JPH0765706A

JPH0765706A - 陰極装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0765706A
Application number: JP11530994A
Authority: JP
Inventors: Osamu Toyoda; 治豊田; Keiichi Betsui; 圭一別井; Shinya Fukuda; 晋也福田; Tadashi Nakatani; 忠司中谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-06-14
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は陰極装置及びその製造方法に関し、
できるだけ低い電圧で電界放出を起こさせることができ
るようにすることを目的とする。【構成】基板１と、該基板に形成され、円錐状の先端
部分２Ａを有する少なくとも１つのエミッタティップ２
と、該基板の上方に形成され、該エミッタティップの先
端部分を露出させる開口部４Ａを有するゲート電極層４
とを具備し、該ゲート電極層の該開口部４Ａの直径が該
エミッタティップ２の該基板との接合部における直径よ
りも小さい構成とする。製造方法においては、ゲート電
極層４がゲート電極材料がエミッタティップ２の円錐状
の先端部分の表面の拡散膜に付着せしめられようにし、
該拡散膜の除去により、ゲート電極層４の開口部の内周
壁がエミッタティップ２の円錐状の先端部分とほぼ平行
に延びるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は陰極装置、特には微小電
界放出冷陰極と呼ばれる陰極装置に関する。本発明はさ
らにエッチングを使用した陰極装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】微小電界放出冷陰極は、例えば図２８に
示されるように、基板１上に形成された１又は複数の円
錐状の先端部分を有するエミッタティップ２と、基板１
の上方に配置され、エミッタティップ２の先端部分を露
出させる開口部を有するゲート電極層４とからなる。絶
縁層３が基板１とゲート絶縁層４との間に設けられる。
エミッタティップ２の基端部２Ｂとゲート電極層４との
間に電圧を印加することにより、エミッタティップ２の
先端部分２Ａとゲート電極層４の開口部４Ａの内周壁４
Ｂとの間で強電界が生じ、エミッタティップの先端部分
から電子が放出される。

【０００３】微小電界放出冷陰極は、電子の放出源であ
り、表示装置やマイクロ真空管等として使用される。ま
た、微小電界放出冷陰極は、電子の移動度が大きいので
高速動作が可能であり、また、高温動作や放射損傷に対
する耐性が高いなどの特徴がある。従って、微小電界放
出冷陰極は、上記した用途ばかりでなく、マイクロ波素
子、超高速演算素子、宇宙や原子炉など放射環境で使用
する能動素子、高温環境で使用される能動素子などの分
野での用途が期待されている。

【０００４】このような陰極装置をエッチングを利用し
て形成することが知られている。例えば、図２９におい
て、シリコン基板１を用い、該基板１上にエミッタティ
ップ２の直径に相当するマスク５１を形成し（Ａ）、エ
ッチングを行うと、基板１のマスク５１で覆われていな
い部分の表面が削られ、基板のマスクの下方の部分が山
形に残り（Ｂ）、この山形の部分がエミッタティップ２
となる。それから、このマスク５１を残したままで、基
板１に熱酸化処理を行うと、酸化物がエミッタティップ
の内部に拡散し、酸化膜５２がエミッタティップ２の表
面に形成される（Ｃ）。この酸化膜５２を除去すると鋭
い先端を有するエミッタティップ２ができる。

【０００５】それから、マスク５１を残したままで、基
板絶縁層３を形成していた。エミッタティップ２の上に
はマスク５１があるので、絶縁層３は基板１のマスク５
１で覆われていない部分の上、及びマスク５１の上に形
成される。それから、この絶縁層３の上に蒸着等により
ゲート電極層４が形成される。ゲート電極層４は、基板
１上の絶縁層３の上、及びマスク５１の上の絶縁層５１
の上に形成される。そこで、マスク５１を除去すると、
マスク５１の上の絶縁層３及びゲート電極層４が同時に
除去される。従って、こうして除去されたマスク５１に
対応して、基板の上の絶縁層３及びゲート電極層４の開
口部ができ、図２８に示されるように、エミッタティッ
プ２が露出する。

【０００６】このようにして製造した陰極装置において
は、エミッタティップ２の基板１との接合部（底面部）
の大きさＤはマスク５１の大きさよりも小さい。そし
て、ゲート電極層４の開口部４Ａの大きさｄはマスク５
１の大きさに依存する。よって、（Ｄ＜ｄ）であった。
実際には、図３０に示されるように絶縁層３を蒸着によ
り形成するときに、マスク５１上の絶縁層３の輪郭形状
が上にいくほど広がっていく傾向があり、エミッタティ
ップの段部に襟状成長部分１０ができることがある。そ
の後のゲート電極層４の形成においては、ゲート電極層
４の開口部４Ａの大きさがマスク５１よりもさらに大き
くなる。図３１に示されるように、マスク５１及びその
上の絶縁層３、並びに襟状成長部分１０を除去すると、
エミッタティップとの大きさＤはゲート電極層４の開口
部４Ａの大きさｄよりも小さい。また、マスクの大きさ
も、現在のフォトリソグラフィの技術により、例えば１
μｍ程度以下にできない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、でき
るだけ低い電圧で電界放出を起こさせることのできる陰
極装置及びその製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による陰極装置
は、基板１と、該基板に形成され、円錐状の先端部分２
Ａを有する少なくとも１つのエミッタティップ２と、該
基板の上方に形成され、該エミッタティップの先端部分
を露出させる開口部４Ａを有するゲート電極層４とから
なり、該ゲート電極層の該開口部４Ａの直径が該エミッ
タティップ２の該基板との接合部における直径よりも小
さいことを特徴とするものである。また、本発明はこの
ような陰極装置を備えた表示装置を提供するものであ
る。

【０００９】また、上記陰極装置を製造するのに適した
陰極装置の製造方法は、円錐状の先端部分を有する少な
くとも１つのエミッタティップを基板に形成する工程
と、形成された該エミッタティップの表面に酸化膜を形
成する工程と、ゲート電極材料が少くとも該エミッタテ
ィップの円錐状の該先端部分の表面の酸化膜に付着せし
められ、かつ該エミッタティップの先端部分を露出させ
る開口部４Ａを有するようにゲート電極層４を形成する
工程と、該エミッタティップの表面の酸化膜を除去する
酸化膜除去工程とを含み、該酸化膜の除去により、該ゲ
ート電極層の該開口部の内周壁が円錐状の該先端部分の
外側に該先端部分とほぼ平行に延びるように形成される
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明による陰極装置においては、ゲート電極
層の開口部の直径がエミッタティップの基板との接合部
における直径よりも小さくしたので、エミッタティップ
の先端部分がゲート電極層の開口部の内周壁により接近
し、従来よりもかなり低い電圧で電界放出を起こさせる
ことができるようになる。また、本発明による陰極装置
の製造方法においては、ゲート電極層の開口部の内周壁
がエミッタティップの円錐状の先端部分の外側に該先端
部分とほぼ平行に延びるほぼ切頭円錐状に形成され、よ
って、ゲート電極層の開口部の直径がエミッタティップ
の基端部の直径よりも小さくなるようにすることができ
る。このため、かなり低い電圧で電界放出を起こさせる
ことができる陰極装置を得ることができる。

【００１１】このような陰極装置の進歩とともに、でき
るだけ低い電圧で電界放出を起こさせることが求められ
ている。できるだけ低い電圧で電界放出を起こさせるた
めには、エミッタティップが露出するゲート電極層の開
口部の大きさをできるだけ小さくし、ゲート電極層の開
口部の内周壁をエミッタティップにできるだけ近接させ
ることが望ましいことを本発明者らは見出した。さら
に、ゲート電極層の開口部の内周壁の高さをできるだけ
高くし、エミッタティップの先端部分を包囲する面積を
大きくするのがよいことを本発明者らは見出した。

【００１２】

【実施例】図１は本発明による陰極装置１００を示す図
である。陰極装置１００は、基板１と、基板１に形成さ
れたエミッタティップ２と、絶縁層３と、ゲート電極層
４とからなる。また、基板１と絶縁層３との間には、酸
化膜５２が形成されている。エミッタティップ２は円錐
状の先端部分２Ａと、円柱状の基端部分２Ｂとからな
る。ただし、エミッタティップ２は円柱状の基端部分２
Ｂがなく、実質的に円錐状の先端部分２Ａのみからなる
構造とすることもできる。絶縁層３及びゲート電極層４
はそれぞれエミッタティップ２を露出させる整列した開
口部３Ａ、４Ａを有する。ゲート電極層４の開口部４Ａ
の内周壁４Ｂはエミッタティップ２の先端部分２Ａを取
り囲み、エミッタティップ２の先端部分２Ａとゲート電
極層４の開口部４Ａの内周壁４Ｂとの間に強電界が発生
し、エミッタティップ２の先端部分２Ａから電子を放出
するものである。なお、カソード電極（図示せず）がエ
ミッタティップ２の基端部分２Ｂに接続される。

【００１３】図１においては、ゲート電極層４の開口部
４Ａの内周壁４Ｂがエミッタティップ２の円錐状の先端
部分２Ａの外側にこの先端部分２Ａとほぼ平行に延びる
ほぼ切頭円錐状に形成される。従って、ゲート電極層４
の開口部４Ａの内周壁４Ｂの直径がエミッタティップ２
の基板１との接合部（底面部）における直径よりも小さ
くなっている。ゲート電極層４の開口部４Ａの内周壁４
Ｂの（エミッタティップ２の高さ方向に見た）幅はゲー
ト電極層４の（絶縁層３の上の部分の）厚さよりも大き
い。

【００１４】図２は図１の陰極装置１００を使用する例
を示す略図である。この例では、表示基板１は例えばｎ
型のシリコン半導体からなり、ｎ型の基板１の表面には
導電型が反対のｐ型の領域１ａが形成されている。複数
のエミッタティップ２がｐ型の領域１ａにそれぞれ形成
されている。この場合、ｐ型の領域１ａはカソード電極
として使用され、あるｐ型の領域１ａとゲート電極層４
との間に電圧を印加すると、そのｐ型の領域１ａのエミ
ッタティップ２から電子が矢印で示されるように放出さ
れ、放出された電子はこの陰極装置と関連して設けられ
る陽極装置２００へ飛んでいくようになっている。

【００１５】図３は、図１及び図２の陰極装置１００を
表示装置に使用した例を示す図である。ｐ型の領域１ａ
とゲート電極層４とは絶縁層３を介してマトリクス状に
配置されており、マトリクス上の特定の位置のエミッタ
ティップ２から陽極装置２００へ向かって電子を飛ばす
ことができる。一方、陽極装置２００は透明な板に陽極
層２０１を形成し、さらに陽極層２０１に蛍光層（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）２０２を設けてある。従って、陰極装置１００
の特定の位置からから飛来した電子は特定の位置の蛍光
層１０２に当たって発光する。これによって、カラー表
示を行うことができる。陰極装置１００はこの例に限定
されることなく、上記したようにマイクロ真空管等の種
々の例に応用可能である。

【００１６】図４から図１０は図１の陰極装置１００を
製造するための製造方法の第１実施例の連続的な工程を
示す図である。図４において、Ｓｉ基板１を準備する。
Ｓｉ基板１は図２に示したようにｎ型のタイプのもので
あり、その表面にｐ型領域１ａを予め形成しておく。あ
るいは、別の導体からなるカソード電極をＳｉ基板１に
形成しておいてもよい。

【００１７】そこで、Ｓｉ基板１上にエミッタティップ
２形成のためのマスクとなる層を例えば化学気相堆積
（ＣＶＤ）法により形成する。実施例においては、この
マスク層は、例えば厚さ３００ｎｍのＳｉ₃Ｎ₄の第１
の絶縁層６１と、例えば厚さが３００ｎｍのＳｉＯ₂の
第２の絶縁層５１との２層構造である。第１の絶縁層６
１が基板１のすぐ上にあり、第２の絶縁層５１が第１の
絶縁層６１の上にある。Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物はＳｉＯ
₂よりも熱リン酸に対して溶解しやすい性質がある。し
かし、全体の厚ささえ適切に選択すれば、マスク層は例
えばＳｉＯ₂からなる絶縁膜５１のみでもよい。なお、
他の実施例においては、このような２層構造にすること
が特に有利になることがある。

【００１８】図５において、第１及び第２の絶縁層６
１、５１を公知の露光手段により露光した後で、第１及
び第２の絶縁層６１、５１をエッチングし、エミッタテ
ィップ２の形状に対応したマスクパターンとする。この
エッチングは、エッチングガスとしてＣＦ₄を使用し、
ＲＩＥ法を適用する。

【００１９】図６において、マスク６１、５１を使用し
て、Ｓｉ基板１をエッチングしてエミッタティップ２を
形成する。この場合、エッチングガスとしてＳＦ₆を使
用し、ＲＩＥ法を適用する。エッチングにより、基板１
のマスクで覆われていない部分の表面が削られ、基板１
のマスクの下方の部分が山形に残り、残った山形の部分
がエミッタティップ２となる。

【００２０】エミッタティップ２が円錐状の先端部分２
Ａと、円柱状の基端部分２Ｂとからなる比較的に長い形
状のものとするために、実施例においては、最初に等方
性に近いエッチングを行って円錐状の先端部分２Ａを形
成し、引き続き異方性エッチングを行ってほぼ円柱状の
基端部分２Ｂを形成している。なお、ＲＩＥ法を用いれ
ば、圧力等のエッチング条件を選択することにより、等
方性エッチング及び異方性エッチング等のエッチングの
特徴を制御して実施することができる。

【００２１】図７において、熱酸化法を適用することに
より、表出されているＳｉ基板１にＳｉＯ₂からなる酸
化膜５２を形成する。この酸化膜５２は、酸化物がＳｉ
基板１及びエミッタティップ２の内部に拡散していくこ
とにより形成され、図６の段階のＳｉ基板１の表面並び
にエミッタティップ２の表面よりも内部に拡散する。こ
の酸化膜５２が除去されると、エミッタティップ２はさ
らに鋭くなっている。

【００２２】酸化膜５２はまた図６の段階のＳｉ基板１
の表面並びにエミッタティップ２の表面形状よりも外側
にも膨らむ。従って、マスク６１、５１は除去されてい
ない段階では、エミッタティップ２の円柱状の基端部分
２Ｂの酸化膜５２の外形はマスク６１、５１の外形より
もわずかに大きくなる（マスク６１、５１の外形の延長
線は図７に破線で示されている）。つまり、エミッタテ
ィップ２の円柱状の基端部分２Ｂ上のの酸化膜５２の肩
部が、マスク６１、５１の外形輪郭よりも外側にはみ出
している。

【００２３】図８において、真空蒸着法を適用すること
により、例えば厚さ１０００ｎｍのＳｉＯ₂からなる絶
縁層３を形成する。この際、マスク６１、５１上の絶縁
層３の輪郭形状は上にいくほど（絶縁層３の厚さが増
すほど）半径方向外方に広がっていき、マスク６１、５
１のない部分の基板１上の酸化膜５２上の絶縁層３の輪
郭形状も同様に広がっていく。

【００２４】さらに、この絶縁層３の形成において、絶
縁層３の材料がエミッタティップ２の円柱状の基端部分
２Ｂ上の酸化膜５２の肩部の上に付着し、襟状成長部分
１０が寄生的に形成される。襟状成長部分１０は、エミ
ッタティップ２の円柱状の基端部分２Ｂ上の酸化膜２Ｂ
がマスク６１、５１の外形形状よりも外側にはみ出して
いるからできるのである。従って、後の例で出てくる
が、絶縁層３の形成において、襟状成長部分１０ができ
ない場合もある。

【００２５】図９において、真空蒸着法を適用すること
により、例えば厚さ２００ｎｍのＣｒからなるゲート電
極層４を形成する。この実施例においては、ゲート電極
層４の形成工程において、襟状成長部分１０の存在を積
極的に利用する。すなわち、ゲート電極材料がエミッタ
ティップ２の円錐状の先端部分２Ａ上の酸化膜５２によ
り多く付着せしめられるように、襟状成長部分１０を受
け皿として使用してゲート電極材料が襟状成長部分１０
の上方を通りエミッタティップ２の先端部分２Ａ上の酸
化膜５２の近傍へまわりこむようにする。

【００２６】さらに、ゲート電極層４の形成工程におい
て、好ましくは斜め蒸着を行う。すなわち、基板１をそ
の中心軸線（回転軸線）のまわりで回転しつつゲート電
極材料を基板１に該回転軸線に対して斜め方向（矢印
Ａ））から蒸着する。それによって、ゲート電極材料が
襟状成長部分１０の上を通ってエミッタティップ２の先
端部分２Ａ上の酸化膜５２により多く到達し、酸化膜５
２に付着する。

【００２７】また、ゲート電極層４の形成工程におい
て、真空蒸着法の代わりに、スパッタリング法やＣＶＤ
法を利用することができる。これらの方法においては、
ゲート電極材料が襟状成長部分１０の上方でエミッタテ
ィップ２の先端部分２Ａ上の酸化膜５２の近傍へ回り込
んでゲート電極材料が酸化膜５２に付着しやすい。さら
に、ゲート電極材料が回り込みやすい処理条件を選択す
ることもできる。例えば、スパッタリング法の場合、成
膜圧力を標準的な５ｍｔｏｒｒから２０ｍｔｏｒｒに上
げたり、基板１とターゲットとの間の距離を通常の１２
０ｍｍから７０ｍｍに狭め、基板１から見込んだターゲ
ットの立体角を増加させる等の方法が効果的である。ま
た、膜厚を増加させると、酸化膜５２に付着するゲート
電極材料が増加する。

【００２８】それから、図１０に示されるように、マス
ク６１、５１、エミッタティップ２の円錐状の先端部分
２Ａの表面の酸化膜５２、及び襟状成長部分１０を除去
する。実施例においては、基板１をフッ化水素酸エッチ
ャント中に浸漬して、これらの部分を溶解させた。酸化
膜５２の溶解により、鋭いエミッタティップ２が現れ、
絶縁層３及びゲート電極層４はそれぞれエミッタティッ
プ２を露出させる開口部３Ａ、４Ａを備えることにな
る。

【００２９】それから、ゲート電極層４はウエットエッ
チングを適用することにより、適切なパターン（図３参
照）に形成される。図１０の陰極装置１００は図１の陰
極装置と同じである。図１０においては、ゲート電極層
４の開口部４Ａの内周壁４Ｂの直径がｄで示され、エミ
ッタティップ２の基板１との接合部における直径がＤで
示されている。本発明では、ｄ＜Ｄとなっている。さら
に、ゲート電極層４の開口部４Ａの内周壁４Ｂの幅Ｗが
ゲート電極層４の厚さｔよりも大きい。

【００３０】図１１は、本発明及び従来の陰極装置の電
圧と電流との関係を測定した結果を示す図である。横軸
には電圧を、縦軸には放出電流をそれぞれとってある。
丸印が本発明によるもの、四角印が従来技術によるもの
をそれぞれ示している。測定においては、６４００個の
陰極装置を配列して動作させ、その測定結果を表したも
のである。図から分かるように、本発明による陰極装置
は、従来技術によるものと比較して、低い電圧で急速に
エミッションが開始されている。

【００３１】図１２は、ファウラ・ノルドハイムの公式
に準拠したフィールドエミッションの特性を表す図であ
り、横軸に１０００／Ｖを、縦軸にＩ／Ｖをそれぞれと
ってある。電界放出に基づく特性は、下記のファウラ・
ノルドハイムの公式に従い、両辺に対数をとった場合、
直線になれば、電界放出と見なせる。

【００３２】Ｊｅ＝Ａｅｘｐ（Ｂφ^3/2）ここで、Ｊｅは電流密度、φは仕事関数、Ａ、Ｂは定数
である。このデータも、６４００個の陰極装置を配列し
て動作させ、その測定結果を表したもので、丸印が本発
明によるもの、四角印が従来技術によるものをそれぞれ
示している。

【００３３】この図では、特性線に傾きが少なく、且
つ、上方にあることがよい結果を示すことが知られてい
る。図から分かるように、本発明による陰極装置は、従
来技術によるものと比較して、より低い電圧でより大き
い電流が得られることを示している。

【００３４】図１３はエミッタティップ２の高さと電界
増倍係数との関係を示す図である。各曲線Ｐ、Ｑ、Ｒ
は、図１の酸化膜５２と絶縁層３との厚さの合計が１μ
ｍであり、且つゲート電極層４の開口部４Ａの内周壁４
Ｂの幅Ｗがそれぞれ０．２、０．４、０．６μｍである
ときの電界増倍係数を示している。各曲線Ｐ、Ｑ、Ｒで
は、電界増倍係数はエミッタティップ２の高さが約１．
４１μｍのときにピークとなることを示している。ま
た、電界増倍係数は内周壁４Ｂの幅Ｗが大きくなるほど
高く（曲線Ｒ＞曲線Ｑ＞曲線Ｐ）なることを示してい
る。従って、本発明により、ゲート電極層４の開口部４
Ａの内周壁４Ｂが、エミッタティップ２の円錐状の先端
部分２Ａとほぼ平行に延びるほぼ切頭円錐状に形成さ
れ、よって内周壁４Ｂの幅Ｗを大きくできることによ
り、電界増倍係数を高くすることができる。

【００３５】図１４から図１７は陰極装置１００を製
造するための製造方法の第２実施例の連続的な工程を示
す図である。前の実施例の図４から図７と同じ工程が第
２実施例においても採用され、図１４は、前の実施例の
図８の状態と同じ状態を示している。つまり、図１４
は、Ｓｉ基板１上にエミッタティップ２形成のためのマ
スク６１、５１を形成し、同マスク６１、５１をパター
ニングし、マスク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエ
ッチングしてエミッタティップ２を形成し、Ｓｉ基板１
の表面並びにエミッタティップ２の表面に酸化膜５２を
形成し、そして、絶縁層３を形成した状態を示してい
る。また、絶縁層３の形成と同時に、襟状成長部分１０
が寄生的に形成される。

【００３６】この実施例においては、図１５に示される
ように、絶縁層３を形成した後、基板１を熱リン酸から
なるエッチャント中に浸漬する。Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物
はＳｉＯ₂よりも熱リン酸に溶解しやすいので、マスク
の第１の絶縁層６１は容易に溶解して基板１から除去さ
れ、それと同時にマスクの第２の絶縁層５１も除去され
る。一方、絶縁層３及び襟状成長部分１０は溶解せずに
残る。

【００３７】図１６において、真空蒸着法を適用するこ
とにより、例えば２００ｎｍのＣｒからなるゲート電極
層４を形成する。この場合には、マスク６１、５１がな
いので、ゲート電極層４は襟状成長部分１０及びエミッ
タティップ２の先端部分２Ａの上の酸化膜５２に付着
し、次第に肥大化しつつ成長する。

【００３８】図１７において、基板１をフッ化水素酸エ
ッチャント中に浸漬して、エミッタティップ２を覆って
いる酸化膜５２及び襟状成長部分１０を除去する。エッ
チャントはエミッタティップ２の先端部分２Ａの酸化膜
５２の上端部のゲート電極材料の縁部にできるギャッ
プ、又はギャップ状に薄くなっているゲート電極材料に
浸透し、よって酸化膜５２等が除去される。なお、例え
ば図６に相当する図２６に示されるように、基板１のエ
ッチング工程において、エミッタティップ２の先端部分
２Ａにくびれ２ＣができるようにＲＩＥ条件を適切に設
定しておくと、図１６に相当する図２７に示されるよう
に、ゲート電極層４のギャップ４Ｇを大きくすることが
でき、図１７の酸化膜５２の除去がより容易となる。こ
のようにして、酸化膜５２及び襟状成長部分１０の除去
を行うと、エミッタティップ２の先端部分２Ａの周囲に
は、ゲート電極層４の開口部４Ａ及び絶縁層３の開口部
３Ａが形成される。第２実施例によって生成されるゲー
ト開口部４Ａの開口径は、前の実施例のゲート開口部４
Ａの開口径に比較してさらに小さくすることができる。

【００３９】図１８は陰極装置１００を製造するため
の製造方法の第３実施例を示す図である。（Ａ）は、Ｓ
ｉ基板１上にエミッタティップ２形成のためのマスク６
１、５１を形成し、同マスク６１、５１をパターニング
し、マスク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチン
グしてエミッタティップ２を形成し、絶縁層３を形成し
た状態を示している。この実施例では、酸化膜５２より
も前に絶縁層３を形成する。エミッタティップ２は比較
的に背が低く、実質的に円錐状の先端部分２Ａのみから
なる。この場合には、前の実施例で説明した基端部分２
Ｂの肩部がないので、襟状成長部分１０は寄生的に形成
されない。

【００４０】（Ｂ）においては、絶縁層３を形成した
後、基板１を熱リン酸からなるエッチャント中に浸漬す
る。この場合にも、Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物はＳｉＯ₂よ
りも溶解しやすいので、マスク６１、５１は基板１から
除去され、絶縁層３は溶解せずに残る。

【００４１】（Ｃ）においては、エミッタティップ２を
鋭くするために、Ｓｉ基板１の表面並びにエミッタティ
ップ２の表面に酸化膜５２を形成する。（Ｄ）において
は、ゲート電極層４を形成する。この場合には、マスク
６１、５１及び襟状成長部分１０がないので、ゲート電
極層４はエミッタティップ２の先端部分２Ａの上の酸化
膜５２に十分に付着する。

【００４２】（Ｅ）においては、エミッタティップ２を
覆っている酸化膜５２をエッチャントで除去する。エッ
チャントはエミッタティップ２の先端部分２Ａの酸化膜
５２の上端部の縁部にできるゲート電極層４のギャッ
プ、又はギャップ状に薄くなっているゲート電極材料に
浸透し、よって酸化膜５２が除去される。この場合に
も、図２６に示されるように、エミッタティップ２の先
端部分２Ａにくびれ２Ｃができるようにしておけば、図
２７に示されるように、ゲート電極層４のギャップ４Ｇ
を大きくすることができ、よって酸化膜５２の除去がよ
り容易となる。この実施例においても、ゲート開口部４
Ａの直径はエミッタティップ２の底面部の直径よりも小
さくなる。

【００４３】図１９は陰極装置１００を製造するための
製造方法の第４実施例を示す図である。この実施例は図
１８の実施例とほぼ同様である。（Ａ）は、Ｓｉ基板１
上にエミッタティップ２形成のためのマスク６１、５１
を形成し、同マスク６１、５１をパターニングし、マス
ク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチングしてエ
ミッタティップ２を形成し、絶縁層３を形成した状態を
示している。ただし、エミッタティップ２は円錐状の先
端部分２Ａと円柱状の基端部分２Ｂとからなる。しか
し、酸化膜５２はまだ形成されていないので、酸化膜５
２の形成に伴う形状の膨張はなく、基端部分２Ｂの肩部
はマスク６１、５１よりもはみださないので、襟状成長
部分１０は寄生的に形成されない。

【００４４】（Ｂ）においては、基板１を熱リン酸から
なるエッチャント中に浸漬して、マスク６１、５１を基
板１から除去する。絶縁層３は溶解せずに残る。それか
ら、エミッタティップ２を鋭くするために、Ｓｉ基板１
の表面並びにエミッタティップ２の表面に酸化膜５２を
形成する。

【００４５】（Ｃ）においては、ゲート電極層４を形成
する。この場合には、マスク６１、５１及び襟状成長部
分１０がないので、ゲート電極層４はエミッタティップ
２の先端部分２Ａの上の酸化膜５２に十分に付着す
る。。（Ｅ）においては、エミッタティップ２を覆って
いる酸化膜５２をエッチャントで除去する。この実施例
においても、ゲート開口部４Ａの直径はエミッタティッ
プ２の底面部の直径よりも小さくなる。

【００４６】図２０は陰極装置１００を製造するための
製造方法の第５実施例を示す図である。（Ａ）は、Ｓｉ
基板１上にエミッタティップ２形成のためのマスク６
１、５１を形成し、同マスク６１、５１をパターニング
し、マスク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチン
グしてエミッタティップ２を形成し、エミッタティップ
２を鋭くするために、Ｓｉ基板１の表面並びにエミッタ
ティップ２の表面に酸化膜５２を形成した状態を示して
いる。この実施例では、エミッタティップ２は比較的に
背が低く、実質的に円錐状の先端部分２Ａのみからな
る。

【００４７】（Ｂ）においては、酸化膜５２を形成した
後に、絶縁層３を形成する。この場合には、前の実施例
で説明した基端部分２Ｂの肩部がないので、襟状成長部
分１０は寄生的に形成されない。（Ｃ）においては、基
板１を熱リン酸からなるエッチャント中に浸漬し、マス
ク６１、５１を除去する。絶縁層３は溶解せずに残る。

【００４８】（Ｄ）においては、ゲート電極層４を形成
する。この場合にも、マスク６１、５１及び襟状成長部
分１０がないので、ゲート電極層４はエミッタティップ
２の先端部分２Ａの上の酸化膜５２に十分に付着する。
（Ｅ）においては、エミッタティップ２を覆っている酸
化膜５２をエッチャントで除去する。エッチャントはエ
ミッタティップ２の先端部分２Ａの酸化膜５２の上端部
の縁部にできるゲート電極材料のギャップ、又はギャッ
プ状に薄くなっているゲート電極材料に浸透し、よって
酸化膜５２が除去される。この場合にも、図２６に示さ
れるように、エミッタティップ２の先端部分２Ａにくび
れ２Ｃができるようにしておけば、図２７に示されるよ
うに、ゲート電極層４のギャップ４Ｇを大きくすること
ができ、よって酸化膜５２の除去がより容易となる。こ
の実施例においても、ゲート開口部４Ａの直径はエミッ
タティップ２の底面部の直径よりも小さくなる。

【００４９】図２１は陰極装置１００を製造するため
の製造方法の第６実施例を示す図である。この実施例は
図２０の実施例とほぼ同様である。（Ａ）は、Ｓｉ基板
１上にエミッタティップ２形成のためのマスク６１、５
１を形成し、同マスク６１、５１をパターニングし、マ
スク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチングして
エミッタティップ２を形成し、エミッタティップ２を鋭
くするために、Ｓｉ基板１の表面並びにエミッタティッ
プ２の表面に酸化膜５２を形成し、そして、絶縁層３を
形成した状態を示している。この実施例では、エミッタ
ティップ２は円錐状の先端部分２Ａと円柱状の基端部分
２Ｂとからなり、襟状成長部分１０が寄生的に形成され
る。

【００５０】（Ｂ）においては、基板１を熱リン酸から
なるエッチャント中に浸漬し、マスク６１、５１を除去
する。絶縁層３は溶解しないが、襟状成長部分１０は溶
解するようにエッチングを行う。それから、ゲート電極
層４を形成する。この場合にも、マスク６１、５１及び
襟状成長部分１０がないので、ゲート電極層４はエミッ
タティップ２の先端部分２Ａの上の酸化膜５２に十分に
付着する。

【００５１】（Ｃ）においては、エミッタティップ２を
覆っている酸化膜５２をエッチャントで除去する。この
実施例においても、ゲート開口部４Ａの直径はエミッタ
ティップ２の底面部の直径よりも小さくなる。

【００５２】図２２は陰極装置１００を製造するための
製造方法の第７実施例を示す図である。（Ａ）は、Ｓｉ
基板１上にエミッタティップ２形成のためのマスク６
１、５１を形成し、同マスク６１、５１をパターニング
し、マスク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチン
グしてエミッタティップ２を形成した状態を示してい
る。

【００５３】（Ｂ）においては、基板１を熱リン酸又は
フッ化水素酸からなるエッチャント中に浸漬し、マスク
６１、５１を除去した後で、エミッタティップ２を鋭く
するために、Ｓｉ基板１の表面並びにエミッタティップ
２の表面に酸化膜５２を形成する。エミッタティップ２
は実質的に円錐状の先端部分２Ａのみからなる。なお、
この場合マスクはＳｉＯ₂５１のみの単層膜でもよい。
（Ｃ）においては、酸化膜５２を形成した後に、ゲート
電極層４を形成する。この場合にも、マスク６１、５１
及び襟状成長部分１０がないので、ゲート電極層４はエ
ミッタティップ２の先端部分２Ａの上の酸化膜５２に十
分に付着する。

【００５４】（Ｄ）においては、エミッタティップ２を
覆っている酸化膜５２をエッチャントで除去する。エッ
チャントはエミッタティップ２の先端部分２Ａの酸化膜
５２の上端部の縁部にできるゲート電極材料のギャッ
プ、又はギャップ状に薄くなっているゲート電極材料に
浸透し、よって酸化膜５２が除去される。この場合に
も、図２６に示されるように、エミッタティップ２の先
端部分２Ａにくびれ２Ｃができるようにしておけば、図
２７に示されるように、ゲート電極層４のギャップ４Ｇ
を大きくすることができ、よって酸化膜５２の除去がよ
り容易となる。しかし、基板１の表面上の、エミッタテ
ィップ２の配置領域以外の部分においては、酸化膜５２
は溶解せずに残り、基板１とゲート電極層４との間の絶
縁層となる。この実施例においても、ゲート開口部４Ａ
の直径はエミッタティップ２の底面部の直径よりも小さ
くなる。

【００５５】図２３は、陰極装置１００を製造するため
の製造方法の第８実施例を示す図である。この実施例は
図２２の実施例とほぼ同様である。（Ａ）は、Ｓｉ基板
１上にエミッタティップ２形成のためのマスク６１、５
１を形成し、同マスク６１、５１をパターニングし、マ
スク６１、５１を使用してＳｉ基板１をエッチングして
エミッタティップ２を形成し、マスク６１、５１を除去
した後で、エミッタティップ２を鋭くするために、Ｓｉ
基板１の表面並びにエミッタティップ２の表面に酸化膜
５２を形成した状態を示している。

【００５６】（Ｂ）においては、酸化膜５２を形成した
後に、さらに絶縁層３を形成した後で、ゲート電極層４
を形成する。（Ｃ）においては、エミッタティップ２を
覆っている酸化膜５２及び絶縁層３の一部をエッチャン
トで除去する。この実施例においても、ゲート開口部４
Ａの直径はエミッタティップ２の底面部の直径よりも小
さくなる。

【００５７】図２４は陰極装置１００を製造するための
製造方法の第９実施例を示す図である。この実施例は、
エミッタティップ２が円錐状の先端部分２Ａと円柱状の
基端部分２Ｂとからなる点を除くと、図２２の実施例と
ほぼ同様である。すなわち、（Ａ）においては、マスク
を使用してＳｉ基板１をエッチングしてエミッタティッ
プ２を形成し、マスクを除去した後で、Ｓｉ基板１の表
面並びにエミッタティップ２の表面に酸化膜５２を形成
する。

【００５８】（Ｂ）においては、酸化膜５２を形成した
後に、ゲート電極層４を形成する。（Ｃ）においては、
エミッタティップ２を覆っている酸化膜５２をエッチャ
ントで除去する。しかし、基板１の表面上の、エミッタ
ティップ２の配置領域以外の部分においては、酸化膜５
２は溶解せずに残り、基板１とゲート電極層４との間の
絶縁層となる。この実施例においても、ゲート開口部４
Ａの直径はエミッタティップ２の底面部の直径よりも小
さくなる。

【００５９】図２５は、陰極装置１００を製造するため
の製造方法の第１０実施例を示す図である。この実施例
は、エミッタティップ２が円錐状の先端部分２Ａと円柱
状の基端部分２Ｂとからなる点を除くと、図２３の実施
例とほぼ同様である。すなわち、（Ａ）は、マスクを使
用してＳｉ基板１をエッチングしてエミッタティップ２
を形成し、マスクを除去した後で、Ｓｉ基板１の表面並
びにエミッタティップ２の表面に酸化膜５２を形成す
る。

【００６０】（Ｂ）においては、酸化膜５２を形成した
後に、さらに絶縁層３を形成した後で、ゲート電極層４
を形成する。（Ｃ）においては、エミッタティップ２を
覆っている酸化膜５２及び絶縁層３の一部をエッチャン
トで除去する。この実施例においても、ゲート開口部４
Ａの直径はエミッタティップ２の底面部の直径よりも小
さくなる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極層の開口部
の内周部の直径をエミッタティップの基板との接合部に
おける直径よりも小さくしたので、低い電圧で電界放出
を起こさせることができる陰極装置を得ることができ、
それによって精細な表示装置等を構成することができ
る。しかも、ゲート電極層はエミッタティップの先端部
分により近接して配設することができるので、電界集中
の効果は格段に向上し、微小電界放出冷陰極を動作させ
る為の電圧を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の陰極装置を示す断面図であ
る。

【図２】図１の陰極装置を使用する例を示す略図であ
る。

【図３】図１の陰極装置を使用した表示装置の概略斜視
図である。

【図４】本発明による陰極装置の製造方法の第１実施例
の１工程を示す図である。

【図５】図４の次の工程を示す図である。

【図６】図５の次の工程を示す図である。

【図７】図６の次の工程を示す図である。

【図８】図７の次の工程を示す図である。

【図９】図８の次の工程を示す図である。

【図１０】図９の次の工程を示す図である。

【図１１】本発明及び従来技術の陰極装置の電圧と電流
との関係を示す図である。

【図１２】本発明及び従来技術の陰極装置のフィールド
エミッション特性を示す図である。

【図１３】エミッタティップの高さとゲート電極の厚さ
の関係を示す図である。

【図１４】本発明による陰極装置の製造方法の第２実施
例の１工程を示す図である。

【図１５】図１５の次の工程を示す図である。

【図１６】図１６の次の工程を示す図である。

【図１７】図１７の次の工程を示す図である。

【図１８】本発明による陰極装置の製造方法の第３実施
例を示す図である。

【図１９】本発明による陰極装置の製造方法の第４実施
例を示す図である。

【図２０】本発明による陰極装置の製造方法の第５実施
例を示す図である。

【図２１】本発明による陰極装置の製造方法の第６実施
例を示す図である。

【図２２】本発明による陰極装置の製造方法の第７実施
例を示す図である。

【図２３】本発明による陰極装置の製造方法の第８実施
例を示す図である。

【図２４】本発明による陰極装置の製造方法の第９実施
例を示す図である。

【図２５】本発明による陰極装置の製造方法の第１０実
施例を示す図である。

【図２６】図６のエッチング工程の変化例を示す図であ
る。

【図２７】図１６のゲート電極工程の変化例を示す図で
ある。

【図２８】従来の陰極装置を示す図である。

【図２９】従来の陰極装置の製造工程を示す図である。

【図３０】従来の陰極装置の他の製造工程を示す図であ
る。

【図３１】図３０で形成された従来の陰極装置を示す図
である。

【符号の説明】

１…基板２…エミッタティップ３…絶縁層４…ゲート電極層５２…酸化膜５１，６１…マスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷忠司神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）と、該基板に形成され、円錐
状の先端部分（２Ａ）を有する少なくとも１つのエミッ
タティップ（２）と、該基板の上方に形成され、該エミ
ッタティップの先端部分を露出させる開口部（４Ａ）を
有するゲート電極層（４）とを具備し、該ゲート電極層
の該開口部（４Ａ）の直径が該エミッタティップ（２）
の該基板との接合部における直径よりも小さいことを特
徴とする陰極装置。
【請求項２】該ゲート電極層の該開口部の内周壁の幅
が該ゲート電極層の厚さよりも大きいことを特徴とする
請求項１に記載の陰極装置。
【請求項３】該ゲート電極層の該開口部の内周壁が該
エミッタティップの円錐状の該先端部分の外側で該先端
部分とほぼ平行に延びるほぼ切頭円錐状に形成されるこ
とを特徴とする請求項２に記載の陰極装置。
【請求項４】該基板と該ゲート電極層との間に絶縁層
があり、該絶縁層は該エミッタティップを露出させる開
口部を有することを特徴とする請求項１に記載の陰極装
置。
【請求項５】該基板と該ゲート電極層との間に絶縁層
があり、該絶縁層が酸化膜からなることを特徴とする請
求項１に記載の陰極装置。
【請求項６】該エミッタティップは該基板との接合部
と該先端部分との間にほぼ円柱状の基端部分を有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の陰極装置。
【請求項７】該エミッタティップは該基板との接合部
から該先端部分までほぼ連続的な円錐状に形成されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の陰極装置。
【請求項８】該エミッタティップの該基板との接合部
がカソード電極に電気的に接続されることを特徴とする
請求項１に記載の陰極装置。
【請求項９】円錐状の先端部分を有する少なくとも１
つのエミッタティップ（２）を基板（１）に形成する工
程と、形成された該エミッタティップの表面に酸化膜（５２）
を形成する工程と、ゲート電極材料が少なくとも該エミッタティップの円錐
状の先端部分の表面の酸化膜に付着せしめられ、かつ該
エミッタティップの先端部分（２Ａ）を露出させる開口
部（４Ａ）を有するようにゲート電極層（４）を形成す
る工程と、該エミッタティップの表面の酸化膜を除去する工程とを
含み、該酸化膜の除去により、該ゲート電極層の該開口
部の内周壁が該エミッタティップの円錐状の該先端部分
の外側に該先端部分とほぼ平行に延びるよう形成される
ことを特徴とする陰極装置の製造方法。
【請求項１０】該基板と該ゲート電極層との間に該エ
ミッタティップを露出させる開口部を有する絶縁層を形
成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の陰
極装置の製造方法。
【請求項１１】該絶縁層形成工程が、該エミッタティ
ップの中間部から寄生的に成長する襟状成長部分の形成
を含み、該ゲート電極層の形成工程において、該襟状成
長部分をマスクとして使用してゲート電極材料が該襟状
成長部分の上方で該エミッタティップの先端部分の近傍
へまわりこむようにすることを特徴とする請求項１０に
記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１２】該ゲート電極層を形成する工程におい
て、該ゲート電極層の該開口部の内周壁が該エミッタテ
ィップの円錐状の該先端部分の外側に該先端部分とほぼ
平行に延びるほぼ切頭円錐状に形成されることを特徴と
する請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１３】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップの形状に対応するマスクを形成する
工程と、該マスクを用いて該基板をエッチングする工程
と、該マスクを除去する工程とを含むことを特徴とする
請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１４】該マスクの少なくとも一部を該酸化膜
とは異なった材料で形成し、該マスクを除去する工程に
おいて、該マスクを該酸化膜に対して選択的に除去する
ことを特徴とする請求項１３に記載の陰極装置の製造方
法。
【請求項１５】該マスクを除去する工程が該ゲート電
極層の形成工程の後に行われることを特徴とする請求項
１４に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１６】該マスクを除去する工程が該ゲート電
極層の形成工程の前に行われることを特徴とする請求項
１４に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１７】該酸化膜形成工程が熱酸化処理工程か
らなることを特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製
造方法。
【請求項１８】該酸化膜形成工程において、酸化膜が
該エミッタティップの表面並びに該基板の表面に形成さ
れ、該基板の表面の酸化膜が該基板と該ゲート電極層と
の間の絶縁層として作用することを特徴とする請求項１
７に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項１９】該基板の表面の酸化膜とは別に該基板
と該ゲート電極層との間に絶縁層を形成する工程を含
み、該絶縁層形成工程が該酸化処理の前に行われること
を特徴とする請求項１７に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２０】該基板の表面の酸化膜とは別に該基板
と該ゲート電極層との間に絶縁層を形成する工程を含
み、該絶縁層形成工程が該酸化処理の後に行われること
を特徴とする請求項１７に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２１】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップの形状に対応するマスクを形成する
工程と、該マスクを用いて該基板をエッチングする工程
と、該マスクを除去する工程とを含み、該酸化膜形成工程の後でゲート電極層形成工程の前に該
基板と該ゲート電極層との間に該エミッタティップを露
出させる開口部を有する絶縁層を形成する工程を含み、該マスク除去工程及び該酸化膜除去工程がゲート電極層
形成工程の後に行われることを特徴とする請求項９に記
載の陰極装置の製造方法。
【請求項２２】該絶縁層の形成工程が、該エミッタテ
ィップの中間部から寄生的に成長する襟状成長部分の形
成を含み、該ゲート電極層の形成工程において、該襟状
成長部分をマスクとして使用してゲート電極材料が該襟
状成長部分の上方で該エミッタティップの先端部分の近
傍へまわりこむようにし、ゲート電極層の形成の後で該
マスク及び該エミッタティップの周囲の酸化膜とともに
該襟状成長部分を除去することを特徴とする請求項２１
に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２３】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップのためのマスクを形成する工程と、
該マスクを用いて該基板をエッチングする工程と、該マ
スクを除去する工程とを含み、該酸化膜形成工程の後かつゲート電極層形成工程の前で
該基板と該ゲート電極層との間に該エミッタティップを
露出させる開口部を有する絶縁層を形成する工程を含
み、該マスク除去工程が絶縁層形成工程の後かつゲート電極
層形成工程の前に行われ、該酸化膜除去工程が該ゲート
電極層の形成の後で行われることを特徴とする請求項９
に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２４】該絶縁層の形成工程が、該エミッタテ
ィップの中間部から寄生的に成長する襟状成長部分の形
成を含み、該ゲート電極層の形成工程において、該襟状
成長部分をマスクとして使用してゲート電極材料が該襟
状成長部分の上方で該エミッタティップの先端部分の近
傍へまわりこむようにし、ゲート電極層の形成の後で該
マスク及び該エミッタティップの周囲の酸化膜とともに
該襟状成長部分を除去することを特徴とする請求項２３
に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２５】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップのためのマスクを形成する工程と、
該マスクを用いて該基板をエッチングする工程と、該マ
スクを除去する工程とを含み、該酸化膜形成工程の前に該基板と該ゲート電極層との間
に該エミッタティップを露出させる開口部を有する絶縁
層を形成する工程を含み、該マスク除去工程が絶縁層形成工程の後かつ該酸化膜形
成工程の前に行われ、該マスク除去工程の後で該ゲート
電極層形成工程が行われることを特徴とする請求項９に
記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２６】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップのためのマスクを形成する工程と、
該マスクを用いて該基板をエッチングする工程と、該マ
スクを除去する工程とを含み、該酸化膜形成工程の後に該基板と該ゲート電極層との間
に該エミッタティップを露出させる開口部を有する絶縁
層を形成する工程を含み、該マスク除去工程が絶縁層形成工程の後で行われること
を特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２７】該絶縁層の形成工程が、該エミッタテ
ィップの中間部から寄生的に成長する襟状成長部分の形
成を含み、該ゲート電極層の形成工程において、該襟状
成長部分をマスクとして使用してゲート電極材料が該襟
状成長部分の上方で該エミッタティップの先端部分の近
傍へまわりこむようにし、ゲート電極層の形成の後で該
マスク及び該エミッタティップの周囲の酸化膜とともに
該襟状成長部分を除去することを特徴とする請求項２６
に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項２８】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップのためのマスクを形成する工程と、
該マスクを使用して該基板をエッチングする工程と、該
マスクを除去する工程とを含み、該マスク除去工程が酸化膜形成工程の前に行われ、該基
板上の酸化膜が該基板と該ゲート電極層との間の絶縁層
となることを特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製
造方法。
【請求項２９】エミッタティップの形成工程が、基板
にエミッタティップのためのマスクを形成する工程と、
該マスクを用いて該基板をエッチングする工程と、該マ
スクを除去する工程とを含み、該酸化膜形成工程の前に該基板と該ゲート電極層との間
に該エミッタティップを露出させる開口部を有する絶縁
層を形成する工程を含み、該マスク除去工程が酸化膜形成工程の前に行われること
を特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項３０】該ゲート電極層の形成工程において、
該基板を回転軸線のまわりで回転しつつゲート電極材料
を該基板に該回転軸線に対して斜め方向から蒸着するこ
とを特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項３１】該ゲート電極層の形成工程において、
ゲート電極材料を該基板にスパッタリング法により付着
させることを特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製
造方法。
【請求項３２】該ゲート電極層の形成工程において、
ゲート電極材料を該基板にＣＶＤ法により付着させるこ
とを特徴とする請求項９に記載の陰極装置の製造方法。
【請求項３３】エミッタティップの形工程において、
最初に等方性に近いエッチングを行い、引き続き異方性
エッチングを行って、円錐状の先端部分及びほぼ円柱状
の基端部分を有する該エミッタティップを形成すること
を特徴とする請求項９に記載の陰極装置。
【請求項３４】陰極装置と、該陰極装置から放出した
電子を受ける陽極装置とからなる表示装置であって、該陰極装置が、基板（１）と、該基板に形成され、円錐
状の先端部分（２Ａ）を有する少なくとも１つのエミッ
タティップ（２）と、該基板の上方に形成され、該エミ
ッタティップの先端部分を露出させる開口部（４Ａ）を
有するゲート電極層（４）とを具備し、該ゲート電極層
の該開口部（４Ａ）の直径が該エミッタティップ（２）
の該基板との接合部における直径よりも小さいことを特
徴とする表示装置。
【請求項３５】複数のグループのエミッタティップ
（２）がマトリクス状に配置され、該陽極装置は該エミ
ッタティップ（２）のマトリクスの行及び列の少なくと
も一方に対応して配置された表示部（２０２）を有する
ことを特徴とする請求項３４に記載の表示装置。