JP2002190248A - Field emission type electron source device for cathode- ray tube and method for making the same - Google Patents

Field emission type electron source device for cathode- ray tube and method for making the same

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JP2002190248A
JP2002190248A JP2000388277A JP2000388277A JP2002190248A JP 2002190248 A JP2002190248 A JP 2002190248A JP 2000388277 A JP2000388277 A JP 2000388277A JP 2000388277 A JP2000388277 A JP 2000388277A JP 2002190248 A JP2002190248 A JP 2002190248A
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JP
Japan
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substrate
cathode
insulating layer
electron source
field emission
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Application number
JP2000388277A
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Japanese (ja)
Inventor
Junji Ito
順司 伊藤
Masatake Kanamaru
正剛 金丸
Takashi Matsukawa
貴 松川
Masayoshi Nagao
昌善 長尾
Keisuke Koga
啓介 古賀
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field emission electron source device that can display a highly bright and refined image and has high reliability at a low cost. SOLUTION: This field emission electron source device is equipped with a substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, withdrawable electrodes formed on the insulating layer and a cathode formed in each of the openings in the substrate, wherein the insulating characteristic of the entire insulating layer is controlled by the use of an insulating layer of multilayer structure that has a relative dielectric constant different from the other layers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーテレビや高
精細モニタに用いられる陰極線管(CRT)、収束した
電子ビームを利用する電子ビーム露光装置等に用いられ
る電界放出型電子源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission type electron source device used for a cathode ray tube (CRT) used for a color television or a high definition monitor, an electron beam exposure device utilizing a converged electron beam, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、CRTディスプレイは、カラ
ーテレビや高精細モニタに広く用いられている。近年、
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の薄型ディ
スプレイが登場し、フラットディスプレイ市場が急速に
拡大しつつあるが、32インチサイズ程度の家庭用テレ
ビ用途としては、価格や性能の点で依然としてCRTデ
ィスプレイが優位にある。
2. Description of the Related Art Conventionally, CRT displays have been widely used for color televisions and high-definition monitors. recent years,
With the introduction of thin displays such as liquid crystal displays and plasma displays, the flat display market is rapidly expanding, but CRT displays are still dominant in terms of price and performance as home TV applications of about 32 inches in size. .

【0003】地上波デジタル放送の本格導入にともな
い、テレビ用のディスプレイ技術が大きく変化すること
が予想されている。テレビのデジタル方式への転換にお
いて、特にディスプレイには解像性能のさらなる向上が
強く求められている。ところが、これまで広く用いられ
てきたテレビ技術では、この要求に充分に応えられない
可能性がある。
With the full-scale introduction of digital terrestrial broadcasting, it is expected that the display technology for televisions will change significantly. In the conversion of televisions to digital systems, further improvement in resolution performance is particularly demanded for displays. However, there is a possibility that the television technology that has been widely used until now cannot sufficiently meet this demand.

【0004】CRT型テレビの解像性能は、画像を表示
する心臓部として用いられている電子銃の性能に強く係
わっている。そこで、これまでにも電子銃に用いられて
いる陰極の電流密度を大きくして実効的なカソード面積
を縮小することにより、解像性能を向上させる様々な試
みがなされている。酸化物を陰極材料に用いたいわゆる
熱カソードでは、デジタル放送用として現状の6倍から
10倍程度に電流密度を大きくする必要があるが、それ
に対応するのは困難な状況にある。また熱カソード方式
では、電子を放出させるために陰極を約800℃の高温
に加熱するヒータを必要としたり、電子銃を使用してい
ないときでも常に数ワット程度の待機電力を必要とする
などといった省電力の観点における致命的な欠点を有す
る。
[0004] The resolution performance of a CRT television is strongly related to the performance of an electron gun used as a heart for displaying images. Therefore, various attempts have been made to improve the resolution performance by increasing the current density of the cathode used in the electron gun to reduce the effective cathode area. In the case of a so-called hot cathode using an oxide as a cathode material, it is necessary to increase the current density to about 6 to 10 times that of the current state for digital broadcasting, but it is difficult to cope with this. In the hot cathode method, a heater for heating the cathode to a high temperature of about 800 ° C. to emit electrons is required, and a standby power of about several watts is always required even when the electron gun is not used. It has a fatal drawback in terms of power saving.

【0005】そこで、冷陰極すなわち電界放出型陰極を
用いた電子銃の改良が期待されている。電界放出型陰極
は、本来電流密度が高いという特長を備えていて、これ
までにも電子線顕微鏡等、一部の製品に実用化されてい
る。電界放出型陰極を用いると、加熱用ヒータを全く必
要としないため消費電力を低くすることができ、待機電
力の無駄を省くこともできる。さらに、電子銃を瞬時に
起動させることができるというメリットもある。
[0005] Therefore, improvement of an electron gun using a cold cathode, that is, a field emission type cathode is expected. The field emission cathode originally has a feature of high current density, and has been practically used in some products such as an electron beam microscope. When a field emission cathode is used, a heater for heating is not required at all, so that power consumption can be reduced, and waste of standby power can be eliminated. Another advantage is that the electron gun can be activated instantaneously.

【0006】電界放出型陰極を電子銃に用いる提案は、
古くからなされている。例えば、特開昭48−9046
7号公報には、電界放出型陰極を用いたカラー受像管が
提案されている。同公報で提案された電界放出型陰極を
用いた集積化電子放射部を図10に示す。サファイア、
水晶等からなる基板101の上に形成された錐状の陰極
102は、絶縁層103により互いに絶縁されていて、
各々に赤(R)、緑(G)または青(B)の輝度信号が
加えられる。これら陰極突起群106は、タングステ
ン、モリブデン等からなる。引き出し電極104に陰極
102に対して+100V程度の電圧を印加することに
より、電子流を取り出すことができるとしている。ま
た、絶縁層103にアルミナを用いることで、その厚さ
を1〜数μmにすることができ、集積化電子放射部の厚
さも100μm程度にすることができるとしている。
A proposal for using a field emission cathode in an electron gun is as follows.
It has been made since ancient times. For example, JP-A-48-9046
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-212,199 proposes a color picture tube using a field emission cathode. FIG. 10 shows an integrated electron emitting section using a field emission cathode proposed in the publication. sapphire,
The conical cathodes 102 formed on a substrate 101 made of quartz or the like are insulated from each other by an insulating layer 103,
A red (R), green (G) or blue (B) luminance signal is added to each. These cathode projection groups 106 are made of tungsten, molybdenum, or the like. By applying a voltage of about +100 V to the cathode 102 to the extraction electrode 104, an electron flow can be extracted. Further, by using alumina for the insulating layer 103, the thickness can be made 1 to several μm, and the thickness of the integrated electron emitting section can be made about 100 μm.

【0007】また、特開平7−21903号公報では、
上記公報で提案された電界放出型陰極の制御方式を改良
している。図11に示すように、3つの電界放出型陰極
群201r、201gおよび201bがそれぞれ独立に
制御できるだけでなく、陰極群201r、201gおよ
び201bに対応するゲート電極203r、203gお
よび203bを互いに絶縁することでそれぞれに独立し
た制御電圧が印加できるようにしている。同公報による
と、この構成により、陰極間での製造ばらつきによって
引き起こされていたR、GおよびBの各表示色間におけ
る輝度むらを調整する機能を持たせることができ、さら
に陰極およびゲート電極に逆位相の輝度信号を加えるこ
とで、各々に加える印加電圧を半分にすることができる
としている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-21903,
The control method of the field emission cathode proposed in the above publication is improved. As shown in FIG. 11, not only the three field emission cathode groups 201r, 201g and 201b can be controlled independently, but also the gate electrodes 203r, 203g and 203b corresponding to the cathode groups 201r, 201g and 201b are insulated from each other. , So that an independent control voltage can be applied to each. According to the publication, this configuration can provide a function of adjusting luminance unevenness between R, G, and B display colors caused by manufacturing variations between cathodes. It is stated that by applying luminance signals of opposite phases, the applied voltage applied to each can be halved.

【0008】表示の高輝度化と高精細化を向上させるた
めに、陰極線管の負極には今後10A/cm2以上の高
電流密度での動作が要求されると考えられるが、上記の
いずれの公報に提案された電界放出型陰極においても、
そのような高い電流密度で長時間陰極を動作させると、
放出電流が次第に低下する。
In order to improve the display brightness and definition, it is considered that the cathode of the cathode ray tube will be required to operate at a high current density of 10 A / cm 2 or more in the future. In the field emission cathode proposed in the gazette,
Operating the cathode at such a high current density for a long time,
The emission current gradually decreases.

【0009】以下、上記従来例の問題点を具体的に説明
する。上記公報においては、いずれも冷陰極に、半導体
またはモリブデン、タンタル等の金属によって形成され
た底面の直径が約1μmかそれ以下で先端半径がおおよ
そ20nmの略錐状突起電子源が用いられている。ま
た、単層構造の絶縁層、およびこの絶縁層の上に形成さ
れたおのおのの略錐状突起電子源に対応する開口径が約
1μm以下のゲート電極が用いられている。
Hereinafter, the problems of the above conventional example will be specifically described. In each of the above publications, a substantially conical projection electron source having a bottom diameter of about 1 μm or less and a tip radius of about 20 nm formed of a semiconductor or a metal such as molybdenum or tantalum is used as a cold cathode. . Further, an insulating layer having a single-layer structure and a gate electrode having an opening diameter of about 1 μm or less corresponding to each of the substantially conical projection electron sources formed on the insulating layer are used.

【0010】10A/cm2以上の高電流密度での動作
のためには、ゲート電極に100Vあるいはそれ以上の
高い電圧を印加する必要がある。上記公報に提案された
冷陰極をそのような高い電圧印加条件で動作させた場
合、先端部のみだけでなくその周辺の広い領域までもが
電子の放出が可能な電界強度に達する。このため、低い
動作電圧条件では、陰極先端部付近の限られた領域から
ほぼ錐状体の軸方向にのみ電子が放出されるが、高い動
作電圧条件では、電子放出領域が広くなるため、図11
(b)に示すように、他の方向たとえばその周囲を囲む
SiO2絶縁層に向けて電子が放出される可能性があ
る。
For operation at a high current density of 10 A / cm 2 or more, it is necessary to apply a high voltage of 100 V or more to the gate electrode. When the cold cathode proposed in the above publication is operated under such a high voltage application condition, not only the tip portion but also a wide area around the tip portion reaches an electric field intensity at which electrons can be emitted. For this reason, under low operating voltage conditions, electrons are emitted only in the axial direction of the cone from a limited area near the tip of the cathode, but under high operating voltage conditions, the electron emission area becomes wider, 11
As shown in (b), electrons may be emitted in other directions, for example, toward the SiO 2 insulating layer surrounding the periphery.

【0011】放射電子の一部が絶縁層に到達すると、絶
縁層が帯電する。長時間に渡り、このような高い電圧印
加による電子放出動作が継続されると、電荷が蓄積され
て負の電界効果を引き起こすことになる。このような絶
縁層への電荷の蓄積により電位が10V程度降下する
と、錐状突起電子源の先端の電界強度が数%程度低下す
る。電界強度と放出電流の関係は通常指数関数で表され
るため、数%の電界強度低下でも、放出電流は30%程
度も低下することになる。したがって、デジタル放送用
テレビの電子銃に応用する場合には、放出電流の低下が
輝度の低下を引き起こすことになり、長時間に渡って使
用する際に所望の輝度が維持できない。
When some of the emitted electrons reach the insulating layer, the insulating layer is charged. If the electron emission operation by the application of such a high voltage is continued for a long time, the electric charge is accumulated and a negative electric field effect is caused. When the potential drops by about 10 V due to the accumulation of charges in the insulating layer, the electric field intensity at the tip of the conical projection electron source drops by about several percent. Since the relationship between the electric field intensity and the emission current is usually represented by an exponential function, even if the electric field intensity decreases by several%, the emission current decreases by about 30%. Therefore, when applied to an electron gun of a digital broadcasting television, a decrease in emission current causes a decrease in luminance, and a desired luminance cannot be maintained when used for a long time.

【0012】高輝度化と高精細化のために求められる1
0A/cm2以上の高電流密度での動作を達成する手法
としては、電子源アレイのサイズをたとえば現在の半分
以下にまで微小化することにより、電子源密度を向上さ
せる方法が有望である。電子源のサイズを微小化する
と、単位面積当たりの電子源密度が高くなる。また、全
体から放出される電流量が同じであれば、電子源の密度
の上昇分だけ単一電子源あたりの放出電流量の負荷を減
少させることができる。
1 required for high brightness and high definition
As a method for achieving operation at a high current density of 0 A / cm 2 or more, a method of improving the electron source density by reducing the size of the electron source array to, for example, half or less of the current size is promising. When the size of the electron source is reduced, the electron source density per unit area increases. Also, if the amount of current emitted from the whole is the same, the load of the amount of emission current per single electron source can be reduced by the increase in the density of the electron source.

【0013】しかしながら、電子源アレイのサイズの微
小化は、電子源の寿命特性には有利であるが、それに伴
う絶縁層の薄膜化に起因して新たな問題が発生する。従
来より広く用いられている化学気相成長法(以下、CV
D法とする)で形成された酸化ケイ素膜を絶縁層に用い
る場合、薄くすると電気的な耐圧に問題がある。引き出
し電極には、高い放出電流を得るために通常100V程
度の電圧が印加されるが、たとえばCVD法による厚さ
が100nmの酸化ケイ素膜では、このような高い電圧
を印加すると耐圧不良によりリーク電流が発生する可能
性がある。
[0013] However, miniaturization of the size of the electron source array is advantageous for the life characteristics of the electron source, but causes a new problem due to the accompanying thinning of the insulating layer. Chemical vapor deposition (CV), which has been widely used in the past,
In the case where the silicon oxide film formed by the method D) is used for the insulating layer, if the silicon oxide film is thin, there is a problem in electrical breakdown voltage. A voltage of about 100 V is normally applied to the extraction electrode in order to obtain a high emission current. For example, in a silicon oxide film having a thickness of 100 nm by a CVD method, when such a high voltage is applied, a leakage current is generated due to withstand voltage failure. May occur.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高輝度で精
細な画像を表示することができ、さらに信頼性が高い電
界放出電子源装置を安価で提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive field emission electron source device which can display a high-definition and high-definition image and has high reliability.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の陰極線管用電界
放出型電子源装置は、基板、基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し
電極、および基板上の開口部内に設けられた陰極を備
え、絶縁層が複数の層により構成され、複数の層のうち
少なくとも一層は、比誘電率が他の層とは異なる。多層
構造の絶縁層を用い、それを構成する層に他層とは比誘
電率が異なる材料を用いることで、絶縁層全体の絶縁性
を制御することができ、電子源アレイの微小化にともな
う絶縁層の薄化にも容易に対応できる。半導体メモリプ
ロセスにおいて用いられている材料および技術を用いれ
ば、信頼性の高い膜を形成することができる。
A field emission electron source device for a cathode ray tube according to the present invention comprises a substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer, A cathode is provided in the opening on the substrate, the insulating layer is composed of a plurality of layers, and at least one of the plurality of layers has a relative dielectric constant different from other layers. By using a multi-layered insulating layer and using a material having a different dielectric constant from the other layers for the constituent layers, it is possible to control the insulating properties of the entire insulating layer, which is accompanied by miniaturization of the electron source array. It can easily cope with thinning of the insulating layer. If a material and a technique used in a semiconductor memory process are used, a highly reliable film can be formed.

【0016】シリコン単結晶からなる基板を用いると、
MOSFET等のシリコン機能デバイスとの集積化が容
易になり、デバイス動作の安定化制御等の機能が容易に
付加できる。また、結晶異方性エッチング等、シリコン
単結晶の持つ特性を利用した加工が利用できる。
When a substrate made of silicon single crystal is used,
Integration with a silicon functional device such as a MOSFET is facilitated, and functions such as stabilization control of device operation can be easily added. Further, processing utilizing characteristics of the silicon single crystal, such as crystal anisotropic etching, can be used.

【0017】シリコン基板を用いる場合には、絶縁層の
うち基板に接合した最下層として、基板表面を熱酸化し
て得られた酸化ケイ素膜を用いることが好ましい。この
熱酸化膜は、絶縁層として一般的に用いられているCV
D法により形成された酸化ケイ素膜よりも緻密で絶縁性
に優れる。また、熱酸化により形成しようとする陰極の
先端部が鋭化され、低電圧動作が可能な略柱状の陰極を
得ることができる。絶縁性を確保するためには、絶縁層
のうち最下層以外の層は、酸化ケイ素よりも比誘電率が
高い材料を用いることが有用である。上記の各層の形成
にCVD法またはスパッタ法を用いると、基板の下地の
段差に左右されずに、絶縁性に優れた絶縁層が得られ
る。
When a silicon substrate is used, it is preferable to use a silicon oxide film obtained by thermally oxidizing the substrate surface as the lowermost layer of the insulating layer bonded to the substrate. This thermal oxide film is formed of a CV which is generally used as an insulating layer.
It is denser and has better insulating properties than the silicon oxide film formed by the method D. Further, the tip of the cathode to be formed by thermal oxidation is sharpened, and a substantially columnar cathode capable of operating at a low voltage can be obtained. In order to ensure insulating properties, it is useful to use a material having a higher dielectric constant than silicon oxide for the insulating layers other than the lowermost layer. When a CVD method or a sputtering method is used for forming each of the above layers, an insulating layer having excellent insulating properties can be obtained without being affected by steps of a base of a substrate.

【0018】絶縁層の各層を構成する材料には、例えば
Si34、Ta25、SrTiO3、SrBi2Ta
29、(BaxSr1-x)TiO3、Pb(Zry
1-y)O3等の高誘電率材料を用いる。これらの高誘電
率材料は、酸化ケイ素に比べて耐圧性が大幅に高いこと
から、絶縁層に用いることで耐圧不良に伴うリーク電流
の発生を抑制することができる。特に比誘電率が7以上
の材料を用いると、高誘電率層による効果がより明瞭に
現れる。また、絶縁層の薄膜化に対して、充分な絶縁性
を確保することができる。引き出し電極に当接した絶縁
層の最上層を、成膜速度が速いプラズマCVDにより形
成すると、プロセス処理時間の効率が改善できる。ま
た、真空蒸着法により形成すると、簡易な装置で良質な
絶縁性を有する絶縁層を安価に形成することができる。
Materials constituting each layer of the insulating layer include, for example, Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 , SrTiO 3 , SrBi 2 Ta
2 O 9, (Ba x Sr 1-x) TiO 3, Pb (Zr y T
i 1-y ) Use a high dielectric constant material such as O 3 . Since these high dielectric constant materials have significantly higher pressure resistance than silicon oxide, they can be used for an insulating layer to suppress generation of leakage current due to poor voltage resistance. In particular, when a material having a relative dielectric constant of 7 or more is used, the effect of the high dielectric constant layer appears more clearly. In addition, sufficient insulation can be ensured even when the thickness of the insulating layer is reduced. When the uppermost layer of the insulating layer in contact with the extraction electrode is formed by plasma CVD at a high film formation rate, the efficiency of the processing time can be improved. In addition, when the insulating layer is formed by a vacuum evaporation method, an insulating layer having good insulating properties can be formed at low cost with a simple device.

【0019】本発明の他の陰極線管用電界放出型電子源
装置は、基板、基板上に形成された複数の開口部を有す
る絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、および
基板上の前記開口部内に設けられた陰極を具備し、陰極
の表面に、陰極を構成する材料とは異なる材料からなる
被膜が形成されている。この被膜を設けることで、陰極
形状を加工するプロセスとは独立して電子放出面の材料
を設計することが可能になる。従って、動作条件や動作
環境に最適な電子放出材料を任意に選択することができ
る。陰極の機能を低下させないためには、被膜はn型シ
リコンのそれである4.8eV以下の仕事関数を有する
金属からなることが好ましい。
Another field emission type electron source device for a cathode ray tube according to the present invention comprises a substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, an extraction electrode formed on the insulating layer, and A cathode is provided in the opening, and a coating made of a material different from the material constituting the cathode is formed on the surface of the cathode. By providing this coating, it becomes possible to design the material of the electron emission surface independently of the process of processing the shape of the cathode. Therefore, it is possible to arbitrarily select the most suitable electron-emitting material for the operating conditions and operating environment. In order not to deteriorate the function of the cathode, the coating is preferably made of a metal having a work function of 4.8 eV or less, which is that of n-type silicon.

【0020】シリコン基板を用いる場合には、モリブデ
ン、ニッケル、クロム、白金、タングステン、コバルト
等、熱処理によって基板中のケイ素と反応してケイ化物
に転化する材料を用いることが望ましい。これらのケイ
化物は、耐酸化性機能を有するため、熱プロセスにおい
て陰極の電子放出性能が劣化するのを効果的に防止する
ことができる。電子放出機能を低下させないためには、
被膜の厚さを、20nm以下にすることが好ましい。
When a silicon substrate is used, it is preferable to use a material such as molybdenum, nickel, chromium, platinum, tungsten, cobalt, etc., which reacts with silicon in the substrate by heat treatment to convert to silicide. Since these silicides have an oxidation resistance function, it is possible to effectively prevent the electron emission performance of the cathode from deteriorating in a thermal process. In order not to lower the electron emission function,
It is preferable that the thickness of the coating be 20 nm or less.

【0021】本発明のさらに他の陰極線管用電界放出型
電子源装置は、基板、基板上に形成された複数の開口部
を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、
および基板上の開口部内に設けられた陰極を備え、引き
出し電極の表面にはそれを構成する材料とは異なる材料
からなる被膜が形成されている。たとえば、引き出し電
極が後工程の熱処理において受けるダメージを防ぐ保護
膜として用いることができる。また、引き出し電極の露
出面を機能性材料で被覆すると、引き出し電極の機能に
加えて所望の機能を新たに付加することが可能になる。
ケイ素化合物からなる引き出し電極を用い、その表面に
熱処理によってケイ化物を形成する高融点金属材料から
なる被膜を形成すると、密着性の高い被膜が得られる。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a field emission type electron source device for a cathode ray tube, a substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer,
And a cathode provided in an opening on the substrate, and a film made of a material different from a material constituting the cathode is formed on the surface of the extraction electrode. For example, it can be used as a protective film for preventing the extraction electrode from being damaged in a heat treatment in a later step. When the exposed surface of the extraction electrode is covered with a functional material, a desired function can be newly added in addition to the function of the extraction electrode.
When a lead electrode made of a silicon compound is used and a coating made of a refractory metal material that forms a silicide by heat treatment is formed on the surface thereof, a coating with high adhesion can be obtained.

【0022】金属のケイ化物被膜の形成に用いる高融点
金属としては、モリブデン、タングステン、ニッケル、
クロム、タンタル、タングステン、コバルト等、一般の
半導体プロセスで用いられる材料が挙げられる。これら
の材料の加工は技術的に確立されているため、その被膜
を歩留まりよく形成することができる。絶縁材料からな
る被膜を設けると、プロセス途中で発生したダスト等の
微小な異物が陰極表面に付着しても、陰極と引き出し電
極との絶縁性が保持できるため、電気的なショート等、
陰極動作の不具合を防止することができる。
As the refractory metal used for forming the metal silicide coating, molybdenum, tungsten, nickel,
Materials used in general semiconductor processes, such as chromium, tantalum, tungsten, and cobalt, may be mentioned. Since the processing of these materials is technically established, the coating can be formed with high yield. If a coating made of an insulating material is provided, even if minute foreign substances such as dust generated during the process adhere to the surface of the cathode, the insulating property between the cathode and the extraction electrode can be maintained.
The malfunction of the cathode operation can be prevented.

【0023】本発明のさらに他の陰極線管用電界放出型
電子源装置は、基板、基板上に形成された複数の開口部
を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、
および基板上の開口部内に設けられた陰極を備え、引き
出し電極が絶縁層よりも厚い。これにより、陰極先端部
への電界集中効果が高まり、電子放出量を同じくした場
合には低電圧での動作が可能になる。
Still another aspect of the present invention is a field emission electron source device for a cathode ray tube, comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer;
And a cathode provided in the opening on the substrate, wherein the extraction electrode is thicker than the insulating layer. As a result, the effect of concentrating the electric field on the tip of the cathode is enhanced, and operation at a low voltage becomes possible when the amount of emitted electrons is the same.

【0024】本発明のさらに他の陰極線管用電界放出型
電子源装置は、基板、基板上に形成された複数の開口部
を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、
および基板上の開口部内に設けられた陰極を備え、陰極
の高さが、絶縁層の厚さよりも大きくかつ絶縁層および
引き出し電極の厚さの和よりも小さい。電子を放出する
陰極先端部を、その周縁の絶縁層よりも高くすること
で、陰極から放出された電子が絶縁層に到達しないよう
にすることができ、長時間に渡って連続して動作させた
ときの信頼性が向上する。また、従来の構成に比べて陰
極先端部での電界強度を増大させる効果もあり、低電圧
での動作が可能になる。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a field emission electron source device for a cathode ray tube, comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer;
And a cathode provided in the opening on the substrate, wherein the height of the cathode is larger than the thickness of the insulating layer and smaller than the sum of the thicknesses of the insulating layer and the extraction electrode. By making the tip of the cathode that emits electrons higher than the insulating layer on the periphery of the cathode, electrons emitted from the cathode can be prevented from reaching the insulating layer, and can be operated continuously for a long time. Reliability at the time of occurrence. In addition, there is also an effect of increasing the electric field strength at the tip of the cathode as compared with the conventional configuration, and operation at a low voltage becomes possible.

【0025】さらに、一方の端面が基板に接合された柱
状部とその他方の端面を底面とする錐状部からなる陰極
を用いる場合には、柱状部の高さを絶縁層の厚さよりも
大きくし、引き出し電極が錐状部の周囲を取り囲むよう
にすることで、高電圧を印加して、錐状部の錐面から電
子が放出された場合にも、放出電子が絶縁層に到達する
のを防ぐことができ、長時間連続動作における信頼性が
より向上する。
Further, in the case of using a cathode composed of a columnar portion having one end surface joined to the substrate and a conical portion having the other end surface as a bottom surface, the height of the columnar portion is larger than the thickness of the insulating layer. By making the extraction electrode surround the periphery of the conical portion, even when a high voltage is applied and electrons are emitted from the conical surface of the conical portion, the emitted electrons reach the insulating layer. Can be prevented, and the reliability in long-time continuous operation is further improved.

【0026】本発明のさらに他の陰極線管用電界放出型
電子源装置は、基板、基板上に形成された複数の開口部
を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、
および基板上の開口部内に設けられた陰極を備え、陰極
の配置間隔が、開口部の径の1.5倍〜2.5倍であ
る。従来、開口部の径の約5〜10倍であった陰極の配
置間隔を1.5〜2.5倍にすることで、電子放出量に
影響を与えること無く、陰極を密に配置することができ
る。
According to still another aspect of the present invention, there is provided a field emission type electron source device for a cathode ray tube, comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer;
And a cathode provided in the opening on the substrate, and the arrangement interval of the cathodes is 1.5 to 2.5 times the diameter of the opening. Conventionally, the arrangement interval of cathodes, which is about 5 to 10 times the diameter of the opening, is increased to 1.5 to 2.5 times, so that the cathodes are densely arranged without affecting the electron emission amount. Can be.

【0027】上記の陰極に、先端が鋭尖な略柱状の陰極
を用いることで、従来の錐状突起からなる陰極に比べて
高い電界集中効果が得られ、より低電圧での動作が可能
になる。
By using a substantially columnar cathode having a sharp tip as the above-mentioned cathode, a higher electric field concentration effect can be obtained as compared with a conventional cathode having a conical projection, and operation at a lower voltage is possible. Become.

【0028】本発明の陰極線管用電界放出型電子源装置
の製造方法は、基板、基板上に形成された複数の開口部
を有する絶縁層、絶縁層上に形成された引き出し電極、
および基板上の開口部内に設けられた陰極を備えた電界
放出型電子源装置の製造において、シリコンの単結晶か
らなる基板の表面をエッチングによって加工して、陰極
を形成する工程と、陰極が形成された基板の表面に絶縁
膜および導電膜を順次積層して形成する工程と、基板上
の導電膜の表面に、陰極を含む所定の領域を除いてレジ
スト膜を形成する工程と、ドライエッチングによりその
領域内の導電膜を除去して引き出し電極を形成するエッ
チバック工程と、ウェットエッチングによりその領域に
形成された絶縁膜を除去して、陰極の周囲に所定形状の
開口部を有する絶縁層を形成する工程とを含む。
A method of manufacturing a field emission type electron source device for a cathode ray tube according to the present invention comprises a substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer,
And a step of forming a cathode by etching the surface of a substrate made of a single crystal of silicon in the manufacture of a field emission type electron source device having a cathode provided in an opening on the substrate. Forming an insulating film and a conductive film on the surface of the substrate by sequentially laminating, forming a resist film on the surface of the conductive film on the substrate except for a predetermined region including a cathode, and dry etching. An etch back step of forming a lead electrode by removing the conductive film in the region, and removing the insulating film formed in the region by wet etching to form an insulating layer having an opening of a predetermined shape around the cathode. Forming.

【0029】基板上に全面的に絶縁層および導電膜を順
次積層形成した後、レジストエッチバック法で導電膜の
一部を除去すると、従来のウエットエッチング法による
導電膜の除去と異なり、導電膜の材質や厚さが変化して
もエッチング条件を調整することで均一なエッチングが
可能になるため、歩留まりが向上する。
After an insulating layer and a conductive film are sequentially formed on the entire surface of the substrate, a part of the conductive film is removed by a resist etch-back method. Unlike the conventional wet etching method, the conductive film is removed. Even if the material and thickness of the substrate change, uniform etching can be performed by adjusting the etching conditions, and the yield is improved.

【0030】本発明の他の陰極線管用電界放出型電子源
装置の製造方法は、上記と同様に、基板、絶縁層、引き
出し電極および陰極を備えた電界放出型電子源装置の製
造において、基板上に形成された陰極の表面に、陰極を
構成する材料とは異なる材料からなる被膜を形成する工
程と、熱処理によって被膜の材料を陰極の材料と反応さ
せて陰極の材料との化合物に転化する工程とを含む。こ
の方法によると、電子放出特性に影響を与える陰極表面
形成プロセスが、陰極形成の最終工程で行われるため陰
極表面がプロセス汚染される可能性が低く、良好な電子
放出特性を有する電界放出型電子源装置を得ることが可
能になる。
Another method of manufacturing a field emission type electron source device for a cathode ray tube according to the present invention is the same as the above, except that a field emission type electron source device having a substrate, an insulating layer, an extraction electrode and a cathode is formed on a substrate. Forming a film made of a material different from the material constituting the cathode on the surface of the cathode formed in the above, and reacting the material of the film with the material of the cathode by heat treatment to convert it into a compound with the material of the cathode And According to this method, the cathode surface forming process which affects the electron emission characteristics is performed in the final step of forming the cathode, so that the cathode surface is less likely to be contaminated by the process, and has a good electron emission characteristic. It is possible to obtain a source device.

【0031】シリコン基板を用いる場合には、熱処理を
真空中で行い、その処理によって被膜中の材料をケイ化
物に転化させることが望ましい。このシリサイド化のた
めの熱処理工程を真空中で行うことで、陰極表面の酸化
を抑制して良好な陰極を形成することができるため、良
好な電子放出特性を得ることができる。あらかじめ形成
する膜の材料には、例えばモリブデン、ニッケル、コバ
ルト、タングステン、白金等を用いる。なお、被膜を真
空蒸着法によって形成すると、陰極表面に極薄の被膜を
制御よく、かつ陰極先端への物理的ダメージを与えるこ
となく均一に形成することができる。また、陰極先端部
の形状をプロセスダメージなく良好に維持することがで
きるため、良好な電子放出特性を得ることができる。
When a silicon substrate is used, it is preferable that the heat treatment is performed in a vacuum, and the material in the film is converted into silicide by the heat treatment. By performing the heat treatment step for silicidation in a vacuum, a favorable cathode can be formed by suppressing the oxidation of the cathode surface, so that favorable electron emission characteristics can be obtained. As a material of the film to be formed in advance, for example, molybdenum, nickel, cobalt, tungsten, platinum, or the like is used. When the coating is formed by a vacuum evaporation method, an extremely thin coating on the cathode surface can be formed with good control and without physical damage to the cathode tip. In addition, since the shape of the cathode tip can be favorably maintained without process damage, good electron emission characteristics can be obtained.

【0032】同様に引き出し電極の表面にも被膜を形成
することも有用である。例えば、陰極表面に被膜を形成
する際に、あらかじめ基板上に絶縁層を挟んで形成され
た引き出し電極の表面にも被膜を形成する。ここで形成
する被膜は、熱処理における保護膜として用いたり、異
物混入によるリーク電流を防ぐための絶縁層に用いるこ
とができる。引き出し電極がケイ素を含み、その表面
に、陰極に形成される被膜と同様に、引き出し電極と密
着性が高く、熱的に安定な金属のケイ化物被膜を形成す
ることが好ましい。たとえば、モリブデン、タングステ
ン、ニッケル、クロム、タンタル、タングステン、コバ
ルト等の金属を用いる。本発明では、特に限定しない限
り、シリコン単結晶基板、GaAs基板等、様々な基板
を用いることができる。また、略柱状陰極以外にも例え
ば一般的な円錐形状のコーン型陰極を用いることができ
る。本発明の電界放出型電子源装置は、陰極線管、屋外
表示用の高輝度発光管、照明用発光管等様々な用途に用
いることができる。
Similarly, it is useful to form a coating on the surface of the extraction electrode. For example, when a coating is formed on the surface of the cathode, the coating is also formed on the surface of the extraction electrode formed in advance with the insulating layer interposed on the substrate. The film formed here can be used as a protective film in heat treatment or as an insulating layer for preventing leakage current due to entry of foreign matter. It is preferable that the extraction electrode contains silicon, and a metal silicide coating having high adhesion to the extraction electrode and being thermally stable is formed on the surface of the extraction electrode, similarly to the coating formed on the cathode. For example, a metal such as molybdenum, tungsten, nickel, chromium, tantalum, tungsten, and cobalt is used. In the present invention, various substrates such as a silicon single crystal substrate and a GaAs substrate can be used unless otherwise limited. Further, other than the substantially columnar cathode, for example, a general cone-shaped cone-shaped cathode can be used. The field emission type electron source device of the present invention can be used for various applications such as a cathode ray tube, a high-luminance luminous tube for outdoor display, and a luminous tube for illumination.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例
を、図面を用いて詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0034】《実施例1》本実施例の電界放出型電子源
装置の要部を図1に示す。基板1の表面には、アレイ状
に形成された円筒状の空間部を有する絶縁層3と、絶縁
層3の空間部にそれぞれ配された円形断面を持つ略柱状
の陰極2とが設けられている。陰極2の先端部は、結晶
異方性エッチングとシリコン熱酸化プロセスを用いて鋭
化されている。基板1の表面には、陰極2の周囲の円筒
状空間部を隔てて第一の絶縁層3aとそれに積層された
第二の絶縁層3bからなる二層構造の絶縁層3が配され
ている。絶縁層3の上面には、膜状の引き出し電極4が
形成されている。
Embodiment 1 FIG. 1 shows a main part of a field emission type electron source device of this embodiment. On the surface of the substrate 1, an insulating layer 3 having a cylindrical space formed in an array and a substantially columnar cathode 2 having a circular cross-section disposed in the space of the insulating layer 3 are provided. I have. The tip of the cathode 2 is sharpened using a crystal anisotropic etching and a silicon thermal oxidation process. On the surface of the substrate 1, an insulating layer 3 having a two-layer structure including a first insulating layer 3a and a second insulating layer 3b laminated on the first insulating layer 3a is disposed with a cylindrical space surrounding the cathode 2 interposed therebetween. . On the upper surface of the insulating layer 3, a film-shaped lead electrode 4 is formed.

【0035】絶縁層3の厚さ(すなわち第一の絶縁層3
aの厚さと第二の絶縁層3bの厚さの和)は、電気的な
絶縁性を確保するために、500nm程度とすることが
好ましい。これら絶縁層3aおよび3bの一方に、例え
ばCVD法等で形成した酸化ケイ素膜を用いた場合に
は、他方には酸化ケイ素よりも比誘電率が高い材料を用
いると、酸化ケイ素の単層で構成される絶縁層と比べて
電気的耐圧特性を向上させることができる。酸化ケイ素
の比誘電率が3.8程度であるから、比誘電率がそれ以
上の材料、より好ましくは7以上の材料、たとえばSi
34、Ta25、SrTiO3、SrBi2Ta29
(BaxSr1-x)TiO3、Pb(ZryTi1-y)O3
どを用いる。
The thickness of the insulating layer 3 (that is, the first insulating layer 3
The sum of the thickness of a and the thickness of the second insulating layer 3b) is preferably about 500 nm in order to secure electrical insulation. When a silicon oxide film formed by, for example, a CVD method or the like is used for one of the insulating layers 3a and 3b, a material having a higher dielectric constant than silicon oxide is used for the other. The electric breakdown voltage characteristics can be improved as compared with the insulating layer formed. Since the relative dielectric constant of silicon oxide is about 3.8, a material having a relative dielectric constant of more than that, more preferably a material having a relative dielectric constant of more than 7, for example, Si
3 N 4, Ta 2 O 5 , SrTiO 3, SrBi 2 Ta 2 O 9,
(Ba x Sr 1-x) TiO 3, Pb (Zr y Ti 1-y) O 3 the like.

【0036】上記のような陰極2および絶縁層3は、た
とえば以下のようにして形成する。まず、図2(a)に
示すように、シリコン単結晶からなる基板1の(10
0)面に熱酸化法等の方法を用いて酸化ケイ素膜5を形
成し、さらにこの酸化ケイ素膜5の上にフォトレジスト
6を塗布する。
The above-described cathode 2 and insulating layer 3 are formed, for example, as follows. First, as shown in FIG. 2A, the substrate 1 (10
A silicon oxide film 5 is formed on the 0) surface using a method such as a thermal oxidation method, and a photoresist 6 is applied on the silicon oxide film 5.

【0037】次に、図2(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィにより酸化ケイ素膜5の上に塗布されたフォ
トレジスト6を硬化させて直径が約0.5μmのディス
ク状のレジストマスク6aを形成する。さらに、酸化ケ
イ素膜5に対して異方性のドライエッチングを行うこと
により、レジストマスク6aの下に位置する酸化ケイ素
膜5からなる酸化ケイ素マスク5aを形成する。レジス
トマスク6aを除去した後、酸化ケイ素マスク5aを用
いた異方性ドライエッチングにより、図2(c)に示す
ように基板1の表面に柱体7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist 6 applied on the silicon oxide film 5 is cured by photolithography to form a disk-shaped resist mask 6a having a diameter of about 0.5 μm. Form. Further, by performing anisotropic dry etching on the silicon oxide film 5, a silicon oxide mask 5a made of the silicon oxide film 5 located below the resist mask 6a is formed. After removing the resist mask 6a, the pillars 7 are formed on the surface of the substrate 1 by anisotropic dry etching using the silicon oxide mask 5a as shown in FIG.

【0038】次に、図2(d)に示すように、結晶異方
性の性質を持つエッチング液、例えばエチレンジアミン
とピロカテコールの水溶液を用いたウェットエッチング
により、柱体7を加工して、側面が(331)面を含む
面よりなり、且つ中央部がくびれた鼓状部7aを形成す
る。この場合、あらかじめ結晶の方位角度から酸化ケイ
素マスク5aの径を最適に設計することにより、くびれ
た中央部の径が0.1μm程度と微細な構造の鼓状部7
aを均一かつ再現性よく形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the column 7 is processed by wet etching using an etchant having a crystalline anisotropic property, for example, an aqueous solution of ethylenediamine and pyrocatechol. Form a drum-shaped portion 7a formed of a surface including the (331) surface and having a narrowed central portion. In this case, the diameter of the silicon oxide mask 5a is optimally designed in advance based on the azimuthal angle of the crystal, so that the diameter of the constricted central portion is about 0.1 μm and the drum-shaped portion 7 has a fine structure.
a can be formed uniformly and with good reproducibility.

【0039】その後、図2(e)に示すように、鼓状部
7aのくびれた部分を保護するために、熱酸化法により
例えば厚さ10nm程度の薄い酸化ケイ素膜8を形成し
た後、再び酸化ケイ素マスク5aを用いた異方性のドラ
イエッチングにより基板1を厚さ方向にエッチングし
て、図2(f)に示すように、基板1の表面に柱状部7
bを形成する。次に、図2(g)に示すように、柱状部
7bおよび基板1の表面に、熱酸化法により例えば厚さ
100nm程度の酸化ケイ素膜9を形成する。これら熱
処理により、鼓状部7aのくびれた部分においても熱酸
化が進行し、鼓状部7bがくびれた部分で2つに分割さ
れ、得ようとする陰極2の形状に加工される。酸化ケイ
素膜9のうち、その上方に引き出し電極4が形成される
部分は、後の工程で第一の絶縁層3aに加工される。熱
酸化法で形成した酸化ケイ素膜は、他の方法例えば蒸着
法で形成した酸化ケイ素膜よりも膜質が優れているた
め、高い絶縁抵抗を有する。
Thereafter, as shown in FIG. 2E, a thin silicon oxide film 8 having a thickness of, for example, about 10 nm is formed by thermal oxidation in order to protect the constricted portion of the drum-shaped portion 7a. The substrate 1 is etched in the thickness direction by anisotropic dry etching using the silicon oxide mask 5a, and the columnar portions 7 are formed on the surface of the substrate 1 as shown in FIG.
b is formed. Next, as shown in FIG. 2G, a silicon oxide film 9 having a thickness of, for example, about 100 nm is formed on the surfaces of the columnar portions 7b and the substrate 1 by a thermal oxidation method. Due to these heat treatments, thermal oxidation also proceeds in the constricted portion of the drum-shaped portion 7a, and the drum-shaped portion 7b is divided into two in the constricted portion, and is processed into the shape of the cathode 2 to be obtained. The portion of the silicon oxide film 9 where the extraction electrode 4 is formed above is processed into the first insulating layer 3a in a later step. A silicon oxide film formed by a thermal oxidation method has higher film resistance than other methods such as a silicon oxide film formed by a vapor deposition method, and thus has a high insulation resistance.

【0040】ここで、酸化ケイ素膜9を形成するシリコ
ン熱酸化プロセスにおいて、形成された陰極2の先端部
は鋭化する。熱酸化プロセスの温度条件と陰極2の先端
曲率半径の間には、密接な関係がある。すなわち、熱酸
化プロセスにおいて基板1と形成される熱酸化膜の界面
に発生する内部応力が、陰極2の先端すなわち鼓状部7
aが分割されて形成された錐状体の頂部の鋭化に影響を
与える。酸化ケイ素の融点よりも低い温度、例えば95
0℃で熱酸化を行うと、表面に形成される酸化ケイ素膜
9と、シリコンからなる鼓状部7bの内部との界面付近
にストレスが発生するので、極めて鋭尖な先端部を持つ
陰極2を形成することができる。熱酸化温度が低いほ
ど、すなわち熱酸化膜の成膜速度が遅いほど、内部応力
は高くなり、陰極の先端部の鋭化に効果的である。最適
な条件を選択することによって先端の曲率半径を2nm
以下にすることができる。好ましくは、950度以下か
つドライ酸化雰囲気で行う。このような条件では、20
0nm程度の酸化膜を形成するのに2時間程度プロセス
処理が必要になる。これ以上の厚い膜の形成は、プロセ
ス処理にかかる時間が長くなりすぎるため、生産性の点
から現実的ではない。
Here, in the silicon thermal oxidation process for forming the silicon oxide film 9, the tip of the formed cathode 2 is sharpened. There is a close relationship between the temperature conditions of the thermal oxidation process and the radius of curvature of the tip of the cathode 2. That is, the internal stress generated at the interface between the substrate 1 and the thermal oxide film formed in the thermal oxidation process is caused by the tip of the cathode 2, that is, the drum-shaped portion 7.
a affects the sharpening of the top of the conical body formed by division. A temperature lower than the melting point of silicon oxide, for example 95
When thermal oxidation is performed at 0 ° C., stress is generated in the vicinity of the interface between the silicon oxide film 9 formed on the surface and the inside of the drum-shaped portion 7 b made of silicon. Can be formed. The lower the thermal oxidation temperature, that is, the lower the deposition rate of the thermal oxide film, the higher the internal stress, which is effective in sharpening the tip of the cathode. The radius of curvature at the tip is 2 nm by selecting the optimal conditions
It can be: Preferably, the heat treatment is performed at 950 ° C. or less and in a dry oxidation atmosphere. Under these conditions, 20
It takes about 2 hours of processing to form an oxide film of about 0 nm. The formation of a thicker film than this is not realistic in terms of productivity because the time required for the process is too long.

【0041】上記のようにして、陰極2が形成された基
板1の表面に、図3(a)に示すように窒化ケイ素膜1
0および導電膜11を真空蒸着法により順次形成する。
導電膜11には、ニオブ等の他の金属材料や低抵抗ポリ
シリコン膜を用いる。
As shown in FIG. 3A, a silicon nitride film 1 is formed on the surface of the substrate 1 on which the cathode 2 is formed as described above.
0 and the conductive film 11 are sequentially formed by a vacuum evaporation method.
As the conductive film 11, another metal material such as niobium or a low-resistance polysilicon film is used.

【0042】次に、図3(b)に示すように、鼓状体7
bが形成された周囲、すなわち開口部を形成しようとす
る箇所を除いた導電膜11上に、ポジ型レジストを用い
てレジストマスク12を形成する。レジストマスク12
は、後述するレジストエッチバックプロセスの選択保護
膜として作用するため、鼓状部7bの上方に形成される
導電膜11は、他の領域に形成されるそれよりも薄い方
が望ましい。次に、反応性イオンエッチングにより、図
3(c)に示すように鼓状部7bの上方に形成された部
分の窒化ケイ素膜10およびその側壁部の導電膜11の
一部を選択的に除去する。これにより、導電膜11が加
工されて、引き出し電極4が形成される。なお、鼓状部
7bの上方以外に形成された導電膜11が除去されない
ように、エッチング時間を制御する必要がある。
Next, as shown in FIG.
A resist mask 12 is formed by using a positive resist on the periphery of the conductive film 11 excluding the portion where b is formed, that is, on the conductive film 11 excluding the portion where the opening is to be formed. Resist mask 12
Acts as a selective protection film in a resist etch-back process to be described later, so that the conductive film 11 formed above the drum-shaped portion 7b is desirably thinner than that formed in other regions. Next, as shown in FIG. 3C, a portion of the silicon nitride film 10 formed above the drum-shaped portion 7b and a portion of the conductive film 11 on the side wall thereof are selectively removed by reactive ion etching. I do. Thereby, the conductive film 11 is processed, and the extraction electrode 4 is formed. It is necessary to control the etching time so that the conductive film 11 formed other than above the drum-shaped portion 7b is not removed.

【0043】レジストマスク12を除去した後、超音波
雰囲気中において、陰極2の側壁部や上部に形成された
窒化ケイ素膜10をリン酸溶液を用いたウェットエッチ
ングにより選択的に除去し、さらに窒化ケイ素膜10の
選択的除去によって露出した酸化ケイ素膜9をバッファ
ード弗酸溶液を用いたウェットエッチングにより選択的
に除去して、図3(d)に示すように、陰極2を露出さ
せ、開口部を形成する。このとき、ウエットエッチング
時間を最適化することで、引き出し電極4の開口部の径
を、その下層に形成された絶縁層3の径よりも小さくす
ることができる。
After the resist mask 12 is removed, the silicon nitride film 10 formed on the side wall and the upper part of the cathode 2 is selectively removed by wet etching using a phosphoric acid solution in an ultrasonic atmosphere, and further nitrided. The silicon oxide film 9 exposed by the selective removal of the silicon film 10 is selectively removed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution to expose the cathode 2 as shown in FIG. Form a part. At this time, by optimizing the wet etching time, the diameter of the opening of the extraction electrode 4 can be made smaller than the diameter of the insulating layer 3 formed thereunder.

【0044】本実施例のように、第1の絶縁層3aに加
工される絶縁膜を陰極2の先端部を鋭化するためのシリ
コン熱酸化プロセス時に同時に形成すると、第1の絶縁
層3aとして厚さが200nm程度の酸化ケイ素膜が得
られる。以上のように、本実施例によると、引き出し電
極の絶縁層が、少なくとも陰極の先鋭化に有利なシリコ
ン熱酸化膜からなる絶縁層と絶縁耐圧特性に優れた高誘
電率材料からなる絶縁層の複層構造であるため、デバイ
スの微小化による絶縁層の薄膜化に対しても、絶縁耐性
に優れた電界放出特性を維持できる。また、絶縁層の形
成と同時に、電子源の陰極部の先鋭化にシリコン熱酸化
膜プロセスを用いているため、微小な先端曲率を有する
先端部が均一に形成でき、安定で高性能な電子放出特性
が得られる。
As in the present embodiment, when an insulating film to be processed into the first insulating layer 3a is formed simultaneously with a silicon thermal oxidation process for sharpening the tip of the cathode 2, the first insulating layer 3a is formed. A silicon oxide film having a thickness of about 200 nm is obtained. As described above, according to this embodiment, the insulating layer of the extraction electrode is formed of at least an insulating layer made of a silicon thermal oxide film that is advantageous for sharpening the cathode and an insulating layer made of a high dielectric constant material having excellent withstand voltage characteristics. Since it has a multilayer structure, it is possible to maintain field emission characteristics with excellent insulation resistance even when the insulating layer is made thinner due to miniaturization of a device. In addition, since the silicon thermal oxide film process is used to sharpen the cathode of the electron source at the same time as the formation of the insulating layer, the tip having a small tip curvature can be formed uniformly, resulting in stable and high-performance electron emission. Characteristics are obtained.

【0045】《実施例2》本実施例では、アレイ形成の
ための熱処理プロセスによる陰極性能の劣化や酸化によ
る陰極性能の劣化の防止を防止する有用な手段の一例に
ついて説明する。本実施例の電界放出型電子源装置の要
部を図4(c)に示す。陰極2の表面および陰極アレイ
が形成されている領域の引き出し電極4の表面には、選
択的に表面被覆層12aが形成されている。なお、必ず
しも陰極2の全面に表面被覆層12aを形成する必要は
なく、陰極2の電子放出領域である先端部の表面に形成
されていればよい。この表面被覆層12aは、陰極2の
表面を覆うため、陰極2の電子放出特性を大きく左右す
る。したがって、表面被覆層12aの材料としては、良
好な電子放出特性が期待できる低仕事関数の材料が望ま
しい。陰極2の先端部の微構造を劣化させないために
は、厚さが20nm以下の極めて薄い膜であることが望
ましい。CRT用の電子銃として用いるためには、CR
T製造工程の様々な熱処理工程を経ても、電子源として
の初期特性を劣化させないようなプロセス耐性に優れる
材料であることが必要である。この様な観点から、表面
被覆層12aの材料としては、融点が高くケイ素と反応
してケイ化物に転化する金属材料であるニッケル、モリ
ブデン、クロム等を用いる。これらの金属材料は、所定
の熱処理を行うことで、容易に基板1中のシリコンと反
応してケイ化物に転化する。
Embodiment 2 In this embodiment, an example of useful means for preventing deterioration of the cathode performance due to a heat treatment process for forming an array and prevention of deterioration of the cathode performance due to oxidation will be described. FIG. 4C shows a main part of the field emission type electron source device of this embodiment. A surface coating layer 12a is selectively formed on the surface of the cathode 2 and the surface of the extraction electrode 4 in a region where the cathode array is formed. It is not always necessary to form the surface coating layer 12a on the entire surface of the cathode 2, but it is sufficient that the surface coating layer 12a is formed on the front surface of the cathode 2, which is the electron emission region. Since the surface coating layer 12a covers the surface of the cathode 2, the electron emission characteristics of the cathode 2 are largely affected. Therefore, as the material of the surface coating layer 12a, a material having a low work function that can be expected to have good electron emission characteristics is desirable. In order not to deteriorate the microstructure at the tip of the cathode 2, it is desirable that the film be an extremely thin film having a thickness of 20 nm or less. In order to use it as an electron gun for CRT, CR
It is necessary that the material be excellent in process resistance so as not to degrade the initial characteristics as an electron source even after various heat treatment steps in the T manufacturing process. From such a viewpoint, as the material of the surface coating layer 12a, nickel, molybdenum, chromium, or the like, which is a metal material having a high melting point and reacting with silicon to convert to silicide, is used. By performing a predetermined heat treatment, these metal materials easily react with silicon in the substrate 1 and are converted into silicides.

【0046】以下、金属モリブデンを用いる場合の一例
について説明する。モリブデンは、微小冷陰極材料とし
て広く用いられている。その仕事関数は、代表的には
4.0eV程度であり、良好な電子放出特性が得られ
る。しかしながら、金属モリブデンは、酸化性の雰囲気
中で熱処理を行うと容易に表面が酸化され、電子放出特
性が大幅に低下する。ところが、金属モリブデンをケイ
素と熱的に反応させて生成したケイ化モリブデン(Mo
Si)は、同様な熱処理を行ってもほとんど酸化される
ことなく、極めて安定である。しかも、ケイ化モリブデ
ンの融点は2800℃程度と極めて高いために電子放出
能力は極めて高く、さらにその仕事関数も4.5eV程
度とシリコンと遜色ないために良好な電子放出特性が期
待できる。
Hereinafter, an example in which metal molybdenum is used will be described. Molybdenum is widely used as a micro cold cathode material. The work function is typically about 4.0 eV, and good electron emission characteristics can be obtained. However, when heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, the surface of metal molybdenum is easily oxidized, and the electron emission characteristics are significantly reduced. However, molybdenum silicide (Mo) produced by thermally reacting metallic molybdenum with silicon.
Si) is extremely stable with almost no oxidation even when a similar heat treatment is performed. Moreover, since the melting point of molybdenum silicide is as high as about 2800 ° C., the electron emission ability is extremely high, and its work function is about 4.5 eV, which is comparable to that of silicon.

【0047】ケイ化モリブデンからなる表面被覆層12
aは、たとえば以下のようにして形成する。まず、シリ
コンの単結晶からなる基板1に、引き出し電極4、絶縁
層3および陰極2からなる電子源構造を形成した後、陰
極アレイが形成されている領域に、図4(a)に示すよ
うに選択的に開口部を有するレジストマスク13をフォ
トリソグラフィ法で形成する。なお、開口部は陰極アレ
イの少なくとも電子放出動作を行う領域に限定して形成
しておけばよい。
Surface coating layer 12 of molybdenum silicide
a is formed, for example, as follows. First, an electron source structure including a lead electrode 4, an insulating layer 3, and a cathode 2 is formed on a substrate 1 made of a single crystal of silicon, and then, in a region where a cathode array is formed, as shown in FIG. Then, a resist mask 13 having an opening is selectively formed by photolithography. Note that the opening may be formed so as to be limited to at least a region of the cathode array where the electron emission operation is performed.

【0048】この後、図4(b)に示すように、基板1
の全面に真空蒸着法により厚さ5nm程度のモリブデン
からなる被膜12を形成する。形成する被膜12の厚さ
が5nm程度までであれば陰極2の形状劣化はほとんど
見られず、また表面の被覆性も良好である。この後、レ
ジスト剥離液を用いて不要な領域のレジストマスク13
を除去し、十分に洗浄する。ついで、シリコン基板1を
たとえば550℃の真空雰囲気中で1時間熱処理する。
この熱処理により、被膜12を構成するモリブデンが陰
極2の材料であるシリコンと熱的に反応してケイ化モリ
ブデンに転化し、密着性が高い表面被覆層12aが得ら
れる。
Thereafter, as shown in FIG.
A film 12 of molybdenum having a thickness of about 5 nm is formed on the entire surface of the substrate by a vacuum evaporation method. If the thickness of the film 12 to be formed is up to about 5 nm, the shape of the cathode 2 is hardly deteriorated, and the surface coverage is good. Thereafter, an unnecessary region of the resist mask 13 is removed using a resist stripper.
Remove and wash thoroughly. Next, the silicon substrate 1 is heat-treated for 1 hour in a vacuum atmosphere at 550 ° C., for example.
By this heat treatment, molybdenum constituting the coating 12 thermally reacts with silicon, which is the material of the cathode 2, to be converted into molybdenum silicide, and the surface coating layer 12a having high adhesion is obtained.

【0049】熱処理後の表面被覆層12aの表面をオー
ジェ法により組成分析したところ、シリコンとモリブデ
ンがほぼ1:1の組成比で含まれる良好なケイ化モリブ
デンからなる膜が形成されていることが確認された。ま
た、得られた表面被覆層12a中のケイ化モリブデンの
仕事関数は4.6eV程度であり、シリコンと同等以上
の電子放出性能を有することが確認された。
The composition of the surface of the surface coating layer 12a after the heat treatment was analyzed by Auger method, and it was found that a good film of molybdenum silicide containing silicon and molybdenum at a composition ratio of about 1: 1 was formed. confirmed. The work function of molybdenum silicide in the obtained surface coating layer 12a was about 4.6 eV, and it was confirmed that the work function was equal to or higher than that of silicon.

【0050】熱処理による影響を調べるために、CRT
製造工程のガラス封着プロセスの雰囲気に暴露させて電
子放出性能の変化を実験解析した。その結果、陰極2の
表面がケイ化モリブデンで被覆された電子源は、熱処理
前と比べて電子放出性能がほとんど低下しておらず、C
RT製造工程の熱処理にも十分な耐性を有することが確
認された。
In order to investigate the effect of heat treatment, CRT
The change of electron emission performance was experimentally analyzed by exposing to the atmosphere of the glass sealing process in the manufacturing process. As a result, the electron source in which the surface of the cathode 2 is coated with molybdenum silicide has almost no decrease in the electron emission performance as compared with that before the heat treatment.
It was confirmed that the film has sufficient resistance to the heat treatment in the RT manufacturing process.

【0051】《実施例5》本実施例の電界放出型電子源
装置の要部を図5に示す。本実施例の電界放出型電子源
装置では、引き出し電極4の表面に実施例2と同様の表
面被覆層12bを有する。たとえば、引き出し電極4が
不純物をドープして低抵抗化したポリシリコン等の導電
性シリコン化合物からなり、その表面を覆う表面被覆層
12bがケイ化モリブデンからなる。まず、引き出し電
極4の表面に蒸着法等によりモリブデン金属膜を形成
し、得られた膜を熱処理を施すことによりシリサイド化
する。熱処理により得られたケイ化モリブデンからなる
表面被覆層12bは、熱的に安定なため、後工程の熱処
理において引き出し電極4を保護することができる。し
たがって、製造工程での不良発生を低減でき、製造コス
トを大幅に低下させることができる。
Embodiment 5 FIG. 5 shows a main part of a field emission type electron source device of this embodiment. In the field emission type electron source device of the present embodiment, a surface coating layer 12b similar to that of the second embodiment is provided on the surface of the extraction electrode 4. For example, the extraction electrode 4 is made of a conductive silicon compound such as polysilicon, which is doped with impurities to reduce the resistance, and the surface coating layer 12b covering the surface is made of molybdenum silicide. First, a molybdenum metal film is formed on the surface of the extraction electrode 4 by a vapor deposition method or the like, and the obtained film is subjected to a heat treatment to be silicided. Since the surface coating layer 12b made of molybdenum silicide obtained by the heat treatment is thermally stable, the extraction electrode 4 can be protected in a heat treatment in a later step. Therefore, the occurrence of defects in the manufacturing process can be reduced, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

【0052】次に、引き出し電極に形成される表面被覆
層が絶縁体からなる例について説明する。絶縁性の表面
被覆層は、導電性のそれと同様に形成される。たとえば
酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、他の材料の酸化膜など、
一般の半導体プロセスで用いられる材料を用いる。引き
出し電極の開口径はサブミクロンサイズであるため、製
造工程において引き出し電極の開口部に異物が付着する
と、一般の半導体デバイスと同様に異物の影響を受ける
可能性がある。付着した異物が絶縁体であれば、異物が
付着した領域の陰極の動作に不具合を引き起こすだけ
で、陰極アレイ全体への影響は比較的少ない。一方、付
着した異物が導電体の場合には、陰極と引き出し電極の
間に電気的経路が形成されるため、陰極と引き出し電極
の間にリーク電流が流れ、場合によっては引き出し電極
に正常な電圧が印加できずに陰極アレイ全体の動作に不
具合を引き起こす可能性もある。そこで、図5に示すよ
うに、引き出し電極4の表面に絶縁体からなる表面被覆
層12bを設けることで、半導体実装工程、電子銃とし
て電子源を実装する工程等の後工程において、様々な異
物が電子源表面に付着しても、陰極2と引き出し電極4
との絶縁性が保たれるため、両者間にリーク電流は発生
しない。したがって、製造歩留まりを大幅に向上させる
ことができる。
Next, an example in which the surface coating layer formed on the extraction electrode is made of an insulator will be described. The insulating surface coating layer is formed similarly to the conductive surface coating layer. For example, silicon oxide film, silicon nitride film, oxide film of other materials,
A material used in a general semiconductor process is used. Since the opening diameter of the extraction electrode is a submicron size, if foreign matter adheres to the opening of the extraction electrode in the manufacturing process, there is a possibility that the foreign matter is affected similarly to a general semiconductor device. If the adhered foreign matter is an insulator, it only causes a problem in the operation of the cathode in the region where the foreign matter is attached, and has relatively little effect on the entire cathode array. On the other hand, when the adhered foreign substance is a conductor, an electric path is formed between the cathode and the extraction electrode, so that a leak current flows between the cathode and the extraction electrode, and in some cases, a normal voltage is applied to the extraction electrode. May not be applied, causing a malfunction in the operation of the entire cathode array. Therefore, as shown in FIG. 5, by providing a surface coating layer 12b made of an insulator on the surface of the extraction electrode 4, various foreign substances can be formed in a post-process such as a semiconductor mounting process or a process of mounting an electron source as an electron gun. The cathode 2 and the extraction electrode 4
No leakage current is generated between the two because the insulation property between them is maintained. Therefore, the production yield can be significantly improved.

【0053】《実施例4》本実施例の電界放出型電子源
装置の要部を図6に示す。本実施例の電界放出型電子源
装置では、図6に示すように、陰極2の高さは、周囲の
引き出し電極4の最上面の位置より低く、かつ最下面よ
り高くなるように設定される。この設計により、電子銃
としての動作性能が飛躍的に向上する。
Embodiment 4 FIG. 6 shows a main part of a field emission type electron source device of this embodiment. In the field emission type electron source device of the present embodiment, as shown in FIG. 6, the height of the cathode 2 is set to be lower than the uppermost position of the surrounding extraction electrode 4 and higher than the lowermost surface. . With this design, the operation performance as an electron gun is dramatically improved.

【0054】電子放出部である陰極2の先端部が引き出
し電極4の下面(すなわち絶縁層3の上面)より高く保
持されることによって、図中横方向に放出された電子は
引き出し電極4に直接衝突することになる。図11
(b)に矢印で示すように、従来の電子放射部では、陰
極102より放出された電子が絶縁層105に衝突して
絶縁層105を帯電させるために、陰極102の放出電
流が低下していたが、本実施例によると、このようなチ
ャージは発生せず、安定に動作させることが可能にな
る。さらに、陰極2の高さを、引き出し電極4の上面と
等しくした場合、下面の高さと等しくした場合と比べ
て、陰極2の先端部の電界強度が数%増加する。この効
果により、同じ電圧印加条件であっても、電子放出量を
10%以上増加させることができる。
Since the tip of the cathode 2, which is an electron emitting portion, is held higher than the lower surface of the extraction electrode 4 (ie, the upper surface of the insulating layer 3), electrons emitted in the horizontal direction in FIG. You will collide. FIG.
As shown by the arrow in FIG. 2B, in the conventional electron emitting portion, the electrons emitted from the cathode 102 collide with the insulating layer 105 and charge the insulating layer 105, so that the emission current of the cathode 102 decreases. However, according to the present embodiment, such charge does not occur, and stable operation can be achieved. Furthermore, when the height of the cathode 2 is made equal to the upper surface of the extraction electrode 4, the electric field intensity at the tip of the cathode 2 is increased by several% as compared with the case where the height is made equal to the lower surface. With this effect, the amount of electron emission can be increased by 10% or more even under the same voltage application condition.

【0055】一方、陰極2を引き出し電極4の上面より
も高くしても、チャージ防止効果や電界強度増加の効果
も同様に得られる。しかしながら、そのような構成で
は、プロセスに伴う別の問題が発生する。例えば、金属
配線のエッチング工程等では、プラズマ雰囲気に陰極2
がさらされる可能性もある。このような雰囲気下では、
陰極2が引き出し電極4の上面より高いと、陰極2の先
端部がアンテナ効果により強くプラズマの影響を受ける
ことになる。その結果、せっかく熱酸化により先端部を
鋭尖に加工していても、その後のプラズマエッチング工
程の影響により先端部の形状が劣化してしまい、結果的
に電子放出特性が低下する可能性もある。また、デバイ
ス製造プロセスでは、膜形成、エッチング、洗浄等の工
程において、デバイス表面が常に物理的な接触を受ける
可能性がある。先鋭化した構造物が、最上面に飛び出し
た構成では、これらのプロセス処理に伴う物理的な接触
ダメージを受ける危険にさらされることになる。したが
って、陰極2の高さは、引き出し電極4の上面より低く
することが、プロセス歩留まりの観点から望ましい。
On the other hand, even if the cathode 2 is made higher than the upper surface of the extraction electrode 4, the effect of preventing charge and the effect of increasing the electric field strength can be similarly obtained. However, such a configuration introduces another problem with the process. For example, in a metal wiring etching process or the like, the cathode 2 is placed in a plasma atmosphere.
May be exposed. Under such an atmosphere,
When the cathode 2 is higher than the upper surface of the extraction electrode 4, the tip of the cathode 2 is strongly affected by the plasma due to the antenna effect. As a result, even if the tip is sharply processed by thermal oxidation, the shape of the tip may be deteriorated due to the influence of the subsequent plasma etching process, and as a result, the electron emission characteristics may be reduced. . In the device manufacturing process, there is a possibility that the device surface is always in physical contact in steps such as film formation, etching, and cleaning. In a configuration in which the sharpened structure protrudes to the uppermost surface, there is a danger of receiving physical contact damage associated with these processing operations. Therefore, it is desirable that the height of the cathode 2 be lower than the upper surface of the extraction electrode 4 from the viewpoint of process yield.

【0056】なお、上記実施例と同様に、柱状部2a
と、柱状部2aの上面を底面とした錐状部2bからなる
陰極2を用いる場合には、図7に示すように、陰極2を
引き出し電極4の上面より低くかつ下面より高くし、柱
状部2aの上面(すなわち錐状部2bの底面)を、引き
出し電極4の下面よりも高くすると、より効果的であ
る。
Note that, similarly to the above embodiment, the columnar portion 2a
In the case where the cathode 2 composed of the conical portion 2b having the upper surface of the columnar portion 2a as the bottom surface is used, the cathode 2 is made lower than the upper surface and higher than the lower surface of the extraction electrode 4 as shown in FIG. It is more effective if the upper surface of 2a (that is, the bottom surface of the conical portion 2b) is higher than the lower surface of the extraction electrode 4.

【0057】《実施例5》本実施例では、絶縁層の厚さ
と引き出し電極の厚さの比を制御することにより、陰極
先端部の電界強度を大きくし、より効果的な電子の放出
を実現する例について説明する。
Embodiment 5 In this embodiment, by controlling the ratio of the thickness of the insulating layer to the thickness of the extraction electrode, the electric field intensity at the tip of the cathode is increased, and more effective electron emission is realized. An example will be described.

【0058】図8に示す絶縁層3の厚さtと引き出し電
極4の厚さTの比を、T>tなる関係を満足するように
設計する。たとえば、陰極2の高さを650nmとし、
絶縁層3の厚を300nmとし、引き出し電極4の厚さ
を350nmとすると、標準的な構成である陰極2の高
さを650nmとし、絶縁層3の厚さを450nmと
し、引き出し電極4の厚さを200nmとした場合と比
べて、引き出し電極4へ同じ電圧を印加した場合に電界
強度が約7%大きくなる。これは、引き出し電極4を厚
くすることで、電気力線の等電位線がより陰極2側へ集
中し、結果的に陰極2の先端付近の電界集中効果が高め
られることによる。引き出し電極4の厚さが大きいほ
ど、つまり絶縁層3の厚さが小さいほどこの効果は高ま
る。ただし、絶縁層3の厚さがあまりにも薄すぎると絶
縁耐圧不良が発生するため、動作条件に応じて最適なデ
バイス設計が求められる。たとえば、実施例1のよう
に、絶縁性の高い高誘電率材料からなる絶縁層を用いる
ことが効果的である。
The ratio between the thickness t of the insulating layer 3 and the thickness T of the extraction electrode 4 shown in FIG. 8 is designed to satisfy the relationship of T> t. For example, the height of the cathode 2 is 650 nm,
Assuming that the thickness of the insulating layer 3 is 300 nm and the thickness of the extraction electrode 4 is 350 nm, the height of the cathode 2 which is a standard configuration is 650 nm, the thickness of the insulating layer 3 is 450 nm, and the thickness of the extraction electrode 4 is When the same voltage is applied to the extraction electrode 4, the electric field intensity is increased by about 7% as compared with the case where the height is set to 200 nm. This is because, by increasing the thickness of the extraction electrode 4, equipotential lines of electric force lines are more concentrated on the cathode 2 side, and as a result, the electric field concentration effect near the tip of the cathode 2 is enhanced. This effect increases as the thickness of the extraction electrode 4 increases, that is, as the thickness of the insulating layer 3 decreases. However, if the thickness of the insulating layer 3 is too small, a withstand voltage failure occurs, so an optimal device design is required according to the operating conditions. For example, it is effective to use an insulating layer made of a material having a high insulating property and a high dielectric constant as in the first embodiment.

【0059】なお、絶縁層3を多層構造とし、そのうち
少なくとも一層を蒸着法により形成した酸化ケイ素膜と
すると、引き出し電極3の開口部の径を小さくしてより
電子放出量を多くすることができる。蒸着法によるプロ
セスの特徴として、堆積が進むにつれて形成される膜が
広がって大きくなる傾向がある。本実施例のように、蒸
着法により形成される絶縁層3を薄くして、その分だけ
引き出し電極4を厚くすることによって、横方向への膜
の広がりを抑制でき、結果的に引き出し電極4の開口部
の径を縮小することができる。実際に、上記構成におい
て絶縁層3の上層を真空蒸着法により形成された酸化ケ
イ素膜とすると、同じ高さの陰極2を用いても、おおよ
そ開口径が20%縮小することが確認された。これを同
一印加電圧条件で電子放出量に換算すると、電子放出量
は従来例に比べて数倍増加することになる。
When the insulating layer 3 has a multilayer structure, at least one of which is a silicon oxide film formed by a vapor deposition method, the diameter of the opening of the extraction electrode 3 can be reduced to increase the amount of electron emission. . As a feature of the process by the vapor deposition method, the film formed tends to spread and become larger as the deposition proceeds. As in the present embodiment, the thickness of the insulating layer 3 formed by the vapor deposition method is reduced and the thickness of the extraction electrode 4 is increased by that amount, whereby the spread of the film in the horizontal direction can be suppressed. The diameter of the opening can be reduced. Actually, when the upper layer of the insulating layer 3 was a silicon oxide film formed by a vacuum evaporation method in the above configuration, it was confirmed that even when the cathode 2 having the same height was used, the opening diameter was reduced by about 20%. When this is converted into the amount of electron emission under the same applied voltage condition, the amount of electron emission increases several times as compared with the conventional example.

【0060】《実施例6》本実施例では、陰極の間隔と
引き出し電極の開口部の径との関係を用いて電子放出特
性を向上させる例について説明する。図9にPで示す陰
極2の間隔とDで示す引き出し電極4の開口部の径にお
いて、1.5D≦P≦2.5Dとする。陰極2と引き出
し電極4の上面を同じ高さにし開口径Dを固定した上で
陰極2の相対距離Pを変化させると、陰極2の先端部に
おける電界強度は、図10のようになる。すなわち陰極
間隔が開口径の1.5倍よりも小さくなると、陰極2の
先端部における電界強度が急激に低下する。これは、引
き出し電極4からの電界が陰極2の先端部へしみ込むた
め、陰極2の先端部にかかる電界集中効果が、周囲の陰
極2によって弱められることによる。陰極間隔が、開口
径の1.5倍以上になると、電界強度はほぼ飽和傾向を
示し、陰極間隔には依存しなくなる。陰極間隔を小さく
し、陰極2の集積度合いを高くすることが望まれること
から、電界強度の影響を考慮に入れながら、陰極間隔を
より小さくすることが望ましい。
Embodiment 6 In this embodiment, an example will be described in which the electron emission characteristics are improved using the relationship between the distance between the cathodes and the diameter of the opening of the extraction electrode. It is assumed that 1.5D ≦ P ≦ 2.5D in the interval between the cathodes 2 indicated by P in FIG. 9 and the diameter of the opening of the extraction electrode 4 indicated by D. When the upper surface of the cathode 2 and the extraction electrode 4 are at the same height and the opening diameter D is fixed and the relative distance P of the cathode 2 is changed, the electric field strength at the tip of the cathode 2 becomes as shown in FIG. That is, when the interval between the cathodes is smaller than 1.5 times the aperture diameter, the electric field intensity at the tip of the cathode 2 sharply decreases. This is because the electric field from the extraction electrode 4 penetrates into the tip of the cathode 2, and the electric field concentration effect on the tip of the cathode 2 is weakened by the surrounding cathode 2. When the distance between the cathodes is 1.5 times or more the aperture diameter, the electric field intensity shows a tendency to be substantially saturated, and does not depend on the distance between the cathodes. Since it is desired to reduce the interval between the cathodes and increase the degree of integration of the cathodes 2, it is desirable to reduce the interval between the cathodes while taking into account the effect of the electric field strength.

【0061】陰極間隔を大きくすることは、陰極の集積
度合いが低くなることを意味する。陰極の集積度合いが
低くなると、たとえば、陰極線管の電子銃として用いる
場合には、同等の輝度や精細さを得るためには、一電子
源当たりの負荷を大きくする必要がある。高輝度化や高
精細化に対応するためには、陰極間隔は、開口径の2.
5倍が限度である。すなわち、陰極間隔を引き出し電極
の開口径の1.5〜2.5倍とすることで、電界放出型
電子源装置として、電界放出特性を低下させることな
く、電流密度を向上させることができる。
Increasing the distance between the cathodes means that the degree of integration of the cathodes decreases. When the degree of integration of the cathode decreases, for example, when the cathode is used as an electron gun of a cathode ray tube, it is necessary to increase the load per electron source in order to obtain the same brightness and definition. In order to cope with higher brightness and higher definition, the interval between the cathodes is set to 2.
The limit is five times. That is, by setting the distance between the cathodes to 1.5 to 2.5 times the opening diameter of the extraction electrode, the current density can be improved without lowering the field emission characteristics of the field emission type electron source device.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によると、高輝度で精細な画像を
表示することができ、さらに信頼性が高い電界放出電子
源装置を安価で提供することができる。
According to the present invention, a high-intensity, high-definition image can be displayed, and a highly reliable field emission electron source device can be provided at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の電界放出型電子源装置の要
部を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to one embodiment of the present invention.

【図2】同陰極を形成する工程の各段階を示す模式的な
縦断面図である。
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing each step of a process for forming the cathode.

【図3】同絶縁層および引き出し電極を形成する工程の
各段階を示す模式的な縦断面図である。
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing each step of a process of forming the insulating layer and a lead electrode.

【図4】本発明の他の実施例において、負極表面に表面
被覆層を形成する工程の各段階を示す模式的な縦断面図
である。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing each step of a process of forming a surface coating layer on a negative electrode surface in another example of the present invention.

【図5】本発明のさらに他の実施例の電界放出型電子源
装置の要部を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to still another embodiment of the present invention.

【図6】本発明のさらに他の実施例の電界放出型電子源
装置の要部を示す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to still another embodiment of the present invention.

【図7】本発明のさらに他の実施例の電界放出型電子源
装置の要部を示す縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to still another embodiment of the present invention.

【図8】本発明のさらに他の実施例の電界放出型電子源
装置の要部を示す縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to still another embodiment of the present invention.

【図9】本発明のさらに他の実施例の電界放出型電子源
装置の要部を示す縦断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a main part of a field emission type electron source device according to still another embodiment of the present invention.

【図10】陰極間隔と陰極先端部に形成される電界の強
度との関係を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a cathode interval and an intensity of an electric field formed at a cathode tip.

【図11】従来の電界放出型電子源装置の要部を示す縦
断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a main part of a conventional field emission type electron source device.

【図12】従来の他の電界放出型電子源装置の要部を示
す縦断面図である。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a main part of another conventional field emission electron source device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101 基板 2、102 陰極 2a 柱状部 2b 錐状部 3、103 絶縁層 3a 第一の絶縁層 3b 第二の絶縁層 4、104 引き出し電極 5、8、9、10 酸化ケイ素膜 5a 酸化ケイ素マスク 6 フォトレジスト 6a レジストマスク 7 柱体 7a 鼓状部 7b 柱状部 11 導電膜 12 被膜 12a、12b 表面被覆層 13 レジストマスク 106 陰極突起群 201r、201g、201b 電界放出型陰極群 203r、203g、203b ゲート電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Substrate 2, 102 Cathode 2a Column part 2b Conical part 3, 103 Insulating layer 3a First insulating layer 3b Second insulating layer 4, 104 Leader electrode 5, 8, 9, 10 Silicon oxide film 5a Silicon oxide Mask 6 Photoresist 6a Resist mask 7 Column 7a Drum 7b Column 11 Conductive film 12 Coating 12a, 12b Surface coating layer 13 Resist mask 106 Cathode projection group 201r, 201g, 201b Field emission type cathode group 203r, 203g, 203b Gate electrode

フロントページの続き (72)発明者 金丸 正剛 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 松川 貴 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 長尾 昌善 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 工業技 術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 古賀 啓介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5C031 DD17 Continuing from the front page (72) Inventor Shogo Kanamaru 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Takashi Matsukawa 1-4-1, Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref. (72) Inventor Masayoshi Nagao 1-1-4 Umezono, Tsukuba City, Ibaraki Pref.Industrial Technology Institute (Electrical Technology Research Institute) (72) Keisuke Koga 1006 Odakadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric F-term (reference) in Sangyo Co., Ltd. 5C031 DD17

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板、前記基板上に形成された複数の開
口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き出
し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられた
陰極を具備し、前記絶縁層が複数の層により構成され、
前記複数の層のうち少なくとも一層は、比誘電率が他の
層とは異なる陰極線管用電界放出型電子源装置。
A substrate, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer, and a cathode provided in the opening on the substrate. The insulating layer is composed of a plurality of layers,
At least one of the plurality of layers has a relative dielectric constant different from that of the other layers.
【請求項2】 前記基板がシリコンの単結晶からなる請
求項1記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
2. A field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 1, wherein said substrate is made of a single crystal of silicon.
【請求項3】 前記絶縁層のうち前記基板と接合した最
下層が、シリコンの熱酸化膜からなる請求項2記載の陰
極線管用電界放出型電子源装置。
3. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 2, wherein a lowermost layer of said insulating layer which is bonded to said substrate is made of a thermal oxide film of silicon.
【請求項4】 前記絶縁層のうち前記最下層以外の層
が、酸化ケイ素よりも比誘電率が高い材料からなる請求
項3記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
4. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 3, wherein layers other than the lowermost layer in the insulating layer are made of a material having a higher dielectric constant than silicon oxide.
【請求項5】 前記絶縁層のうち少なくとも一層が、化
学気相成長法またはスパッタ法により形成されたもので
ある請求項1記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
5. A field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 1, wherein at least one of said insulating layers is formed by a chemical vapor deposition method or a sputtering method.
【請求項6】 前記絶縁層のうち少なくとも1層が、S
34、Ta25、SrTiO3、SrBi2Ta29
(BaxSr1-x)TiO3およびPb(ZryTi1-y
3からなる群より選択される一種からなる請求項1記
載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
6. At least one of the insulating layers is formed of S
i 3 N 4 , Ta 2 O 5 , SrTiO 3 , SrBi 2 Ta 2 O 9 ,
(Ba x Sr 1-x) TiO 3 and Pb (Zr y Ti 1-y )
A cathode ray tube for a field-emission electron source according to claim 1, wherein comprising a one selected from the group consisting of O 3.
【請求項7】 前記引き出し電極と接合された前記絶縁
層の最上層が、プラズマCVD法または真空蒸着法によ
り形成されたものである請求項1記載の陰極線管用電界
放出型電子源装置。
7. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 1, wherein an uppermost layer of the insulating layer joined to the extraction electrode is formed by a plasma CVD method or a vacuum evaporation method.
【請求項8】 前記陰極が、鋭尖な先端部を有する略柱
状である請求項1記載の陰極線管用電界放出型電子源装
置。
8. The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 1, wherein the cathode has a substantially columnar shape having a sharp tip.
【請求項9】 シリコンの単結晶からなる基板、前記基
板上に形成された複数の開口部を有する絶縁層、前記絶
縁層上に形成された引き出し電極、および前記基板上の
前記開口部内に設けられた陰極を具備し、前記絶縁層が
前記基板を熱酸化して得られた酸化ケイ素膜からなる層
および酸化ケイ素よりも比誘電率が高い材料からなる層
を含む複数の層からなる陰極線管用電界放出型電子源装
置。
9. A substrate made of a single crystal of silicon, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer, and provided in the opening on the substrate. For a cathode ray tube comprising a plurality of layers including a layer made of a silicon oxide film obtained by thermally oxidizing the substrate and a layer made of a material having a higher relative dielectric constant than silicon oxide. Field emission type electron source device.
【請求項10】 前記陰極が、鋭尖な先端部を有する略
柱状である請求項9記載の陰極線管用電界放出型電子源
装置。
10. The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 9, wherein said cathode has a substantially columnar shape having a sharp tip.
【請求項11】 前記陰極および前記基板が同じ材料基
板を加工して形成されたものであり、前記陰極の先端部
が前記基板を熱酸化する際に鋭尖化されたものである請
求項10記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
11. The cathode and the substrate are formed by processing the same material substrate, and the tip of the cathode is sharpened when the substrate is thermally oxidized. The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to the above.
【請求項12】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備し、前記陰極が表面に前記陰極を構成する
材料とは異なる材料からなる被膜を備えた陰極線管用電
界放出型電子源装置。
12. A substrate, comprising: an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. A field emission type electron source device for a cathode ray tube, wherein the surface of the cathode is provided with a coating made of a material different from the material constituting the cathode.
【請求項13】 前記被膜が、4.8eV以下の仕事関
数を有する材料からなる請求項12記載の陰極線管用電
界放出型電子源装置。
13. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 12, wherein the coating is made of a material having a work function of 4.8 eV or less.
【請求項14】 前記基板がシリコンの単結晶からな
り、前記被膜が金属のケイ化物からなる請求項12記載
の陰極線管用電界放出型電子源装置。
14. The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 12, wherein said substrate is made of a single crystal of silicon, and said coating is made of a metal silicide.
【請求項15】 前記金属が、モリブデン、ニッケル、
クロム、白金、タングステンおよびコバルトからなる群
より選択される一種である請求項14記載の陰極線管用
電界放出型電子源装置。
15. The method according to claim 15, wherein the metal is molybdenum, nickel,
The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 14, which is one kind selected from the group consisting of chromium, platinum, tungsten, and cobalt.
【請求項16】 前記被膜の厚さが、20nm以下であ
る請求項12記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
16. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 12, wherein the thickness of the coating is 20 nm or less.
【請求項17】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備し、前記引き出し電極が表面に前記引き出
し電極を構成する材料とは異なる材料からなる被膜を備
えた陰極線管用電界放出型電子源装置。
17. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. A field emission type electron source device for a cathode ray tube, wherein the extraction electrode has on its surface a coating made of a material different from the material constituting the extraction electrode.
【請求項18】 前記引き出し電極がケイ素を含み、前
記被膜が金属のケイ化物からなる請求項17記載の陰極
線管用電界放出型電子源装置。
18. The field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 17, wherein the extraction electrode contains silicon, and the coating is made of a metal silicide.
【請求項19】 前記金属が、モリブデン、タングステ
ン、ニッケル、クロム、タンタル、タングステンおよび
コバルトからなる群より選択される一種である請求項1
7記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
19. The metal according to claim 1, wherein the metal is one selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, nickel, chromium, tantalum, tungsten and cobalt.
8. A field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 7.
【請求項20】 前記被膜が絶縁材料からなる請求項1
7記載の陰極線管用電界放出型電子源装置。
20. The method according to claim 1, wherein the coating is made of an insulating material.
8. A field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 7.
【請求項21】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備し、前記引き出し電極が前記絶縁層よりも
厚い陰極線管用電界放出型電子源装置。
21. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. A field emission type electron source device for a cathode ray tube, wherein the extraction electrode is thicker than the insulating layer.
【請求項22】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備し、前記陰極の高さが、前記絶縁層の厚さ
よりも大きくかつ前記絶縁層および前記引き出し電極の
厚さの和よりも小さい陰極線管用電界放出型電子源装
置。
22. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. The height of the cathode is larger than the thickness of the insulating layer and smaller than the sum of the thicknesses of the insulating layer and the extraction electrode.
【請求項23】 前記陰極が、一方の端面が前記基板に
接合された柱状部、および前記柱状部の他方の端面を底
面とする錐状部からなり、前記柱状部の高さが、前記絶
縁層の厚さよりも大きい請求項22記載の陰極線管用電
界放出型電子源装置。
23. The cathode comprises a columnar portion having one end surface joined to the substrate, and a conical portion having the other end surface of the columnar portion as a bottom surface, wherein the height of the columnar portion is equal to the insulation height. 23. The field emission type electron source device for a cathode ray tube according to claim 22, wherein the thickness is larger than the thickness of the layer.
【請求項24】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備し、前記陰極の配置間隔が、前記引き出し
電極の開口部の径の1.5倍〜2.5倍である陰極線管
用電界放出型電子源装置。
24. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. A field emission type electron source device for a cathode ray tube, wherein an arrangement interval of the cathodes is 1.5 to 2.5 times a diameter of an opening of the extraction electrode.
【請求項25】 シリコン単結晶からなる基板、前記基
板上に形成された複数の開口部を有する絶縁層、前記絶
縁層上に形成された引き出し電極、および前記基板上の
前記開口部内に設けられた陰極を具備する陰極線管用電
界放出型電子源装置の製造方法であって、 基板の表面をエッチングして、突起を形成する工程と、 異方性エッチングにより前記突起を加工して尖頂部を形
成する工程と、 前記基板の表面をエッチングして、前記突起を柱状に加
工する工程と、 熱酸化により前記基板の平坦部の表面および前記突起の
表面に酸化ケイ素膜を形成するとともに熱応力により前
記尖頂部を鋭尖化する工程と、 前記酸化ケイ素の上に酸化ケイ素よりも誘電率が高い材
料からなる絶縁膜を形成する工程と、 前記突起を含む所定の領域の前記酸化ケイ素膜および前
記絶縁膜を除去することにより、前記酸化ケイ素膜およ
び前記絶縁膜を絶縁層に加工するとともに前記突起を陰
極に加工する工程とを含む陰極線管用電界放出型電子源
装置の製造方法。
25. A substrate made of a silicon single crystal, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer, and provided in the opening on the substrate. A method of manufacturing a field emission type electron source device for a cathode ray tube having a cathode formed by etching a surface of a substrate to form a projection, and forming the peak by processing the projection by anisotropic etching. And etching the surface of the substrate to process the protrusion into a columnar shape; forming a silicon oxide film on the surface of the flat portion of the substrate and the surface of the protrusion by thermal oxidation; and A step of sharpening the apex; a step of forming an insulating film made of a material having a higher dielectric constant than silicon oxide on the silicon oxide; Removing the i-film and the insulating film to form the silicon oxide film and the insulating film into an insulating layer and processing the projections into a cathode. .
【請求項26】 シリコン単結晶からなる基板、前記基
板上に形成された複数の開口部を有する絶縁層、前記絶
縁層上に形成された引き出し電極、および前記基板上の
前記開口部内に設けられた陰極を具備する陰極線管用電
界放出型電子源装置の製造方法であって、 基板の表面を加工して、突出した陰極を形成する工程
と、 前記陰極が形成された前記基板の表面に絶縁膜および導
電膜を順次積層して形成する工程と、 前記基板上の前記導電膜の表面に、前記陰極を含む所定
の領域を除いてレジスト膜を形成する工程と、 ドライエッチングにより前記領域内の前記導電膜の一部
を除去して引き出し電極の開口部を形成するエッチバッ
ク工程と、 ウェットエッチングにより前記領域に形成された絶縁膜
を除去して、前記陰極の周囲に所定形状の開口部を有す
る絶縁層を形成する工程とを含む陰極線管用電界放出型
電子源装置の製造方法。
26. A substrate formed of a silicon single crystal, an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate, a lead electrode formed on the insulating layer, and provided in the opening on the substrate. A method of manufacturing a field emission electron source device for a cathode ray tube, comprising: a cathode formed by processing a surface of a substrate to form a protruding cathode; and an insulating film on a surface of the substrate on which the cathode is formed. Forming a resist film on a surface of the conductive film on the substrate except for a predetermined region including the cathode; and forming the resist film on the surface of the conductive film on the substrate by dry etching. An etch-back step of removing a part of the conductive film to form an opening of the extraction electrode; removing an insulating film formed in the region by wet etching to form a predetermined shape around the cathode; Method of manufacturing a cathode ray tube for a field emission electron source apparatus and a step of forming an insulating layer having a mouth portion.
【請求項27】 基板、前記基板上に形成された複数の
開口部を有する絶縁層、前記絶縁層上に形成された引き
出し電極、および前記基板上の前記開口部内に設けられ
た陰極を具備する陰極線管用電界放出型電子源装置の製
造方法であって、 基板上に形成された陰極の表面に、前記陰極を構成する
材料とは異なる材料からなる被膜を形成する工程と、熱
処理によって前記被膜の材料を前記陰極の材料と反応さ
せて前記陰極の材料との化合物に転化する工程とを含む
陰極線管用電界放出型電子源装置の製造方法。
27. A semiconductor device comprising: a substrate; an insulating layer having a plurality of openings formed on the substrate; a lead electrode formed on the insulating layer; and a cathode provided in the opening on the substrate. A method of manufacturing a field emission electron source device for a cathode ray tube, comprising: forming a coating made of a material different from a material constituting the cathode on a surface of a cathode formed on a substrate; and heat treating the coating. Reacting the material with the material of the cathode to convert the material into a compound with the material of the cathode; and manufacturing a field emission electron source device for a cathode ray tube.
【請求項28】 前記被膜を形成する工程において、あ
らかじめ前記基板上に絶縁層を挟んで形成された引き出
し電極の表面に、前記被膜と同じ材料からなる被膜を形
成する請求項27記載の陰極線管用電界放出型電子源装
置の製造方法。
28. The cathode ray tube according to claim 27, wherein, in the step of forming the coating, a coating made of the same material as the coating is formed on the surface of a lead electrode formed in advance on the substrate with an insulating layer interposed therebetween. A method for manufacturing a field emission type electron source device.
【請求項29】 真空蒸着法によって前記被膜を形成す
る請求項27記載の陰極線管用電界放出型電子源装置の
製造方法。
29. The method according to claim 27, wherein the film is formed by a vacuum deposition method.
【請求項30】 前記基板がシリコンの単結晶からなる
請求項27記載の陰極線管用電界放出型電子源装置の製
造方法。
30. The method according to claim 27, wherein the substrate is made of a single crystal of silicon.
【請求項31】 前記熱処理が真空中で行われ、同処理
によって前記被膜中の材料をケイ化物に転化させる請求
項27記載の陰極線管用電界放出型電子源装置の製造方
法。
31. The method of manufacturing a field emission electron source device for a cathode ray tube according to claim 27, wherein the heat treatment is performed in a vacuum, and the material in the film is converted into a silicide by the treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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