JP2002100281A - 能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法 - Google Patents
能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法Info
- Publication number
- JP2002100281A JP2002100281A JP2001214626A JP2001214626A JP2002100281A JP 2002100281 A JP2002100281 A JP 2002100281A JP 2001214626 A JP2001214626 A JP 2001214626A JP 2001214626 A JP2001214626 A JP 2001214626A JP 2002100281 A JP2002100281 A JP 2002100281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thin film
- cathode
- cold cathode
- resist
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧でも大電流の引出しが可能な能動型薄
膜冷陰極及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 Si基板１の上に窒化硼素膜２が形成さ
れ、その上SiＯ2層３が形成されており、さらにその上
に金属薄膜４が形成されている。そして、SiＯ2層３と
金属薄膜４には開口部が形成されており、開口部におい
ては窒化硼素膜２が剥き出しになっている。金属薄膜４
を接地し、Si基板１又は窒化硼素膜２にマイナスの電位
をかける。SiＯ2層３の厚さは薄いので、小さな電位差
でも大きな電界を生じ、この電界により、窒化硼素膜２
より電子６が放出される。放出された電子６は、金属薄
膜４と陽極５の間にかけられた電界によって加速されて
陽極５に達する。
膜冷陰極及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 Si基板１の上に窒化硼素膜２が形成さ
れ、その上SiＯ2層３が形成されており、さらにその上
に金属薄膜４が形成されている。そして、SiＯ2層３と
金属薄膜４には開口部が形成されており、開口部におい
ては窒化硼素膜２が剥き出しになっている。金属薄膜４
を接地し、Si基板１又は窒化硼素膜２にマイナスの電位
をかける。SiＯ2層３の厚さは薄いので、小さな電位差
でも大きな電界を生じ、この電界により、窒化硼素膜２
より電子６が放出される。放出された電子６は、金属薄
膜４と陽極５の間にかけられた電界によって加速されて
陽極５に達する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置、電子顕
微鏡や電子線露光装置など電子線を用いる装置に使用す
るのに好適な冷陰極、特に電子放射材料として炭素系、
窒化物半導体を用いた能動型薄膜冷陰極、及びその製造
方法に関するものである。
微鏡や電子線露光装置など電子線を用いる装置に使用す
るのに好適な冷陰極、特に電子放射材料として炭素系、
窒化物半導体を用いた能動型薄膜冷陰極、及びその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ダイヤモンドなどの炭素系、およ
び窒化硼素などの窒化物半導体などバンドギャップの大
きい半導体を電子放出材料として利用するという動きが
活発に展開されている。これはその電子親和力が負にな
るという特長を活かすことによって、電界放射特性の大
幅な改善（電流放射低電界化や大放射電流化）が期待で
きるためである。
び窒化硼素などの窒化物半導体などバンドギャップの大
きい半導体を電子放出材料として利用するという動きが
活発に展開されている。これはその電子親和力が負にな
るという特長を活かすことによって、電界放射特性の大
幅な改善（電流放射低電界化や大放射電流化）が期待で
きるためである。
【０００３】例えば、Japanese Journal of Applied Ph
ysics、 36、 L463-L466 (1997)に記載の窒化物半導体
はマイクロ波プラズマ化学的気相成長法によって成膜さ
れた硫黄ドープの窒化硼素であり、半導体基板上に成膜
された窒化硼素を陰極とし、対向陽極と組み合わせて二
極管として動作させ、放射電流を観測している。
ysics、 36、 L463-L466 (1997)に記載の窒化物半導体
はマイクロ波プラズマ化学的気相成長法によって成膜さ
れた硫黄ドープの窒化硼素であり、半導体基板上に成膜
された窒化硼素を陰極とし、対向陽極と組み合わせて二
極管として動作させ、放射電流を観測している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな二極管方式の薄膜冷陰極は、陰極と対向電極が別の
構造体として形成されているので陰極と陽極間の距離が
大きくなり、所定の電流を引き出すためには高い電圧を
かけなければならないという問題点がある。
うな二極管方式の薄膜冷陰極は、陰極と対向電極が別の
構造体として形成されているので陰極と陽極間の距離が
大きくなり、所定の電流を引き出すためには高い電圧を
かけなければならないという問題点がある。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、低電圧でも大電流の引き出しが可能な能動型薄
膜冷陰極及びその製造方法を提供することを課題とす
る。
もので、低電圧でも大電流の引き出しが可能な能動型薄
膜冷陰極及びその製造方法を提供することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、Si基板上に陰極薄膜を具備し、さらに
前記陰極薄膜上に絶縁膜を介して引き出し電極膜を具備
し、前記絶縁膜と前記引き出し電極膜が、前記陰極薄膜
に至る開口を有し、前記基板もしくは前記陰極薄膜と前
記引き出し電極膜との間に引き出し電極膜を正極性とす
る電圧を印加することで前記陰極薄膜から電子を真空中
に放出することを特徴とする能動型薄膜冷陰極（請求項
１）である。
の第１の手段は、Si基板上に陰極薄膜を具備し、さらに
前記陰極薄膜上に絶縁膜を介して引き出し電極膜を具備
し、前記絶縁膜と前記引き出し電極膜が、前記陰極薄膜
に至る開口を有し、前記基板もしくは前記陰極薄膜と前
記引き出し電極膜との間に引き出し電極膜を正極性とす
る電圧を印加することで前記陰極薄膜から電子を真空中
に放出することを特徴とする能動型薄膜冷陰極（請求項
１）である。
【０００７】本手段においては、開口部分で陰極薄膜が
剥き出しになっており、開口以外の部分は引き出し電極
膜で覆われている。そして、陰極薄膜と引き出し電極膜
の間には絶縁膜が介在し、両者を絶縁している。陰極薄
膜と引き出し電極膜との間に引き出し電極膜を正極性と
する電圧を印加すると、その電界により、陰極薄膜から
電子が真空中に放出される。本手段においては、陰極薄
膜と引き出し電極が一体形成されており、その距離が小
さいので、低電圧でも大きな電界がかかり、大きな電流
を引き出すことができる。
剥き出しになっており、開口以外の部分は引き出し電極
膜で覆われている。そして、陰極薄膜と引き出し電極膜
の間には絶縁膜が介在し、両者を絶縁している。陰極薄
膜と引き出し電極膜との間に引き出し電極膜を正極性と
する電圧を印加すると、その電界により、陰極薄膜から
電子が真空中に放出される。本手段においては、陰極薄
膜と引き出し電極が一体形成されており、その距離が小
さいので、低電圧でも大きな電界がかかり、大きな電流
を引き出すことができる。
【０００８】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記陰極薄膜が窒化硼素系薄
膜であることを特徴とするもの（請求項２）である。
前記第１の手段であって、前記陰極薄膜が窒化硼素系薄
膜であることを特徴とするもの（請求項２）である。
【０００９】陰極薄膜を窒化珪素とした場合、特に低い
電圧で大きな引き出し電流を得ることができる。窒化硼
素系とは、窒化珪素に他の物質を微少量ドープしたもの
をいい、特にＣをドープしたものは、薄膜の機械的な安
定性が良く、剥がれや亀裂が生じにくい。
電圧で大きな引き出し電流を得ることができる。窒化硼
素系とは、窒化珪素に他の物質を微少量ドープしたもの
をいい、特にＣをドープしたものは、薄膜の機械的な安
定性が良く、剥がれや亀裂が生じにくい。
【００１０】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段である能動型薄膜冷陰極
の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜、絶縁層、引
き出し電極膜を順に成膜した後、その上に開口となる部
分を除いてレジストを成膜し、プラズマによる物理的エ
ッチングでレジストの無い部分の電極膜と絶縁層の一部
をエッチングし、その後、液相による化学的エッチング
により、陰極薄膜が露出するまで絶縁層をエッチングす
ることを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法（請求
項３）である。
前記第１の手段又は第２の手段である能動型薄膜冷陰極
の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜、絶縁層、引
き出し電極膜を順に成膜した後、その上に開口となる部
分を除いてレジストを成膜し、プラズマによる物理的エ
ッチングでレジストの無い部分の電極膜と絶縁層の一部
をエッチングし、その後、液相による化学的エッチング
により、陰極薄膜が露出するまで絶縁層をエッチングす
ることを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法（請求
項３）である。
【００１１】Si基板上に陰極薄膜、絶縁層、引き出し電
極膜を順に成膜した後、開口部を形成して陰極薄膜を露
出される方法としては、液相による化学的エッチングが
考えられる。しかし、代表的な絶縁材であるSiＯ2を使
用する場合、液相による化学的エッチングが異方性エッ
チングとなるため、後に比較例で示すように、陰極薄膜
を有効な面積だけ露出させようとすると、引き出し電極
直下の部分がエッチングされすぎ、引き出し電極を支え
ることができなくなってしまう。
極膜を順に成膜した後、開口部を形成して陰極薄膜を露
出される方法としては、液相による化学的エッチングが
考えられる。しかし、代表的な絶縁材であるSiＯ2を使
用する場合、液相による化学的エッチングが異方性エッ
チングとなるため、後に比較例で示すように、陰極薄膜
を有効な面積だけ露出させようとすると、引き出し電極
直下の部分がエッチングされすぎ、引き出し電極を支え
ることができなくなってしまう。
【００１２】また、プラズマによる物理的エッチングで
開口部を形成しようとすると、SiＯ 2のエッチングの終
了時に、陰極薄膜がプラズマ中のイオン衝撃によりダメ
ージを受けてしまうという問題点がある。
開口部を形成しようとすると、SiＯ 2のエッチングの終
了時に、陰極薄膜がプラズマ中のイオン衝撃によりダメ
ージを受けてしまうという問題点がある。
【００１３】本手段においては、まず始めに、プラズマ
による物理的エッチングでレジストの無い部分の電極膜
と絶縁層の一部をエッチングし、その後、液相による化
学的エッチングにより、陰極薄膜が露出するまで絶縁層
をエッチングしているので、この両者の問題を避けるこ
とができ、引き出し電極膜を支えるだけの絶縁層を保っ
たまま、陰極薄膜が露出するまでエッチングを行うこと
ができ、しかも陰極薄膜がプラズマ中のイオン衝撃によ
りダメージを受けてしまうという問題点を解消すること
ができる。
による物理的エッチングでレジストの無い部分の電極膜
と絶縁層の一部をエッチングし、その後、液相による化
学的エッチングにより、陰極薄膜が露出するまで絶縁層
をエッチングしているので、この両者の問題を避けるこ
とができ、引き出し電極膜を支えるだけの絶縁層を保っ
たまま、陰極薄膜が露出するまでエッチングを行うこと
ができ、しかも陰極薄膜がプラズマ中のイオン衝撃によ
りダメージを受けてしまうという問題点を解消すること
ができる。
【００１４】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、レジストの厚さを、ドライエ
ッチングが終了したときにレジストが無くなるような厚
さとすることを特徴とするもの（請求項４）である。
前記第３の手段であって、レジストの厚さを、ドライエ
ッチングが終了したときにレジストが無くなるような厚
さとすることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１５】絶縁層をドライエッチングするとき、レジ
ストも同時にエッチングされる。本手段においては、ド
ライエッチングが終了したとき、すなわち絶縁層を所定
量だけエッチングしたとき、レジストがエッチングされ
て無くなるようにレジストの厚さを設定している。よっ
て、特別のレジスト除去工程が不要となり、全体の工程
が簡単になる。
ストも同時にエッチングされる。本手段においては、ド
ライエッチングが終了したとき、すなわち絶縁層を所定
量だけエッチングしたとき、レジストがエッチングされ
て無くなるようにレジストの厚さを設定している。よっ
て、特別のレジスト除去工程が不要となり、全体の工程
が簡単になる。
【００１６】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段である能動型薄膜冷陰極
の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜を成膜した
後、その上に所望の開口パターンを反転させたパターン
を有するレジストを形成し、さらにその上に、絶縁層、
引き出し電極膜を順に成膜した後、リフトオフ法により
不要な前記絶縁層および前記引き出し電極膜を除去する
ことを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法（請求項
５）である。
前記第１の手段又は第２の手段である能動型薄膜冷陰極
の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜を成膜した
後、その上に所望の開口パターンを反転させたパターン
を有するレジストを形成し、さらにその上に、絶縁層、
引き出し電極膜を順に成膜した後、リフトオフ法により
不要な前記絶縁層および前記引き出し電極膜を除去する
ことを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法（請求項
５）である。
【００１７】本手段においては、まず始めに、Si基板上
に陰極薄膜を成膜した後、その上に所望の開口パターン
を反転させたパターンを有するレジストを形成し、続い
て、さらにその上に、絶縁層、引き出し電極膜を順に成
膜し、その後に、リフトオフ法により不要な前記絶縁層
及び前記引き出し電極膜を除去するようにしているの
で、前記第３の手段と同じように、引き出し電極膜を支
えるだけの絶縁層を保ったまま、陰極薄膜が露出するま
でエッチングを行うことができ、しかも陰極薄膜がプラ
ズマ中のイオン衝撃によりダメージを受けてしまうとい
う問題点を解消することができる。なお、本手段におけ
るレジストの厚さは、後に実施の形態の例で説明するよ
うに、リフトオフ法を用いるとき、溶剤等が直接レジス
トに作用してリフトオフ法が可能なように十分厚くして
おく必要がある。
に陰極薄膜を成膜した後、その上に所望の開口パターン
を反転させたパターンを有するレジストを形成し、続い
て、さらにその上に、絶縁層、引き出し電極膜を順に成
膜し、その後に、リフトオフ法により不要な前記絶縁層
及び前記引き出し電極膜を除去するようにしているの
で、前記第３の手段と同じように、引き出し電極膜を支
えるだけの絶縁層を保ったまま、陰極薄膜が露出するま
でエッチングを行うことができ、しかも陰極薄膜がプラ
ズマ中のイオン衝撃によりダメージを受けてしまうとい
う問題点を解消することができる。なお、本手段におけ
るレジストの厚さは、後に実施の形態の例で説明するよ
うに、リフトオフ法を用いるとき、溶剤等が直接レジス
トに作用してリフトオフ法が可能なように十分厚くして
おく必要がある。
【００１８】さらに、前記第３の手段においては、液相
による化学的エッチングにより絶縁層をエッチングする
とき、絶縁層が異方性エッチングされることにより、絶
縁層の端部にある程度の傾斜がつくことが避けられない
が、本手段によれば、絶縁層の端部をほぼ垂直にするこ
とができる。
による化学的エッチングにより絶縁層をエッチングする
とき、絶縁層が異方性エッチングされることにより、絶
縁層の端部にある程度の傾斜がつくことが避けられない
が、本手段によれば、絶縁層の端部をほぼ垂直にするこ
とができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１
例である能動型薄膜冷陰極の例を示す図である。図１に
おいて、１はSi基板、２は陰極薄膜である窒化硼素膜、
３は絶縁膜であるSiＯ2層、４は引き出し電極膜である
金属薄膜、５は陽極、６は電子である。
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１
例である能動型薄膜冷陰極の例を示す図である。図１に
おいて、１はSi基板、２は陰極薄膜である窒化硼素膜、
３は絶縁膜であるSiＯ2層、４は引き出し電極膜である
金属薄膜、５は陽極、６は電子である。
【００２０】Si基板１の上に窒化硼素膜２が形成され、
その上SiＯ2層３が形成されており、さらにその上に金
属薄膜４が形成されている。そして、SiＯ2層３と金属
薄膜４には開口部が形成されており、開口部においては
窒化硼素膜２が剥き出しになっている。
その上SiＯ2層３が形成されており、さらにその上に金
属薄膜４が形成されている。そして、SiＯ2層３と金属
薄膜４には開口部が形成されており、開口部においては
窒化硼素膜２が剥き出しになっている。
【００２１】金属薄膜４を接地し、Si基板１又は窒化硼
素膜２にマイナスの電位をかける。SiＯ2層３の厚さは
薄いので、小さな電位差でも大きな電界を生じ、この電
界により、窒化硼素膜２より電子６が放出される。放出
された電子６は、金属薄膜４と陽極５の間にかけられた
電界によって加速されて陽極５に達する。
素膜２にマイナスの電位をかける。SiＯ2層３の厚さは
薄いので、小さな電位差でも大きな電界を生じ、この電
界により、窒化硼素膜２より電子６が放出される。放出
された電子６は、金属薄膜４と陽極５の間にかけられた
電界によって加速されて陽極５に達する。
【００２２】本実施の形態においては、陰極薄膜である
窒化硼素膜２を用いているので、ダイヤモンド等の炭素
系の薄膜を用いた場合に比して、同じ印加電圧で多くの
電子を引き出すことができ、電流−電圧特性の良い能動
型薄膜冷陰極が得られる。
窒化硼素膜２を用いているので、ダイヤモンド等の炭素
系の薄膜を用いた場合に比して、同じ印加電圧で多くの
電子を引き出すことができ、電流−電圧特性の良い能動
型薄膜冷陰極が得られる。
【００２３】なお、窒化硼素膜２の代わりに、少量のＣ
がドープされた窒化硼素膜を使用すれば、膜の剥がれや
亀裂の発生を少なくすることができ、薄膜の機械的な安
定性が得られる。なお、金属薄膜４としては、金、タン
グステン、タンタル等が使用できる。
がドープされた窒化硼素膜を使用すれば、膜の剥がれや
亀裂の発生を少なくすることができ、薄膜の機械的な安
定性が得られる。なお、金属薄膜４としては、金、タン
グステン、タンタル等が使用できる。
【００２４】以下、図１に示すような能動型薄膜冷陰極
の製造方法の例を、図２を使用して説明する。以下の図
において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素
には、同じ符号を付してその説明を省略することがあ
る。
の製造方法の例を、図２を使用して説明する。以下の図
において、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素
には、同じ符号を付してその説明を省略することがあ
る。
【００２５】まず、Si基板１上に、化学的気相成長法に
より窒化硼素膜２を成膜する(a)。次に、絶縁膜となるS
iＯ2層３をスパッタ等により500nm程度成膜し(b)、その
上に引き出し電極薄膜となる金属薄膜（タングステン）
４をスパッタなどにより200nm程度成膜する(c)。この引
き出し電極薄膜となる金属薄膜４は、後に行う緩衝フッ
酸によるSiＯ2層３のウェットエッチングに耐える材料
である必要がある。次に、リソグラフィにより開口パタ
ーンを有するレジスト５を形成する(d)。次に、金属薄
膜４を反応性イオンエッチングによりドライエッチング
する(e)。このドライエッチングの条件は、例えば導入
ガスとしてＳＦ6を、20〜50sccm、0.8〜1.0Pa、ＲＦパ
ワー400〜600Ｗ程度で使用する。
より窒化硼素膜２を成膜する(a)。次に、絶縁膜となるS
iＯ2層３をスパッタ等により500nm程度成膜し(b)、その
上に引き出し電極薄膜となる金属薄膜（タングステン）
４をスパッタなどにより200nm程度成膜する(c)。この引
き出し電極薄膜となる金属薄膜４は、後に行う緩衝フッ
酸によるSiＯ2層３のウェットエッチングに耐える材料
である必要がある。次に、リソグラフィにより開口パタ
ーンを有するレジスト５を形成する(d)。次に、金属薄
膜４を反応性イオンエッチングによりドライエッチング
する(e)。このドライエッチングの条件は、例えば導入
ガスとしてＳＦ6を、20〜50sccm、0.8〜1.0Pa、ＲＦパ
ワー400〜600Ｗ程度で使用する。
【００２６】エッチングされるべき金属薄膜４が除去さ
れた状態になっても、そのまま基板をエッチング環境に
置き続ける。こうすることによって、表面に現れたSiＯ
2層３をエッチングすることができる。このSiＯ2層３の
エッチングは最後まで行わず、適当なところでエッチン
グを終了する(f)。上述のドライエッチング条件ではレ
ジスト５も僅かずつエッチングされる。
れた状態になっても、そのまま基板をエッチング環境に
置き続ける。こうすることによって、表面に現れたSiＯ
2層３をエッチングすることができる。このSiＯ2層３の
エッチングは最後まで行わず、適当なところでエッチン
グを終了する(f)。上述のドライエッチング条件ではレ
ジスト５も僅かずつエッチングされる。
【００２７】(f)においては、レジスト５が僅かに残っ
た状態となっているが、レジスト５の厚さを調整するこ
とにより、丁度、SiＯ2層３の所定量のエッチングが終
了した時点でレジスト５も完全にエッチングされるよう
にしておけば、レジスト５を除去するための別の工程が
不要となる。例えば、レジスト５の厚さを0.5μｍとす
ることによりこのようなことが実現できる。
た状態となっているが、レジスト５の厚さを調整するこ
とにより、丁度、SiＯ2層３の所定量のエッチングが終
了した時点でレジスト５も完全にエッチングされるよう
にしておけば、レジスト５を除去するための別の工程が
不要となる。例えば、レジスト５の厚さを0.5μｍとす
ることによりこのようなことが実現できる。
【００２８】最後にSiＯ2層３を緩衝フッ酸でウェット
エッチングすると、エッチング量が少なく、金属薄膜４
下部への横方向エッチング量を最少限に留めることがで
きるために、SiＯ2層３が(g)に示すようにエッチングさ
れ、図１に示したような能動型薄膜冷陰極が形成でき
る。窒化硼素膜２はによってエッチングされないので、
露出したまま残る。このように緩衝フッ酸は、SiＯ2の
みをエッチングして窒化硼素をエッチングしないので、
エッチング液として好ましい。
エッチングすると、エッチング量が少なく、金属薄膜４
下部への横方向エッチング量を最少限に留めることがで
きるために、SiＯ2層３が(g)に示すようにエッチングさ
れ、図１に示したような能動型薄膜冷陰極が形成でき
る。窒化硼素膜２はによってエッチングされないので、
露出したまま残る。このように緩衝フッ酸は、SiＯ2の
みをエッチングして窒化硼素をエッチングしないので、
エッチング液として好ましい。
【００２９】次に、図１に示すような能動型薄膜冷陰極
と同様な構造を有する能動型薄膜冷陰極の他の製造方法
の例を図３を用いて説明する。
と同様な構造を有する能動型薄膜冷陰極の他の製造方法
の例を図３を用いて説明する。
【００３０】Si基板１上に、化学的気相成長法により窒
化醐素膜２を成膜する（ａ）。そして、その上にレジス
ト７を塗布し（ｂ）、リソグラフィにより所望のパター
ンの反転パターンを残す（ｃ）。その上にSi０２などの
絶縁膜３を蒸着により0.5μm程度成膜し（ｄ）、続いて
金などの引き出し電極膜４を蒸着により形成する
（ｅ）。次にアセトンなどの有機溶剤にディップするこ
とによりレジスト７上に形成された絶縁膜３および引き
出し電極膜４はレジスト７ごと除去される（ｆ）。これ
により、窒化珪素など表面にダメージを受けやすい薄膜
がプラズマに曝されることを回避することができる。さ
らに、図２に示した製造方法に比して、絶縁膜３の端部
を、垂直に近い形に形成することができる。
化醐素膜２を成膜する（ａ）。そして、その上にレジス
ト７を塗布し（ｂ）、リソグラフィにより所望のパター
ンの反転パターンを残す（ｃ）。その上にSi０２などの
絶縁膜３を蒸着により0.5μm程度成膜し（ｄ）、続いて
金などの引き出し電極膜４を蒸着により形成する
（ｅ）。次にアセトンなどの有機溶剤にディップするこ
とによりレジスト７上に形成された絶縁膜３および引き
出し電極膜４はレジスト７ごと除去される（ｆ）。これ
により、窒化珪素など表面にダメージを受けやすい薄膜
がプラズマに曝されることを回避することができる。さ
らに、図２に示した製造方法に比して、絶縁膜３の端部
を、垂直に近い形に形成することができる。
【００３１】いうまでもないことであるが、前記（ｆ）
の工程において、レジスト７上に形成された絶縁膜３お
よび引き出し電極膜４がレジスト７ごと除去されるよう
にするためには、レジスト７の厚さが十分厚く、（ｅ）
に示したように、絶縁膜３および引き出し電極膜４が形
成された状態で、レジスト７の側面の上部部分がレジス
ト７が形成されていない部分の電極膜４の表面より上方
に飛び出しており、アセトン等の有機溶剤が直接レジス
ト７に接触することができるようにされている必要があ
る。
の工程において、レジスト７上に形成された絶縁膜３お
よび引き出し電極膜４がレジスト７ごと除去されるよう
にするためには、レジスト７の厚さが十分厚く、（ｅ）
に示したように、絶縁膜３および引き出し電極膜４が形
成された状態で、レジスト７の側面の上部部分がレジス
ト７が形成されていない部分の電極膜４の表面より上方
に飛び出しており、アセトン等の有機溶剤が直接レジス
ト７に接触することができるようにされている必要があ
る。
【００３２】図４に比較例として、SiＯ2層３のエッチ
ングに、反応性イオンエッチングによるドライエッチン
グを使用せず、緩衝フッ酸によるウェットエッチングの
みを使用した場合に発生する現象を示す。図４に示す工
程で、(e)までの工程は図２に示した工程と同じであ
る。図４においては、(e)の工程の後に、直ちに緩衝フ
ッ酸によるウェットエッチングによりSiＯ2層３をエッ
チングする。すると、エッチングの進行と共に、金属薄
膜４の下側のSiＯ2層３がエッチングされて無くなり、
(f)に示すように金属薄膜４が浮き上がってしまって、
目的の電極が形成できなくなる。
ングに、反応性イオンエッチングによるドライエッチン
グを使用せず、緩衝フッ酸によるウェットエッチングの
みを使用した場合に発生する現象を示す。図４に示す工
程で、(e)までの工程は図２に示した工程と同じであ
る。図４においては、(e)の工程の後に、直ちに緩衝フ
ッ酸によるウェットエッチングによりSiＯ2層３をエッ
チングする。すると、エッチングの進行と共に、金属薄
膜４の下側のSiＯ2層３がエッチングされて無くなり、
(f)に示すように金属薄膜４が浮き上がってしまって、
目的の電極が形成できなくなる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、陰極薄膜と引き出し電極が
一体形成されており、その距離が小さいので、低電圧で
も大きな電界がかかり、大きな電流を引き出すことがで
きる。
項１に係る発明においては、陰極薄膜と引き出し電極が
一体形成されており、その距離が小さいので、低電圧で
も大きな電界がかかり、大きな電流を引き出すことがで
きる。
【００３４】請求項２に係る発明においては、特に低い
電圧で大きな引き出し電流を得ることができる。請求項
３に係る発明においては、絶縁膜のエッチングを全て緩
衝フッ酸によるウェットエッチングに担わせないので、
絶縁膜が著しいテーパを形成することが無く、目的とす
る形状の能動型薄膜冷陰極を安定して形成することがで
きる。
電圧で大きな引き出し電流を得ることができる。請求項
３に係る発明においては、絶縁膜のエッチングを全て緩
衝フッ酸によるウェットエッチングに担わせないので、
絶縁膜が著しいテーパを形成することが無く、目的とす
る形状の能動型薄膜冷陰極を安定して形成することがで
きる。
【００３５】請求項４に係る発明においては、特別のレ
ジスト除去工程が不要となり、全体の工程が簡単にな
る。請求項５に係る発明においても、絶縁膜のエッチン
グを全て緩衝フッ酸によるウェットエッチングに担わせ
ないので、絶縁膜が著しいテーパを形成することが無
く、目的とする形状の能動型薄膜冷陰極を安定して形成
することができる。しかも、絶縁膜の端部を、ほぼ垂直
に形成することができる。
ジスト除去工程が不要となり、全体の工程が簡単にな
る。請求項５に係る発明においても、絶縁膜のエッチン
グを全て緩衝フッ酸によるウェットエッチングに担わせ
ないので、絶縁膜が著しいテーパを形成することが無
く、目的とする形状の能動型薄膜冷陰極を安定して形成
することができる。しかも、絶縁膜の端部を、ほぼ垂直
に形成することができる。
【図１】 本発明の実施の形態の１例である能動型薄膜
冷陰極の例を示す図である。
冷陰極の例を示す図である。
【図２】図１に示すような能動型薄膜冷陰極の製造方法
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図３】能動型薄膜冷陰極の他の製造方法の例を示す図
である。
である。
【図４】比較例である能動型薄膜冷陰極の製造方法の例
を示す図である。
を示す図である。
１…Si基板 ２…陰極薄膜である窒化硼素膜 ３…絶縁膜であるSiＯ2層 ４…引き出し電極膜である金属薄膜 ５…陽極 ６…電子 ７…レジスト
Claims (5)
- 【請求項１】 Si基板上に陰極薄膜を具備し、さらに前
記陰極薄膜上に絶縁膜を介して引き出し電極膜を具備
し、前記絶縁膜と前記引き出し電極膜が、前記陰極薄膜
に至る開口を有し、前記基板もしくは前記陰極薄膜と前
記引き出し電極膜との間に引き出し電極膜を正極性とす
る電圧を印加することで前記陰極薄膜から電子を真空中
に放出することを特徴とする能動型薄膜冷陰極。 - 【請求項２】 請求項１に記載の能動型薄膜冷陰極であ
って、前記陰極薄膜が窒化硼素系薄膜であることを特徴
とする能動型薄膜冷陰極。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の能動型薄
膜冷陰極の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜、絶
縁層、引き出し電極膜を順に成膜した後、その上に開口
となる部分を除いてレジストを成膜し、プラズマによる
物理的エッチングでレジストの無い部分の電極膜と絶縁
層の一部をエッチングし、その後、液相による化学的エ
ッチングにより、陰極薄膜が露出するまで絶縁層をエッ
チングすることを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方
法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の能動型薄膜冷陰極の製
造方法であって、レジストの厚さを、ドライエッチング
が終了したときにレジストが無くなるような厚さとする
ことを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１又は請求項２に記載の能動型薄
膜冷陰極の製造方法であって、Si基板上に陰極薄膜を成
膜した後、その上に所望の開口パターンを反転させたパ
ターンを有するレジストを形成し、さらにその上に、絶
縁層、引き出し電極膜を順に成膜した後、リフトオフ法
により不要な前記絶縁層および前記引き出し電極膜を除
去することを特徴とする能動型薄膜冷陰極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001214626A JP2002100281A (ja) | 2000-07-18 | 2001-07-16 | 能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000217182 | 2000-07-18 | ||
| JP2000-217182 | 2000-07-18 | ||
| JP2001214626A JP2002100281A (ja) | 2000-07-18 | 2001-07-16 | 能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100281A true JP2002100281A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=26596219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001214626A Pending JP2002100281A (ja) | 2000-07-18 | 2001-07-16 | 能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002100281A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005022578A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | National Institute For Materials Science | 電界電子放出特性を利する自己造形的表面形状を有するｓｐ3結合性窒化ホウ素薄膜とその製造方法及びその用途 |
| US7190107B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-03-13 | Hitachi Displays, Ltd. | Display devices provided with an arrangement of electron sources and control electrodes |
-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001214626A patent/JP2002100281A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7190107B2 (en) * | 2002-09-20 | 2007-03-13 | Hitachi Displays, Ltd. | Display devices provided with an arrangement of electron sources and control electrodes |
| WO2005022578A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | National Institute For Materials Science | 電界電子放出特性を利する自己造形的表面形状を有するｓｐ3結合性窒化ホウ素薄膜とその製造方法及びその用途 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5266530A (en) | Self-aligned gated electron field emitter | |
| US5702281A (en) | Fabrication of two-part emitter for gated field emission device | |
| US5150192A (en) | Field emitter array | |
| CN1331180C (zh) | 电子发射元件 | |
| US6924158B2 (en) | Electrode structures | |
| JP2728813B2 (ja) | 電界放出型電子源及びその製造方法 | |
| US5604399A (en) | Optimal gate control design and fabrication method for lateral field emission devices | |
| JP2002100281A (ja) | 能動型薄膜冷陰極及び能動型薄膜冷陰極の製造方法 | |
| JP3303908B2 (ja) | 微小冷陰極およびその製造方法 | |
| JP2735009B2 (ja) | 電界放出型電子銃の製造方法 | |
| JPH0794083A (ja) | 電界放出陰極とその製造方法 | |
| KR100469398B1 (ko) | 전계 방출 소자 및 제조 방법 | |
| KR100257568B1 (ko) | 전계방출표시 소자의 필드 에미터 어레이 형성방법 | |
| JPH0541152A (ja) | 電界放出陰極の製造方法 | |
| US5953580A (en) | Method of manufacturing a vacuum device | |
| KR100511263B1 (ko) | 전계방출소자 제조방법 | |
| KR100517961B1 (ko) | 전계 방출 소자 제조 방법 | |
| JP2956565B2 (ja) | 電界放出冷陰極の製造方法 | |
| KR0184156B1 (ko) | 필드 에미터 어레이의 제조방법 | |
| KR100459405B1 (ko) | 전계방출소자 제조방법 | |
| KR100292829B1 (ko) | 3극구조의몰리브덴팁전계효과전자방출표시소자제조방법 | |
| JPH0817331A (ja) | 電界放出陰極及びその製造方法 | |
| JPH10199400A (ja) | 電界放出素子の製造方法 | |
| JP3513315B2 (ja) | 電界放出型電子素子の製造方法 | |
| US20050051764A1 (en) | Anodizing process for improving electron emission in electronic devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20080718 |