JPH08306302A

JPH08306302A - 電界放射型電子源及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08306302A
Application number: JP11035495A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Hori; 義和堀
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-09
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】通常のフォトリソプロセス及び半導体プロセ
スにより容易に製造が可能であり、特にリフトオフプロ
セスを用いることなく、急峻な形状のエミッタ電極を有
していると共にエミッタ電極とゲート電極との間隔がサ
ブミクロンの精度で制御可能な電界放射型電子源を提供
する。【構成】金属又は半導体よりなる導電性基板１０の上
には、段差部１１を介して低部表面１２と高部表面１３
とが形成されており、高部表面１３と段差部１１との間
に形成される鋭角な断面を持つ直線状の突出部１４が陰
極となる。高部表面１３の上には高部絶縁膜１５Ａを介
して高部電極１６Ａが形成されており、低部表面１２の
上には低部絶縁膜１５Ｂを介して低部電極１６Ｂが形成
されている。陰極に対して正の電界を高部電極１６Ａ及
び低部電極１６Ｂのうちのいずれか一方に印加すると、
陰極である直線状の突出部１４から電子が放射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自発光の平面型表示素
子、超高速の微小真空素子又は電子線励起の固体レーザ
等への応用が期待される冷電子源である電界放射型電子
源に関し、特に、既存のシリコン等の半導体プロセスと
の整合性及び素子の均一性に優れ、かつ集積化及び低電
圧化が実現可能な電界放射型電子源に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体に対する微細加工技術の進展によ
り、微小な電界放射型電子源の形成が可能となった。ス
ピントらがコーン型（縦型）の電界放射型電子源を提案
し、微小な電界放射型電子源が注目されるに至っている
（参考文献１：C. A. Spindt,J. Appl. Phys. Vol.39,
p.3504 (1986)）。

【０００３】以下、第１の従来例として、スピントの提
案した電界放射型電子源の構造及び製造方法について図
１３を参照しながら説明する。

【０００４】まず、図１３（ａ）に示すように、シリコ
ンよりなる導電性基板１０１上に絶縁層１０２及び金属
よりなるゲート電極１０３を順次形成した後、ゲート電
極１０３及び絶縁層１０２に円形の小穴１０４を通常の
フォトリソプロセスによって形成する。

【０００５】次に、図１３（ｂ）に示すように、アルミ
ナ等よりなる犠牲層１０５を導電性基板１０１に対して
浅い角度で蒸着する。この工程によりゲート口径は縮小
すると共にゲート電極１０３は犠牲層１０５に覆われ
る。

【０００６】次に、図１３（ｃ）に示すように、エミッ
タ電極となるモリブデン等の金属１０６を導電性基板１
０１に対して垂直方向から蒸着する。このようにする
と、ゲート口は蒸着の進展に伴って小さくなるので、小
穴１０４の内部に円錐形状のエミッタ電極（陰極）１０
７が形成される。

【０００７】次に、図１３（ｄ）に示すように、犠牲層
１０５をウェットエッチングによりリフトオフして不要
の金属１０６を除去する。

【０００８】この電界放射型電子源は、ゲート電極１０
３によってエミッタ電極１０７の先端から電子を真空中
に引き出し、引き出した電子をエミッタ電極１０７と対
向するように設けられたアノード電極（陽極）（図示は
省略している）により受けることによって動作する。

【０００９】また、第１の従来例と同様の縦型構造であ
って、シリコンの結晶異方性エッチング又は異方性ドラ
イエッチングと熱酸化とを用いて先端形状がより鋭いエ
ミッタ電極を形成する方法が提案されている（参考文献
２：H.F.Gray et al.,IEDM Tech.Dig.p.776,(1986)、及
び参考文献３：別井、１９９０年秋季信学全大論文集
５、ＳＣ−８−２(1990)）。

【００１０】以下、第２の従来例として別井らの提案し
た電界放射型電子源の構造及び作製方法について図１４
を参照しながら説明する。

【００１１】まず、図１４（ａ）に示すように、シリコ
ンよりなる導電性基板１１１上に酸化シリコン膜１１２
を形成した後、該酸化シリコン膜１１２に対してフォト
リソプロセスを施すことにより、図１４（ｂ）に示すよ
うに、円盤状のエッチングマスク１１３を作製する。

【００１２】次に、導電性基板１１１に対してエッチン
グマスク１１３を用いてサイドエッチングを伴う条件で
ドライエッチングを行なうことにより、図１４（Ｃ）に
示すように、エッチングマスク１１３の下側に先端部が
細い立体形状体１１４を形成する。その後、立体形状体
１１４に対して熱酸化を施すことにより、立体形状体１
１４を、内部のシリコンよりなるコーン形状体１１５と
外部の熱酸化膜１１６とからなる構造に変化させる。

【００１３】次に、図１４（ｄ）に示すように、絶縁膜
１１７となる酸化シリコン、及びゲート電極１１８とな
る金属を、導電性基板１１１の表面に対して垂直方向か
ら真空蒸着することにより、導電性基板１１１の上にお
けるエッチングマスク１１３の周辺部及びエッチングマ
スク１１３の上に付着させる。

【００１４】次に、導電性基板１１１を弗酸の水溶液に
浸すことにより、コーン形状体１１５の周辺部の熱酸化
膜１１６を除去する共に、絶縁膜及び金属膜が付着した
エッチングマスク１１３をリフトオフにより除去する
と、図１４（ｅ）に示すように、コーン形状体１１５よ
りなるエミッタ電極が形成され、スピント型と類似の構
造を有する電界放射型電子源を得ることができる。

【００１５】この電界放射型電子源は、第１の従来例と
同様、ゲート電極１１８によってエミッタ電極１１５の
先端から電子を真空中に引き出し、引き出した電子をエ
ミッタ電極１１５と対向するように設けられたアノード
電極（陽極）（図示は省略している）により受けること
によって動作する。

【００１６】これに対して、平面構造の電界放射型電子
源も提案されており( 参考文献４：伊藤ら、真空３４巻
P.867 (1991) ）、この平面型の電子源においては、エ
ミッタ電極、ゲート電極及びアノード電極等を同一の基
板上に形成できるので、素子構造等に関する自由度が大
きくまた容量が小さいことなどの理由により、超高速素
子への応用が期待されている。

【００１７】以下、第３の従来例として、参考文献４に
示されている平面構造の電界放射型電子源について図１
５及び図１６を参照しながら説明する。

【００１８】図１５に示すように、第３従来例の電界放
射型電子源は、石英よりなる導電性基板１２１と、該導
電性基板１２１の上に形成された帯状のゲート電極１２
２Ａと、ゲート電極１２２Ａと対向するように形成され
た櫛形状の金属箔よりなるエミッタ電極１２３Ａとを備
えている。

【００１９】第３の従来例に係る電界放射型電子源は次
のようにして製造される。すなわち、図１６（ａ）に示
すように、石英よりなる導電性基板１２１にエミッタ電
極となるＷ膜１２３Ｂを堆積した後、図１６（ｂ）に示
すように、レジストパターン１２４をマスクとしてＷ膜
１２３ＢをＲＩＥにより所定の形状に加工する。その
後、図１６（ｃ）に示すように、導電性基板１２１を弗
酸の水溶液によってエッチングする。

【００２０】次に、ゲート電極となる金属膜１２２Ｂを
真空蒸着した後、図１６（ｄ）に示すように、レジスト
パターン１２４の上に付着した金属膜１２２Ｂをリフト
オフする。その後、図１６（ｅ）に示すように、フォト
リソプロセスによりレジストパターン１２５を形成した
後、該レジストパターン１２５をマスクとして金属膜１
２２Ｂに対してウェットエッチングを行なうことによ
り、ゲート電極１２２Ａを形成する。その後、図１６
（ｆ）に示すように、フォトリソプロセスによりレジス
トパターン１２６を形成した後、該レジストパターン１
２６をマスクとしてＷ膜１２３Ｂに対してウェットエッ
チングを行なうことにより、櫛形形状のエミッタ電極１
２３Ａを形成する。その後、レジストパターン１２６を
除去すると、図１６（ｇ）に示すような平面構造の電界
放射型電子源が完成する。

【００２１】また、本発明者は、先に、シリコン基板を
用いた平面構造のカクテルグラス構造の電界放射電子源
を提案した（参考文献５：堀ら、信学技報ED94-95,p.1
(1994-12)）。シリコン基板上に形成される電界放射型
電子源はＬＳＩ等と一体集積化が可能であり新たな用途
も期待できる。

【００２２】以下、第４の従来例として、参考文献５に
示されている、シリコン基板上に形成されたカクテル構
造を持つ平面構造の電界放射型電子源について図１７を
参照しながら説明する。

【００２３】まず、図１７（ａ）に示すように、シリコ
ンよりなる導電性基板１３１の表面に酸化シリコン膜を
形成した後、該酸化シリコン膜に対してエッチングを行
なうことにより、サブミクロン口径のドットマスク１３
２を作製する。その後、ドットマスク１３２を用いて導
電性基板１３１に対してドライエッチングを行なうこと
により、図１７（ｂ）に示すように、導電性基板１３１
の表面に対して垂直なシリコンよりなる柱状構造体１３
３を形成する。

【００２４】次に、柱状構造体１３３の側面に対して異
方性エッチングを施すことにより、図１７（ｃ）に示す
ように、（３３１）面を含む結晶面を側面として有する
逆円錐台状の上部１３４Ａと円錐台状の下部１３４Ｂと
からなるカクテルグラス状構造体を形成した後、図１７
（ｄ）に示すように、前記カクテルグラス状構造体の上
にゲート電極となる金属膜１３５及び絶縁膜１３６を真
空蒸着する。

【００２５】次に、導電性基板１３１を弗酸の水溶液に
浸漬してドットマスク１３２をリフトオフすることによ
り、ドットマスク１３２の上に付着した絶縁膜１３６及
び金属膜１３５を除去すると、図１７（ｅ）に示すよう
に、上部１３４Ａ及び下部１３４Ｂよりなるエミッタ電
極の上部１３４Ａのエッジ部１３７から電子を放射する
カクテルグラス型の電界放射型電子源が完成する。

【００２６】

【発明が解決ようとする課題】第１及び第２の従来例に
係る電界放射型電子源によると、コーン型のエミッタ電
極を高密度に集積化することが可能であり、また、エミ
ッタ電極の先端の曲率半径として２０ｎｍ程度が得られ
るので、低電圧で大電流の電子源が実現可能である。

【００２７】しかしながら、第１の従来例によると、金
属蒸着によりエミッタ電極１０７を形成するため、エミ
ッタ電極１０７の形状、特に先端部の形状が素子の中央
部と周辺部とにおいて必然的に異なるので、電界放射型
電子源が一定以上の面積になると、均一な性能を得るこ
とができないという問題がある。また、犠牲層１０５を
リフトオフする必要があり、エッチング溶液中にダスト
が浮遊するので通常の半導体プロセスにおいては使用し
ないリフトオフが避けられないという問題がある。

【００２８】第２の従来例によると、コーン形状体１１
５よりなるエミッタ電極の形状が熱酸化膜１１６に対す
るドライエッチングの条件に左右されるので、エミッタ
電極の形状の面内バラツキを避けることができないとい
う問題がある。また、ゲート電極１１８の形成に蒸着法
及びリフトオフプロセスを用いるため、ゲート電極１１
８のエッジ部の形状が均一でなくなると共に、第１の従
来例と同様、電界放射型電子源が一定以上の面積になる
と、均一な性能を得ることができないという問題、及び
リフトオフが避けられないという問題がある。さらに、
ゲート口径がフォトリソの解像限界に制約されるので、
低電圧化のためには電子ビーム露光やＸ線露光という高
価な装置を使用しなければならないという問題もある。

【００２９】第３の従来例によると、通常のフォトリソ
技術が使用でき、またエミッタ電極１２２Ａとゲート電
極１２３Ａとの距離がサブミクロン程度まで容易に制御
できるので、素子構造の再現性及び均一性が高いという
特徴がある。

【００３０】ところが、第３の従来例によると、エミッ
タ電極１２２Ａの先端の曲率半径が約４０ｎｍであるた
め、動作電圧が比較的高いという問題がある。また、金
属膜１２２Ｂの真空蒸着及びレジストパターン１２４に
対するリフトオフプロセスが避けられないという問題が
ある。

【００３１】第４の従来例によると、カクテルグラス状
構造体よりなるエミッタ電極の上部１３４Ａのエッジ部
１３７の形状が急峻であると共に再現性の高いエミッタ
電極を実現することができる上に、動作電圧が低いとい
う特徴を有している。

【００３２】しかしながら、金属膜１３５及び絶縁膜１
３６の真空蒸着及びドットマスク１３２に対するリフト
オフプロセスが避けられないという問題がある。

【００３３】以上説明したように、従来の電界放射型電
子源においては、金属の蒸着及びこれに伴うリフトオフ
プロセスが避けられないという問題があった。

【００３４】前記に鑑み、本発明は、通常のフォトリソ
プロセス及び半導体プロセスにより容易に製造が可能で
あり、特にリフトオフプロセスを用いることなく、急峻
な形状のエミッタ電極を有していると共にエミッタ電極
とゲート電極との間隔がサブミクロンの精度で制御可能
である電界放射型電子源及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明が講じた
解決手段は、電界放射型電子源を、基板上に段差部を介
して形成された低部表面及び導電性の高部表面と、前記
高部表面の上に絶縁層を介して形成され、前記陰極と対
向し且つ前記陰極と電気的に絶縁されている高部電極
と、前記低部表面の上に形成され、前記陰極と対向し且
つ前記陰極と電気的に絶縁されている低部電極と、前記
高部電極及び低部電極のうちの少なくとも１つと前記陰
極との間に電圧が印加されると前記陰極から電子を放射
する構成とするものである。

【００３６】請求項２の発明は、請求項１の構成に、前
記高部電極と前記低部電極とは電気的に接続されてお
り、前記高部電極及び低部電極に前記陰極に対して正の
電圧が印加される構成を付加するものである。

【００３７】請求項３の発明は、請求項１の構成に、前
記高部電極と前記低部電極とは電気的に分離されてお
り、前記高部電極と前記低部電極とに対して互いに独立
に電圧が印加される構成を付加するものである。

【００３８】請求項４の発明は、請求項３の構成に、前
記高部電極及び低部電極に印加される電圧をそれぞれ制
御することにより、前記陰極から放射され陽極に向かう
電子の量又は方向を制御する構成を付加するものであ
る。

【００３９】請求項５の発明は、請求項３の構成に、前
記高部電極及び低部電極のうちの一方の電極に前記陰極
に対して正の一定の電圧を印加する一方、前記高部電極
及び低部電極のうちの他方の電極に印加する電圧を変化
させることにより、前記陰極から放射され前記一方の電
極に向かう電子の量を変化させる構成を付加するもので
ある。

【００４０】請求項６の発明は、請求項１の構成に、前
記基板は結晶性の基板であり、前記陰極は、前記基板に
対する結晶異方性エッチングによって前記高部表面と前
記段差部との角部に鋭角に形成されている構成を付加す
るものである。

【００４１】請求項７の発明は、請求項６の構成に、前
記基板は結晶性の基板であり、前記高部表面は前記基板
の（１００）面に形成されている構成を付加するもので
ある。

【００４２】請求項８の発明は、請求項７の構成に、前
記陰極は、前記基板に対する結晶異方性エッチングによ
って前記段差部に＜０１１＞方向に延びる（１１１）面
が露出することにより、鋭角な断面形状を持つ線状に形
成されている構成を付加するものである。

【００４３】請求項９の発明は、請求項７の構成に、前
記陰極は、前記基板に対する結晶異方性エッチングによ
って前記段差部に＜０１１＞方向に延び且つ互いに直交
する（１１１）面が露出することにより、鋭角な断面形
状を持つ点状に形成されている構成を付加するものであ
る。

【００４４】請求項１０の発明が講じた解決手段は、電
界効果型電子源を、基板上にそれぞれ段差部を介して形
成され且つ直線状又はマトリックス状に配置された複数
の低部表面及び複数の導電性の高部表面と、前記複数の
高部表面と前記複数の段差部との角部に形成された複数
の陰極と、前記複数の高部表面の上に絶縁層を介して形
成され、前記陰極と対向し且つ前記陰極と電気的に絶縁
されている複数の高部電極と、前記複数の低部表面の上
に形成され、前記陰極と対向し且つ前記陰極と電気的に
絶縁されている複数の低部電極とを備え、前記複数の高
部電極及び複数の低部電極のうちの少なくとも一方の複
数の電極と前記複数の陰極との間に電圧が印加されると
前記複数の陰極から電子を放射する構成とするものであ
る。

【００４５】請求項１１の発明は、請求項１０の構成
に、前記複数の高部電極と前記複数の低部電極とは電気
的に接続されており、前記複数の高部電極及び複数の低
部電極に前記陰極に対して正の電圧が印加される構成を
付加するものである。

【００４６】請求項１２の発明は、請求項１０の構成
に、前記複数の高部電極と前記複数の低部電極とは電気
的に分離されており、前記複数の高部電極と前記複数の
低部電極とに対して互いに独立に電圧が印加される構成
を付加するものである。

【００４７】請求項１３の発明は、電界効果型電子源の
製造方法を、導電性基板の上に段差部を介して高部表面
及び低部表面を形成することにより、前記高部表面と前
記段差部との角部に陰極を形成する陰極形成工程と、前
記高部表面上に絶縁層を介して高部電極を形成すると共
に、前記低部表面上に絶縁層を介して低部電極を形成す
る電極形成工程とを備えている構成とするものである。

【００４８】請求項１４の発明は、請求項１３の構成
に、前記陰極形成工程は、前記導電性基板上に所定形状
のエッチングマスクを形成する第１の工程と、前記エッ
チングマスクを用いて前記導電性基板に対してエッチン
グを行なうことにより前記段差部を形成する第２の工程
とを有し、前記電極形成工程は、前記高部表面及び低部
表面の上に、基板表面に対して垂直な方向から絶縁性材
料及び導電性材料を順次蒸着することにより、前記高部
電極及び低部電極を形成する工程を有している構成を付
加するものである。

【００４９】請求項１５の発明は、請求項１３の構成
に、前記陰極形成工程は、導電性基板上に所定形状の第
１のエッチングマスクを形成する第１の工程と、前記第
１のエッチングマスクを用いて前記導電性基板に対して
エッチングを行なうことにより前記段差部を形成する第
２の工程とを有し、前記電極形成工程は、前記導電性基
板の上に絶縁層を介して導電性膜を形成する第１の工程
と、前記導電性膜の上に所定形状の第２のエッチングマ
スクを形成する第２の工程と、前記第２のエッチングマ
スクを用いて前記導電性膜に対してエッチングを行なう
ことにより前記高部電極及び低部電極を形成する第３の
工程とを有している構成を付加するものである。

【００５０】請求項１６の発明は、請求項１４又は１５
の構成に、前記陰極形成工程における第２の工程は、前
記エッチングとして基板表面に垂直な方向に対して傾斜
する方向から方向異方性エッチングを行なうことによ
り、鋭角な断面形状を持つ前記角部を形成する工程を含
む構成を付加するものである。

【００５１】請求項１７の発明は、請求項１４又は１５
の構成に、前記導電性基板は結晶性の基板であり、前記
陰極形成工程における第２の工程は、前記エッチングと
して結晶異方性エッチングを行なうことにより、鋭角な
断面形状を持つ前記角部を形成する工程を含む構成を付
加するものである。

【００５２】請求項１８の発明は、請求項１４又は１５
の構成に、前記導電性基板は結晶性の基板であり、前記
陰極形成工程における第２の工程は、前記エッチングと
して、基板表面に垂直な方向に対して傾斜する方向から
方向異方性エッチングを行なった後、結晶異方性エッチ
ングを行なうことにより、鋭角な断面形状を持つ前記角
部を形成する工程を含む構成を付加するものである。

【００５３】請求項１９の発明は、請求項１４又は１５
の構成に、前記導電性基板は、シリコンよりなる基板で
あり、前記陰極形成工程は、前記第２の工程の後に、前
記導電性基板に対して熱処理を行なって前記段差部の表
面部分に酸化シリコン膜を形成した後、該酸化シリコン
膜を除去することにより、前記角部を急峻な断面形状に
する第３の工程を有している構成を付加するものであ
る。

【００５４】請求項２０の発明が講じた解決手段は、電
界効果型電子源の製造方法を、シリコンよりなる導電性
基板の上に酸化シリコン膜よりなる所定形状のエッチン
グマスクを形成する第１の工程と、前記エッチングマス
クを用いて前記導電性基板に対してエッチングを行なっ
て前記導電性基板の上に段差部を介して高部表面及び低
部表面を形成することにより、前記高部表面と前記段差
部との角部に陰極を形成する第２の工程と、前記導電性
基板に対して熱処理を行なうことにより、前記高部表面
及び低部表面の上にそれぞれ絶縁層を形成すると共に前
記段差部の表面部分に酸化シリコン膜を形成する第３の
工程と、前記導電性基板の上に基板表面に対して垂直な
方向から導電性材料を蒸着することにより、前記高部表
面の上に前記絶縁層を介して高部電極を形成すると共に
前記低部表面の上に前記絶縁層を介して低部電極を形成
する第４の工程と、前記段差部の表面部分に形成された
酸化シリコン膜を除去することにより、前記角部を急峻
な断面形状にする第５の工程とを備えている構成をする
ものである。

【００５５】

【作用】請求項１の構成により、陰極は基板の高部表面
と段差部との角部に形成されているため、陰極は基板に
対するエッチングによって形成されるので、陰極の形状
はエッチング条件によって規制される。また、電極は高
部表面の上に絶縁層を介して形成されているため、陰極
と高部電極との距離は制御が容易な絶縁層の厚さによっ
て決定される。さらに、陰極は基板に対するエッチング
によって形成されるので、リフトオフプロセスを用いる
ことなく陰極を形成することができる。

【００５６】高部電極と低部電極とを電気的に接続し、
陰極と対向するように陽極を別途配置する場合には、一
方及び他方の電極に同時に電圧を印加し、陽極に一方及
び他方の電極に印加される電圧よりも高い電圧を印加す
ることにより、陰極から放射される電子の大部分を陽極
に到達させることができる。

【００５７】また、高部電極と低部電極とを電気的に分
離し、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極に陰極
に対して正の電圧を印加すると該一方の低部電極が引き
出し電極として働き、高部電極及び低部電極のうちの他
方の電極に前記一方の電極よりも高い電圧を印加すると
該他方の電極は陽極として働き、陰極から放射された電
子は他方の電極に向かって走行する。そして、一方の電
極に印加する電圧を変化させることにより、陰極から放
射され他方の電極に向かう電子の量つまり陽極から陰極
に流れる電流の量を変化させることができる。また、陰
極と対向するように陽極を別途配置する場合には、一方
及び他方の電極に印加される電圧を変化させると、陰極
から放射され陽極に向かう電子の量又は方向を制御でき
る。

【００５８】請求項６の構成により、陰極は結晶性の基
板に対する結晶異方性エッチングによって高部表面と段
差部との角度に形成されているため、鋭角な断面形状を
持つ陰極が結晶異方性エッチングにより形成される。

【００５９】請求項７の構成により、高部表面は結晶性
の基板の（１００）面に形成されているため、鋭角な断
面形状を持つ陰極が結晶異方性エッチングにより確実に
形成される。

【００６０】請求項８の構成により、高部表面は結晶性
基板の（１００）面に形成されており、陰極は基板に対
する結晶異方性エッチングによって段差部に＜０１１＞
方向に延びる（１１１）面が露出することにより形成さ
れているため、鋭角な断面形状を持つ線状の陰極を再現
性良く実現できる。

【００６１】請求項９の構成により、高部表面は結晶性
基板の（１００）面に形成されており、陰極は基板に対
する結晶異方性エッチングによって段差部に＜０１１＞
方向に延び且つ互いに直交する（１１１）面が露出する
ことにより形成されているため、鋭角な断面形状を持つ
点状の陰極を再現性良く実現できる。

【００６２】請求項１０の構成により、基板上にそれぞ
れ段差部を介して直線状又はマトリックス状に複数の低
部表面及び複数の導電性の高部表面を配置し、複数の高
部表面と複数の段差部との角部に複数の陰極を形成、複
数の高部表面の上に絶縁層を介して複数の高部電極を形
成し、複数の低部表面の上に複数の低部電極と形成した
ため、陰極と引き出し電極との組み合わせよりなる単体
の電子源を直線状又はマトリックス状に効率良く配列さ
せることができる。

【００６３】高部電極と低部電極とを電気的に接続する
と、高部電極及び低部電極の両方が電子の引き出し電極
として働くので、陰極から放射され別途設けられた陽極
に向かう電子の量を大きくして陽極から陰極に流れる電
流量を大きくすることができる。

【００６４】高部電極と低部電極とを電気的に分離する
と、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極に陰極に
対して正の電圧を印加すると該一方の低部電極が引き出
し電極として働き、高部電極及び低部電極のうちの他方
の電極に前記一方の電極よりも高い電圧を印加すると該
他方の電極は陽極として働き、陰極から放射された電子
は他方の電極に向かって走行する。そして、一方の電極
に印加する電圧を変化させることにより、陰極から放射
され他方の電極に向かう電子の量つまり陽極から陰極に
流れる電流量を変化させることができる。また、陰極と
対向するように陽極を別途配置する場合には、一方及び
他方の電極に印加される電圧を変化させると、陰極から
放射され陽極に向かう電子の量又は方向を制御できる。

【００６５】請求項１３の構成により、導電性基板上に
段差部を介して高部表面と低部表面とを形成し、高部表
面と段差部との角部に陰極を形成するため、陰極をリフ
トオフプロセスを用いることなく形成できる。また、高
部電極を高部表面の上に絶縁層を介して形成するため、
陰極と高部電極との距離を制御が容易な絶縁層の厚さに
よって決定することができる。

【００６６】請求項１４の構成により、段差部を、導電
性基板上に形成されたエッチングマスクを用いてエッチ
ングを行なうことにより形成するため、段差部の形状を
エッチング条件によって決定することができる。また、
高部表面及び低部表面の上に、基板表面に対して垂直な
方向から絶縁性材料及び導電性材料を順次蒸着すること
により高部電極及び低部電極を形成するため、段差部に
より隔てられた高部電極及び低部電極を自己整合的に形
成することができる。

【００６７】請求項１５の構成により、段差部を、導電
性基板上に形成された第１のエッチングマスクを用いて
エッチングを行なうことにより形成するため、段差部の
形状をエッチング条件によって決定することができる。
また、導電性基板の上に絶縁層を介して形成された導電
性膜を所定形状の第２のエッチングマスクを用いてエッ
チングを行なうことにより高部電極及び低部電極を形成
するため、高部電極と低部電極との距離をエッチングマ
スクにより制御できる。

【００６８】請求項１６の構成により、基板表面に垂直
な方向に対して傾斜する方向から方向異方性エッチング
を行なうことにより段差部を形成するため、鋭角な断面
形状を持つ陰極を方向異方性エッチングにより形成する
ことができる。

【００６９】請求項１７の構成により、結晶性基板に対
して結晶異方性エッチングを行なうことにより段差部を
形成するため、鋭角な断面形状を持つ陰極を方向異方性
エッチングにより形成することができる。

【００７０】請求項１８の構成により、結晶性基板に対
して方向異方性エッチング及び結晶異方性エッチングを
併用して段差部を形成するため、均一な断面形状の陰極
を簡易且つ再現性良く実現することができる。

【００７１】請求項１９の構成により、シリコンよりな
る導電性基板の段差部に対して熱処理を施して該段差部
の表面部分に酸化シリコン膜を形成した後、該酸化シリ
コン膜を除去するため、急峻な断面形状を持つ陰極を簡
易に実現することができる。請求項２０の構成により、
シリコンよりなる導電性基板に対してエッチングマスク
を用いてエッチングを行なって導電性基板の上に段差部
を介して高部表面及び低部表面を形成するため、段差部
つまり陰極の形状をエッチング条件によって決定するこ
とができると共に、陰極をリフトオフプロセスを用いる
ことなく形成することができる。また、導電性基板の上
に基板表面に対して垂直な方向から導電性材料を蒸着す
ることにより、高部表面の上に絶縁層を介して高部電極
を形成すると共に低部表面の上に絶縁層を介して低部電
極を形成するため、高部電極及び低部電極を段差部を介
して自己整合的に形成することができると共に、陰極と
高部電極との距離を制御が容易な絶縁層の厚さによって
決定することができる。さらに、シリコンよりなる段差
部に対して熱処理を施して該段差部の表面部分に酸化シ
リコン膜を形成した後、該酸化シリコン膜を除去するた
め、急峻な断面形状を持つ陰極を簡易に実現することが
できる。

【００７２】

【実施例】以下、本発明の各実施例に係る電界放射型電
子放射源及びその製造方法について図面を参照しながら
説明する。

【００７３】図１は本発明の第１実施例に係る電界放射
型電子源の構造を示しており、図１に示すように、金属
又は半導体よりなる導電性基板１０の上には、段差部１
１を介して低部表面１２と高部表面１３とが形成されて
おり、高部表面１３と段差部１１との間に形成される鋭
角な断面を持つ直線状の突出部１４が陰極となる。高部
表面１３の上には高部絶縁膜１５Ａを介して高部電極１
６Ａが形成されており、低部表面１２の上には低部絶縁
膜１５Ｂを介して低部電極１６Ｂが形成されている。

【００７４】陰極に対して正の電界を高部電極１６Ａ及
び低部電極１６Ｂのうちのいずれか一方に印加すると、
陰極である直線状の突出部１４から電子が放射される。
例えば、高部電極１６Ａ及び低部電極１６Ｂに同時に電
圧を印加すると共に、突出部１４と対向するように設け
られた図示しない陽極に、高部電極１６Ａ及び低部電極
１６Ｂに印加される電圧よりも高い正の電圧を印加する
ことにより、陰極から放射される電子の大部分を陽極に
到達させることができる。

【００７５】また、高部電極１６Ａ及び低部電極１６Ｂ
にそれぞれ独立に電圧を印加することにより、陰極から
放射された電子の量及び方向を制御することができる。

【００７６】また、高部電極１６Ａ及び低部電極１６Ｂ
のうちのいずれか一方の電極、例えば低部電極１６Ｂを
陽極とし、他方の電極、例えば高部電極１６Ａを制御電
極とすることにより、微小な真空３極管素子が実現で
き、制御電極に印加する電圧を変調することにより、陰
極から陽極に向けて放射される電子の量又は方向を変調
することができる。本電子源においては、電子が走行す
る真空中の距離がサブミクロン程度と非常に短いために
高速動作が期待される。また、陽極の表面に発光色の異
なる複数の蛍光体等を設けると、制御電極に印加する電
圧により発光色を変化させることも可能である。

【００７７】以下、第１実施例に係る電界放射型電子源
の第１の製造方法について図２を参照しながら説明す
る。

【００７８】まず、シリコンよりなる導電性基板１０の
表面を熱酸化することにより、図２（ａ）に示すよう
に、導電性基板１０の表面部に酸化シリコン膜１７Ａを
形成した後、該酸化シリコン膜１７Ａに対してフォトリ
ソグラフィーを行なうことにより、図２（ｂ）に示すよ
うに、直線状の境界部を有するエッチング保護用のマス
ク１７Ｂを形成する。

【００７９】次に、導電性基板１０の表面におけるマス
ク１７Ｂに露出した領域に対して斜め方向（図２におけ
る右上方向）から方向異方性ドライエッチングを施すこ
とにより、図２（ｃ）に示すように、低部表面１２、高
部表面１３、該高部表面１３に対して鋭角に交差する段
差部１１、及び高部表面１３と段差部１１との角部に突
出部１４を形成する。

【００８０】次に、マスク１７Ｂを除去した後、高部表
面１３及び低部表面１２に対してほぼ垂直な方向から蒸
着を行なうことにより、高部表面１３の上に高部絶縁膜
１５Ａを介して高部電極１６Ａを形成すると共に、低部
表面１２の上に低部絶縁膜１５Ｂを介して低部電極１６
Ｂを形成する。この場合、突出部１４が蒸着マスクとし
て働くので、低部表面１２の上における段差部１１の近
傍には蒸着膜が付着せず、高部表面１３の上の高部電極
１６Ａと低部表面１２の上の低部電極１６Ｂとは、互い
に明確に分離され且つ陰極である突出部１４を介して互
いに対向する。突出部１４と高部電極１６Ａ及び低部電
極１６Ｂとの距離は、高部絶縁膜１５Ａ、低部絶縁膜１
５Ｂ、高部電極１６Ａ及び低部電極１６Ｂの厚さ及び蒸
着方向により制御できる。

【００８１】次に、導電性基板１０を弗酸系の水溶液
（異方性エッチング溶液）に浸すことにより、突出部１
４の近傍の高部絶縁膜１５Ａ及び低部絶縁膜１５Ｂを後
退させると、急峻に突出した突出部１４よりなる陰極を
形成することができる。

【００８２】第１実施例に係る電界放射型電子源におい
て、高部電極１６Ａ及び低部電極１６Ｂと導電性基板１
０との間に電圧を印加すると、電界効果により突出部１
４よりなる陰極から段差部１１と垂直な方向に電子が放
射される。

【００８３】尚、斜方向からのドライエッチングの後
に、導電性基板１０に対して熱酸化を行なうことによ
り、段差部１１の表面部分に酸化シリコン膜を形成し、
その直後又は蒸着により高部電極１６Ａ及び低部電極１
６Ｂを形成した後に、弗酸の水溶液により段差部１１の
表面部分の酸化シリコン膜を除去すると、一層急峻な断
面形状を持つ突出部１４が形成される。

【００８４】また、前記第１実施例においては、導電性
基板１０としては、シリコン基板を用いたが、これに代
えて、金属よりなる基板又は導電性の材料が表面に形成
されたガラス基板等の絶縁性基板を用いてもよい。

【００８５】また、前記第１の製造方法においては、段
差部１１の形成に斜方向からの方向異方性ドライエッチ
ングを用いたが、導電性基板１０として半導体等の結晶
基板を用いる場合には、結晶異方性エッチングを用いて
急峻な断面形状を有する突出部１４を形成してもよい。
この場合には、陰極となる突出部１４の断面形状が結晶
面の方位により決定されるので、再現性の高い特性を有
する電子源を作製することが可能となる。半導体よりな
る導電性基板を用い、結晶異方性エッチング法により段
差部を形成する場合には、高部電極の周辺部の全ての角
部に急峻な断面形状を持つ突出部を形成することも可能
であり、複数の電子源を高密度に集積することも容易と
なる。

【００８６】以下、本発明の第１実施例に係る電界放射
型電子源の第２の製造方法について図３を参照しながら
説明する。

【００８７】まず、シリコンよりなる導電性基板３０の
表面を熱酸化して導電性基板３０の表面部に酸化シリコ
ン膜を形成した後、該酸化シリコン膜に対してフォトリ
ソグラフィーを行なうことにより、図３（ａ）に示すよ
うに、直線状の境界部を有するエッチング保護用の第１
のマスク３７を形成する。

【００８８】次に、導電性基板３０の表面における第１
のマスク３７に露出した領域に対して基板表面に対して
垂直方向又は斜め方向からドライエッチングを行なうこ
とにより、図３（ｂ）に示すように、導電性基板３０の
上に、段差部３１及び該段差部３１の両側に位置する低
部表面３２及び高部表面３３を形成する。

【００８９】次に、第１のマスク３７を除去した後、図
３（ｃ）に示すように、熱酸化法により、高部表面３
３、段差部３１及び低部表面３２の表面部分に熱酸化膜
３５を形成し、該熱酸化膜３５の上にスパッタ法により
金属膜３６を蒸着する。その後、段差部３１を挟んで１
μｍ以下の間隔をおいて高部電極３６Ａ及び低部電極３
６Ｂが配置されるように、金属膜３６の上にレジストに
よりエッチング保護用の第２のマスク３８を形成する。

【００９０】次に、第２のマスク３８を用いて金属膜３
６に対してドライエッチングを行なうことにより、図３
（ｄ）に示すように、段差部３１の近傍の金属膜３６及
び熱酸化膜３５を除去して、高部電極３６Ａ、低部電極
３６Ｂ、高部絶縁膜３５Ａ及び低部絶縁膜３５Ｂを形成
する。

【００９１】次に、第２のマスク３８を残存させた状態
で斜め方向（図３における右上方）から方向異方性ドラ
イエッチングを行なって、図３（ｅ）に示すように、高
部表面３３と段差部３１との間に鋭角な断面形状を有す
る突出部３４を形成した後、第２のマスク３８を除去す
る。その後、導電性基板３０を弗酸系の水溶液に浸すこ
とにより、高部絶縁膜３５Ａにおける突出部３４の近傍
を後退させると、突出部３４が露出する。

【００９２】第２の製造方法により得られる電界放射型
電子源においても、導電性基板３０と高部電極３６Ａ及
び低部電極３６Ｂとの間に電圧を印加すると、電界効果
により、陰極である突出部３４から電子が放射される。

【００９３】尚、方向異方性ドライエッチングの後に、
導電性基板３０に対して熱酸化を行なうことにより、段
差部３１の表面部分に酸化シリコン膜を形成し、その直
後又は蒸着により高部電極３６Ａ及び低部電極３６Ｂを
形成した後に、弗酸の水溶液により段差部３１の表面部
分２２の酸化シリコン膜を除去すると、一層急峻な断面
形状を持つ突出部３４が形成される。

【００９４】また、前記第２の製造方法においては、導
電性基板３０として、シリコン基板を用いたが、これに
代えて、金属よりなる基板又は導電性の材料が表面に形
成されたガラス基板等の絶縁性基板を用いてもよい。

【００９５】また、前記第２の製造方法においては、段
差部３１の形成に斜め方向からの方向異方性ドライエッ
チングを用いたが、導電性基板３０として半導体等の結
晶基板を用いる場合には、結晶異方性エッチングを用い
て急峻な断面形状を有する突出部３４を形成してもよ
い。この場合には、陰極となる突出部３４の断面形状が
結晶面の方位により決定されるので、再現性の高い特性
を有する電子源を作製することが可能となる。

【００９６】以下、本発明の第１実施例に係る電界放射
型電子源の第３の製造方法について図４を参照しながら
説明する。

【００９７】まず、シリコンよりなる導電性基板６０の
表面を熱酸化することにより、図４（ａ）に示すよう
に、導電性基板６０の表面部に酸化シリコン膜６７Ａを
形成した後、該酸化シリコン膜６７Ａに対してフォトリ
ソグラフィーを行なうことにより、図４（ｂ）に示すよ
うに、直線状の境界部を有するエッチング保護用のマス
ク６７Ｂを形成する。

【００９８】次に、導電性基板６０の表面におけるマス
ク６７Ｂに露出した領域に対して斜め方向（図４におけ
る右上方向）から方向異方性ドライエッチングを施すこ
とにより、図４（ｃ）に示すように、低部表面６２、高
部表面６３、該高部表面６３に対して鋭角に交差する段
差部６１、及び高部表面６３と段差部６１との角部に突
出部６４を形成する。

【００９９】次に、マスク６７Ｂを残存させたまま熱酸
化することにより、段差部６１及び底部表面６２に熱酸
化膜６５を形成する。このようにすると、段差部６１と
高部表面６３との角部には急峻な断面形状を持つ突出部
６４が形成される。尚、マスク６７Ｂの厚さによっては
高部表面６３にも薄い熱酸化膜が形成されることがあ
る。

【０１００】次に、蒸着法により金属膜を高部表面６３
及び底部表面６２に付着すると、図４（ｄ）に示すよう
に、高部電極６６Ａ及び低部電極６６Ｂが形成される。

【０１０１】次に、導電性基板６０を弗酸系の水溶液
（異方性エッチング溶液）に浸すことにより、マスク６
７Ｂ及び熱酸化膜６５を除去すると共に、図４（ｅ）に
示すように、高部電極６６Ａよりも後退した高部絶縁膜
６５Ａ及び低部電極６６Ｂよりも後退した低部絶縁膜６
５Ｂを形成する。これにより、急峻な断面形状を持つ突
出部６４を露出させることができる。すなわち、方向異
方性ドライエッチングにより鋭角にされた突出部６４は
熱酸化処理によって急峻な断面形状にされ、これによ
り、低電圧で動作させることが可能となる。

【０１０２】尚、第３の製造方法においては、段差部６
１を形成するのに方向異方性ドライエッチングを用いた
が、これに代えて、導電性基板としてシリコンの結晶板
を用い、結晶異方性エッチングにより段差部を形成する
ことも可能である。

【０１０３】図５は本発明の第２実施例に係る電界放射
型電子源の構造を示しており、該第２実施例は、結晶面
により鋭角な断面を持つ陰極が形成される場合である。
図５に示すように、面方位が（１００）であるシリコン
基板よりなる導電性基板２０の上に、所定の間隔をおい
て＜０１１＞方向に延び且つ（１１１）面よりなるＶ字
状の側面を有する複数の段差部２１が形成されており、
各段差部２１の両側には帯状の低部表面２２及び高部表
面２３が交互に形成されている。各高部表面２３の上に
は高部絶縁膜２５Ａを介して高部電極２６Ａが形成さ
れ、各低部表面２２の上には低部絶縁膜２５Ｂを介して
低部電極２６Ｂが形成されている。（１００）面の高部
平面２３と（１１１）面の段差部２１との間の角部には
鋭角な断面形状を持ち直線状に延びる突出部２４が形成
されており、該突出部２４により陰極が構成されてい
る。

【０１０４】第２実施例に係る電界放射型電子源におい
ても、第１の実施例と同様、陰極に対して正の電界を高
部電極２６Ａ及び低部電極２６Ｂの少なくとも一方に印
加すると、陰極である直線状の突出部２４から電子が放
射される。

【０１０５】以下、第２実施例に係る電界放射型電子源
の製造方法を図６を参照しながら説明する。

【０１０６】まず、面方位が（１００）であるシリコン
基板よりなる導電性基板２０の表面に酸化シリコン膜を
形成した後、該酸化シリコン膜に対してフォトリソグラ
フィーを行なうことにより、図６（ａ）に示すように、
シリコン基板表面の＜０１１＞方向に沿って境界部を有
する帯状のエッチング保護用のマスク２７を形成する。
その後、マスク２７を用いて導電性基板２０に基板表面
に対してほぼ垂直な方向から方向異方性ドライエッチン
グを行なうことにより、図６（ｂ）に示すように、マス
ク２７の境界部に基板表面に対して垂直な段差部２１を
形成すると共に、該段差部２１の両側に低部表面２２及
び高部表面２３をそれぞれ形成する。

【０１０７】次に、マスク２７を用いて段差部２１及び
低部表面２２に対して結晶異方性エッチングを行なう
と、図６（ｃ）に示すように、側面に（１１１）面が露
出したＶ字状の凹部が形成される。この場合、マスク２
７の境界部においては、段差部２１が内側にエッチング
されるので、鋭角な断面形状を持つ突出部２４が形成さ
れる。

【０１０８】次に、マスク２７を除去した後、半導体基
板２０の表面全体に蒸着を行なうことにより、図６
（ｄ）に示すように、高部表面２３の上に高部絶縁膜２
５Ａを介して高部電極２６Ａを形成すると共に、低部表
面２２の上に低部絶縁膜２５Ｂを介して低部電極２６Ｂ
を形成する。この場合、突出部２４が蒸着のマスクとし
て働くので、高部電極２６Ａ及び低部電極２６Ｂが、互
いに電気的に分離され且つ陰極である突出部２４を挟ん
で互いに近接した状態で形成される。

【０１０９】次に、導電性基板２０を弗酸の水溶液中に
浸すと、図６（ｅ）に示すように、高部絶縁膜２５Ａに
おける突出部２４の近傍が除去されて、鋭角な断面を持
つ急峻な突出部２４が露出する。

【０１１０】尚、結晶異方性エッチングの後に導電性基
板２０に対して熱酸化を行なって段差部２１の表面に酸
化シリコン膜を形成し、弗酸により段差部２１の表面の
酸化シリコン膜を除去することにより、一層急峻な断面
形状を持つ突出部２４を形成することができる。

【０１１１】また、導電性基板２０として、シリコン基
板を用いる代わりに、ガリウムヒ素基板を用いることも
可能である。

【０１１２】蒸着法により、高部絶縁膜２５Ａ、低部絶
縁膜２５Ｂ、高部電極２６Ａ及び低部電極２６Ｂを形成
する代わりに、半導体プロセスにおいて一般的に用いら
れるＣＶＤ法やスパッタリング法により、絶縁膜及び導
電性膜を形成した後に、フォトプロセスにより絶縁膜及
び導電性膜を分離して、高部絶縁膜２５Ａ、低部絶縁膜
２５Ｂ、高部電極２６Ａ及び低部電極２６Ｂを形成して
もよい。

【０１１３】また、導電性基板２０としてシリコン基板
を用いる場合には、絶縁膜の形成にシリコン基板表面に
対する熱酸化法を用いることも可能である。

【０１１４】図７は本発明の第３実施例に係る電界放射
型電子源の構造を示しており、図７に示すように、面方
位が（１００）であるシリコン基板よりなる導電性基板
４０の上に、所定の間隔をおいて＜０１１＞方向に延び
且つ（１１１）面よりなるＶ字状の側面を有する複数の
段差部４１が形成されており、段差部４１の両側には帯
状の低部表面４２及び高部表面４３が形成されている。
高部表面４３の上には高部絶縁膜４５Ａを介して高部電
極４６Ａが形成され、低部表面４２の上には低部絶縁膜
４５Ｂを介して低部電極４６Ｂが形成されている。（１
００）面の高部平面４３と（１１１）面の段差部４１と
の間の角部には鋭角の断面形状を持ち直線状に延びる突
出部４４が形成されており、該突出部４４により陰極が
構成されている。

【０１１５】第３実施例に係る電界放射型電子源におい
ても、第１の実施例と同様、陰極に対して正の電界を高
部電極４６Ａ及び低部電極４６Ｂの少なくとも一方に印
加すると、陰極である直線状の突出部４４から電子が放
射される。

【０１１６】以下、本発明の第３実施例に係る電界放射
型電子源の第１の製造方法について図８を参照しながら
説明する。

【０１１７】まず、面方位が（１００）であるシリコン
基板よりなる導電性基板４０の表面に酸化シリコン膜を
形成した後、該酸化シリコン膜に対してフォトリソグラ
フィーを行なうことにより、シリコン基板表面の＜０１
１＞方向に沿って境界部を有する帯状のエッチング保護
用の第１のマスク４７を形成する。その後、第１のマス
ク４７を用いて導電性基板４０に基板表面に対してほぼ
垂直な方向から方向異方性ドライエッチングを行なうこ
とにより、図８（ａ）に示すように、第１のマスク４７
の境界部に基板表面に対して垂直な段差部４１を形成す
ると共に、該段差部４１の両側に低部表面４２及び高部
表面４３をそれぞれ形成する。

【０１１８】次に、第１のマスク４７を除去した後、図
８（ｂ）に示すように、熱酸化法により、高部表面４
３、段差部４１及び低部表面４２の表面部に熱酸化膜４
５を形成し、該熱酸化膜４５の上にスパッタ法により金
属膜４６を蒸着する。その後、段差部４１を挟んで１μ
ｍ以下の間隔をおいて高部電極４６Ａ及び低部電極４６
Ｂが配置されるように、金属膜４６の上にレジストによ
りエッチング保護用の第２のマスク４９を形成する。

【０１１９】次に、第２のマスク４９を用いて金属膜４
６及び熱酸化膜４５に対してドライエッチングを行なう
ことにより、図８（ｃ）に示すように、段差部４１の近
傍の金属膜４６及び熱酸化膜４５を除去して、高部電極
４６Ａ、低部電極４６Ｂ、高部絶縁膜４５Ａ及び低部絶
縁膜４５Ｂを形成する。

【０１２０】次に、高部電極４６Ａ及び低部電極４６Ｂ
をマスクとして結晶異方性ドライエッチングを行なう
と、図８（ｄ）に示すように、（１００）面の高部平面
４３と（１１１）面の段差部４１との間の角部には鋭角
な断面形状を持ち直線状に延びる突出部４４が形成さ
れ、該突出部４４により陰極が構成される。その後、導
電性基板４０を弗酸系の水溶液に浸すことにより、高部
絶縁膜４５Ａにおける突出部４４の近傍を後退させる
と、突出部４４が露出する。

【０１２１】第１の製造方法により得られる電界放射型
電子源においても、導電性基板４０と高部電極４６Ａ及
び低部電極４６Ｂとの間に電圧を印加すると、電界効果
により、陰極である突出部４４から電子が放射される。

【０１２２】尚、前記第１の製造方法において、高部電
極４６Ａ及び低部電極４６Ｂをマスクとして結晶異方性
ドライエッチングを行なう前に異方性ドライエッチング
を行なって、導電性基板４０における段差部４１の近傍
に凹部を形成しておいてもよい。

【０１２３】以下、本発明の第３実施例に係る電界放射
型電子源の第２の製造方法について図９を参照しながら
説明する。

【０１２４】まず、面方位が（１００）であるシリコン
基板よりなる導電性基板５０の表面に酸化シリコン膜を
形成した後、該酸化シリコン膜に対してフォトリソグラ
フィーを行なうことにより、シリコン基板表面の＜０１
１＞方向に沿って境界部を有する帯状のエッチング保護
用の第１のマスク５７を形成する。その後、第１のマス
ク５７を用いて導電性基板５０に基板表面に対してほぼ
垂直な方向から異方性ドライエッチングを行なうことに
より、図９（ａ）に示すように、第１のマスク５７の境
界部に基板表面に対して垂直な段差部５１を形成すると
共に、該段差部５１の両側に低部表面５２及び高部表面
５３をそれぞれ形成する。

【０１２５】次に、第１のマスク５７を除去した後、図
９（ｂ）に示すように、熱酸化法により、高部表面５
３、段差部５１及び低部表面５２の表面部に熱酸化膜５
５を形成し、該熱酸化膜５５の上にスパッタ法により金
属膜５６及び酸化シリコン膜５９を蒸着する。その後、
段差部５１を挟んで１μｍ以下の間隔をおいて高部電極
５６Ａ及び低部電極５６Ｂが配置されるように、酸化シ
リコン膜５９の上にレジストによりエッチング保護用の
第２のマスク５８を形成する。

【０１２６】次に、第２のマスク５８を用いて酸化シリ
コン膜５９、金属膜５６及び熱酸化膜５５に対して異方
性ドライエッチングを行なうことにより、図９（ｃ）に
示すように、段差部５１の近傍の酸化シリコン膜５９、
金属膜５６及び熱酸化膜５５を除去して、帯状の酸化シ
リコン膜５９Ａ、高部電極５６Ａ、低部電極５６Ｂ、高
部絶縁膜５５Ａ及び低部絶縁膜５５Ｂを形成する。

【０１２７】次に、高部電極５６Ａ及び低部電極５６Ｂ
をマスクとして結晶異方性ドライエッチングを行なうこ
とにより、図９（ｄ）に示すように、導電性基板５０に
おける段差部５１の近傍に凹部が形成されると共に、
（１００）面の高部平面５３と（１１１）面の段差部５
１との間の角部には鋭角な断面形状を持ち直線状に延び
る突出部４４が形成される。

【０１２８】次に、導電性基板５０に対して熱酸化を行
なうと、導電性基板５０の段差部５１の近傍の凹部の周
辺部が熱酸化され、熱酸化膜５０ａが形成される。

【０１２９】次に、導電性基板５０を弗酸の水溶液中に
浸すと、図９（ｅ）に示すように、高部絶縁膜５５Ａに
おける突出部５４の近傍が除去されて、鋭角な断面を持
つ急峻な突出部５４が露出し、該突出部５４によって陰
極が構成される。

【０１３０】尚、第２の製造方法においては、導電性基
板５０として、シリコン結晶基板を用いているが、これ
に代えて、ガリウム砒素等の結晶基板を用いることも可
能である。

【０１３１】尚、以上の各実施例においては、陰極とな
る突出部は直線状であったが、これに代えて、段差部を
形成するためのエッチングマスクの境界部を櫛状の凹凸
形状又は鋸歯状のジグザグの三角形状に加工してもよ
い。このようにすると、三次元的に最も急峻となる部位
から電子が放射されることになり、点状の陰極を有する
電子源を作製することが可能である。

【０１３２】図１０は本発明の第４実施例に係る電界放
射型電子源を示しており、（ａ）は平面構造を、（ｂ）
は（ａ）におけるＸ−Ｘ線の断面構造を示している。

【０１３３】図１０に示すように、面方位が（１００）
であるシリコンよりなる導電性基板７０の上には、ワイ
ングラス状の断面構造を持つ複数の段差部７１を介して
複数の低部表面７２及び高部表面７３がそれぞれ櫛状に
形成されており、各高部表面７３と各段差部７１との間
に形成される鋭角な断面を持つ突出部７４が陰極とな
る。各高部表面７３の上にはそれぞれ高部絶縁膜７５Ａ
を介して高部電極７６Ａが形成されており、各低部表面
７２の上にはそれぞれ低部絶縁膜７５Ｂを介して低部電
極７６Ｂが形成されている。高部表面７３と低部表面７
２との間の境界領域７７は互いに直交する＜０１１＞方
向に形成されている。突出部７４は急峻な断面形状を有
しているが、特に出隅部７４ａにおいては３次元的に最
も急峻な構造となり、この出隅部７４ａから電子が放射
される。

【０１３４】尚、高部表面７３と低部表面７２とを横切
る断面形状は、図７に基づき説明した第３実施例に係る
電子源の断面構造とほぼ同様であり、第４実施例に係る
電界放射型電子源の製造方法は図８に基づき説明した第
３実施例に係る電子源の製造法方法とほぼ同様である。

【０１３５】第４実施例に係る電界放射型電子源におい
ては、高部電極７６Ａ及び低部電極７６Ｂの一方又は両
方に、陰極に対して正となる電圧を印加することによ
り、陰極から電子が放射されると共に、放射される電子
の量及び方向を制御することができる。

【０１３６】図１１は本発明の第５実施例に係る電界放
射型電子源を示しており、（ａ）は平面構造を示し、
（ｂ）は（ａ）におけるXI−XI線の断面構造を示してい
る。

【０１３７】第１〜第４実施例に係る電界放射型電子源
は、各高部電極及び各低部電極に独立して電圧を印加で
きる構造であったが、予め高部電極及び低部電極を電気
的に接続しており、高部電極及び低部電極を電子の引出
し電極として使用し、陰極から放射され別途設けられた
陽極に到達する電子を制御することが可能である。第５
実施例は、このような構造を持っており、電子源をアレ
イ状に配列させると共に、陰極となる突出部の長さをよ
り大きくすることにより、電流量が更に大きな電子源を
実現するものである。

【０１３８】図１１に示すように、所定形状の低部表面
８２及び高部表面８３がアレイ状に配置されており、高
部表面８３と低部表面８２との間の段差部８１を挟んで
所定形状の凹部８７が形成されている。尚、図１１
（ａ）における一点鎖線は凹部８７を形成する前の高部
表面８３の平面形状を示している。第５実施例の電界放
射型電子源においては、各辺が＜０１１＞方向に配置さ
れた四角形の高部表面８３が低部表面８２に包囲された
状態で配置されており、高部表面８３における凹部８７
に臨む部位、つまり高部表面８３と段差部８１との角部
である突出部８４（図１１（ａ）においては太線により
示している）が形成されており、該突出部８４により陰
極が構成される。図１１（ｂ）に示すように、高部表面
８３の上には高部絶縁層８５Ａを介して高部電極８６Ａ
が形成されており、低部表面８２の上には低部絶縁膜８
５Ｂを介して低部電極８６Ｂが形成されている。そし
て、前述したように、高部電極８６Ａと低部電極８６Ｂ
とは電気的に接続されており、同時に電圧が印加され
る。

【０１３９】第５実施例に係る電界放射型電子源の製造
方法は、第３実施例の電子源とほぼ同様であり、図８に
おける帯状のエッチング用の第１のマスク４７の代わり
に四角形のエッチング用マスクを用いればよい。

【０１４０】尚、図１１においては、高部表面８３の対
向する長辺にそれぞれ凹部８７を形成したが、これに代
えて、図１２に示すように、高部表面８３の４つの辺の
すべてに凹部８７を形成してもよい。このようにする
と、更に大きな電流量を得ることができる。

【０１４１】また、第５実施例においては、高部表面８
３及び低部表面８２の上に各一層の高部電極８６Ａ及び
低部電極８６Ｂを形成する場合を示したが、高部電極８
６Ａ及び低部電極８６Ｂは必ずしも一層である必要はな
く、高部電極８６Ａ及び低部電極８６Ｂの上に絶縁膜を
介して第２層目の高部電極及び低部電極が形成されてい
てもよい。このようにすると、第１層目の電極により引
き出された電子の量を第２層目の電極により制御するこ
とが可能である。この場合、第１層目の高部電極及び低
部電極をＸ方向に配列された複数の電極に分離し、第２
層目の高部電極及び低部電極をＸ方向に直交するＹ方向
に配列された複数の電極に分離することにより、放射さ
れる電子源を二次元的に選択することができる。これに
より画像表示素子等への応用が可能となる。

【０１４２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る電界放射型電子源
によると、陰極を基板に対するエッチングによって形成
できるので、基板の中央部と周縁部とにおいて同一形状
を持つ陰極を再現性良く実現でき、また、陰極と高部電
極との距離を絶縁層の厚さによって決定できるので、陰
極と高部電極との距離をサブミクロンオーダーで制御可
能になる。さらに、陰極をリフトオフプロセスを用いる
ことなく形成できるため、半導体プロセスに陰極形成工
程を組み込むことが可能になるので、電子源とＬＳＩと
の一体集積化が可能となる。

【０１４３】高部電極と低部電極とを電気的に分離し、
高部電極及び低部電極のうちの一方の電極を引き出し電
極として機能させると共に他方の電極を陽極として機能
させ、一方の電極に印加する電圧を変化させることによ
り、３極管素子を簡易に実現できる。また、陰極と対向
するように陽極を別途配置すると、一方又は他方の電極
に印加される電圧を変化させることにより、陰極から放
射され陽極に向かう電子の量又は方向を制御できるの
で、４極管素子又は電子線偏光素子を簡易に実現でき
る。

【０１４４】一方、高部電極と低部電極とを電気的に接
続し、陰極と対向するように陽極を別途配置し、一方及
び他方の電極に同時に電圧を印加することにより、陰極
から放射される電子の大部分を陽極に到達させることが
できるので、陽極から陰極に大電流が流れる電子源を実
現できる。

【０１４５】請求項２の発明に係る電界放射型電子源に
よると、高部電極及び低部電極を共に引き出し電極とし
て機能させることができるので、陽極から陰極に大電流
が流れる電子源を実現できる。

【０１４６】請求項３の発明に係る電界放射型電子源に
よると、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極を引
き出し電極として機能させると共に、他方の電極を陽極
として機能させることができる。

【０１４７】請求項４の発明に係る電界放射型電子源に
よると、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極を引
き出し電極として機能させると共に他方の電極を制御電
極として機能させ、陰極と対向するように陽極を別途配
置することにより、４極管素子又は電子線偏光素子を簡
易に実現できる。

【０１４８】請求項５の発明に係る電界放射型電子源に
よると、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極を引
き出し電極として機能させると共に他方の電極を陽極と
して機能させることにより３極管素子を簡易に実現でき
る。

【０１４９】請求項６又は７の発明に係る電界放射型電
子源によると、鋭角な断面形状を持つ陰極が結晶異方性
エッチングにより形成されるので、均一な断面形状の陰
極を再現性良く実現できる。

【０１５０】請求項８の発明に係る電界放射型電子源に
よると、鋭角な断面形状を持ち低電流で電子を放射でき
る線状の陰極を再現性良く実現できる。

【０１５１】請求項９の発明に係る電界放射型電子源に
よると、鋭角な断面形状を持ち極めて低電流で電子を放
射できる点状の陰極を再現性良く実現できる。

【０１５２】請求項１０の発明に係る電界放射型電子源
によると、陰極と引き出し電極との組み合わせよりなる
単体の電子源を直線状又はマトリックス状に効率良く配
列させることができる。

【０１５３】また、請求項１の発明と同様に、高部電極
と低部電極とを電気的に分離し、高部電極及び低部電極
のうちの一方の電極を引き出し電極として機能させると
共に他方の電極を陽極として機能させ、一方の電極に印
加する電圧を変化させることにより、３極管素子を簡易
に実現できる。また、陰極と対向するように陽極を別途
配置すると、一方又は他方の電極に印加される電圧を変
化させることにより、陰極から放射され陽極に向かう電
子の量又は方向を制御できるので、４極管素子又は電子
線偏光素子を簡易に実現できる。一方、高部電極と低部
電極とを電気的に接続し、陰極と対向するように陽極を
別途配置し、一方及び他方の電極に同時に電圧を印加す
ることにより、陰極から放射される電子の大部分を陽極
に到達させることができるので、陽極から陰極に大電流
が流れる電子源を実現できる。

【０１５４】請求項１１の発明に係る電界放射型電子源
によると、高部電極及び低部電極の両方を電子の引き出
し電極として機能させることができる。

【０１５５】請求項１２の発明に係る電界放射型電子源
によると、高部電極及び低部電極のうちの一方の電極を
引き出し電極として機能させ且つ他方の電極を陽極とし
て機能させることができると共に、陰極と対向するよう
に陽極を別途配置することにより、一方及び他方の電極
に印加される電圧を変化させることにより、陰極から放
射され陽極に向かう電子の量又は方向を制御できる。

【０１５６】請求項１３の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、陰極をリフトオフプロセスを用い
ることなく形成できるため、半導体プロセスに陰極形成
工程を組み込むことが可能になるので電子源とＬＳＩと
の一体集積化が可能になり、また、陰極と高部電極との
距離を絶縁層の厚さによって決定できるので、陰極と高
部電極との距離をサブミクロンオーダーで制御可能にな
る。

【０１５７】請求項１４の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、陰極の形状をエッチング条件によ
って規制できるので、基板の中央部と周縁部とにおいて
同一形状を持つ陰極を再現性良く実現でき、また、段差
部により隔てられた高部電極及び低部電極を自己整合的
に形成することができる。

【０１５８】請求項１５の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、陰極の形状をエッチング条件によ
って規制できるので、基板の中央部と周縁部とにおいて
同一形状を持つ陰極を再現性良く実現でき、また、高部
電極と低部電極との距離をエッチングマスクにより制御
できる。

【０１５９】請求項１６の発明に係る電気放射型電子源
の製造方法によると、鋭角な断面形状を持つ陰極を方向
異方性エッチングにより形成できるので、均一な断面形
状の陰極を簡易に実現することができる。

【０１６０】請求項１７の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、鋭角な断面形状を持つ陰極を結晶
異方性エッチングにより形成できるので、均一な断面形
状の陰極を再現性良く実現することができる。

【０１６１】請求項１８の発明に係る電界放射型電子源
の製造方法によると、結晶性基板に対して方向異方性エ
ッチング及び結晶異方性エッチングを併用して段差部を
形成するので、均一な断面形状の陰極を簡易且つ再現性
良く実現することができる。請求項１９の発明に係る電
界放射型電子源の製造方法によると、段差部の表面部分
に形成された酸化シリコン膜を除去する工程を有するた
め、急峻な断面形状を持つ陰極を簡易に実現することが
できる。

【０１６２】請求項２０の発明に係る電解放射型電子源
の製造方法によると、陰極の形状をエッチング条件によ
って決定することができるので、基板の中央と周縁部と
において同一形状を持つ陰極を再現性良く実現でき、陰
極をリフトオフプロセスを用いることなく形成すること
ができるため、半導体プロセスに陰極形成工程を組み込
むことが可能になるので電子源とＬＳＩとの一体集積化
が可能になり、陰極と高部電極との距離を制御が容易な
絶縁層の厚さによって決定できるので、陰極と高部電極
との距離をサブミクロンオーダーで制御可能になる。ま
た、シリコンよりなる段差部の表面部分に形成された酸
化シリコン膜を除去するため、急峻な断面形状を持つ陰
極を簡易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電界放射型電子源の
斜視図である。

【図２】第１実施例に係る電界放射型電子源の第１の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図３】第１実施例に係る電界放射型電子源の第２の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図４】第１実施例に係る電界放射型電子源の第３の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図５】本発明の第２実施例に係る電界放射型電子源の
斜視図である。

【図６】第２実施例に係る電界放射型電子源の製造方法
の各工程を示す断面図である。

【図７】本発明の第３実施例に係る電界放射型電子源の
斜視図である。

【図８】第３実施例に係る電界放射型電子源の第１の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図９】第３実施例に係る電界放射型電子源の第２の製
造方法の各工程を示す断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例に係る電界放射型電子源
を示しており、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）
におけるＸ−Ｘ線の断面図である。

【図１１】本発明の第５実施例に係る電界放射型電子源
を示しており、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）
におけるXI−XI線の断面図である。

【図１２】第５実施例に係る電界放射型電子源の変形例
を示す平面図である。

【図１３】第１の従来の電界放射型電子源の製造方法の
各工程を示す断面図である。

【図１４】第２の従来の電界放射型電子源の製造方法の
各工程を示す断面図である。

【図１５】第３の従来の電界放射型電子源の斜視図であ
る。

【図１６】第３の従来の電界放射型電子源の製造方法の
各工程を示す断面図である。

【図１７】第４の従来の電界放射型電子源の製造方法の
各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１０導電性基板１１段差部１２低部表面１３高部表面１４突出部（陰極）１５Ａ高部絶縁膜１６Ａ高部電極１５Ｂ低部絶縁膜１６Ａ低部電極１７Ａ酸化シリコン膜１７Ｂマスク２０導電性基板２１段差部２２低部表面２３高部表面２４突出部（陰極）２５Ａ高部絶縁膜２５Ｂ低部絶縁膜２６Ａ高部電極２６Ｂ低部電極２７マスク３０導電性基板３１段差部３２低部表面３３高部表面３４突出部（陰極）３５酸化膜３５Ａ高部絶縁膜３５Ｂ低部絶縁膜３６金属膜３６Ａ高部電極３６Ｂ低部電極３７第１のマスク３８第２のマスク４０導電性膜４１段差部４２低部表面４３高部表面４４突出部（陰極）４５Ａ高部絶縁膜４５Ｂ低部絶縁膜４６Ａ高部電極４６Ｂ低部電極４７第１のマスク４９第２のマスク５０導電性基板５０ａ熱酸化膜５１段差部５２低部表面５３高部表面５４突出部（陰極）５５Ａ高部絶縁膜５５Ｂ低部絶縁膜５６Ａ高部電極５６Ｂ低部電極５７第１のマスク５８第２のマスク５９酸化シリコン膜５９Ａ帯状の酸化シリコン膜６０導電性基板６１段差部６２低部表面６３高部表面６４突出部（陰極）６５熱酸化膜６５Ａ高部絶縁膜６５Ｂ低部絶縁膜６６Ａ高部電極６６Ｂ低部電極６７Ａ酸化シリコン膜６７Ｂマスク７０導電性基板７１段差部７２低部表面７３高部表面７４突出部（陰極）７４ａ出隅部７５Ａ高部絶縁膜７５Ｂ低部絶縁膜７６Ａ高部電極７６Ｂ低部電極７７境界領域８０導電性基板８１段差部８２低部表面８３高部表面８４突出部（陰極）８５Ａ高部絶縁膜８５Ｂ低部絶縁膜８６Ａ高部電極８６Ｂ低部電極８７凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に段差部を介して形成された低部
表面及び導電性の高部表面と、前記高部表面と前記段差部との角部に形成された陰極
と、前記高部表面の上に絶縁層を介して形成され、前記陰極
と対向し且つ前記陰極と電気的に絶縁されている高部電
極と、前記低部表面の上に形成され、前記陰極と対向し且つ前
記陰極と電気的に絶縁されている低部電極と、前記高部電極及び低部電極のうちの少なくとも１つと前
記陰極との間に電圧が印加されると前記陰極から電子を
放射することを特徴とする電界放射型電子源。
【請求項２】前記高部電極と前記低部電極とは電気的
に接続されており、前記高部電極及び低部電極に前記陰極に対して正の電圧
が印加されることを特徴とする請求項１に記載の電界放
射型電子源。
【請求項３】前記高部電極と前記低部電極とは電気的
に分離されており、前記高部電極と前記低部電極とに対して互いに独立に電
圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の電界
放射型電子源。
【請求項４】前記高部電極及び低部電極に印加される
電圧をそれぞれ制御することにより、前記陰極から放射
され陽極に向かう電子の量又は方向を制御することを特
徴とする請求項３に記載の電界放射型電子源。
【請求項５】前記高部電極及び低部電極のうちの一方
の電極に前記陰極に対して正の一定の電圧を印加する一
方、前記高部電極及び低部電極のうちの他方の電極に印
加する電圧を変化させることにより、前記陰極から放射
され前記一方の電極に向かう電子の量を変化させること
を特徴とする請求項３に記載の電界放射型電子源。
【請求項６】前記基板は結晶性の基板であり、前記陰極は、前記基板に対する結晶異方性エッチングに
よって前記高部表面と前記段差部との角部に鋭角に形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の電界放射
型電子源。
【請求項７】前記基板は結晶性の基板であり、前記高部表面は前記基板の（１００）面に形成されてい
ることを特徴とする請求項６に記載の電界放射型電子
源。
【請求項８】前記陰極は、前記基板に対する結晶異方
性エッチングによって前記段差部に＜０１１＞方向に延
びる（１１１）面が露出することにより、鋭角な断面形
状を持つ線状に形成されていることを特徴とする請求項
７に記載の電界放射型電子源。
【請求項９】前記陰極は、前記基板に対する結晶異方
性エッチングによって前記段差部に＜０１１＞方向に延
び且つ互いに直交する（１１１）面が露出することによ
り、鋭角な断面形状を持つ点状に形成されていることを
特徴とする請求項７に記載の電界放射型電子源。
【請求項１０】基板上にそれぞれ段差部を介して形成
され且つ直線状又はマトリックス状に配置された複数の
低部表面及び複数の導電性の高部表面と、前記複数の高部表面と前記複数の段差部との角部に形成
された複数の陰極と、前記複数の高部表面の上に絶縁層を介して形成され、前
記陰極と対向し且つ前記陰極と電気的に絶縁されている
複数の高部電極と、前記複数の低部表面の上に形成され、前記陰極と対向し
且つ前記陰極と電気的に絶縁されている複数の低部電極
とを備え、前記複数の高部電極及び複数の低部電極のうちの少なく
とも一方の複数の電極と前記複数の陰極との間に電圧が
印加されると前記複数の陰極から電子を放射することを
特徴とする電界放射型電子源。
【請求項１１】前記複数の高部電極と前記複数の低部
電極とは電気的に接続されており、前記複数の高部電極及び複数の低部電極に前記陰極に対
して正の電圧が印加されることを特徴とする請求項１０
に記載の電界放射型電子源。
【請求項１２】前記複数の高部電極と前記複数の低部
電極とは電気的に分離されており、前記複数の高部電極と前記複数の低部電極とに対して互
いに独立に電圧が印加されることを特徴とする請求項１
０に記載の電界放射型電子源。
【請求項１３】導電性基板の上に段差部を介して高部
表面及び低部表面を形成することにより、前記高部表面
と前記段差部との角部に陰極を形成する陰極形成工程
と、前記高部表面上に絶縁層を介して高部電極を形成すると
共に、前記低部表面上に絶縁層を介して低部電極を形成
する電極形成工程とを備えてい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１４】前記陰極形成工程は、前記導電性基板
上に所定形状のエッチングマスクを形成する第１の工程
と、前記エッチングマスクを用いて前記導電性基板に対
してエッチングを行なうことにより前記段差部を形成す
る第２の工程とを有し、前記電極形成工程は、前記高部表面及び低部表面の上
に、基板表面に対して垂直な方向から絶縁性材料及び導
電性材料を順次蒸着することにより、前記高部電極及び
低部電極を形成する工程を有していることを特徴とする
請求項１３に記載の電界放射型電子源の製造方法。
【請求項１５】前記陰極形成工程は、導電性基板上に
所定形状の第１のエッチングマスクを形成する第１の工
程と、前記第１のエッチングマスクを用いて前記導電性
基板に対してエッチングを行なうことにより前記段差部
を形成する第２の工程とを有し、前記電極形成工程は、前記導電性基板の上に絶縁層を介
して導電性膜を形成する第１の工程と、前記導電性膜の
上に所定形状の第２のエッチングマスクを形成する第２
の工程と、前記第２のエッチングマスクを用いて前記導
電性膜に対してエッチングを行なうことにより前記高部
電極及び低部電極を形成する第３の工程とを有している
ことを特徴とする請求項１３に記載の電界放射型電子源
の製造方法。
【請求項１６】前記陰極形成工程における第２の工程
は、前記エッチングとして基板表面に垂直な方向に対し
て傾斜する方向から方向異方性エッチングを行なうこと
により、鋭角な断面形状を持つ前記角部を形成する工程
を含むことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の電
界放射型電子源の製造方法。
【請求項１７】前記導電性基板は結晶性の基板であ
り、前記陰極形成工程における第２の工程は、前記エッチン
グとして結晶異方性エッチングを行なうことにより、鋭
角な断面形状を持つ前記角部を形成する工程を含むこと
を特徴とする請求項１４又は１５に記載の電界放射型電
子源の製造方法。
【請求項１８】前記導電性基板は結晶性の基板であ
り、前記陰極形成工程における第２の工程は、前記エッチン
グとして、基板表面に垂直な方向に対して傾斜する方向
から方向異方性エッチングを行なった後、結晶異方性エ
ッチングを行なうことにより、鋭角な断面形状を持つ前
記角部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１
４又は１５に記載の電界放射型電子源の製造方法。
【請求項１９】前記導電性基板は、シリコンよりなる
基板であり、前記陰極形成工程は、前記第２の工程の後に、前記導電
性基板に対して熱処理を行なって前記段差部の表面部分
に酸化シリコン膜を形成した後、該酸化シリコン膜を除
去することにより、前記角部を急峻な断面形状にする第
３の工程を有していることを特徴とする請求項１４又は
１５に記載の電界放射型電子源の製造方法。
【請求項２０】シリコンよりなる導電性基板の上に酸
化シリコン膜よりなる所定形状のエッチングマスクを形
成する第１の工程と、前記エッチングマスクを用いて前記導電性基板に対して
エッチングを行なって前記導電性基板の上に段差部を介
して高部表面及び低部表面を形成することにより、前記
高部表面と前記段差部との角部に陰極を形成する第２の
工程と、前記導電性基板に対して熱処理を行なうこと
により、前記高部表面及び低部表面の上にそれぞれ絶縁
層を形成すると共に前記段差部の表面部分に酸化シリコ
ン膜を形成する第３の工程と、前記導電性基板の上に基板表面に対して垂直な方向から
導電性材料を蒸着することにより、前記高部表面の上に
前記絶縁層を介して高部電極を形成すると共に前記低部
表面の上に前記絶縁層を介して低部電極を形成する第４
の工程と、前記段差部の表面部分に形成された酸化シリコン膜を除
去することにより、前記角部を急峻な断面形状にする第
５の工程とを備えていることを特徴とする電界放射型電
子源の製造方法。