JP3207700B2 - 電界放出型電子源装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電界において電子を
放出する電界放出型電子源装置の製造方法に関し、特に
基板上に陰極とゲート電極を集積してなる電界放出型電
子源装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路又は薄膜の分野において
用いられている微細加工技術の進歩に伴って、高電界に
おいて電子を放出する電界放出型電子源の製造技術の進
歩は目覚ましく、特に、極めて小型な構造を有する電界
放出型冷陰極を備えた電界放出型電子源装置が製造され
ている。この種の電子源装置の電界放出型冷陰極は、三
極管型の超小型電子管又は超小型電子銃を構成する主要
部品の内で、最も基本的な電子放出テバイスである。

【０００３】ところで、多数の電子放出部を含む電界放
出型電子源装置は、例えば微小三極管や薄型表示素子等
の構成要素として考案されたものであり、電界放出型電
子源の動作及び製造方法は、スタンフォード リサーチ
インスティチュート（Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｒｅｓｅａ
ｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）のシー．エー．スピント
（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らによって、ジャーナル オ
ブ アプライド フィジックス（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）の第４７巻、１２
号、５２４８〜５２６３頁（１９７６年１２月）に発表
された研究報告により公知であり、シー．エー．スピン
ト等による米国特許第４，３０７，５０７号及びエイ
チ．エフ．グレイ（Ｈ．Ｆ．Ｇｒａｙ）等による米国特
許第４，３０７，５０７号及び第４，５１３，３０８号
に開示されている。

【０００４】このテバイス、つまり電界放出型電子源装
置は、電界放出の原理により電子を放出する冷陰極と、
冷陰極に電界を印加して電子を放出させるために正電圧
を印加する電界印加電極としてのゲート電極とを備えて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの電界放出型電
子源においては、作製した電子放出部の中の一部の電子
放出部において、作製プ口セスでの汚染により絶縁層表
面でのリーク電流が生じたり、作製プ口セスの不均一性
が原因となる形状のバラツキによって冷陰極から放出し
た電子がゲート電極へ入射する成分が多く、冷陰極とゲ
ート電極との間に比較的大きなリーク電流が流れること
がある。これらのリーク電流が原因となり、ジュール熱
の発生による温度上昇やガス放出によって発生したプラ
ズマ等によりその電子放出部が破壊されるという間題点
が生じる。

【０００６】また、これらの電解放出型電子源において
は、動作電圧の低下を図るために、冷陰極を極度に先鋭
化しているために、ノッティンガム効果やジュール熱に
よる先端部の温度上昇が生じやすく、作製プ口セスの不
均一性が原因となる冷陰極先端の形状のバラツキによっ
て、動作電圧が比較的低く、また比較的低い動作電圧で
破壊に至る電子放出部がある。

【０００７】多数の電子放出部を含む電界放出型電子源
においては、一部の電子放出部に破壊が生じると、多く
の場合、冷陰極とゲート電極がショートしてしまい電子
源全体が機能しなくなってしまう。

【０００８】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電子放出部に破壊が生じることが
ないように、冷陰極とゲート電極との間のリーク電流を
低減、あるいは、動作電圧が破壊に至らないように冷陰
極からの放出電流を低減し、歩留まり低下や信頼性低下
を引き起こすことがない電界放出型電子源装置の製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】 請求項１に記載の電界放
出型電子源装置の製造方法は、半導体又は金属からなる
基板上に、陰極を形成することとなる突出した部分を形
成するステップと、突出した部分を含む基板表面上に、
酸化することによって絶縁層を形成するステップと、絶
縁層上の突出した部分の先端部分を除いた部分に抵抗層
を形成するステップと、抵抗層上にゲート電極層を形成
するステップと、絶縁層の突出した部分の先端部分を除
去して陰極の先端部分を露出させるステップと、ゲート
電極の、陰極の先端部分を囲う部分とその他の部分とを
分離するステップとを含むことを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載の電界放出型電子源装置の
製造方法は、半導体又は金属からなる基板上に、陰極を
形成することとなる突出した部分を形成するステップ
と、突出した部分を含む基板表面上に、酸化することに
よって絶縁層を形成するステップと、絶縁層上の突出し
た部分の先端部分を除いた部分に抵抗層を形成するステ
ップと、抵抗層上の突出した部分の先端部分を囲う部分
を除いた部分にゲート電極層を形成するステップと、絶
縁層の突出した部分の先端部分を除去して陰極の先端部
分を露出させるステップとを含むことを特徴とする。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】 請求項１に記載の電界放出型電子源装置の製造
方法は、絶縁層上の突出した部分の先端部分を除いた部
分に抵抗層を形成するステップと、抵抗層上にゲート電
極層を形成するステップと、ゲート電極層の陰極の先端
部分を囲う部分とその他の部分とを分離するステップと
を含むように構成したので、抵抗層上に形成され、個々
の電子源を構成する第１のゲート電極部と全体のゲート
電極を構成する第２のゲート電極部とを含み、個々の電
子放出部の破壊が生じにくい電界放出型電子源装置を容
易に製造することができる。

【００２０】請求項２に記載の電界放出型電子源装置の
製造方法は、絶縁層上の突出した部分の先端部分を除い
た部分に抵抗層を形成するステップと、抵抗層上の突出
した部分の先端部分を囲う部分を除いた部分にゲート電
極層を形成するステップとを含むように構成したので、
絶縁層上及び陰極の先端部分の近傍に形成された抵抗層
と、抵抗層上の陰極の先端部分を囲う部分を除く部分
に、陰極から電子を引き出すために形成されたゲート電
極とを含み、電子放出部の破壊が生じにくい電界放出型
電子源装置を容易に製造することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の電界放出型電子源装置の第１
の実施例を図を参照しながら説明する。

【００２２】本実施例の電界放出型電子源装置は、図１
に示すように、シリコン基板１１と、冷陰極１０と、絶
縁層１２と、抵抗層１３と、電子放出部ゲート電極１４
ａと、共通ゲート電極１４ｂとから構成されている。

【００２３】ここで、図２を参照して本発明の電界放出
型電子源の製造方法の実施例を説明する。

【００２４】まず、図２（Ａ）に示すように、比抵抗ρ
＝０．０１〜０．０２Ω・ｃｍのｎ型シリコン基板１１
の表面を熱酸化し、厚さが０．２〜０．３μｍの熱酸化
シリコン層１５を形成する。次に、前記熱酸化シリコン
層１５の表面にレジストを用いて例えば円形のパターン
を形成し、熱酸化シリコン層１５をエッチングすること
により、図２（Ｂ）に示すような円形の熱酸化シリコン
マスク１５ａを形成する。

【００２５】それから、前記熱酸化シリコンマスク１５
ａを用いてシリコン基板１１の表面をドライエッチング
法により等方的にエッチングし、図２（Ｃ）に示すよう
に円錐形状に突出した冷陰極１０を構成するための凸部
１１ａをシリコン基板１１の表面に形成する。なお、本
実施例では凸部１１ａは円錐形状であるが、冷陰極１０
を構成するための凸部１１ａの形状はこれに限るもので
はない。更に、前記凸部１１ａが形成されたシリコン基
板１１の表面を熱酸化し、図２（Ｄ）に示すように、
０．３〜０．５μｍ程度の厚さを有する熱酸化シリコン
層１２ａを成長させる。この熱酸化の際に、シリコン基
板１１の凸部１１ａの表面も同時に熱酸化され、円錐形
状の冷陰極１０が形成される。

【００２６】そして、前記冷陰極１０を含むシリコン基
板１１を真空蒸着装置内に配置し、図２（Ｅ）に示すよ
うに、冷陰極１０の垂線１６を軸にシリコン基板１１を
回転させながら、抵抗層１３となるシリコンを、シリコ
ン基板１１に対して図中矢印Ａで示す斜め上方から蒸着
することによって、厚さ０．１〜０．５μｍ程度の抵抗
層１３を、前記凸部１１ａから形成した冷陰極１０の先
端部よりも裾野側の基板１１上に形成された二酸化シリ
コン層１２ａと二酸化シリコンマスク１５ａ上とに堆積
させる。それから、図２（Ｆ）に示すように、前記シリ
コン蒸着時と同様に前記シリコン基板１１を回転させな
がら、ゲート電極層１４を構成するモリブデンを、前記
シリコン基板１１に対して図中矢印Ａで示す斜め上方か
ら蒸着し、厚さ０．３μｍ程度のゲート電極層１４を、
抵抗層１３上に堆積させる。

【００２７】次に、電子放出源として不要な二酸化シリ
コンマスク１５ａと前記冷陰極１０の先端を覆っている
二酸化シリコン層１２ａの一部をフッ酸とフッ化アンモ
ニウムとの混合水溶液からなるエッチング材料により除
去し、図２（Ｇ）に示すように、シリコン基板１１が含
む冷陰極１０の先端部を露出させる。これによって、絶
縁層１２、抵抗層１３、ゲート電極層１４の各層は、冷
陰極１０の先端部を取り囲んで冷陰極１０の先端部分が
露出するように形成され、ゲート電極層１４の冷陰極１
０の近傍の表面は、冷陰極１０の先端都の高さと同程度
の高さを有するように形成される。

【００２８】最後に、前記ゲート電極層１４の表面にレ
ジストを用いて、例えばドーナツ型に抜いたパターンを
形成し、ゲート電極層１４をエッチングすることによ
り、図２（Ｈ）に示すような、ドーナツ型の電子放出部
ゲート電極１４ａと、共通ゲート電極１４ｂとに分離さ
れる。上記製造方法によって、図２（Ｈ）および図１に
示す本発明の電界放出型電子源装置が作製される。

【００２９】図１に示すように、本実施例の冷陰極１０
は、基板電極としてのシリコン基板１１上に円錐状に突
出するように形成されている。前記シリコン基板１１が
含む冷陰極１０の先端部の裾野側には絶縁層１２が形成
されている。前記絶縁層１２は、基板電極を成すシリコ
ン基板１１の表面を酸化することにより形成されたもの
である。前記絶縁層１２上には、抵抗層１３が形成され
ている。さらに、前記抵抗層１３上には、冷陰極１０か
ら電子を放出させるために正電圧が印加される電界印加
電極としてのゲート電極層１４が積層されている。前記
ゲート電極層１４は、電子放出部ゲート電極１４ａと、
共通ゲート電極１４ｂとに分離されている。また、前記
電子放出部ゲート電極１４ａは共通ゲート電極１４ｂと
抵抗層１３を介して電気的に接続されている。

【００３０】共通ゲート電極１４ｂに正電圧を印加した
ときに、冷陰極１０と電子放出部ゲト電極１４ａとの間
に電流が流れなければ、電子放出部ゲート電極１４ａ
は、しばらく時間が経過した後に共通ゲート電極１４ｂ
と同電位になる。しかし、冷陰極１０と電子放出部ゲー
ト電極１４ａとの間にリーク電流が流れると、電子放出
部ゲート電極１４ａと共通ゲート電極１４ｂとの間に抵
抗層１３を通じて電流が流れ、抵抗層１３での電圧降下
により、電子放出部ゲート電極１４ａの電位は、抵抗層
１３を通じて流れる電流の大ささに応じて、共通ゲート
電極１４ｂの電位よりも低くなる。その結果、冷陰極１
０と電子放出部ゲート電極１４ａとの間に印加される電
界が小さくなり、冷陰極１０と電子放出部ゲート電極１
４ａとの間のリーク電流は小さくなる。

【００３１】このようにして、抵抗層１３が形成する抵
抗により、冷陰極１０と電子放出部ゲート電極１４ａと
の間のリーク電流が制限されるので、リーク電流によっ
て電子放出部が破壊されるのを防止する。

【００３２】本出願人は、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示した
工程によって作製した、抵抗層１３、電子放出部ゲート
電極１４ａおよび共通ゲート電極１４ｂが形成された電
界放出型電子源装置Ｊと、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示した
工程のなかで図２（Ｅ）および図２（Ｈ）を省略した工
程によって作製した、抵抗層１３が形成されておらず、
かつ、ゲート電極層１４が電子放出部ゲート電極１４ａ
と共通ゲート電極１４ｂとに分離されていない従来例の
電界放出型電子源装置Ｋについて、陽極電流とゲート電
流の測定を行った。

【００３３】電界放出型電子源装置Ｊ、Ｋはともに、電
子放出部のピッチ２０μｍ、電子放出部の個数１×１０
⁴ 個である。電界放出型電子源装置Ｊ、Ｋはともに、真
空容器内に配置され、電界放出型電子源装置から１ｍｍ
離れた位置にステンレス製の板状の陽極が配置され、陰
極−陽極間電圧２００Ｖ、真空度１×１０^-9Ｔｏｒｒに
て測定が行われた。電界放出型電子源装置Ｊについて
は、陰極−ゲート電極間電圧９０Ｖのとき、陽極電流２
ｍＡ、ゲート電流１μＡ以下であり、陰極−ゲート電極
間電圧１００Ｖにて破壊が生じ、その後、陰極−ゲート
電極間電圧１０Ｖにて陽極電流１μＡ以下、ゲート電流
１００ｍＡ以上であった。電界放出型電子源装置Ｋにつ
いては、陰極−ゲート電極間電圧６０Ｖのとき、陽極電
流２００μＡ、ゲート電流５μＡであり、陰極−ゲート
電極間電圧７０Ｖにて破壊が生じ、その後、陰極−ゲー
ト電極間電圧１０Ｖにて陽極電流１μＡ以下、ゲート電
流１００ｍＡ以上であった。

【００３４】このように、本発明による装置Ｊの方が、
従来例の装置Ｋよりもゲート電流が小さく、また、電流
放出能力、破壊電圧も優れていることがわかる。

【００３５】尚、本実施例においては、基板にはシリコ
ン基板１１を使用したが、これに限定されるものではな
く、他の半導体や金属あるいはガラス等の基板に半導体
や金属をコートした基板を用いてもよい。

【００３６】また、シリコン基板１１のエッチングマス
クとして熱酸化による二酸化シリコン層１５を使用した
が、エッチングマスクの材料や形成法は、これに限定さ
れるものではなく、基板の種類とエッチング方法に応じ
たエッチングマスクの材料を用いればよく、また、拡散
や堆積によって形成してもよい。

【００３７】更に、シリコン基板１１のエッチングをド
ライエッチングで行ったが、ウエットエッチングで行っ
てもよい。

【００３８】そして、抵抗層１３には斜め回転蒸着によ
るシリコンを使用したが、抵抗層の材料や形成法は、こ
れに限定されるものではなく、他の抵抗体を用いてもよ
く、抵抗層１３はスパッタリングにより堆積させてもよ
い。

【００３９】更に、ゲート電極層１４にはモリブデンを
使用したが、これに限定されるものではなく、他の金属
や合金、導電性の酸化物、窒化物を用いてもよい。

【００４０】次に、本発明の電界放出型電子源装置の第
２の実施例を図を参照しながら説明する。

【００４１】本実施例の電界放出型電子源装置は、図３
に示すように、シリコン基板１１と、冷陰極１０と、絶
縁層１２と、抵抗層１３と、ゲート電極層１４とから構
成されている。

【００４２】ここで、図４を参照して本発明の電界放出
型電子源の製造方法の実施例を説明する。

【００４３】まず、図４（Ａ）に示すように、比抵抗ρ
＝０．０１〜０．０２Ω・ｃｍのｎ型シリコン基板１１
の表面を熱酸化し、厚さが０．２〜０．３μｍの熱酸化
シリコン層１５を形成する。そして、熱酸化シリコン層
１５の表面にレジストを用いて例えば円形のパターンを
形成し、熱酸化シリコン層１５をエッチングすることに
より、図４（Ｂ）に示すような円形の熱酸化シリコンマ
スク１５ａを形成する。

【００４４】それから、前記熱酸化シリコンマスク１５
ａを用いてシリコン基板１１の表面をドライエッチング
法により等方的にエッチングし、図４（Ｃ）に示すよう
に、円錐形状に突出した冷陰極１０を構成するための凸
部１１ａをシリコン基板１１の表面に形成する。本実施
例では凸部１１ａは円錐形状であるが、冷陰極１０を構
成するための凸部１１ａの形状はこれに限るものではな
い。更に、凸部１１ａが形成されたシリコン基板１１の
表面を熱酸化し、図４（Ｄ）に示すように、０．３〜
０．５μｍ程度の厚さを有する熱酸化シリコン層１２ａ
を成長させる。この熱酸化の際に、シリコン基板１１の
凸部１１ａの表面も同時に熱酸化され、円錐形状の冷陰
極１０が形成される。

【００４５】そして、前記冷陰極１０を含むシリコン基
板１１を真空蒸着装置内に配置し、図４（Ｅ）に示すよ
うに、冷陰極１０の垂線１６を軸にシリコン基板１１を
回転させながら、抵抗層１３となるシリコンを、シリコ
ン基板１１に対して図中矢印Ａで示す斜め上方から蒸着
することによって、厚さ０．１〜０．５μｍ程度の抵抗
層１３を、前記凸部１１ａから形成した冷陰極１０の先
端部よりも裾野側の基板１１上に形成された二酸化シリ
コン層１２ａと二酸化シリコンマスク１５ａ上とに堆積
させる。それから、図４（Ｆ）に示すように、前記シリ
コン蒸着時と同様に、前記シリコン基板１１を回転させ
ながら、ゲート電極層１４を構成するモリブデンを、前
記シリコン基板１１に対して図中矢印Ａで示す斜め上方
から蒸着し、厚さ０．３μｍ程度のゲート電極層１４を
堆積させる。但し、前記モリブデン蒸着時においては、
垂線１６と回転させる軸との角度を、図４（Ｅ）に示す
工程のそれよりも小さくし、冷陰極１０の先端部よりも
さらに裾野側の基板１１上に形成された二酸化シリコン
層１２ａと二酸化シリコンマスク１５ａとを覆う抵抗層
上に堆積させる。

【００４６】最後に、電子放出源として不要な二酸化シ
リコンマスク１５ａと前記冷陰極１０の先端を覆ってい
る二酸化シリコン層１２ａの一部とをフッ酸とフッ化ア
ンモニウムとの混合水溶液からなるエッチング材料によ
り除去し、図４（Ｇ）に示すように、シリコン基板１１
が含む冷陰極１０の先端部を露出させる。これによっ
て、絶縁層１２、抵抗層１３、ゲート電極層１４の各層
は、冷陰極１０の先端部を取り囲んで冷陰極１０の先端
部分が露出するように形成され、抵抗層１３の冷陰極１
０の近傍の表面は、冷陰極１０の先端部の高さと同程度
の高さを有するように形成される。

【００４７】前記製造方法によって、図４（Ｇ）および
図３に示す本発明の電界放出型電子源装置が作製され
る。

【００４８】図３に示すように、本実施例の冷陰極１０
は、基板電極としてのシリコン基板１１上に円錐状に突
出するように形成されている。前記シリコン基板１１が
含む冷陰極１０の先端部の裾野側には絶縁層１２が形成
されている。前記絶縁層１２は、基板電極をなすシリコ
ン基板１１の表面を酸化することにより形成されたもの
である。前記絶縁層１２上には、抵抗層１３が形成され
ている。さらに、前記抵抗層１３上には、冷陰極１０か
ら電子を放出させるために正電圧が印加される電界印加
電極としてのゲート電極層１４が、抵抗層１３よりもさ
らに冷陰極１０の先端部の裾野側に積層されている。

【００４９】ゲート電極１４に正電圧を印加したとき
に、冷陰極１０とゲート電極１４との間に電流が流れな
ければ、抵抗層１３の冷陰極１０の先端部に近接した部
分は、しばらく時間が経過した後にゲート電極１４と同
電位になる。しかし、冷陰極１０とゲート電極１４との
間にリーク電流が流れると、ゲート電極１４と冷陰極１
０との間の抵抗層１３での電圧降下により、抵抗層１３
の冷陰極１０の先端部に近接した部分の電位は、抵抗層
１３を通じて流れる電流の大きさに応じて、電極１４の
電位よりも低くなる。その結果、冷陰極１０に印加され
る電界が小さくなり、冷陰極１０とゲート電極１４との
間のリーク電流は小さくなる。

【００５０】このようにして、抵抗層１３が形成する抵
抗により、冷陰極１０とゲート電極１４との間のリーク
電流が制限されるので、リーク電流によって電子放出部
が破壊されるのを防止する。

【００５１】本出願人は、図４（Ａ）〜（Ｇ）に示した
工程によって作製した抵抗層１３、およびゲート電極１
４が形成された電界放出型電子源装置Ｌについて、陽極
電流とゲート電流の測定を行った。電界放出型電子源装
置Ｌは、電子放出部のピッチ２０μｍ、電子放出部の個
数１×１０⁴ 個である。電界放出型電子源装置Ｌは、真
空容器内に配置され、電界放出型電子源装置から１ｍｍ
離れた位置にステンレス製の板状の陽極が配置され、陰
極−陽極間電圧２００Ｖ、真空度１×１０^-9Ｔｏｒｒに
て測定が行われた。

【００５２】電界放出型電子源装置Ｌについては、陰極
−ゲート電極間電圧９５Ｖのとき、陽極電流２ｍＡ、ゲ
ート電流１μＡ以下であり、陰極−ゲート電極間電圧１
１０Ｖにて破壊が生じ、その後、陰極−ゲート電極間電
圧１０Ｖにて陽極電流１μＡ以下、ゲート電流１００ｍ
Ａ以上であった。

【００５３】このように、本実施例による装置Ｌの方
が、従来例の装置Ｋよりもゲート電流が小さく、また、
電流放出能力、破壊電圧も優れていることがわかる。

【００５４】尚、上述実施例においては、基板にはシリ
コン基板１１を使用したが、これに限定されるものでは
なく、他の半導体や金属あるいはガラス等の基板に半導
体や金属をコートした基板を用いてもよい。

【００５５】また、シリコン基板１１のエッチングマス
クとして熱酸化による二酸化シリコン層１５を使用した
が、エッチングマスクの材料や形成法は、これに限定さ
れるものではなく、基板の種類とエッチング方法に応じ
たエッチングマスクの材料を用いればよく、また、拡散
や堆積によって形成してもよい。

【００５６】更に、シリコン基板１１のエッチングをド
ライエッチングで行ったが、ウエットエッチングで行っ
てもよい。

【００５７】

【００５８】また、ゲート電極層１４にはモリブデンを
使用したが、これに限定されるものではなく、他の金属
や合金、導電性の酸化物、窒化物を用いてもよい。

【００５９】次に、本発明の電界放出型電子源装置の第
３の実施例を図を参照しながら説明する。

【００６０】本実施例の電界放出型電子源装置は、上述
した第１の実施例において図２（Ｅ）に示した工程によ
って形成する抵抗層１３の材料にシリコンゲルマニュー
ムを用い、スパッタリングにより堆積させた以外は、全
く同じ方法で電界放出型電子源装置Ｍを作製した。

【００６１】電界放出型電子源装置Ｍは、電子放出部の
ピッチ２０μｍ、電子放出部の個数×１０⁴ 個である。
電界放出型電子源装置Ｍは、真空容器内に配置され、電
界放出型電子源装置から１ｍｍ離れた位置にステンレス
製の板状の陽極が配置され、陰極−陽極間電圧２００
Ｖ、真空度１×１０^-9Ｔｏｒｒにて測定が行われた。電
界放出型電子源装置Ｍについて、電界放出型電子源装置
Ｍへの照射光強度１ｎＷ／ｃｍ² 以下において、陰極−
ゲート電極間電圧９０Ｖのとき、陽極電流２ｍＡ、ゲー
ト電流１μＡ以下であり、陰極−ゲート電極間電圧１０
０Ｖにて破壊が生じ、その後、陰極−ゲート電極間電圧
１０Ｖにて陽極電流１μＡ以下、ゲート電流１００ｍＡ
以上であつた。

【００６２】また、電界放出型電子源装置Ｍへの波長６
３２．８ｎｍのレーザ光による照射光強度１ｍＷ／ｃｍ
² において、陰極−ゲート電極間電圧９０Ｖのとさ、陽
極電流２ｍＡ、ゲート電流１μＡ以下であり、陰極−ゲ
ート電極間電圧１００Ｖにて破壊が生じ、その後、陰極
−ゲート電極間電圧１０Ｖにて陽極電流１μＡ以下、ゲ
ート電流１００ｍＡ以上であった。

【００６３】また、上述第１の実施例に記載した電界放
出型電子源装置Ｊについて、電界放出型電子源装置Ｊへ
の波長６３２．８ｎｍのレーザ光による照射光強度１ｍ
Ｗ／ｃｍ² において、陰極−ゲート電極間電圧７０Ｖの
とき、陽極電流２５０μＡ、ゲート電流１μＡ以下であ
り、陰極−ゲート電極間電圧８５Ｖにて破壊が生じ、そ
の後、陰極−ゲート電極間電圧１０Ｖにて陽極電流１μ
Ａ以下、ゲート電流１００ｍＡ以上であった。

【００６４】このように、第３の実施例による電界放出
型電子源装置Ｍの方が、従来例の電界放出型電子源装置
Ｊよりも、光照射によるゲート電流、電流放出能力、破
壊電圧の性能低下が小さく優れていることがわかる。

【００６５】尚、上述実施例においては、抵抗層１３に
はスパッタリングによるシリコンゲルマニュームを使用
したが、抵抗層の材料や形成法は、これに限定されるも
のではなく、また、抵抗層１３は蒸着により堆積させて
もよい。

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【発明の効果】 請求項１に記載の電界放出型電子源装置
の製造方法によれば、抵抗層上に形成され、個々の電子
源を構成する第１のゲート電極部と全体のゲート電極を
構成する第２のゲート電極部とを含み、個々の電子放出
部の破壊が生じにくい電界放出型電子源装置を容易にか
つ高歩留まりで製造することができる。

【００７４】請求項２に記載の電界放出型電子源装置の
製造方法によれば、絶縁層上及び陰極の先端部分の近傍
に形成された抵抗層と、抵抗層上の陰極の先端部分を囲
う部分を除く部分に、陰極から電子を引き出すために形
成されたゲート電極とを含み、電子放出部の破壊が生じ
にくい電界放出型電子源装置を容易にかつ高歩留まりで
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電界放出型電子源装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明に係る電界放出型電子源装置の製造方法
を示す断面図である。

【図３】本発明に係る電界放出型電子源装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図４】本発明に係る電界放出型電子源装置の製造方法
を示す断面図である。

【符号の説明】

10 冷陰極 11 シリコン基板 12 絶縁層 13 抵抗層 14 ゲート電極層 14a 電子放出部ゲート電極 14b 共通ゲート電極 15 二酸化シリコン層 15a 二酸化シリコンマスク

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−84478（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−31347（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−236013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電界において電子を放出する電界放出
   型電子源装置の製造方法であって半導体又は金属からなる基板上に、陰極を形成すること
   となる突出した部分を形成するステップと、 前記突出した部分を含む前記基板表面上に、酸化するこ
   とによって絶縁層を形成するステップと、 前記絶縁層上の前記突出した部分の先端部分を除いた部
   分に抵抗層を形成するステップと、 前記抵抗層上にゲート電極層を形成するステップと、 前記絶縁層の前記突出した部分の先端部分を除去して陰
   極の先端部分を露出させるステップと、 前記ゲート電極の、前記陰極の先端部分を囲う部分とそ
   の他の部分とを分離するステップ とを含む電界放出型電
   子源装置の製造方法。
2. 【請求項２】 高電界において電子を放出する電界放出
   型電子源装置の製造方法であって半導体又は金属からな
   る基板上に、陰極を形成することとなる突出した部分を
   形成するステップと、 前記突出した部分を含む前記基板表面上に、酸化するこ
   とによって絶縁層を形成するステップと、 前記絶縁層上の前記突出した部分の先端部分を除いた部
   分に抵抗層を形成するステップと、 前記抵抗層上の前記突出した部分の先端部分を囲う部分
   を除いた部分にゲート電極層を形成するステップと、 前記絶縁層の前記突出した部分の先端部分を除去して陰
   極の先端部分を露出させるステップ とを含む電界放出型
   電子源装置の製造方法。