(57)【要約】      （修正有）【課題】錐体形状を有するホイスラー合金層を備える電子放出源を製造する際に、錐体形状の先端がダメージを受けることを抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】電子放出源の製造方法は、基板８にホイスラー合金層１０を積層する工程と、ホイスラー合金層１０に保護層１４を積層する工程と、ホイスラー合金層１０が錐体形状の突起部１０ａを有し、かつ錐体形状の突起部１０ａの先端に保護層１４が残存するように、ホイスラー合金層１０と保護層１４をエッチングする工程と、錐体形状の突起部１０ａの先端に残存した保護層１４を除去する工程を備えている。【選択図】図１０
2019061900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源の製造方法であって、
基板にホイスラー合金層を積層する工程と、
前記ホイスラー合金層に保護層を積層する工程と、
前記ホイスラー合金層が錐体形状を有し、かつ前記錐体形状の先端に前記保護層が残存するように、前記ホイスラー合金層と前記保護層をエッチングする工程と、
前記錐体形状の先端に残存した前記保護層を除去する工程を備える製造方法。
【請求項２】
前記基板が、単結晶基板であり、
前記基板に前記ホイスラー合金層を積層する前記工程が、
前記基板にバッファ層を積層する工程と、
前記バッファ層に前記ホイスラー合金層を積層する工程を備える、請求項１の製造方法。
【請求項３】
前記バッファ層に前記ホイスラー合金層を積層する工程が、
前記バッファ層に反強磁性層または永久磁石層を積層する工程と、
前記反強磁性層または前記永久磁石層に前記ホイスラー合金層を積層する工程を備える、請求項２の製造方法。
【請求項４】
前記ホイスラー合金層が、Ｃｏ系のホイスラー合金からなり、
前記保護層が、Ｃｒからなる、請求項１から３の何れか一項の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、電子放出源の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子放出源を利用した電子放出装置が、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）のようなフラットパネルディスプレイや、真空マイクロエレクトロニクス等の様々な場面で必要とされている。このような電子放出源に関連する技術が特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９０８１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５６０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、磁区の可視化、スピン依存の固体中や表面の電子状態を分析するためのプローブへの応用、電子顕微鏡や元素分析装置等の分析機器等の分野において、高いスピン偏極率を有する電子を放出することができる電子放出源が必要とされている。そこで、基板にホイスラー合金層を積層し、ホイスラー合金層が錐体形状を有するようにホイスラー合金層をエッチングすることで、高いスピン偏極率を有する電子放出源を実現することが可能と考えられる。しかしながら、上記のようにして製造された電子放出源では、その後に基板に対して行なう他の様々な加工の際に、錐体形状の先端がダメージを受けてしまう。
【０００５】
本明細書では、上記の課題を解決することが可能な技術を提供する。本明細書では、錐体形状を有するホイスラー合金層を備える電子放出源を製造する際に、錐体形状の先端がダメージを受けることを抑制することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、電子放出源の製造方法を開示する。その製造方法は、基板にホイスラー合金層を積層する工程と、前記ホイスラー合金層に保護層を積層する工程と、前記ホイスラー合金層が錐体形状を有し、かつ前記錐体形状の先端に前記保護層が残存するように、前記ホイスラー合金層と前記保護層をエッチングする工程と、前記錐体形状の先端に残存した前記保護層を除去する工程を備えている。
【０００７】
上記の製造方法によれば、エッチングによってホイスラー合金層に錐体形状を形成した段階で、ホイスラー合金層の先端が保護層によって覆われている。このため、その後に基板に対して行われる他の様々な加工の際には、錐体形状の先端の保護層を残存させておくことで、ホイスラー合金層の錐体形状の先端がそれらの加工によってダメージを受けることを抑制することができる。なお、錐体形状の先端に残存した保護層は、基板に対して行われる他の様々な加工が完了した後に、除去される。これによって、高いスピン偏極率を有する電子を放出することができる電子放出源を実現することができる。
【０００８】
上記の製造方法では、前記基板が、単結晶基板であってもよく、前記基板に前記ホイスラー合金層を積層する前記工程が、前記基板にバッファ層を積層する工程と、前記バッファ層に前記ホイスラー合金層を積層する工程を備えてもよい。
【０００９】
ホイスラー合金層に用いられる、例えばＣｏ２ＭｎＳｉといったホイスラー合金は、原子レベルで規則化された構造をとると、ハーフメタルの性質（すなわち、フェルミ準位でのスピン偏極率が１００％）が発現する。すなわち、ホイスラー合金層の結晶性の良くすることで、高いスピン偏極率を実現することができる。仮に、単結晶基板である基板の上面に直接ホイスラー合金層を形成すると、格子ミスマッチが大きく、ホイスラー合金層に欠陥を生じて結晶性が悪くなる。これに対して、上記の製造方法のように、基板とホイスラー合金層の間に例えばＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなるバッファ層を介在させることで、ホイスラー合金層の結晶性を良くすることができる。高いスピン偏極率を有する電子を放出することができる電子放出源を実現することができる。
【００１０】
上記の製造方法では、前記バッファ層に前記ホイスラー合金層を積層する工程が、前記バッファ層に反強磁性層または永久磁石層を積層する工程と、前記反強磁性層または前記永久磁石層に前記ホイスラー合金層を積層する工程を備えてもよい。
【００１１】
上記の製造方法によれば、ホイスラー合金層の磁化が、反強磁性層との交換相互作用または永久磁石層との静磁相互作用により固定される。ホイスラー合金層の錐体形状の先端から放出される電子のスピンの向きは、ホイスラー合金層の磁化の向きに依存するので、反強磁性層または永久磁石層を設けることによって、ホイスラー合金層の錐体形状の先端から放出される電子のスピンの向きを制御することができる。
【００１２】
上記の製造方法では、前記ホイスラー合金層が、Ｃｏ系のホイスラー合金からなってもよく、前記保護層が、Ｃｒからなってもよい。
【００１３】
ホイスラー合金層が錐体形状を有し、かつ錐体形状の先端に保護層が残存するように、ホイスラー合金層と保護層をエッチングする場合、ホイスラー合金層をＣｏ系のホイスラー合金とし、保護層をＣｒとすると、エッチング速度の相違から、錐体形状の先端に残存する保護層が、錐体形状の先端よりも幅広な傘状の形状となる。このため、その後に基板に対して行われる他の様々な加工において、錐体形状の先端がダメージを受けることを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の電子放出装置２の要部斜視図を模式的に示す。
【図２】実施例１の電子放出装置２の要部断面図を模式的に示す。
【図３】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図４】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図５】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図６】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図７】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図８】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図９】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図１０】実施例１の電子放出源４の製造工程を示す。
【図１１】実施例２の電子放出装置２２の要部斜視図を模式的に示す。
【図１２】実施例２の電子放出装置２２の要部断面図を模式的に示す。
【図１３】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１４】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１５】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１６】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１７】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１８】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図１９】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図２０】実施例２の電子放出源２４の製造工程を示す。
【図２１】実施例３の電子放出装置３２の要部斜視図を模式的に示す。
【図２２】実施例３の電子放出装置３２の要部断面図を模式的に示す。
【図２３】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２４】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２５】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２６】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２７】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２８】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図２９】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【図３０】実施例３の電子放出源３４の製造工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施例１）
図１、図２に示す本実施例の電子放出装置２は、真空中に電子を放出する装置である。電子放出装置２は、電子放出源４と、引出電極６を備えている。電子放出源４は、基板８と、ホイスラー合金層１０を備えている。
【００１６】
基板８は、例えば、立方晶系の結晶構造を有する単結晶基板である。本実施形態では、基板８は、ＭｇＯによって構成されており、その上面の結晶面が（１００）面である。
【００１７】
ホイスラー合金層１０は、基板８の上面に積層されている。ホイスラー合金層１０は、上方に向けて突出する錐体形状の突起部１０ａと、基板８の上面を覆う平板形状の平坦部１０ｂを有する。突起部１０ａの先端は、曲率半径が１００ｎｍ以下の尖った形状に形成されている。ホイスラー合金層１０を形成するホイスラー合金は、例えば、Ｘ２ＹＺの組成を有する規則合金である。Ｘとしては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の遷移金属が挙げられる。Ｙとしては、例えば、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ等の遷移金属が挙げられる。Ｚとしては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等のＩＩＩ−Ｖ族の半導体または非磁性金属が挙げられる。特に、ＸとしてＣｏを用いるＣｏ系のホイスラー合金としては、例えば、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｎ、Ｃｏ２ＭｎＡｌ、Ｃｏ２ＭｎＧａ、Ｃｏ２ＣｒＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＧａ、Ｃｏ２ＦｅＧｅ、Ｃｏ２ＣｒＧａ、Ｃｏ２ＴｉＳｎ、Ｃｏ２ＶＡｌ、Ｆｅ２ＶＡｌ等が挙げられる。また、上記とは異なる４元系のホイスラー合金のうち、Ｃｏ系のホイスラー合金としては、例えば、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｇｅ０．７５Ｇａ０．２５）、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｇａ０．５Ｓｎ０．５）、Ｃｏ２Ｆｅ（Ｓｉ０．７５Ｇｅ０．２５）、Ｃｏ２Ｆｅ（Ｇａ０．５Ｇｅ０．５）、Ｃｏ２（Ｃｒ０．０２Ｆｅ０．９８）Ｇａ、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｇｅ０．２５Ｓｎ０．７５）、Ｃｏ２（Ｍｎ０．９５Ｆｅ０．０５）Ｓｎ、（ＣｏＦｅ）２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２（Ｍｎ０．５Ｆｅ０．５）Ｇａ、Ｃｏ２（Ｃｒ０．０２Ｆｅ０．９８）Ｓｉ、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｔｉ０．２５Ｓｎ０．７５）、Ｃｏ２Ｍｎ（Ａｌ０．５Ｓｎ０．５）、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｇａ０．２５Ｓｉ０．７５）、Ｃｏ２Ｍｎ（Ｓｉ０．２５Ｇｅ０．７５）、Ｃｏ２（Ｍｎ０．５Ｆｅ０．５）Ｓｉ、Ｃｏ２Ｍｎ（Ａｌ０．５Ｓｉ０．５）、Ｃｏ２Ｆｅ（Ｇａ０．５Ｓｉ０．５）、Ｃｏ２Ｆｅ（Ａｌ０．５Ｓｉ０．５）等が挙げられる。
【００１８】
引出電極６は、電子放出源４の上方に設けられている。後述するように、引出電極６は、ホイスラー合金層１０との間に電位差が生じるように正電圧が印加されて用いられる。このため、引出電極６には、例えば、Ｗ（タングステン）等の導体が用いられる。
【００１９】
引出電極６には、開口６ａが形成されている。引出電極６の開口６ａは、電子放出装置２を上方から平面視したときに、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端が開口６ａの内部に位置するように配置されている。
【００２０】
図２に示すように、ホイスラー合金層１０と引出電極６の間には、可変電源１２が接続されている。可変電源１２は、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａと引出電極６の間に印加する電圧を可変させる電源である。可変電源１２は、ホイスラー合金層１０の平坦部１０ｂに接続されている。なお、図１では、可変電源１２の図示を省略している。
【００２１】
次に、電子放出装置２の動作について説明する。まず、ホイスラー合金層１０に対して引出電極６が正電位となるように、ホイスラー合金層１０と引出電極６の間に電圧が印加される。これにより、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端に電気力線が集中し、突起部１０ａの先端の電界強度が高くなる。ホイスラー合金層１０と引出電極６の間に印加する電圧を大きくしていき、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端の電界強度が１０７Ｖ／ｃｍ以上となると、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端において、フェルミ準位近傍に存在する電子が、量子力学的なトンネル効果によって真空障壁を透過し、突起部１０ａの先端から真空中に放出される。ホイスラー合金層１０から放出された電子は、引出電極６の開口６ａを通過して、引出電極６の上方の空間に引き出される。
【００２２】
上述したように、電子放出装置２では、Ｃｏ２ＭｎＳｉ等のハーフメタルの性質（すなわち、フェルミ準位でのスピン偏極率が１００％）を有するホイスラー合金を用いる。例えばＣｏ２ＭｎＳｉは、ＭｎとＳｉがランダムなＢ２構造と、ＭｎとＳｉが規則化したＬ２１構造をとることが知られており、両者とも伝導電子（フェルミ準位近傍の電子）が高いスピン偏極率を有することが知られている。このため、ホイスラー合金層１０は、高いスピン偏極率を有する電子を放出することができる。また、ホイスラー合金層１０は、基板８に対して配向して成長し、かつ規則化した原子構造を有するため、スピン偏極率のより高い電子を放出することができる。また、ホイスラー合金層１０に用いられるホイスラー合金は、室温よりも高いキュリー温度を有するため、電子放出装置２は、室温においても高いスピン偏極率を有する電子を放出することができる。
【００２３】
次に図３から図１０を参照しながら、一実施形態に係る電子放出装置２の製造方法について説明する。以下では、本実施形態の特徴である工程のみを説明する。したがって、実際の製造方法には、必要に応じて以下の説明に含まれない１又は複数の工程が含まれ得る。
【００２４】
まず、図３に示すように、ＭｇＯによって構成されており、その上面の結晶面が（１００）面である、基板８を準備する。そして、基板８の上面に、スパッタリング等によって、Ｃｏ系のホイスラー合金（例えばＣｏ２ＭｎＳｉ）からなるホイスラー合金層１０を厚さ１００ｎｍ程度で成膜する。その後、ホイスラー合金層１０の原子配列を規則化するために、基板８とホイスラー合金層１０の積層体に対して、真空中で約６５０℃の熱処理を行う。
【００２５】
次に、図４に示すように、ホイスラー合金層１０の上面に、スパッタリング等によって、例えばＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなる保護層１４を積層する。
【００２６】
次に、図５に示すように、保護層１４の上面に、プラズマＣＶＤ等によって、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１６を積層する。後述するように、絶縁層１６は後の工程でハードマスクとして用いられる。
【００２７】
次に、図６に示すように、絶縁層１６の上面に、フォトリソグラフィ技術または電子線描画技術によって、フォトレジストマスク１８をパターニングする。フォトレジストマスク１８は、例えば、直径が１００ｎｍ程度の円柱形状、もしくは１辺が１００ｎｍ程度の四角柱形状または三角柱形状を有する。
【００２８】
次に、図７に示すように、ドライエッチング（例えば、ＣＦ４とＣＨＦ３の混合ガスによる反応性イオンエッチング）によって、フォトレジストマスク１８をマスクとして、絶縁層１６をエッチングする。これによって、絶縁層１６にハードマスクが形成される。
【００２９】
次に、図８に示すように、酸素プラズマを用いた灰化、もしくはアセトンなどの有機溶剤によって、残存しているフォトレジストマスク１８を除去する。
【００３０】
次に、図９に示すように、塩素と酸素の混合ガス（例えば流量比で３：１）による反応性イオンエッチングによって、絶縁層１６をマスクとして、保護層１４と、ホイスラー合金層１０をエッチングする。これによって、ホイスラー合金層１０に突起部１０ａと平坦部１０ｂが形成されるとともに、突起部１０ａの先端に保護層１４が残存する。なお、このエッチングでは塩素系ガスを用いているので、エッチング後に速やかに純水処理を施す。本実施例の電子放出装置２では、基板８として絶縁性のＭｇＯ単結晶基板を用いているので、外部の可変電源１２（図２参照）から突起部１０ａへの電気的な接続のために、ホイスラー合金層１０については、突起部１０ａ以外の平坦部１０ｂを残すようにしている。これとは異なり、基板８として導電性の単結晶基板を用いる場合には、ホイスラー合金層１０は、突起部１０ａのみを残して平坦部１０ｂを残さないようにエッチングしてもよい。
【００３１】
次に、図１０に示すように、ウェットエッチング（例えば、バッファードフッ酸を用いたＳｉＯ２エッチング）によって、残存している絶縁層１６を除去する。
【００３２】
その後、基板８に対して、必要な他の様々な加工（例えば素子作成のための加工プロセス）が行われる。この際に、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端は、残存している保護層１４によって覆われているので、他の様々な加工の際に突起部１０ａの先端がダメージを受けることを抑制することができる。
【００３３】
その後、ウェットエッチング（例えば、硝酸２アンモニウムセリウムを用いたＣｒエッチング）によって、残存している保護層１４を除去する。これによって、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端が露出して、電子放出源４が完成する。そして、電子放出源４を、別途準備された引出電極６と組み合わせることで、図１、図２に示す電子放出装置２が完成する。
【００３４】
（実施例２）
図１１、図１２に示す本実施例の電子放出装置２２は、図１、図２に示す実施例１の電子放出装置２とほぼ同様の構成を備えている。本実施例の電子放出装置２２では、電子放出源２４において、基板８とホイスラー合金層１０の間に、例えばＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなるバッファ層２６が設けられている。ホイスラー合金層１０は、突起部１０ａのみを有しており、平坦部１０ｂを有していない。また、バッファ層２６は、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの直下に形成された、突起部１０ａよりも幅広の突出部２６ａと、基板８の上面を覆う平板形状の平坦部２６ｂを有する。図１２に示すように、可変電源１２は、バッファ層２６の平坦部２６ｂに接続されている。
【００３５】
ホイスラー合金層１０に用いられている、例えばＣｏ２ＭｎＳｉなどのホイスラー合金は、原子レベルで規則化された構造をとると、ハーフメタルの性質（すなわち、フェルミ準位でのスピン偏極率が１００％）が発現する。すなわち、ホイスラー合金層１０の結晶性の良さが、スピン偏極率に直結する。実施例１の電子放出装置２のように、ＭｇＯなどの単結晶基板である基板８の上面に直接ホイスラー合金層１０を形成すると、格子ミスマッチが大きく、ホイスラー合金層１０に欠陥が生じて結晶性が悪くなる。これに対して、本実施例の電子放出装置２２のように、基板８とホイスラー合金層１０の間にＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなるバッファ層２６を介在させることで、ホイスラー合金層１０の結晶性を良くすることができる。また、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなるバッファ層２６は、ホイスラー合金層１０に比べて電気抵抗が低いので、本実施例の電子放出装置２２によれば、実施例１の電子放出装置２に比べて、外部の可変電源１２から突起部１０ａの先端への電気的な接続の電気抵抗を低くすることができる。
【００３６】
次に図１３から図２０を参照しながら、本実施例の電子放出装置２２の製造方法について説明する。以下では、本実施形態の特徴である工程のみを説明する。したがって、実際の製造方法には、必要に応じて以下の説明に含まれない１又は複数の工程が含まれ得る。
【００３７】
まず、図１３に示すように、ＭｇＯによって構成されており、その上面の結晶面が（１００）面である、基板８を準備する。そして、基板８の上面に、スパッタリング等によって、例えばＣｒからなるバッファ層２６を厚さ５０ｎｍ程度で積層する。その後、バッファ層２６の上面に、スパッタリング等によって、Ｃｏ系のホイスラー合金層１０（例えばＣｏ２ＭｎＳｉ）を厚さ１００ｎｍ程度で積層する。その後、ホイスラー合金層１０の原子配列を規則化するために、基板８とバッファ層２６とホイスラー合金層１０の積層体に対して、真空中で約６５０℃の熱処理を行う。
【００３８】
次に、図１４に示すように、ホイスラー合金層１０の上面に、スパッタリング等によって、例えばＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなる保護層１４を積層する。
【００３９】
次に、図１５に示すように、保護層１４の上面に、プラズマＣＶＤ等によって、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１６を積層する。後述するように、絶縁層１６は後の工程でハードマスクとして用いられる。
【００４０】
次に、図１６に示すように、絶縁層１６の上面に、フォトリソグラフィ技術または電子線描画技術によって、フォトレジストマスク１８をパターニングする。フォトレジストマスク１８は、例えば、直径が１００ｎｍ程度の円柱形状、もしくは１辺が１００ｎｍ程度の四角柱形状または三角柱形状を有する。
【００４１】
次に、図１７に示すように、ドライエッチング（例えば、ＣＦ４とＣＨＦ３の混合ガスによる反応性イオンエッチング）によって、フォトレジストマスク１８をマスクとして、絶縁層１６をエッチングする。これによって、絶縁層１６にハードマスクが形成される。
【００４２】
次に、図１８に示すように、酸素プラズマを用いた灰化、もしくはアセトンなどの有機溶剤によって、残存しているフォトレジストマスク１８を除去する。
【００４３】
次に、図１９に示すように、塩素と酸素の混合ガス（例えば流量比で３：１）による反応性イオンエッチングによって、絶縁層１６をマスクとして、保護層１４と、ホイスラー合金層１０と、バッファ層２６をエッチングする。これによって、バッファ層２６に突出部２６ａと平坦部２６ｂが形成され、ホイスラー合金層１０に突起部１０ａが形成されるとともに、突起部１０ａの先端に保護層１４が残存する。なお、このエッチングでは塩素系ガスを用いているので、エッチング後に速やかに純水処理を施す。本実施例では、基板８として絶縁性のＭｇＯ単結晶基板を用いているので、外部の可変電源１２（図１２参照）から突起部１０ａへの電気的な接続のために、バッファ層２６については、突出部２６ａ以外の平坦部２６ｂを残すようにしている。これとは異なり、基板８として導電性の単結晶基板を用いる場合には、バッファ層２６は、突出部２６ａのみを残して平坦部２６ｂを残さないようにエッチングしてもよい。
【００４４】
次に、図２０に示すように、ウェットエッチング（例えば、バッファードフッ酸を用いたＳｉＯ２エッチング）によって、残存している絶縁層１６を除去する。
【００４５】
その後、基板８に対して、必要な他の様々な加工（例えば素子作成のための加工プロセス）が行われる。この際に、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端は、残存している保護層１４によって覆われているので、他の様々な加工の際に突起部１０ａの先端がダメージを受けることを抑制することができる。
【００４６】
その後、ウェットエッチング（例えば、硝酸２アンモニウムセリウムを用いたＣｒエッチング）によって、残存している保護層１４を除去する。これによって、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端が露出して、電子放出源２４が完成する。電子放出源２４を、別途準備された引出電極６と組み合わせることで、図１１、図１２に示す電子放出装置２２が完成する。
【００４７】
（実施例３）
図２１、図２２に示す本実施例の電子放出装置３２は、図１１、図１２に示す実施例２の電子放出装置２２とほぼ同様の構成を備えている。本実施例の電子放出装置３２では、電子放出源３４において、バッファ層２６とホイスラー合金層１０の間に、例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどからなる反強磁性層３６が設けられている。
【００４８】
本実施例の電子放出装置３２では、ホイスラー合金層１０の磁化が、反強磁性層３６との交換相互作用により固定される。突起部１０ａから放出される電子のスピンは、ホイスラー合金層１０の磁化の向きに依存するので、反強磁性層３６を設けることによって、突起部１０ａから放出される電子のスピンの向きを制御することができる。なお、反強磁性層３６の代わりに、永久磁石からなる永久磁石層３８を設け、静磁相互作用でホイスラー合金層１０の磁化を固定してもよい。
【００４９】
次に図２３から図３０を参照しながら、本実施例の電子放出装置３２の製造方法について説明する。以下では、本実施形態の特徴である工程のみを説明する。したがって、実際の製造方法には、必要に応じて以下の説明に含まれない１又は複数の工程が含まれ得る。
【００５０】
まず、図２３に示すように、ＭｇＯによって構成されており、その上面の結晶面が（１００）面である、基板８を準備する。そして、基板８の上面に、スパッタリング等によって、例えばＣｒからなるバッファ層２６を厚さ５０ｎｍ程度で積層する。その後、バッファ層２６の上面に、スパッタリング等によって、例えばＰｔＭｎ、ＩｒＭｎなどからなる反強磁性層３６（または永久磁石層３８）を厚さ２０ｎｍ程度で積層する。その後、反強磁性層３６（または永久磁石層３８）の上面に、スパッタリング等によって、Ｃｏ系のホイスラー合金層１０（例えばＣｏ２ＭｎＳｉ）を厚さ１００ｎｍ程度で積層する。その後、ホイスラー合金層１０の原子配列を規則化するために、基板８とバッファ層２６と反強磁性層３６（または永久磁石層３８）とホイスラー合金層１０の積層体に対して、真空中で熱処理を行う。本実施例では、ホイスラー合金層１０と反強磁性層３６（または永久磁石層３８）の間で反応が起きないように、真空中での熱処理を、例えば４００℃〜６００℃の温度で行なう。
【００５１】
次に、図２４に示すように、ホイスラー合金層１０の上面に、スパッタリング等によって、例えばＣｒ、Ｐｔ、Ａｇなどからなる保護層１４を積層する。
【００５２】
次に、図２５に示すように、保護層１４の上面に、プラズマＣＶＤ等によって、例えばＳｉＯ２からなる絶縁層１６を積層する。後述するように、絶縁層１６は後の工程でハードマスクとして用いられる。
【００５３】
次に、図２６に示すように、絶縁層１６の上面に、フォトリソグラフィ技術または電子線描画技術によって、フォトレジストマスク１８をパターニングする。フォトレジストマスク１８は、例えば、直径が１００ｎｍ程度の円柱形状、もしくは１辺が１００ｎｍ程度の四角柱形状または三角柱形状を有する。
【００５４】
次に、図２７に示すように、ドライエッチング（例えば、ＣＦ４とＣＨＦ３の混合ガスによる反応性イオンエッチング）によって、フォトレジストマスク１８をマスクとして、絶縁層１６をエッチングする。これによって、絶縁層１６にハードマスクが形成される。
【００５５】
次に、図２８に示すように、酸素プラズマを用いた灰化、もしくはアセトンなどの有機溶剤によって、残存しているフォトレジストマスク１８を除去する。
【００５６】
次に、図２９に示すように、塩素と酸素の混合ガス（例えば流量比で３：１）による反応性イオンエッチングによって、絶縁層１６をマスクとして、保護層１４と、ホイスラー合金層１０と、反強磁性層３６（または永久磁石層３８）と、バッファ層２６をエッチングする。これによって、バッファ層２６に突出部２６ａと平坦部２６ｂが形成され、ホイスラー合金層１０に突起部１０ａが形成されるとともに、突起部１０ａの先端に保護層１４が残存する。なお、このエッチングでは塩素系ガスを用いているので、エッチング後に速やかに純水処理を施す。本実施例では、基板８として絶縁性のＭｇＯ単結晶基板を用いているので、外部の可変電源１２（図２２参照）から突起部１０ａへの電気的な接続のために、バッファ層２６については、突出部２６ａ以外の平坦部２６ｂを残すようにしている。これとは異なり、基板８として導電性の単結晶基板を用いる場合には、バッファ層２６は、突出部２６ａのみを残して平坦部２６ｂを残さないようにエッチングしてもよい。
【００５７】
次に、図３０に示すように、ウェットエッチング（例えば、バッファードフッ酸を用いたＳｉＯ２エッチング）によって、残存している絶縁層１６を除去する。
【００５８】
その後、基板８に対して、必要な他の様々な加工（例えば素子作成のための加工プロセス）が行われる。この際に、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端は、残存している保護層１４によって覆われているので、他の様々な加工の際に突起部１０ａの先端がダメージを受けることを抑制することができる。
【００５９】
その後、ウェットエッチング（例えば、硝酸２アンモニウムセリウムを用いたＣｒエッチング）によって、残存している保護層１４を除去する。これによって、ホイスラー合金層１０の突起部１０ａの先端が露出して、電子放出源３４が完成する。電子放出源３４を、別途準備された引出電極６と組み合わせることで、図２１、図２２に示す電子放出装置３２が完成する。
【００６０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６１】
２：電子放出装置；    ４：電子放出源；    ６：引出電極；    ６ａ：開口；    ８：基板；    １０：ホイスラー合金層；    １０ａ：突起部；    １０ｂ：平坦部；    １２：可変電源；    １４：保護層；    １６：絶縁層；    １８：フォトレジストマスク；    ２２：電子放出装置；    ２４：電子放出源；    ２６：バッファ層；    ２６ａ：突出部；    ２６ｂ：平坦部；    ３２：電子放出装置；    ３４：電子放出源；    ３６：反強磁性層；    ３８：永久磁石層
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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