JP3143940B2

JP3143940B2 - マイクロ真空素子の製造方法

Info

Publication number: JP3143940B2
Application number: JP5727191A
Authority: JP
Inventors: 英俊渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 2001-03-07
Anticipated expiration: 2016-03-07
Also published as: JPH04292832A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に例えば電界放出型
陰極即ち冷陰極を有するマイクロ真空素子の製造方法に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】カソードの大きさが数μｍ以下程度とさ
れた微小サイズの冷陰極として、スピント（Ｓｐｉｎｄ
ｔ）型の電界放出型陰極が知られている。このスピント
型の電界放出型陰極装置を用いた二極管装置の一例を図
１０の略線的拡大断面図を参照して説明する。

【０００３】図１０において、２１はガラス等の絶縁基
板２０上に被着形成したＡｌ等より成るカソード電極
で、このカソード電極２１上に例えば錐体状のＷ，Ｍｏ
等の高融点かつ低仕事関数の金属から成り、尖鋭な先端
形状を有する例えば円錐状のカソード２９が形成され
る。そしてこのカソード２９の周囲に所要の大きさのキ
ャビティ６を有するＳｉＯ₂等より成る絶縁層２２が形
成され、この絶縁層２２の上には、例えばＭｏ，Ｗ，Ｃ
ｒ等の高融点金属から成るゲート電極２３が例えば直径
０．５〜１０μｍ程度の開口５をもって形成され、この
ゲート電極２３がカソード２９に対する対向電極として
配置された構造を採る。矢印ｅは放出電子を示す。そし
てこの電界放出型陰極装置を、図示しないが真空容器内
に配置して二極管装置を得ることができる。

【０００４】このような電界放出型陰極装置の製法とし
ては、例えば本出願人による特開昭５６−１６０７４０
号公開公報にその一例が提案されている。この方法は、
上述の電界放出型陰極装置を形成する基体として単結晶
Ｓｉ等の結晶性基体を用いるものである。先ずＳｉ基体
等の一方の主面に所要の透孔を有するマスク層を形成
し、この透孔を通じて結晶学的エッチングを行って例え
ば錐状凹部を形成し、この錐状凹部内に所要のＷ等より
成る電極層を蒸着、スパッタリング等により被着し、更
に絶縁性の補強材を凹部内を埋込むように被着する。そ
してこの基体の他の面即ち裏面上から通常の即ち非結晶
学的エッチングを行い、主面上に形成した凹部内の電極
層の錐体頂部を露出させるようにしてこれをカソード先
端部とし、その後この裏面上に露出させたカソードを埋
込むように絶縁層を被着し、更に導電層を被着した後、
カソードの周囲にＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等
の異方性エッチングまたは等方性エッチングによってキ
ャビティを形成してこのカソードを露出させて電界放出
型陰極装置を得ることができる。この方法による場合
は、カソードの先端を確実に尖鋭な形状をもって形成す
ることができる。

【０００５】このようにして形成した電界放出型陰極装
置は、ゲート電極２３とカソード電極２１との間に、約
１０⁶Ｖ／ｃｍ程度以上の電圧を印加することにより、
カソード２９を熱することなく即ち冷陰極による電子放
出を行わせることができる。そして、このような微小サ
イズの電界放出型陰極装置によれば、実質的にゲート電
圧を数十〜数百Ｖ程度とできて、比較的低電圧による動
作が可能となる。

【０００６】そしてこのような電界放出型陰極装置を用
いた二極管装置等を用いる場合、半導体ＩＣに比して高
速動作が可能となることと、放射線例えばγ線に対する
耐久性が強いという利点を有する。

【０００７】更にまたこのような電界放出型陰極装置を
用いて三極管装置を構成することもできる。図１１〜図
１３にその各例の略線的拡大断面図を示す。図１１はゲ
ート電極２３上にＳｉＯ₂等の絶縁層２４を介してアノ
ード電極２５を設けた場合、図１２はアノード電極２５
を、カソード電極２１上の或いは絶縁基板２０上に図示
しないが所要のスペーサを介して設けた場合、また図１
３はゲート電極２３を、絶縁層２２のキャビティ６縁部
付近にのみ形成し、ゲート電極２３と所要の間隔をもっ
てこの絶縁層２２上にアノード電極２５を被着形成した
場合である。各例ともに、カソード電極２１、ゲート電
極２３、アノード電極２５に所要の電位を与えることに
よって矢印ｅで示すように電子放出を行わしめることが
できる。

【０００８】このような電界放出型の冷陰極を用いた真
空管装置において、上述したように数十〜数百Ｖ程度の
印加電圧によって動作するためには、この真空管装置を
１０ ^-6Ｔｏｒｒ程度以上の高真空度、望ましくは１０^-9
〜１０^-10Ｔｏｒｒ程度の真空に保持する必要がある。

【０００９】しかしながら、このような真空度を保つた
めには、これら電界放出型陰極装置を真空容器内に収容
する必要があるため、真空管装置の小型化が容易でな
く、また製造工程も複雑となって、低価格化をはかり難
いという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、電界放出型陰極装置を用いた真空管装置の
小型化、低価格化及び製造工程の簡易化をはかることで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ真空素
子の製造方法により作製したマイクロ真空素子の一例の
略線的拡大断面図を図１に示す。本出願の第１の発明
は、基板１０上に第１の電極１を形成する工程と、第１
の電極１上に、絶縁層２、第２の電極３、および絶縁層
４からなる電極構体１３を形成する工程と、電極構体１
３上に、所定のパターン開口を有するレジスト膜１６を
形成する工程と、開口５を通じて異方性エッチングを行
い、その後、等方性エッチングを行い、電極構体１３を
貫通するキャビティ６を形成し、キャビティ６内に臨む
絶縁層２、４の内周面に凹部６ａ，６ｂを形成して第２
の電極３をひさし形状にする工程と、レジスト膜１６を
除去し、その後斜め蒸着により、電極構体１３上にのみ
実質的に開口径を狭められた剥離層１７を形成する工程
と、垂直蒸着により、キャビティ６内の第１の電極１上
に錐状の冷陰極９を形成する工程と、冷陰極９の形成時
に剥離層１７上に堆積した材料層１８をリフトオフする
剥離層１７の除去工程と、その後、所要の材料層１４の
斜め蒸着により、キャビティ上を閉塞して内部に冷陰極
９が配置された気密真空空間を形成する工程とを有する
ものとする。また、第２の発明は、基板１０上に第１の
電極１を形成する工程と、第１の電極１上に絶縁層２、
第２の電極３を形成する工程と、第２の電極３に所定の
幅を有する開口５を形成し、開口を通じて絶縁層２に対
して等方性エッチングを行い、キャビティ６を形成し、
キャビティ６内に臨む絶縁層２の内周面に凹部を形成す
る工程と、第２の電極３上に、斜め蒸着により、実質的
に開口径を狭められた剥離層１７を形成する工程と、垂
直蒸着によりキャビティ６内の第１の電極１上に錐状の
冷陰極９を形成する工程と、冷陰極９の形成時に剥離層
１７上に堆積した材料層１８をリフトオフする剥離層１
７の除去工程と、冷陰極９が形成されたキャビティ６内
を含んで全面的にフォトレジスト１６を塗布する工程
と、フォトレジスト１６をキャビティ６上を覆うパター
ンにパターンニングし、更にフォトレジスト上を覆って
全面的に絶縁層４を被着形成する工程と、フォトレジス
トを除去し、第１の電極１上に絶縁層２、第２の電極
３、および絶縁層４からなる電極構体１３を形成し、か
つ第２の電極３が絶縁層２，４に比して突出するひさし
形状にする工程と、その後、真空斜め蒸着により、材料
層１４を形成してキャビティ６上を閉塞して内部に冷陰
極９が配置された気密真空空間を形成する工程とを有す
るものとする。

【００１２】上述したように、本発明製造方法により作
製したマイクロ真空素子では、冷陰極９が形成された電
極構体１３のキャビティ６を第２の電極３または導電層
等の材料層１４をもって気密真空空間とするため、この
素子を真空容器内に収容する必要がない。このため、こ
のようなマイクロ真空素子をそのまま大気中で動作させ
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明マイクロ真空素子の製造方法の例
を図１〜図９を参照して詳細に説明する。各例ともに、
スピント型の電界放出型陰極装置を用いた場合である。

【００１４】実施例１図１を参照して説明する。この例は三極管マイクロ真空
素子の場合で、図１において１０はガラス等の絶縁基板
で、これの上にＡｌ等より成る第１の電極１が例えば全
面的に蒸着、スパッタリング等により被着形成されて成
る。そしてこの第１の電極１上に絶縁層２と、高融点金
属のＷ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＷＳｉ_x等より成るゲート電極即
ち第２の電極３と、絶縁層４とより成る電極構体１３が
形成されて成る。この電極構体１３内にはキャビティ６
が設けられ、キャビティ６内の第１の電極１上には高融
点かつ低仕事関数の例えばＷ，Ｍｏ等より成るカソード
即ち冷陰極９が形成されて成る。そしてこの電極構体１
３上即ち絶縁層４上に、高融点のＷ，Ｍｏ等より成る材
料層１４即ち第３の電極が被着形成されて成る。これに
より、第１の電極１をカソード電極、第２の電極３をゲ
ート電極、第３の電極１４をアノード電極とする三極管
マイクロ真空素子を得ることができる。

【００１５】このような三極管マイクロ真空素子の製造
方法の一例を図２Ａ〜Ｄ及び図３Ａ〜Ｃの製造工程図を
参照して説明する。先ず図２Ａに示すようにガラス等よ
り成る絶縁性の基板１０を用意し、これの上に例えばＡ
ｌ等より成る導電層を全面的に蒸着、スパッタリング等
により被着して第１の電極１を形成する。そしてこの上
に所要の厚さ例えば１〜１．５μｍ程度の厚さを有する
ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等より成る絶縁層２をＣＶＤ（化
学的気相成長）法等により全面的に被着し、更にＷ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，ＷＳｉ_x等より成る導電層３ａを厚さ数千Å
程度例えば４０００Åとして蒸着、スパッタリング等に
より全面的に被着し、更にＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等より
成る絶縁層４をＣＶＤ法等により全面的に被着形成す
る。そしてこの上にフォトレジストを塗布した後、パタ
ーン露光及び現像を施してレジスト１６に例えば１μｍ
程度の開口幅を有する例えば円形の開口５ａを穿設す
る。

【００１６】次に、図２Ｂに示すように、開口５ａを通
じて順次絶縁層４と第２の電極３に対してＲＩＥ等の異
方性エッチングを行い、例えば１μｍ程度の開口幅すな
わちこの場合直径を有する例えば円形の開口５を穿設し
てゲート電極となる第２の電極３を形成する。

【００１７】その後図２Ｃに示すように、続いてこの開
口５を通じてＲＩＥ等の異方性エッチングによって絶縁
層２に対するエッチングを行った後、更にウェットエッ
チング等の等方性エッチングを行って、キャビティ６を
形成する。このような絶縁層２に対する異方性エッチン
グ及び絶縁層２に対する等方性エッチングによって、キ
ャビティ６内の絶縁層４及び２の内周面には、所要の凹
部６ａ及び６ｂがそれぞれ形成される。即ち、絶縁層２
に対する異方性エッチングの際に絶縁層４の内周面に僅
かに凹部６ａが形成され、続いて行う絶縁層２に対する
等方性エッチングによって、絶縁層４の凹部６ａは更に
大となり、また絶縁層２の内周面にも凹部６ｂが形成さ
れる。そしてこのように凹部６ａ及び６ｂが形成される
ことによって、第２の電極３が開口５に臨んでひさし状
となるようになすことができ、これら絶縁層２、第２の
電極３及び絶縁層４より成る電極構体１３を得ることが
できる。

【００１８】そして図２Ｄに示すように、レジスト１６
を除去した後、絶縁層４上に、後述する冷陰極材料層除
去の工程において剥離除去し易く、冷陰極材料に対して
エッチング選択性を有する例えばＡｌ等より成る剥離層
１７を、キャビティ６内に付着しない程度の例えば５°
〜２０°程度の角度をもって基板１０を回転しながら斜
め蒸着を行う。

【００１９】次に図３Ａに示すように、この剥離層１７
上に冷陰極材料となる即ち高融点かつ低仕事関数のＷ，
Ｍｏ等より成る材料層１８を垂直蒸着等により全面的に
被着形成する。このとき、剥離層１７の斜め蒸着によっ
て、絶縁層４上において剥離層１７の径が実質的に狭め
られて被着され、これに従って材料層１８のキャビティ
６周辺の実質的な径が時間と共に狭められ、このキャビ
ティ６を通じて基体１上に堆積される冷陰極９は、漸次
その厚みの成長に伴って小径となる錐状例えば円錐状と
して形成される。

【００２０】そしてこの後、例えばＮａＯＨ等の剥離層
のみを溶融除去し得るエッチング液を用いて剥離層１７
を除去し、同時にこれの上の材料層１８を除去するいわ
ゆるリフトオフを行う。そして更に図３Ｂに示すよう
に、気密封止材料として、第３の電極材料である例えば
Ｗ，Ｍｏ等より成る材料層１４を、キャビティ６内に付
着しない程度の、例えば基板１０に対する角度θを５°
〜３０°の例えば１０°程度として電子ビーム蒸着（Ｅ
Ｂ蒸着）等を行って基板１０を回転しながら斜め蒸着す
る。このとき、１０^-6Ｔｏｒｒ程度以上の高真空度、望
ましくは１０^-9Ｔｏｒｒ程度以上の真空度を保持してそ
の斜め蒸着を行う。

【００２１】そして図３Ｃに示すように、この材料層１
４が、キャビティ６上において閉塞され、キャビティ６
内が気密封止されるまでその斜め蒸着を行う。この閉塞
部分の形状は、上述の斜め蒸着の角度θや蒸着レートの
選定によって制御することができる。このようにして、
冷陰極９を損傷することなく、キャビティ６内を閉塞し
て、冷陰極９を有するキャビティ６内が所要の気密真空
状態とされたマイクロ真空素子を得ることができる。

【００２２】なお、上述の図２及び図３Ａにおいて説明
した冷陰極９を得る製法の他の例を図４Ａ〜Ｄを参照し
て説明する。図４において、図２及び図３に対応する部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合
図４Ａに示すように、基板１０上に第１の電極１を全面
的に被着形成した後、絶縁層２、第２の電極３を全面的
に被着した後フォトリソグラフィ等の適用によって、第
２の電極３に所要の開口幅を有する開口５を穿設し、更
にこの開口５を通じて絶縁層２に対して等方性エッチン
グを行い、凹部を有するキャビティ６を形成する。そし
て更にこの第２の電極３上に、剥離層１７を斜め蒸着し
た後材料層１８を垂直蒸着等により被着して、キャビテ
ィ６内に例えば円錐状の冷陰極９を形成する。

【００２３】次に剥離層１７をＮａＯＨ等のエッチング
液により剥離除去してこれと共に材料層１８をリフトオ
フによって除去する。そして図４Ｂに示すように、冷陰
極９が形成されたキャビティ６内を含んで全面的にフォ
トレジスト１６を塗布する。

【００２４】その後このフォトレジスト１６に対してパ
ターン露光、現像を施してキャビティ６上を覆うパター
ンにパターニングし、更にこのフォトレジスト１６上を
覆って全面的にＣＶＤ法等によりＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄
等より成る絶縁層４を被着形成する。

【００２５】そして図４Ｄに示すように、フォトレジス
ト１６を除去してキャビティ６を有し、かつ第２の電極
３がこのキャビティ６に臨む部分において絶縁層２及び
４に比して突出するひさし状となった構造を得ることが
できる。この後、例えば図３Ｂ及びＣにおいて説明した
と同様の工程を経て、本発明マイクロ真空素子を得るこ
とができる。

【００２６】実施例２図５の略線的拡大断面図を参照して説明する。上述の実
施例１においては、材料層１４として金属材料を用いた
場合であるが、この材料層１４の選定によって、簡単に
他の三極管構造或いは二極管構造を得ることができる。
実施例２は材料層１４として絶縁層を用いた二極管マイ
クロ真空素子の場合で、図５において、図１に対応する
部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場
合、第２の電極３上に、キャビティ６内を気密封止する
材料層１４として、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等の絶縁材料
を用いてＥＢ蒸着等により基板１０を回転しながら斜め
蒸着を行ってキャビティを閉塞し、このキャビティ６内
を気密真空に保持するようになした例である。これによ
り、第１の電極１をカソード電極、第２の電極３をゲー
ト電極とする二極管マイクロ真空素子を得ることができ
る。

【００２７】実施例３図６の略線的拡大断面図を参照して説明する。この例は
三極管マイクロ真空素子の場合で、図６において、図１
に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。この場合、Ｓｉ等の導電性の基体を用いてこれを第
１の電極１とした例で、絶縁層４上にＷ，Ｍｏ，Ｃｒ，
ＷＳｉ_x等より成る第３の電極１２を、第２の電極３と
同様に、キャビティ６に臨む部分において絶縁層４の内
周面より突出したひさし状として形成する。そしてこの
第３の電極１２上に、キャビティ６内を気密封止する材
料層１４として、ＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄等の絶縁材料を
用いてＥＢ蒸着等により基板１０を回転しながら斜め蒸
着を行ってキャビティ６を閉塞し、キャビティ６内を気
密真空に保持するようになす。これにより、第１の電極
１をカソード電極、第２の電極３をゲート電極、第３の
電極１２をアノード電極とする三極管マイクロ真空素子
を得ることができる。

【００２８】実施例４図７の略線的拡大断面図及び図８を参照して説明する。
この場合、図１３において説明した例に対応する場合
で、ゲート電極となる第２の電極３を、絶縁層２のキャ
ビティ６縁部付近にのみ形成し、第２の電極３と所要の
間隔をもってこの絶縁層２上にアノード電極となる第３
の電極１２を形成した場合である。そしてこの第２の電
極３及び第３の電極１２の外側周囲からこれら各電極３
及び１２を覆うキャビティ７を有するＳｉＯ₂等より成
る絶縁層４を被着形成し、この絶縁層４上にＳｉＯ₂，
Ｓｉ₃Ｎ₄等より成る材料層１４を斜め蒸着してキャビ
ティ７内を閉塞するようにして、キャビティ６、７内を
気密真空に保持するようになす。この場合第２の電極３
及び第３の電極１２は、気密真空に保持されるキャビテ
ィ７内からそれぞれ独立に外部へ端子導出されるように
なす。例えば図８の略線的上面図に示すように、第２の
電極３が冷陰極９の周囲を円形に包み込むパターンと
し、その一端からキャビティ７の外部に向かって直線状
に延長させて導出部３１を構成し、また第３の電極１２
は、この導出部３１に開口部を有するＵ字状のパターン
として、導出部３１とは反対側の他端からキャビティ７
の外部に向かって直線状に延長する導出部３２を構成す
るようになす。

【００２９】このようなマイクロ真空素子の理解を容易
にするために、図９Ａ〜Ｄの製造工程図を参照してその
製法の一例を説明する。図９において、図２及び図３に
対応する部分には同一符号を付して説明する。先ずガラ
ス等の基板１０上にＡｌ等より成る第１の電極１、Ｓｉ
Ｏ₂等より成る絶縁層２、更にＷ，Ｍｏ，Ｃｒ，ＷＳｉ
_x等より成る導電層を順次全面的に積層形成した後、こ
の導電層に対してフォトリソグラフィ等の適用により所
要の開口幅の開口５を穿設し、この開口５を通じて絶縁
層２に対して等方性エッチングを施して、図９Ａに示す
ようにキャビティ６を形成する。そしてこのキャビティ
６内に、図２Ｄ及び図３Ａにおいて説明したと同様に、
剥離層の斜め蒸着、材料層の垂直蒸着及びリフトオフ法
等によってＷ，Ｍｏ等より成る冷陰極９を形成する。そ
の後、導電層に対してフォトリソグラフィ等によって、
例えば図８に示したパターンとしてパターニングを行
い、第２の電極３及び第３の電極１２を形成し、絶縁層
２、第２の電極３及び第３の電極１２より成る電極構体
１３を構成する。そしてこのキャビティ６、第２の電極
３、第３の電極１２を覆う所要の例えば円形のパターン
に、フォトレジストを塗布した後パターン露光を施して
レジスト１６を形成する。

【００３０】次に図９Ｂに示すように、このレジスト１
６上を覆って全面的にＳｉＯ₂等の絶縁層４をＣＶＤ等
によって被着する。

【００３１】その後図９Ｃに示すように、この絶縁層４
に対して、ほぼキャビティ６上に位置するように、例え
ば円形の開口８をフォトリソグラフィ等の適用によって
形成し、この開口８を通じて、絶縁層４下のフォトレジ
ストを除去して、絶縁層４下にキャビティ７を形成す
る。

【００３２】次に図９Ｄに示すように、この絶縁層４上
に例えばＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄等より成る材料層１４
を、開口８内に被着しない所要の角度例えば５°〜３０
°程度の角度をもって、基板１０を回転しながら矢印ａ
で示すようにＥＢ蒸着等の斜め蒸着を行い、開口８上を
閉塞してキャビティ７内を気密真空に保持するようにな
し、図７に示す三極管マイクロ真空素子を得ることがで
きる。この場合においても、この開口８を閉塞する斜め
蒸着を、所要の例えば１０^-6Ｔｏｒｒ程度以上の高真空
度、望ましくは１０^-9Ｔｏｒｒ程度以上の真空度をもっ
て行うことによって、キャビティ７内を所要の１０^-6Ｔ
ｏｒｒ程度以上、望ましくは１０^-9〜１０ ^-10Ｔｏｒｒ
程度の超高真空を保持するようになすことができる。

【００３３】上述した各実施例において、第１の電極１
と第２の電極３、また実施例１、３及び４においては更
に第３の電極１２に所要の電位を与えることによって、
矢印ｅで示すように電子放出を行わしめることができ
る。このような電界放出型の冷陰極を用いる場合、例え
ばテラヘルツ（１０¹²Ｈｚ）オーダー程度の高速動作が
可能な高速デバイスを得ることができる。

【００３４】また上述したような製法即ち半導体装置製
造技術を適用してマイクロ真空素子を製造することがで
きるため、例えばこの冷陰極９を大量に共通の基板１０
上に配列して、多数のマイクロ真空素子を同時に製造
し、最終的に基板１０上のマイクロ真空素子をダイシン
グ・カット等により所要の個数毎に分割することにより
大量生産が可能となり、コストの低減化をはかることが
できる。

【００３５】更に、このような電界放出型の冷陰極がそ
れぞれ独別に気密に保持されて成ることから、そのまま
大気中において動作させることができ、即ちこれらを真
空容器内に収容する必要がなく、またこのような真空容
器の機械的強度の考慮が不要となって、真空管装置の小
型化をはかることができる。

【００３６】尚、上述の各例では、キャビティ６または
キャビティ７内を覆う材料層１４の斜め蒸着を、基板１
０を回転しながら行って、キャビティ６または７内を閉
塞して、キャビティ６または７内を気密真空に保持する
ようにしたが、この基板１０の回転を行い難い場合に
は、複数の蒸着源から同時に斜め蒸着を行って例えば基
板１０を囲む４方向から斜め蒸着を行ってキャビティ６
または７上を閉塞することもできる。

【００３７】更に、材料層１４の斜め蒸着後、更に例え
ばＰＳＧ（リンシリケートガラス）をＣＶＤ法等によっ
て全面的に成膜することによって、真空封止に安全性を
もたせることができ、キャビティ６または７内の超高真
空度を確実に保持するようになすこともできる。

【００３８】また、上述の各実施例においては、第２の
電極３の開口５の形状を円形とし、また冷陰極９の形状
を円錐形としたが、その他例えば開口５を正方形として
冷陰極９を四角錐状として形成したり、また開口５を例
えば図１の紙面に対して直交する方向に延長するライン
状として形成し、冷陰極９も同方向に延長するライン状
として形成する等、種々の形状態様を採り得る。

【００３９】更にまた、上述の各実施例１、２及び４に
おいては、ガラス等の絶縁性の基板１０上にＡｌ等より
成る導電層を設けてこれを第１の電極１としたが、その
他例えば実施例３において説明したように、Ｓｉ等の導
電性の基体を設けてこれを第１の電極としてもよい。

【００４０】また、本発明は上述した二極管、三極管装
置の他、真空管を用いたディスプレイ装置等、種々の真
空管装置に適用し得ることはもちろんである。

【００４１】

【発明の効果】上述したように、本発明製造方法により
作製したマイクロ真空素子では、冷陰極９が形成された
電極構体１３のキャビティ６または７を、第２の電極３
または材料層１４をもって閉塞して気密真空に保持する
ため、そのまま大気中で動作し得るマイクロ真空素子を
簡単に得ることができる。即ちこのマイクロ真空素子
は、素子自体を特段の真空容器内に収容する必要がない
ため、装置の小型化をはかることができ、真空容器の機
械的強度等の考慮を不要として、コストの低減化をはか
ることができる。

【００４２】また冷陰極として電界放出型の陰極装置を
用いる場合は、テラヘルツオーダー程度の高速デバイス
を得ることができる。

【００４３】更にまた、このようなマイクロ真空素子は
半導体製造技術を適用して製造することができるため、
Ｓｉウェファ等の基板上に、大量に同時に製造すること
ができて、製造工程の簡易化、生産性の向上従って１素
子当たりの低価格化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明マイクロ真空素子の一例の略線的拡大断
面図である。

【図２】本発明マイクロ真空素子の製法の一例を示す製
造工程図である。

【図３】本発明マイクロ真空素子の製法の一例を示す製
造工程図である。

【図４】本発明マイクロ真空素子の製法の他の例を示す
製造工程図である。

【図５】本発明マイクロ真空素子の他の例の略線的拡大
断面図である。

【図６】本発明マイクロ真空素子の他の例の略線的拡大
断面図である。

【図７】本発明マイクロ真空素子の他の例の略線的拡大
断面図である。

【図８】本発明マイクロ真空素子の他の例の要部の略線
的拡大上面図である。

【図９】本発明マイクロ真空素子の製法の他の例を示す
製造工程図である。

【図１０】電界放出型陰極装置の一例の略線的拡大断面
図である。

【図１１】電界放出型陰極装置の一例の略線的拡大断面
図である。

【図１２】電界放出型陰極装置の一例の略線的拡大断面
図である。

【図１３】電界放出型陰極装置の一例の略線的拡大断面
図である。

【符号の説明】

１第１の電極２絶縁層３第２の電極４絶縁層５開口６キャビティ７キャビティ８開口９冷陰極１０基板１２第３の電極１３電極構体１４材料層１６レジスト１７剥離層１８材料層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 H01J 1/304 H01J 21/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に第１の電極を形成する工程と、上記第１の電極上に、絶縁層、第２の電極、および絶縁
層からなる電極構体を形成する工程と、上記電極構体上に、所定のパターン開口を有するレジス
ト膜を形成する工程と、上記開口を通じて異方性エッチングを行い、その後、等
方性エッチングを行い、上記電極構体を貫通するキャビ
ティを形成し、該キャビティ内に臨む上記絶縁層の内周
面に凹部を形成して上記第２の電極をひさし形状にする
工程と、上記レジスト膜を除去し、その後斜め蒸着により、上記
電極構体上にのみ実質的に開口径を狭められた剥離層を
形成する工程と、垂直蒸着により、上記キャビティ内の第１の電極上に錐
状の冷陰極を形成する工程と、該冷陰極の形成時に上記剥離層上に堆積した材料層をリ
フトオフする上記剥離層の除去工程と、その後、所要の
材料層の真空斜め蒸着により、上記キャビティ上を閉塞
して内部に上記冷陰極が配置された気密真空空間を形成
する工程とを有することを特徴とするマイクロ真空素子
の製造方法。
【請求項２】基板上に第１の電極を形成する工程と、上記第１の電極上に絶縁層、第２の電極を形成する工程
と、上記第２の電極に所定の幅を有する開口を形成し、該開
口を通じて上記絶縁層に対して等方性エッチングを行
い、キャビティを形成し、該キャビティ内に臨む上記絶
縁層の内周面に凹部を形成する工程と、上記第２の電極上に、斜め蒸着により、実質的に開口径
を狭められた剥離層を形成する工程と、垂直蒸着により上記キャビティ内の第１の電極上に錐状
の冷陰極を形成する工程と、該冷陰極の形成時に上記剥離層上に堆積した材料層をリ
フトオフする上記剥離層の除去工程と、上記冷陰極が形成された上記キャビティ内を含んで全面
的にフォトレジストを塗布する工程と、上記フォトレジストを上記キャビティ上を覆うパターン
にパターンニングし、更にフォトレジスト上を覆って全
面的に絶縁層を被着形成する工程と、上記フォトレジストを除去し、上記第１の電極上に絶縁
層、第２の電極、および絶縁層からなる電極構体を形成
し、かつ上記第２の電極が絶縁層に比して突出するひさ
し形状にする工程と、その後、真空斜め蒸着により、材料層を形成して上記キ
ャビティ上を閉塞して内部に上記冷陰極が配置された気
密真空空間を形成する工程とを有することを特徴とする
マイクロ真空素子の製造方法。