JP2743794B2

JP2743794B2 - 電界放出カソード及び電界放出カソードの製造方法

Info

Publication number: JP2743794B2
Application number: JP28726393A
Authority: JP
Inventors: 茂生伊藤; 剛宏新山
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1993-10-25
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: JPH07122178A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコールドカソードとして
知られている電界放出カソードの改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】金属または半導体表面の印加電界を１０
⁹ ［Ｖ／ｍ］程度にするとトンネル効果により、電子が
障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われるよ
うになる。これを電界放出（Field Emission）と云い、
このような原理で電子を放出するカソードを電界放出カ
ソード（Field Emission Cathode）と呼んでいる。近
年、半導体微細加工技術を駆使して、ミクロンサイズの
電界放出カソードからなる面放出型の電界放出カソード
を作成することが可能となっており、電界放出カソード
は蛍光表示装置、ＣＲＴ、電子顕微鏡や電子ビーム装置
に用いられようとしている。

【０００３】図６に、その一例であるエミッタコーンと
カソード間に抵抗体を有するスピント（Ｓｐｉｎｄｔ）
型と呼ばれる電界放出カソード（以下、ＦＥＣと記す）
の斜視図を示す。この図において、基板１１１上にカソ
ード電極１１２が形成されており、このカソード電極１
１２上にエミッタコーン１１９が抵抗領域部１１７を介
して形成されている。さらに、カソード電極１１２上に
絶縁層１１３を介してゲ−ト電極１１４が設けられてお
り、ゲート電極１１４に設けられた丸い開口部の中に円
錐状のエミッタコーン１１９が形成され、このエミッタ
コーン１１９の先端部分がゲート電極１１４に開けられ
た開口部から臨んでいる。このエミッタコーン１１９間
のピッチは、半導体微細加工技術を用いることにより、
１０ミクロン以下として製作することができ、このよう
なエミッタコーンを数万ないし数１０万個を１枚の基板
１１１上に設けることが出来る。さらに、ゲート電極１
１４から離隔してアノード電極１２０を設けるようにす
ると、電圧ＶＡ，ＶＧＥを印加することにより、このア
ノード電極１２０によりエミッタコーン１１９から放出
された電子が捕集される。したがって、アノード電極１
２０に蛍光体を塗布しておくことにより表示装置として
使用することができる。

【０００４】ところで、エミッタコーン１１９の下に抵
抗領域部１１７を設ける理由は次の通りである。一般的
なＦＥＣにおいては、エミッタコーンの先端とゲートと
の距離がサブミクロンという極めて短い距離とされてい
ると共に、数万個ものエミッタコーンが一枚の基板上に
設けられるため、製造の過程において塵埃等によりエミ
ッタコーンとゲートとが短絡してしまうことがある。こ
のように、ゲートとエミッタコーンとのひとつでも短絡
していると、カソードとゲートとが短絡したことになる
ため、すべてのエミッタコーンに電圧が印加されなくな
り動作不能のＦＥＣとなってしまっていた。また、ＦＥ
Ｃの初期の作動時に局部的な脱ガスが生じ、このガスに
よりエミッタコーンとゲートあるいはアノード間が放電
を起こすことがあり、このため大電流がカソードに流れ
てカソードが破壊してしまうことがあった。

【０００５】さらに、複数のエミッタコーンのうち電子
の放出しやすいエミッタコーンから集中して電子が放出
されやすいため、そのエミッタコーンに電流が集中する
ことになり、画面上に異状に明るいスポットが発生する
こともあった。これらの動作上の欠点を防止するため
に、従来は、カソードとエミッタコーンとの間に抵抗領
域を設けるようにしているのである。すなわち、図６に
示すように、抵抗領域部１１７の上にエミッタコーン１
１９を形成すると、この抵抗領域部１１７にカソード電
流が抑制されるため、カソード電極１１２が破壊される
ことがなくなるのである。

【０００６】また、あるエミッタコーンに電流が集中し
た場合はそのエミッタコーンに設けられた抵抗領域部１
１７の電圧降下が大きくなるため、そのエミッタ電位が
上昇し、このためゲート・カソード間の電圧が下降し、
電流の集中を防止することができるようになる。したが
って、抵抗領域部１１７を設けることにより、ＦＥＣの
製造上の歩留りが向上したり、安定な動作を行わせたり
することができるようになる。

【０００７】次に、図６に示すＦＥＣの製造過程を図７
に示す。まず、図７（ａ）に示すように、ガラス等の絶
縁基板１１１の上にカソード電極１１２が蒸着により形
成されており、さらにその上に絶縁層１１３（例えば、
ＳｉＯ2 層）が形成されている。さらに、その上にゲー
ト電極１１４（例えば、ニオブ）が蒸着され、このゲー
ト電極１１４上にフォトレジストを塗布した後、パター
ニング及びエッチングを行うことによりゲート電極１１
４及び絶縁層１１３に開口部１２０を形成している。

【０００８】次に、絶縁基板１１１を基板の垂直方向を
軸として回転させながら、斜め方向から剥離層１１５と
なるアルミニウムの蒸着を行う。このように斜め蒸着を
行うと、同図（ｂ）に示すように、剥離層１１５は開口
部１２０の中には蒸着されずにゲート電極１１３の表面
にのみ選択的に蒸着されるようになる。

【０００９】さらに、同図（ｃ）に示すように剥離層１
１５の上からモリブデンの混合物等からなる抵抗材料層
１１６を堆積させる。すると、この抵抗材料は開口部の
中にも堆積し、カソード電極１１２上に台形状の台から
なる抵抗領域部１１７が形成される。次に、この抵抗材
料層１１６の上からエミッタ材料であるモリブデンを堆
積させると、同図（ｄ）に示すように上記台形状の抵抗
領域部１１７の上に、モリブデンが円錐状のエミッタと
して堆積する。この後、ゲート電極１１３上の剥離層１
１５及び抵抗材料層１１６及びエミッタ材料層１１８
を、基板１１１を剥離層溶解液中に浸すことにより共に
除去すると、同図（ｅ）に示すような形状のＦＥＣが得
られるようになる。

【００１０】図７（ｅ）に示すＦＥＣは円錐状のエミッ
タコーン１１９とゲート電極１１４との距離をサブミク
ロンとすることが出来るため、エミッタコーン１１９と
ゲート電極１１４間にわずか数１０ボルトの電圧を印加
することによりエミッタコーン１１９から電子を放出さ
せることが出来るようになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すＦＥＣにおいては次のような問題点がある。（１）エミッタコーンの先端はゲートに対して高さが均
一で、かつ、ゲートとの距離がほぼ一定であることが望
ましいが、抵抗領域部の蒸着とエミッタ金属の蒸着との
２度の蒸着によりエミッタコーンが形成されており、蒸
着の厚さを均一にすることは困難であることから、２度
の蒸着により形成される個々のエミッタコーンの高さを
均一化することは極めて困難になる。したがって、エミ
ッタコーンの高さにばらつきが生じてしまうという問題
点がある。また、抵抗領域部の厚さにばらつきが生じる
と、抵抗値もばらついてしまう問題点もある。

【００１２】（２）剥離層は斜め蒸着により形成される
ため、剥離層の開口部はゲートの開口部より小さくな
る。そして、正蒸着により抵抗層は形成されるため、台
形状の抵抗領域部の径は開口部の底部の径より小さくな
る。すると、この抵抗領域の上にエミッタ金属を蒸着し
た場合、この金属が台形状の抵抗領域の上だけでなく台
形状の周囲を覆うように蒸着される恐れがあり、エミッ
タコーンがこの抵抗領域の周囲の金属を介してカソード
導体と電気的に接続されてしまい、抵抗領域を設ける意
味がなくなるという問題点がある。したがって、大きな
面積に均一な抵抗領域を持つカソードを形成するのが難
しい。

【００１３】（３）台形状の抵抗領域の径が上記（２）
で述べたように小さいため、抵抗領域すなわちエミッタ
コーンに流せる電流を大きく取ることができず、抵抗領
域による十分なエミッションの抑制ができないという問
題点がある。

【００１４】上記問題点を回避するために、カソード導
体上の全面に抵抗層を蒸着するようにして、エミッタと
カソードとの間に抵抗を形成するようにした電界放出カ
ソードも提案されており、このＦＥＣの断面を図８に示
す。この図において、基板１５１の上にカソード電極１
５２の導体が蒸着等により形成されており、このカソー
ド電極１５２の上に全面に抵抗層１５３が設けられてい
る。この抵抗層１５３の上には絶縁層１５４と、この絶
縁層１５４を介してゲート電極１５５の導体が蒸着等に
より形成されている。さらに、ゲート電極１５５及び絶
縁層１５４に設けられた開口部の中に円錐状のエミッタ
コーン１５６が形成されている。

【００１５】このように形成されたＦＥＣにおいては、
抵抗層１５３の抵抗Ｒがエミッタコーン１５６の直下の
みに設けられておらず、各エミッタコーンに共通に設け
られていることから、各エミッタコーン毎の抵抗値が膜
厚分布に依存することや、電子放出中のエミッタコーン
やゲートの爆発により、エミッタコーンとゲートとが短
絡されるとそのエミッタコーンに電流が集中して流れる
ため、共通に設けられた抵抗層を通じて他のエミッタコ
ーンにも影響を及ぼすと云う問題点があった。また、グ
ラフィックディスプレイ等の場合、カソードライン間の
リークが抵抗層によって損なわれるという問題点があっ
た。

【００１６】図８に示すＦＥＣの問題点を解決しようと
した、さらに他の従来のＦＥＣを図９に示す。この図に
おけるＦＥＣは、カソードライン１６１を格子状に形成
すると共に、この格子状のカソードライン１６１を設け
た基板の上全面に抵抗層を形成する。そして、この格子
枠内の抵抗層上に複数のエミッタコーン１６２からなる
エミッタアレイを形成するようにしている。このように
構成すると、格子枠内のエミッタコーン１６２とゲート
とが短絡した場合、格子枠内のエミッタアレイにしか悪
影響が及ぶことがなくなる。

【００１７】しかしながら、このＦＥＣにおいても、格
子内の１つのエミッタコーンとゲートが短絡した場合、
ゲート印加電流の大部分がその部分を介してリークして
しまい、同一のカソードライン上の他のすべての電界放
出電圧が適正に掛からず、結果的に１エミッタコーンの
欠陥がそのカソードラインの電気特性に影響を及ぼして
しまうことになる。これは、このＦＥＣを表示素子等に
用いる場合には致命的な欠陥となってしまうことにな
る。そこで、本発明はカソード電極と各々のエミッタコ
ーン又はエミッタコーングループとの間に独立した抵抗
領域部を形成すると共に、各エミッタコーン又はエミッ
タコーングループの抵抗による補正を均一なものにする
と共に、エミッタとゲートのショート欠陥がそのエミッ
タコーンのみ又はエミッタコーングループのみに限定さ
れるようにした電界放出カソード及びその製造方法を提
供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、円錐状のエミッタコーンが形成されるゲ
ート電極から基板に達する開口部の、底部の周辺に抵抗
領域部を形成する、又は島状の導体層上に複数のエミッ
タコーンを形成することにより、カソード電極とエミッ
タコーンとを横方向に接続すると共に、エミッタコーン
毎に独立した抵抗領域部を設けるようにしたものであ
る。

【００１９】

【作用】本発明によれば、エミッタコーンごとに独立し
て抵抗領域部を設けるようにしたため、ＦＥＣの製造上
の歩留りが向上したり、安定な動作を行わせたりするこ
とができるようになると共に、エミッタコーンの先端を
ゲートに対して高さが一定とすることができる。しか
も、エミッタコーンとゲートとの距離をほぼ一定となる
ように製造することができる。また、抵抗領域部はエミ
ッタコーンの周囲に形成されるようになるため、その接
触面積が大きく電流を大きく取ることができるようにな
ると共に、抵抗領域部をエミッタコーンの周囲にだけ形
成することができる。さらに、エミッタコーンは基板上
に直接形成されているため、エミッタコーンが剥離する
恐れがないと共に、エミッタコーンの機械的強度を大き
くすることができるようになる。また、島状の導体層を
エミッタコーンと同材料又は同じような物性を持つ金属
材料、化合物材料を用いることでエミッタコーンとの界
面が安定となり、均一な接触抵抗を持つＦＥＣが作製で
きる。

【００２０】

【実施例】本発明の電界放出カソード（ＦＥＣ）の構成
を図１に示す。この図の（ａ）は、本発明のＦＥＣの断
面を示しており、絶縁基板１上には複数の開口部６が設
けられたカソード電極２が形成されていると共に、この
開口部６内にはリング状の抵抗領域部７が形成されると
共に、その中央部にはエミッタコーンが絶縁基板１上に
形成されている。また、上記カソード電極２上には、例
えばＳｉＯ₂ からなる絶縁層３が形成され、この絶縁層
３の上にはゲート電極４が形成されている。

【００２１】同図（ｂ）は、（ａ）に示すＦＥＣにおけ
る絶縁層３とゲート電極４を取り去ったとした場合の上
面図を示しており、カソード電極２に設けられた複数の
ほぼ円形の開口部６内に、それぞれリング上の抵抗領域
部７と、その中央部にエミッタコーン５が設けられてい
るのが分かる。このように構成されたＦＥＣは、半導体
微細加工技術を用いることにより、エミッタコーン５間
の距離を１０ミクロン以下とでき、一枚の絶縁基板１上
に数万ないし数十万のＦＥＣを作成することができる。
このように構成された本発明のＦＥＣにおいて、エミッ
タコーン５は基板１上に直接形成されているため、エミ
ッタコーン５の高さと位置とを正確に形成することがで
きる。このため、エミッタコーン５の先端をゲート電極
４に対して高さが一定とすることができると共に、エミ
ッタコーン５とゲート電極４との距離をほぼ一定となる
ように製造することができる。

【００２２】また、抵抗領域部７はエミッタコーン５の
周囲に正確に形成されるようになるため、カソード電極
２とエミッタコーン５とは抵抗領域部７を介して横方向
に接続されるようになり、その接触面積が大きくなるた
め許容電流を大きく取ることができるようになる。さら
に、エミッタコーン５とゲート電極４とが何らかの原因
により短絡した場合、その欠陥部に流入する電流により
ジュール熱が発生し、このジュール熱によりエミッタコ
ーン５とカソード電極４間の抵抗領域部７が破壊され、
短絡したエミッタコーンが独立してカソード電極２から
絶縁されるようになる。このため、欠陥エミッタコーン
５だけがカソード電極４から切り離されるようになり、
他のＦＥＣに影響を与えることが防止される。

【００２３】さらにまた、エミッタコーン５は、抵抗領
域部７に接すると共に基板１上に直接形成されているた
め、エミッタコーン５がプロセス中のコーン土台薄膜の
変質により剥離する恐れがないと共に、エミッタコーン
５の機械的強度を大きくすることができるようになる。
次に、図１に示すＦＥＣの製造方法を図２に示す。ま
ず、ガラス等の絶縁基板１の上にニオブ（Ｎｂ）等の金
属材料をスパッタ法等により、約０．４μｍの厚さに形
成されたカソード電極２の薄膜導体を設け、このカソー
ド電極２の上には約１．０μｍの厚さの例えばＳｉＯ₂
からなる絶縁層３が、プラズマＣＶＤ法等により積層さ
れている。さらに、その上にスパッタ法等により、Ｎｂ
等からなる厚さ約０．４μｍのゲート電極４と、アルミ
ニウム等からなる厚さ約０．４μｍの剥離層８が形成さ
れている。

【００２４】そして、図示しないレジスト層を形成して
剥離層８上に複数のほぼ円形の穴をパターニングし、剥
離層８はＢＣｌ₃ 等を用いて、ゲート電極４，絶縁層３
及びカソード電極２はＳＦ₆ 等を用いてドライエッチン
グすることにより、剥離層８から絶縁基板１に達する開
口部６を形成する。さらに、開口部６のウエットエッチ
ングを行うことにより、（ａ）に示すように開口部６を
形成してもよい。次に、プラズマＣＶＤ法、スパッタリ
ング法等により、リン（Ｐ）等をドープした抵抗率が１
×１０¹ 〜１×１０⁶ Ωｃｍのアモルファスシリコンあ
るいはポリシリコンの膜からなる抵抗領域部７を開口部
６内及び剥離層８上に、同図（ｂ）に示すように堆積さ
せる。この時、剥離層８上に堆積した抵抗領域部７を形
成するための抵抗材料により、剥離層８に形成されてい
る開口部６の径は少し狭められる。

【００２５】そして、この狭められた剥離層８に形成さ
れた開口部６をマスクとしてＣＨＦ₃ 等を用いて、ドラ
イエッチングにより開口部６内の抵抗領域部７を異方性
エッチングすることにより、この抵抗領域部７に絶縁基
板１に達する抵抗層開口部９を、同図（ｃ）に示すよう
に形成する。この時、剥離層８上に堆積された抵抗材料
はエッチングにより除去されても、されなくても良い。
また、正確に抵抗領域部７に抵抗層開口部９を設けるに
は、剥離層８上に堆積された抵抗材料の上にマスクをあ
らためて作成しても良い。さらに、エミッタ材料とし
て、例えばモリブデン（Ｍｏ）等を絶縁基板１の真上方
向から電子ビーム蒸着法等により、同図（ｄ）に示すよ
うに開口部６が閉じるまで堆積した後、剥離層８を燐酸
によりエミッタ材料層１０と共に剥離することにより、
同図（ｅ）に示す電界放出カソード（ＦＥＣ）を製造す
ることができる。

【００２６】ところで、一般に使用されるスパッタ蒸着
法またはプラズマＣＶＤ法の手段でアモルファスシリコ
ンの膜の抵抗率を１×１０¹ 〜１×１０⁶ Ωｃｍに調節
することができる。

【００２７】図１に示したＦＥＣは、真空容器などに封
止して用いるのが一般的であり、さらに、ゲート電極の
上に離隔して放出された電子を捕集する蛍光体の塗布さ
れたアノード電極を設けておけば、ＦＥＣを用いた表示
素子とすることができる。

【００２８】次に、本発明に係る他の電界放出カソード
の製造方法を図３ないし５に示すが、この電界放出カソ
ードにおいてはエミッタコーン毎に抵抗領域を設ける替
わりに、エミッタアレイ毎に抵抗領域を設けるようにし
たものである。まず、図３（ａ）に示すように、絶縁基
板２１上に金属薄膜２２をスパッタ法等により全面に成
膜する。その後、この金属薄膜２２の上にレジスト層２
３を塗布し、同図（ｂ）に示すようにパターニングした
後、エッチングを行い同図（ｃ）に示すように島状電極
部２４とカソード電極２５とを形成する。この状態の絶
縁基板１の斜視図を同図（ｄ）に示す。この図に示すよ
うに、島状電極部２４は格子状に設けられたカソード電
極２５の格子内に数μｍないし数十μｍの間隔をあけて
形成されており、島状電極部２４の面積は後述のエミッ
タコーンの形成ピッチや、発光面積に応じて任意に設定
することが可能である。

【００２９】次に、島状電極部２４及びカソード電極２
５の形成された絶縁基板２１の上に抵抗層２６を化学蒸
着法（ＣＶＤ等）あるいは物理蒸着法（ＰＶＤ法）によ
り、図４（ａ）に示すように形成する。この抵抗層２６
は、例えば不純物として、リン（Ｐ）やボロン（Ｂ）を
ドーピングした抵抗率１×１０¹ 〜１×１０⁷ Ωｃｍの
アモルファスシリコンをプラズマＣＶＤ等により堆積し
て形成する。この場合、他の抵抗材料をＰＶＤ法等によ
り形成しても良い。この抵抗層２６にレジスト層２８を
塗布した後、図４（ａ）に示すようにパターニングし、
エッチングすると島状電極部２４とカソード電極２５と
の間を埋めるように抵抗領域部２７が、同図（ｂ）に示
すように形成される。この状態の絶縁基板２１の斜視図
を同図（ｃ）に示す。この図に示すように、抵抗領域部
２７は矩形のリング状に形成されており、島状電極部２
４とカソード電極２５とを橋渡しするように形成されて
いることが分かる。この場合、カソード電極２５の端部
に傾斜を設けるようにして、この抵抗領域部２７の段差
部でのカバーレッジを上げるようにしてもよい。

【００３０】次に、図５（ａ）に示すように島状電極部
２４，カソード電極層２５および抵抗領域部２７の形成
された絶縁基板１上に、例えばＳｉＯ₂ からなる絶縁層
２９をＣＶＤ法またはＰＶＤ法により形成する。さら
に、その上にＮｂ等からなるゲート電極３０がスパッタ
リング等により成膜されている。そして、フォトリソグ
ラフィ法およびエッチングを行うことにより、島状電極
部２４上のゲート電極３０および絶縁層２９に複数の開
口部３１が形成される。さらに、絶縁基板１に対して所
定の角度θを持って斜め上方の位置からゲート電極層３
０の表面にニッケル（Ｎｉ）あるいはアルミニウム（Ａ
ｌ）を斜め蒸着させることにより、図５（ｂ）に示すよ
うに剥離層３２を形成する。この場合、斜め蒸着とした
ために開口部３１内には剥離層３２の材料は蒸着されな
い。

【００３１】次に、この剥離層３２の上からＭｏ等のエ
ミッタ材料を電子ビーム蒸着法等により開口部３１が閉
じるまで堆積して、複数の開口部３１内のそれぞれに円
錐状のエミッタコーンを同図（ｃ）に示すように形成し
た後、剥離層３１を燐酸によりエミッタ材料層３３と共
に剥離することにより、同図（ｄ）に示す電界放出カソ
ード（ＦＥＣ）を製造することができる。このように構
成されたＦＥＣにおいて、何らかの原因によりエミッタ
コーン３４とゲート電極３０とが短絡した場合、その欠
陥エミッタコーンの形成された島状電極部２４とカソー
ド電極２５とを橋渡ししている抵抗領域部２７に流入す
る電流によりジュール熱が発生し、このジュール熱によ
り抵抗領域部２７が抵抗領域部２７に沿って破壊され、
短絡したエミッタコーンが形成された島状電極部２４が
絶縁されるようになる。このため、この島状電極部２４
だけがカソード電極２５から切り離されるようになり、
他のＦＥＣに影響を与えることが防止される。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているた
め、ＦＥＣの製造上の歩留りが向上したり、安定な動作
を行わせたりすることができると共に、エミッタコーン
の先端をゲートに対して高さが一定とすることができ
る。しかも、エミッタコーンとゲートとの距離をほぼ一
定となるように製造することができる。また、抵抗領域
部はエミッタコーンの周囲に形成されるようになるた
め、その接触面積が大きく電流を大きく取ることができ
るようになると共に、抵抗領域部をエミッタコーンの周
囲にだけ形成する製造方法を提供することができる。

【００３３】さらに、エミッタコーンはエミッタコーン
と安定した接触、接合が行える金属あるいはその化合物
からなる島状電極上に直接形成されているため、エミッ
タコーンが剥離する恐れがないと共に、エミッタコーン
の機械的強度を大きくすることができるようになる。さ
らにまた、エミッタコーンとゲート電極とが何らかの原
因により短絡しても、その欠陥エミッタコーンだけをカ
ソード電極から分離できるため、他のＦＥＣに影響を与
えることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界放出カソードの構成を示す図であ
る。

【図２】本発明の電界放出カソードの製造方法を示す図
である。

【図３】本発明の他の電界放出カソードの製造方法を示
す図である。

【図４】本発明の他の電界放出カソードの製造方法を示
す図である。

【図５】本発明の他の電界放出カソードの製造方法を示
す図である。

【図６】従来の電界放出カソードの斜視図である。

【図７】従来の電界放出カソードの製造方法を示す図で
ある。

【図８】従来の電界放出カソードの他の例を示す図であ
る。

【図９】従来の電界放出カソードのさらに他の例を示す
図である。

【符号の説明】

１，２１，１１１，１５１基板２，２５，１１２，１５２カソード電極３，２９，１１３，１５４絶縁層４，３０，１１４，１５５ゲート電極５，３４，１１９，１５６，１６２エミッタコーン６，３１，１２０開口部７，２７，１１７抵抗領域部８，３２，１１５剥離層９抵抗層開口部１０，３３，１１８エミッタ材料層２２金属薄膜２３，２８レジスト層２４島状電極部２６，１５３抵抗層１１６抵抗材料層１２０アノード電極１６１カソードライン

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板上に形成されたカソード電極と、上記カソード電極上に形成されている絶縁層と、上記絶縁層の上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極、上記絶縁層、及び上記カソード電極を
貫通するように設けられた開口部と、上記開口部の底部に設けられたリング状の抵抗領域部
と、上記リング状の抵抗領域部の内部における、上記絶縁基
板の上に形成された円錐状のエミッタとを備え、上記カソード電極と上記エミッタの側面とが、上記リン
グ状の抵抗領域部を介して横方向に接続されていること
を特徴とする電界放出カソード。
【請求項２】絶縁基板上に形成され、電気的に分離され
た少なくとも１個以上の導電性からなる矩形状の島状電
極部と、上記矩形状の島状電極部の周りを囲む形で形成されたカ
ソード電極群と上記矩形状の島状電極部、上記カソード
電極群との間に形成された矩形のリング状抵抗領域部
と、上記矩形の島状電極部、上記カソード電極群及び上記リ
ング状抵抗領域部の上面に形成された絶縁層と、上記絶縁層を介して形成されているゲート電極と、上記ゲート電極と上記絶縁層に設けられた複数の開口部
内であって、かつ、上記島状電極部の上にそれぞれ形成
された複数の円錐状のエミッタからなるエミッタアレイ
とを備え、該エミッタアレイが搭載されている上記矩形状の島状電
極部の側面とカソード電極群の側面が上記リング状抵抗
領域部を介して横方向に接続されていることを特徴とす
る電界放出カソード。
【請求項３】上記抵抗領域部が不純物のドープされたア
モルファスシリコンあるいはポリシリコンの膜からなる
ことを特徴とする請求項１あるいは２記載の電界放出カ
ソード。
【請求項４】上記抵抗化された抵抗領域部の抵抗率を１
×１０¹ 〜１×１０⁶ Ωｃｍとすることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の電界放出カソード。
【請求項５】絶縁基板上にカソード電極層，絶縁層，ゲ
ート電極層及び剥離層を順次形成した後に、上記剥離層
から上記基板に達する開口部をエッチングにより形成
し、上記剥離層をマスクとして上記絶縁基板の上方向よ
り、抵抗領域部を上記開口部の底部の上記絶縁基板上に
形成した後、抵抗領域部を形成している抵抗材料が上記
絶縁基板表面に堆積したことにより、少し狭まった上記
剥離層に形成された上記開口部をマスクとして、上記抵
抗領域部の選択エッチングを行い、その後上記絶縁基板
の真上からエミッタ材料を上記開口部が埋まるまで蒸着
し、上記剥離層を剥離することにより、請求項１の構造
の電界放出カソードを製造することを特徴とする電界放
出カソードの製造方法。