JP3207700B2 - Method of manufacturing field emission type electron source device - Google Patents

Method of manufacturing field emission type electron source device

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JP3207700B2
JP3207700B2 JP5940595A JP5940595A JP3207700B2 JP 3207700 B2 JP3207700 B2 JP 3207700B2 JP 5940595 A JP5940595 A JP 5940595A JP 5940595 A JP5940595 A JP 5940595A JP 3207700 B2 JP3207700 B2 JP 3207700B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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
子源装置製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to a method of manufacturing a field-emission electron source device which emits electrons in a high electric field, producing the field emission electron source device comprising in particular an integrated cathode and gate electrode on a substrate About the method.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of microfabrication technology used in the field of integrated circuits or thin films, the technology of manufacturing a field emission electron source that emits electrons in a high electric field has been remarkable. 2. Description of the Related Art A field emission type electron source device having a field emission type cold cathode having a small structure has been manufactured. The field emission cold cathode of this type of electron source device is the most basic electron emission device among the main components constituting a triode type micro electron tube or micro electron gun.

【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。
Meanwhile, a field emission type electron source device including a large number of electron emission portions has been devised as a component such as a micro triode or a thin display element. The operation and manufacturing method of the field emission type electron source are as follows. , Stanford Research Institute
rch Institute). A. CA Spindt et al., Journal of Applied Physics (Journal of Applied Physics).
Applied Physics, Vol. 47, 12
No. 5248-5263 (December 1976). A. U.S. Pat. No. 4,307,507 to Spindt et al. F. Nos. 4,307,507 and 4,513,308 to HF Gray et al.

【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。
This device, ie, a field emission type electron source device, comprises a cold cathode which emits electrons according to the field emission principle,
A gate electrode as an electric field application electrode for applying a positive voltage to apply an electric field to the cold cathode to emit electrons.

【0005】[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。
In these field emission type electron sources, the leakage current at the surface of the insulating layer due to contamination in the fabrication process in some of the fabricated electron emission portions is considered. The electron emitted from the cold cathode has many components that enter the gate electrode due to variations in the shape caused by the unevenness of the fabrication process, and a relatively large leak current flows between the cold cathode and the gate electrode. May flow. Due to these leak currents, there is a problem that the electron emission portion is destroyed by a temperature rise due to generation of Joule heat or plasma generated by gas release.

【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。
Further, in these field emission electron sources, the cold cathode is extremely sharpened in order to lower the operating voltage, so that the temperature at the tip end is likely to rise due to the Nottingham effect and Joule heat. The operating voltage is relatively low due to the variation in the shape of the tip of the cold cathode caused by the non-uniformity of the fabrication process, and there is an electron-emitting portion that can be broken at a relatively low operating voltage.

【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。
In a field emission type electron source including a large number of electron emission portions, if a part of the electron emission portions is broken, the cold cathode and the gate electrode are short-circuited in many cases, and the entire electron source functions. Will be gone.

【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製造方
法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces a leak current between a cold cathode and a gate electrode so as not to cause destruction in an electron emission portion. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a field emission electron source device in which the emission current from the cold cathode is reduced so that the operating voltage does not break down, and the yield and the reliability are not reduced.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】 請求項に記載の電界放
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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source device, comprising: forming a protruding portion for forming a cathode on a substrate made of a semiconductor or a metal; , On the substrate surface including the protruding part,
Forming an insulating layer by oxidizing, forming a resistive layer on a portion of the insulating layer excluding a tip end of a protruding portion, forming a gate electrode layer on the resistive layer, Removing the tip portion of the protruding portion to expose the tip portion of the cathode; and separating the portion of the gate electrode surrounding the tip portion of the cathode from other portions.

【0013】請求項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。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field emission type electron source device, comprising the steps of: forming a projecting portion for forming a cathode on a substrate made of a semiconductor or a metal; Forming an insulating layer on the surface of the substrate by oxidizing, forming a resistive layer on a portion of the insulating layer excluding a protruding portion, and a protruding portion on the resistive layer Forming a gate electrode layer in a portion excluding a portion surrounding the above, and removing a tip portion of a protruding portion of the insulating layer to expose a tip portion of the cathode.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【作用】 請求項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。
In the method of manufacturing a field emission type electron source device according to claim 1 , a step of forming a resistive layer on a portion of the insulating layer excluding a tip of a protruding portion, and a step of forming a gate electrode layer on the resistive layer And the step of separating the portion surrounding the front end portion of the cathode of the gate electrode layer from the other portion, so that the second portion is formed on the resistance layer and constitutes each electron source. A field emission electron source device including one gate electrode portion and a second gate electrode portion constituting the entire gate electrode can be easily manufactured, in which individual electron emission portions are hardly damaged.

【0020】請求項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。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a field emission type electron source device, wherein a resistive layer is formed on a portion of the insulating layer excluding a tip portion of the protruding portion; Forming a gate electrode layer in a portion excluding a portion surrounding the tip portion of
A resistance layer formed on the insulating layer and in the vicinity of the tip portion of the cathode, and a portion except for a portion surrounding the tip portion of the cathode on the resistance layer, including a gate electrode formed to extract electrons from the cathode, It is possible to easily manufacture a field emission type electron source device in which the electron emission portion is not easily broken.

【0021】[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。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Will be described with reference to the drawings.

【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。
The field emission type electron source device of the present embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a silicon substrate 11, a cold cathode 10, an insulating layer 12, a resistance layer 13, and an electron emission portion gate electrode 14
a and a common gate electrode 14b.

【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。
Here, an embodiment of a method for manufacturing a field emission type electron source according to the present invention will be described with reference to FIG.

【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。
First, as shown in FIG.
= N-type silicon substrate 11 of 0.01 to 0.02 Ω · cm
Is thermally oxidized to form a thermally oxidized silicon layer 15 having a thickness of 0.2 to 0.3 μm. Next, for example, a circular pattern is formed on the surface of the thermally oxidized silicon layer 15 using a resist, and the thermally oxidized silicon layer 15 is etched to form a circular thermally oxidized silicon mask as shown in FIG. 15a is formed.

【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。
Then, the thermal silicon oxide mask 15
2A, the surface of the silicon substrate 11 is isotropically etched by a dry etching method, and a projection 11a for forming the conical cold cathode 10 as shown in FIG. Formed on the surface of In this embodiment, the convex portion 11a has a conical shape.
However, the shape of the convex portion 11a for constructing is not limited to this. Further, the surface of the silicon substrate 11 on which the protrusions 11a are formed is thermally oxidized, as shown in FIG.
A thermally oxidized silicon layer 12a having a thickness of about 0.3 to 0.5 μm is grown. During this thermal oxidation, the surface of the projection 11a of the silicon substrate 11 is also thermally oxidized at the same time, and a conical cold cathode 10 is formed.

【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。
Then, the silicon substrate 11 including the cold cathode 10 is placed in a vacuum deposition apparatus, and as shown in FIG. 2E, while rotating the silicon substrate 11 about the perpendicular 16 of the cold cathode 10, Silicon which becomes the resistance layer 13 is vapor-deposited on the silicon substrate 11 from obliquely above indicated by an arrow A in the figure to form a resistance layer 13 having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm from the protrusion 11a. The cold cathode 10 is deposited on the silicon dioxide layer 12a and the silicon dioxide mask 15a formed on the substrate 11 on the foot side of the tip of the cold cathode 10. Then, as shown in FIG. 2 (F), while rotating the silicon substrate 11 in the same manner as in the silicon deposition, the molybdenum constituting the gate electrode layer 14 is moved with respect to the silicon substrate 11 by an arrow A in the figure. A gate electrode layer 14 having a thickness of about 0.3 μm was deposited from obliquely above as shown in FIG.
It is deposited on the resistance layer 13.

【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。
Next, a silicon dioxide mask 15a unnecessary as an electron emission source and a part of the silicon dioxide layer 12a covering the tip of the cold cathode 10 are etched with an etching material comprising a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. Then, the tip of the cold cathode 10 included in the silicon substrate 11 is exposed as shown in FIG. Thus, the insulating layer 12, the resistance layer 13, and the gate electrode layer 14 are formed so as to surround the tip of the cold cathode 10 and expose the tip of the cold cathode 10, and the cold cathode 1 of the gate electrode layer 14 is formed.
The surface near zero is formed so as to have the same height as the height of the tip of the cold cathode 10.

【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。
Finally, using a resist on the surface of the gate electrode layer 14, for example, a pattern cut out in the form of a donut is formed, and the gate electrode layer 14 is etched, as shown in FIG. It is separated into a donut-shaped electron emission portion gate electrode 14a and a common gate electrode 14b. By the above manufacturing method, the field emission type electron source device of the present invention shown in FIG. 2H and FIG. 1 is manufactured.

【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。
As shown in FIG. 1, the cold cathode 10 of this embodiment
Are formed so as to protrude conically on a silicon substrate 11 as a substrate electrode. An insulating layer 12 is formed on the foot of the cold cathode 10 included in the silicon substrate 11. The insulating layer 12 is formed by oxidizing the surface of the silicon substrate 11 forming a substrate electrode. On the insulating layer 12, a resistance layer 13 is formed. Further, a gate electrode layer 14 as an electric field application electrode to which a positive voltage is applied in order to emit electrons from the cold cathode 10 is laminated on the resistance layer 13. The gate electrode layer 14 includes an electron emission portion gate electrode 14a,
It is separated from the common gate electrode 14b. The electron emission portion gate electrode 14a is electrically connected to the common gate electrode 14b via the resistance layer 13.

【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。
If a current does not flow between the cold cathode 10 and the electron emitting portion get electrode 14a when a positive voltage is applied to the common gate electrode 14b, the electron emitting portion gate electrode 14a
Is the common gate electrode 14b
And the same potential as. However, when a leak current flows between the cold cathode 10 and the electron emission portion gate electrode 14a, a current flows between the electron emission portion gate electrode 14a and the common gate electrode 14b through the resistance layer 13, and Due to the voltage drop, the potential of the electron emission portion gate electrode 14a becomes lower than the potential of the common gate electrode 14b according to the magnitude of the current flowing through the resistance layer 13. As a result, the cold cathode 1
0 and the electric field applied between the electron emitting portion gate electrode 14a becomes small, and the cold cathode 10 and the electron emitting portion gate electrode 1
4a is small.

【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。
As described above, the resistance formed by the resistance layer 13 limits the leakage current between the cold cathode 10 and the electron emission portion gate electrode 14a, so that the electron emission portion is destroyed by the leak current. To prevent

【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。
The applicant of the present invention has a field emission type electron source device formed by the steps shown in FIGS. 2A to 2H and having a resistance layer 13, an electron emission portion gate electrode 14a and a common gate electrode 14b formed thereon. J and the resistance layer 13 formed by the steps shown in FIGS. 2A to 2H and omitting the steps shown in FIGS. 2E and 2H are not formed.
Further, the gate electrode layer 14 is formed by the
The anode current and the gate current were measured for the conventional field emission electron source device K which was not separated into the common gate electrode 14b and the common gate electrode 14b.

【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。
In each of the field emission type electron source devices J and K, the pitch of the electron emitting portions is 20 μm, and the number of the electron emitting portions is 1 × 10
There are four . The field emission type electron source devices J and K are both disposed in a vacuum vessel and 1 mm from the field emission type electron source device.
A stainless plate-shaped anode was placed at a distant position, and the measurement was performed at a voltage between the cathode and the anode of 200 V and a degree of vacuum of 1 × 10 −9 Torr. Regarding the field emission type electron source device J, when the voltage between the cathode and the gate electrode is 90 V, the anode current 2
mA, the gate current was 1 μA or less, and breakdown occurred at a cathode-gate electrode voltage of 100 V. Thereafter, the anode current was 1 μA or less, and the gate current was 100 mA or more at a cathode-gate electrode voltage of 10 V. Regarding the field emission type electron source device K, when the voltage between the cathode and the gate electrode is 60 V, the anode current is 200 μA and the gate current is 5 μA, and breakdown occurs at the voltage between the cathode and the gate electrode 70 V. At a voltage of 10 V, the anode current was 1 μA or less, and the gate current was 100 mA or more.

【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。
Thus, the device J according to the invention is
It can be seen that the gate current is smaller than the device K of the conventional example, and the current emission capability and the breakdown voltage are excellent.

【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。
In this embodiment, the silicon substrate 11 is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this. A substrate obtained by coating another semiconductor, metal, glass, or the like with a semiconductor or metal may be used. May be used.

【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。
Although the silicon dioxide layer 15 formed by thermal oxidation is used as an etching mask for the silicon substrate 11, the material and forming method of the etching mask are not limited to these, but may be varied depending on the type of the substrate and the etching method. An etching mask material may be used, or it may be formed by diffusion or deposition.

【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。
Further, the etching of the silicon substrate 11 is performed by dry etching, but may be performed by wet etching.

【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。
Although silicon formed by oblique rotation evaporation is used for the resistance layer 13, the material and formation method of the resistance layer are not limited to this, and another resistor may be used. 13 may be deposited by sputtering.

【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。
Further, molybdenum is used for the gate electrode layer 14. However, the present invention is not limited to this, and other metals, alloys, conductive oxides, and nitrides may be used.

【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。
Next, a second embodiment of the field emission type electron source device of the present invention will be described with reference to the drawings.

【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。
The field emission type electron source device of this embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device includes a silicon substrate 11, a cold cathode 10, an insulating layer 12, a resistance layer 13, and a gate electrode layer 14.

【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。
Here, an embodiment of a method of manufacturing a field emission type electron source according to the present invention will be described with reference to FIG.

【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。
First, as shown in FIG.
= N-type silicon substrate 11 of 0.01 to 0.02 Ω · cm
Is thermally oxidized to form a thermally oxidized silicon layer 15 having a thickness of 0.2 to 0.3 μm. Then, for example, a circular pattern is formed on the surface of the thermal silicon oxide layer 15 using a resist, and the thermal silicon oxide layer 15 is etched to form a circular thermal silicon oxide mask 15a as shown in FIG. Form.

【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。
Then, the thermal silicon oxide mask 15
4A, the surface of the silicon substrate 11 is isotropically etched by a dry etching method, and as shown in FIG. 11 is formed on the surface. In this embodiment, the convex portion 11a has a conical shape, but the shape of the convex portion 11a for forming the cold cathode 10 is not limited to this. Further, the surface of the silicon substrate 11 on which the protruding portions 11a are formed is thermally oxidized, and as shown in FIG.
Thermal silicon oxide layer 12a having a thickness of about 0.5 μm
Grow. During this thermal oxidation, the surface of the projection 11a of the silicon substrate 11 is also thermally oxidized at the same time, and a conical cold cathode 10 is formed.

【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。
Then, the silicon substrate 11 including the cold cathode 10 is placed in a vacuum evaporation apparatus, and as shown in FIG. 4E, while rotating the silicon substrate 11 about the perpendicular 16 of the cold cathode 10, Silicon which becomes the resistance layer 13 is vapor-deposited on the silicon substrate 11 from obliquely above indicated by an arrow A in the figure to form a resistance layer 13 having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm from the protrusion 11a. The cold cathode 10 is deposited on the silicon dioxide layer 12a and the silicon dioxide mask 15a formed on the substrate 11 on the foot side of the tip of the cold cathode 10. Then, as shown in FIG. 4F, while rotating the silicon substrate 11, the molybdenum constituting the gate electrode layer 14 is moved with respect to the silicon substrate 11 by an arrow A as shown in FIG. The gate electrode layer 14 having a thickness of about 0.3 μm is deposited from obliquely above indicated by. However, during the molybdenum deposition,
The angle between the perpendicular 16 and the axis to be rotated is made smaller than that in the step shown in FIG. 4E, and the silicon dioxide layer 12a formed on the substrate 11 further on the foot side than the tip of the cold cathode 10 is formed. It is deposited on a resistance layer covering the silicon dioxide mask 15a.

【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。
Finally, an unnecessary silicon dioxide mask 15a as an electron emission source and a part of the silicon dioxide layer 12a covering the tip of the cold cathode 10 are etched with a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride. The silicon substrate 11 is removed as shown in FIG.
The tip of the cold cathode 10 is exposed. As a result, the insulating layer 12, the resistance layer 13, and the gate electrode layer 14 are formed so as to surround the tip of the cold cathode 10 and expose the tip of the cold cathode 10.
The surface near 0 is formed so as to have the same height as the height of the tip of the cold cathode 10.

【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。
According to the above manufacturing method, the field emission type electron source device of the present invention shown in FIGS.

【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。
As shown in FIG. 3, as shown in FIG.
Are formed so as to protrude conically on a silicon substrate 11 as a substrate electrode. An insulating layer 12 is formed on the foot of the cold cathode 10 included in the silicon substrate 11. The insulating layer 12 is formed by oxidizing the surface of the silicon substrate 11 forming a substrate electrode. On the insulating layer 12, a resistance layer 13 is formed. Further, on the resistance layer 13, a gate electrode layer 14 as an electric field application electrode to which a positive voltage is applied in order to emit electrons from the cold cathode 10 is further provided at the tip of the cold cathode 10 than the resistance layer 13. It is laminated on the foot side.

【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。
If a current does not flow between the cold cathode 10 and the gate electrode 14 when a positive voltage is applied to the gate electrode 14, the portion of the resistive layer 13 close to the tip of the cold cathode 10 will remain for a while. After that, the potential becomes the same as that of the gate electrode 14. However, when a leak current flows between the cold cathode 10 and the gate electrode 14, the gate electrode 14 and the cold cathode 1
0, the voltage drop in the resistance layer 13 causes the resistance layer 13
The potential of the portion near the tip of the cold cathode 10 becomes lower than the potential of the electrode 14 in accordance with the magnitude of the current flowing through the resistance layer 13. As a result, the electric field applied to the cold cathode 10 decreases, and the leakage current between the cold cathode 10 and the gate electrode 14 decreases.

【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。
As described above, the resistance formed by the resistance layer 13 limits the leakage current between the cold cathode 10 and the gate electrode 14, so that the electron emission portion is prevented from being destroyed by the leakage current. .

【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。
The present applicant has proposed a resistive layer 13 and a gate electrode 1 formed by the steps shown in FIGS. 4 (A) to 4 (G).
The anode current and the gate current were measured for the field emission type electron source device L on which No. 4 was formed. In the field emission type electron source device L, the pitch of the electron emission portions is 20 μm, and the number of the electron emission portions is 1 × 10 4 . The field emission type electron source device L is disposed in a vacuum vessel and is 1 mm from the field emission type electron source device.
A stainless plate-shaped anode was placed at a distant position, and the measurement was performed at a voltage between the cathode and the anode of 200 V and a degree of vacuum of 1 × 10 −9 Torr.

【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。
In the field emission type electron source device L, when the voltage between the cathode and the gate electrode is 95 V, the anode current is 2 mA and the gate current is 1 μA or less.
Breakdown occurs at 10 V. Thereafter, at a voltage between the cathode and the gate electrode of 10 V, an anode current of 1 μA or less and a gate current of 100 m
A or more.

【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。
As described above, the device L according to the present embodiment has a smaller gate current than the conventional device K, and
It can be seen that the current emission capability and breakdown voltage are also excellent.

【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。
In the above embodiment, the silicon substrate 11 is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this. A substrate obtained by coating another semiconductor, metal, glass, or the like with a semiconductor or metal may be used. May be used.

【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。
Although the silicon dioxide layer 15 formed by thermal oxidation is used as an etching mask for the silicon substrate 11, the material and forming method of the etching mask are not limited to these, but may be varied according to the type of the substrate and the etching method. An etching mask material may be used, or it may be formed by diffusion or deposition.

【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。
Further, the etching of the silicon substrate 11 is performed by dry etching, but may be performed by wet etching.

【0057】[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。
Although molybdenum is used for the gate electrode layer 14, the present invention is not limited to this, and other metals, alloys, conductive oxides, and nitrides may be used.

【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。
Next, a third embodiment of the field emission type electron source device of the present invention will be described with reference to the drawings.

【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。
In the field emission type electron source device of this embodiment, the resistance layer 13 formed by the process shown in FIG. 2E in the first embodiment is made of silicon germanium and deposited by sputtering. A field emission type electron source device M was manufactured in exactly the same manner as above.

【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。
The field emission type electron source device M has a pitch of electron emission portions of 20 μm and the number of electron emission portions × 10 4 .
The field emission type electron source device M is disposed in a vacuum vessel, a stainless steel plate-shaped anode is disposed at a position 1 mm away from the field emission type electron source device, and a cathode-anode voltage 200
V, the measurement was performed at a degree of vacuum of 1 × 10 −9 Torr. Regarding the field emission type electron source device M, when the irradiation light intensity to the field emission type electron source device M is 1 nW / cm 2 or less, the negative electrode
When the voltage between the gate electrodes is 90 V, the anode current is 2 mA and the gate current is 1 μA or less.
Destruction occurs at 0 V, and thereafter, an anode current of 1 μA or less and a gate current of 100 mA at a cathode-gate electrode voltage of 10 V.
That was all.

【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。
The wavelength 6 applied to the field emission type electron source device M
Irradiation light intensity 1 mW / cm by 32.8 nm laser light
In 2 , the cathode-gate electrode voltage was 90 V, the anode current was 2 mA, the gate current was 1 μA or less, and breakdown occurred at a cathode-gate electrode voltage of 100 V. The current was 1 μA or less, and the gate current was 100 mA or more.

【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。
Further, with respect to the field emission type electron source device J described in the first embodiment, the irradiation light intensity of the laser beam having a wavelength of 632.8 nm to the field emission type electron source device 1 m was 1 m.
At W / cm 2 , when the voltage between the cathode and the gate electrode is 70 V, the anode current is 250 μA and the gate current is 1 μA or less, and breakdown occurs at the voltage between the cathode and the gate electrode of 85 V. And anode current 1μ
A or less, and the gate current was 100 mA or more.

【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。
As described above, the field emission type electron source device M according to the third embodiment has a lower gate current, current emission capability and breakdown voltage due to light irradiation than the conventional field emission type electron source device J. It can be seen that the performance degradation is small and excellent.

【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。
[0065] In the above embodiment, although the resistive layer 13 using silicon germanium by sputtering, the materials and the forming method of the resistance layer is not limited to this, or, the resistance layer 13 It may be deposited by vapor deposition.

【0066】[0066]

【0067】[0067]

【0068】[0068]

【0069】[0069]

【0070】[0070]

【0071】[0071]

【0072】[0072]

【0073】[0073]

【発明の効果】 請求項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。
Effects of the Invention] According to the method of manufacturing the field emission-type electron source according to claim 1, formed on the resistive layer, the first gate electrode and the overall gate electrode portion of which constitutes an individual electron source A field emission type electron source device that includes the second gate electrode portion and hardly causes destruction of individual electron emission portions can be easily manufactured at a high yield.

【0074】請求項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。
According to the method of manufacturing a field emission type electron source device of the second aspect , the resistance layer formed on the insulating layer and near the tip of the cathode and the tip of the cathode on the resistance layer are surrounded. A field-emission electron source device that includes a gate electrode formed to extract electrons from the cathode in a portion other than the portion and in which the electron-emitting portion is not easily broken can be easily manufactured with a high yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of a field emission type electron source device according to the present invention.

【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。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a field emission electron source device according to the present invention.

【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。
FIG. 3 is a perspective view showing one embodiment of a field emission type electron source device according to the present invention.

【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。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a field emission electron source device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 10 Cold cathode 11 Silicon substrate 12 Insulating layer 13 Resistive layer 14 Gate electrode layer 14a Electron emission gate electrode 14b Common gate electrode 15 Silicon dioxide layer 15a Silicon dioxide mask

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 Continuation of the front page (56) References JP-A-6-84478 (JP, A) JP-A-8-31347 (JP, A) JP-A-8-236013 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) H01J 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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
1. A method of manufacturing a field emission type electron source device for emitting electrons in a high electric field, wherein a cathode is formed on a substrate made of a semiconductor or a metal.
Forming a protruding portion to be oxidized on the surface of the substrate including the protruding portion.
Forming an insulating layer, and a portion of the insulating layer excluding a tip portion of the protruding portion.
Forming a resistive layer, forming a gate electrode layer on the resistive layer, and removing a tip of the protruding portion of the insulating layer to form a shadow.
Exposing a tip portion of the pole; and a portion of the gate electrode surrounding the tip portion of the cathode.
A field emission type electron source device comprising the steps of :
【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
2. A method of manufacturing a field emission type electron source device for emitting electrons in a high electric field, comprising a semiconductor or a metal.
The protruding part that will form the cathode on the substrate
Forming and oxidizing on the substrate surface including the protruding portions.
Forming an insulating layer, and a portion of the insulating layer excluding a tip portion of the protruding portion.
Forming a resistive layer, and enclosing a tip portion of the protruding portion on the resistive layer.
Forming a gate electrode layer on the portion excluding the above, and removing the tip of the protruding portion of the insulating layer to remove the shadow.
Method of manufacturing a field emission electron source device including the step of exposing the tip portion of the pole.
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