JPH0982213A - 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 - Google Patents
電界放出型冷陰極装置およびその製造方法Info
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- JPH0982213A JPH0982213A JP23034695A JP23034695A JPH0982213A JP H0982213 A JPH0982213 A JP H0982213A JP 23034695 A JP23034695 A JP 23034695A JP 23034695 A JP23034695 A JP 23034695A JP H0982213 A JPH0982213 A JP H0982213A
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- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
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- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 引き出された電子ビームの広がりを充分に抑
え、かつ製造工程の複雑化を招くことのない電界放出型
冷陰極装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 先端部３１ａが鋭く突出するように形成
されたエミッタ３１の基板３５側の凹部３２は、抵抗層
３３で埋められ、エミッタ給電用電極層３４を介してガ
ラス基板３５に接合されている。収束電極３６は、基板
面３５ａに略平行な頂部３６ａと、側部３６ｂとからな
る。ゲート電極３８は、エミッタ先端部３１ａが突出す
る開口部３８ａを形成するように、かつ収束電極３６の
頂部３６ａに相当する部分に開口部３８ｂを形成するよ
うに配設されている。ゲート電極３８とエミッタ３１と
の間には、絶縁層３９が形成されている。
え、かつ製造工程の複雑化を招くことのない電界放出型
冷陰極装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 先端部３１ａが鋭く突出するように形成
されたエミッタ３１の基板３５側の凹部３２は、抵抗層
３３で埋められ、エミッタ給電用電極層３４を介してガ
ラス基板３５に接合されている。収束電極３６は、基板
面３５ａに略平行な頂部３６ａと、側部３６ｂとからな
る。ゲート電極３８は、エミッタ先端部３１ａが突出す
る開口部３８ａを形成するように、かつ収束電極３６の
頂部３６ａに相当する部分に開口部３８ｂを形成するよ
うに配設されている。ゲート電極３８とエミッタ３１と
の間には、絶縁層３９が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極装
置およびその製造方法に関する。
置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、発達したＳｉ半導体加工技術を利
用して、電界放出型の冷陰極の開発が活発に行われてお
り、超高速マイクロ波デバイス、パワーデバイス、電子
線デバイス、平板型画像表示装置などへの応用が進めら
れている。電子放出素子のー例としては、特開平６−１
２９７４号公報に掲載されたものが知られている。
用して、電界放出型の冷陰極の開発が活発に行われてお
り、超高速マイクロ波デバイス、パワーデバイス、電子
線デバイス、平板型画像表示装置などへの応用が進めら
れている。電子放出素子のー例としては、特開平６−１
２９７４号公報に掲載されたものが知られている。
【０００３】ここに掲載されている電界放出型冷陰極
は、図９に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１をウェット酸化
してその表面に酸化膜１１を形成し（ａ）、その後フォ
トリソグラフィ法で酸化膜１１を加工して円形のマスク
１１ａを形成し（ｂ）、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）法でＳｉ基板１のエッチングを行ってＳｉエミッタ
の概略形成を行い（ｃ）、さらに熱酸化処理によってＳ
ｉエミッタの先端部分を鋭くし（ｄ）、この後、Ｓｉ基
板１上に絶縁膜（Ｓｉ０2 膜）５ａ、Αｕなどのゲート
電極層（引き出し電極層）３を連続して形成し、さらに
もうー度だけこれらの行程を繰り返して絶縁膜５ｂと収
束電極層４を形成し（ｅ）、最後にエミッタ２を覆って
いる酸化膜６をエッチング除去してその上層部をリフト
オフさせることで作製されたものである（ｆ）。
は、図９に示すように、ｎ型Ｓｉ基板１をウェット酸化
してその表面に酸化膜１１を形成し（ａ）、その後フォ
トリソグラフィ法で酸化膜１１を加工して円形のマスク
１１ａを形成し（ｂ）、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）法でＳｉ基板１のエッチングを行ってＳｉエミッタ
の概略形成を行い（ｃ）、さらに熱酸化処理によってＳ
ｉエミッタの先端部分を鋭くし（ｄ）、この後、Ｓｉ基
板１上に絶縁膜（Ｓｉ０2 膜）５ａ、Αｕなどのゲート
電極層（引き出し電極層）３を連続して形成し、さらに
もうー度だけこれらの行程を繰り返して絶縁膜５ｂと収
束電極層４を形成し（ｅ）、最後にエミッタ２を覆って
いる酸化膜６をエッチング除去してその上層部をリフト
オフさせることで作製されたものである（ｆ）。
【０００４】このような電界放出型冷陰極においては、
引き出し電極３に正の電位を、収束電極４に負の電位を
与えることで、エミッタ２から引き出された電子ビーム
は、収束電極４の周囲に形成される電界によってその中
心軸方向に向けて集められ、例えば画像表示装置の電子
源として利用する場合に、広がりを抑えた良質の電子ビ
ームを得ることができ、高解像度の画像表示を得ること
ができる。
引き出し電極３に正の電位を、収束電極４に負の電位を
与えることで、エミッタ２から引き出された電子ビーム
は、収束電極４の周囲に形成される電界によってその中
心軸方向に向けて集められ、例えば画像表示装置の電子
源として利用する場合に、広がりを抑えた良質の電子ビ
ームを得ることができ、高解像度の画像表示を得ること
ができる。
【０００５】しかしながら、上述したような従来の電界
放出型冷陰極においては、収束電極４が電子引き出し方
向に形成されているため電子ビームの一部が収束電極に
捕獲され、エミッタ−アノード間に流れる電子流量が減
少してしまうという問題が生じる。
放出型冷陰極においては、収束電極４が電子引き出し方
向に形成されているため電子ビームの一部が収束電極に
捕獲され、エミッタ−アノード間に流れる電子流量が減
少してしまうという問題が生じる。
【０００６】この点において、上述した収束電極と同様
の働きをする電極層をゲート電極層と同一平面内に形成
した電界放出型冷陰極が1994年秋期応用物理学会関係連
合講演会予稿集２１ｐ−ＺＱ−５に掲載されている。こ
こに掲載されている電界放出型冷陰極は、図１０に示す
ように、ｐ型基板２１上にｎ型領域２２を設け、その上
に絶縁層２３とエミッタ層２４を形成し、電子引き出し
用のゲート電極２５と、引き出された電子ビームを収束
させるための収束電極２６とを同一平面内に一体形成し
たもので、収束電極２６が電子引き出し方向にないため
収束電極２６への放出電子の捕獲がなくなり、エミッタ
−アノード間に流れる電子流量の減少を大幅に抑制でき
る。
の働きをする電極層をゲート電極層と同一平面内に形成
した電界放出型冷陰極が1994年秋期応用物理学会関係連
合講演会予稿集２１ｐ−ＺＱ−５に掲載されている。こ
こに掲載されている電界放出型冷陰極は、図１０に示す
ように、ｐ型基板２１上にｎ型領域２２を設け、その上
に絶縁層２３とエミッタ層２４を形成し、電子引き出し
用のゲート電極２５と、引き出された電子ビームを収束
させるための収束電極２６とを同一平面内に一体形成し
たもので、収束電極２６が電子引き出し方向にないため
収束電極２６への放出電子の捕獲がなくなり、エミッタ
−アノード間に流れる電子流量の減少を大幅に抑制でき
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たゲート電極と収束電極とが同一平面内に一体形成され
た構造の電界放出型冷陰極では、引き出された電子ビー
ムの広がりを抑制する効果が、収束電極が電子引き出し
方向に形成された構造の電界放出型冷陰極と比べて幾分
弱く、またゲート電極と収束電極を分離するためのパタ
−ニング工程が必要であり、製造方法が複雑になるとい
う問題がある。
たゲート電極と収束電極とが同一平面内に一体形成され
た構造の電界放出型冷陰極では、引き出された電子ビー
ムの広がりを抑制する効果が、収束電極が電子引き出し
方向に形成された構造の電界放出型冷陰極と比べて幾分
弱く、またゲート電極と収束電極を分離するためのパタ
−ニング工程が必要であり、製造方法が複雑になるとい
う問題がある。
【０００８】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、引き出された電子ビームの広がりを充
分に抑え、かつ製造工程の複雑化を招くことのない電界
放出型冷陰極装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。
なされたもので、引き出された電子ビームの広がりを充
分に抑え、かつ製造工程の複雑化を招くことのない電界
放出型冷陰極装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１の発明は、構造基板と、先端部が鋭く突
出したエミッタ部を備え、前記構造基板上に形成された
エミッタ層と、前記基板面と略平行な頂部と、この頂部
の端部から基板方向へと延在する側部とを有する電極部
を具備し、１または複数の前記エミッタ部分を囲うよう
に形成された収束電極層と、前記エミッタ層を覆いつつ
前記エミッタ先端部が露出するよう、かつ、前記収束電
極層を覆いつつ前記電極部が露出するように配設された
絶縁層と、前記絶縁層上に、前記エミッタ部分の周囲を
囲むように配設されたゲート電極層とを備えたことを特
徴とする。
めに、請求項１の発明は、構造基板と、先端部が鋭く突
出したエミッタ部を備え、前記構造基板上に形成された
エミッタ層と、前記基板面と略平行な頂部と、この頂部
の端部から基板方向へと延在する側部とを有する電極部
を具備し、１または複数の前記エミッタ部分を囲うよう
に形成された収束電極層と、前記エミッタ層を覆いつつ
前記エミッタ先端部が露出するよう、かつ、前記収束電
極層を覆いつつ前記電極部が露出するように配設された
絶縁層と、前記絶縁層上に、前記エミッタ部分の周囲を
囲むように配設されたゲート電極層とを備えたことを特
徴とする。
【００１０】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
電界放出型冷陰極装置において、前記電極部の前記頂部
と前記側部とが分離して形成されていることを特徴とす
る。
電界放出型冷陰極装置において、前記電極部の前記頂部
と前記側部とが分離して形成されていることを特徴とす
る。
【００１１】さらに、請求項３の発明は、第１の基板に
底部を尖らせたエミッタ用凹部および、１または複数の
前記エミッタ用凹部を囲うように底部の平坦な収束電極
用凹部とをー体に形成する工程と、前記エミッタ用凹部
および前記収束電極用凹部内を含めて前記第１の基板表
面に絶縁層を形成する工程と、前記エミッタ用凹部およ
び前記収束電極用凹部内を埋めつつ前記絶縁層上にエミ
ッタ層と収束電極層とをー体に形成する工程と、前記第
１の基板と構造基板からなる第２の基板とを接合する工
程と、前記第１の基板をエッチングにより除去し前記絶
縁層を露出させる工程と、露出させた前記絶縁層上にゲ
ート電極層を形成する工程と、前記エミッタ用凹部に相
当する前記エミッタ層の凸部、および、前記収束電極用
凹部に相当する前記収束電極層の凸部の少なくとも先端
部が露出するように、前記絶縁層及びゲート電極層のー
部を除去しエミッタ及び収束電極を形成する工程とを有
することを特徴とする。
底部を尖らせたエミッタ用凹部および、１または複数の
前記エミッタ用凹部を囲うように底部の平坦な収束電極
用凹部とをー体に形成する工程と、前記エミッタ用凹部
および前記収束電極用凹部内を含めて前記第１の基板表
面に絶縁層を形成する工程と、前記エミッタ用凹部およ
び前記収束電極用凹部内を埋めつつ前記絶縁層上にエミ
ッタ層と収束電極層とをー体に形成する工程と、前記第
１の基板と構造基板からなる第２の基板とを接合する工
程と、前記第１の基板をエッチングにより除去し前記絶
縁層を露出させる工程と、露出させた前記絶縁層上にゲ
ート電極層を形成する工程と、前記エミッタ用凹部に相
当する前記エミッタ層の凸部、および、前記収束電極用
凹部に相当する前記収束電極層の凸部の少なくとも先端
部が露出するように、前記絶縁層及びゲート電極層のー
部を除去しエミッタ及び収束電極を形成する工程とを有
することを特徴とする。
【００１２】本発明においては、エミッタから引き出さ
れた電子ビームを収束させる収束電極が、基板面に平行
な頂部に加え基板方向へと伸びた側部を含むため、電子
ビームの収束効果が大きく、また従来の収束電極を具備
しない電界放出型冷陰極装置の製造方法になんらの特別
な工程を追加することなく上記電界放出型冷陰極を製造
できるため、生産性の効率を大幅に向上させることがで
きる。
れた電子ビームを収束させる収束電極が、基板面に平行
な頂部に加え基板方向へと伸びた側部を含むため、電子
ビームの収束効果が大きく、また従来の収束電極を具備
しない電界放出型冷陰極装置の製造方法になんらの特別
な工程を追加することなく上記電界放出型冷陰極を製造
できるため、生産性の効率を大幅に向上させることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。
実施の形態について説明する。
【００１４】（実施の形態１）図１は、本発明の第１の
実施の形態の構造を模式的に示す断面図であり、図２
は、その平面図である。
実施の形態の構造を模式的に示す断面図であり、図２
は、その平面図である。
【００１５】同図に示すように、先端部３１ａが鋭く突
出するように形成されたエミッタ３１は、Ｍｏなどの金
属で構成されており、その基板３５側の凹部３２は、ス
パッタしたＳｉなどの抵抗層３３で埋められ、さらにＴ
ａなどのエミッタ給電用電極層３４を介してガラス基板
３５に接合されている。
出するように形成されたエミッタ３１は、Ｍｏなどの金
属で構成されており、その基板３５側の凹部３２は、ス
パッタしたＳｉなどの抵抗層３３で埋められ、さらにＴ
ａなどのエミッタ給電用電極層３４を介してガラス基板
３５に接合されている。
【００１６】また、収束電極３６は、エミッタ３１と同
じＭｏなどの金属で形成され、その形状は基板面３５ａ
に略平行な頂部３６ａと、この頂部３６ａの端部から基
板３５側に延在する側部３６ｂとからなり、エミッタ３
１と同様に基板３５側の凹部３７を抵抗層３３で埋めら
れている。この収束電極３６は、図２に示すように、複
数のエミッタ３１からなるエミッタアレイの周囲を囲む
ように形成するか、あるいは、それぞれのエミッタ３１
単体の周囲を囲むように形成される。
じＭｏなどの金属で形成され、その形状は基板面３５ａ
に略平行な頂部３６ａと、この頂部３６ａの端部から基
板３５側に延在する側部３６ｂとからなり、エミッタ３
１と同様に基板３５側の凹部３７を抵抗層３３で埋めら
れている。この収束電極３６は、図２に示すように、複
数のエミッタ３１からなるエミッタアレイの周囲を囲む
ように形成するか、あるいは、それぞれのエミッタ３１
単体の周囲を囲むように形成される。
【００１７】また、ゲート電極３８は、エミッタ形状に
沿いつつ、エミッタ先端部３１ａが突出する開口部３８
ａを形成するように配設されており、かつ、収束電極３
６の頂部３６ａに相当する部分にも開口部３８ｂを形成
するように配設されている。さらに、ゲート電極３８と
エミッタ３１との間には、Ｓｉ０2 層等の絶縁層３９が
形成されており、ゲート電極層３８と同様にエミッタ先
端３ｌａと収束電極の頂部３６ａが露出するよう選択的
にエッチング除去されている。
沿いつつ、エミッタ先端部３１ａが突出する開口部３８
ａを形成するように配設されており、かつ、収束電極３
６の頂部３６ａに相当する部分にも開口部３８ｂを形成
するように配設されている。さらに、ゲート電極３８と
エミッタ３１との間には、Ｓｉ０2 層等の絶縁層３９が
形成されており、ゲート電極層３８と同様にエミッタ先
端３ｌａと収束電極の頂部３６ａが露出するよう選択的
にエッチング除去されている。
【００１８】上記構造の電界放出型冷陰極装置におい
て、エミッタ３１には接地電位あるいはそれに近い低電
位が与えられ、ゲート電極３８にはエミッタ先端３１ａ
から電子を引き出すのに充分な電界が形成される程度の
正電位が与えられる。そして収束電極３６には、ゲート
電極３８に与えた電位よりも低い電位が与えられる。本
実施の形態ではエミッタ３１と同電位を与えている。
て、エミッタ３１には接地電位あるいはそれに近い低電
位が与えられ、ゲート電極３８にはエミッタ先端３１ａ
から電子を引き出すのに充分な電界が形成される程度の
正電位が与えられる。そして収束電極３６には、ゲート
電極３８に与えた電位よりも低い電位が与えられる。本
実施の形態ではエミッタ３１と同電位を与えている。
【００１９】図３に本実施の形態における電位分布の様
子を示す。ここではエミッタ３１及び収束電極３６の電
位を 0Ｖとし、ゲート電極３８の電位を20Ｖとしてい
る。さらにエミッタ３１から引き出された電子の捕捉用
として、エミッ夕基底部から30μｍ離れた位置にアノー
ド電極を対向させている。図中の破線で示した曲線が素
子内部に形成される等電位線で、収束電極３６の上部で
大きくエミッタ３１側に張り出している。これによって
エミッタ３１から引き出された電子ビームはエミッタ中
心軸方向へと集められ、その結果として広がりの抑えら
れた良質な電子ビームが得られる。
子を示す。ここではエミッタ３１及び収束電極３６の電
位を 0Ｖとし、ゲート電極３８の電位を20Ｖとしてい
る。さらにエミッタ３１から引き出された電子の捕捉用
として、エミッ夕基底部から30μｍ離れた位置にアノー
ド電極を対向させている。図中の破線で示した曲線が素
子内部に形成される等電位線で、収束電極３６の上部で
大きくエミッタ３１側に張り出している。これによって
エミッタ３１から引き出された電子ビームはエミッタ中
心軸方向へと集められ、その結果として広がりの抑えら
れた良質な電子ビームが得られる。
【００２０】これに対し、収束電極３６の基板３５方向
へ伸びた側部３６ｂの無い場合、すなわち従来の収束電
極を具備した図１０に示した電界放出型冷陰極装置に相
当する構造においての電位分布は図４に示すようにな
る。
へ伸びた側部３６ｂの無い場合、すなわち従来の収束電
極を具備した図１０に示した電界放出型冷陰極装置に相
当する構造においての電位分布は図４に示すようにな
る。
【００２１】この両者を比ベると、収束電極３６に、基
板３５方向へ伸びた側部３６ｂが設けられた方（図３）
が、等電位線のエミッタ３１方向への張り出しが大きく
なっている。つまり、基板３５方向へ伸びた側部３６ｂ
の存在によって、等電位線がエミッタ３１方向へと押し
出されることになり、その結果としてエミッタ３１から
引き出された電子ビームの収束効果が大きくなる。
板３５方向へ伸びた側部３６ｂが設けられた方（図３）
が、等電位線のエミッタ３１方向への張り出しが大きく
なっている。つまり、基板３５方向へ伸びた側部３６ｂ
の存在によって、等電位線がエミッタ３１方向へと押し
出されることになり、その結果としてエミッタ３１から
引き出された電子ビームの収束効果が大きくなる。
【００２２】なお、ここではエミッタ３１と収束電極３
６の電位とを同電位にとったが、必ずしもこうとる必要
はなく、両者を異なる電位に設定してもよい。さらに、
図５に示すように、収束電極３６の頂部３６ａと側部３
６ｂとが互いに分離された形状とされていても同等の効
果が得られる。この場合、エミッタ３１、頂部３６ａ、
側部３６ｂのそれぞれを、互いに異なる電位に設定して
もよい。
６の電位とを同電位にとったが、必ずしもこうとる必要
はなく、両者を異なる電位に設定してもよい。さらに、
図５に示すように、収束電極３６の頂部３６ａと側部３
６ｂとが互いに分離された形状とされていても同等の効
果が得られる。この場合、エミッタ３１、頂部３６ａ、
側部３６ｂのそれぞれを、互いに異なる電位に設定して
もよい。
【００２３】次に、本実施の形態に示した電界放出型冷
陰極装置の製造方法を図６に基づいて説明する。
陰極装置の製造方法を図６に基づいて説明する。
【００２４】まず、ｐ型で（１００）結晶面方位のＳｉ
単結晶基板４１上に、厚さ 0.1μｍのＳｉ０2 熱酸化膜
（図示せず）をドライ酸化法により形成し、さらにレジ
スト（図示せず）をスピンコート法により塗布する。次
にステッパを用いて、例えば1μｍ角の正方形の開口部
と、この開口部の単体もしくは複数を囲うように幅 4μ
ｍの溝状の開口部とが得られるように露光・現像等のパ
タ−ニングを行った後、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液によ
り、ＳｉΟ2 酸化層のエッチングを行う。レジストを除
去した後、30ｗｔ％のΚＯＨ水溶液を用いて異方性エッ
チングを行い、深さ0.71μｍの逆四角錘状の凹部（エミ
ッタ用凹部）４２と、深さ 1μｍで断面が台形状の溝型
凹部（収束電極用凹部）４３をＳｉ基板４１上に形成す
る（図６（ａ））。
単結晶基板４１上に、厚さ 0.1μｍのＳｉ０2 熱酸化膜
（図示せず）をドライ酸化法により形成し、さらにレジ
スト（図示せず）をスピンコート法により塗布する。次
にステッパを用いて、例えば1μｍ角の正方形の開口部
と、この開口部の単体もしくは複数を囲うように幅 4μ
ｍの溝状の開口部とが得られるように露光・現像等のパ
タ−ニングを行った後、ＮＨ4 Ｆ・ＨＦ混合溶液によ
り、ＳｉΟ2 酸化層のエッチングを行う。レジストを除
去した後、30ｗｔ％のΚＯＨ水溶液を用いて異方性エッ
チングを行い、深さ0.71μｍの逆四角錘状の凹部（エミ
ッタ用凹部）４２と、深さ 1μｍで断面が台形状の溝型
凹部（収束電極用凹部）４３をＳｉ基板４１上に形成す
る（図６（ａ））。
【００２５】次に、ΝΗ4 Ｆ・ΗＦ溶液を用いてＳｉΟ
2 熱酸化層を一旦除去した後、Ｓｉ基板４１上に凹部４
２、４３内を含めてＳｉ０2 熱酸化絶縁層等の絶縁層３
９を形成する。具体的には、例えば絶縁層３９を、膜厚
が 0.4μｍとなるように、ウェット酸化法等により形成
する。次いで、上記絶縁層３９上にエミッタ層及び収束
電極層となる、例えばＷ層やＭｏ層などの金属層３６を
形成する。具体的には、例えば、厚さ 0.1μｍとなるよ
うにスパッタリング法で形成する。そして、この金属層
３６上にレジスト４４をスピンコートする。その際エミ
ッタ及び収束電極形成用の凹部４２、４３がレジスト４
４で十分に埋められるようにし、レジスト４４表面４４
ａが平坦に近い形状となるようにする（図６（ｂ））。
2 熱酸化層を一旦除去した後、Ｓｉ基板４１上に凹部４
２、４３内を含めてＳｉ０2 熱酸化絶縁層等の絶縁層３
９を形成する。具体的には、例えば絶縁層３９を、膜厚
が 0.4μｍとなるように、ウェット酸化法等により形成
する。次いで、上記絶縁層３９上にエミッタ層及び収束
電極層となる、例えばＷ層やＭｏ層などの金属層３６を
形成する。具体的には、例えば、厚さ 0.1μｍとなるよ
うにスパッタリング法で形成する。そして、この金属層
３６上にレジスト４４をスピンコートする。その際エミ
ッタ及び収束電極形成用の凹部４２、４３がレジスト４
４で十分に埋められるようにし、レジスト４４表面４４
ａが平坦に近い形状となるようにする（図６（ｂ））。
【００２６】次に、酸素プラズマによるレジスト４４の
エッチバックを行い、エミッタ及び収束電極形成用の凹
部４２、４３内の金属層３６とレジスト層４４ｂのみを
残して、レジスト４４と金属層３６を除去する（図６
（ｃ））。
エッチバックを行い、エミッタ及び収束電極形成用の凹
部４２、４３内の金属層３６とレジスト層４４ｂのみを
残して、レジスト４４と金属層３６を除去する（図６
（ｃ））。
【００２７】この後、残したレジスト４４ｂを全て除去
し、例えば、スパッタリング法等により、厚さ 1μｍ程
度のＳｉ層３３を形成する。このＳｉ層３３の表面３３
ａを研磨して平坦化し、エミッタ３１への給電用とガラ
ス基板３５との接合用を兼ねる金属層３４を形成する。
この金属層３４は、例えばＴａ等で形成する。一方、第
２の基板となる構造基板として、例えば、背面に厚さ
0.3μｍのＡｌ層４５をコートした厚さ 1ｍｍのパイレ
ックスガラス基板等のガラス基板３５を用意し、このガ
ラス基板３５とＳｉ基板４１とを金属層３４を介するよ
うに接着する。接着には、例えば、静電接着法を用い、
ガラス基板３５の側にマイナス、Ｓｉ基板４１の側にプ
ラスの電圧をかけた状態で数百℃に加熱し、これによっ
て接着する（図６（ｄ））。
し、例えば、スパッタリング法等により、厚さ 1μｍ程
度のＳｉ層３３を形成する。このＳｉ層３３の表面３３
ａを研磨して平坦化し、エミッタ３１への給電用とガラ
ス基板３５との接合用を兼ねる金属層３４を形成する。
この金属層３４は、例えばＴａ等で形成する。一方、第
２の基板となる構造基板として、例えば、背面に厚さ
0.3μｍのＡｌ層４５をコートした厚さ 1ｍｍのパイレ
ックスガラス基板等のガラス基板３５を用意し、このガ
ラス基板３５とＳｉ基板４１とを金属層３４を介するよ
うに接着する。接着には、例えば、静電接着法を用い、
ガラス基板３５の側にマイナス、Ｓｉ基板４１の側にプ
ラスの電圧をかけた状態で数百℃に加熱し、これによっ
て接着する（図６（ｄ））。
【００２８】しかる後、ガラス基板３５背面のＡｌ層４
５をＨＮ０3 ・ＣΗ3 Ｃ００Ｈ・ＨＦの混酸溶液で除去
した後、エチレンジアミン、ピロカテコール、ピラジン
の混合水溶液（エチレンジアミン：ピロカテコール：ピ
ラジン：水＝75ｃｃ：12ｇ：3ｍｇ：10ｃｃ）でＳｉ基
板４１のみをエッチング除去し、絶縁層３９を露出させ
るとともに、絶縁層３９に覆われたエミッタ層３１と収
束電極層３６に相当する凸部を露出させる（図６
（ｅ））。
５をＨＮ０3 ・ＣΗ3 Ｃ００Ｈ・ＨＦの混酸溶液で除去
した後、エチレンジアミン、ピロカテコール、ピラジン
の混合水溶液（エチレンジアミン：ピロカテコール：ピ
ラジン：水＝75ｃｃ：12ｇ：3ｍｇ：10ｃｃ）でＳｉ基
板４１のみをエッチング除去し、絶縁層３９を露出させ
るとともに、絶縁層３９に覆われたエミッタ層３１と収
束電極層３６に相当する凸部を露出させる（図６
（ｅ））。
【００２９】続いて、ゲート電極層３８として例えばＷ
層を、絶縁層３９に覆われた凸部３１、３６の形状に沿
って、絶縁層３９上に形成する。より具体的には、ゲー
ト電極層３８を、例えば、膜厚が 0.3μｍとなるように
スパッタリング法等により形成する。そして、ゲート電
極層３８及び絶縁層３９に覆われた凸部の先端３１ｂ、
３６ｃが僅かに隠れる程度にフォトレジスト層４６を形
成する。このフォトレジスト層４６は、例えば、約 0.9
μｍの厚さでスピンコート法等により形成する（図６
（ｆ））。
層を、絶縁層３９に覆われた凸部３１、３６の形状に沿
って、絶縁層３９上に形成する。より具体的には、ゲー
ト電極層３８を、例えば、膜厚が 0.3μｍとなるように
スパッタリング法等により形成する。そして、ゲート電
極層３８及び絶縁層３９に覆われた凸部の先端３１ｂ、
３６ｃが僅かに隠れる程度にフォトレジスト層４６を形
成する。このフォトレジスト層４６は、例えば、約 0.9
μｍの厚さでスピンコート法等により形成する（図６
（ｆ））。
【００３０】次に、酸素プラズマによるエッチングを行
い、エミッ夕３１に沿ったゲート電極層３８の先端（絶
縁層の先端を含む）３８ａがある程度、例えば 0.7μｍ
ほど現れるようにレジスト４６をエッチング除去する。
このとき収束電極３６の頂部３６ａの上部のレジストも
同時に除去される（図６（ｇ））。
い、エミッ夕３１に沿ったゲート電極層３８の先端（絶
縁層の先端を含む）３８ａがある程度、例えば 0.7μｍ
ほど現れるようにレジスト４６をエッチング除去する。
このとき収束電極３６の頂部３６ａの上部のレジストも
同時に除去される（図６（ｇ））。
【００３１】その後、反応性イオンエッチング法等によ
り、エミッ夕３１の先端部３１ａの上に位置するゲート
電極層を除去し、ゲート電極層３８の、エミッ夕３１の
先端部３１ａに相当する部分を開口させる。この過程に
おいて、収束電極３６の頂部３６ａの上部のゲート電極
層も同時にエッチング除去され、開口することになる
（図６（ｈ））。
り、エミッ夕３１の先端部３１ａの上に位置するゲート
電極層を除去し、ゲート電極層３８の、エミッ夕３１の
先端部３１ａに相当する部分を開口させる。この過程に
おいて、収束電極３６の頂部３６ａの上部のゲート電極
層も同時にエッチング除去され、開口することになる
（図６（ｈ））。
【００３２】そして、レジスト４６を除去した後、ＮＨ
4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて、エミッタ３１の先端部３
１ａの周囲及び収束電極３６の頂部３６ａの上部の絶縁
層を選択的にエッチング除去する。これによってエミッ
タ３１の先端部３１ａ及び収束電極３６の頂部３６ａが
露出され、四角錘状のエミッタ３１及びこのエミッタ３
１を囲う収束電極３６が完成する（図６（ｉ））。
4 Ｆ・ＨＦ混合溶液を用いて、エミッタ３１の先端部３
１ａの周囲及び収束電極３６の頂部３６ａの上部の絶縁
層を選択的にエッチング除去する。これによってエミッ
タ３１の先端部３１ａ及び収束電極３６の頂部３６ａが
露出され、四角錘状のエミッタ３１及びこのエミッタ３
１を囲う収束電極３６が完成する（図６（ｉ））。
【００３３】ここに示した電界放出型冷陰極装置の製造
方法の特徴は、従来の製造方法のなかのエミッタ形成用
のモールドをつくる際のパタ−ニングにおいて、同時に
収束電極用のパタ−ニングも行うことでその後は従来の
工程に流すだけでエミッタと収束電極がー体に形成でき
ることである。このため従来の収束電極一体形成の製造
方法と比べて、大幅な工程削減となる。
方法の特徴は、従来の製造方法のなかのエミッタ形成用
のモールドをつくる際のパタ−ニングにおいて、同時に
収束電極用のパタ−ニングも行うことでその後は従来の
工程に流すだけでエミッタと収束電極がー体に形成でき
ることである。このため従来の収束電極一体形成の製造
方法と比べて、大幅な工程削減となる。
【００３４】（実施の形態２）図７に実施の形態２に係
る電界放出型冷陰極装置の断面図を示す。この冷陰極装
置も実施の形態１での製造方法により形成されたもので
あるが、エミッタ及び収束電極層の形成方法が実施の形
態１の場合とは異なる。
る電界放出型冷陰極装置の断面図を示す。この冷陰極装
置も実施の形態１での製造方法により形成されたもので
あるが、エミッタ及び収束電極層の形成方法が実施の形
態１の場合とは異なる。
【００３５】エミッタと収束電極層とを分離して抵抗層
で埋め込む代わりに、エミッタと収束電極層形成用のモ
ールドを金属層５０で全て埋め込んで形成する。この場
合金属層５０の材料を適切に選択すれば、接合用に新た
に金属層を形成する必要がなくなり、実施の形態１以上
に工程数を削減できる。
で埋め込む代わりに、エミッタと収束電極層形成用のモ
ールドを金属層５０で全て埋め込んで形成する。この場
合金属層５０の材料を適切に選択すれば、接合用に新た
に金属層を形成する必要がなくなり、実施の形態１以上
に工程数を削減できる。
【００３６】図８は、本発明の電界放出型冷陰極装置を
用いた平板型画像表示装置の断面構造を示すもので、図
１および図２に示したエミッタ３１に対向するように、
蛍光体層６０、アノード電極層６１が形成されたガラス
フェースプレートが配設されている。そして、各エミッ
タ３１からアノード電極層６１に向けて射出される電子
ビーム６３によって、蛍光体層６０を発光させ、所望の
表示を行うように構成されている。この際、前述したよ
うに、収束電極３６の作用によって、エミッタ３１から
の電子ビーム６３の収束効果が高く、かつ、電子ビーム
６３の一部が収束電極３６に捕獲されてしまうこともな
いので、高品位な表示を行うことができる。
用いた平板型画像表示装置の断面構造を示すもので、図
１および図２に示したエミッタ３１に対向するように、
蛍光体層６０、アノード電極層６１が形成されたガラス
フェースプレートが配設されている。そして、各エミッ
タ３１からアノード電極層６１に向けて射出される電子
ビーム６３によって、蛍光体層６０を発光させ、所望の
表示を行うように構成されている。この際、前述したよ
うに、収束電極３６の作用によって、エミッタ３１から
の電子ビーム６３の収束効果が高く、かつ、電子ビーム
６３の一部が収束電極３６に捕獲されてしまうこともな
いので、高品位な表示を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ミッタから引き出された電子ビームを効率よくエミッタ
中心軸方向へと収束することのできる電界放出型冷陰極
装置を提供することができ、さらにその製造工程を大幅
に削減できる電界放出型冷陰極装置の製造方法を提供で
きる。
ミッタから引き出された電子ビームを効率よくエミッタ
中心軸方向へと収束することのできる電界放出型冷陰極
装置を提供することができ、さらにその製造工程を大幅
に削減できる電界放出型冷陰極装置の製造方法を提供で
きる。
【図１】本発明の実施の形態に係る電界放出型冷陰極装
置の断面構造を示す図。
置の断面構造を示す図。
【図２】図１の電界放出型冷陰極装置の概略を示す平面
構造を示す図。
構造を示す図。
【図３】図１の電界放出型冷陰極装置の電位分布の様子
を示す図。
を示す図。
【図４】従来の電界放出型冷陰極装置による電位分布の
様子を示す図。
様子を示す図。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る電界放出型冷陰
極装置の断面構造を示す図。
極装置の断面構造を示す図。
【図６】図１の電界放出型冷陰極装置の製造工程を示す
図。
図。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る電界放出型冷陰
極装置の断面構造を示す図。
極装置の断面構造を示す図。
【図８】本発明の電界放出型冷陰極装置を用いた平板型
画像表示装置の断面構造を示す図。
画像表示装置の断面構造を示す図。
【図９】収束電極が電子ビーム引き出し方向に形成され
た構造の従来の電界放出型冷陰極装置の製造工程を示す
図。
た構造の従来の電界放出型冷陰極装置の製造工程を示す
図。
【図１０】収束電極がゲート電極と同一平面内に形成さ
れた構造の従来の電界放出型冷陰極装置の断面構造を示
す図。
れた構造の従来の電界放出型冷陰極装置の断面構造を示
す図。
３１………エミッタ層 ３１ａ………エミッタ先端部 ３３………抵抗層 ３４………エミッタ給電層 ３５………ガラス基板 ３６………収束電極 ３６ａ………収束電極頂部 ３６ｂ………収束電極側部 ３８………ゲート電極 ３８ａ，３８ｂ………ゲート電極開口部 ３９………Ｓｉ０2 絶縁層
Claims (3)
- 【請求項１】 構造基板と、 先端部が鋭く突出したエミッタ部を備え、前記構造基板
上に形成されたエミッタ層と、 前記基板面と略平行な頂部と、この頂部の端部から基板
方向へと延在する側部とを有する電極部を具備し、１ま
たは複数の前記エミッタ部分を囲うように形成された収
束電極層と、 前記エミッタ層を覆いつつ前記エミッタ部が露出するよ
う、かつ、前記収束電極層を覆いつつ前記電極部が露出
するように配設された絶縁層と、 前記絶縁層上に、前記エミッタ部分の周囲を囲むように
配設されたゲート電極層とを備えたことを特徴とする電
界放出型冷陰極装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の電界放出型冷陰極装置に
おいて、 前記電極部の前記頂部と前記側部とが分離して形成され
ていることを特徴とする電界放出型冷陰極装置。 - 【請求項３】 第１の基板に底部を尖らせたエミッタ用
凹部および、１または複数の前記エミッタ用凹部を囲う
ように底部の平坦な収束電極用凹部とをー体に形成する
工程と、 前記エミッタ用凹部および前記収束電極用凹部内を含め
て前記第１の基板表面に絶縁層を形成する工程と、 前記エミッタ用凹部および前記収束電極用凹部内を埋め
つつ前記絶縁層上にエミッタ層と収束電極層とをー体に
形成する工程と、 前記第１の基板と構造基板からなる第２の基板とを接合
する工程と、 前記第１の基板をエッチングにより除去し前記絶縁層を
露出させる工程と、 露出させた前記絶縁層上にゲート電極層を形成する工程
と、 前記エミッタ用凹部に相当する前記エミッタ層の凸部、
および、前記収束電極用凹部に相当する前記収束電極層
の凸部の少なくとも先端部が露出するように、前記絶縁
層及びゲート電極層のー部を除去しエミッタ及び収束電
極を形成する工程とを有することを特徴とする電界放出
型冷陰極装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23034695A JP3296398B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
| US08/708,731 US5786656A (en) | 1995-09-07 | 1996-09-05 | Field-emission cold-cathode device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23034695A JP3296398B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0982213A true JPH0982213A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3296398B2 JP3296398B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=16906416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23034695A Expired - Fee Related JP3296398B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 電界放出型冷陰極装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
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|---|---|
| US (1) | US5786656A (ja) |
| JP (1) | JP3296398B2 (ja) |
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| KR100286828B1 (ko) * | 1996-09-18 | 2001-04-16 | 니시무로 타이죠 | 플랫패널표시장치 |
| KR100365444B1 (ko) * | 1996-09-18 | 2004-01-24 | 가부시끼가이샤 도시바 | 진공마이크로장치와이를이용한화상표시장치 |
| JP3080021B2 (ja) * | 1997-02-10 | 2000-08-21 | 日本電気株式会社 | 電界放出型冷陰極およびその製造方法 |
| US6013974A (en) * | 1997-05-30 | 2000-01-11 | Candescent Technologies Corporation | Electron-emitting device having focus coating that extends partway into focus openings |
| US5920151A (en) * | 1997-05-30 | 1999-07-06 | Candescent Technologies Corporation | Structure and fabrication of electron-emitting device having focus coating contacted through underlying access conductor |
| KR100263310B1 (ko) * | 1998-04-02 | 2000-08-01 | 김순택 | 전계 방출용 음극을 갖는 평판 디스플레이와 이의제조방법 |
| JP2000021287A (ja) * | 1998-06-30 | 2000-01-21 | Sharp Corp | 電界放出型電子源及びその製造方法 |
| JP2000123711A (ja) | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Toshiba Corp | 電界放出型冷陰極及びその製造方法 |
| KR100375848B1 (ko) * | 1999-03-19 | 2003-03-15 | 가부시끼가이샤 도시바 | 전계방출소자의 제조방법 및 디스플레이 장치 |
| JP3547360B2 (ja) | 1999-03-30 | 2004-07-28 | 株式会社東芝 | フィールドエミッション型表示装置及びその駆動方法 |
| JP3730476B2 (ja) | 2000-03-31 | 2006-01-05 | 株式会社東芝 | 電界放出型冷陰極及びその製造方法 |
| JP3737696B2 (ja) | 2000-11-17 | 2006-01-18 | 株式会社東芝 | 横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法 |
| KR100591242B1 (ko) * | 2004-05-04 | 2006-06-19 | 한국전자통신연구원 | 전계 방출 디스플레이 |
| KR20050112756A (ko) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출 소자 및 그 제조방법 |
| JP2006073516A (ja) * | 2004-08-30 | 2006-03-16 | Samsung Sdi Co Ltd | 電子放出素子及びその製造方法 |
| KR20070046663A (ko) * | 2005-10-31 | 2007-05-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출 표시 디바이스 |
| US20090184638A1 (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-23 | Micron Technology, Inc. | Field emitter image sensor devices, systems, and methods |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5627427A (en) * | 1991-12-09 | 1997-05-06 | Cornell Research Foundation, Inc. | Silicon tip field emission cathodes |
| JPH0612974A (ja) * | 1992-06-29 | 1994-01-21 | Shimadzu Corp | 電子放出素子 |
| US5499938A (en) * | 1992-07-14 | 1996-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Field emission cathode structure, method for production thereof, and flat panel display device using same |
| JP3226238B2 (ja) * | 1993-03-15 | 2001-11-05 | 株式会社東芝 | 電界放出型冷陰極およびその製造方法 |
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- 1995-09-07 JP JP23034695A patent/JP3296398B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-09-05 US US08/708,731 patent/US5786656A/en not_active Expired - Fee Related
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