３８，４８）と、
前記絶縁層と前記ゲート層の開口ゾーン（４０）内における電子エミッタ（２９）と、
を有することを特徴とする電界放出デバイス。
【請求項２】
抵抗層（２４，３２）が前記カソードと前記絶縁層の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電子エミッタはナノチューブ（２９）またはナノファイバによって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記電子エミッタは炭素から作られていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記電子エミッタは金属材料から作られていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電子エミッタはモリブデンまたはパラジウムから作られていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電子エミッタは放出性半導体材料から作られていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記電子エミッタはシリコンから作られていることを特徴とする請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記絶縁層はアルミナから作られていることを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記開口ゾーンまたは孔は５ｎｍから２５ｎｍの範囲の直径を持つことを特徴とする請求項１から９のうちいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
カソード（２２，３０）を形成する段階と、
開口ゾーン（４０）を備える多孔性の絶縁層（２６，３６）であって、その開口ゾーンが前記層の孔であるような絶縁層を形成する段階と、
電子エミッタの形成のための少なくとも１つの触媒材料の層（４５）、および前記電子エミッタの形成に触媒作用を及ぼさない少なくとも１つの導電材料の層（４８）を有し、ゲート層と呼ばれる導電層（２８，３８，４８）を形成する段階と
前記絶縁層と前記ゲート層の開口ゾーン（４０）内に電子エミッタ（２９）を形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記カソードと前記絶縁層の間に抵抗層（２４，３２）を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記抵抗層はアモルファスシリコンから作られていることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
カソード（１２２，２２２，３２２）を形成する段階と、
第１の絶縁層（１２４，２２４，３２４）を、次にゲート層（１２８，２２８，３２８）を形成する段階と、
第２の絶縁層（１２６，２２６，３２６）、および前記第２の絶縁層における多孔性開口ゾーン（１４０，２４０，３４９）であって、その開口ゾーンが前記層の孔であるような絶縁層を形成する段階と、
前記第１の絶縁層（１２６，２２６，３２６）の開口ゾーンを通して前記ゲート層および前記第１の絶縁層をエッチングする段階と、
前記第１の絶縁層のエッチングされたゾーン底部に露出した触媒ゾーン上に、電子エミッタを形成する段階と、
を有することを特徴とする電界放出デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記第１の絶縁層（１２４）の形成の前に、触媒層（１３４）を形成する段階を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電子エミッタの形成の前か後に、第２の絶縁層（１２６）を除去する段階を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ゲート層（２２８，３２８）および前記第１の絶縁層（２２４，３２４）のエッチングの後に、少なくとも前記第１の絶縁層のエッチングされたゾーン（２４０，３４０）において、触媒材料（２４４，３４４）を堆積する段階を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記触媒材料の堆積の後に、前記第２の絶縁層（２２６）を除去する段階をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記触媒材料（３３２）の堆積の前に、前記第２の絶縁層（３２６）を除去し、次に前記第１の絶縁層（３２４）のエッチングされたゾーン内とゲート（３２８）の非エッチングゾーン上に前記触媒材料を堆積する段階をさらに有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
ゲート上に堆積された前記触媒層（３３２）の上に金属層（３３０）を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
例えばアモルファスシリコンからなる抵抗層が、カソード（１２２，２２２，３２２）の上に配置されることを特徴とする請求項１４から２０のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記エミッタはナノチューブまたはナノファイバであることを特徴とする請求項１１から２１のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ナノチューブは、純粋な触媒の成長またはＲＦプラズマによって得られることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記エミッタは炭素から作られていることを特徴とする請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記電子エミッタは、放出性金属の電気化学的堆積によって得られることを特徴とする請求項１１から２４のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記絶縁層または前記第２の絶縁層は、アルミニウム層から作られることを特徴とする請求項１１から２５のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記開口ゾーンまたは孔はアルミニウム層のアノード酸化によって作られることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記カソードは、チタン窒化物（ＴｉＮ）またはモリブデン、あるいはクロムまたはタンタル窒化物（ＴａＮ）から作られていることを特徴とする請求項１１から２７のうちいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記触媒は、ニッケル、あるいは鉄またはコバルトまたはこれらの材料の酸化物から作られていることを特徴とする請求項１１から２８のうちいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
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