JP3295864B2 - Field emission cathode and method of manufacturing the same - Google Patents

Field emission cathode and method of manufacturing the same

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JP3295864B2
JP3295864B2 JP24086393A JP24086393A JP3295864B2 JP 3295864 B2 JP3295864 B2 JP 3295864B2 JP 24086393 A JP24086393 A JP 24086393A JP 24086393 A JP24086393 A JP 24086393A JP 3295864 B2 JP3295864 B2 JP 3295864B2
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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、電界放出陰極とその製
造方法に関する。高電界によって電子を放出させる電界
放出陰極は、真空管の熱陰極に替える陰極として古くか
ら提案されていたが、実用化することはできなかった。
The present invention relates to a field emission cathode and a method for manufacturing the same. A field emission cathode that emits electrons by a high electric field has long been proposed as a cathode replacing a hot cathode of a vacuum tube, but has not been put to practical use.

【0002】近年、半導体製造技術として開発された微
細加工技術を用いて電界放出陰極を製造することが試み
られている。この微細加工技術を用いると、高電界を形
成することができるミクロンオーダの微小な電界放出陰
極を製造することができ、また、微細構造を有するた
め、高密度の集積化が可能である。
In recent years, attempts have been made to manufacture field emission cathodes using microfabrication techniques developed as semiconductor manufacturing techniques. By using this microfabrication technology, a minute field emission cathode on the order of microns in which a high electric field can be formed can be manufactured, and since it has a fine structure, high-density integration is possible.

【0003】一方、電界放出陰極の電子源としての性能
を考えた場合、加熱手段を必要とする熱陰極に比べて高
効率であり、高密度の電子ビームを形成することができ
る等の利点を有している。また、放出された電子が真空
中を自由に移動することができるため、導体、半導体等
のように、結晶を構成する原子等と衝突しながら移動す
る場合に比べて高速で移動することができる。これらの
特徴を活かして、電界放出陰極を高速演算素子、薄型の
高輝度ディスプレイ等に応用することが期待されてい
る。
On the other hand, considering the performance of a field emission cathode as an electron source, it has advantages such as higher efficiency and higher density of electron beam than a hot cathode which requires heating means. Have. In addition, since the emitted electrons can move freely in a vacuum, they can move at a higher speed than when they move while colliding with atoms or the like constituting a crystal, such as a conductor or a semiconductor. . Taking advantage of these features, it is expected that the field emission cathode is applied to high-speed arithmetic elements, thin high-brightness displays, and the like.

【0004】[0004]

【従来の技術】電界放出陰極は、先端が尖ったエミッタ
ティップと、このエミッタティップの先端に開口を有す
る電子引き出し用ゲート電極から構成される。エミッタ
ティップとゲート電極の間に適当な電圧を印加すると、
エミッタティップの先端に高電界がかかりエミッタティ
ップから電子が電界放出される。電界放出陰極の製造方
法としては蒸着法とエッチング法が知られている。
2. Description of the Related Art A field emission cathode comprises an emitter tip having a sharp tip and an electron extraction gate electrode having an opening at the tip of the emitter tip. When an appropriate voltage is applied between the emitter tip and the gate electrode,
A high electric field is applied to the tip of the emitter tip, and electrons are field-emitted from the emitter tip. As a method for manufacturing a field emission cathode, a vapor deposition method and an etching method are known.

【0005】図4は、従来の蒸着法による電界放出陰極
の製造工程説明図であり、(A)〜(D)は各工程を示
している。この図において、21は基板、22は絶縁
膜、221 は開口、23はゲート電極材料層、231
開口、24は犠牲層、25は電子放出材料、251 はエ
ミッタティップである。
FIGS. 4A to 4D are views for explaining a process of manufacturing a field emission cathode by a conventional vapor deposition method, and FIGS. In this figure, 21 is a substrate, 22 is an insulating film, 22 1 is an opening, 23 is a gate electrode material layer, 23 1 is an opening, 24 is a sacrificial layer, 25 is an electron emitting material, and 25 1 is an emitter tip.

【0006】この製造工程説明図によって従来の蒸着法
による電界放出陰極の製造方法を説明する。
A method for manufacturing a field emission cathode by a conventional vapor deposition method will be described with reference to this manufacturing process diagram.

【0007】第1工程(図4(A)参照) Siからなる基板21の上に、SiO2 からなる絶縁膜
22を堆積し、その上にMoからなるゲート電極材料層
23を形成し、その上に開口を有するレジスト膜を形成
し、このレジスト膜の開口を通してゲート電極材料層2
3を選択的にエッチングして開口231 を形成し、この
開口231 を通して絶縁膜22をRIEによって選択的
にエッチングして開口221 を形成する。
First step (see FIG. 4A) An insulating film 22 made of SiO 2 is deposited on a substrate 21 made of Si, and a gate electrode material layer 23 made of Mo is formed thereon. A resist film having an opening thereon is formed, and a gate electrode material layer 2 is formed through the opening of the resist film.
3 is selectively etched to form an opening 23 1, the insulating film 22 through the opening 23 1 is selectively etched by RIE to form an opening 22 1.

【0008】第2工程(図4(B)参照) 斜め蒸着法によって、開口221 を有するゲート電極材
料層23の上のみにAl2 3 からなる犠牲層24を形
成する。
[0008] the second step (see FIG. 4 (B)) oblique vapor deposition method to form a sacrificial layer 24 of Al 2 O 3 only on the gate electrode material layer 23 having an opening 22 1.

【0009】第3工程(図4(C)参照) 犠牲層24の上からMoからなる電子放出材料25を蒸
着によって堆積して、絶縁膜22の開口221 の底面上
に先端が尖ったエミッタティップ251 を形成する。こ
の蒸着によって犠牲層24の上にも電子放出材料25が
堆積される。
A third step is deposited by vapor deposition (FIG. 4 (C) see) the electron-emitting material 25 made of Mo from the top of the sacrificial layer 24, the emitter having a sharp tip on the bottom surface of the opening 22 1 of the insulating film 22 to form a tip 25 1. The electron emission material 25 is also deposited on the sacrificial layer 24 by this vapor deposition.

【0010】第4工程(図4(D)参照) 犠牲層24をエッチングして除去することによって、犠
牲層24の上に堆積された電子放出材料25をリフトオ
フして電界放出陰極を完成する。
Fourth step (see FIG. 4D) The sacrifice layer 24 is removed by etching to lift off the electron emission material 25 deposited on the sacrifice layer 24 to complete the field emission cathode.

【0011】図5は、従来のエッチング法による電界放
出陰極の製造工程説明図であり、(A)〜(G)は各工
程を示している。この図において、31は基板、311
は突起、312 はエミッタティップ、32は酸化膜、3
1 はエッチングマスク、33は酸化膜、341 ,34
2 は絶縁膜、351 ,352 はゲート電極材料膜、35
3 はゲート電極である。
FIGS. 5A to 5G are views for explaining a process for manufacturing a field emission cathode by a conventional etching method, and FIGS. In this figure, 31 is a substrate, 31 1
Protrusions, 31 2 emitter tip, 32 oxide film, 3
2 1 etching mask, 33 oxide film, 34 1, 34
2 an insulating film, 35 1, 35 2 a gate electrode material film, 35
3 is a gate electrode.

【0012】この製造工程説明図によって従来のエッチ
ング法による電界放出陰極の製造方法を説明する。
A method for manufacturing a field emission cathode by a conventional etching method will be described with reference to this manufacturing process explanatory diagram.

【0013】第1工程(図5(A)参照) Siからなる基板31の上面を熱酸化してSiO2 から
なる酸化膜32を形成する。
First Step (See FIG. 5A) An upper surface of a substrate 31 made of Si is thermally oxidized to form an oxide film 32 made of SiO 2 .

【0014】第2工程(図5(B)参照) 第1工程で形成した酸化膜32をフォトリソグラフィー
技術を用いてパターニングして円形のエッチングマスク
321 を形成する。
[0014] patterned to form an etching mask 32 first round using a second step (see FIG. 5 (B) refer) photolithography an oxide film 32 formed in the first step.

【0015】第3工程(図5(C)参照) 第2工程で形成したエッチングマスク321 を用いてR
IEすることによって基板31をエッチングして、エッ
チングマスク321 の下に突起311 を形成する。
A third step using (FIG. 5 (C) see) etching mask 32 1 formed in the second step R
By etching the substrate 31 by IE, forming the protrusions 31 1 under the etching mask 32 1.

【0016】第4工程(図5(D)参照) 第3工程で形成した突起311 の表面を熱酸化してSi
2 からなる酸化膜33を形成し、基板に先端が尖った
エミッタティップ312 を形成する。
[0016] In the fourth step (FIG. 5 (D) refer) projections 31 1 of the surface formed in the third step is thermally oxidized Si
The oxide film 33 made of O 2 to form, to form an emitter tip 312 having a sharp tip to the substrate.

【0017】第5工程(図5(E)参照) 第4工程で形成したエミッタティップ312 の周辺の酸
化膜33の上と、エッチングマスク321 の上に、スパ
ッタリッグによってSiNからなる絶縁膜34 1 ,34
2 を形成し、さらにその上にCrからなるゲート電極材
料膜351 ,352 を形成する。
Fifth step (see FIG. 5E) The emitter tip 31 formed in the fourth stepTwoAcid around
On the oxide film 33 and the etching mask 321On the spa
Insulating film 34 made of SiN by ttarig 1, 34
Two, And a gate electrode material made of Cr thereon
Material film 351, 35TwoTo form

【0018】第6工程(図5(F)参照) SiO2 からなる酸化膜32と酸化膜33をエッチング
して、エミッタティップ312 の上のSiNからなる絶
縁膜342 とゲート電極材料膜352 をリフトオフす
る。
[0018] Sixth Step (Fig. 5 (F) see) the oxide film 32 and oxide film 33 made of SiO 2 is etched, the insulating film 34 2 and the gate electrode material film 35 made of SiN on the emitter tip 31 2 Lift off 2

【0019】第7工程(図5(G)参照) 絶縁膜341 の上のゲート電極材料膜351 をパターニ
ングしてゲート電極353 を形成して電界放出陰極を完
成する。
The seventh step (see FIG. 5 (G)) to form a gate electrode 35 3 by patterning the gate electrode material film 35 1 on the insulating film 34 1 to complete the field emission cathode.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】電界放出陰極の電子引
き出し電圧はエミッタティップの先端の電界集中の程度
により決まるため、エミッタティップの先端の周囲のゲ
ート電極の開口を縮小することは、電子引き出し電圧を
下げる上で有効な手段である。しかし、前記従来の電界
放出陰極の製造方法によると、ゲート電極の開口はエミ
ッタティップを取り囲む絶縁膜の開口より小さくするこ
とはできなかった。本発明は、ゲート電極の開口がエミ
ッタティップを取り囲む絶縁膜の開口より小さく電子引
出し電圧を下げることができる電界放出陰極を提供する
ことを目的とする。
Since the electron extraction voltage of the field emission cathode is determined by the degree of electric field concentration at the tip of the emitter tip, reducing the opening of the gate electrode around the tip of the emitter tip requires the electron extraction voltage. It is an effective means for lowering However, according to the conventional method for manufacturing a field emission cathode, the opening of the gate electrode cannot be made smaller than the opening of the insulating film surrounding the emitter tip. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a field emission cathode in which an opening of a gate electrode is smaller than an opening of an insulating film surrounding an emitter tip and can reduce an electron extraction voltage.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる電界放出
陰極の製造方法においては、基板上に電子を放出するエ
ミッタティップと、該エミッタティップを取り囲む開口
を有る絶縁膜を形成する工程と、該エミッタティップ
の表面と該絶縁膜の上にエッチングによって除去するこ
とができる材料を堆積して、該絶縁膜の開口より小さい
開口を有する犠牲層を形成する工程と、該犠牲層を該絶
縁膜の開口よりも大きい形状にパターニングする工程
と、該犠牲層の上にゲート電極材料を堆積する工程と、
該犠牲層を除去してゲート電極を形成する工程を採用し
た。
In the method of manufacturing a field emission cathode according to the present invention According to an aspect of the steps of forming the emitter tip for emitting electrons on a substrate, an insulating film have the opening surrounding the emitter tip , insulating and depositing a material which can be removed by etching on the surface and the insulating film of the emitter tip, forming a sacrificial layer having a smaller opening than the opening of the insulating film, the sacrificial layer
Step of patterning into a shape larger than the edge film opening
If, depositing a gate electrode material over the said sacrificial layer,
The step of forming the gate electrode by removing the sacrificial layer was employed.

【0022】この場合、基板上に開口を有する絶縁膜を
形成する工程と、該開口を通して導電性材料を堆積する
ことによって該開口の底に露出している該基板の上に先
端が尖ったエミッタティップを形成することができる。
In this case, a step of forming an insulating film having an opening on the substrate, and an emitter having a sharp tip on the substrate exposed at the bottom of the opening by depositing a conductive material through the opening. Tips can be formed.

【0023】またこの場合、板状体の表面上に島状エッ
チングマスクを形成し、該島状エッチングマスクを用い
て板状体を選択的にエッチングすることによって先端が
尖ったエミッタティップを形成することができる。
In this case, an island-shaped etching mask is formed on the surface of the plate-like body, and the plate-like body is selectively etched using the island-like etching mask, thereby forming a sharp-pointed emitter tip. be able to.

【0024】本発明による電界放出陰極では、基板上に
電子を放出する円錐形のエミッタティップが形成され、
該円錐形のエミッタティップを取り囲む開口を有する絶
縁膜が形成され、該絶縁膜の上面に第1の開口径の開口
を有する第1のゲート電極が形成され、該第1のゲート
電極の上に、該第1の開口径よりも小さく且つ前記絶縁
膜の開口よりも小さな第2の開口径の開口を有する第2
のゲート電極が形成された構成になっている。
In the field emission cathode according to the present invention, a conical emitter tip for emitting electrons is formed on the substrate,
An insulating film having an opening surrounding the conical emitter tip is formed, a first gate electrode having an opening having a first opening diameter is formed on an upper surface of the insulating film, and a first gate electrode is formed on the first gate electrode. and the insulation rather smaller than the opening diameter of the first
Second having a second opening having an opening diameter a small than the opening of the film
Is formed.

【0025】[0025]

【作用】一般に、開口を有する平面上に蒸着等の方法に
よって物質を堆積すると、開口の上縁では堆積物が開口
内に向かって斜めに張り出しながら成長し、堆積物の開
口の内径は次第に小さくなっていく。この現象は、従来
も利用されており、図4に示された従来の蒸着法による
電界放出陰極の製造方法においても、この現象を利用し
てエミッタティップを形成している。
In general, when a substance is deposited on a plane having an opening by a method such as vapor deposition, the deposit grows at the upper edge of the opening while projecting obliquely into the opening, and the inner diameter of the opening of the deposit gradually becomes smaller. It is becoming. This phenomenon has been conventionally used, and the emitter tip is formed by utilizing this phenomenon in the conventional method of manufacturing the field emission cathode by the vapor deposition method shown in FIG.

【0026】本発明の電界放出陰極の製造方法では、開
口を有する絶縁膜の上に後で除去する犠牲層を堆積する
ことによって開口の内径を縮小した後に、その上にゲー
ト電極を形成することにより、ゲート電極を支持する絶
縁膜の開口より小さい開口を有するゲート電極を形成す
ることができる。
In the method of manufacturing a field emission cathode according to the present invention, the inner diameter of the opening is reduced by depositing a sacrificial layer to be removed later on the insulating film having the opening, and then the gate electrode is formed thereon. Accordingly, a gate electrode having an opening smaller than the opening of the insulating film supporting the gate electrode can be formed.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図1、図2は、第1実施例の電界放出陰
極の製造工程説明図であり、(A)〜(E)は各工程を
示している。この図において、1は基板、2は絶縁膜、
1 は開口、3はエミッタティップ、41 ,42 は犠牲
層、43 は開口、44 はパターニングされた犠牲層、5
1 ,52 はゲート電極材料層、53 はゲート電極、54
は開口である。
Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are explanatory views of a manufacturing process of a field emission cathode according to a first embodiment, and (A) to (E) show respective steps. In this figure, 1 is a substrate, 2 is an insulating film,
2 1 opening, 3 emitter tip, 4 1, 4 2 sacrificial layer, 4 3 opening, 4 4 sacrificial layer which is patterned, 5
1 , 5 2 are gate electrode material layers, 5 3 are gate electrodes, 5 4
Is an opening.

【0028】この製造工程説明図によって本発明の第1
実施例の電界放出陰極の製造方法を説明する。
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A method for manufacturing the field emission cathode of the embodiment will be described.

【0029】第1工程(図1(A)参照) Siからなる基板1と、その上に形成された開口21
有するSiO2 からなる絶縁膜2と、この絶縁膜2の開
口21 中に、絶縁膜2の表面より、後述の犠牲層の厚さ
だけ突出して形成されたMoからなるエミッタティップ
3を有する構造体を用意する。この構造体は、前記の蒸
着法によって形成してもよく、エッチング法によって形
成してもよい。
[0029] The substrate 1 comprising a first step (see FIG. 1 (A)) Si, an insulating film 2 made of SiO 2 having an opening 2 1 formed thereon, in the opening 2 the first insulating film 2 Next, a structure having an emitter tip 3 made of Mo formed so as to protrude from the surface of the insulating film 2 by the thickness of a sacrificial layer described later is prepared. This structure may be formed by the above-described vapor deposition method or may be formed by an etching method.

【0030】第2工程(図1(B)参照) 第1工程で調製した構造体の全面に、後に除去するSi
Oからなる犠牲層を形成する材料を蒸着すると、エミッ
タティップ3の表面と絶縁膜2の上に犠牲層4 1 ,42
が堆積されるが、絶縁膜2の上に堆積された犠牲層42
は絶縁膜2の開口21 内に張り出すため、犠牲層42
開口43 は、絶縁膜2の開口21 より小さくなる。
Second step (see FIG. 1B) Si to be removed later is formed on the entire surface of the structure prepared in the first step.
When a material for forming a sacrificial layer made of O is deposited,
A sacrificial layer 4 on the surface of the tip 3 and on the insulating film 2 1, 4Two
Is deposited, but the sacrificial layer 4 deposited on the insulating film 2Two
Is the opening 2 in the insulating film 21Sacrificial layer 4Twoof
Opening 4ThreeIs the opening 2 in the insulating film 21Smaller.

【0031】第3工程(図1(C)参照) 絶縁膜2の上に形成された犠牲層42 を、RIEによっ
て絶縁膜2の開口21よりやや大きい円形形状にパター
ニングする。
The patterning of the third step (FIG. 1 (C) see) sacrificial layer 4 2 formed on the insulating film 2, a slightly larger circular shape than the opening 2 the first insulating film 2 by RIE.

【0032】第4工程(図2(D)参照) エミッタティップ3の上の犠牲層41 と絶縁膜2の上の
パターニングされた犠牲層44 の上にMoからなるゲー
ト電極材料層51 ,52 を堆積する。
The fourth step (FIG. 2 (D) refer) gate electrode material layer 5 1 made of Mo on the emitter tip sacrificial layer on top of 3 4 1 and patterned sacrificial layer 4 4 on the insulating film 2 , depositing a 5 2.

【0033】第5工程(図2(E)参照) 最後に犠牲層41 とパターニングされた犠牲層44 をH
F水溶液等を用いてウェットエッチングしてを除去する
ことによりエミッタティップ3の先端に近接した開口5
4 を有するゲート電極53 を形成する。
The fifth step (FIG. 2 (E) refer) Finally the sacrifice layer 4 1 and the patterned sacrificial layer 4 4 were H
The opening 5 close to the tip of the emitter tip 3 is removed by wet etching using an F aqueous solution or the like.
4 to form the gate electrode 5 3 having.

【0034】この実施例によると、電子引出し電圧が低
い電界放出陰極を、セルフアラインで容易に形成するこ
とができる。
According to this embodiment, a field emission cathode having a low electron extraction voltage can be easily formed in a self-aligned manner.

【0035】(第2実施例)図3は、第2実施例の電界
放出陰極の構成説明図である。この図において、11は
基板、12は絶縁膜、121 は開口、13はエミッタテ
ィップ、14は第1のゲート電極、15は第2のゲート
電極である。
(Second Embodiment) FIG. 3 is an explanatory view of the structure of a field emission cathode according to a second embodiment. In this figure, 11 is a substrate, 12 denotes an insulating film, 12 1 opening, 13 the emitter tip, 14 first gate electrode, 15 is a second gate electrode.

【0036】第2実施例の電界放出陰極においては、S
iからなる基板11の上に開口12 1 を有する絶縁膜1
2が形成され、この開口121 の中の基板11の上にM
oからなるエミッタティップ13が形成され、絶縁膜1
2の上にはMoからなる第1のゲート電極14と第2の
ゲート電極15が形成されている。
In the field emission cathode of the second embodiment, S
opening 12 on a substrate 11 made of 1Insulating film 1 having
2 are formed, and this opening 121M on the substrate 11 in
The emitter tip 13 made of o is formed, and the insulating film 1 is formed.
2 and a first gate electrode 14 made of Mo and a second
A gate electrode 15 is formed.

【0037】なお、この実施例の電界放出陰極は、第1
実施例の第2工程の前に、絶縁膜2(図1(B)参照)
の上に、従来知られている適宜の方法で第1のゲート電
極を形成する材料層を形成することによって容易に製造
される。
The field emission cathode of this embodiment is the first type.
Before the second step of the embodiment, the insulating film 2 (see FIG. 1B)
The first gate electrode is easily formed by forming a material layer for forming the first gate electrode on the first gate electrode by a conventionally known appropriate method.

【0038】この実施例によると、ゲート電極が、第1
ゲート電極と第2ゲート電極が2重に存在することによ
り、エミッタティップ13の先端での電界集中が強めら
れるため、電子の引き出し電圧を低くすることができ
る。この実施例では、第1ゲート電極と第2ゲート電極
が接触して同電位になっているが、第1ゲート電極と第
2ゲート電極の間に絶縁膜を介在させて両者間を絶縁
し、異なる電位を与えることによって、エミッタティッ
プ13の先端での電界集中が最適になるように調節する
ことができる。
According to this embodiment, the gate electrode has the first
Since the gate electrode and the second gate electrode are present in double, the concentration of the electric field at the tip of the emitter tip 13 is increased, so that the electron extraction voltage can be reduced. In this embodiment, the first gate electrode and the second gate electrode are in contact with each other and have the same potential. However, an insulating film is interposed between the first gate electrode and the second gate electrode to insulate them. By applying different potentials, it is possible to adjust so that the electric field concentration at the tip of the emitter tip 13 is optimized.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
熱陰極に比べて高効率であり、高密度の電子ビームを形
成することができ、低い電圧で動作する電界放出陰極を
容易に実現することができるため、高速演算素子、薄型
の高輝度ディスプレイ等の技術分野において寄与すると
ころが大きい。
As described above, according to the present invention,
High-efficiency compared to hot cathodes, high-density electron beams can be formed, and a field-emission cathode that operates at a low voltage can be easily realized. In the field of technology.

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

【図1】第1実施例の電界放出陰極の製造工程説明図
(1)であり、(A)〜(C)は各工程を示している。
FIG. 1 is an explanatory view (1) of a manufacturing process of a field emission cathode according to a first embodiment, in which (A) to (C) show each process.

【図2】第1実施例の電界放出陰極の製造工程説明図
(2)であり、(D),(E)は各工程を示している。
FIG. 2 is an explanatory view (2) of the manufacturing process of the field emission cathode of the first embodiment, and (D) and (E) show each process.

【図3】第2実施例の電界放出陰極の構成説明図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a field emission cathode according to a second embodiment.

【図4】従来の蒸着法による電界放出陰極の製造工程説
明図であり、(A)〜(D)は各工程を示している。
FIG. 4 is an explanatory view of a manufacturing process of a field emission cathode by a conventional vapor deposition method, wherein (A) to (D) show each process.

【図5】従来のエッチング法による電界放出陰極の製造
工程説明図であり、(A)〜(G)は各工程を示してい
る。
FIGS. 5A to 5G are explanatory views of a manufacturing process of a field emission cathode by a conventional etching method, wherein FIGS.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 絶縁膜 21 開口 3 エミッタティップ 41 ,42 犠牲層 43 開口 44 パターニングされた犠牲層 51 ,52 ゲート電極材料層 53 ゲート電極 54 開口 11 基板 12 絶縁膜 121 開口 13 エミッタティップ 14 第1のゲート電極 15 第2のゲート電極 21 基板 22 絶縁膜 221 開口 23 ゲート電極材料層 231 開口 24 犠牲層 25 電子放出材料 251 エミッタティップ 31 基板 311 突起 312 エミッタティップ 32 酸化膜 321 エッチングマスク 33 酸化膜 341 ,342 絶縁膜 351 ,352 ゲート電極材料膜 353 ゲート電極1 substrate 2 insulating film 2 1 opening 3 emitter tip 4 1, 4 2 sacrificial layer 4 3 opening 4 4 patterned sacrificial layer 5 1, 5 2 gate electrode material layer 3 gate electrode 4 opening 11 substrate 12 insulating film 12 1 opening 13 emitter tip 14 first gate electrode 15 second gate electrode 21 substrate 22 insulating film 22 1 opening 23 gate electrode material layer 23 1 opening 24 sacrifice layer 25 electron emitting material 25 1 emitter tip 31 substrate 31 1 protrusion 31 2 emitter tip 32 oxide film 32 1 etching mask 33 oxide film 34 1 , 34 2 insulating film 35 1 , 35 2 gate electrode material film 35 3 gate electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 治 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−274123(JP,A) 特開 平5−242797(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 9/02 H01J 1/304 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Toyoda 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-4-274123 (JP, A) JP-A-5-242797 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 9/02 H01J 1/304

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に電子を放出するエミッタティップ
と、該エミッタティップを取り囲む開口を有する絶縁膜
を形成する工程と、該エミッタティップの表面と該絶縁
膜の上にエッチングによって除去することができる材料
を堆積して、該絶縁膜の開口より小さい開口を有する犠
牲層を形成する工程と、該犠牲層を該絶縁膜の開口より
も大きい形状にパターニングする工程と、該犠牲層の上
にゲート電極材料を堆積する工程と、該犠牲層を除去し
てゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする電
界放出陰極の製造方法。
A step of forming an emitter tip for emitting electrons on a substrate and an insulating film having an opening surrounding the emitter tip; and removing the emitter tip by etching on a surface of the emitter tip and the insulating film. Depositing a material capable of forming a sacrificial layer having an opening smaller than the opening of the insulating film; patterning the sacrificial layer into a shape larger than the opening of the insulating film; A method for manufacturing a field emission cathode, comprising: depositing a gate electrode material; and removing the sacrificial layer to form a gate electrode.
【請求項2】基板上に開口を有する絶縁膜を形成する工
程と、該開口を通して導電性材料を堆積することによっ
て該開口の底に露出している該基板の上に先端が尖った
エミッタティップを形成することを特徴とする請求項1
に記載された電界放出陰極の製造方法。
Forming an insulating film having an opening on the substrate; and depositing a conductive material through the opening to form an emitter tip having a sharp tip on the substrate exposed at the bottom of the opening. 2. The method according to claim 1, wherein
3. The method for producing a field emission cathode described in 1. above.
【請求項3】板状体の表面上に島状エッチングマスクを
形成し、該島状エッチングマスクを用いて板状体を選択
的にエッチングすることによって先端が尖ったエミッタ
ティップを形成することを特徴とする請求項1に記載さ
れた電界放射陰極の製造方法。
3. An island-shaped etching mask is formed on the surface of a plate-like body, and the plate-like body is selectively etched using the island-like etching mask to form a sharp-tipped emitter tip. The method for manufacturing a field emission cathode according to claim 1.
【請求項4】基板上に電子を放出する円錐形のエミッタ
ティップが形成され、該円錐形のエミッタティップを取
り囲む開口を有する絶縁膜が形成され、該絶縁膜の上面
に第1の開口径の開口を有する第1のゲート電極が形成
され、該第1のゲート電極の上に、該第1の開口径より
も小さく且つ前記絶縁膜の開口よりも小さな第2の開口
径の開口を有する第2のゲート電極が形成されたことを
特徴とする電界放出陰極。
4. A conical emitter tip for emitting electrons is formed on a substrate, an insulating film having an opening surrounding the conical emitter tip is formed, and a first opening diameter of the first opening diameter is formed on an upper surface of the insulating film. the first gate electrode is formed with an opening, on the first gate electrode, the opening of the small second opening diameter than the opening of the small rather and the insulating film than the opening diameter of the first A field emission cathode, wherein a second gate electrode is formed.
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