(57)【要約】【課題】バス電極により共通接続される表面電極を作製する際の工数を低減する。【解決手段】半導体装置は、支持基板１の一表面に複数本の下部電極２を有し、下部電極２に対向する表面電極３との間に機能層４を備える電子源であって、表面電極３と下部電極２との間に電圧を印加すると表面電極３をトンネルする電子を放射する。表面電極３は下部電極２と直交する方向に延長された複数本のバス電極６にそれぞれ接続される。表面電極３を成膜するにあたり、機能層４の主表面に絶縁層５を形成し、バス電極６の延長方向に交差する断面での絶縁層５の一側面を機能層４の主表面に対して直角以下の角度で交差させる。バス電極６の成膜後に表面電極３を成膜すると、機能層４の主表面に対して直角以下の角度で交差している部位は表面電極３の被覆率が他の部位よりも大幅に小さくなり、各バス電極６に接続された表面電極３を電気的に独立させることができる。【選択図】        図１
2005294030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能層の主表面において仮想的に設定した平面格子の格子点上にそれぞれ表面電極を有し、１グループとなる複数個の格子点上の表面電極をバス電極に共通に接続するとともに、バス電極の延長方向に交差する方向において複数本のバス電極を配列した半導体装置の製造方法であって、機能層の主表面において少なくともバス電極と対向する部位に絶縁層を成膜する第１工程と、絶縁層における機能層との反対面にバス電極を成膜する第２工程と、バス電極の成膜後にバス電極を含む機能層の主表面に表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させて表面電極を成膜する第３工程とを有し、第３工程においては、絶縁層とバス電極との少なくとも一方についてのバス電極の延長方向に交差する断面形状と、表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向との関係によって、異なるバス電極に接続される各表面電極を互いに電気的に独立させるように、絶縁層とバス電極との少なくとも一方についてバス電極の延長方向に交差する断面内での一側面における表面電極の被覆率を他側面における表面電極の被覆率よりも大きくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記絶縁層の一側面が前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程では、前記絶縁層を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対して絶縁層を形成する材料の微粒子を前記バス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面での絶縁層の一側面を前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記バス電極の一側面が前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程では、前記バス電極を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対してバス電極を形成する材料の微粒子をバス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面でのバス電極の一側面を前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程で成膜される前記絶縁層と前記第２工程で成膜される前記バス電極とは、バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記機能層の主表面に沿った幅寸法が等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記バス電極の延長方向に交差する断面内で隣接する前記表面電極の間の部位において、前記絶縁層と前記バス電極とには前記表面電極の成膜時に表面電極が分割される程度に狭幅である分離溝が形成されることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記絶縁層と前記バス電極との積層物の中間部に、前記機能層の主表面に対する傾斜の向きが異なる傾斜部分を結合した屈曲部位を形成していることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第３工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面内で前記機能層の主表面に対する斜め方向かつ前記一側面の背方から前記表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させることを特徴とする請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記バス電極のうち隣接する各一対間に電圧を印加することにより、一対のバス電極にそれぞれ接続された前記表面電極の間に短絡箇所があるときに短絡箇所を溶断させる第４工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に間欠的に電圧を印加することを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に印加する電圧は定電圧であって、電圧の印加時に電流が流れるときには電流の遮断をもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に電圧を印加することにより電流が流れるときには定電流に保ち、バス電極への印加電圧が規定電圧に達したことをもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記バス電極について隣接する各一対間にそれぞれ同じ電圧差の定電圧を印加するとともに、前記表面電極を形成している部位の全体の温度分布を監視し、異なるバス電極に接続されている表面電極間であって周囲よりも温度の高い部位が存在するときに前記短絡箇所と判断し、短絡箇所を挟む一対のバス電極を対象として前記第４工程を実施することを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記機能層を介して前記表面電極に対向する下部電極を備え、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機能層から表面電極をトンネルして電子が放射される電子源を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極の延長方向に交差する断面において前記機能層の主表面と窓孔の内周面とは鈍角をなすことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極は窓孔の開口縁から後退するように位置し、前記表面電極がバス電極と窓孔から露出する前記機能層の一部とに跨る形で形成されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想的に設定した平面格子の格子点上にそれぞれ表面電極を配置し、１グループとなる複数個の格子点上の表面電極をバス電極で共通に接続した構成の半導体装置の製造方法および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特定の機能を有する機能層の主表面において仮想的に設定した平面格子の格子点上にそれぞれ表面電極を配置し、１グループとなる複数個の格子点上の表面電極をバス電極で共通に接続した構成の半導体装置が知られている。機能層に仮想的に設定する平面格子としては、単位格子が矩形あるいは六角形であるものが一般に採用されている。この種の半導体装置としては、たとえば、多数個の受光素子を機能層に形成したＣＣＤ撮像素子、多数個の電子源を機能層に形成した表示器などが知られている。これらの半導体装置では、各受光素子や各電子源に対応する部位に表面電極が配置され、バス電極に外部信号を与えることにより、受光素子や電界放射電子源をグループごとに一括して指定する機能を有している。なお、各格子点上に位置する表面電極は、すべてが分離している必要はなく、１本のバス電極に共通に接続する表面電極は一体に連続していてもよい。つまり、上述したように、１グループとなる複数個の格子点上の表面電極がバス電極で共通に接続されていればよい。
【０００３】
この種の半導体装置の具体例として、機能層に強電界を作用させることによって固体から電子を放射させる電界放射型の電子源を例示する。この電子源は、たとえば図１５に示すように、ガラス基板からなる支持基板１の上に下部電極２を配置し、下部電極２と表面電極３との間に半導体からなる機能層４を介在させた構造を有している。機能層４には種々構造が知られており、たとえば、機能層４を酸化シリコンや窒化シリコンや酸化アルミニウムのような絶縁体層で形成したＭＩＭ構造の電子源や、機能層４に多孔質多結晶シリコンのような微細構造を持つ強電界ドリフト層を形成した電子源などが知られている。いずれの電子源も下部電極２と表面電極３との間に表面電極３が高電位となる電圧を印加し、機能層４に電界を作用させることによって固体から電子を放出させる。
【０００４】
図１５に示す例は、微細構造を持つ機能層４を設けた電子源であって、機能層４が、下部電極２に接触するノンドープの多結晶シリコンからなる電子注入層４ａと、表面電極３に接触する多孔質多結晶シリコンからなる強電界ドリフト層４ｂとを重ねた構造を有するものである（図１参照）。強電界ドリフト層４ｂは、図１６に示すように、内部構造として、機能層４の厚み方向に延びる多結晶シリコンからなる多数本の柱状のグレイン４１を有し、グレイン４１の間にナノメートルオーダの多数個のシリコンの微結晶４２が存在している。また、グレイン４１および微結晶４２の表面には、それぞれ微結晶４２の粒径よりも小さい膜厚のシリコンの酸化膜が絶縁膜４３，４４として形成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
この構造の電子源は、図１５に示すように、表面電極３にコレクタ電極８を対向させて用いられ、下部電極２と表面電極３との間に表面電極３を下部電極２よりも高電位とするように電源回路１０から直流電圧を印加し、さらにコレクタ電極８と表面電極３との間にコレクタ電極８が表面電極３よりも高電位となるように直流電源９により直流電圧を印加する。図１５の関係で電圧を印加すると、下部電極２から機能層４に電子が注入される。機能層４の内部では、絶縁膜４３，４４に集中的に電界が生じており絶縁膜４３，４４は非常に薄いから、絶縁膜４３に生じる電界の電界強度がきわめて大きくなる。したがって、機能層４に注入された電子は、絶縁膜４３，４４に生じる強電界により加速され、グレイン４１の間の領域を表面電極３に向かってドリフトし、表面電極３をトンネルして空中に放射される。すなわち、機能層４の内部において、電子は絶縁膜４３，４４に沿って移動するから微結晶４２でほとんど散乱されることがなく、表面電極３に向かって大きな速度で移動し表面電極３を容易にトンネルする。
【０００６】
ところで、図１５に示す電子源を１枚の支持基板１の上に多数個配列することが考えられている。この場合、支持基板１に一方向に延長された複数本の下部電極２を配列し、機能層４のうち電子源として用いる領域の主表面にそれぞれ表面電極３が配置される。また、図１７に示すように、電子源として用いない領域には絶縁層５が形成される。電子源は、たとえば、単位格子を正方格子とた仮想の平面格子における格子点上に配列される。絶縁層５は電子源として用いない部位の全体を覆うように形成され、表面電極３は下部電極２の延長方向に直交する方向に並ぶ列ごとに１グループとなるようにバス電極６に共通接続される。バス電極６は絶縁層５の表面に配置され、下部電極２の延長方向に直交する方向に延長されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
表面電極３およびバス電極６は以下の手順で形成される。すなわち、図１７（ａ）に示すように、機能層４の主表面に絶縁層５を形成し、絶縁層５の上にバス電極６を形成した後、図１７（ｂ）のように、表面電極３を各電子源ごとに分離せずに、まず機能層４の主表面の全面に亘って表面電極３となる金属層を堆積させる。次に、図１７（ｃ）のように、フォトリソグラフィ技術を用いて金属層のうち表面電極３として残す部位にレジスト層１５を形成し、その後、図１７（ｄ）のように、反応性イオンエッチングやイオンミリングのような食刻技術を用いて金属層のうち不要部分を除去する。すなわち、絶縁層５の上でバス電極６に接続される部分とバス電極６に接続されない部分とに分離するように金属層を除去する。
【特許文献１】特開２００３−２０３５８９号公報（第０００３−００１２段落、図１６−１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、バス電極６の形成後に表面電極３を形成するには、フォトリソグラフィの工程および食刻の工程が必要であって、作業工数が多い上に手間がかかり、作業時間が長くなり製造コストが増大するという問題を有している。要するに、表面電極３となる金属層を形成した後の、フォトリソグラフィおよび食刻の工程を不要にすることができれば、工数が低減されるだけではなく、作業時間の大幅な低減と製造コストの大幅な低減とが期待できる。
【０００９】
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、バス電極により共通接続される表面電極を作製する際の工数を低減し、結果的に作業時間を従来方法よりも短縮できかつ製造コストの低減につながる半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、機能層の主表面において仮想的に設定した平面格子の格子点上にそれぞれ表面電極を有し、１グループとなる複数個の格子点上の表面電極をバス電極に共通に接続するとともに、バス電極の延長方向に交差する方向において複数本のバス電極を配列した半導体装置の製造方法であって、機能層の主表面において少なくともバス電極と対向する部位に絶縁層を成膜する第１工程と、絶縁層における機能層との反対面にバス電極を成膜する第２工程と、バス電極の成膜後にバス電極を含む機能層の主表面に表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させて表面電極を成膜する第３工程とを有し、第３工程においては、絶縁層とバス電極との少なくとも一方についてのバス電極の延長方向に交差する断面形状と、表面電極を形成する材料の微粒子の飛来方向との関係によって、異なるバス電極に接続される各表面電極を互いに電気的に独立させるように、絶縁層とバス電極との少なくとも一方についてバス電極の延長方向に交差する断面内での一側面における表面電極の被覆率を他側面における表面電極の被覆率よりも大きくすることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、第３工程において、バス電極の延長方向に交差する断面内で表面電極の被覆率を変化させることができるから、バス電極の延長方向に交差する方向に配列されたバス電極に接続される表面電極を電気的に独立させることが可能であって、表面電極を形成する際にフォトリソグラフィおよび食刻の技術を必要とせず、表面電極の成膜のみを行えばよく、従来方法に比較すると大幅に工数が低減し、作業時間が低減するとともに製造コストが低減する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記絶縁層の一側面が前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする。
【００１３】
この方法によれば、絶縁層の一側面が機能層に対して直角以下の角度で交差する部位では、他の部位に比較すると表面電極の被覆率が低くなり電気的に分離されやすくなる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記第１工程では、前記絶縁層を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対して絶縁層を形成する材料の微粒子を前記バス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面での絶縁層の一側面を前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、絶縁層を成膜することを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、絶縁層の一側面を機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差させる形に形成するに際して、絶縁層を形成する材料の微粒子を機能層の主表面に対して斜め方向から飛来させるだけでよく、工数を増加させることなく絶縁層を目的形状に形成することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記第２工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面での前記バス電極の一側面が前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする。
【００１７】
この方法によれば、バス電極の一側面が機能層に対して直角以下の角度で交差する部位では、他の部位に比較すると表面電極の被覆率が低くなり電気的に分離されやすくなる。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記第２工程では、前記バス電極を形成する部位に開口部を有したレジスト層に対してバス電極を形成する材料の微粒子をバス電極の延長方向に交差する断面内で斜め方向から飛来させることにより、バス電極の延長方向に交差する断面でのバス電極の一側面を前記機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差するように、バス電極を成膜することを特徴とする。
【００１９】
この方法によれば、バス電極の一側面を機能層の主表面に対して直角以下の角度で交差させる形に形成するに際して、バス電極を形成する材料の微粒子を機能層の主表面に対して斜め方向から飛来させるだけでよく、工数を増加させることなくバス電極を目的形状に形成することができる。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、前記第１工程で成膜される前記絶縁層と前記第２工程で成膜される前記バス電極とは、バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記機能層の主表面に沿った幅寸法が等しいことを特徴とする。
【００２１】
この方法によれば、絶縁層とバス電極との幅寸法が等しいから、絶縁層とバス電極とを成膜するにあたって同じパターンを用いることが可能になる。すなわち、絶縁層とバス電極とを成膜する工数を削減したり、パターンニングに用いるマスクを絶縁層とバス電極との成膜に共用してコストを削減したりすることが可能になる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記バス電極の延長方向に交差する断面内で隣接する前記表面電極の間の部位において、前記絶縁層と前記バス電極とには前記表面電極の成膜時に表面電極が分割される程度に狭幅である分離溝が形成されることを特徴とする。
【００２３】
この方法によれば、絶縁層とバス電極とに分離溝を形成したことによって、各バス電極に接続される表面電極を分離溝によって確実に分離することができる。
【００２４】
請求項８の発明は、請求億７の発明において、前記バス電極の延長方向に交差する断面内において、前記絶縁層と前記バス電極との積層物の中間部に、前記機能層の主表面に対する傾斜の向きが異なる傾斜部分を結合した屈曲部位を形成していることを特徴とする。
【００２５】
この方法によれば、絶縁層とバス電極との積層物の中間部に屈曲部位を形成しているから、表面電極の成膜時に表面電極を形成する材料の微粒子が分離溝の間に入り込む確率を低減することになり、分離溝の中に表面電極が成膜されて分離溝の中から電子が放射されるのを防止することができる。なお、屈曲部位は絶縁層とバス電極とが連結されている部位に形成するほか、絶縁層とバス電極との一方にのみ形成するようにしてもよい。とくに後者の方法では、絶縁層とバス電極との一方を機能層に対して傾斜させるのが難しい場合でも他方の傾斜によって目的を達成することができる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項２ないし請求項７の発明において、前記第３工程では、前記バス電極の延長方向に交差する断面内で前記機能層の主表面に対する斜め方向かつ前記一側面の背方から前記表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させることを特徴とする。
【００２７】
この方法によれば、表面電極を形成する材料の微粒子を飛来させる方向を従来方法と変更するだけで、バス電極の延長方向に交差する断面内での表面電極の被覆率を変化させることができる。
【００２８】
請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９の発明において、前記バス電極のうち隣接する各一対間に電圧を印加することにより、一対のバス電極にそれぞれ接続された前記表面電極の間に短絡箇所があるときに短絡箇所を溶断させる第４工程を有することを特徴とする。
【００２９】
この方法によれば、異なるバス電極に接続された表面電極の間で部分的に短絡が生じているような場合でも短絡部分をジュール熱で溶断させることにより、表面電極を容易に分離することができる。
【００３０】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に間欠的に電圧を印加することを特徴とする。
【００３１】
この方法によれば、短絡部分を集中的に加熱しながらも、他の部位が加熱されることにより特性が変化するのを防止することができる。
【００３２】
請求項１２の発明は、請求項１０または請求項１１の発明において、前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に印加する電圧は定電圧であって、電圧の印加時に電流が流れるときには電流の遮断をもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする。
【００３３】
この方法によれば、短絡部分が溶断されたことを電流変化によって容易に検出することができる。
【００３４】
請求項１３の発明は、請求項１０または請求項１１の発明において、前記第４工程では、前記バス電極の各一対間に電圧を印加することにより電流が流れるときには定電流に保ち、バス電極への印加電圧が規定電圧に達したことをもって短絡箇所の分離と判断し、電圧の印加を停止することを特徴とする。
【００３５】
この方法によれば、短絡部分が溶断されたことを電圧変化によって容易に検出することができる。
【００３６】
請求項１４の発明は、請求項１０ないし請求項１３の発明において、前記バス電極について隣接する各一対間にそれぞれ同じ電圧差の定電圧を印加するとともに、前記表面電極を形成している部位の全体の温度分布を監視し、異なるバス電極に接続されている表面電極間であって周囲よりも温度の高い部位が存在するときに前記短絡箇所と判断し、短絡箇所を挟む一対のバス電極を対象として前記第４工程を実施することを特徴とする。
【００３７】
この方法によれば、複数個の電子源が配列されている場合でも短絡箇所の有無を短時間で容易に発見することができる。
【００３８】
請求項１５の発明は、請求項１ないし請求項１４の発明において、前記機能層を介して前記表面電極に対向する下部電極を備え、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機能層から表面電極をトンネルして電子が放射される電子源を備えることを特徴とする。
【００３９】
この方法は、電界放射型の電子源に適用することを示すものであって、上述した各請求項の発明に対応する作用を奏する。
【００４０】
請求項１６の発明は、請求項１５記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極の延長方向に交差する断面において前記機能層の主表面と窓孔の内周面とは鈍角をなすことを特徴とする。
【００４１】
この構成によれば、絶縁層およびバス電極に跨る部位に連続的に形成される表面電極を滑らかに連続させることができるから、表面電極の断線を防止できる。
【００４２】
請求項１７の発明は、請求項１５記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置であって、前記絶縁層は電子を放射させる窓孔を有し、前記バス電極は窓孔の開口縁から後退するように位置し、前記表面電極がバス電極と窓孔から露出する前記機能層の一部とに跨る形で形成されていることを特徴とする。
【００４３】
この構成によれば、窓孔から放射される電子がバス電極の周囲の電界の影響を受けにくく、放射された電子を直進させることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の方法によれば、第３工程において、バス電極の延長方向に交差する断面内で表面電極の被覆率を変化させることができるから、バス電極の延長方向に交差する方向に配列されたバス電極に接続される表面電極を電気的に独立させることが可能であって、表面電極を形成する際にフォトリソグラフィおよび食刻の技術を必要とせず、表面電極の成膜のみを行えばよく、従来方法に比較すると大幅に工数が低減し、作業時間が低減するとともに製造コストが低減するという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に説明する実施形態では、半導体装置として従来構成において説明した強電界ドリフト層を機能層に備えた電子源を想定するが、他の構成の電子源を用いる場合はもちろんのこと、ＣＣＤ撮像素子や液晶表示器に用いるＴＦＴなどにおいても、本発明の技術思想を適用することは可能である。
【００４６】
以下の実施形態を説明する前に、電子源を作製する基本的な手順について図１および図２を用いて説明する。電子源は、図１５に示した従来構成と同様に、ガラス基板あるいはセラミックス基板のような絶縁性基板からなる支持基板１の一表面に下部電極２と機能層４と表面電極３とを積層した形に形成される。
【００４７】
下部電極２は、タングステン薄膜をチタン層を介して支持基板１に接合した構造を有しており、たとえばスパッタリングにより支持基板１の一表面に形成される（図１（ａ）参照）。下部基板２のパターンニングには、フォトリソグラフィ技術を採用している。すなわち、支持基板１の一表面の全面に亘ってチタン層とタングステン薄膜とを成膜し、さらにタングステン薄膜の全面に亘ってフォトレジストを塗布し、フォトレジストにフォトリソグラフィ技術によるパターンニングを施す。その後、フォトレジストをエッチングマスクとして、反応性イオンエッチングなどの食刻技術を用いて不要なタングステン薄膜およびチタン層を除去することにより、所望のパターンで下部電極２を形成する。下部電極２のパターンニングを行った後にはフォトレジストを除去する。以下に説明する実施形態では、図２（ａ）のように下部電極２は一方向に延長されており、支持基板１の一表面に複数本配列される。なお、支持基板１とチタン層とタングステン薄膜との厚み寸法の目安としては、それぞれ０．７ｍｍ、５０ｎｍ、２５０ｎｍ程度に設定する。
【００４８】
下部電極２のパターンニングの後には機能層４を成膜する。機能層４は、従来構成でも説明したように、多結晶シリコンからなる電子注入層４ａと、多孔質多結晶シリコンからなる強電界ドリフト層４ｂとを有している。そこで、まず図１（ｂ）、図２（ｂ）のように、支持基板１において下部電極２を形成している一表面の全面にわたってノンドープの多結晶シリコン層４′を成膜する。多結晶シリコン層４′は支持基板１の一部と下部電極２の全面とを、下部電極２の厚み寸法よりも十分に大きい厚み寸法（たとえば、１．５μｍ）で覆うように形成される。多結晶シリコン層４′は、たとえばプラズマＣＶＤ法により成膜する。本実施形態では、図１（ｃ）、図２（ｃ）のように、多結晶シリコン層４′の厚み寸法の一部に電子注入層４ａを形成し、残りの部分に強電界ドリフト層４ｂを形成する。
【００４９】
強電界ドリフト層４ｂを形成するために、多結晶シリコン層にナノ結晶化を施す。ナノ結晶化とは、従来技術として説明したように、機能層４の厚み方向に延長された多数本の柱状のグレインと、粒径がナノメートルオーダであるシリコンの微結晶とが混在する構造を形成することを意味し、このような微細構造を複合ナノ結晶構造と呼ぶことにする。本実施形態では、強電界ドリフト層４ｂを多結晶シリコン層の厚みの一部に形成しているが、電子注入層４ａを設けずに多結晶シリコン層の厚みの全部を強電界ドリフト層４ｂとしてもよい。
【００５０】
多結晶シリコン層に強電界ドリフト層４ｂを形成するナノ結晶化に際しては、たとえば５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノール（希釈していない工業用エタノール）とを略１：１で混合した混合液を電解液として用い、電解液を入れた処理槽内で多結晶シリコン層を電解液に接触させるともに、多結晶シリコン層に対向する白金電極を電解液に浸漬する。この状態で、下部電極２を陽極に用いて下部電極２と白金電極との間に定電流を流すことによって、多結晶シリコン層において電解液に接触している面側からナノ結晶化を進行させることができ、多結晶シリコン層のうち下部電極２に重なる部位に適宜厚み寸法で強電界ドリフト層４ｂを形成することができる。ナノ結晶化の際には多結晶シリコン層において電解液と接触している面に光照射を行う。すなわち、ナノ結晶化に際しては、たとえばタングステンランプを用いて光照射を行う間に、下部電極２と白金電極との間に定電流を規定時間だけ流す。この条件の一例としては、たとえば、５００Ｗのタングステンランプで光照射を行い、電流密度を１２ｍＡ／ｃｍ２になる定電流を１０秒間流せばよい。
【００５１】
ナノ結晶化の処理後には酸化処理を行うことによって、グレインおよびシリコンの微結晶の表面にそれぞれシリコンの酸化膜からなる絶縁膜を形成する。絶縁膜を形成する際には、エチレングリコールからなる有機溶媒に硝酸カリウムからなる溶質を溶かした溶液を電解液に用いる。硝酸カリウムの濃度は、たとえば０．０４ｍｏｌ／Ｌ（Ｌはリットル）とする。酸化処理に際しては、電解液をいれた処理槽内で多結晶シリコン層を電解液に接触させるともに、多結晶シリコン層に対向する白金電極を電解液に浸漬する。ナノ結晶化の処理と同様に、下部電極２を陽極に用いて下部電極２と白金電極との間に定電流を流すことによって、多結晶シリコン層においてナノ結晶化を行った部位を酸化させることができる。この条件の一例としては、たとえば、電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ２になる定電流を流し、下部電極２と白金電極との間の電位差が２０Ｖになるまで通電し続けることにより電気化学的な酸化処理を行う。
【００５２】
上述のようにして強電界ドリフト層４ｂを形成した後には、図１（ｄ）、図２（ｄ）のように、機能層４の主表面において電子を放出しない領域に絶縁層５を成膜する。言い換えると、絶縁層５は、電子源として機能する部位にのみ開口する窓孔５ａを有する形状に形成される。すなわち、機能層４の主表面の全面に亘って絶縁層５となるシリコンの酸化膜のような絶縁材料を、真空蒸着あるいはスパッタリングにより堆積した後、窓孔５ａに相当する部位を除去することによって絶縁層５を形成する。絶縁層５の厚み寸法は、たとえば３００ｎｍとする。絶縁層５の形成後にはバス電極６および表面電極３を形成する。ただし、この工程については各実施形態において説明する。
【００５３】
絶縁層５を形成しているのは、強電界ドリフト層４ｂを形成していない領域に表面電極３を接触させないためである。すなわち、機能層４において強電界ドリフト層４ｂを形成した領域と強電界ドリフト層４ｂを形成していない領域とを比較すると、機能層４の厚み方向における電気抵抗は、強電界ドリフト層４ｂを形成していない領域のほうが小さい。したがって、強電界ドリフト層４ｂを形成していない領域に表面電極３を接触させると、下部電極２と表面電極３との間で強電界ドリフト層４ｂを形成していない領域にリーク電流が流れ、強電界ドリフト層４ｂに十分に大きい電界を作用させることができなくなる。そこで、絶縁層５を設けて強電界ドリフト層４ｂの形成されていない領域に表面電極３が接触するのを防止している。
【００５４】
ところで、表面電極３は下部電極２と交差する方向に延長され、さらに下部電極２と交差する方向に延長されたバス電極６に接続される。したがって、下部電極２に沿って形成されている強電界ドリフト層４ｂの一部に表面電極３が重複する。また、表面電極３は下部電極２の延長方向（バス電極６の延長方向に交差する方向）においては各絶縁層５に対応する部位で分割される。つまり、下部電極２の延長方向において表面電極３が複数列形成され、表面電極３は各列ごとにバス電極６に接続されることになる。したがって、下部電極２とバス電極６との間に電圧を印加すると、当該下部電極２と当該バス電極６に接続された表面電極３とが平面視において交差している部位の強電界ドリフト層４ｂに電界が作用して電子を放出させることができる。本発明は表面電極３を形成する技術が特徴であるから、以下に説明する各実施形態では主として表面電極３と絶縁層５とバス電極６とを形成する手順について説明する。
【００５５】
（実施形態１）
本実施形態では、絶縁層５を形成した後に、図１（ｅ）、図２（ｅ）に示すように、絶縁層５の主表面（図１の上面）に形成されるバス電極６の延長方向に直交する断面において、バス電極６の幅方向の一方の側面が絶縁層５の主表面に対して鋭角をなすようにバス電極６を形成する。また、バス電極６の他方の側面は絶縁層５の主表面に対して鈍角をなしている。このような形状のバス電極６は、バス電極６用のパターンニングを施したレジスト層を設けておき、バス電極６を形成する金などの金属材料の微粒子を絶縁層５の主表面に対して斜め方向（図１の左上方向）から堆積させることにより成膜される。バス電極６を形成するにあたっては、フォトリソグラフィ技術を用いることによりバス電極６を形成する領域以外にレジスト層を形成し、真空蒸着法などによりバス電極６となる金属材料の微粒子を堆積させる。このとき、微粒子が堆積する方向を絶縁層５の主表面に対して斜め方向とすることにより、上述したように絶縁層５の主表面に対して傾斜したバス電極６を形成することができる。バス電極６の厚み寸法は、たとえば３５０ｎｍ程度に設定する。
【００５６】
本実施形態では、絶縁層５に形成される窓孔５ａの内周面を開口面に近付くほど開口幅が広がるように傾斜させてあり、窓孔５ａの内周面とバス電極６の前記他方の側面とが一平面上に並ぶようにバス電極６を形成している。また、バス電極６の幅寸法は絶縁層５において隣接する窓孔５ａの間の距離よりも小さくしてある。絶縁層５に窓孔５ａを形成するに際しては、異方性エッチングあるいは化学反応が支配的なドライエッチングを施す。
【００５７】
絶縁層５に上述のようなバス電極６を形成した後には、図１（ｆ）、図２（ｆ）のように、真空蒸着あるいはスパッタリングによって表面電極３を成膜する。表面電極３を堆積させるに際して、表面電極３を形成する材料の微粒子が機能層４に略直交する方向から飛来するようにすれば、当該微粒子は機能層４の主表面に沿った面にもっとも堆積しやすくなる。言い換えると、機能層４の主表面を基準面とするとき、基準面に対する傾きが小さい面ほど表面電極３の被覆率は大きくなる。したがって、バス電極６の前記他方の側面には表面電極３が堆積するが、バス電極６の前記一方の側面には表面電極３がほとんど付着しないことになる。
【００５８】
とくに、絶縁層５の主表面に対してバス電極６の前記一方の側面が鋭角をなしている場合には、機能層４に対して表面電極３を形成する材料の微粒子が飛来する方向から見たときに（つまり、図１における機能層４の上方から機能層４を見たときに）、絶縁層５の主表面とバス電極６の前記一方の側面とがなす角部はバス電極６の影になって直視することができないから、この部位に表面電極３の材料の微粒子が飛来する確率は他の部位に比較してきわめて小さくなる。
【００５９】
したがって、絶縁層５の主表面とバス電極６の前記一方の側面とがなす角部では表面電極３は不連続になり、バス電極６の幅方向において隣接する各窓孔５ａを被覆する各表面電極３は互いに電気的に独立することになる。一方、バス電極６の前記他方の側面は窓孔５ａの内周面と一平面上に並んでいるから、表面電極３を窓孔５ａからバス電極６の表面（図１の上面）まで連続させて形成することができる。また、バス電極６の延長方向に並ぶ各窓孔５ａを被覆する表面電極３は一体に連続しているから、バス電極６の延長方向に並ぶ窓孔５ａを被覆する表面電極３は１つのバス電極６に電気的に接続されることになる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態ではバス電極６の形成後に表面電極３を形成するに際して、フォトリソグラフィの工程や食刻の工程が不要であって、表面電極３を成膜するだけであるから、従来は表面電極３を形成するのに３工程が必要であったのに対して、１工程のみになり、作業時間が大幅に低減され製造コストの大幅な低減が期待できる。
【００６１】
（実施形態２）
実施形態１では、バス電極６を幅方向において非対称となる断面形状に形成し、絶縁層５の主表面に対してバス電極６の一方の側面が鋭角をなすように形成するものであったが、本実施形態では、図３、図４に示すように、バス電極６については幅方向において対象となる断面形状に形成してあり、絶縁層５に形成する窓孔５ａをバス電極６の幅方向において非対称となる形状に形成している。
【００６２】
すなわち、絶縁層５を形成する際に、実施形態１においてバス電極６を形成したときと同様に、フォトリソグラフィ技術を用いて窓孔５ａに対応する部位にレジスト層を形成した後、絶縁層５を形成する材料の微粒子を機能層４に対して斜め方向（図３の左上方向）から飛来させ絶縁層５を堆積させるのである。この工程により、バス電極６の幅方向において、絶縁層５に形成される窓孔５ａの一方の内周面が機能層４の主表面に対して鈍角をなし、他方の側面が鋭角をなすように窓孔５ａを形成することが可能になる。なお、バス電極６の延長方向（図３の面に直交する方向）における窓孔５ａの内側面の断面形状はどのような形状でもよい。
【００６３】
絶縁層５に形成する窓孔５ａを上述した断面形状としたことによって、バス電極６の形成後に表面電極３の材料を機能層４の主表面に直交する方向から堆積させると、窓孔５ａの内周面と機能層４の主表面とが鋭角をなしている角部には表面電極３の材料がほとんど付着せず、結果的にバス電極６の幅方向に並ぶ各窓孔５ａを被覆する表面電極３は電気的に独立することになる。また、本実施形態では、バス電極６の延長方向に並ぶ窓孔５ａを被覆する表面電極３は不連続になることがあるが、これらの表面電極３は１本のバス電極６に接続されているから、電気的に互いに接続されることになる。
【００６４】
他の構成は実施形態１と同様であって、本実施形態においても表面電極３を形成する際にフォトリソグラフィの工程や食刻の工程が不要であるから、従来方法に比較すると作業時間および製造コストの大幅な低減になる。
【００６５】
なお、実施形態１および実施形態２においては、絶縁層５に形成した窓孔５ａの一方の内周面と機能層４の主表面とが鋭角をなすか、あるいはバス電極６の幅方向の一方の側面と絶縁層５の主表面とが鋭角をなすように形成しているが、鋭角ではなく略直角にしても同様の効果が期待できる。略直角をなす形状とする場合には、図５に示すように、機能層４（図５は窓孔５ａについて例示しているから機能層４を示しているが、バス電極６が対象であれば機能層４を絶縁層５と読み替えることができる）に絶縁層５を形成する際に用いるリフトオフ用のレジスト層７に形成する開口部７ａの内周面を傾斜面とする。すなわち、開口部７ａは絶縁層５の材料を堆積させる部位に形成されており、バス電極６の延長方向に直交する断面における開口部７ａの内周面を機能層４から離れるほど開口幅が小さくなる形状に形成している。
【００６６】
図５に示す断面形状の開口部７ａを有したレジスト層７を用い、絶縁層５を形成する材料の微粒子を、バス電極６の延長方向に直交する断面における開口部７ａの一方の内周面に沿う方向（図５において矢印Ａで示す方向）から飛来させれば、絶縁層５を形成する材料は、開口部７ａの内周面のうち微粒子の飛来方向に沿った面（図５の右面）に近い部位では当該面に沿って堆積し、開口部７ａの内周面のうち微粒子の飛来方向に交差する面（図５の左面）に近い部位では微粒子はほどんど堆積しないから、図５（ｂ）のように、レジスト層７に形成される開口部７ａの右側内周面と絶縁層５との間に隙間７ｂが形成されることになる。つまり、バス電極６の幅方向において絶縁層５に設けた窓孔５ａの一方の側面は機能層４の主表面に対して鈍角をなし、他方の側面は機能層４の主表面に対して略直角をなすことになる。
【００６７】
実施形態１および実施形態２において説明した方法は、絶縁層５またはバス電極６の断面形状をバス電極６の幅方向において非対称に形成し、機能層４の主表面に直交する方向から表面電極３を形成する材料の微粒子を堆積させたときの表面電極３の被覆率の差を利用して、バス電極６の幅方向において並ぶ表面電極３を電気的に独立させている。ただし、バス電極６の幅方向において隣接する各一対の窓孔５ａを被覆する表面電極３が電気的に独立する程度に被覆率に差が生じればよいのであるから、絶縁層５の窓孔５ａあるいはバス電極６の断面形状を非対称にしなくとも、表面電極３を形成する材料の微粒子が飛来する方向を機能層４の主表面に対して斜め方向にすることでも表面電極３の被覆率に差異を生じさせることが可能である。
【００６８】
この方法は、絶縁層５またはバス電極６の断面形状をバス電極６の幅方向において非対称とする方法と組み合わせると、表面電極３の被覆率に一層の差を与えることが可能になる。たとえば、図６（ａ）のように絶縁層５における窓孔５ａの内周面を非対称に形成しておき、図６に矢印Ｂで示す方向から微粒子を飛来させると、図６（ｂ）のように、微粒子の飛来方向から見て絶縁層５の影になる部位では表面電極３が堆積しない。したがって、バス電極６の幅方向において隣接する窓孔５ａを被覆する表面電極３は電気的に独立する。すなわち、表面電極３を形成する際にフォトレジスト層を形成する必要がなく、従来構成に比較して工数が削減され、製造コストの低減につながる。
【００６９】
（実施形態３）
本実施形態は、図７、図８に示すように、絶縁層５においてバス電極６の幅方向に隣接する一対の窓孔５ａの間に分離溝５ｂを形成したものである。分離溝５ｂは、バス電極６の幅方向において、窓孔５ａの開口幅よりも十分に小さく、かつ隣接する表面電極３の間の絶縁距離を確保できる程度に設定される。図７（ａ）、図８（ａ）のように絶縁層５に窓孔５ａおよび分離溝５ｂを形成するには、機能層４に強電界ドリフト層４ｂを形成した後に、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト層を形成する。レジスト層は厚み寸法が比較的大きく（絶縁層５とバス電極６とを加えた厚み寸法）、レジスト層を用いて真空蒸着やスパッタリングにより機能層４の主表面に絶縁層５を堆積させる。絶縁層５の形成後は同じレジスト層を用い真空蒸着あるいはスパッタリングによりバス電極６を形成する（図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）。
【００７０】
バス電極６の形成後にはレジスト層を除去してリフトオフし、真空蒸着あるいはスパッタリングにより表面電極３を堆積させる（図７（ｃ）、図８（ｃ）参照）。ここで、バス電極６の幅方向において分離溝５ｂの溝幅を窓孔５ａの開口幅よりも十分に小さくしているから、窓孔５ａの内側およびバス電極６に表面電極３が堆積した状態において、表面電極３を形成する材料の微粒子は分離溝５ｂの内側にはほとんど入らず、バス電極６の幅方向において隣接する表面電極３は互いに独立することになる。
【００７１】
上述したように、本実施形態では、バス電極６の幅方向において隣接する窓孔５ａの間の絶縁層５の幅寸法とバス電極６の幅寸法とが一致しているから、レジスト層を形成する工程を１工程とすることが可能であって、実施形態１、２のように絶縁層５の幅寸法とバス電極６の幅寸法とが異なる場合のように、絶縁層５を形成する工程とバス電極６を形成する工程とにおいてレジスト層に異なるパターンニングを行う場合に比較すると工程が簡略化される。また、本実施形態の方法を採用すると、絶縁層５とバス電極６との合計の厚み寸法は比較的大きく、共通のレジスト層で絶縁層５とバス電極６とを形成すると分離溝５ｂの溝幅を十分に小さくすることができない場合が生じる。その場合には、レジスト層を用いて絶縁層５の形成した後に元のレジスト層の上に別のレジスト層を重ねてバス電極６を形成するようにしてもよい。このように絶縁層５とバス電極６とを形成するたびにレジスト層を形成するとレジスト層を２工程で形成することになるが、各レジスト層は同パターンでパターンニングを行うから、フォトリソグラフィにおいてパターンニングに用いるマスクを共用することができ、結果的に製造コストの低減につながる。
【００７２】
上述の例では、表面電極３を形成する微粒子を機能層４の表面に直交する方向から飛来させているが、機能層４の表面に対して斜め方向から飛来させることも可能である。この場合には、絶縁層５およびバス電極６を利用してバス電極６の幅方向における表面電極３の被覆率を変化させることができる。すなわち、たとえば図９（ａ）に示すように、図７（ｂ）に対して分離溝５ｂを設けないように絶縁層５とバス電極６とを形成し、矢印Ｃのように機能層４の主表面に対して斜め方向（図示例では左上方向）から表面電極３を形成する材料の微粒子を飛来させれば、図９（ｂ）のように絶縁層５とバス電極６との影になる部位では表面電極３が分割される。このような構成を採用すれば、幅狭の分離溝５ｂが不要であることによって、レジスト層の膜厚を比較的大きくすることが可能であるから、絶縁層５およびバス電極６を１層のレジスト層で形成するのが容易になる。さらに、図９に示した例では、バス電極６の延長方向において隣接する窓孔５ａの間の領域の全体がバス電極６で覆われていることを想定しているが、図１０に示すように、バス電極６の延長方向において隣接する窓孔５ａの間の領域において絶縁層５およびバス電極６を離間させてもよい。言い換えると、各窓孔５ａをそれぞれ絶縁層５とバス電極６の一部とによって囲むようにしてもよい。
【００７３】
（実施形態４）
実施形態３の技術では、バス電極６の幅方向において絶縁層５とバス電極６との幅寸法が一致しているから、窓孔５ａから放射される電子がバス電極６の周囲の電界の影響を受ける可能性がある。そこで、本実施形態では、図１１のように、窓孔５ａの周囲において絶縁層５よりもバス電極６を窓孔５ａの開口縁から後退させて形成してある。この構成では、絶縁層５とバス電極６とが異なるレジスト層を用いて形成されるから、絶縁層５とバス電極６とでレジスト層を共用したりフォトリソグラフィに用いるマスクを共用したりことによる実施形態３の利点はないが、バス電極６が窓孔５ａの内周面に隣接していることによる放射電子への影響は軽減される。他の構成は実施形態３と同様である。
【００７４】
（実施形態５）
本実施形態は、図１２のように、絶縁層５に分離溝５ｂを形成するとともにバス電極６の幅方向において絶縁層５とバス電極６との接続部位での幅寸法を一致させている実施形態３と同様の構成において、絶縁層５およびバス電極６をバス電極６の幅方向において非対称となる断面形状に形成しているものである。すなわち、バス電極６の幅方向において、絶縁層５およびバス電極６の一方の側面が機能層４に対して鋭角をなし、他側面が機能層４に対して鈍角をなすように形成している。
【００７５】
この構成を採用すると、表面電極３を形成する材料の微粒子を機能層４に対して斜め方向から飛来させることにより、表面電極３の被覆率をバス電極６の幅方向において変化させ、バス電極６の幅方向に並ぶ表面電極３を電気的に独立させることができる。しかも、分離溝５ｂを形成していることによって、分離溝５ｂでも表面電極３が分離されるから、バス電極６の幅方向に並ぶ表面電極３を確実に分離することが可能になる。
【００７６】
本実施形態の技術は種々変形することが可能であって、バス電極６の幅方向に並ぶ窓孔５ａの両内周面をいずれも機能層４の主表面に対して鈍角をなすように形成したり、図１３に示すように、バス電極６の幅方向における断面形状について、絶縁層５とバス電極６とが機能層４の主表面に対して傾斜する方向を互いに逆向きにした形状に形成したりすることも可能である。つまり、絶縁層５とバス電極６との積層物の中間部に、機能層４の主表面に対する傾斜の向きが異なる傾斜部分を結合した屈曲部位を形成している。この形状の変形としては、絶縁層５の両側面は傾斜させずに機能層４の主表面に対して略直交させておき、バス電極６において下部と上部とが機能層４の主表面に対して傾斜する方向を互いに逆向きにするように形成した構成、あるいは絶縁層５に屈曲部位を形成した構成を採用しすることも可能である。絶縁層５やバス電極６が機能層４の主表面に対して傾斜する向きを変えるには、真空蒸着やスパッタリングにおいて機能層４の傾きを変化させるなどして微粒子が機能層４に対して飛来する向きを調節すればよい。
【００７７】
図１２に示す形状では、バス電極６の延長方向に直交する断面において、絶縁層５に形成される窓孔５ａの一側の内周面が機能層４の主表面に対して鈍角をなしているから、絶縁層５に形成される窓孔５ａの内部において表面電極３が断線しにくく、窓孔５ａの内周面の全体を表面電極３で被覆することができ、結果的に電子の放射効率が高くなる。
【００７８】
また、図１３に示す構成では、分離溝５ｂの幅が比較的広く表面電極３を形成する材料の微粒子が分離溝５ｂの間に入るような場合でも、分離溝５ｂの間に入った部分はバス電極６に接続されることがなく、分離層５ｂの間の部位から電子が放出されるのを防止することができる。なお、図１３に示す構成では、バス電極６の幅方向において窓孔５ａの内部の表面電極３がバス電極６に接続されていないが、バス電極６の延長方向において窓孔５ａの内部の表面電極３と周部の表面電極３とが電気的に接続されるから、結果的に窓孔５ａの内部の表面電極３とバス電極６とが電気的に接続されることになる。
【００７９】
（実施形態６）
上述した各実施形態では、バス電極６の幅方向において表面電極３の被覆率を変化させるように、絶縁層５とバス電極６との少なくとも一方の形状について従来構成とは異なる形状を採用したり、表面電極３を形成する材料の微粒子が飛来する方向を調節したりしているが、いずれの方法を採用してもバス電極６の幅方向において隣接する表面電極３の一部が短絡する可能性は残る。とくに、表面電極３、絶縁層５、バス電極６を形成する際のレジスト層のパターンの一部に不良があるときや、膜厚の比較的大きい表面電極３を形成するときには、短絡の可能性が高くなる。
【００８０】
そこで、本実施形態では、表面電極３に短絡箇所が生じていても短絡箇所を容易に除去できる方法を開示する。上述の各実施形態において説明したように、表面電極３はバス電極６の幅方向の各部位で被覆率が異なっており、被覆率の小さい部位に形成される短絡箇所が不都合を生じるから、このような短絡箇所を除去することが必要である。一方、このような短絡箇所は、他の箇所に比較すると電気抵抗が大きいから、電流を流したときにジュール熱が生じやすく、しかも薄肉であるから溶断しやすいと言える。
【００８１】
本実施形態は上述した知見に基づくのであって、隣接する各一対のバス電極６の間に電圧を印加する方法を採用している。隣接する一対のバス電極６に電圧を印加すると、両バス電極６に接続された表面電極３の間に短絡箇所が存在していて電流が流れるときにはジュール熱によって短絡箇所を溶断させることができる。バス電極６は表面電極３に比較すると膜厚が大きく抵抗率が小さいから、短絡箇所の近傍以外での表面電極３の発熱を抑制することができる。ただし、短絡箇所が存在する一対のバス電極６に連続的に電圧を印加すると、短絡箇所の近傍以外に熱が伝導され機能層４などに影響を与えるおそれがあるから、電圧を間欠的に印加するのが望ましい。また、バス電極６への電圧の印加時に、電圧または電流を監視するのが望ましい。電圧が間欠的に印加されると、短絡箇所には間欠的に電流が流れるから、短絡箇所の温度上昇を促しながらも他箇所への熱の伝導を抑制することができる。また、短絡箇所の分離が進むほどバス電極６の間の電圧が大きくなり通電電流が小さくなるから、定電流を流して電圧を監視するか定電圧を印加して電流を監視することによって短絡箇所の分離の進行を監視することができる。つまり、電圧が規定電圧（たとえば、電源装置の最大出力電圧になる）まで上昇するか電流が遮断されると、短絡箇所が除去されたと判断することができ、電圧の印加を停止することができる。
【００８２】
このような短絡箇所の監視および印加電圧の制御は、たとえば図１４に示す構成によって自動化されている。図示例は電源装置１１から隣接する各一対のバス電極６にそれぞれ定電圧を印加するとともに、変流器１２により電流を検出するものであって、変流器１２の出力はコンパレータを備えた判断回路１３に入力される。判断回路１３では、短絡箇所の分離条件が満たされると（変流器１２の出力が０になると）、当該箇所に対する電源装置１１の出力を停止させる。バス電極６に対しては、電源装置１１から定電流を通電し、電源装置１１の出力端間に接続した分圧抵抗によって電圧を検出するようにしてもよい。この場合も分圧抵抗の出力はコンパレータを備える判断回路１３に入力され、判断回路１３において短絡箇所の分離条件が満たされると、電源装置１１の動作が停止される。
【００８３】
ところで、多数本のバス電極６が配列されているときには、隣接する各一対のバス電極６の間にそれぞれ電圧を印加したのでは作業に長時間を要することになる。そこで、すべてのバス電極６に対して、各一対のバス電極６の間の印加電圧が等しくなるように異なる電圧を印加し、サーモグラフィのような温度検出装置を用いて機能層４の全体の温度分布を監視する。このような温度検出装置を用いると、短絡箇所が存在する部位では発熱によって急速に温度が上昇するから、周囲よりも温度の高い部位を検出することによって短絡箇所を容易に探し出すことができる。このようにして探し出した短絡箇所を挟む一対のバス電電極６に対して上述したように電圧を印加すれば、短絡箇所を分離することができる。なお、本実施形態の技術は、独立した複数個の表面電極３がバス電極６に接続されていない場合にも適用可能であって、隣接する表面電極３の間の短絡を解消するために、隣接する各一対の表面電極３の間に電圧を印加することによって表面電極３の間の短絡箇所を溶断させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施形態１を示す断面視した工程図である。
【図２】同上の平面視した工程図である。
【図３】実施形態２を示す断面視した工程図である。
【図４】同上の平面視した工程図である。
【図５】実施形態１、２に用いる絶縁層の形成例を示す工程図である。
【図６】実施形態１、２における表面電極の形成例を示す工程図である。
【図７】実施形態３を示す断面視した工程図である。
【図８】同上の平面視した工程図である。
【図９】同上における表面電極の形成例を示す工程図である。
【図１０】同上における絶縁層およびバス電極の形成例を示す平面図である。
【図１１】実施形態４を示す断面図である。
【図１２】（ａ）は実施形態５を示す断面図、（ｂ）は同上の平面図である。
【図１３】（ａ）実施形態５の他例を示す断面図、（ｂ）は同上の平面図である。
【図１４】実施形態６を示す概略構成図である。
【図１５】従来例を示す概略構成図である。
【図１６】同上の要部拡大図である。
【図１７】同上の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  支持基板
２  下部電極
３  表面電極
４  機能層
５  絶縁層
５ａ  窓孔
５ｂ  分離溝
６  バス電極
【図１】
2005294030.tif 000003
【図２】
2005294030.tif 000004
【図３】
2005294030.tif 000005
【図４】
2005294030.tif 000006
【図５】
2005294030.tif 000007
【図６】
2005294030.tif 000008
【図７】
2005294030.tif 000009
【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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