(57)【要約】【課題】電子放出特性および信頼性それぞれのより一層の向上を図ることが可能な電界放射型電子源の製造方法を提供する。【解決手段】第１電極２と、第１電極２に対向した第２電極７と、第１電極２と第２電極７との間にある強電界ドリフト層６とを備え、第２電極７を通して電子を放出可能な電界放射型電子源の製造方法であり、第１電極２の一表面側に半導体層３を形成する第１の工程と、陽極酸化処理にて半導体層３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４を形成する第２の工程と、多孔質半導体層４を酸化若しくは窒化することにより強電界ドリフト層６を形成する第３の工程と、第２電極７を形成する第４の工程とを備え、第４の工程の後に、強電界ドリフト層６に残留している不純物を超臨界流体を利用して除去する第５の工程を備える。【選択図】図１
2013235799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にある強電界ドリフト層とを備え、前記第２電極を通して電子を放出可能な電界放射型電子源の製造方法であって、前記第１電極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、前記多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより前記強電界ドリフト層を形成する第３の工程と、前記第２電極を形成する第４の工程とを備え、前記第４の工程の後に、前記強電界ドリフト層に残留している不純物を超臨界流体を利用して除去する第５の工程を備え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２の工程と前記第３の工程との間、前記第３の工程の後の少なくとも１段階で前記第１電極の前記一表面側に残留している水分および不純物を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放射型電子源の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導電性基板と、この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、強電界ドリフト層上に形成された表面電極とを備えた電界放射型電子源が知られている（例えば、特許文献１）。この電界放射型電子源は、表面電極が導電性基板に対して高電位側となるように表面電極と導電性基板との間に電圧を印加することにより、導電性基板から強電界ドリフト層に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。なお、この種の電界放射型電子源では、導電性基板の少なくとも一部が、下部電極（第１電極）を構成し、表面電極が、上部電極（第２電極）を構成している。
【０００３】
ところで、特許文献１には、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製造方法が提案されている。この製造方法は、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、陽極酸化処理にて上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、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の工程とを有している。さらに、この製造方法は、第２の工程と第３の工程との間、第３の工程の後の少なくとも１段階で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ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５２７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電界放射型電子源は、上述の製造方法を採用することにより電子放出特性および信頼性が向上するが、電子放出特性および信頼性それぞれのより一層の向上が期待されている。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、電子放出特性および信頼性それぞれのより一層の向上を図ることが可能な電界放射型電子源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】
【０００７】
本発明の電界放射型電子源の製造方法は、第１電極と、前記第１電極に対向した第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間にある強電界ドリフト層とを備え、前記第２電極を通して電子を放出可能な電界放射型電子源の製造方法であって、前記第１電極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、前記多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより前記強電界ドリフト層を形成する第３の工程と、前記第２電極を形成する第４の工程とを備え、前記第４の工程の後に、前記強電界ドリフト層に残留している不純物を超臨界流体を利用して除去する第５の工程を備えることを特徴とする。
【０００８】
この電界放射型電子源の製造方法において、前記第２の工程と前記第３の工程との間、前記第３の工程の後の少なくとも１段階で前記第１電極の前記一表面側に残留している水分および不純物を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電界放射型電子源の製造方法においては、電子放出特性および信頼性それぞれのより一層の向上を図ることが可能な電界放射型電子源を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】実施形態の電界放射型電子源の概略斜視図である。
【図３】（ａ）は実施形態の電界放射型電子源の一部破断した概略断面図、（ｂ）は実施形態の電界放射型電子源の一部破断した他の概略断面図である。
【図４】（ａ）は実施形態の電界放射型電子源の要部概略断面図、（ｂ）は実施形態の電界放射型電子源の動作原理説明図である。
【図５】実施形態の電界放射型電子源の動作説明図である。
【図６】実施形態および比較例それぞれの電界放射型電子源の電子放出特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施形態における電界放射電子源１０は、図２〜図４に示すように、第１電極２と、この第１電極２に対向した第２電極７と、第１電極２と第２電極７との間にある強電界ドリフト層６とを備え、第２電極７を通して電子を放出可能なものである。ここで、第１電極２は、基板１の一表面側に形成されている。また、第１電極２と第２電極７とは、第１電極２の厚み方向に離れて配置されている。第２電極７の厚さは、１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。
【００１２】
電界放射型電子源１０は、第１電極２および第２電極７それぞれを帯状の形状としてある。また、電界放射型電子源１０は、基板１の上記一表面上において複数の第１電極２が列設されており、強電界ドリフト層６を含む機能層１６が基板１の上記一表面側において各第１電極２および基板１の上記一表面を覆うように形成されている。そして、電界放射型電子源１０は、機能層１６における第１電極２側とは反対の表面側において、複数の第２電極７が列設されている。これら複数の第２電極７は、第１電極２に交差する方向に列設されている。
【００１３】
この電界放射型電子源１０は、複数の第１電極２の群と複数の第２電極７の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、第１電極２と強電界ドリフト層６と第２電極７とを備えた電子源素子１０ａを配置したことに相当する。したがって、この電界放射型電子源１０では、電圧を印加する第２電極７と第１電極２との組を選択することによって、所望の電子源素子１０ａから電子を放出させることが可能となる。第１電極２の長手方向の両端部上には、パッド２７が形成されている。また、第２電極７の長手方向の両端部上には、パッド２８が形成されている。
【００１４】
機能層１６は、第１電極２の厚み方向において第１電極２と第２電極７との両方に重なる各領域の各々に、強電界ドリフト層６を備えている。また、機能層１６は、強電界ドリフト層６以外の部分が、半導体層３により構成されている。機能層１６は、半導体層３の一部が強電界ドリフト層６と第１電極２との間に介在している。機能層１６は、強電界ドリフト層６と、半導体層３のうち強電界ドリフト層６と第１電極２との間に介在している部分３ａとで、電子通過層を構成している。電子通過層は、第１電極２から注入された電子が第２電極７へ向って通過する層である。機能層１６は、強電界ドリフト層６と第１電極２との間に半導体層３の一部が介在していない構成でもよい。すなわち、電子通過層は、強電界ドリフト層６のみにより構成してもよい。また、機能層１６は、半導体層３のうち互いに隣り合う強電界ドリフト層６の間にある領域が、隣り合う電子源素子１０ａ間でのクロストークの発生を抑制する素子分離部３ｂを構成している。
【００１５】
また、電界放射型電子源１０は、各第２電極７の幅方向の両側の各々に、第２電極７の長手方向に沿って配置され第２電極７に電気的に接続されたバス電極２５を備えている。
【００１６】
また、電界放射型電子源１０は、機能層１６のうち第２電極７の長手方向に沿った方向において隣り合う強電界ドリフト層６の間の素子分離部３ｂ上に、素子分離部３ｂと第２電極７との間に介在する絶縁層８を備えている。電界放射型電子源１０は、絶縁層８を備えていることにより、クロストークの発生をより抑制することが可能となる。絶縁層８は、シリコン酸化膜により構成してあるが、これに限らず、例えば、シリコン窒化膜により構成してもよいし、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜により構成してもよい。
【００１７】
基板１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１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。
【００１８】
第１電極２は、導電層により構成してある。第１電極２の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。第１電極２を構成する導電層は、単層構造でもよいし、２層以上の多層構造でもよい。第１電極２は、多層構造を有する導電層により構成する場合、例えば、基板１上のＴｉ膜と当該Ｔｉ膜上のＷ膜との積層膜を採用することができる。この場合、第１電極２は、例えば、厚さが５０ｎｍのＴｉ膜と厚さが２５０ｎｍのＷ膜との積層膜からなる導電層により構成することができる。導電層の材料としては、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金属間化合物（シリサイドなど）などを採用することができる。
【００１９】
機能層１６は、各第１電極２と基板１の上記一表面とに跨って形成されている。要するに、機能層１６は、各第１電極２および基板１の上記一表面を覆うように形成されている。機能層１６は、基板１の上記一表面側に各第１電極２を形成した後に基板１の上記一表面側に成膜された半導体層３から形成されている。機能層１６における強電界ドリフト層６は、半導体層３の一部を陽極酸化処理することで形成された多孔質半導体層を酸化若しくは窒化することにより形成されている。半導体層３は、ノンドープの多結晶シリコン層により構成することが好ましい。なお、本実施形態では、機能層１６の厚さを１．５μｍに設定してあるが、この数値は一例であり、特に限定するものではない。機能層１６の厚さは、例えば、０．５μｍ〜２μｍ程度の範囲で設定することが好ましい。
【００２０】
強電界ドリフト層６は、少なくとも、図４（ｂ）に示すように、第１電極２（図４（ａ）参照）の厚み方向に沿って形成された複数のグレイン３２と、各グレイン３２それぞれの表面に形成された薄い第１の絶縁膜３５と、互いに隣り合うグレイン３２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。電界放射型電子源１０は、微結晶半導体３３が、微結晶シリコンにより構成され、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。ここで、機能層１６における素子分離部３ｂには、上述の微結晶半導体３３や各絶縁膜３４，３５は形成されていない。
【００２１】
第２電極７の厚さは、１０〜１５ｎｍ程度の範囲で設定することが好ましい。第２電極７は、機能層１６側の第１導電層と、第１導電層に積層された第２導電層とで構成されている。第１導電層の材料としては、Ｃｒを採用しているが、Ｃｒに限らず、例えば、Ｎｉ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｒｈ，Ｈｆ，Ｉｒなどを採用してもよい。第２導電層の材料としては、Ａｕが好ましい。なお、電界放射型電子源１０は、第１導電層、第２導電層の厚さをそれぞれ２ｎｍ、１０ｎｍに設定してあるが、これらの数値に特に限定するものではない。
【００２２】
第２電極７の材料は、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が好ましい。第２電極７は、２層構造に限らず、単層構造でもよい。
【００２３】
電子源素子１０ａから電子を放出させる場合には、例えば、図５に示すように、第２電極７が第１電極２に対して高電位側となるように第２電極７と第１電極２との間に直流の駆動電圧Ｖpsを印加すればよい。また、電界放射型電子源１０の電子放出特性を測定する場合や、電界放射型電子源１０を使用する場合などには、電界放射型電子源１０に対向するコレクタ電極９を設け、コレクタ電極９が第２電極７に対して高電位側となるようにコレクタ電極９と第２電極７との間に直流の加速電圧Ｖｃを印加することが好ましい。図５中の一点鎖線の矢印は、第２電極７を通して放出された電子ｅ−の流れを示す（図４（ｂ）中の実線の矢印は、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電子ｅ−の流れを示す）。なお、第１電極２から強電界ドリフト層６に注入されて強電界ドリフト層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、第２電極７を容易にトンネルし放出される。つまり、強電界ドリフト層６では、第１電極２に対して第２電極７を高電位側としたときに作用する電界により第１電極２から第２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。
【００２４】
各パッド２７，２８の材料としては、例えば、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｕ，Ｐｄなどを採用することができる。
【００２５】
バス電極２５の材料としては、例えば、ＡｌやＣｕなどの抵抗率の小さな材料が好ましい。また、バス電極２５の厚さ寸法は、第２電極７の厚さ寸法よりも大きいのが好ましい。
【００２６】
以下の説明では、電子源素子１０ａにおいて第２電極７と第１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と第２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。電子源素子１０ａは、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〔％〕）が高い。電子源素子１０ａは、第２電極７と第１電極２との間に印加する駆動電圧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。また、電子源素子１０ａは、電子放出特性の真空度依存性が小さい。また、電子源素子１０ａは、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。
【００２７】
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、第２電極７と第１電極２との間に第２電極７を高電位側として駆動電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極９と第２電極７との間にコレクタ電極９を高電位側として加速電圧Ｖｃを印加する。すると、電子源素子１０ａでは、第１電極２から強電界ドリフト層６へ電子が熱的に励起されて注入される。そして、強電界ドリフト層６に注入された電子は、第２の絶縁膜３４にかかっている強電界により加速され、強電界ドリフト層６内でグレイン３２の間の部分を第２電極７に向かってドリフトする。したがって、電子源素子１０ａは、駆動電圧Ｖpsが所定値（例えば、第２電極７の電位が仕事関数以上となる電圧）以上であれば、第２電極７に到達した電子が第２電極７をトンネルし真空中に放出される。強電界ドリフト層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は、強電界ドリフト層６中をほとんど散乱されることなくドリフトし、第２電極７を通して真空中に放出される。また、強電界ドリフト層６で発生した熱はグレイン３２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、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、第２電極７を容易にトンネルし真空中に放出される。この電子源素子１０ａは、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。
【００２８】
以下、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。
【００２９】
電界放射型電子源１０の製造にあたっては、まず、基板１を準備する（図１（ａ））。なお、基板１は、電界放射型電子源１０を複数形成することが可能なウェハ状態のものが好ましい。また、基板１の厚さは、０．７ｍｍとしたが、特に限定するものではない。
【００３０】
基板１を準備した後には、基板１の上記一表面側に第１電極２を形成する第１電極形成工程を行うことによって、図１（ｂ）に示す構造を得る。第１電極形成工程では、例えば、基板１の上記一表面側の全面に第１電極２の基礎となる導電層を、スパッタ法や蒸着法などにより成膜してから、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して導電層をパターニングすることで第１電極２を形成する。また、第１電極形成工程では、リフトオフ法とスパッタ法とを利用して第１電極２を形成するようにしてもよい。導電層としては、例えば、基板１の上記一表面上のＴｉ膜と、このＴｉ膜上のＷ膜との積層膜を採用しているが、導電層として単層膜を採用してもよい。
【００３１】
第１電極形成工程の後には、基板１の上記一表面側にノンドープの多結晶シリコン層からなる半導体層３を形成する半導体層形成工程を行うことにより、図１（ｃ）に示す構造を得る。半導体層形成工程では、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によってノンドープの多結晶シリコン層あるいはアモルファスシリコン層を成膜してから、アニール処理を行うことで半導体層３を形成するようにしている。アニール処理は、例えば、Ｈ２ガス雰囲気中、Ｎ２ガス雰囲気中あるいはＨ２ガスとＮ２ガスとの混合ガス雰囲気中などで行えばよい。また、多結晶シリコン層の形成方法は、プラズマＣＶＤ法に限らず、例えば、ＣＧＳ（Continuous Grain Silicon）法や触媒ＣＶＤ法などを採用してもよい。半導体層３の厚さは、１．５μｍに設定してあるが、特に限定するものではない。なお、本実施形態では、半導体層形成工程が、第１電極２の一表面側に半導体層３を形成する第１の工程を構成している。
【００３２】
半導体層３を形成した後には、半導体層３における多孔質半導体層４の形成予定領域以外の表面を覆うレジスト層（図示せず）をフォトリソグラフィ技術を利用して形成するレジスト層形成工程を行う。このレジスト層形成工程の後には、陽極酸化処理にて半導体層３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４を形成する陽極酸化処理工程を行うことによって、図１（ｄ）に示す構造を得る。陽極酸化処理では、まず、所定の電解液の入った処理槽（図示せず）を準備し、半導体層３の表面が電解液に接した状態で、半導体層３の表面側に白金電極などからなる陰極（図示せず）を対向配置する。次に、陽極酸化処理では、陰極と第１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、多孔質半導体層４を形成する。陽極酸化処理工程では、半導体層３のうち、第１電極２の厚み方向において第１電極２に重なる部分に、所定厚さ寸法の多孔質半導体層４が形成されるが、第１電極２に重ならない部分では半導体層３がそのまま残存する。多孔質半導体層４の所定厚さ寸法は、陽極酸化処理工程前の半導体層３の厚さ寸法よりも小さく設定してあるが、同じ値に設定してもよい。陽極酸化処理においては、半導体層３の半導体材料がシリコンなので、電解液として、例えば、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ることができる。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、半導体層３の半導体材料に応じて適宜の混合液を用いればよい。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の所定時間を１２秒に設定してあるが、これらの数値はいずれも一例であり、特に限定するものではない。陽極酸化処理では、隣り合うグレイン３２の粒界付近で陽極酸化反応が優先的に進むので、多数の微結晶半導体３３が半導体層３の厚み方向に連なって形成されるものと推考される。また、本実施形態では、半導体層３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、陽極酸化処理中に、半導体層３に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が、ｐ形の多結晶シリコン層により構成する場合には、光照射の必要はない。なお、本実施形態では、陽極酸化処理工程が、陽極酸化処理にて半導体層３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４を形成する第２の工程を構成している。
【００３３】
陽極酸化処理工程の後には、多孔質半導体層４を酸化もしくは窒化することにより強電界ドリフト層６を形成する強電界ドリフト層形成工程を行うことによって、図１（ｅ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、強電界ドリフト層形成工程が、多孔質半導体層４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の工程を構成している。
【００３４】
強電界ドリフト層形成工程では、多孔質半導体層４を酸化する場合、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準備する。その後には、多孔質半導体層３と電解質溶液とが接した状態で白金電極などからなる対向電極（図示せず）を配置する。その後には、対向電極と第１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、対向電極と第１電極２との間の電圧が規定電圧だけ上昇するまで多孔質半導体層４を電気化学的に酸化する。これにより、強電界ドリフト層形成工程では、グレイン３２、微結晶半導体３３、第１の絶縁膜３５、および第２の絶縁膜３４を少なくとも含む強電界ドリフト層６が形成される。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。また、多孔質半導体層４を窒化する方法は、例えば、電気化学的な窒化方法を採用することができる。
【００３５】
強電界ドリフト層６を形成した後には、上記レジスト層を除去する。その後には、絶縁層８を形成する絶縁層形成工程を行ってから、第２電極７を形成する第２電極形成工程を行う。なお、本実施形態では、第２電極形成工程が、第２電極７を形成する第４の工程を構成している。
【００３６】
第２電極形成工程の後には、バス電極２５を形成するバス電極形成工程を行うことによって、図１（ｆ）に示す構造を得る。その後には、各パッド２７，２８を形成するパッド形成工程、紫外光とオゾンとの少なくも一方を第２電極７に照射することで第２電極７の表面の有機物などを除去する有機物除去工程を行うことによって、電界放射型電子源１０を得ることができる。なお、ウェハレベルで１枚のウェハに複数個の電界放射型電子源１０を形成した後で、個々の電界放射型電子源１０に裁断するダイシング工程を行えばよい。
【００３７】
絶縁層形成工程では、例えば、絶縁層８の基礎となるシリコン酸化膜をスパッタ法によって成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用してシリコン酸化膜をパターニングすることで絶縁層８を形成すればよい。
【００３８】
第２電極形成工程では、例えば、第２電極７の基礎となる第１導電層と第２導電層との積層膜からなる導電膜を蒸着法やスパッタ法などによって成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記導電膜をパターニングすることで第２電極７を形成すればよい。
【００３９】
バス電極形成工程では、例えば、バス電極２５の基礎となる第１の金属膜を蒸着法やスパッタ法などによって成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第１の金属膜をパターニングすることでバス電極２５を形成すればよい。
【００４０】
パッド形成工程では、例えば、パッド２７，２８の基礎となる第２の金属膜を蒸着法やスパッタ法などによって成膜した後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第２の金属膜をパターニングすることでパッド２７，２８を形成すればよい。
【００４１】
ダイシング工程は、例えば、レーザ光を利用したダイシング方法を採用することが好ましい。なお、ダイシング工程は、必ずしも必須の工程ではない。
【００４２】
また、電界放射型電子源１０の構造は、図２の構造のように複数の第２電極７の群と複数の第１電極２の群とからなるマトリクス（格子）の格子点に、電子源素子１０ａを配置した構成に限らず、電子源素子１０ａを１つだけ備えた構成でもよい。この場合、バス電極２５は不要である。
【００４３】
ところで、本願発明者らは、第２電極７について、ＳＥＭ（ScanningElectron Microscopy）による断面観察を行い、強電界ドリフト層６の表面における単位面積当たりの第２電極７の被覆率を推定した。その結果、本願発明者らは、上述の被覆率に関して、７０％という推定値を得た。そして、本願発明者らは、第２電極形成工程において、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して上記導電膜をパターニングしていることに起因して、有機溶剤、リンス液、純水、フォトレジストなどが、強電界ドリフト層６のうち第２電極７により被覆されていない箇所から強電界ドリフト層６へ浸入し、強電界ドリフト層６中に残留しているのではないかと推考した。
【００４４】
そこで、本願発明者らは、第４の工程の後に、強電界ドリフト層６に残留している不純物を超臨界流体を利用して除去する第５の工程を行うことを考えた。第５の工程は、強電界ドリフト層形成工程よりも後に形成するレジスト層を除去する際に用いる有機溶剤やリンス液や純水やフォトレジストなどの残留成分からなる不純物を除去するための工程であり、バス電極形成工程やパッド形成工程がある場合には、これらの工程の後に行う。要するに、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法では、第２電極７の形成が終わり、且つ、フォトレジストなどのレジストを除去する工程が終了した後で、第５の工程を行う。
第５の工程では、超臨界流体として二酸化炭素の超臨界流体を利用することが好ましい。
【００４５】
図６は、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０および比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源それぞれの電子放出特性を示している。比較例の製造方法は、第５の工程を行わない点のみが実施形態の電界放射型電子源の製造方法と相違している。
【００４６】
図６は、横軸が駆動電圧Ｖps、縦軸がダイオード電流Ｉpsの電流密度であり、Ａ１、Ａ２が、比較例の電界放射型電子源の電子放出特性、実施形態の電界放射型電子源１０の電子放出特性をそれぞれ示している。すなわち、図６では、Ａ１（黒丸）が、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源の電子放出特性を示し、Ａ２（黒四角）が、実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０の電子放出特性を示している。
【００４７】
図６から、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０では、駆動電圧Ｖpsが１２Ｖ以上の場合、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源よりもダイオード電流Ｉpsの電流密度が若干小さくなっていることが分かる。また、図６から、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０では、駆動電圧Ｖpsが１２Ｖ未満の場合、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源に比べてダイオード電流Ｉpsの電流密度が小さくなっていることが分かる。また、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０では、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源に比べて、長寿命化を図れることが確認された。よって、本願発明者らは、駆動電圧Ｖpsが１２Ｖ未満のときに流れる電流はリーク電流に起因したものが多いと推考した。また、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０では、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源に比べて電子放出効率が向上していることが確認された。
【００４８】
また、本願発明者らは、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０および比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源それぞれについてのＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）による不純物の深さ方向プロファイルを比較検討した。その結果、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法により製造された電界放射型電子源１０では、比較例の製造方法により製造された電界放射型電子源に比べて強電界ドリフト層６中のＣおよびＨそれぞれの濃度が低くなっていることが確認された。これは、有機溶剤、リンス液、純水、フォトレジストなどに起因して強電界ドリフト層６中に残留していたＣおよびＨが、第５の工程を行うことにより、強電界ドリフト層６のうち第２電極７により被覆されていない箇所から脱離したためであると推考される。
【００４９】
以上説明した本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法では、第５工程よりも前の段階で強電界ドリフト層６中に残留していた不純物を、第５の工程により、強電界ドリフト層６の構造を破壊することなく低減することが可能となり、電子放出特性および信頼性それぞれのより一層の向上を図ることが可能となる。
【００５０】
また、上述の電界放射型電子源１０の製造方法では、第２の工程と第３の工程との間、第３の工程の後の少なくとも１段階で第１電極２の上記一表面側に残留している水分および不純物（ここでは、強電界ドリフト層６に残留している水分および不純物）を超臨界流体を利用して除去する超臨界乾燥工程を備えるようにしてもよい。これにより、本実施形態の電界放射型電子源１０の製造方法では、強電界ドリフト層６の構造を破壊することなく強電界ドリフト層６中の水分および不純物を除去することが可能となる。このような電界放射型電子源１０の製造方法では、電子放出特性および信頼性それぞれの更なる向上を図ることが可能となる。
【００５１】
超臨界乾燥工程では、超臨界流体として二酸化炭素の超臨界流体を利用することが好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
２  第１電極
３  半導体層
４  多孔質半導体層
６  強電界ドリフト層
７  第２電極
１０  電界放射型電子源
【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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