電子銃および量子細線の製造方法
【目的】 再現性よく均一な形状の電子銃を製造することができる電子銃の製造方法を提供する。
【構成】 面方位（１００）の単結晶シリコン基板１表面に、異方性エッチングによりウエッジ形状１０の二つの面の（１１１）面を別々に形成し、このウエッジ形状の先端直上部分に成膜された金属膜１１を、レジスト８を塗布し、レジストエッチバックを行い突出させ、この突出した部分の金属膜を除去して、ゲート電極１１を形成する電子銃の製造方法。
【構成】 面方位（１００）の単結晶シリコン基板１表面に、異方性エッチングによりウエッジ形状１０の二つの面の（１１１）面を別々に形成し、このウエッジ形状の先端直上部分に成膜された金属膜１１を、レジスト８を塗布し、レジストエッチバックを行い突出させ、この突出した部分の金属膜を除去して、ゲート電極１１を形成する電子銃の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子銃および量子細線の製造方法に関し、特に、真空マイクロデバイス、ブラウン管または電子顕微鏡などの電子放出源として利用されるシリコン製電子銃および発光素子や高速素子に利用できるシリコン製量子細線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体超微細加工技術の発展はめざましく、数ｎｍ程度の構造物を形成するに至っている。シリコン製の電子銃や量子細線は、この超微細加工技術によって形成される構造物で、電子銃は、分子レベルの尖鋭さをもつ先端を形成して、この電子銃先端から電界放射により電子を放射する冷陰極型電子銃の一つである。また、量子細線は、電子の単一モード化（または１次元化、０次元化）を図ることによって、発光素子などの光デバイスや高速素子等の電子デバイスの大幅な性能向上、新たな概念の新デバイスの創成の可能性などから注目されている。シリコンを用いた電子銃の一つに、ウエッジ状の形状をした電子放出部をもつものがあり、従来のウエッジ型電子銃の製造方法としては、例えば、Ｈ．Ｇ．Ｇｒａｙらが開示した方法(Technical Direst of IVMC91,Nagahama 1991, 34 〜35頁）がある。
【０００３】この製造方法は、まず、図８に示すように、シリコン基板１０１上にＳｉＯ2を成膜し、これを図示するように方形上に残し、マスク材１０２とし、シリコン基板１０１を異方性エッチング液によりエッチングする。このとき、マスク材１０２の下は、アンダーエッチングされるので、その断面が図９ａに示すように、シリコン基板１０１のマスク材１０２と接する部分が台形の上辺で、ほぼ線状になるように制御しながらエッチングを行う。
【０００４】次に、このシリコン基板１０１を熱酸化してＳｉＯ2 膜１０３を形成することにより、図９ｂに示すように、断面が酸化によるシリコンのくわれによって、その頂点が尖鋭な三角形となるようにして、ウエッジ型の電子銃電子放出部を形成する。
【０００５】次に、図９ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０４およびゲート電極１０５となる金属膜を成膜する。そして、マスク材１０２（ＳｉＯ2 ）と熱酸化により形成されたＳｉＯ2 を除去することにより、図９ｄに示すように、マスク材１０２によってセルフアラインに形成されたゲート電極１０５が形成されて、電子銃が製造される。
【０００６】また、従来の量子細線としては、例えば、ＪＪＡＰ(JAPANESE JOURNAL OF PHYSICS Vol.30, No.9A, (1991) PP.L1606 〜L1607) に開示された方法があり、ＳＯＩ基板を用いて、ＳＯＩ基板の下部シリコン層からＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層により電気的に絶縁された量子細線を形成している。
【０００７】この量子細線の製造方法は、図１０にその完成形状を示すが、前述した電子銃の製造方法とほぼ同様な工程で、基本的には図８および図９に示した工程図において、その基板がＳＯＩ基板を用いていること、および電極の形成（図９ｃおよびｄ）を行っていない点が異なる。
【０００８】図１０ａの場合には、ＳＯＩ上部シリコン層の面方位が（１００）のＳＯＩ基板２００を用いて、上部シリコン層表面に、方形上に残したマスク材２０２を形成し、異方性エッチング液により、マスク材２０２の下をアンダーエッチングして、マスク材２０２と接する部分が台形の上辺でほぼ線状になった断面三角形の量子細線２１０を形成しており、また、図１０ｂの場合には、基板としてＳＯＩ上部シリコン層の面方位が（１１０）のＳＯＩ基板２００を用いて同様の工程により断面が四角形の量子細線２１０を形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の電子銃や量子細線の製造方法では、マスク材１０２や２０２の下をアンダーエッチングする際に、マスク材１０２や２０２との接点ができるだけ細い線状となったときに、エッチングを終了させることが必要であるが、この終了点を正確に判別することは非常に難しく、具体的には、エッチング時間（エッチング液に浸漬している時間）を調節することにより行うのであるが、わずかな液温の変化によりエッチングレートが異なり、エッチング液から引き出す時間の誤差によってもシリコンの先端がエッチングされ過ぎてマスク材１０２や２０２が剥がれてしまったり、また、逆にエッチングが足りず先端が幅広く残り、電子銃では以降の工程である先端部を尖鋭にするための熱酸化工程が非常に長くなり、量子細線では量子細線としての効果が得られないなど、その再現性が難しく、常に均一な形状の電子銃を得られないという問題がある。
【００１０】また、マスク材の形成の際には、マスク材形状として大きなものを形成してしまうと、マスク材下の異方性エッチングの際に、（１１１）面が露出した時点で、ほぼ（１１１）面のエッチングは停止してしまうので、電子銃や量子細線となる微細構造が形成できない。このため、マスク材形成の際のリソグラフィーには高精度なリソグラフィー技術や装置が必要となり、設備投資や生産性などの点から量産化が困難であるといった問題もある。
【００１１】そこで、本発明の目的は、再現性よく均一な形状の電子銃および量子細線を製造することができる電子銃および量子細線の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の単結晶シリコン基板表面に、マスク材を形成する工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面をエッチングする工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第２の（１１１）面を露出する工程と、該第２の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、該金属膜上にレジストを塗布し、レジストエッチバックする工程と、該エッチバック工程により、レジスト面より突き出した部分の金属膜を除去する工程と、前記第１の（１１１）面と第２の（１１１）面により構成される角の頂点部分を覆っている前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記レジストを除去する工程とを有することを特徴とする電子銃の製造方法である。
【００１３】また上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板を異方性エッチングして、上部シリコン層に第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に第２の（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法である。
【００１４】さらに上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板をエッチングして、上部シリコン層に垂直なシリコン面を形成する工程と、該垂直なシリコン面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法である。
【００１５】
【作用】本発明の電子銃の製造方法は、まず、マスク材の開口部からシリコン基板を異方性エッチングすることにより、マスク材の端部から（１１１）面が徐々に異方性エッチングによりシリコンがエッチングされるに従って露出し、第１の（１１１）面が露出される。この異方性エッチングは（１１１）面のエッチング速度が極めて遅いため、マスク材端部より露出した（１１１）面のエッチングは進行しない。これによりウエッジ型電子銃の電子放出部の一面が形成される。
【００１６】露出させた第１の（１１１）面は第１の絶縁膜を形成することにより保護し、前記マスク材を除去して、除去した部分のシリコン面をエッチングにより掘り下げてから、第２の（１１１）面を第１の（１１１）面と同様に異方性エッチングにより露出させる。この第２の（１１１）面も（１１１）面が露出することにより（１１１）面のエッチングは進行しないため、第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とが接触した時点でエッチングは停止し、ウエッジ型電子銃の電子放出部の他の一面が形成される。
【００１７】この異方性エッチングによるエッチングは、前述したように、（１１１）面が露出したところで（１１１）方向のエッチングは進行せず、ほぼ停止するため、エッチング液への浸漬時間の制御や温度によるエッチングレートの変化に左右されることなく再現性よく第１の（１１１）面と第２の（１１１）によって形成されるウエッジ形状の電子放出部が形成できる。
【００１８】本発明の電子銃の製造方法によるゲート電極の形成は、第１の絶縁膜形成後、第２の（１１１）面形成の際には、シリコン面を掘り下げた後に第２の（１１１）面を形成しているので、この第２の（１１１）面は第１の絶縁膜より下に形成されることになり、その後第２の絶縁膜が第１の絶縁膜の下方に形成されることになる。そして、ゲート電極となる金属膜を第１および第２の絶縁膜上に形成するが、このとき金属膜は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜によって、第１および第２の（１１１）面により形成された電子放出部直上に突出している。このため、電子放出部先端を隠すように突出している部分だけが、以後の工程であるレジストエッチバックによりレジスト面から突き出すことになる。この突出している金属膜を除去し、さらに電子放出部先端の酸化膜（ＳｉＯ2 ）およびレジストを除去することにより、電子放出部先端と、この電子放出部先端の周囲にゲート電極が再現性よく形成される。
【００１９】次に、本発明の量子細線の製造方法は、マスク材の開口部からＳＯＩ基板の上部シリコン層を異方性エッチングすることにより、マスク材の端部から（１１１）面が徐々に異方性エッチングによりシリコンがエッチングされるに従って露出し、第１の（１１１）面が露出される。この異方性エッチングは（１１１）面のエッチング速度が極めて遅いため、マスク材端部より露出した（１１１）面のエッチングは進行しないため、これにより断面三角形状の量子細線の一面が形成される。
【００２０】また、本発明の他の量子細線の製造方法においては、この工程で、異方性エッチングにより第１の（１１１）面を形成するの代わりに、ＲＩＥエッチングなどのエッチングによって、垂直なシリコン面を露出させて断面三角形状の量子細線の一面を形成する。
【００２１】露出させた第１の（１１１）面または垂直なシリコン面は、絶縁膜を形成することにより保護し、前記マスク材を除去して、除去した部分のシリコン面を異方性エッチングにより第２の（１１１）面を露出させる。この第２の（１１１）面も（１１１）面が露出することにより（１１１）面のエッチングは進行しないため、第１の（１１１）面または垂直なシリコン面と第２の（１１１）面とが接触した時点でエッチングは停止し、断面三角形状の量子細線の他の一面が形成される。
【００２２】この異方性エッチングによるエッチングは、前述したように、（１１１）面が露出したところで（１１１）方向のエッチングは進行せず、ほぼ停止するため、エッチング液への浸漬時間の制御や温度によるエッチングレートの変化に左右されることなく再現性よく第１の（１１１）面または垂直なシリコン面と第２の（１１１）によって形成され、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層によってＳＯＩ基板下部シリコン層から電気的に絶縁された断面三角形状の量子細線が再現性よく形成できる。
【００２３】
【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明を説明する。なお、同一部材に付いては同一の付号を付した。
【００２４】実施例１（電子銃の製造方法）
図１および図２は本発明の電子銃の製造方法を工程順に示すものである。
【００２５】本発明の電子銃の製造方法は、まず、図１ａに示すように、面方位（１００）の単結晶シリコン基板１の表面に、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を成膜し、これをレジスト塗布、フォトリソグラフィーおよびＲＩＥまたはＣＤＥなどのドライエッチングによりパターニングしてマスク２を形成する。
【００２６】次に、図１ｂに示すように、マスク２を形成したシリコン基板１を異方性エッチング液、例えばＫＯＨ水溶液、ヒドラジン水溶液およびエチレンジアミンピロカテコール液等の（１１１）面のみがエッチングされない異方性エッチング液を用いてエッチングし、ウエッジ型電子銃の電子放出部の一面となる第１の（１１１）面３を露出する。このとき、異方性エッチングによるシリコンのエッチングは、マスク２の端部から序々にシリコン基板１深さ方向に（１１１）面が露出しながら進行して行くが、（１１１）面は、マスク２によってシリコン基板表面が覆われていて、エッチングの異方性によりマスク２端部により止められているため、（１１１）面方向へは進行しない。
【００２７】従ってエッチングの制御には、ウエッジ形状の面としての制御を厳密に制御する必要はなく、単に、シリコン基板１の深さ方向をどの程度にするかを適宜選択して、それによりエッチング時間やエッチング条件を設定すればよい。そして、この深さ方向へのエッチング量は０．１〜２μｍ程度、もしくはこれ以上であっても電子銃完成後の特性に大きな影響を与えることがないので、特別厳密な制御は必要としない。例えば基板深さ方法へのエッチング量を１μｍに設定した場合には、エッチング液温度を６０℃とし、このエッチング温度も、周囲の状況の変化により多少変化してもさしつかえなく、エッチング時間を１〜５分程度と多少幅のある時間制御でよい。
【００２８】次に、図１ｃに示すように、露出させた第１の（１１１）面３を含むシリコン面を、熱酸化してＳｉＯ2 膜を成膜して、第１の絶縁膜４を形成する。
【００２９】次に、図１ｄに示すように、マスク２を除去する。
【００３０】次に、図１ｅに示すように、マスク２を除去して露出したシリコン面を、例えばＣＤＥによりシリコンのみを選択的にエッチングして掘り下げる。このとき、第１の絶縁膜として第１の（１１１）面３に成膜したＳｉＯ2 膜がマスクとなり第１の（１１１）面３が保護されている。掘り下げる深さは、電子銃の電子放出部が完成したときの電子放出部の大きさを決めることになるので、０．１〜１μｍ程度とするのが好ましい。
【００３１】このシリコン面を掘り下げる工程により、以後の工程の電子放出部先端の直上に形成されることになる金属膜を、レジストエッチバックによって、レジスト面より突き出させることになる。ここで、シリコン面を掘り下げるためにＣＤＥを用いたのは、第１の（１１１）面３を保護しているＳｉＯ2 とシリコンとのエッチング選択比がよく、ＳｉＯ2 をエッチングせずにシリコンのみをエッチングすることができ、ＳｉＯ2 部分をマスクとしてセルフアラインにシリコン面をエッチングすることができるため好ましい。また、ＣＤＥの他に、選択性のあるＲＩＥなどでもよい。
【００３２】次に、図１ｆに示すように、掘り下げた後のシリコン面を異方性エッチングして第２の（１１１）面５を露出させる。この工程は、前述した第１の（１１１）面３を露出させたときと同じである。この第２の（１１１）面５は、前述した第１の（１１１）面とちょうど接するように第２の（１１１）面５が現れることにより（１１１）面方向のエッチングが停止する。第１の（１１１）面３とこの第２の（１１１）面５が接する部分が、図示するように、断面が三角形の頂点となり、ウェッジ型電子銃の電子放出部１０が形成される。
【００３３】次に、図１ｇに示すように、第２の（１１１）面５を含む露出しているシリコン面に、熱酸化によりＳｉＯ2 膜を成膜して第２の絶縁膜６を形成する。
【００３４】次に、図２ｈに示すように、第１の絶縁膜４および第２の絶縁膜６上にゲート電極となる金属膜７を成膜する。金属膜７の成膜は、真空蒸着法により、例えばタングステン、モリブデンなどを成膜する。
【００３５】次に、図２ｉに示すように、全面にレジスト８を塗布し、図２ｊに示すように、レジストエッチバックを行い、電子放出部１０直上の金属膜７をレジスト８面より突出させる。この電子放出部１０直上の金属膜７は、第１の絶縁膜４が第２の絶縁膜６より突き出た形で形成されていることにより、その上に成膜されている金属膜７は、レジストエッチバックにより容易にレジスト８面より突出させることができる。
【００３６】次に、図２ｈに示すように、レジスト８面より突き出した金属膜７をＣＤＥ等により除去する。
【００３７】次に、図２ｌに示すように、金属膜７を除去した部分の第１および第２絶縁膜４および６であるＳｉＯ2 を除去して電子放出部１０先端を露出させ、図２ｍに示すように、レジスト８を除去することにより、電子放出部１０の両脇周辺にゲート電極１１が形成された電子銃が完成する。
【００３８】実施例２（量子細線の製造方法１）
本発明の第１の量子細線の製造方法は、まず、図３および図４ａに示すように、面方位（１００）の厚さ１０オングストローム〜１μｍ程度の上部単結晶シリコン層２３を有するＳＯＩ基板２０の表面に、厚さ０．０５〜０．５μｍの窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を成膜し、これをレジスト塗布、フォトリソグラフィーおよびＲＩＥまたはＣＤＥなどのドライエッチングによりパターニングしてマスク２を形成する。なお、マスク２の端部は、図３R>３に示したように、（１１０）方向となるようにする。
【００３９】次に、図４ｂに示すように、マスク２を形成したＳＯＩ基板２０を実施例１同様に、異方性エッチング液、例えばＫＯＨ水溶液、ヒドラジン水溶液およびエチレンジアミンピロカテコール液等の（１１１）面のみがエッチングされない異方性エッチング液を用いてエッチングし、断面三角形状の量子細線の一面となる第１の（１１１）面３を露出する。このとき、異方性エッチングによるシリコンのエッチングは、マスク２の端部から序々にＳＯＩ基板２０深さ方向に（１１１）面が露出しながら進行して行くが、（１１１）面は、マスク２によってシリコン基板表面が覆われていて、エッチングの異方性によりマスク２端部により止められているため、（１１１）面方向へは進行しない。また、深さ方向へのエッチングは上部シリコン層２１がエッチングされてＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出するまでエッチングする。
【００４０】従ってエッチングの制御には、面としての制御を厳密に制御する必要はなく、ＳｉＯ2 層２２が露出するようにエッチング時間やエッチング条件を設定すればよい。例えばエッチング液温度を６０℃とし、このエッチング温度も、周囲の状況の変化により多少変化してもさしつかえなく、エッチング時間を１〜５分程度と多少幅のある時間制御でよい。
【００４１】次に、図４ｃに示すように、露出させた第１の（１１１）面３を含むシリコン面を、熱酸化してＳｉＯ2 膜を成膜し、０．０１〜０．１μｍ程度の絶縁膜４を形成する。
【００４２】次に、図４ｄに示すように、マスク２を除去する。
【００４３】次に、図４ｅに示すように、マスク２を除去して露出したシリコン面を、異方性エッチングして第２の（１１１）面５を露出させる。この工程は、前述した第１の（１１１）面３を露出させたときと同じであり、厳密なエッチングの制御をようしない。この第２の（１１１）面５は、前述した第１の（１１１）面３とちょうど接するように第２の（１１１）面５が現れることにより（１１１）面方向のエッチングが停止する。また、深さ方向は、上部シリコン層２１がエッチングされてＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出する。
【００４４】第１の（１１１）面３とこの第２の（１１１）面５が接する部分が、図示するように、断面三角形の頂点となり、断面三角形状の量子細線３０が形成される。このあと必要により、熱酸化を行うことでより微細な量子細線とすることも可能である。
【００４５】これにより、図５ａに示す断面図および図５R>５ｂに示す斜視図のように、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２によって電気的に絶縁され、その高さｄはＳＯＩ基板の上部シリコン層の厚みにより決定され、頂点の角度αが７０．６゜の尖鋭な細線を形成することができる。
【００４６】実施例３（量子細線の製造方法２）
本発明の第２の量子細線の製造方法は、実施例２同様に、まず、図６ａに示すように、面方位（１００）の厚さ１０オングストローム〜１μｍ程度の上部単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板２０の表面に、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によりマスク２を形成する。なお、マスクの端部は、実施例２同様に、（１１０）方向となるようにする（図３参照）。
【００４７】次に、図６ｂに示すように、マスク２を形成したＳＯＩ基板２０のマスクによって覆われていない部分の上部シリコン層２３をＲＩＥによって、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出するまでエッチングして、垂直なシリコン面を露出させる。
【００４８】その後は、実施例２と同様に、露出させた垂直なシリコン面に熱酸化によって絶縁膜４を形成し、マスク２を除去し、異方性エッチングにより（１１１）面を露出させる工程を行うことにより、図６ｃに示すように、垂直なシリコン面と異方性エッチングにより形成した（１１１）面との接する部分が断面三角形状の頂点となり。ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２によって電気的に絶縁された断面三角形状の量子細線３０が形成される。このあと必要により、熱酸化を行うことでより微細な量子細線とすることも可能である。
【００４９】この第２の製造方法による量子細線は、図７R>７ａに示す断面図および図７ｂに示す斜視図のように、その高さｄは実施例２同様にＳＯＩ基板の上部シリコン層の厚みにより決定されるが、その頂点の角度αは３５．３゜と実施例２よりも極めて尖鋭な細線を形成することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子銃の製造方法によれば、従来の方法のように、マスク下を厳密な制御を行いながらアンダーエッチングして電子銃電子放出部を形成する必要はなく、電子銃の電子放出部およびゲート電極を極めて再現性よく、また均一に形成することができるので、大量生産が可能となる。
【００５１】また、本発明による量子細線の製造方法によれば、高精度のリソグラフィー技術や装置を用いることなく先端部分が尖鋭な細線を異方性エッチングによって、容易に再現性よく、また均一に形成することができるので、大量生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電子銃の製造方法の一実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図２】 図１に続く電子銃の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【図３】 本発明による量子細線の製造方法の実施例を説明するための斜視図である。
【図４】 本発明による第１の量子細線の製造方法の一実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図５】 本発明による第１の量子細線の製造方法の一実施例の完成形状を説明するための断面図（図５ａ）および斜視図（図５ｂ）である。
【図６】 本発明による第２の量子細線の製造方法の他の実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図７】 本発明による第２の量子細線の製造方法の他の実施例の完成形状を説明するための断面図（図７ａ）および斜視図（図７ｂ）である。
【図８】 従来の電子銃の製造方法を説明するための斜視図である。
【図９】 従来の電子銃の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】 従来の量子細線の製造方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１…シリコン基板、 ２…マスク、３、５…（１１１）面、 ４、６…絶縁膜、７…金属膜、 ８…レジスト、１０…電子放出部、 １１…ゲート電極、２０…ＳＯＩ基板。 ２１…下部シリコン層、２２…ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層、 ２３…上部シリコン層。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子銃および量子細線の製造方法に関し、特に、真空マイクロデバイス、ブラウン管または電子顕微鏡などの電子放出源として利用されるシリコン製電子銃および発光素子や高速素子に利用できるシリコン製量子細線の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体超微細加工技術の発展はめざましく、数ｎｍ程度の構造物を形成するに至っている。シリコン製の電子銃や量子細線は、この超微細加工技術によって形成される構造物で、電子銃は、分子レベルの尖鋭さをもつ先端を形成して、この電子銃先端から電界放射により電子を放射する冷陰極型電子銃の一つである。また、量子細線は、電子の単一モード化（または１次元化、０次元化）を図ることによって、発光素子などの光デバイスや高速素子等の電子デバイスの大幅な性能向上、新たな概念の新デバイスの創成の可能性などから注目されている。シリコンを用いた電子銃の一つに、ウエッジ状の形状をした電子放出部をもつものがあり、従来のウエッジ型電子銃の製造方法としては、例えば、Ｈ．Ｇ．Ｇｒａｙらが開示した方法(Technical Direst of IVMC91,Nagahama 1991, 34 〜35頁）がある。
【０００３】この製造方法は、まず、図８に示すように、シリコン基板１０１上にＳｉＯ2を成膜し、これを図示するように方形上に残し、マスク材１０２とし、シリコン基板１０１を異方性エッチング液によりエッチングする。このとき、マスク材１０２の下は、アンダーエッチングされるので、その断面が図９ａに示すように、シリコン基板１０１のマスク材１０２と接する部分が台形の上辺で、ほぼ線状になるように制御しながらエッチングを行う。
【０００４】次に、このシリコン基板１０１を熱酸化してＳｉＯ2 膜１０３を形成することにより、図９ｂに示すように、断面が酸化によるシリコンのくわれによって、その頂点が尖鋭な三角形となるようにして、ウエッジ型の電子銃電子放出部を形成する。
【０００５】次に、図９ｃに示すように、ゲート絶縁膜１０４およびゲート電極１０５となる金属膜を成膜する。そして、マスク材１０２（ＳｉＯ2 ）と熱酸化により形成されたＳｉＯ2 を除去することにより、図９ｄに示すように、マスク材１０２によってセルフアラインに形成されたゲート電極１０５が形成されて、電子銃が製造される。
【０００６】また、従来の量子細線としては、例えば、ＪＪＡＰ(JAPANESE JOURNAL OF PHYSICS Vol.30, No.9A, (1991) PP.L1606 〜L1607) に開示された方法があり、ＳＯＩ基板を用いて、ＳＯＩ基板の下部シリコン層からＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層により電気的に絶縁された量子細線を形成している。
【０００７】この量子細線の製造方法は、図１０にその完成形状を示すが、前述した電子銃の製造方法とほぼ同様な工程で、基本的には図８および図９に示した工程図において、その基板がＳＯＩ基板を用いていること、および電極の形成（図９ｃおよびｄ）を行っていない点が異なる。
【０００８】図１０ａの場合には、ＳＯＩ上部シリコン層の面方位が（１００）のＳＯＩ基板２００を用いて、上部シリコン層表面に、方形上に残したマスク材２０２を形成し、異方性エッチング液により、マスク材２０２の下をアンダーエッチングして、マスク材２０２と接する部分が台形の上辺でほぼ線状になった断面三角形の量子細線２１０を形成しており、また、図１０ｂの場合には、基板としてＳＯＩ上部シリコン層の面方位が（１１０）のＳＯＩ基板２００を用いて同様の工程により断面が四角形の量子細線２１０を形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の電子銃や量子細線の製造方法では、マスク材１０２や２０２の下をアンダーエッチングする際に、マスク材１０２や２０２との接点ができるだけ細い線状となったときに、エッチングを終了させることが必要であるが、この終了点を正確に判別することは非常に難しく、具体的には、エッチング時間（エッチング液に浸漬している時間）を調節することにより行うのであるが、わずかな液温の変化によりエッチングレートが異なり、エッチング液から引き出す時間の誤差によってもシリコンの先端がエッチングされ過ぎてマスク材１０２や２０２が剥がれてしまったり、また、逆にエッチングが足りず先端が幅広く残り、電子銃では以降の工程である先端部を尖鋭にするための熱酸化工程が非常に長くなり、量子細線では量子細線としての効果が得られないなど、その再現性が難しく、常に均一な形状の電子銃を得られないという問題がある。
【００１０】また、マスク材の形成の際には、マスク材形状として大きなものを形成してしまうと、マスク材下の異方性エッチングの際に、（１１１）面が露出した時点で、ほぼ（１１１）面のエッチングは停止してしまうので、電子銃や量子細線となる微細構造が形成できない。このため、マスク材形成の際のリソグラフィーには高精度なリソグラフィー技術や装置が必要となり、設備投資や生産性などの点から量産化が困難であるといった問題もある。
【００１１】そこで、本発明の目的は、再現性よく均一な形状の電子銃および量子細線を製造することができる電子銃および量子細線の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の単結晶シリコン基板表面に、マスク材を形成する工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面をエッチングする工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第２の（１１１）面を露出する工程と、該第２の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、該金属膜上にレジストを塗布し、レジストエッチバックする工程と、該エッチバック工程により、レジスト面より突き出した部分の金属膜を除去する工程と、前記第１の（１１１）面と第２の（１１１）面により構成される角の頂点部分を覆っている前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記レジストを除去する工程とを有することを特徴とする電子銃の製造方法である。
【００１３】また上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板を異方性エッチングして、上部シリコン層に第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に第２の（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法である。
【００１４】さらに上記諸目的を解決するための本発明は、面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板をエッチングして、上部シリコン層に垂直なシリコン面を形成する工程と、該垂直なシリコン面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法である。
【００１５】
【作用】本発明の電子銃の製造方法は、まず、マスク材の開口部からシリコン基板を異方性エッチングすることにより、マスク材の端部から（１１１）面が徐々に異方性エッチングによりシリコンがエッチングされるに従って露出し、第１の（１１１）面が露出される。この異方性エッチングは（１１１）面のエッチング速度が極めて遅いため、マスク材端部より露出した（１１１）面のエッチングは進行しない。これによりウエッジ型電子銃の電子放出部の一面が形成される。
【００１６】露出させた第１の（１１１）面は第１の絶縁膜を形成することにより保護し、前記マスク材を除去して、除去した部分のシリコン面をエッチングにより掘り下げてから、第２の（１１１）面を第１の（１１１）面と同様に異方性エッチングにより露出させる。この第２の（１１１）面も（１１１）面が露出することにより（１１１）面のエッチングは進行しないため、第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とが接触した時点でエッチングは停止し、ウエッジ型電子銃の電子放出部の他の一面が形成される。
【００１７】この異方性エッチングによるエッチングは、前述したように、（１１１）面が露出したところで（１１１）方向のエッチングは進行せず、ほぼ停止するため、エッチング液への浸漬時間の制御や温度によるエッチングレートの変化に左右されることなく再現性よく第１の（１１１）面と第２の（１１１）によって形成されるウエッジ形状の電子放出部が形成できる。
【００１８】本発明の電子銃の製造方法によるゲート電極の形成は、第１の絶縁膜形成後、第２の（１１１）面形成の際には、シリコン面を掘り下げた後に第２の（１１１）面を形成しているので、この第２の（１１１）面は第１の絶縁膜より下に形成されることになり、その後第２の絶縁膜が第１の絶縁膜の下方に形成されることになる。そして、ゲート電極となる金属膜を第１および第２の絶縁膜上に形成するが、このとき金属膜は、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜によって、第１および第２の（１１１）面により形成された電子放出部直上に突出している。このため、電子放出部先端を隠すように突出している部分だけが、以後の工程であるレジストエッチバックによりレジスト面から突き出すことになる。この突出している金属膜を除去し、さらに電子放出部先端の酸化膜（ＳｉＯ2 ）およびレジストを除去することにより、電子放出部先端と、この電子放出部先端の周囲にゲート電極が再現性よく形成される。
【００１９】次に、本発明の量子細線の製造方法は、マスク材の開口部からＳＯＩ基板の上部シリコン層を異方性エッチングすることにより、マスク材の端部から（１１１）面が徐々に異方性エッチングによりシリコンがエッチングされるに従って露出し、第１の（１１１）面が露出される。この異方性エッチングは（１１１）面のエッチング速度が極めて遅いため、マスク材端部より露出した（１１１）面のエッチングは進行しないため、これにより断面三角形状の量子細線の一面が形成される。
【００２０】また、本発明の他の量子細線の製造方法においては、この工程で、異方性エッチングにより第１の（１１１）面を形成するの代わりに、ＲＩＥエッチングなどのエッチングによって、垂直なシリコン面を露出させて断面三角形状の量子細線の一面を形成する。
【００２１】露出させた第１の（１１１）面または垂直なシリコン面は、絶縁膜を形成することにより保護し、前記マスク材を除去して、除去した部分のシリコン面を異方性エッチングにより第２の（１１１）面を露出させる。この第２の（１１１）面も（１１１）面が露出することにより（１１１）面のエッチングは進行しないため、第１の（１１１）面または垂直なシリコン面と第２の（１１１）面とが接触した時点でエッチングは停止し、断面三角形状の量子細線の他の一面が形成される。
【００２２】この異方性エッチングによるエッチングは、前述したように、（１１１）面が露出したところで（１１１）方向のエッチングは進行せず、ほぼ停止するため、エッチング液への浸漬時間の制御や温度によるエッチングレートの変化に左右されることなく再現性よく第１の（１１１）面または垂直なシリコン面と第２の（１１１）によって形成され、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層によってＳＯＩ基板下部シリコン層から電気的に絶縁された断面三角形状の量子細線が再現性よく形成できる。
【００２３】
【実施例】以下、添付した図面を参照して本発明を説明する。なお、同一部材に付いては同一の付号を付した。
【００２４】実施例１（電子銃の製造方法）
図１および図２は本発明の電子銃の製造方法を工程順に示すものである。
【００２５】本発明の電子銃の製造方法は、まず、図１ａに示すように、面方位（１００）の単結晶シリコン基板１の表面に、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を成膜し、これをレジスト塗布、フォトリソグラフィーおよびＲＩＥまたはＣＤＥなどのドライエッチングによりパターニングしてマスク２を形成する。
【００２６】次に、図１ｂに示すように、マスク２を形成したシリコン基板１を異方性エッチング液、例えばＫＯＨ水溶液、ヒドラジン水溶液およびエチレンジアミンピロカテコール液等の（１１１）面のみがエッチングされない異方性エッチング液を用いてエッチングし、ウエッジ型電子銃の電子放出部の一面となる第１の（１１１）面３を露出する。このとき、異方性エッチングによるシリコンのエッチングは、マスク２の端部から序々にシリコン基板１深さ方向に（１１１）面が露出しながら進行して行くが、（１１１）面は、マスク２によってシリコン基板表面が覆われていて、エッチングの異方性によりマスク２端部により止められているため、（１１１）面方向へは進行しない。
【００２７】従ってエッチングの制御には、ウエッジ形状の面としての制御を厳密に制御する必要はなく、単に、シリコン基板１の深さ方向をどの程度にするかを適宜選択して、それによりエッチング時間やエッチング条件を設定すればよい。そして、この深さ方向へのエッチング量は０．１〜２μｍ程度、もしくはこれ以上であっても電子銃完成後の特性に大きな影響を与えることがないので、特別厳密な制御は必要としない。例えば基板深さ方法へのエッチング量を１μｍに設定した場合には、エッチング液温度を６０℃とし、このエッチング温度も、周囲の状況の変化により多少変化してもさしつかえなく、エッチング時間を１〜５分程度と多少幅のある時間制御でよい。
【００２８】次に、図１ｃに示すように、露出させた第１の（１１１）面３を含むシリコン面を、熱酸化してＳｉＯ2 膜を成膜して、第１の絶縁膜４を形成する。
【００２９】次に、図１ｄに示すように、マスク２を除去する。
【００３０】次に、図１ｅに示すように、マスク２を除去して露出したシリコン面を、例えばＣＤＥによりシリコンのみを選択的にエッチングして掘り下げる。このとき、第１の絶縁膜として第１の（１１１）面３に成膜したＳｉＯ2 膜がマスクとなり第１の（１１１）面３が保護されている。掘り下げる深さは、電子銃の電子放出部が完成したときの電子放出部の大きさを決めることになるので、０．１〜１μｍ程度とするのが好ましい。
【００３１】このシリコン面を掘り下げる工程により、以後の工程の電子放出部先端の直上に形成されることになる金属膜を、レジストエッチバックによって、レジスト面より突き出させることになる。ここで、シリコン面を掘り下げるためにＣＤＥを用いたのは、第１の（１１１）面３を保護しているＳｉＯ2 とシリコンとのエッチング選択比がよく、ＳｉＯ2 をエッチングせずにシリコンのみをエッチングすることができ、ＳｉＯ2 部分をマスクとしてセルフアラインにシリコン面をエッチングすることができるため好ましい。また、ＣＤＥの他に、選択性のあるＲＩＥなどでもよい。
【００３２】次に、図１ｆに示すように、掘り下げた後のシリコン面を異方性エッチングして第２の（１１１）面５を露出させる。この工程は、前述した第１の（１１１）面３を露出させたときと同じである。この第２の（１１１）面５は、前述した第１の（１１１）面とちょうど接するように第２の（１１１）面５が現れることにより（１１１）面方向のエッチングが停止する。第１の（１１１）面３とこの第２の（１１１）面５が接する部分が、図示するように、断面が三角形の頂点となり、ウェッジ型電子銃の電子放出部１０が形成される。
【００３３】次に、図１ｇに示すように、第２の（１１１）面５を含む露出しているシリコン面に、熱酸化によりＳｉＯ2 膜を成膜して第２の絶縁膜６を形成する。
【００３４】次に、図２ｈに示すように、第１の絶縁膜４および第２の絶縁膜６上にゲート電極となる金属膜７を成膜する。金属膜７の成膜は、真空蒸着法により、例えばタングステン、モリブデンなどを成膜する。
【００３５】次に、図２ｉに示すように、全面にレジスト８を塗布し、図２ｊに示すように、レジストエッチバックを行い、電子放出部１０直上の金属膜７をレジスト８面より突出させる。この電子放出部１０直上の金属膜７は、第１の絶縁膜４が第２の絶縁膜６より突き出た形で形成されていることにより、その上に成膜されている金属膜７は、レジストエッチバックにより容易にレジスト８面より突出させることができる。
【００３６】次に、図２ｈに示すように、レジスト８面より突き出した金属膜７をＣＤＥ等により除去する。
【００３７】次に、図２ｌに示すように、金属膜７を除去した部分の第１および第２絶縁膜４および６であるＳｉＯ2 を除去して電子放出部１０先端を露出させ、図２ｍに示すように、レジスト８を除去することにより、電子放出部１０の両脇周辺にゲート電極１１が形成された電子銃が完成する。
【００３８】実施例２（量子細線の製造方法１）
本発明の第１の量子細線の製造方法は、まず、図３および図４ａに示すように、面方位（１００）の厚さ１０オングストローム〜１μｍ程度の上部単結晶シリコン層２３を有するＳＯＩ基板２０の表面に、厚さ０．０５〜０．５μｍの窒化シリコン膜（ＳｉＮ）を成膜し、これをレジスト塗布、フォトリソグラフィーおよびＲＩＥまたはＣＤＥなどのドライエッチングによりパターニングしてマスク２を形成する。なお、マスク２の端部は、図３R>３に示したように、（１１０）方向となるようにする。
【００３９】次に、図４ｂに示すように、マスク２を形成したＳＯＩ基板２０を実施例１同様に、異方性エッチング液、例えばＫＯＨ水溶液、ヒドラジン水溶液およびエチレンジアミンピロカテコール液等の（１１１）面のみがエッチングされない異方性エッチング液を用いてエッチングし、断面三角形状の量子細線の一面となる第１の（１１１）面３を露出する。このとき、異方性エッチングによるシリコンのエッチングは、マスク２の端部から序々にＳＯＩ基板２０深さ方向に（１１１）面が露出しながら進行して行くが、（１１１）面は、マスク２によってシリコン基板表面が覆われていて、エッチングの異方性によりマスク２端部により止められているため、（１１１）面方向へは進行しない。また、深さ方向へのエッチングは上部シリコン層２１がエッチングされてＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出するまでエッチングする。
【００４０】従ってエッチングの制御には、面としての制御を厳密に制御する必要はなく、ＳｉＯ2 層２２が露出するようにエッチング時間やエッチング条件を設定すればよい。例えばエッチング液温度を６０℃とし、このエッチング温度も、周囲の状況の変化により多少変化してもさしつかえなく、エッチング時間を１〜５分程度と多少幅のある時間制御でよい。
【００４１】次に、図４ｃに示すように、露出させた第１の（１１１）面３を含むシリコン面を、熱酸化してＳｉＯ2 膜を成膜し、０．０１〜０．１μｍ程度の絶縁膜４を形成する。
【００４２】次に、図４ｄに示すように、マスク２を除去する。
【００４３】次に、図４ｅに示すように、マスク２を除去して露出したシリコン面を、異方性エッチングして第２の（１１１）面５を露出させる。この工程は、前述した第１の（１１１）面３を露出させたときと同じであり、厳密なエッチングの制御をようしない。この第２の（１１１）面５は、前述した第１の（１１１）面３とちょうど接するように第２の（１１１）面５が現れることにより（１１１）面方向のエッチングが停止する。また、深さ方向は、上部シリコン層２１がエッチングされてＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出する。
【００４４】第１の（１１１）面３とこの第２の（１１１）面５が接する部分が、図示するように、断面三角形の頂点となり、断面三角形状の量子細線３０が形成される。このあと必要により、熱酸化を行うことでより微細な量子細線とすることも可能である。
【００４５】これにより、図５ａに示す断面図および図５R>５ｂに示す斜視図のように、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２によって電気的に絶縁され、その高さｄはＳＯＩ基板の上部シリコン層の厚みにより決定され、頂点の角度αが７０．６゜の尖鋭な細線を形成することができる。
【００４６】実施例３（量子細線の製造方法２）
本発明の第２の量子細線の製造方法は、実施例２同様に、まず、図６ａに示すように、面方位（１００）の厚さ１０オングストローム〜１μｍ程度の上部単結晶シリコン層を有するＳＯＩ基板２０の表面に、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）によりマスク２を形成する。なお、マスクの端部は、実施例２同様に、（１１０）方向となるようにする（図３参照）。
【００４７】次に、図６ｂに示すように、マスク２を形成したＳＯＩ基板２０のマスクによって覆われていない部分の上部シリコン層２３をＲＩＥによって、ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２が露出するまでエッチングして、垂直なシリコン面を露出させる。
【００４８】その後は、実施例２と同様に、露出させた垂直なシリコン面に熱酸化によって絶縁膜４を形成し、マスク２を除去し、異方性エッチングにより（１１１）面を露出させる工程を行うことにより、図６ｃに示すように、垂直なシリコン面と異方性エッチングにより形成した（１１１）面との接する部分が断面三角形状の頂点となり。ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層２２によって電気的に絶縁された断面三角形状の量子細線３０が形成される。このあと必要により、熱酸化を行うことでより微細な量子細線とすることも可能である。
【００４９】この第２の製造方法による量子細線は、図７R>７ａに示す断面図および図７ｂに示す斜視図のように、その高さｄは実施例２同様にＳＯＩ基板の上部シリコン層の厚みにより決定されるが、その頂点の角度αは３５．３゜と実施例２よりも極めて尖鋭な細線を形成することができる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子銃の製造方法によれば、従来の方法のように、マスク下を厳密な制御を行いながらアンダーエッチングして電子銃電子放出部を形成する必要はなく、電子銃の電子放出部およびゲート電極を極めて再現性よく、また均一に形成することができるので、大量生産が可能となる。
【００５１】また、本発明による量子細線の製造方法によれば、高精度のリソグラフィー技術や装置を用いることなく先端部分が尖鋭な細線を異方性エッチングによって、容易に再現性よく、また均一に形成することができるので、大量生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電子銃の製造方法の一実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図２】 図１に続く電子銃の製造方法を工程順に説明するための断面図である。
【図３】 本発明による量子細線の製造方法の実施例を説明するための斜視図である。
【図４】 本発明による第１の量子細線の製造方法の一実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図５】 本発明による第１の量子細線の製造方法の一実施例の完成形状を説明するための断面図（図５ａ）および斜視図（図５ｂ）である。
【図６】 本発明による第２の量子細線の製造方法の他の実施例を工程順に説明するための断面図である。
【図７】 本発明による第２の量子細線の製造方法の他の実施例の完成形状を説明するための断面図（図７ａ）および斜視図（図７ｂ）である。
【図８】 従来の電子銃の製造方法を説明するための斜視図である。
【図９】 従来の電子銃の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】 従来の量子細線の製造方法を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１…シリコン基板、 ２…マスク、３、５…（１１１）面、 ４、６…絶縁膜、７…金属膜、 ８…レジスト、１０…電子放出部、 １１…ゲート電極、２０…ＳＯＩ基板。 ２１…下部シリコン層、２２…ＳＯＩ基板のＳｉＯ2 層、 ２３…上部シリコン層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 面方位（１００）の単結晶シリコン基板表面に、マスク材を形成する工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして、第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面をエッチングする工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第２の（１１１）面を露出する工程と、該第２の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、該金属膜上にレジストを塗布し、レジストエッチバックする工程と、該エッチバック工程により、レジスト面より突き出した部分の金属膜を除去する工程と、前記第１の（１１１）面と第２の（１１１）面により構成される角の頂点部分を覆っている前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記レジストを除去する工程とを有することを特徴とする電子銃の製造方法。
【請求項２】 面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板を異方性エッチングして、上部シリコン層に第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に第２の（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法。
【請求項３】 面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板をエッチングして、上部シリコン層に垂直なシリコン面を形成する工程と、該垂直なシリコン面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法。
【請求項１】 面方位（１００）の単結晶シリコン基板表面に、マスク材を形成する工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして、第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面をエッチングする工程と、前記シリコン基板を異方性エッチングして第２の（１１１）面を露出する工程と、該第２の（１１１）面を含む露出しているシリコン面に第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜上に金属膜を形成する工程と、該金属膜上にレジストを塗布し、レジストエッチバックする工程と、該エッチバック工程により、レジスト面より突き出した部分の金属膜を除去する工程と、前記第１の（１１１）面と第２の（１１１）面により構成される角の頂点部分を覆っている前記第１の絶縁膜および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記レジストを除去する工程とを有することを特徴とする電子銃の製造方法。
【請求項２】 面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板を異方性エッチングして、上部シリコン層に第１の（１１１）面を露出する工程と、該第１の（１１１）面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に第２の（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法。
【請求項３】 面方位（１００）の上部シリコン層を有するＳＯＩ基板の上部シリコン層表面に、マスク材を形成する工程と、前記ＳＯＩ基板をエッチングして、上部シリコン層に垂直なシリコン面を形成する工程と、該垂直なシリコン面に絶縁膜を形成する工程と、前記マスク材を除去する工程と、前記マスク材を除去することにより露出したシリコン面を異方性エッチングして、上部シリコン層に（１１１）面を露出する工程とを有することを特徴とする量子細線の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開平６−３１００２９
【公開日】平成６年（１９９４）１１月４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−２１３７７３
【出願日】平成５年（１９９３）８月３０日
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【公開日】平成６年（１９９４）１１月４日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）８月３０日
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
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