JP3060928B2 - 電界放出カソードとその製造方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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、及びその製造方法
に関するものである。
して知られている電界放出カソード、及びその製造方法
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圧を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）と呼
び、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）、あるいは電界
放出素子と呼んでいる。
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）と呼
び、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）、あるいは電界
放出素子と呼んでいる。
【０００３】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製することが可能となっており、電
界放出カソードを基板上に多数個形成したものは、その
各エミッタから放出された電子を蛍光面に照射すること
によって平面型の表示装置や各種の電子装置を構成する
電子供給手段として期待されている。
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製することが可能となっており、電
界放出カソードを基板上に多数個形成したものは、その
各エミッタから放出された電子を蛍光面に照射すること
によって平面型の表示装置や各種の電子装置を構成する
電子供給手段として期待されている。
【０００４】このような電界放出カソードの一例とし
て、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）の斜視図を図３に示す。こ
の図において、基板１００上にカソード電極層１０１が
形成されており、このカソード電極層１０１上に抵抗層
１０２、絶縁層１０３及びゲート電極層１０４が順次形
成されている。そして絶縁層１０３に形成されたホール
内にエミッタコーン１１５が形成され、このエミッタコ
ーン１１５の先端部分がゲート電極層１０４の開口部か
ら臨んでいる。
て、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）の斜視図を図３に示す。こ
の図において、基板１００上にカソード電極層１０１が
形成されており、このカソード電極層１０１上に抵抗層
１０２、絶縁層１０３及びゲート電極層１０４が順次形
成されている。そして絶縁層１０３に形成されたホール
内にエミッタコーン１１５が形成され、このエミッタコ
ーン１１５の先端部分がゲート電極層１０４の開口部か
ら臨んでいる。
【０００５】このＦＥＣにおいては、微細加工技術を用
いることによりエミッタコーン１１５とゲート電極層１
０４との距離をサブミクロンとすることができるため、
エミッタコーン１１５とゲート電極層１０４間に僅か数
十ボルトの電圧を印加することにより、エミッタコーン
１１５から電子を放出させることができるようになる。
いることによりエミッタコーン１１５とゲート電極層１
０４との距離をサブミクロンとすることができるため、
エミッタコーン１１５とゲート電極層１０４間に僅か数
十ボルトの電圧を印加することにより、エミッタコーン
１１５から電子を放出させることができるようになる。
【０００６】したがって、図３に示すように、上記のＦ
ＥＣがアレイ状に多数個形成されている基板１００の上
方に蛍光材料が塗布されているアノード基板１１６を配
置し、電圧ＶGE、ＶA を印加すると、放出された電子に
よって蛍光材を発光させることができ表示装置とするこ
とができる。
ＥＣがアレイ状に多数個形成されている基板１００の上
方に蛍光材料が塗布されているアノード基板１１６を配
置し、電圧ＶGE、ＶA を印加すると、放出された電子に
よって蛍光材を発光させることができ表示装置とするこ
とができる。
【０００７】上記したようなスピント型のＦＥＣの製造
過程の一例を図４を参照して説明する。先ず、図４
（ａ）に示すように、ガラス等の基板１００上にスパッ
タリングにてカソード電極層の材料であるＮｂ（ニオ
ブ）が成膜されて、薄膜導体層１０１が形成されてお
り、この薄膜導体層１０１上に不純物をドープしたα−
Ｓｉ（アモルファス・シリコン）をＣＶＤ(Chemical Va
por Deposition) で成膜して抵抗層１０２を形成し、さ
らに抵抗層１０２上にＳｉＯ2 （酸化シリコン）をＣＶ
Ｄによって成膜して絶縁層１０３が形成されている。そ
して、この絶縁層１０３上にゲート電極層１０４となる
Ｎｂがスパッタリングによって成膜されて積層基板が形
成されている。
過程の一例を図４を参照して説明する。先ず、図４
（ａ）に示すように、ガラス等の基板１００上にスパッ
タリングにてカソード電極層の材料であるＮｂ（ニオ
ブ）が成膜されて、薄膜導体層１０１が形成されてお
り、この薄膜導体層１０１上に不純物をドープしたα−
Ｓｉ（アモルファス・シリコン）をＣＶＤ(Chemical Va
por Deposition) で成膜して抵抗層１０２を形成し、さ
らに抵抗層１０２上にＳｉＯ2 （酸化シリコン）をＣＶ
Ｄによって成膜して絶縁層１０３が形成されている。そ
して、この絶縁層１０３上にゲート電極層１０４となる
Ｎｂがスパッタリングによって成膜されて積層基板が形
成されている。
【０００８】さらに、最表面であるゲート電極層１０４
上にフォトレジスト層１１１を塗布した後、マスク１１
２をかけてフォトリソグラフィー法にてレジスト層１１
１のパターニングを行う。その結果、フォトレジスト層
１１１に開口パターンが形成される。
上にフォトレジスト層１１１を塗布した後、マスク１１
２をかけてフォトリソグラフィー法にてレジスト層１１
１のパターニングを行う。その結果、フォトレジスト層
１１１に開口パターンが形成される。
【０００９】次に、ＳＦ6 等のガスを用いて、レジスト
１１１が塗布されている方向から反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）にて異方性エッチングすることにより、同
図（ｂ）に示すようなゲート電極層１０４にレジストパ
ターンと同様な開口部１１３を作製する。
１１１が塗布されている方向から反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）にて異方性エッチングすることにより、同
図（ｂ）に示すようなゲート電極層１０４にレジストパ
ターンと同様な開口部１１３を作製する。
【００１０】更に続けてドライエッチングにより、絶縁
層１０３部分を異方性エッチングすることにより、同図
（ｃ）に示すように絶縁層１０３にホール１１４を形成
する。そして、この積層基板を同一平面内で回転しなが
ら剥離層１０５となるＡｌ（アルミニューム）を斜め蒸
着をすることにより、Ａｌはホール１１４の中に蒸着さ
れずに、同図（ｃ）に示すようなゲート電極層１０４の
表面のみに選択的に付着し、剥離層１０５が形成され
る。
層１０３部分を異方性エッチングすることにより、同図
（ｃ）に示すように絶縁層１０３にホール１１４を形成
する。そして、この積層基板を同一平面内で回転しなが
ら剥離層１０５となるＡｌ（アルミニューム）を斜め蒸
着をすることにより、Ａｌはホール１１４の中に蒸着さ
れずに、同図（ｃ）に示すようなゲート電極層１０４の
表面のみに選択的に付着し、剥離層１０５が形成され
る。
【００１１】次に、このような基板のホール１１４側に
エミッタ材料であるＭｏ（モリブデン）を蒸着によって
堆積させると、同図（ｄ）に示すように蒸着したＭｏが
ホール１１４の底辺、つまり抵抗層１０２上にも蒸着・
堆積すると同時に、剥離層１０５の上にもＭｏであるエ
ミッタ材料１０６が堆積する。そして、この剥離層１０
５の上に堆積するエミッタ材料１０６によって開口部が
閉鎖されると同時に、抵抗層１０２の上にコーン状のエ
ミッタ１１５が形成される。
エミッタ材料であるＭｏ（モリブデン）を蒸着によって
堆積させると、同図（ｄ）に示すように蒸着したＭｏが
ホール１１４の底辺、つまり抵抗層１０２上にも蒸着・
堆積すると同時に、剥離層１０５の上にもＭｏであるエ
ミッタ材料１０６が堆積する。そして、この剥離層１０
５の上に堆積するエミッタ材料１０６によって開口部が
閉鎖されると同時に、抵抗層１０２の上にコーン状のエ
ミッタ１１５が形成される。
【００１２】この後、剥離層１０５の溶解液であるリン
酸中に基板を浸すことにより、ゲート電極層１０４上の
剥離層１０５、及びエミッタ材料１０６を除去する。そ
の結果、同図（ｅ）に示すような形状のＦＥＣを得るこ
とができる。
酸中に基板を浸すことにより、ゲート電極層１０４上の
剥離層１０５、及びエミッタ材料１０６を除去する。そ
の結果、同図（ｅ）に示すような形状のＦＥＣを得るこ
とができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うなＦＥＣの製造過程においては、図４（ｃ）に示した
ように絶縁層１０３にホール１１４を形成するため、レ
ジストによりホールパターンを形成した後、ＮｂをＳＦ
6 によりエッチングした後、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 等により、
ＳｉＯ2 からなる絶縁層１０３部分のエッチングを行っ
ているが、この時、ドライエッチングによりα−Ｓｉか
らなる抵抗層１０２の一部もエッチングされてしまい、
抵抗層１０２の表面が変質することになる。
うなＦＥＣの製造過程においては、図４（ｃ）に示した
ように絶縁層１０３にホール１１４を形成するため、レ
ジストによりホールパターンを形成した後、ＮｂをＳＦ
6 によりエッチングした後、ＣＨＦ3 ＋Ｏ2 等により、
ＳｉＯ2 からなる絶縁層１０３部分のエッチングを行っ
ているが、この時、ドライエッチングによりα−Ｓｉか
らなる抵抗層１０２の一部もエッチングされてしまい、
抵抗層１０２の表面が変質することになる。
【００１４】このため、この抵抗層１０２の表面にエミ
ッタ材料であるＭｏを蒸着によって堆積させ、エミッタ
コーン１１５を形成した場合、抵抗層１０２とエミッタ
コーン１１５との付着力が低下し、図４（ｄ）に示した
ようにゲート電極層１０４上の剥離層１０５、及びＭｏ
等からなるエミッタ材料層１０６を除去する工程で、リ
ン酸中に積層基板を浸すと、抵抗層１０２の表面に形成
したエミッタコーン１１５が剥離してしまうという問題
点がある。
ッタ材料であるＭｏを蒸着によって堆積させ、エミッタ
コーン１１５を形成した場合、抵抗層１０２とエミッタ
コーン１１５との付着力が低下し、図４（ｄ）に示した
ようにゲート電極層１０４上の剥離層１０５、及びＭｏ
等からなるエミッタ材料層１０６を除去する工程で、リ
ン酸中に積層基板を浸すと、抵抗層１０２の表面に形成
したエミッタコーン１１５が剥離してしまうという問題
点がある。
【００１５】また、仮にエミッタコーン１１５が剥離し
なかった場合でも、抵抗層１０２の表面とエミッタコー
ン１１５との付着力が低下しているため、抵抗層１０２
とエミッタコーン１１５の接触抵抗が大きくなり、エミ
ッタコーン１１５から出力されるエミッション電流の分
布が不均一になり、エミッション特性が不安定になると
いう問題点があった。
なかった場合でも、抵抗層１０２の表面とエミッタコー
ン１１５との付着力が低下しているため、抵抗層１０２
とエミッタコーン１１５の接触抵抗が大きくなり、エミ
ッタコーン１１５から出力されるエミッション電流の分
布が不均一になり、エミッション特性が不安定になると
いう問題点があった。
【００１６】また、特開平７−１６８５３２にエミッタ
配線層とエミッタ電極の間に金属接続層を形成した電界
放出素子が提案されているが、この場合、エミッタ配線
層を備えた基板上に金属接続層を全面に形成し、この金
属接続層にレジストで複数のアレイ状に並んだ円柱パタ
ーンを形成する。そして、このレジストをマスクとして
金属接続層をエッチングし、パターニングを行うように
している。しかしながら、このように金属接続層を形成
した場合、レジストに複数のアレイ状の円柱パターンを
形成するためにマスクが必要になると共に、絶縁層にホ
ールを形成する際の位置合わせが困難になり、またパタ
ーニング工程でバッファ層表面が酸化し、導電性が阻害
され、その結果エミッション特性が悪くなる等の問題や
製造工程が複雑になるという問題点があった。
配線層とエミッタ電極の間に金属接続層を形成した電界
放出素子が提案されているが、この場合、エミッタ配線
層を備えた基板上に金属接続層を全面に形成し、この金
属接続層にレジストで複数のアレイ状に並んだ円柱パタ
ーンを形成する。そして、このレジストをマスクとして
金属接続層をエッチングし、パターニングを行うように
している。しかしながら、このように金属接続層を形成
した場合、レジストに複数のアレイ状の円柱パターンを
形成するためにマスクが必要になると共に、絶縁層にホ
ールを形成する際の位置合わせが困難になり、またパタ
ーニング工程でバッファ層表面が酸化し、導電性が阻害
され、その結果エミッション特性が悪くなる等の問題や
製造工程が複雑になるという問題点があった。
【００１７】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、エミッタと抵抗層との付着強度
を向上させた電界放出カソードと、その電界放出カソー
ドの容易な製造方法を提供することを目的とする。
になされたものであり、エミッタと抵抗層との付着強度
を向上させた電界放出カソードと、その電界放出カソー
ドの容易な製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】上記目的を達成するため、少なくとも基板
上にカソード電極層、抵抗層、絶縁層、ゲート電極層を
順次成膜した積層基板に対して、前記ゲート電極層及び
前記絶縁層にホールが設けられ、該ホール内にエミッタ
を形成する電界放出カソードの製造方法において、前記
ホール内に露出する抵抗層の表面にＣｒ、またはＴｉか
らなるバッファ層を蒸着し、このバッファ層上にＭｏを
蒸着してコーン状のエミッタを形成するようにした。
上にカソード電極層、抵抗層、絶縁層、ゲート電極層を
順次成膜した積層基板に対して、前記ゲート電極層及び
前記絶縁層にホールが設けられ、該ホール内にエミッタ
を形成する電界放出カソードの製造方法において、前記
ホール内に露出する抵抗層の表面にＣｒ、またはＴｉか
らなるバッファ層を蒸着し、このバッファ層上にＭｏを
蒸着してコーン状のエミッタを形成するようにした。
【００１９】また、少なくとも基板上にカソード電極
層、抵抗層、絶縁層、ゲート電極層を順次成膜した積層
基板に対して、前記ゲート電極層及び前記絶縁層にホー
ルが設けられ、該ホール内にエミッタを形成する電界放
出カソードにおいて、前記ホール内に露出した抵抗層の
表面にＣｒ、またはＴｉからなるバッファ層を形成する
と共に、このバッファ層上にＭｏを蒸着してコーン状の
エミッタを形成することにより、抵抗層とエミッタの付
着強度が向上するようにした。
層、抵抗層、絶縁層、ゲート電極層を順次成膜した積層
基板に対して、前記ゲート電極層及び前記絶縁層にホー
ルが設けられ、該ホール内にエミッタを形成する電界放
出カソードにおいて、前記ホール内に露出した抵抗層の
表面にＣｒ、またはＴｉからなるバッファ層を形成する
と共に、このバッファ層上にＭｏを蒸着してコーン状の
エミッタを形成することにより、抵抗層とエミッタの付
着強度が向上するようにした。
【００２０】本発明によれば、絶縁基板のゲート電極層
及び絶縁層にホールを形成した後、このホール内に露出
する抵抗層上に、ＣｒまたはＴｉを蒸着してバッファ層
を形成し、抵抗層とバッファ層の付着強度を向上させる
と共に、このバッファ層上にエミッタを形成しているた
め、このバッファ層を介して抵抗層とエミッタとの付着
強度を向上させることができる。また、積層基板のゲー
ト電極層、絶縁層にホールを形成した後、このホール内
の底面にバッファ層を形成するようにしているため、簡
単な工程で電界放出カソードの製造を行うことができ
る。
及び絶縁層にホールを形成した後、このホール内に露出
する抵抗層上に、ＣｒまたはＴｉを蒸着してバッファ層
を形成し、抵抗層とバッファ層の付着強度を向上させる
と共に、このバッファ層上にエミッタを形成しているた
め、このバッファ層を介して抵抗層とエミッタとの付着
強度を向上させることができる。また、積層基板のゲー
ト電極層、絶縁層にホールを形成した後、このホール内
の底面にバッファ層を形成するようにしているため、簡
単な工程で電界放出カソードの製造を行うことができ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である電界放
出カソードの断面図を図１に示す。この図に示すよう
に、本発明の実施の形態である電界放出カソード（以
下、「ＦＥＣ」という）は、ガラス基板１００上に、Ｎ
ｂ（ニオブ）からなるカソード電極層１０１が成膜さ
れ、さらに、このカソード電極層１０１上に、例えば不
純物をドープしたα−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）
からなる抵抗層１０２が成膜されている。
出カソードの断面図を図１に示す。この図に示すよう
に、本発明の実施の形態である電界放出カソード（以
下、「ＦＥＣ」という）は、ガラス基板１００上に、Ｎ
ｂ（ニオブ）からなるカソード電極層１０１が成膜さ
れ、さらに、このカソード電極層１０１上に、例えば不
純物をドープしたα−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）
からなる抵抗層１０２が成膜されている。
【００２２】抵抗層１０２上には、ＳｉＯ2 （２酸化シ
リコン）からなる絶縁層１０３が形成されていると共
に、この絶縁層１０３にホール１１４が設けられてい
る。このホール１１４の底面の抵抗層１０２の表面に
は、例えばエミッタ材料より低融点のＣｒ、またはＴｉ
からなるバッファ層１が形成され、このバッファ層１上
に、高融点金属材料、カーボン材料、あるいは窒化物、
けい素化合物、炭化物等をエミッタ材料とするエミッタ
コーン２が形成されている。また、絶縁層１０３上に
は、Ｎｂからなるゲート電極層１０４が形成されてい
る。
リコン）からなる絶縁層１０３が形成されていると共
に、この絶縁層１０３にホール１１４が設けられてい
る。このホール１１４の底面の抵抗層１０２の表面に
は、例えばエミッタ材料より低融点のＣｒ、またはＴｉ
からなるバッファ層１が形成され、このバッファ層１上
に、高融点金属材料、カーボン材料、あるいは窒化物、
けい素化合物、炭化物等をエミッタ材料とするエミッタ
コーン２が形成されている。また、絶縁層１０３上に
は、Ｎｂからなるゲート電極層１０４が形成されてい
る。
【００２３】次に、このような本発明の実施の形態であ
るＦＥＣの製造過程を図２を参照して説明する。先ず、
図２（ａ）に示すように、ガラス等の基板１００上にス
パッタリングにて、例えばカソード材料であるＮｂ等が
成膜され、カソード電極層１０１が形成されており、こ
のカソード電極層１０１上に不純物をドープしたα−Ｓ
ｉ等のＳｉ（シリコン）系の材料からなる抵抗層をＣＶ
Ｄで成膜し、抵抗層１０２を形成する。
るＦＥＣの製造過程を図２を参照して説明する。先ず、
図２（ａ）に示すように、ガラス等の基板１００上にス
パッタリングにて、例えばカソード材料であるＮｂ等が
成膜され、カソード電極層１０１が形成されており、こ
のカソード電極層１０１上に不純物をドープしたα−Ｓ
ｉ等のＳｉ（シリコン）系の材料からなる抵抗層をＣＶ
Ｄで成膜し、抵抗層１０２を形成する。
【００２４】さらに、この抵抗層１０２上には、ＳｉＯ
2 がＣＶＤによって成膜され、絶縁層１０３が形成さ
れ、この絶縁層１０３上にゲート電極層１０４となるＮ
ｂ等がスパッタリングにて成膜して、積層基板を形成す
る。さらに、最表面であるゲート電極層１０４上にフォ
トレジスト層１１１を塗布した後、マスク１１２をかけ
てフォトリソグラフィー法にてレジスト層１１１のパタ
ーニングを行い、フォトレジスト層１１１に開口パター
ンを形成する。
2 がＣＶＤによって成膜され、絶縁層１０３が形成さ
れ、この絶縁層１０３上にゲート電極層１０４となるＮ
ｂ等がスパッタリングにて成膜して、積層基板を形成す
る。さらに、最表面であるゲート電極層１０４上にフォ
トレジスト層１１１を塗布した後、マスク１１２をかけ
てフォトリソグラフィー法にてレジスト層１１１のパタ
ーニングを行い、フォトレジスト層１１１に開口パター
ンを形成する。
【００２５】次に、ＳＦ6 等のガスを用いて、レジスト
１１１が塗布されている方向から反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）にて異方性エッチングすることにより、同
図（ｂ）に示すようなゲート電極層１０４にレジストパ
ターンと同様な開口部１１３を作製し、このゲート電極
層１０４に開口部１１３が設けられた基板をＣＨＦ3＋
Ｏ2 等によりドライエッチングして、絶縁層１０３部分
を異方性エッチングする。これにより、同図（ｃ）に示
すように絶縁層１０３にホール１１４が形成され、さら
にこの基板を同一平面内で回転しながら剥離層１０５と
なるＡｌ（アルミニューム）、Ｎｉ（ニッケル）等を斜
め蒸着をすることにより、剥離層１０５はホール１１４
の中に蒸着されずに、ゲート電極層１０４の表面のみに
選択的に付着させる。
１１１が塗布されている方向から反応性イオンエッチン
グ（ＲＩＥ）にて異方性エッチングすることにより、同
図（ｂ）に示すようなゲート電極層１０４にレジストパ
ターンと同様な開口部１１３を作製し、このゲート電極
層１０４に開口部１１３が設けられた基板をＣＨＦ3＋
Ｏ2 等によりドライエッチングして、絶縁層１０３部分
を異方性エッチングする。これにより、同図（ｃ）に示
すように絶縁層１０３にホール１１４が形成され、さら
にこの基板を同一平面内で回転しながら剥離層１０５と
なるＡｌ（アルミニューム）、Ｎｉ（ニッケル）等を斜
め蒸着をすることにより、剥離層１０５はホール１１４
の中に蒸着されずに、ゲート電極層１０４の表面のみに
選択的に付着させる。
【００２６】次に、電子ビーム蒸着、あるいはスパッタ
リングによって、同図（ｄ）に示すように、ホール１１
４の底面、つまり抵抗層１０２の表面に、例えばＣｒ
（クロム），Ｔｉ（チタン）などを蒸着してバッフア層
１を形成する。
リングによって、同図（ｄ）に示すように、ホール１１
４の底面、つまり抵抗層１０２の表面に、例えばＣｒ
（クロム），Ｔｉ（チタン）などを蒸着してバッフア層
１を形成する。
【００２７】そして、このような基板のホール１１４の
底面に形成したバッファ層１上にエミッタ材料として、
高融点金属材料である例えば、Ｍｏ（モリブデン），Ｎ
ｂ（ニオブ），Ｗ（タングステン），Ｔａ（タンタ
ル），Ｈｆ（ハフニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｏｓ
（オスミウム），Ｐｔ（白金），Ｒｅ（レニウム），Ｒ
ｈ（ロジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｔｈ（トリウ
ム），Ｖ（バナジウム），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｂｅ
（ベリリウム）、又は少なくとも、これらの材料の１つ
を含む窒化物、又は酸化物を電子ビーム蒸着、又はイオ
ンプレーティング法等によって蒸着する。
底面に形成したバッファ層１上にエミッタ材料として、
高融点金属材料である例えば、Ｍｏ（モリブデン），Ｎ
ｂ（ニオブ），Ｗ（タングステン），Ｔａ（タンタ
ル），Ｈｆ（ハフニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｏｓ
（オスミウム），Ｐｔ（白金），Ｒｅ（レニウム），Ｒ
ｈ（ロジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｔｈ（トリウ
ム），Ｖ（バナジウム），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｂｅ
（ベリリウム）、又は少なくとも、これらの材料の１つ
を含む窒化物、又は酸化物を電子ビーム蒸着、又はイオ
ンプレーティング法等によって蒸着する。
【００２８】例えば、エミッタ材料としてＭｏを蒸着に
よって堆積させると、同図（ｅ）に示すように蒸着した
Ｍｏがバッファ層１上に蒸着・堆積すると同時に、剥離
層１０５の上にも堆積する。そして、この剥離層１０５
の上に堆積するエミッタ材料１０６によって開口部が閉
鎖されると同時に、バッファ層１の上にコーン状のエミ
ッタ２が形成される。この後、剥離層１０５の溶解液で
あるリン酸中に基板を浸すことにより、ゲート電極層１
０４上の剥離層１０５、及びエミッタ材料１０６を除去
し、同図（ｆ）に示すような形状のＦＥＣを得ることが
できる。
よって堆積させると、同図（ｅ）に示すように蒸着した
Ｍｏがバッファ層１上に蒸着・堆積すると同時に、剥離
層１０５の上にも堆積する。そして、この剥離層１０５
の上に堆積するエミッタ材料１０６によって開口部が閉
鎖されると同時に、バッファ層１の上にコーン状のエミ
ッタ２が形成される。この後、剥離層１０５の溶解液で
あるリン酸中に基板を浸すことにより、ゲート電極層１
０４上の剥離層１０５、及びエミッタ材料１０６を除去
し、同図（ｆ）に示すような形状のＦＥＣを得ることが
できる。
【００２９】このように、本実施の形態であるＦＥＣ
は、絶縁層１０３に形成されたホール１１４の底面、つ
まりα−Ｓｉからなる抵抗層１０２上に例えばＣｒを蒸
着し、バッファ層１を形成しているため、絶縁層にホー
ル１１４を形成する際に、α−Ｓｉからなる抵抗層１０
２の表面が変質した場合でも、抵抗層１０２とバッファ
層１の付着強度を向上させることができる。なお、付着
強度は抵抗層を形成しているαーＳｉの表面の酸素を介
在して、α−ＳｉとＣｒ、またはＴｉの界面に酸化膜が
形成されることにより、接着強度が高くなるものと考え
られる。
は、絶縁層１０３に形成されたホール１１４の底面、つ
まりα−Ｓｉからなる抵抗層１０２上に例えばＣｒを蒸
着し、バッファ層１を形成しているため、絶縁層にホー
ル１１４を形成する際に、α−Ｓｉからなる抵抗層１０
２の表面が変質した場合でも、抵抗層１０２とバッファ
層１の付着強度を向上させることができる。なお、付着
強度は抵抗層を形成しているαーＳｉの表面の酸素を介
在して、α−ＳｉとＣｒ、またはＴｉの界面に酸化膜が
形成されることにより、接着強度が高くなるものと考え
られる。
【００３０】従って、このバッファ層１上にＭｏ等から
なるエミッタコーン２を蒸着することで、バッファ層１
とエミッタコーン２の付着強度も向上することになり、
剥離層１０５の溶解液であるリン酸中に基板を浸して、
ゲート電極層１０４上の剥離層１０５、及びエミッタ材
料１０６を除去する際に、エミッタコーン２が剥離する
ことを防止することができる。また、バッファ層１を介
して抵抗層１０２とエミッタコーン１１５との付着力を
向上させることができるため、エミッタコーン２から出
力されるエミッション電流の分布を均一に保つことが可
能になりエミッション特性を安定に保つことができる。
なるエミッタコーン２を蒸着することで、バッファ層１
とエミッタコーン２の付着強度も向上することになり、
剥離層１０５の溶解液であるリン酸中に基板を浸して、
ゲート電極層１０４上の剥離層１０５、及びエミッタ材
料１０６を除去する際に、エミッタコーン２が剥離する
ことを防止することができる。また、バッファ層１を介
して抵抗層１０２とエミッタコーン１１５との付着力を
向上させることができるため、エミッタコーン２から出
力されるエミッション電流の分布を均一に保つことが可
能になりエミッション特性を安定に保つことができる。
【００３１】また、このようなＦＥＣの製造過程におい
ては、積層基板の絶縁層１０３にホール１１４を形成し
た後、このホール１１４の底面である抵抗層１０２上
に、バッファ層１を形成するようにしているため、バッ
ファ層１を形成するためのマスクや位置合わせを行う必
要がなく、容易に製造することができる。
ては、積層基板の絶縁層１０３にホール１１４を形成し
た後、このホール１１４の底面である抵抗層１０２上
に、バッファ層１を形成するようにしているため、バッ
ファ層１を形成するためのマスクや位置合わせを行う必
要がなく、容易に製造することができる。
【００３２】以上説明したように本発明の電界放出カソ
ードの製造方法は、積層基板にホールを設け、このホー
ルの底面に露出している抵抗層上にＣｒ、またはＴｉか
らなるバッファ層を形成し、さらにこのバッファ層を介
して、Ｍｏ等からなる高融点の金属材料を蒸着してコー
ン状のエミッタを形成するようにしているので、簡単な
製造工程の追加で抵抗層とコーン状のエミッタの付着強
度を向上させることができる。 又、このような製造方法
を取ることによって、電界放出カソードの製造歩留まり
を改善すると共に、振動等によってもエミッタが容易に
剥離しない安定した電界放出カソードとすることができ
る。
ードの製造方法は、積層基板にホールを設け、このホー
ルの底面に露出している抵抗層上にＣｒ、またはＴｉか
らなるバッファ層を形成し、さらにこのバッファ層を介
して、Ｍｏ等からなる高融点の金属材料を蒸着してコー
ン状のエミッタを形成するようにしているので、簡単な
製造工程の追加で抵抗層とコーン状のエミッタの付着強
度を向上させることができる。 又、このような製造方法
を取ることによって、電界放出カソードの製造歩留まり
を改善すると共に、振動等によってもエミッタが容易に
剥離しない安定した電界放出カソードとすることができ
る。
【００３３】また、電界放出カソードは、積層基板上に
設けられているホール内に露出した抵抗層上に導電性材
料からなるバッファ層を形成すると共に、このバッファ
層上にエミッタが形成されているため、バッファ層を介
して抵抗層とエミッタとの付着力が向上することにな
る。従って、抵抗層とエミッタの接触抵抗が小さくな
り、エミッタから出力されるエミッション電流が分布を
均一にして、エミッション特性を安定に保つことができ
るという利点もある。
設けられているホール内に露出した抵抗層上に導電性材
料からなるバッファ層を形成すると共に、このバッファ
層上にエミッタが形成されているため、バッファ層を介
して抵抗層とエミッタとの付着力が向上することにな
る。従って、抵抗層とエミッタの接触抵抗が小さくな
り、エミッタから出力されるエミッション電流が分布を
均一にして、エミッション特性を安定に保つことができ
るという利点もある。
【図１】本発明の実施の形態である電界放出カソードの
一例を示した図である。
一例を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態である電界放出カソードの
製造方法の一例を示した図である。
製造方法の一例を示した図である。
【図３】ＦＥＣアレイを使用した表示装置の説明図であ
る。
る。
【図４】従来の電界放出カソードの製造方法の一例を示
した図である。
した図である。
１ バッファ層 ２ エミッタコーン １００ 基板 １０１ カソード電極層 １０２ 抵抗層 １０３ 絶縁層 １０４ ゲート電極層 １１４ ホール
フロントページの続き (72)発明者 谷口 昌照 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株 式会社内 (56)参考文献 特開 平７−122179（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−176264（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−89651（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−320629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 9/02 H01J 1/30
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも基板上にカソード電極層、抵
抗層、絶縁層、ゲート電極層を順次成膜し、前記ゲート
電極層及び前記絶縁層をエッチング加工することにより
ホールを形成し、前記ホール内の底面に露出する前記抵
抗層の表面に、蒸着、又はスパッタリング等によって、
Ｃｒ、またはＴｉからなるバッファ層を形成すると共
に、前記バッファ層上にＭｏを蒸着してコーン状のエミ
ッタを形成することを特徴とする電界放出カソードの製
造方法。 - 【請求項２】 少なくとも基板上にカソード電極層、抵
抗層、絶縁層、ゲート電極層を順次成膜した積層基板に
対して、前記ゲート電極層及び前記絶縁層にホールが設
けられ、該ホール内にエミッタが形成される電界放出カ
ソードにおいて、 前記ホール内に露出した前記抵抗層上に、Ｃｒ、または
Ｔｉからなるバッファ層を形成すると共に、該バッファ
層上にＭｏを蒸着してコーン状のエミッタを形成し、前
記バッファ層により前記抵抗層と前記エミッタとの付着
強度を向上させたことを特徴とする電界放出カソード。 - 【請求項３】 上記エミッタを構成する材料は、上記バ
ッファ層を構成するＣｒ、またＴｉより高融点の材料と
されていることを特徴とする請求項２に記載の電界放出
カソード。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34627395A JP3060928B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 電界放出カソードとその製造方法 |
| US08/761,134 US5834885A (en) | 1995-12-13 | 1996-12-06 | Field emission cathode and method for manufacturing same |
| TW085115165A TW315478B (ja) | 1995-12-13 | 1996-12-07 | |
| FR9615319A FR2742578B1 (fr) | 1995-12-13 | 1996-12-13 | Cathode a emission de champ et son procede de fabrication |
| KR1019960064973A KR100243990B1 (ko) | 1995-12-13 | 1996-12-13 | 전계방출 캐소드와 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34627395A JP3060928B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 電界放出カソードとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09161665A JPH09161665A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3060928B2 true JP3060928B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=18382293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34627395A Expired - Fee Related JP3060928B2 (ja) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | 電界放出カソードとその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5834885A (ja) |
| JP (1) | JP3060928B2 (ja) |
| KR (1) | KR100243990B1 (ja) |
| FR (1) | FR2742578B1 (ja) |
| TW (1) | TW315478B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6015323A (en) * | 1997-01-03 | 2000-01-18 | Micron Technology, Inc. | Field emission display cathode assembly government rights |
| JP4108790B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2008-06-25 | 浜松ホトニクス株式会社 | ガラス部材の接合方法 |
| US6465941B1 (en) * | 1998-12-07 | 2002-10-15 | Sony Corporation | Cold cathode field emission device and display |
| JP3595718B2 (ja) | 1999-03-15 | 2004-12-02 | 株式会社東芝 | 表示素子およびその製造方法 |
| US6611093B1 (en) * | 2000-09-19 | 2003-08-26 | Display Research Laboratories, Inc. | Field emission display with transparent cathode |
| KR100741898B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2007-07-24 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 평판형 형광램프 및 그 제조방법 |
| US6649431B2 (en) * | 2001-02-27 | 2003-11-18 | Ut. Battelle, Llc | Carbon tips with expanded bases grown with simultaneous application of carbon source and etchant gases |
| CN100454479C (zh) * | 2004-09-22 | 2009-01-21 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 场发射照明光源 |
| US8946739B2 (en) * | 2005-09-30 | 2015-02-03 | Lateral Research Limited Liability Company | Process to fabricate integrated MWIR emitter |
| US20080315101A1 (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-25 | Chien-Min Sung | Diamond-like carbon infrared detector and associated methods |
| CN102105829B (zh) | 2008-07-25 | 2013-11-13 | 日立麦克赛尔株式会社 | 驱动装置、图像获取装置及电子设备 |
| US8866068B2 (en) | 2012-12-27 | 2014-10-21 | Schlumberger Technology Corporation | Ion source with cathode having an array of nano-sized projections |
Family Cites Families (13)
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