JP2787901B2

JP2787901B2 - 電界放射冷陰極の製造方法

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Publication number: JP2787901B2
Application number: JP19369695A
Authority: JP
Inventors: 暢哉世古
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0945231A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放射冷陰極の
製造方法に関し、特に放出される電子ビームの発散角が
小さく抑えられた電界放射冷陰極の構造及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱電子放出を利用した熱陰極に代わる電
子源として、電界放射冷陰極が開発されている。電界放
射冷陰極は先鋭な突起を持つ電極の先端に、高電界（２
〜５×１０⁷Ｖ／ｃｍ以上）を発生させることで電子を
空間に放出させる。このため、先端の先鋭度がデバイス
の特性を左右する条件であるが、おおよそ数百オングス
トローム以下の曲率半径が必要であると言われている。
また、電界発生のためには電極を１μｍ程度あるいはそ
れ以下の近接した位置に配して、数１０〜数１００Ｖの
電圧を印加する必要がある。また、実際にはこのような
素子が、同一の基板上に数千〜数万個形成され、並列に
接続されたアレイとして使用されることが多い。このよ
うなことから、一般的に半導体の微細加工技術を応用し
て製造される。

【０００３】このような電界放射冷陰極の具体的な製造
方法の一つは、アメリカのＳＲＩ（Ｓｔａｎｆｏｒｄ
ＲｅｓｅｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ）のスピント（Ｓ
ｐｉｎｄｔ）らによって開発された方法（Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．３９，ｐ３５０４，１９６８）で、導電
性の基板上にモリブデンのような高融点金属を堆積させ
て先端形状の先鋭な構造を得るものである。この製造方
法を図１３に示す。まず、シリコン基板６１を用意し、
酸化膜を成長させ絶縁層６２とする。続いてゲート層６
３としてモリブデンを真空蒸着により堆積する。その
後、フォトリソグラフィーにより直径約１μｍの開口６
６を持つフォトレジスト層６５を形成する（図１３
（ａ））。このフォトレジスト層６５をマスクとしてゲ
ート層６３と絶縁層６２をエッチングする（図１３
（ｂ））。次に、フォトレジスト層６５を除去した後
に、回転斜め蒸着を行いアルミニウムの犠牲層６４を形
成し、続いて、モリブデンを垂直方向から真空蒸着し
て、エミッタ電極６５を堆積させる（図１３（ｃ））。
最後に、犠牲層６４の上に堆積したモリブデン膜６７
を、犠牲層６４を選択エッチングする事によりリフトオ
フし、デバイスの構造を得る（図１３（ｄ））。

【０００４】こうして作られた素子はエミッタ電極６５
に負、ゲート層６３が正となるように電圧を印加するこ
とで、エミッタ電極６５の先端から、シリコン基板６１
と垂直な方向に電子が放射される。このような構造は一
般に縦型電界放射冷陰極と呼ばれている。このような素
子の応用としては、平面型ディスプレー、微小真空管、
およびマイクロ波管、ブラウン管等の電子管の電子源等
が提案されてる。

【０００５】電界放射冷陰極は一般的に平面上の基板の
上に形成されるが、曲面上の基板に電界放射エミッタを
形成する技術が特開平６−２９０７０２に開示されてい
る。これは、図１４に示すように基板７１が曲率半径Ｒ
をもつ球面あるいは円筒面になっており、この曲率中心
側の面に絶縁層７２、ゲート層７３が積層され、エミッ
タ電極７５を形成すべき空洞７８がゲート層７３、絶縁
層７２にあけられている。このような基板の曲率中心０
に蒸発源７９を置いて基板７１上にエミッタ電極７５を
堆積させようというものである。図１４の製造方法によ
ると、蒸発源７９から出たエミッタ電極材料は基板に対
して垂直に入射するので、基板全体にわたってエミッタ
電極７５が基板に垂直に形成され、特性の揃った素子を
得ることができる。

【０００６】また、特開平４−２４９８４１には図１５
に示すように、平面ディスプレーに球面上の電界放射冷
陰極を使用した構造が提案されている。これは、図１５
のように球面形状のディスプレーの前面ガラス８７に沿
うように、基板８１を球面にし、この上にゲート電極８
３、エミッタ電極８５等を形成する。このような構造を
採ることにより、外囲器を球面状にする事で、真空と大
気との差圧に耐え、しかも電界放射冷陰極８９と蛍光体
８６が塗布された前面ガラス８７との距離を一定に保つ
ことができ、ディスプレーの大型化を可能にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電界放射冷陰極は安定
した電流を取り出すために、多数の電界放射エミッタを
平面上に配置し並列に接続したアレイで使用されること
が多い。個々のエミッタ電極先端から放出される電子の
軌道は半角で２０〜３０度程度の範囲に分布しており、
ビーム全体では電子放出領域よりも広がってしまう。こ
れを電子管に搭載し、電子ビーム源として使用する場合
には、ビームの集束、電流密度の向上の妨げになる。

【０００８】熱電子源ではＰｉｅｒｃｅ電子銃と称され
る集束型の電子源が提案されている（Ｊ．Ｒ．Ｐｉｅｒ
ｃｅ，“Ｔｈｅｏｒｙａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆ
ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓ”，２ｎｄｅｄ．Ｖａ
ｎＮｏｓｔｒａｎｄ，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９５
４）。この電子源は、図１６の集束電極９２を含む断面
図に示すように電子放出面９０を球面とし、同心球面状
の等電位面を形成することにより、ラミナー状の電子ビ
ーム９３を得るものであるが、熱陰極を使用しているた
めに、ヒータが必要であり、その電力および電源投入か
ら安定動作まで数１０秒かかる。また、陰極周辺の材料
は７００℃〜１０００℃程度の高温に長時間耐えうるこ
とが要求されるなどの問題がある。

【０００９】一方、凹面に形成された電界放射冷陰極で
は、図１４のような構造が公知であるが、この場合の目
的は基板全体に均一なエミッタ電極７５を形成すること
であるために、曲率中心Ｏは蒸着装置の蒸発源の位置に
ある。この電界放射冷陰極を電子管に搭載することを考
えると、電子管の大きさはせいぜい数１０ｍｍ〜１００
ｍｍ程度の大きさであり、多数の電界放射エミッタ群か
らの個々の放射電子ビームをひとつの電子ビーム束とし
て利用するための集束を目的とした場合には、曲率半径
は電子管の大きさと同等かそれよりも小さいことが必要
である。この場合に、図１４の方法を採るには、蒸発源
と基板を数１０ｍｍ〜１００ｍｍの位置に配さなければ
ならない。一般的な真空蒸着装置の蒸発源と、基板の距
離は数１００ｍｍである。エミッタ電極に使用されるモ
リブデン等の高融点金属の蒸着は、電子銃を使用した電
子ビーム蒸着を用いておこなうが、蒸発源と基板間の距
離が１００ｍｍ程度で電子ビーム蒸着を行うことは困難
である。また、可能であったとしても２０００℃以上の
蒸発源からの輻射熱で、基板が高温にさらされるといっ
た問題がある。また、エミッタ電極７５を形成する空洞
７８を作るにはフォトリソグラフィーを使用するが、通
常考えられる露光技術で曲面上の基板に、１μｍ以下の
パターンを均一に形成するのは困難である。また、図１
４の構成では１枚の基板上に多数のエミッタアレイを形
成することも可能ではあるが、曲率半径１００ｍｍとし
て、４インチウェハ内にエミッタアレイを配置した場合
を想定すると、ウェハの外周と中央では１０ｍｍを越え
る高低差が生じる。このような基板は実現できたとして
も、材料の歩留まり、加工工数、管理等の面で非効率的
である。

【００１０】また、図１５のように球面状の基板８１上
に電界放射冷陰極を形成するアイデアが特開平４−２４
９８４１に示されているが、同公報にも記載されるよう
に、「製造プロセス的に見て実現が極めて困難」であ
る。

【００１１】本発明の目的は、平面上の基板を用いるこ
とにより、従来の成膜、フォトリソグラフィー、エッチ
ング等の技術、および装置が使用できるプロセスによっ
て、電子放出領域を曲面形状とし、電子ビームの集束が
可能な電界放射冷陰極の製造を可能にすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電界放射冷陰極
の製造方法は、あらかじめ、平面上基板の上に電界放射
冷陰極の構造を形成した後に、電子放出領域およびその
周辺部の基板表層部に凹部を形成または、凹部を形成し
た基板上に移し、電界放射冷陰極を凹部へ向けて撓ま
せ、その状態で固定することにより、電子放出領域の表
面を凹面とすることを特徴としている。具体的には、あ
らかじめ基板に裏面と貫通する凹部を形成した後に、凹
部に流動化させることができる材料を充填し平坦化した
基板を使用し、電界放射冷陰極の構造を形成した後に充
填物を流動化させることにより凹部を形成し、充填物を
再度硬化させて電界放射冷陰極の構造を固定することを
特徴とする。なお、電界放射冷陰極の構造を撓ませるに
は圧力差を利用することができる。

【００１３】電界放射冷陰極を凹面に形成することによ
り、各エミッタ電極からの放出電子の主成分が曲率中心
へ集束する方向を向き、かつ、ゲート電極表面の等電位
面が陰極側に凸にあり、ビーム全体を集束させる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１〜図４は本発明の電界放射冷陰極の
製造方法の第１の発明の実施の形態を概略的に示す断面
図である。図２に示すように第１のプロセスとして、基
板の加工を行う。まず、シリコン基板１１の各チップの
エミッタ領域が形成される位置に、エミッタ領域より大
きな直径の貫通穴１２をサンドブラストや研削加工によ
ってチップの個数分あける。ここでは穴の直径は０．４
ｍｍφとする（図２（ｂ））。次にこの貫通穴１２を軟
化点５００℃程度で６００℃までの温度で流動する低融
点ガラス１３で充填する（図２（ｃ））。続いて、エミ
ッタ形成側の表面１４を研磨し、平坦化する（図２
（ｄ））。ここで使用する低融点ガラス１３の温度−粘
度特性は、電界放射冷陰極を、電子管等に搭載する際
に、脱ガス、封入、排気等の加熱工程で５００℃程度ま
での温度にさらされるので、このときに再変形しないこ
と、そして、６００℃を越える温度では素子自体の耐熱
性に問題が出始める、ということを考慮して決めてい
る。

【００１５】このように加工した基板を用いて、第２の
プロセスでは、低融点ガラス１３の充填された領域の内
側に電子放出領域１０が位置するようにこの上に電界放
射冷陰極を形成する（図２（ｅ））。その方法を図４に
示す。まず、エミッタ電極への給電のための導電層１５
となるモリブデンを４０００オングストローム（以下、
Ａと記す）真空蒸着により成膜する。その上に絶縁層１
６として二酸化シリコンをＣＶＤで８０００Ａ積層し、
さらにゲート層１７となるモリブデンを２０００Ａ真空
蒸着で成膜する。次に、先に形成してある低融点ガラス
１３が充填された貫通穴の外周より内側の直径０．１ｍ
ｍの領域を電子放出領域１０とするように、フォトリソ
グラフィーにより直径約１μｍの開口径を持つフォトレ
ジスト層（図示せず）を形成する。この開口をマスクと
して四フッ化炭素等を用いたＲＩＥ（反応性イオンエッ
チング）により、ゲート層１７、絶縁層１６をエッチン
グし、エミッタ電極を形成するための空洞１８を形成す
る（図４（ａ））。続いて、基板を回転させながら斜め
方向から、アルミニウムを真空蒸着し犠牲層１９を形成
する。さらに、基板の正面からモリブデンを真空蒸着し
てエミッタ電極２０を形成する（図４（ｂ））。最後に
犠牲層１９をリン酸でエッチングして、ゲート上のモリ
ブデン膜２１を除去する。空洞のピッチを２μｍとする
と、０．１ｍｍφの領域に約２０００個のエミッタ電極
２０が形成された電子放出領域をもつ電界放射冷陰極が
できあがる。

【００１６】第２のプロセスでできあがった電子放出領
域１０は、先に形成してある低融点ガラス１３が充填さ
れた貫通穴１２と図１（ａ）のような位置関係にある。
第３のプロセスでは、図３に示すように、基板１１の裏
面を治具２２と密着させておき、真空排気後アルゴン等
の不活性ガスで置換した雰囲気で低融点ガラス１３が流
動する温度まで加熱して、治具２２側を排気し、低融点
ガラス１３を基板１１の裏面側に吸い出す。この治具２
２は、表面側には基板１１の貫通穴１２に相当する位置
に吸引用の開口２３を持ち、密着させた基板１１をその
表面で支えながら、裏面側の排気口２４に接続された真
空ポンプ（図示せず）により、吸引用の開口２３から低
融点ガラス１３を吸引するために使用する。基板の両面
に１×１０4 Ｐａ程度の圧力差を持たせると、加熱され
た低融点ガラス１３は流動し、電子放出領域１０は、図
１（ｂ）のように中央部分で約２０μｍ程度の深さを持
った凹状の撓みを生じ、電子放出領域１０とその近傍は
略球面状の断面形状となる。この時点で貫通穴１２に充
填されている低融点ガラス１３と導電層１５の界面には
反応層が形成されているため、この状態で温度を下げる
と、低融点ガラスが固化することにより、電子放出領域
１０は撓みを生じたままの形状で固定される。撓み量す
なわち曲率は基板両面の圧力差によりコントトールでき
るが、レーザー光を使用した撓み量（変位）の測定や、
電子放出領域周辺の傾き角の測定によりフィードバック
をかけることで、精度よく制御することができる。

【００１７】ここでは最大の撓み量は約２０μｍである
が、導電層１５，絶縁層１６，ゲート層１７の合計の厚
さは１．４μｍと薄く、貫通穴１２の直径は０．４ｍｍ
（４００μｍ）で撓みの約２０倍あるために、変形の程
度としてはごく軽微である。したがって、あらかじめ形
成した電界放射冷陰極の構造が、層間の剥離等により機
能を損なわれることはない。最後に基板を個々のチップ
に切り離すことにより、多数の電界放射冷陰極が完成す
る。

【００１８】この電界放射冷陰極を動作させると、個々
のエミッタ電極から放射される電子の放射角度は、電子
放出領域１０の法線方向すなわち集束する方向にピーク
を持っており、しかも、電子放出領域近傍の等電位面の
形状により電子ビーム全体も図１（ｂ）のように集束さ
れ、細く絞られた高密度な電子ビーム源として利用する
ことが可能である。

【００１９】この発明の実施の形態では、電子放出領域
１０を撓ませるために、基板の裏面側を排気したが、表
面側の圧力を高めてやっても同様な効果が得られる。ま
た、撓ませた基板は貫通穴１２の角２４で折れ曲がるよ
うな力を受けるため、貫通穴１２の基板表面側断面は、
図５（ａ），（ｂ）のように低融点ガラス（図示せず）
を充填して研磨した時点で、Ｒあるいは面取りされた形
状となるようにしておくことで、電子放出領域周辺部の
破損を防止できる。なお、ここでは、電子ビームの集束
を目的としているので、電子放出領域を凹面にしている
が、用途によっては、圧力差を逆にすることで図１
（ｃ）のように凸面状に電子放出領域を形成することも
可能である。

【００２０】基板材料としてはシリコンを使用する例を
説明したが、エミッタ電極側の電極取り出しを基板裏面
から行わないのであれば、基板としては絶縁性のセラミ
ック材料も使用することができ、低融点ガラスとの熱膨
張係数の整合を取るための材料選定が容易になる。ま
た、電子放出領域１０および貫通穴１２の寸法設定は、
上記した値に限らず、所望の特性に応じて任意に設定が
可能である。

【００２１】図６，図７は本発明の電界放射冷陰極の製
造方法の第２の発明の実施の形態を概略的に示す断面図
である。第１の発明の実施の形態では、第１のプロセス
で基板表面に電子放出領域の最終形状に相当する凹部を
形成しておき、第３のプロセスで電子放出領域をこの凹
部に沿って撓ませることにより、電子放出領域の断面形
状を所望の形状にする方法を採る。

【００２２】製造方法の詳細は以下の通りである。ま
ず、シリコン基板１１の表面側には、所望の断面形状を
持った研削砥石３０により、図６のようにして凹部３１
を形成し、裏面には表面側の凹部３１の底との間に数１
０μｍ程度の厚さを残してサンドブラストにより排気穴
３２をあける（図７（ａ））。次にフォトリソグラフィ
ーとエッチングにより基板表面側から凹部３１と排気穴
３２を貫通させる（図７（ｂ））。続いて、第１の実施
の形態と同様に表面側の凹部３１から排気穴３２に至る
部分を軟化点５００℃程度で６００℃までの温度で流動
する低融点ガラス１３で充填する（図７（ｃ））。続い
て、エミッタ形成側の表面を研磨し、平坦化する（図７
（ｄ））。図７（ａ）であける凹部はこのときの研磨し
ろを考慮して、研磨仕上がり面で直径を制御するように
加工しておく。ここでは直径を０．４ｍｍとする。

【００２３】このように加工した基板を用いて、第２の
プロセスでは、第１の発明の実施の形態と同様にして、
低融点ガラスの充填された領域の内側に電子放出領域が
位置するように、この上に直径０．１ｍｍの電界放射冷
陰極を形成する。

【００２４】第２のプロセスでできあがった電子放出領
域１０は、先に形成してある低融点ガラス１３が充填さ
れた凹部３１と図８（ａ）のような位置関係にある。第
３のプロセスでは、第１の発明の実施の形態と同様にし
て、基板の両面に圧力差を持たせると、電子放出領域１
０は、図８（ｂ）のようにあらかじめ形成した凹部３１
の断面形状に沿って撓みを生じる。この状態で温度を下
げると、電子放出領域１０は凹部３１の形状に沿って固
定される。このようにして、電子放出面１０の断面を再
現性よく制御する事が可能である。

【００２５】図９，図１０は本発明の電界放射冷陰極の
製造方法の第３の発明の実施の形態を概略的に示す断面
図である。この実施の形態では、まず第１のプロセスで
仮の基板上に電界放射冷陰極の構造を形成し、次の第２
のプロセスで、電界放射冷陰極の表層部を仮の基板から
分離して、凹面を形成した基板上に位置決めし固定する
方法を採る。

【００２６】製造方法の詳細は以下の通りである。第１
のプロセスでは、まず、仮の基板４１上に剥離層４２と
して酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を２０００Ａ真空蒸着
で成膜する。次に接合層４３として金を５０００Ａ、エ
ミッタ電極への給電のための導電層１５となるモリブデ
ンを４０００Ａ真空蒸着により成膜する。その上に絶縁
層１６として二酸化シリコンをＣＶＤで８０００Ａ積層
し、さらにゲート層１７となるモリブデンを２０００Ａ
真空蒸着で成膜する。次に、直径０．１ｍｍの領域を電
子放出領域とするように、フォトリソグラフィーにより
直径約１μｍの開口径を持つフォトレジスト層（図示せ
ず）を形成する。この開口をマスクとして四フッ化炭素
等を用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により、
ゲート層１７、絶縁層１６をエッチングし、エミッタ電
極を形成するための空洞１８を形成する（図９
（ａ））。続いて、基板を回転させながら斜め方向か
ら、酸化マグネシウムを真空蒸着し犠牲層４４を形成す
る。さらに、基板の正面からモリブデンを真空蒸着して
エミッタ電極２０を形成すると、電界放射冷陰極の構造
が仮の基板４１上にできあがる（図９（ｂ））。

【００２７】第２のプロセスでは、犠牲層４４及び剥離
層４２のＭｇＯを酢酸でエッチングして、ゲート上のモ
リブデン膜２１を除去するとともに、電界放射冷陰極の
構造４５を仮の基板４１から分離する（図９（ｃ））。
この電界放射冷陰極の構造４５を基板に固定するわけで
あるが、基板４６としては、シリコンウェハを図７
（ｂ）の形状に加工したものを使用する。加工方法は、
第２の発明の実施の形態の第１のプロセスと同様であ
る。基板４６の凹部３１と電界放射冷陰極の構造４５の
電子放出領域１０は、あらかじめ同じ間隔で形成してお
き、図１０（ａ）のように基板４６の表面側に電界放射
冷陰極の構造４５の裏面側の接合層４３が接するように
重ね、電子放出領域１０と凹部３１を位置合わせする。
この作業は、エッチング後の洗浄から連続して純水中で
行うと良い。水分を取り去った後に、４５０℃程度の温
度で基板の裏面側を減圧しながら熱処理を行うと、接合
層４３の金と、基板のシリコンが共晶を形成して電界放
射冷陰極の構造４５は基板４６の表面に固定され電子放
出領域１０は凹面となる（図１０（ｂ））。この発明の
実施の形態によれば、第１，第２の発明の実施の形態の
ような低融点ガラスの埋め込み、研磨という工程が不要
である。

【００２８】図１１，１２は本発明の電界放射冷陰極の
製造方法の第４の発明の実施の形態を概略的に示す断面
図である。この実施の形態では、基板を薄くした電界放
射冷陰極のチップを曲面を持った基台にマウントするこ
とにより電子放出領域を凹面にする方法を採る。

【００２９】まず第１のプロセスで、シリコン基板５１
を用意し、熱酸化膜を成長させ絶縁層５２とする。続い
てゲート層５３としてモリブデンを真空蒸着により堆積
する。その後、直径０．１ｍｍの領域を電子放出領域と
するように、フォトリソグラフィーにより直径約１μｍ
の開口を持つフォトレジスト層（図示せず）を形成す
る。このフォトレジスト層をマスクとして、ゲート層５
３と絶縁層５２を四フッ化炭素等を用いたＲＩＥ（反応
性イオンエッチング）によりエッチングする（図１１
（ａ））。次に、フォトレジスト層を除去した後に、回
転斜め蒸着を行いアルミニウムの犠牲層５４を形成し、
続いて、モリブデンを垂直方向から真空蒸着して、エミ
ッタ電極２０を堆積させる（図１１（ｂ））。さらに、
犠牲層５４の上に堆積したモリブデン膜２１を、犠牲層
５４を選択エッチングする事によりリフトオフし、デバ
イスの構造を得る（図１１（ｃ））。

【００３０】図１２（ａ）は、このようにして製造した
電界放射冷陰極のチップ１個分を拡大して示す断面図で
あり、表面側の中央部に電子放出領域１０が形成されて
いる。次に第２のプロセスでは、この基板５１の裏面側
を研削加工により厚さ２０μｍまで研削する（図１２
（ｂ））。続いて、ダイシングにより切断位置５９で個
々のチップに分離した後、曲面に加工した基台５５にマ
ウントする。この基台はチップ搭載面５６が所望の曲面
に加工されたステンレスやコバール製で、電界放射冷陰
極を搭載するデバイスの一部であり、チップ搭載面５６
には吸引穴５７が設けられ、表面には厚さ約５０００Ａ
の金メッキが施されている。この基台５５のチップ搭載
面５６に電界放射冷陰極５８を載せ、真空ポンプ（図示
せず）により吸引穴５７から吸引しながら４５０℃程度
の温度で熱処理を行うと、チップ搭載面５６の表面にメ
ッキされた金と、電界放射例陰極５８の基板がシリコン
が共晶を形成して、電界放射冷陰極５８は基台５５のチ
ップ搭載面５６の断面形状に沿って撓んだ形状で固定さ
れる。

【００３１】この発明の実施の形態では、デバイスに搭
載する際に曲面形状を得る方法を説明したが、あらかじ
め、別の部品に曲面を形成しておき、その面に電界放射
冷陰極５８を固定して曲面形状を得た後に、デバイスに
搭載する方法を採っても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子放出領域が凹面で、電子ビームの集束効果が得られ
る電界放射冷陰極が、特殊な装置を開発することなく、
従来の平面基板を使用した、精度の高い露光技術と、電
子ビーム蒸着等、通常の成膜技術、エッチング技術など
を利用して、大量にかつ容易に製造することが出来る。
そのため、各種電子管や、電子ビーム装置の電子源とし
て、高電流密度の冷陰極を安価に提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の発明の実施の
形態による電界放射冷陰極の製造工程の第３のプロセス
を説明する部分的断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の発明の実施の
形態による電界放射冷陰極の製造工程の第１のプロセス
を説明する部分的断面図である。

【図３】本発明の第１の発明の実施の形態による電界放
射冷陰極の製造工程の第３のプロセスで使用する治具を
説明する部分的断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の発明の実施の
形態による電界放射冷陰極の製造工程の第２のプロセス
を説明する部分的断面図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の発明の実施の
形態で使用する基板の断面形状の変形例を説明する部分
的断面図である。

【図６】本発明の第２の発明の実施の形態による電界放
射冷陰極の製造工程の第１のプロセスにおいて凹部を形
成する方法を説明する斜視図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の発明の実施の
形態による電界放射冷陰極の第１のプロセスを説明する
部分的断面図である。

【図８】（ａ），（ｂ）は第２の発明の実施の形態によ
る電界放射冷陰極の製造工程の第３のプロセスを説明す
る部分的断面図である。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の発明の実施の
形態による電界放射冷陰極の製造工程の第１のプロセス
を説明する部分的断面図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の第３の発明の実施
の形態による電界放射冷陰極の製造工程の第２のプロセ
スを説明する部分的断面図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の発明の実施
の形態による電界放射冷陰極の製造工程の第１のプロセ
スを説明する部分的断面図である。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第４の発明の実施
の形態による電界放射冷陰極の製造工程の第２のプロセ
スを説明する部分的断面図である。

【図１３】（ａ）〜（ｄ）は従来例による電界放射冷陰
極の製造工程を示す部分的断面図である。

【図１４】特開平６−２９０７０２に開示されている、
曲面状の基板に電界放射エミッタを形成する方法を説明
する部分的断面図である。

【図１５】特開平４−２４９８４１に開示されている、
球面状電界放射カソードを使用したディスプレーを説明
する部分的断面図である。

【図１６】従来技術である、Ｐｉｅｒｃｅ電子銃を説明
する部分的断面図である。

【符号の説明】

１０電子放出領域１１，５１シリコン基板１２貫通穴１３低融点ガラス１５導電層１６，５２絶縁層１７，５３ゲート層１８空洞１９犠牲層２０エミッタ電極２２治具３０研削砥石３１凹部３２排気穴４１仮の基板４２剥離層４３接合層４４犠牲層４５電界放射冷陰極の構造４６基板５５基台５６チップ搭載面５７吸引穴

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性基板、あるいは導電性または絶縁
性基板上に導電層を積層し、その上に堆積した絶縁層と
導電性のゲート層、およびその絶縁層とゲート層に形成
した空洞内に設けられた、先端の先鋭な略円錐状のエミ
ッタ電極から構成されてなる電界放射エミッタが、多数
個配置された電子放出領域を有する電界放射冷陰極の製
造方法において、平面状基板に前記電子放出領域が複数
個配置された電界放射冷陰極の構造を形成した後に、前
記電子放出領域を撓ませ、その状態で固定することによ
り、電子放出領域の断面形状を曲面とすることを特徴と
する電子放射冷陰極の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の電界放射冷陰極の製造方
法において、導電性または絶縁性基板上に導電層を積層
した平面上基板に電界放射冷陰極の構造を形成した後
に、電子放出領域およびその周辺部の導電層の下層にあ
る基板表面部に凹部を形成し、電子放出領域を凹部へ向
けて撓ませることを特徴とする電界放射冷陰極の製造方
法。
【請求項３】請求項１記載の電界放射冷陰極の製造方
法において、あらかじめ平面基板上に形成した電界放射
冷陰極の一部分あるいは全体を分離して、所望の形状の
凹部を持つ別の基板上あるいは同一基板の凹部上にこれ
を固定することを特徴とする電界放射冷陰極の製造方
法。
【請求項４】請求項２記載の電界放射冷陰極の製造方
法において、あらかじめ基板に裏面と貫通する凹部を形
成した後に、凹部に流動化させることができる材料を充
填し平坦化した基板を使用し、電界放射冷陰極の構造を
形成した後に充填物を流動化させることにより凹部を形
成し、充填物を再度硬化させて放射冷陰極の構造を固定
することを特徴とする電界放射冷陰極の製造方法。
【請求項５】請求項４記載の電界放射冷陰極の製造方
法において、凹部の断面形状を所望の形状とし、この形
状に電界放射冷陰極の構造を倣わせることを特徴とする
電界放射冷陰極の製造方法。
【請求項６】請求項１，２，３，４および５記載の電
界放射冷陰極の製造方法において、電界放射冷陰極の表
面側と裏面側の圧力差によって電界放射冷陰極の構造を
撓ませることを特徴とする電界放射冷陰極の製造方法。