JP3407289B2 - Electron emission device and driving method thereof - Google Patents

Electron emission device and driving method thereof

Info

Publication number
JP3407289B2
JP3407289B2 JP2001237471A JP2001237471A JP3407289B2 JP 3407289 B2 JP3407289 B2 JP 3407289B2 JP 2001237471 A JP2001237471 A JP 2001237471A JP 2001237471 A JP2001237471 A JP 2001237471A JP 3407289 B2 JP3407289 B2 JP 3407289B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
anode
cathode electrode
gate
electron emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001237471A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002163998A (en
Inventor
博志 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2001237471A priority Critical patent/JP3407289B2/en
Publication of JP2002163998A publication Critical patent/JP2002163998A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3407289B2 publication Critical patent/JP3407289B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は冷陰極より電界放出され
た電子を制御し得る電子放出装置に関するものであっ
て、さらに詳しくは、入力信号電圧とアノード電流が線
形な関係を有し、電力増幅器やリニア増幅器あるいはス
イッチング回路などに利用され得る電子放出装置および
その駆動方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron emission device capable of controlling electrons field-emitted from a cold cathode. More specifically, the present invention relates to an electron emission device having a linear relationship between an input signal voltage and an anode current. The present invention relates to an electron emission device that can be used in an amplifier, a linear amplifier, a switching circuit, and the like, and a driving method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電子放出装置には、伊藤順司が応
用物理、第59巻、第2号、pp.164〜169(1
990)に報告したものなどがある。図33は従来の多
極電界電子放出装置の概略平面図である。
2. Description of the Related Art A conventional electron emitting device is disclosed in Junji Ito, Applied Physics, Vol. 59, No. 2, pp. 164-169 (1
990). FIG. 33 is a schematic plan view of a conventional multipole field electron emission device.

【0003】これは平面型三極管素子と呼ばれ、石英基
板101の表面に楔型のエミッター電極(カソード電
極)102と、柱を有するゲート電極103と、アノー
ド電極104を順に横に並べて形成した構造である。こ
れら三つの電極は厚さ1μmのタングステン薄膜をフォ
トエッチング技術で加工し形成したものである。エミッ
ター電極102は10μmピッチで170個並べられて
いる。エミッター電極102とゲート電極103との距
離は15μm、ゲート電極103とアノード電極104
との距離は10μmである。
This is called a plane type triode element and has a structure in which a wedge-shaped emitter electrode (cathode electrode) 102, a gate electrode 103 having a pillar, and an anode electrode 104 are formed side by side in order on a surface of a quartz substrate 101. Is. These three electrodes are formed by processing a tungsten thin film having a thickness of 1 μm by a photoetching technique. 170 emitter electrodes 102 are arranged at a pitch of 10 μm. The distance between the emitter electrode 102 and the gate electrode 103 is 15 μm, and the gate electrode 103 and the anode electrode 104 are
The distance between and is 10 μm.

【0004】この平面型三極管素子の電気特性を5×1
−6Paの真空度で測定したところ、エミッター放出
電流はフォウラー・ノルデハイム(F・N)トンネル電
流であり、ゲート電圧が220V、アノード電圧が31
8Vのとき、約1.2μAのアノード電流が得られる。
これはエミッター電極1個につき約7nAのアノード電
流となる。相互コンダクタンスは約0.1μSである。
The electrical characteristics of this flat type triode element are 5 × 1.
When measured at a vacuum degree of 0 −6 Pa, the emitter emission current is a Fowler-Nordheim (F · N) tunnel current, the gate voltage is 220 V, and the anode voltage is 31 V.
At 8 V, an anode current of about 1.2 μA is obtained.
This results in an anode current of about 7 nA per emitter electrode. The transconductance is about 0.1 μS.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の平
面型三極管素子は以下に述べるようないくつかの問題点
があった。すなわち、エミッター電極102より放出さ
れた電子はアノード電極104に向かって進行するが、
その途中において正電位に印加されたゲート電極103
が存在するため、放出された電子の一部はこれに流入す
る。このゲート電流はアノード電流と同等以上に大きい
ため、ゲート入力抵抗は非常に小さくなる。すなわち、
アノード電極104に流入する電子の収率(アノード電
流/全放出電流)が低下し、電力効率や相互コンダクタ
ンスが低いといった電気特性の低下を招き、従来技術で
は収率が60%程度であった。ゲート入力抵抗が小さな
三極管素子でアノード電流を制御する場合には、ゲート
電極103に入力信号を導入するための前段回路に大き
な電流や電力の扱えるものが必要となる。このような制
約から従来の三極管素子は電流増幅器や電力スイッチン
グ装置としての利用が困難であった。
However, the conventional planar type triode element has some problems as described below. That is, the electrons emitted from the emitter electrode 102 travel toward the anode electrode 104,
Gate electrode 103 applied with a positive potential on the way
Exists, some of the emitted electrons flow into it. Since this gate current is as large as or more than the anode current, the gate input resistance becomes very small. That is,
The yield of electrons flowing into the anode electrode 104 (anode current / total emission current) is lowered, which causes deterioration of electrical characteristics such as low power efficiency and low transconductance. In the prior art, the yield was about 60%. When controlling the anode current with a triode element having a small gate input resistance, a pre-stage circuit for introducing an input signal to the gate electrode 103 needs to be capable of handling a large current or power. Due to such restrictions, it has been difficult to use the conventional triode element as a current amplifier or a power switching device.

【0006】また、エミッター放出電流はF・Nトンネ
ル電流であり、ゲート電圧に対して指数関数的に増減す
る。このためゲート入力信号に対しアノード出力電流は
指数関数的に変化する。このような非線形な入出力関係
を有する三極管素子はリニア増幅器などへの応用には適
さないという問題点があった。
The emitter emission current is an FN tunnel current, which increases and decreases exponentially with respect to the gate voltage. Therefore, the anode output current changes exponentially with respect to the gate input signal. There is a problem that such a triode element having a non-linear input / output relationship is not suitable for application to a linear amplifier or the like.

【0007】さらに、三極管素子の相互コンダクタンス
を大きくして性能を高めるためには、ゲート電極103
の構造を工夫してエミッター電極102の放出面積を大
きくする必要があるが、放出面積を大きくするとゲート
電極103へ流入する電子も増大するため、従来技術に
おいては性能の高い電力増幅器が得られにくいといった
問題点があった。
Furthermore, in order to increase the mutual conductance of the triode element and improve the performance, the gate electrode 103 is used.
The emission area of the emitter electrode 102 needs to be increased by devising the structure of (1). However, if the emission area is increased, the number of electrons that flow into the gate electrode 103 also increases, and thus it is difficult to obtain a high-performance power amplifier in the related art. There was a problem such as.

【0008】またカソード電極102とゲート電極10
3は同一のフォトエッチング工程で形成される。これら
の電極間距離はレジスト露光時の解像度で決定され、実
用化レベルでは0.8μmが限界である。しかも微細に
なるほどばらつきが大きい。電界電子放出装置の電子放
出の閾値電圧やその均一性はカソード電極102とゲー
ト電極103の距離に大きく依存する。したがって従来
の平面型三極管素子は閾値電圧の低減化が難しく、低減
できても均一性が悪いという問題点があった。
Further, the cathode electrode 102 and the gate electrode 10
3 is formed in the same photoetching process. The distance between these electrodes is determined by the resolution at the time of resist exposure, and the practical limit is 0.8 μm. Moreover, the smaller the size, the greater the variation. The threshold voltage of electron emission of the field electron emission device and its uniformity largely depend on the distance between the cathode electrode 102 and the gate electrode 103. Therefore, the conventional planar triode element has a problem that it is difficult to reduce the threshold voltage, and even if it is possible, the uniformity is poor.

【0009】さらに、電界電子放出装置の閾値電圧はカ
ソード電極102の先端曲率半径にも大きく依存する。
すなわち先端曲率半径が小さいほど閾値電圧は低くな
り、実用的な閾値電圧を得るためには先端曲率半径は1
000オングストローム以下であることが望ましい。し
かし従来技術においてはフォトレジストのだれによって
2000オングストロームが限界であり、実用的な先端
曲率半径の製造は困難であった。
Further, the threshold voltage of the field electron emission device largely depends on the radius of curvature of the tip of the cathode electrode 102.
That is, the smaller the tip radius of curvature, the lower the threshold voltage, and the tip radius of curvature is 1 to obtain a practical threshold voltage.
It is desirable that it is 000 angstroms or less. However, in the prior art, the limit of 2000 angstroms due to the sag of the photoresist made it difficult to manufacture a practical tip radius of curvature.

【0010】そこで本発明は、このような従来技術の問
題点を克服するためのもので、その目的とするところ
は、大きなゲート入力抵抗と、線形な入出力関係を有
し、しかも相互コンダクタンスが大きい高性能な電子放
出装置およびその駆動方法を提供するところにある。
Therefore, the present invention is intended to overcome the above-mentioned problems of the prior art. The object of the present invention is to have a large gate input resistance, a linear input / output relationship, and a mutual conductance. A large and high-performance electron emission device and a driving method thereof are provided.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による電子放出装
置は、電子を放出せしめるカソード電極と、前記カソー
ド電極に電界を印加せしめるゲート電極と、放出電子を
収集せしめるアノード電極と、前記カソード電極と前記
アノード電極の間に設けられ、前記放出電子を制御せし
めるコントロール電極と、前記コントロール電極と前記
アノード電極の間に設けられたスクリーン電極およびサ
プレッサ電極とを少なくも具備し、前記カソード電極お
よびサプレッサ電極を接地し、前記ゲート電極およびス
クリーン電極にゲート電圧を印加する手段と、前記アノ
ード電極にアノード電圧を印加する手段とを備え、前記
コントロール電極に入力信号電圧を印加してアノード電
流を制御するように構成したことを特徴とする。
An electron emission device according to the present invention comprises a cathode electrode for emitting electrons, a gate electrode for applying an electric field to the cathode electrode, an anode electrode for collecting emitted electrons, and the cathode electrode. The cathode electrode and the suppressor electrode are provided with at least a control electrode which is provided between the anode electrodes and controls the emitted electrons, and a screen electrode and a suppressor electrode which are provided between the control electrode and the anode electrode. And a means for applying a gate voltage to the gate electrode and the screen electrode, and a means for applying an anode voltage to the anode electrode so as to control the anode current by applying an input signal voltage to the control electrode. It is characterized in that it is configured in.

【0012】また本発明による電子放出装置の駆動方法
は、電子を放出せしめるカソード電極と、前記カソード
電極に電界を印加せしめるゲート電極と、放出電子を収
集せしめるアノード電極と、前記カソード電極と前記ア
ノード電極の間に設けられ、前記放出電子を制御せしめ
るコントロール電極と、前記コントロール電極と前記ア
ノード電極の間に設けられたスクリーン電極およびサプ
レッサ電極とを少なくも具備し、前記カソード電極およ
びサプレッサ電極を接地し、前記ゲート電極およびスク
リーン電極にゲート電圧を印加し、前記アノード電極に
アノード電圧を印加し、前記コントロール電極に入力信
号電圧を印加してアノード電流を制御することを特徴と
する。
Further, the driving method of the electron emitting device according to the present invention includes a cathode electrode for emitting electrons, a gate electrode for applying an electric field to the cathode electrode, an anode electrode for collecting emitted electrons, the cathode electrode and the anode. At least a control electrode provided between the electrodes for controlling the emitted electrons, and a screen electrode and a suppressor electrode provided between the control electrode and the anode electrode are provided, and the cathode electrode and the suppressor electrode are grounded. Then, a gate voltage is applied to the gate electrode and the screen electrode, an anode voltage is applied to the anode electrode, and an input signal voltage is applied to the control electrode to control the anode current.

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【実施例】本発明を実施例に基づき説明する。図1は新
規な四極電界電子放出装置の部分斜視図である。本装置
は石英よりなる平面基板1の表面に、厚さ1000オン
グストロームのモリブデン(Mo)薄膜よりなるゲート
電極5とコントロール電極6を有し、ゲート電極5とコ
ントロール電極6にそれぞれ隣接して厚さ5000オン
グストロームの二酸化シリコン薄膜よりなる島状絶縁層
2を有する。ゲート電極5に隣接した島状絶縁層2の表
面にはオーバーハングした放出突起4をもつ厚さ200
0オングストロームのカソード電極3を有し、コントロ
ール電極6に隣接した島状絶縁層2の表面には厚さ20
00オングストロームのアノード電極7を有する。
EXAMPLES The present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a partial perspective view of a novel quadrupole field electron emission device. This device has a gate electrode 5 and a control electrode 6 made of a molybdenum (Mo) thin film having a thickness of 1000 Å on a surface of a flat substrate 1 made of quartz. It has an island-shaped insulating layer 2 made of a 5000 angstrom silicon dioxide thin film. The surface of the island-shaped insulating layer 2 adjacent to the gate electrode 5 has an overhanging emission protrusion 4 and a thickness of 200.
The surface of the island-shaped insulating layer 2 adjacent to the control electrode 6 has a thickness of 20 Å and has a cathode electrode 3 of 0 Å.
It has an anode electrode 7 of 00 angstrom.

【0016】カソード電極3は膜厚が1000オングス
トロームのタングステン(W)薄膜よりなる第一カソー
ド電極3aと膜厚が1000オングストロームのモリブ
デン(Mo)薄膜よりなる第二カソード電極3bが積層
された構造である。アノード電極7はカソード電極3と
同様の薄膜よりなる第一アノード電極7aと第二アノー
ド電極7bが積層された構造である。四個の電極、すな
わちカソード電極3、ゲート電極5、コントロール電極
6およびアノード電極7は平面基板1の表面にこの順序
で配置されている。
The cathode electrode 3 has a structure in which a first cathode electrode 3a made of a tungsten (W) thin film having a thickness of 1000 angstrom and a second cathode electrode 3b made of a molybdenum (Mo) thin film having a thickness of 1000 angstrom are laminated. is there. The anode electrode 7 has a structure in which a first anode electrode 7a and a second anode electrode 7b made of the same thin film as the cathode electrode 3 are laminated. The four electrodes, namely the cathode electrode 3, the gate electrode 5, the control electrode 6 and the anode electrode 7, are arranged on the surface of the flat substrate 1 in this order.

【0017】カソード電極3は5μmピッチで一列に配
置された放出突起4を有する。放出突起4は平面基板1
の表面に平行にゲート電極5の方向に突出した構造で、
その先端近傍には島状絶縁層2が存在しない。放出突起
4の平面方向の先端曲率半径は約400オングストロー
ムである。
The cathode electrode 3 has emission projections 4 arranged in a line at a pitch of 5 μm. The ejection protrusion 4 is the flat substrate 1.
With a structure protruding in the direction of the gate electrode 5 parallel to the surface of
The island-shaped insulating layer 2 does not exist near the tip. The radius of curvature of the tip of the emission protrusion 4 in the plane direction is about 400 angstroms.

【0018】ゲート電極5はカソード電極3に自己整合
的に形成されており、放出突起4の垂直下部において放
出突起4に概ね同形状の欠落部分を有する。ゲート電極
5と放出突起4の距離(Lgk)は島状絶縁層2とゲー
ト電極5の膜厚で決まり、それは島状絶縁層2の膜厚か
らゲート電極5の膜厚を引いた値(Lgk=4000オ
ングストローム)である。最近の薄膜の製造方法によれ
ば膜厚の制御性は非常に良好であり、したがって本装置
のLgkは制御性、再現性、均一性に優れているという
特長を有するものである。
The gate electrode 5 is formed on the cathode electrode 3 in a self-aligned manner, and has a cutout portion having substantially the same shape as the emission projection 4 in the vertical lower portion of the emission projection 4. The distance (L gk ) between the gate electrode 5 and the emission protrusion 4 is determined by the film thickness of the island-shaped insulating layer 2 and the gate electrode 5, which is a value obtained by subtracting the film thickness of the gate electrode 5 from the film thickness of the island-shaped insulating layer 2 ( L gk = 4000 angstroms). According to the recent thin film manufacturing method, the controllability of the film thickness is very good, and therefore, the L gk of this device has the characteristics of excellent controllability, reproducibility, and uniformity.

【0019】放出突起4の先端近傍におけるゲート電極
5の幅は約2μm、ゲート電極5とコントロール電極6
の距離(スペース)は4μm、コントロール電極6の幅
は8μm、コントロール電極6とアノード電極7の距離
(スペース)は約10μm、アノード電極7の幅は10
0μmである。ゲート電極5の幅が小さいほどゲート電
流は少なく電力効率がよい。またアノード電極7は幅が
大きく面積が大きいほど電子の収率がよい。コントロー
ル電極6の幅は大きいほど相互コンダクタンスが大きく
なりアノード電極の制御性が良好となるが、コントロー
ル電極6に流入する電子量(コントロール電流)も多く
なるためこれらの兼ね合いで決定される。コントロール
電極6の幅はゲート電極5の幅より大きく、アノード電
極7の幅より小さい範囲であることが望ましい。増幅率
(μ=CCG/CAG:CCGはゲート電極5・コント
ロール電極6間容量、CAGはゲート電極5・アノード
電極7間容量)を大きくするにはコントロール電極6の
幅を狭くし、コントロール電極6とアノード電極7のス
ペースを大きくすればよい。
The width of the gate electrode 5 near the tip of the emission projection 4 is about 2 μm, and the gate electrode 5 and the control electrode 6 are
Is 4 μm, the width of the control electrode 6 is 8 μm, the distance (space) between the control electrode 6 and the anode electrode 7 is about 10 μm, and the width of the anode electrode 7 is 10 μm.
It is 0 μm. The smaller the width of the gate electrode 5, the smaller the gate current and the better the power efficiency. Further, the larger the width and the larger area of the anode electrode 7, the better the electron yield. The larger the width of the control electrode 6, the larger the mutual conductance and the better the controllability of the anode electrode. However, the amount of electrons (control current) flowing into the control electrode 6 also increases, and thus the balance is determined. The width of the control electrode 6 is preferably larger than the width of the gate electrode 5 and smaller than the width of the anode electrode 7. To increase the amplification factor (μ = C CG / C AG : C CG is the capacitance between the gate electrode 5 and the control electrode 6 and C AG is the capacitance between the gate electrode 5 and the anode electrode 7), the width of the control electrode 6 is narrowed. The space between the control electrode 6 and the anode electrode 7 may be increased.

【0020】図2は本実施例の図1に示す4極電界電子
放出装置の製造方法を説明するためのもので、主要な製
造工程が終了した後の概略縦断面図である。図2(A)
は平面基板1の表面に絶縁層8、カソード電極層9、エ
ッチング保護層10を順次積層して形成し、さらに、フ
ォトレジスト11を形成した後の断面図である。平面基
板1は絶縁性の石英基板である。絶縁層8、カソード電
極層9およびエッチング保護層10はスパッタ法で連続
的に堆積したもので、それぞれ、5000オングストロ
ームの二酸化シリコン薄膜、1000オングストローム
のW薄膜および2000オングストロームの二酸化シリ
コン薄膜である。フォトレジスト11はカソード電極3
およびアノード電極7の形状にパターン化してある。
FIG. 2 is for explaining a method of manufacturing the quadrupole field electron emission device shown in FIG. 1 of the present embodiment, and is a schematic longitudinal sectional view after the main manufacturing steps are completed. Figure 2 (A)
FIG. 3 is a cross-sectional view after an insulating layer 8, a cathode electrode layer 9, and an etching protection layer 10 are sequentially laminated on the surface of the flat substrate 1 and a photoresist 11 is further formed. The flat substrate 1 is an insulating quartz substrate. The insulating layer 8, the cathode electrode layer 9, and the etching protection layer 10 are successively deposited by the sputtering method, and are a 5000 angstrom silicon dioxide thin film, a 1000 angstrom W thin film, and a 2000 angstrom silicon dioxide thin film, respectively. The photoresist 11 is the cathode electrode 3
And the anode electrode 7 is patterned.

【0021】図2(B)はエッチング保護層10を過剰
エッチング法によって加工しエッチングマスク12を形
成した後の断面図である。過剰エッチング法はHF系エ
ッチング液などを用いたエッチング保護層10を選択的
にエッチングする手段により、フォトレジスト11の形
状で規定される領域よりもさらに多くエッチング保護層
10をエッチング除去することである。フォトレジスト
11の放出突起4に対応する部分の曲率半径よりも大き
くフォトレジスト11の外周より内側へエッチング保護
層10を過剰エッチングすることにより、曲率半径の小
さな放出突起4の形状を有するエッチングマスク12を
得ることができる。本実施例ではフォトレジスト11の
曲率半径が3000オングストロームであるため、50
00オングストロームの過剰エッチングを行い300オ
ングストロームの曲率半径を有するエッチングマスク1
2を得た。
FIG. 2B is a sectional view after the etching protection layer 10 is processed by the over-etching method to form the etching mask 12. The over-etching method is to remove more of the etching protection layer 10 than the region defined by the shape of the photoresist 11 by means of selectively etching the etching protection layer 10 using an HF-based etching solution or the like. . The etching mask 12 having the shape of the emission protrusion 4 having a small radius of curvature is formed by over-etching the etching protection layer 10 inward from the outer periphery of the photoresist 11 to be larger than the radius of curvature of the portion of the photoresist 11 corresponding to the emission protrusion 4. Can be obtained. In this embodiment, since the radius of curvature of the photoresist 11 is 3000 angstrom,
Etching mask 1 with over-etching of 00 angstrom and having a radius of curvature of 300 angstrom
Got 2.

【0022】図2(C)はカソード電極層9をエッチン
グ加工して第一カソード電極3aと第一アノード電極7
aを形成した後の断面図である。フォトレジスト11を
除去した後、鋭い放出突起形状を有するエッチングマス
ク12を利用してカソード電極層9の加工を行った。カ
ソード電極層9の加工にはドライエッチング法を利用
し、ガス流量比CF /O =60/200、RF
パワー700Wにて5分間行った。このときカソード電
極層9は過剰エッチングされ、先端の曲率半径が300
オングストロームの鋭い放出突起形状を有する第一カソ
ード電極3aが得られた。
In FIG. 2C, the cathode electrode layer 9 is etched to form a first cathode electrode 3a and a first anode electrode 7.
It is sectional drawing after forming a. After removing the photoresist 11, the cathode electrode layer 9 was processed using the etching mask 12 having a sharp emission projection shape. A dry etching method is used for processing the cathode electrode layer 9, and a gas flow rate ratio CF 4 / O 2 = 60/200, RF
The power was 700 W for 5 minutes. At this time, the cathode electrode layer 9 is over-etched, and the radius of curvature of the tip is 300.
A first cathode electrode 3a having a sharp emission projection shape of angstrom was obtained.

【0023】図2(D)は絶縁層8を部分的にエッチン
グ除去し島状絶縁層2を形成して、放出突起4を露出さ
せた後の断面図である。第一カソード電極3aと第一ア
ノード電極7aをエッチング用のマスクとして利用し、
HF系エッチング液によって不要な部分の絶縁層8を除
去し島状絶縁層2を形成した。このとき放出突起4は島
状絶縁層2よりオーバーハングして露出した。また、エ
ッチングマスク12は除去され、平面基板1は石英であ
ってほとんどエッチングされなかった。
FIG. 2D is a cross-sectional view after the insulating layer 8 is partially removed by etching to form the island-shaped insulating layer 2 and the emission projections 4 are exposed. Using the first cathode electrode 3a and the first anode electrode 7a as a mask for etching,
An unnecessary portion of the insulating layer 8 was removed with an HF-based etching solution to form the island-shaped insulating layer 2. At this time, the emission projections 4 were overhanged and exposed from the island-shaped insulating layer 2. The etching mask 12 was removed, and the flat substrate 1 was made of quartz and was hardly etched.

【0024】図2(E)は方向性粒子堆積法でゲート電
極層13を形成した後の断面図である。方向性粒子堆積
法としてスパッタ法を利用し、厚さ1000オングスト
ロームのMo薄膜を堆積しゲート電極層13を形成し
た。方向性粒子堆積法は粒子源より平面基板1の表面に
概ね垂直に粒子を飛ばし堆積させる方法である。この方
法を用いると、放出突起4のようなオーバーハングした
部分が陰となり、第一カソード電極3aの上に堆積した
Mo薄膜131や第一アノード電極7aの表面に堆積し
たMo薄膜132と平面基板1の表面に堆積したゲート
電極層13は電気的に分断され、また、放出突起4と同
形状の欠落部分が放出突起4の垂直下部に自己整合的
(一方の電極の位置がずれても他方の電極の位置がそれ
に対応して修正された位置に形成される。)に形成され
るのである。このような方向性粒子堆積法として、蒸着
法、スパッタ法、ECR(Electron Cycl
otron Resonance)プラズマ堆積法、ク
ラスターイオンビーム法などが適用できる。
FIG. 2E is a cross-sectional view after forming the gate electrode layer 13 by the directional particle deposition method. A sputtering method was used as the directional particle deposition method to deposit a Mo thin film having a thickness of 1000 Å to form the gate electrode layer 13. The directional particle deposition method is a method in which particles are ejected from a particle source almost perpendicularly to the surface of the flat substrate 1 and deposited. When this method is used, the overhanging portion such as the emission protrusion 4 becomes a shadow, and the Mo thin film 131 deposited on the first cathode electrode 3a or the Mo thin film 132 deposited on the surface of the first anode electrode 7a and the flat substrate. The gate electrode layer 13 deposited on the surface of No. 1 is electrically divided, and the missing portion having the same shape as the emission projection 4 is self-aligned with the vertical lower portion of the emission projection 4 (even if the position of one electrode is shifted, the other The position of the electrode is formed at a position corrected accordingly.). As such a directional particle deposition method, a vapor deposition method, a sputtering method, an ECR (Electron Cycle)
Otron Resonance) plasma deposition method, cluster ion beam method and the like can be applied.

【0025】図2(F)はゲート電極層13及びMo薄
膜131、132をエッチング加工し第二カソード電極
3b、ゲート電極5、コントロール電極6および第二ア
ノード電極7bを形成した後の断面図である。フォトエ
ッチング技術を利用し、放出突起4とゲート電極5の欠
落部分をレジストで覆った後、ドライエッチングでMo
薄膜をエッチング加工した。
FIG. 2F is a sectional view after the gate electrode layer 13 and the Mo thin films 131 and 132 are etched to form the second cathode electrode 3b, the gate electrode 5, the control electrode 6 and the second anode electrode 7b. is there. A photo-etching technique is used to cover the missing portions of the emission protrusions 4 and the gate electrodes 5 with a resist, and then dry etching is performed to remove Mo.
The thin film was etched.

【0026】完成した多極電界電子放出装置のカソード
電極3の放出突起4の先端曲率半径は400オングスト
ロームであった。これは第二カソード電極3bの積層に
よって、第一カソード電極3aのものより丸みを帯びた
ことによる。しかし、この丸みによって、放出突起4の
電界集中を受ける面積が広がり、放出量が大きく安定し
た電子放出を得ることが可能となった。なお、第一カソ
ード電極3aと第二カソード電極3bの材料が異なる場
合などは、おもに放出突起4の部分の第一カソード電極
3aもしくは第二カソード電極3bのどちらかをエッチ
ング除去すると、放出突起4が薄くなり膜厚方向の先端
曲率半径が小さくなって、より低閾値な多極電界電子放
出装置が実現できた。
The radius of curvature of the tip of the emission protrusion 4 of the cathode electrode 3 of the completed multipolar field electron emission device was 400 angstrom. This is because the second cathode electrode 3b is laminated so that it is more rounded than the first cathode electrode 3a. However, due to this roundness, the area of the emission protrusion 4 that receives the electric field concentration is expanded, and it becomes possible to obtain stable electron emission with a large emission amount. In addition, when the materials of the first cathode electrode 3a and the second cathode electrode 3b are different from each other, the emission protrusion 4 is mainly removed by etching away either the first cathode electrode 3a or the second cathode electrode 3b in the emission protrusion 4. Was thinned and the radius of curvature of the tip in the film thickness direction was reduced, so that a lower threshold multi-pole field electron emission device was realized.

【0027】カソード電極とゲート電極の距離を均一性
よく短くし、しかも放出突起の先端曲率半径を小さくす
れば閾値電圧を低減化できる。以下その製造方法を三極
電界電子放出装置を例にして説明する。
The threshold voltage can be reduced by shortening the distance between the cathode electrode and the gate electrode with good uniformity and reducing the radius of curvature of the tip of the emission protrusion. The manufacturing method will be described below by taking a triode field electron emission device as an example.

【0028】図3はその製造方法により製造された三極
電界電子放出装置の概略斜視図である。本装置は平面基
板1と、その表面に形成されたシリコン酸化膜よりなる
島状絶縁層202と、その表面にオーバーハングして形
成された放出突起4を具備するカソード電極203と、
放出突起4に自己整合して形成されたゲート電極205
と、平面基板1の表面に設けられたアノード電極7とが
主な構成要素である。また、島状絶縁層202の周囲、
特に、ゲート電極205付近の平面基板1には斜面21
3が設けられている。この斜面213は放出突起4より
放出された電子がゲート電極5に流入する割合を低下さ
せ電界電子放出装置の電力効率を向上させる利点があ
る。
FIG. 3 is a schematic perspective view of a triode field electron emission device manufactured by the manufacturing method. This device includes a flat substrate 1, an island-shaped insulating layer 202 formed of a silicon oxide film on the surface thereof, and a cathode electrode 203 having an emission protrusion 4 formed overhanging on the surface thereof.
Gate electrode 205 formed in self-alignment with emission protrusion 4
And the anode electrode 7 provided on the surface of the flat substrate 1 are the main constituent elements. In addition, around the island-shaped insulating layer 202,
In particular, the sloped surface 21 is formed on the flat substrate 1 near the gate electrode 205.
3 is provided. The inclined surface 213 has an advantage that the ratio of electrons emitted from the emission protrusions 4 flowing into the gate electrode 5 is reduced and the power efficiency of the field electron emission device is improved.

【0029】この電界電子放出装置は5μmピッチで形
成された放出突起4を並列に100個有し、放出突起4
の先端曲率半径は400オングストロームである。カソ
ード電極203とゲート電極205の距離(LGK)は
4000オングストローム、放出突起4の先端でのゲー
ト電極205の幅は2μm、カソード電極203とアノ
ード電極7の距離(LAK)は約10μmである。平面
基板1は#7059ガラス基板(コーニング社製)、島
状絶縁層202は膜厚が5000オングストロームのシ
リコン酸化膜、第一カソード電極203aは膜厚が10
00オングストロームのモリブデン(Mo)薄膜、第二
カソード電極203b、ゲート電極205およびアノー
ド電極7は膜厚が2000オングストロームのタンタル
(Ta)薄膜よりなる。また斜面213の角度は約10
度である。
This field electron emission device has 100 emission protrusions 4 arranged in parallel at a pitch of 5 μm.
The tip radius of curvature is 400 Å. The distance (L GK ) between the cathode electrode 203 and the gate electrode 205 is 4000 Å, the width of the gate electrode 205 at the tip of the emission protrusion 4 is 2 μm, and the distance (L AK ) between the cathode electrode 203 and the anode electrode 7 is about 10 μm. . The flat substrate 1 is a # 7059 glass substrate (manufactured by Corning Incorporated), the island-shaped insulating layer 202 is a silicon oxide film having a film thickness of 5000 angstrom, and the first cathode electrode 203a is 10 film in thickness.
The molybdenum (Mo) thin film having a thickness of 00 Å, the second cathode electrode 203b, the gate electrode 205, and the anode electrode 7 are made of a tantalum (Ta) thin film having a thickness of 2000 Å. The angle of the slope 213 is about 10
It is degree.

【0030】図4(A)乃至(F)は図3に示す電界電
子放出装置の製造方法に従う主要な製造工程の終了時に
おける平面基板1の概略縦断面図である。また図5
(A)乃至(C)はそれぞれ図4(B)、(D)および
(E)に対応した平面基板1の概略平面図である。以下
に、本実施例の電界電子放出装置の製造方法を説明す
る。
4A to 4F are schematic vertical sectional views of the flat substrate 1 at the end of the main manufacturing steps according to the method of manufacturing the field electron emission device shown in FIG. Also in FIG.
4A to 4C are schematic plan views of the planar substrate 1 corresponding to FIGS. 4B, 4D, and 4E, respectively. Hereinafter, a method for manufacturing the field electron emission device of this embodiment will be described.

【0031】まず、平面基板1の表面にエッチングマス
ク層としての絶縁層8とカソード電極層9を積層して形
成し、その後、レジスト層11を形成する(図4
(A))。平面基板1は絶縁性の#7059ガラス基板
である。絶縁層8は常圧CVD法によって形成した膜厚
が5000オングストロームの二酸化シリコン薄膜で、
カソード電極層9はスパッタ法で堆積した膜厚が100
0オングストロームのMo薄膜である。レジスト層11
は概ねカソード電極203の形状にフォトエッチング法
によって形成した。
First, an insulating layer 8 serving as an etching mask layer and a cathode electrode layer 9 are laminated and formed on the surface of the flat substrate 1, and then a resist layer 11 is formed (FIG. 4).
(A)). The flat substrate 1 is an insulating # 7059 glass substrate. The insulating layer 8 is a silicon dioxide thin film with a thickness of 5000 angstroms formed by atmospheric pressure CVD,
The cathode electrode layer 9 has a film thickness of 100 deposited by the sputtering method.
It is a 0 angstrom Mo thin film. Resist layer 11
Was formed into a shape of the cathode electrode 203 by a photo-etching method.

【0032】つぎに、カソード電極層9をレジスト層1
1の形状に加工し、仮カソード電極91を形成する。
(図4(B)および図5(A))。カソード電極層9の
Mo薄膜はCF ガスを用いたドライエッチング法に
よってエッチング加工した。レジスト先端11aはその
先端曲率半径が約7000オングストロームであり、仮
カソード電極91のそれも同様である。
Next, the cathode electrode layer 9 is replaced with the resist layer 1
Then, the temporary cathode electrode 91 is formed.
(FIG. 4 (B) and FIG. 5 (A)). The Mo thin film of the cathode electrode layer 9 was etched by the dry etching method using CF 4 gas. The resist tip 11a has a tip curvature radius of about 7,000 angstroms, and the temporary cathode electrode 91 has the same radius.

【0033】つぎに、絶縁層8を過剰エッチング法によ
って加工しエッチングマスク81を形成する(図4
(C))。過剰エッチング法とは等方的エッチング手段
を用いて仮カソード電極91の形状で規定される領域の
内部深くまで絶縁層8をエッチング除去する方法であ
る。等方的エッチング手段によれば、仮カソード電極9
1の外周から内部方向にエッチングが等速度で進行する
ため、凸形状の部分においてはその形状が鋭くなる。従
って、過剰エッチング法は凸形状の部分において先端曲
率半径が小さくできるという特徴がある。
Next, the insulating layer 8 is processed by an over-etching method to form an etching mask 81 (FIG. 4).
(C)). The over-etching method is a method of etching and removing the insulating layer 8 deep inside the region defined by the shape of the temporary cathode electrode 91 by using an isotropic etching means. According to the isotropic etching means, the temporary cathode electrode 9
Since the etching progresses from the outer periphery of 1 to the inner direction at a constant speed, the shape of the convex portion becomes sharp. Therefore, the over-etching method is characterized in that the radius of curvature of the tip can be reduced in the convex portion.

【0034】ここでは等方的エッチング手段としてHF
系エッチング液を用い、絶縁層8の二酸化シリコン薄膜
の過剰エッチングを行った。仮カソード電極91の外周
より約1.5μm内側まで過剰エッチングしたところ、
逆テーパ形状のエッチングマスク81が形成され、その
突起部分の先端曲率半径は約300オングストロームで
あった。仮カソード電極91の先端曲率半径が7000
オングストロームであるのと比較すると約20倍のシャ
ープ化が達成できた。この工程において平面基板1の表
面もエッチングされ、エッチングマスク81の周辺に斜
面213が形成された。絶縁層8のエッチング速度は平
面基板1に比べ約5倍大きく、このため、放出突起4の
下部に形成された斜面213の勾配は約10度であっ
た。
Here, HF is used as an isotropic etching means.
The silicon dioxide thin film of the insulating layer 8 was excessively etched using a system etching solution. Excessive etching of about 1.5 μm from the outer periphery of the temporary cathode electrode 91
An inverse taper-shaped etching mask 81 was formed, and the tip radius of curvature of its protruding portion was about 300 Å. The radius of curvature of the tip of the temporary cathode electrode 91 is 7,000.
Sharpness of about 20 times was achieved compared with that of Angstrom. In this step, the surface of the flat substrate 1 was also etched, and the slope 213 was formed around the etching mask 81. The etching rate of the insulating layer 8 was about 5 times higher than that of the flat substrate 1, and therefore the slope of the slope 213 formed below the emission protrusion 4 was about 10 degrees.

【0035】つぎに、仮カソード電極91をエッチング
マスク81の形状にエッチング加工し、第一カソード電
極203aを形成する(図4(D)および図5
(B))。仮カソード電極91の表面を保護のためのレ
ジスト層11で覆ったまま、裏面よりそれをドライエッ
チングすると、エッチングマスク81と同等の平面形状
を有する第一カソード電極203aが形成された。第一
カソード電極203aの放出突起4の先端曲率半径は約
300オングストロームであった。
Next, the temporary cathode electrode 91 is etched into the shape of the etching mask 81 to form the first cathode electrode 203a (FIGS. 4D and 5).
(B)). When the surface of the temporary cathode electrode 91 was covered with the protective resist layer 11 and was dry-etched from the back surface, the first cathode electrode 203a having a planar shape equivalent to that of the etching mask 81 was formed. The radius of curvature of the tip of the emission protrusion 4 of the first cathode electrode 203a was about 300 angstrom.

【0036】つぎに、エッチングマスク81の側面をエ
ッチング除去して島状絶縁層202を形成し、レジスト
層11を除去する(図4(E)および図5(C))。エ
ッチングマスク81の側面を0.7μmほど除去して第
一カソード電極203aを庇形状に形成し、放出突起4
をオーバーハング状に露出させた。
Next, the side surface of the etching mask 81 is removed by etching to form the island-shaped insulating layer 202, and the resist layer 11 is removed (FIGS. 4 (E) and 5 (C)). The side surface of the etching mask 81 is removed by about 0.7 μm to form the first cathode electrode 203a in an eave shape, and the emission projection 4 is formed.
Was exposed as an overhang.

【0037】最後に、方向性粒子堆積法によってTa薄
膜の電極層をさらに形成した後、それをエッチング加工
して第二カソード電極203b、ゲート電極205およ
びアノード電極7を形成する(図4(F))。方向性粒
子堆積法にスパッタ法を利用し厚さ2000オングスト
ロームのTa薄膜よりなるゲート電極205を形成し
た。方向性粒子堆積法を用いると放出突起4のようなオ
ーバーハングした部分が陰となり、第一カソード電極2
03aの表面に堆積した第二カソード電極203bと平
面基板1の表面い堆積したゲート電極205の層は電気
的に分断され、また、放出突起4と同形状の欠落部分が
放出突起4の垂直下部に自己整合的に形成される。この
ような方向性粒子堆積法としてスパッタ法、蒸着法、E
CR(Electron Cyclotron Res
onance)プラズマ堆積法、クラスタイオンビーム
法などが適用できる。
Finally, after forming an electrode layer of Ta thin film by the directional particle deposition method, it is etched to form the second cathode electrode 203b, the gate electrode 205 and the anode electrode 7 (FIG. 4 (F)). )). A gate electrode 205 made of a Ta thin film having a thickness of 2000 angstrom was formed by using a sputtering method as the directional particle deposition method. When the directional particle deposition method is used, the overhanging portion such as the emission protrusion 4 becomes a shadow, and the first cathode electrode 2
The layer of the second cathode electrode 203b deposited on the surface of 03a and the layer of the gate electrode 205 deposited on the surface of the flat substrate 1 are electrically separated, and the missing portion having the same shape as the emission protrusion 4 is vertically below the emission protrusion 4. Is formed in a self-aligned manner. As such directional particle deposition method, sputtering method, vapor deposition method, E
CR (Electron Cyclotron Res
once) plasma deposition method, cluster ion beam method, etc. can be applied.

【0038】Ta薄膜の電極層はドライエッチング法で
加工し、ゲート電極205およびアノード電極7を形成
した。このとき欠落部分が侵食されないようにフォトレ
ジストで覆うことが重要である。カソード電極203は
第一カソード電極203aと第二カソード電極203b
の積層構造であって、その先端曲率半径は約400オン
グストロームであった。なお、第一カソード電極203
aと第二カソード電極203bの材料が異なる場合など
は、放出突起4の部分でどちらかの電極を除去し、残り
を電子放出の電極として利用してもよい。このように放
出突起4を薄くすると膜厚方向の先端曲率半径が小さく
なり、より低閾値化が達成できる。
The electrode layer of the Ta thin film was processed by the dry etching method to form the gate electrode 205 and the anode electrode 7. At this time, it is important to cover with a photoresist so that the missing portion is not eroded. The cathode electrode 203 includes a first cathode electrode 203a and a second cathode electrode 203b.
And the tip radius of curvature was about 400 angstroms. The first cathode electrode 203
When the material of a and the second cathode electrode 203b are different, one of the electrodes may be removed at the emission protrusion 4 and the rest may be used as an electron emission electrode. If the emission projections 4 are made thin in this way, the radius of curvature of the tip in the film thickness direction becomes small, and a lower threshold value can be achieved.

【0039】このように製造された電界電子放出装置の
電気特性を高真空中で測定した。カソード電極205を
接地してアノードカソード電圧Vak=200Vと一定
としたとき、ゲートカソード電圧Vgk=60Vでカソ
ード電流I =4×10 A、100Vで6×10
−5Aが得られた。また、カソード電極203とゲート
電極205の間の寄生容量は10fF程度であった。
The electrical characteristics of the field electron emission device manufactured as described above were measured in a high vacuum. When the anode cathode voltage V ak = 200V constant grounding the cathode electrode 205, the cathode current I k = 4 × 10 in the gate cathode voltage V gk = 60V - 8 A, 6 × 10 at 100V
-5 A was obtained. The parasitic capacitance between the cathode electrode 203 and the gate electrode 205 was about 10 fF.

【0040】本実施例ではカソード電極203などの電
極材料にMo薄膜とTa薄膜を利用したが、本発明はこ
れに限るものでなく、この他にタングステン、シリコ
ン、クロム、アルミニウムなどの金属やこれらを成分に
含む合金などが利用できる。また、平面基板1としてシ
リコン基板などの導電性基板の表面に絶縁体を設けた絶
縁性基板や、アルミナ基板など熱伝導性の良好なセラミ
ック基板などを利用してもよい。さらに、絶縁層8もし
くはエッチングマクス81は二酸化シリコン薄膜に限る
ものでなく、窒化シリコン薄膜やアルミナ薄膜なども利
用できる。
In the present embodiment, the Mo thin film and the Ta thin film were used as the electrode material for the cathode electrode 203 and the like, but the present invention is not limited to this, and other metals such as tungsten, silicon, chromium, aluminum and the like are also available. An alloy containing as a component can be used. Further, as the flat substrate 1, an insulating substrate in which an insulating material is provided on the surface of a conductive substrate such as a silicon substrate, or a ceramic substrate having good thermal conductivity such as an alumina substrate may be used. Furthermore, the insulating layer 8 or the etching mask 81 is not limited to the silicon dioxide thin film, and a silicon nitride thin film, an alumina thin film, or the like can be used.

【0041】電子放出の閾値電圧を低減するために放出
突起4にバリウム、トリウム、セシウムなどの仕事関数
の小さな材料をコーティングしてもよく、またこのよう
な材料でカソード電極203を形成してもよい。
In order to reduce the threshold voltage of electron emission, the emission protrusions 4 may be coated with a material having a small work function such as barium, thorium or cesium, and the cathode electrode 203 may be formed of such a material. Good.

【0042】電子放出の雑音を低減するために、放出突
起4の数を充分に多く設け、これらを同時に駆動して一
斉に電子放出を行うことでS/N比を大きくすることが
できる。なお、電子放出は放出突起4の先端の一点のみ
でなく、先端の脇に作製された複数の補助突起から発生
しても同じ効果である。また、セルフバイアス抵抗や非
線形抵抗をカソード電極に直列接続すると、過電流を防
止したり、雑音を低減できる。
In order to reduce the noise of electron emission, it is possible to increase the S / N ratio by providing a sufficiently large number of emission protrusions 4 and simultaneously driving these to simultaneously emit electrons. It should be noted that the same effect can be obtained if the electron emission is generated not only at one point of the tip of the emission protrusion 4 but also from a plurality of auxiliary protrusions formed beside the tip. Further, by connecting a self-bias resistor or a non-linear resistor in series with the cathode electrode, it is possible to prevent overcurrent and reduce noise.

【0043】また、アノード電極7の表面に蛍光体を形
成して発光型ディスプレイを構成することや、銅薄膜な
どX線を発生する材料を形成して、電子線でこれを励起
することにより微細X線源を構成することができる。上
記製造方法は当然のことながら図1に示す四極電界電子
放出装置においても同様に利用できるものである。
Further, by forming a phosphor on the surface of the anode electrode 7 to form a light emitting display, or by forming a material such as a copper thin film which generates X-rays and exciting it with an electron beam, a fine pattern can be obtained. An X-ray source can be constructed. As a matter of course, the above manufacturing method can be similarly used in the quadrupole field electron emission device shown in FIG.

【0044】以上説明したように本発明の電界電子装置
の製造方法は下記に列記するような格別なる効果を奏す
る。 (1)カソード電極層もしくはカソード電極層の表面に
形成したエッチングマスク層を過剰エッチングしカソー
ド電極を製造する方法に比べ、先端曲率半径のより小さ
な放出突起が製造できる。これは平面基板1の表面に形
成したエッチングマスクのエッチング特性が非常に等方
的で、しかも湿式エッチング法などのエッチング速度の
大きなエッチング手段を利用できるためである。Moな
どは湿式エッチングが難しいため、そのものの過剰エッ
チング法による放出突起4の形成は困難である。 (2)Lgkは島状絶縁層とゲート電極の膜厚によって
概ね決定される。膜厚の制御性はLSI技術の発展によ
って優れており、均一性がよく電子放出の閾値電圧の低
い電界電子放出装置が実現される。従来の技術ではL
gkは0.8μmが限界であったが、本発明により0.
1μm以下のものが作製できる。 (3)過剰エッチング法によって放出突起4の先端曲率
半径を小さくし低閾値化が達成できた。従来技術では先
端曲率半径は2000オングストローム程度が限界であ
ったが、本発明により400オングストローム以下が可
能となった。 (4)過剰エッチング法は放出突起4のような凸部は曲
率半径のより小さな鋭い凸部となり、反対に凹部はより
なめらかな凹部になるという特長がある。このような性
質を利用してカソード電極の凸部と凹部を使い分け、不
慮の電子放出や電極間の短絡を防止できる。 (5)カソード電極に対してゲート電極を自己整合的に
形成することができ、電極間の寄生容量が小さくなり高
速動作が可能となる。特に比抵抗の小さな第一カソード
電極を設けて配線抵抗を小さくし、配線遅延のより小さ
な高速デバイスの製造に適している。
As described above, the method of manufacturing the electric field electronic device of the present invention has the following remarkable effects. (1) Compared with the method of manufacturing a cathode electrode by over-etching the cathode electrode layer or the etching mask layer formed on the surface of the cathode electrode layer, it is possible to manufacture an emission protrusion having a smaller tip curvature radius. This is because the etching characteristic of the etching mask formed on the surface of the flat substrate 1 is very isotropic, and an etching means such as a wet etching method having a high etching rate can be used. Since it is difficult to wet-etch Mo and the like, it is difficult to form the emission projections 4 by the over-etching method. (2) L gk is generally determined by the film thickness of the island-shaped insulating layer and the gate electrode. The controllability of the film thickness is excellent due to the development of LSI technology, and a field electron emission device having good uniformity and a low electron emission threshold voltage is realized. In the conventional technology, L
Although gk had a limit of 0.8 μm, it was found that the gk was 0.8 μm.
It is possible to manufacture a film having a thickness of 1 μm or less. (3) By the over-etching method, the radius of curvature of the tip of the emission projection 4 was made small, and the low threshold value could be achieved. In the prior art, the radius of curvature of the tip was limited to about 2000 angstroms, but the present invention enables it to be 400 angstroms or less. (4) The over-etching method has a feature that a convex portion such as the emission protrusion 4 becomes a sharp convex portion having a smaller radius of curvature, while a concave portion becomes a smooth concave portion. By utilizing such a property, the convex portion and the concave portion of the cathode electrode can be selectively used to prevent accidental electron emission and short circuit between the electrodes. (5) The gate electrode can be formed in a self-aligned manner with respect to the cathode electrode, the parasitic capacitance between the electrodes can be reduced, and high speed operation can be achieved. In particular, the first cathode electrode having a small specific resistance is provided to reduce the wiring resistance, which is suitable for manufacturing a high-speed device having a smaller wiring delay.

【0045】図6(A)は上記の新規な四極電界電子放
出装置を利用した平面型四極真空管の概略平面図、同図
(B)はそのA−A線に沿った概略断面図である。
FIG. 6A is a schematic plan view of a flat quadrupole vacuum tube using the above-mentioned novel quadrupole field electron emission device, and FIG. 6B is a schematic sectional view taken along the line AA.

【0046】平面型四極真空管は前述した四極電界電子
放出装置を有する平面基板1と対向基板14を概ね平行
に配置し、その周辺に狭持体17を設け、平面基板1、
対向基板14および狭持体17で囲まれた真空層23の
内部に四極電界電子放出装置を封入した構造である。対
向基板14は石英基板よりなり、真空層23に面した表
面に帯電防止のための導電性薄膜15をもち、また真空
層23を真空排気して封止した封止口16をもつ。封止
口16はCr/Au薄膜が形成された開口内部にAu・
Sn合金を溶かして穴埋めしたものである。ゲッタ材料
18は対向基板14の表面に予め形成されたAl・Ba
合金薄膜よりなり、真空層23の完成後にレーザで加熱
され真空層23の壁面に蒸着されてゲッタ効果が蘇生さ
れている。狭持体17は低溶融ガラス粉末に直径100
μmのグラスファイバを混合して焼成したもので、それ
ぞれの基板と気密性よく接着され、真空層23のギャッ
プを100μmに維持している。
In the flat quadrupole vacuum tube, the flat substrate 1 having the above-mentioned quadrupole field electron emission device and the counter substrate 14 are arranged substantially in parallel, and the sandwiching body 17 is provided around the flat substrate 1,
This is a structure in which a quadrupole field electron emission device is enclosed in a vacuum layer 23 surrounded by the counter substrate 14 and the sandwiching body 17. The counter substrate 14 is made of a quartz substrate, has a conductive thin film 15 for preventing electrification on the surface facing the vacuum layer 23, and has a sealing port 16 for evacuating and sealing the vacuum layer 23. The sealing port 16 is made of Au / Au inside the opening formed with the Cr / Au thin film.
The Sn alloy is melted and filled with holes. The getter material 18 is Al.Ba previously formed on the surface of the counter substrate 14.
It is made of an alloy thin film, and after the vacuum layer 23 is completed, it is heated by a laser and vapor-deposited on the wall surface of the vacuum layer 23 to revive the getter effect. The holding body 17 is made of low melting glass powder and has a diameter of 100.
A glass fiber having a diameter of μm is mixed and fired. The glass fiber is adhered to each substrate with good airtightness, and the gap of the vacuum layer 23 is maintained at 100 μm.

【0047】四極電界電子放出装置の各電極の外部取り
出し端子、すなわち、カソード端子19、ゲート端子2
0、コントロール端子21およびアノード端子22は狭
持体17と平面基板1の間より金属薄膜によって真空層
23の外部に導出されている。この平面型四極真空管の
大きさは横7mm、縦4mm、厚さ2.2mmであっ
て、従来の熱電子放出型の真空管に比べて体積で1/1
000以下と非常に小さい。真空層23の真空度は1×
10−7Torr以下である。なお、アノード電極7は
平面基板1の表面に形成されているが、本発明はこれに
限るものでなく、例えば対向基板の表面に形成されてい
てもよい。また、このときコントロール電極6は放出突
起4とアノード電極7の中間に位置するように真空層2
3の内部に配置されていてもよい。
External extraction terminals of each electrode of the quadrupole field electron emission device, that is, the cathode terminal 19 and the gate terminal 2
0, the control terminal 21 and the anode terminal 22 are led out of the vacuum layer 23 by a metal thin film from between the holding body 17 and the flat substrate 1. The size of the flat quadrupole vacuum tube is 7 mm in width, 4 mm in length, and 2.2 mm in thickness, which is 1/1 in volume as compared with the conventional thermionic emission type vacuum tube.
Very small, less than 000. The vacuum degree of the vacuum layer 23 is 1 ×
It is 10 −7 Torr or less. Although the anode electrode 7 is formed on the surface of the flat substrate 1, the present invention is not limited to this, and may be formed on the surface of the counter substrate, for example. Further, at this time, the control electrode 6 is positioned so as to be located between the emission protrusion 4 and the anode electrode 7 so that the vacuum layer 2 is formed.
3 may be arranged inside.

【0048】上記四極電界電子放出装置の電気放出特性
を図7〜図9に示す。図7は四極電界電子放出装置をも
ちいたカソード電極接地型の電圧増幅器の電気接続図で
ある。前述した四極真空管を図7の中央に示すシンボル
マーク30で表現することとする。これはカソード電極
3、ゲート電極5、コントロール電極6およびアノード
電極7を真空層23の内部に封入したことを意味する。
The electric emission characteristics of the quadrupole field electron emission device are shown in FIGS. FIG. 7 is an electrical connection diagram of a cathode-electrode grounded voltage amplifier using a quadrupole field electron emission device. The quadrupole vacuum tube described above is represented by a symbol mark 30 shown in the center of FIG. 7. This means that the cathode electrode 3, the gate electrode 5, the control electrode 6 and the anode electrode 7 are enclosed in the vacuum layer 23.

【0049】四極電界電子放出装置を利用した電圧増幅
器の駆動方法はつぎの通りである。すなわち、カソード
電極3を接地して、ゲート電極5に正電位のゲート電圧
26(VGK)を印加し、アノード電極7に負荷抵抗2
8(R )を通して正電位のアノード電圧27(V
AK)を印加し、コントロール電極6にコントロールバ
イアス電圧25(VCK)とこれに直列接続された入力
信号電圧24(Vin)を印加すると、アノード電極7
と負荷抵抗28の接続部分より入力信号電圧24に比例
した出力信号電圧29(Vout )が得られる。
The driving method of the voltage amplifier using the quadrupole field electron emission device is as follows. That is, the cathode electrode 3 is grounded, a positive potential gate voltage 26 ( VGK ) is applied to the gate electrode 5, and the load resistance 2 is applied to the anode electrode 7.
Anode voltage 27 (V of positive potential through 8 ( RL )
AK ) and a control bias voltage 25 (V CK ) and an input signal voltage 24 (V in ) connected in series to the control bias voltage 25 (V CK ) are applied to the control electrode 6.
An output signal voltage 29 (V out ) proportional to the input signal voltage 24 is obtained from the connection portion of the load resistance 28 and the load resistance 28.

【0050】図8は前述の四極電界電子放出装置の電子
放出特性を示すグラフである。これは図7の電気接続図
において入力信号電圧24とコントロールバイアス電圧
25を0V、アノード電極27をVAK=400Vとし
て四極電界電子放出装置のゲート電圧26に対するゲー
ト電流32(I )およびアノード電流31(I
の依存性を測定した結果である。ゲート電圧26に対し
てゲート電流32およびアノード電流31は指数関数的
に増加し、放出電流がF・Nトンネル電流であることを
示している。アノード電流31はゲート電流32に対し
て約2桁小さい。ゲート電圧26でアノード電流31を
制御する従来の駆動方法では、I>I であるため
に電力変換効率が悪く、また伝達特性も指数関数になる
ためにリニア増幅器などには利用しにくい。そこで、ア
ノード電流31をコントロール電極6に印加する電圧で
制御するに至った。
FIG. 8 is a graph showing electron emission characteristics of the above-mentioned quadrupole field electron emission device. In the electrical connection diagram of FIG. 7, the input signal voltage 24 and the control bias voltage 25 are 0 V, the anode electrode 27 is V AK = 400 V, and the gate current 32 ( IG ) and the anode current with respect to the gate voltage 26 of the quadrupole field electron emission device. 31 (I A)
It is the result of measuring the dependency of. The gate current 32 and the anode current 31 exponentially increase with respect to the gate voltage 26, indicating that the emission current is an FN tunnel current. The anode current 31 is about two orders of magnitude smaller than the gate current 32. In the conventional driving method in which the anode voltage 31 is controlled by the gate voltage 26, the power conversion efficiency is poor because I G > I A , and the transfer characteristic is also an exponential function, which makes it difficult to use in a linear amplifier or the like. Therefore, the anode current 31 is controlled by the voltage applied to the control electrode 6.

【0051】図9は前述の四極電界電子放出装置の入出
力静特性を示すグラフである。これは図7の電気接続図
においてゲート電圧26をVGK=140V、入力信号
電圧24を0V、アノード電極27をVAK=400V
として四極電界電子放出装置のコントロールバイアス電
圧25に対するコントロール電流33(I )とアノ
ード電流34の依存性を測定した結果である。VCK
0Vの範囲でアノード電流34は指数関数的(非線形)
に変化するものの、VCK>0Vの範囲ではアノード電
流34は直線的(線形)に変化する。すなわち、VCK
>0Vの範囲でコントロール電極6に印加する電圧にア
ノード電流34は比例するため、リニア増幅器として利
用できる。このときコントロール電流33はアノード電
流34に比べ1%以下であって、入出力の電力変換効率
が良好な電界効果型の電圧増幅器となる。
FIG. 9 is a graph showing the input / output static characteristics of the quadrupole field electron emission device described above. This is because the gate voltage 26 is V GK = 140 V, the input signal voltage 24 is 0 V, and the anode electrode 27 is V AK = 400 V in the electrical connection diagram of FIG. 7.
As a result, the dependence of the control current 33 (I C ) and the anode current 34 on the control bias voltage 25 of the quadrupole field electron emission device is measured. V CK <
Anode current 34 is exponential (non-linear) in the range of 0V
However, the anode current 34 changes linearly (linearly) in the range of V CK > 0V. That is, V CK
Since the anode current 34 is proportional to the voltage applied to the control electrode 6 in the range of> 0 V, it can be used as a linear amplifier. At this time, the control current 33 is 1% or less of the anode current 34, and the field-effect voltage amplifier has a good input / output power conversion efficiency.

【0052】このようなコントロール電極6の電界効果
によるアノード電流34の制御機構は従来の熱電子放出
型真空管のグリッド電極のそれに類似している。すなわ
ち、コントロール電極6の電位によってコントロール電
極6とカソード電極3の中間に形成される電界(電位勾
配)によりアノード電流34が制御される機構である。
コントロール電極6に負の電圧が印加され放出突起4の
近傍に負の電界が形成されると、アノード電極7に向か
う放出電子に斥力が印加され、アノード電極7に到達で
きる電子量は制限される。
The control mechanism of the anode current 34 by the electric field effect of the control electrode 6 is similar to that of the grid electrode of the conventional thermionic emission type vacuum tube. That is, the anode current 34 is controlled by the electric field (potential gradient) formed between the control electrode 6 and the cathode electrode 3 by the potential of the control electrode 6.
When a negative voltage is applied to the control electrode 6 and a negative electric field is formed in the vicinity of the emission protrusion 4, repulsive force is applied to the emitted electrons toward the anode electrode 7 and the amount of electrons that can reach the anode electrode 7 is limited. .

【0053】カソード電極から飛び出した電子は、初速
度を持っているためアノード電極方向へとんでいくが、
途中に負電位のコントロール電極が存在すると、この負
電位の電位勾配によって減速され、一部の電子はカソー
ド電極方向に戻る。こうして電子がカソード電極とコン
トロール電極との間に滞在し電子雲(空間電荷制限領
域)を形成する。アノード電極へ流れることができる電
子は統計的にコントロール電位よりエネルギーの高いも
のに限られる。このような空間電荷制限領域における電
子の伝導は、雑音電流が非常に小さくなることが知られ
ている。空間電荷のゆらぎは、カソード電極からの放出
電流のゆらぎ(雑音電流)に比べて小さく、特にエネル
ギーの小さな電子のゆらぎはほとんど無視でき、エネル
ギーの大きな電子の一部のみがアノード電流の雑音の原
因となるのみであるからである。従来の三極電界電子放
出装置は、上記の空間電荷制限領域を有せず、カソード
電極から放出された電子はほとんどアノード電極に到達
する(放射制限領域での電子の伝導)ので放出電流の雑
音がそのままアノード電流の雑音となってあらわれる。
The electrons jumping out from the cathode electrode have an initial velocity and thus fly toward the anode electrode.
When a negative potential control electrode is present on the way, the potential is slowed down by this negative potential gradient, and some electrons return to the cathode electrode direction. Thus, the electrons stay between the cathode electrode and the control electrode to form an electron cloud (space charge limited region). The electrons that can flow to the anode electrode are statistically limited to those having higher energy than the control potential. It is known that the conduction of electrons in such a space charge limited region has a very small noise current. The fluctuation of the space charge is smaller than the fluctuation of the emission current from the cathode electrode (noise current), especially the fluctuation of the electrons with small energy can be almost ignored, and only a part of the electrons with high energy causes the noise of the anode current. This is because The conventional triode field electron emission device does not have the space charge limiting region described above, and most of the electrons emitted from the cathode electrode reach the anode electrode (conduction of electrons in the emission limiting region), so the emission current noise is reduced. Appears as noise in the anode current.

【0054】一方、コントロール電極6に正の電圧を印
加していくと、放出電子への斥力は弱まりアノード電流
34が増加する。ところで、正電位のゲート電極5は従
来の五極真空管の空間電荷グリッド電極と同様の役割を
果たし、カソード電極3の付近に空間電荷が滞留するの
を防止している。なお、本発明においてはアノード電極
7の二次電子の影響を防止するために後記のとおりアノ
ード電極7とコントロール電極6との中間に抑制電極を
追加して形成してもよい。
On the other hand, when a positive voltage is applied to the control electrode 6, the repulsive force on the emitted electrons weakens and the anode current 34 increases. By the way, the positive potential gate electrode 5 plays the same role as the space charge grid electrode of the conventional pentode vacuum tube, and prevents the space charge from staying in the vicinity of the cathode electrode 3. In the present invention, in order to prevent the influence of secondary electrons of the anode electrode 7, a suppression electrode may be additionally formed between the anode electrode 7 and the control electrode 6 as described later.

【0055】コントロールバイアス電圧25の設定によ
り線形領域と非線形領域の使い分けができる。線形領域
の動作は電圧増幅器などのリニア増幅機能として都合が
よく、非線形領域の動作はスイッチング機能などに都合
がよい。またゲート電圧26を小さくすると、直線領域
と非線形領域の境界を与えるコントロールバイアス電圧
25が低電圧側にシフトするため、ゲート電圧26を任
意に設定することでコントロールバイアス電圧25の設
定電圧を自由に選択できるなどの特長がある。しかし、
前述の四極電界電子放出装置においては、図8に示すよ
うに、ゲート電流がアノード電流より著しく多く、ゲー
ト電極に流れる無効電流の存在は非効率的である。
By setting the control bias voltage 25, the linear region and the non-linear region can be used properly. The operation in the linear region is convenient for a linear amplification function such as a voltage amplifier, and the operation in the non-linear region is convenient for a switching function. Further, when the gate voltage 26 is reduced, the control bias voltage 25 that gives the boundary between the linear region and the non-linear region shifts to the low voltage side. Therefore, by arbitrarily setting the gate voltage 26, the set voltage of the control bias voltage 25 can be freely set. It has features such as selection. But,
In the above-mentioned quadrupole field electron emission device, as shown in FIG. 8, the gate current is significantly larger than the anode current, and the existence of the reactive current flowing through the gate electrode is inefficient.

【0056】図10は本実施例の多極電界電子放出装置
のアノード静特性を示すグラフである。図7の電気接続
図におけるゲート電圧26をVGK=140Vとし、入
力信号24を0Vとして、コントロールバイアス電圧2
5をVCK=20、40、60、80Vと変化させたと
きのVAK−IAK静特性を測定した結果である。図1
0よりわかるように本実施例の多極電界電子放出装置
は、VAK>150Vの範囲でIAKはほぼ一定にな
り、またIAKはVGKに比例して増加するという、従
来の熱電子放出型の五極真空管に類似したアノード静特
性を有する。この特性はアノード抵抗が非常に大きく、
しかも入出力が比例関係にあるため、リニア増幅器など
への応用に最適なものである。
FIG. 10 is a graph showing the static characteristics of the anode of the multipole field electron emission device of this example. In the electrical connection diagram of FIG. 7, the gate voltage 26 is V GK = 140 V, the input signal 24 is 0 V, and the control bias voltage 2 is
5 is a result of measuring V AK -I AK static characteristics when V CK was changed to V CK = 20, 40, 60, 80 V. Figure 1
0 multipole field emission device of the present embodiment as seen from the referred I AK in the range of V AK> 150 V becomes approximately constant and I AK is increased in proportion to V GK, conventional thermionic It has the static characteristics of the anode similar to the emission type pentode vacuum tube. This characteristic has a very large anode resistance,
Moreover, since the input and output are in a proportional relationship, they are most suitable for applications such as linear amplifiers.

【0057】図7における負荷抵抗28をR =5G
Ωとすると、図10のアノード電極静特性のグラフに負
荷直線36が引ける。このような回路によって増幅器と
しての基本機能を確認した。すなわち、コントロールバ
イアス電圧25をVAK=40Vとし、20Vの正弦波
(vin=20sin(ωt)V)を入力信号24とし
て印加したところ、出力信号29として50Vの正弦波
(vout =−50sin(ωt)V)が得られ、電
圧増幅率が2.5倍という増幅機能を確認した。周波数
ωを大きくしていき、増幅器としての周波数特性を測定
したところ、カットオフ周波数ω は100MHz以
上であった。
The load resistance 28 in FIG. 7 is set to R L = 5G.
If Ω, the load straight line 36 can be drawn on the graph of the anode electrode static characteristics of FIG. The basic function as an amplifier was confirmed by such a circuit. That is, when the control bias voltage 25 is set to V AK = 40 V and a sine wave of 20 V (v in = 20 sin (ωt) V) is applied as the input signal 24, a sine wave of 50 V (v out = −50 sin) is output as the output signal 29. (Ωt) V) was obtained, and the voltage amplification factor was confirmed to be 2.5 times, confirming the amplification function. When the frequency ω was increased and the frequency characteristics of the amplifier were measured, the cutoff frequency ω c was 100 MHz or higher.

【0058】図11はコントロール電圧25(VCK
に対するゲート電極I 、アノード電流I および
コントロール電流I の関係を示す。ゲート電流I
はほぼ一定である。コントロール電流I はVCK
<VGKのときI <0である。負電流の原因として
真空中のイオン電流と基板の表面リーク電流が考えられ
るが、電流が安定であることからゲート電極との間の表
面リーク電流であろう。アノード電流I はコントロ
ール電圧VCKに対して単調増加する。特にコントロー
ル電圧が大きいとき、アノード電流はこれにほぼ比例し
て増加する。すなわち伝達特性に線形領域が認められ
た。なお、VCKに対して放射電流はほぼ一定であり放
射電流がゲート電圧で定まり他の電極電位に影響されな
いことがわかった。
FIG. 11 shows the control voltage 25 (V CK ).
The relationship between the gate electrode I G , the anode current I A, and the control current I C is shown. Gate current I G
Is almost constant. Control current I C is V CK
When <V GK , I C <0. Ion current in vacuum and surface leak current of the substrate can be considered as the cause of the negative current, but it is probably surface leak current between the gate electrode and the gate electrode because the current is stable. The anode current I A monotonically increases with respect to the control voltage V CK . Especially when the control voltage is large, the anode current increases almost in proportion to this. That is, a linear region was recognized in the transfer characteristic. It was found that the emission current was almost constant with respect to V CK , and the emission current was determined by the gate voltage and was not affected by other electrode potentials.

【0059】図12はコントロール電圧VCKをパラメ
ータとしたアノード特性である。アノード電流I
アノード電圧VAKとコントロール電圧VCKの双方に
依存して増加し、次式に従う。
FIG. 12 shows the anode characteristics with the control voltage V CK as a parameter. The anode current I A increases depending on both the anode voltage V AK and the control voltage V CK , and follows the following equation.

【0060】I =K(VCK+aVAK ここでK、aおよびnは定数である。この特性は空間電
荷制限領域における熱電子放射型三極真空管の特性と同
様である。増幅率μ(=1/a)および相互コンダクタ
ンスg (=dI /dICK)を同図より見積も
るとVAK=300V、VCK=150Vのときそれぞ
れ1および2.6E−10Sである。またn値は約1.
3であった。VCK>VGKのときアノード電流の一部
がコントロール電流に流入する傾向がある。
I A = K (V CK + aV AK ) n where K, a and n are constants. This characteristic is similar to the characteristic of the thermionic emission type triode vacuum tube in the space charge limited region. Amplification factor μ is (= 1 / a) and the mutual conductance g m (= dI A / dI CK) and is estimated from the diagram V AK = 300 V, respectively 1 and 2.6E-10S when V CK = 150V. The n value is about 1.
It was 3. When V CK > V GK , a part of the anode current tends to flow into the control current.

【0061】図12の特性においてはg およびμが
非常に小さい。実用的には1mS以上および100以上
がそれぞれ要求される。それぞれについて改善方法はい
くつかあるが、特にg については放射電流を増やす
ことが効果的である。
In the characteristic of FIG. 12, g m and μ are very small. Practically, 1 mS or more and 100 or more are required respectively. There are several ways to improve each of them, but it is effective to increase the emission current, especially for g m .

【0062】なお、電圧増幅率、相互コンダクタンスお
よび周波数特性をより高めるためにはカソード電極3の
放出突起4の数を増やし放出電流を大きくするか、もし
くはゲート電極3の構造を工夫し無効なゲート電極を減
らしてアノード電流を増加させることが必要である。本
実施例では放出突起4は6個であるが、これを例えば1
万倍にして放出電流を1万倍とすると、電圧増幅率、相
互コンダクタンスは約1万倍になり、周波数特性は約1
00倍に改善できた。無効なゲート電流を減らすために
は、ゲート電極5の幅をより小さくした構造や、放出突
起4の突出方向に開き角をもった斜面にゲート電極5を
形成した構造として、放出電子がゲート電極5に衝突す
る確率を小さくすればよい。
In order to further improve the voltage amplification factor, the transconductance and the frequency characteristic, the number of emission projections 4 of the cathode electrode 3 is increased to increase the emission current, or the structure of the gate electrode 3 is devised to make an invalid gate. It is necessary to reduce the electrodes and increase the anode current. In this embodiment, the number of the ejection protrusions 4 is 6, but this is
If the emission current is increased 10,000 times, the voltage amplification factor and mutual conductance are increased 10,000 times, and the frequency characteristic is about 1 time.
I was able to improve it by 00 times. In order to reduce the ineffective gate current, the structure in which the width of the gate electrode 5 is made smaller, or the structure in which the gate electrode 5 is formed on the slope having an opening angle in the projecting direction of the emission projection 4 is used, It suffices to reduce the probability of collision with 5.

【0063】本実施例では電気接続法としてカソード電
極3を接地したが、本発明はこれに限るものではなく、
例えばゲート電極5を接地した電気接続法であってもか
まわない。図13は本実施例の多極電界電子放出装置を
ゲート電極接地型の電圧増幅器に利用した電気接続図で
ある。ゲート電極5を接地して、カソード電極3に負電
圧のカソード電圧37を印加したものである。この電気
接続法によれば、図7に示したものと違い、放出電流の
値によって直線領域と非線形領域の境界が変動しないた
め使いやすい増幅器である。
In this embodiment, the cathode electrode 3 is grounded as an electrical connection method, but the present invention is not limited to this.
For example, an electrical connection method in which the gate electrode 5 is grounded may be used. FIG. 13 is an electrical connection diagram in which the multi-pole field electron emission device of this embodiment is used in a gate electrode grounding type voltage amplifier. The gate electrode 5 is grounded and a negative cathode voltage 37 is applied to the cathode electrode 3. According to this electric connection method, unlike the one shown in FIG. 7, the boundary between the linear region and the non-linear region does not change depending on the value of the emission current, so that the amplifier is easy to use.

【0064】放射電流が大きい場合、雑音の少ない放出
電流を得るため、図14に示すようにカソード電極とア
ノード電極間にセルフバイアス抵抗RSBを入れる駆動
方法が考えられる。図15はこのアノード特性である。
放出電流の安定化のため2MΩのセルフバイアス抵抗R
SBをカソード電極に直列に挿入した。VKG=−27
0Vのとき放射電流は約10μAであった。このグラフ
よりg =10nS、μ=1.5が得られた。
When the emission current is large, in order to obtain an emission current with less noise, a driving method in which a self-bias resistor R SB is inserted between the cathode electrode and the anode electrode as shown in FIG. 14 can be considered. FIG. 15 shows this anode characteristic.
2MΩ self-bias resistor R to stabilize the emission current
SB was inserted in series with the cathode electrode. V KG = -27
The emission current was about 10 μA at 0V. From this graph, g m = 10 nS and μ = 1.5 were obtained.

【0065】表1に特性をまとめた。四極デバイスのう
ちAは図12に対応し、Bは図15に対応するものであ
る。
The characteristics are summarized in Table 1. Among the quadrupole devices, A corresponds to FIG. 12 and B corresponds to FIG.

【0066】[0066]

【表1】 [Table 1]

【0067】図16は上記四極電界電子放出装置にスク
リーン電極Sを加えた五極電界電子放出装置の回路図で
あり、図17はそのアノード特性を示す図である。カソ
ード電極の突起数は10000個、VKG=−140
V、カソード電極電流I =20mA、VSG=10
0V、R =1KΩの条件にて測定したものである。
図17においてR =80KΩの負荷を挿入すれば
(破線で示す。)、増幅率は4倍である。このときの動
作点はV =−40Vとなる。この五極を有する装置
は、アノード電圧が変動してもスクリーン電極の存在に
よりコントロール電極近傍の電界が変動しないため、ア
ノード電流は不変となる特性を有する。すなわちアノー
ド抵抗γa γa=ΔV /ΔI が増大する。
FIG. 16 is a circuit diagram of a quintuple field electron emission device in which a screen electrode S is added to the quadrupole field electron emission device, and FIG. 17 is a diagram showing its anode characteristic. The number of protrusions of the cathode electrode is 10,000, V KG = -140
V, cathode electrode current I k = 20 mA, V SG = 10
It is measured under the conditions of 0 V and R L = 1 KΩ.
In FIG. 17, if a load of R L = 80 KΩ is inserted (shown by a broken line), the amplification factor is 4 times. The operating point in this case is V i = -40V. The device having the five poles has a characteristic that the electric field near the control electrode does not fluctuate due to the presence of the screen electrode even if the anode voltage fluctuates, so that the anode current remains unchanged. That is, the anode resistance γa γa = ΔV A / ΔI A increases.

【0068】次の実施例では平面型の六極電界電子放出
装置の構造と製造方法について述べる。図18(A)、
(B)および(C)はそれぞれ平面型の六極電界電子放
出装置の概略平面図、B−B線に沿った概略縦断面図お
よびC−C線に沿った概略縦断面図である。本装置は四
極電界電子放出装置のコントロール電極6とアノード電
極7の中間にスクリーン電極50とサプレッサ電極53
を設けた構造である。また、コントロール電極6および
スクリーン電極50はそれぞれの電極上に形成された柱
状コントロール電極64および柱状スクリーン電極65
をそれぞれ具備する。それらの柱状電極はカソード電極
3の表面で規定される平面を串刺しするように形成され
ており、その高さは少なくも島状絶縁層2の膜厚より大
きい。
In the next embodiment, the structure and manufacturing method of a flat type hexapole field electron emission device will be described. FIG. 18 (A),
(B) And (C) is a schematic plan view of a planar hexapole field electron emission device, a schematic vertical sectional view taken along the line BB and a schematic vertical sectional view taken along the line CC, respectively. This device has a screen electrode 50 and a suppressor electrode 53 between the control electrode 6 and the anode electrode 7 of the quadrupole field electron emission device.
It is a structure provided with. The control electrode 6 and the screen electrode 50 are the columnar control electrode 64 and the columnar screen electrode 65 formed on the respective electrodes.
Each is equipped with. These columnar electrodes are formed so as to pierce the plane defined by the surface of the cathode electrode 3, and the height thereof is at least larger than the film thickness of the island-shaped insulating layer 2.

【0069】柱状コントロール電極64は直径3μm、
高さ5μmの円柱形状で、放出突起4から約10μm離
れた位置において二つの放出突起4の中間に配置される
ように10μmピッチで設けられている。柱状スクリー
ン電極65は幅5μm、厚さ3μm、高さ5μmの平板
形状で、個々の柱状コントロール電極64にそれぞれ1
0μmの距離をおいて一つずつ設けられている。サプレ
ッサ電極53は5μmの幅でアノード電極7とスクリー
ン電極50の中間に設けられ、スクリーン電極50との
距離は約20μm、アノード電極7との距離は約50μ
mである。
The columnar control electrode 64 has a diameter of 3 μm,
The columnar shape has a height of 5 μm, and is provided at a pitch of 10 μm so as to be arranged between the two emission protrusions 4 at a position apart from the emission protrusions 4 by about 10 μm. The columnar screen electrode 65 has a flat plate shape with a width of 5 μm, a thickness of 3 μm, and a height of 5 μm.
They are provided one by one with a distance of 0 μm. The suppressor electrode 53 has a width of 5 μm and is provided between the anode electrode 7 and the screen electrode 50. The distance from the screen electrode 50 is about 20 μm and the distance from the anode electrode 7 is about 50 μm.
m.

【0070】カソード電極3は5μmピッチで形成され
た8個の放出突起4を有する。島状絶縁層2の厚さは5
000オングストロームである。ゲート電極5はカソー
ド電極3に自己整合的に形成されており、放出突起4と
のきょりは3000オングストロームであり、その先端
近傍における幅は約2μmである。また、コントロール
電極6との距離は4μmである。
The cathode electrode 3 has eight emission protrusions 4 formed at a pitch of 5 μm. The thickness of the island-shaped insulating layer 2 is 5
000 angstroms. The gate electrode 5 is formed on the cathode electrode 3 in a self-aligned manner, the distance between the gate electrode 5 and the emission projection 4 is 3000 angstrom, and the width in the vicinity of the tip is about 2 μm. The distance from the control electrode 6 is 4 μm.

【0071】ゲート電極5の電界によってカソード電極
3より放出された電子はコントロール電極6の電界によ
って制御され、アノード電極7に到達できる電子量が制
限される。スクリーン電極50は一定電位に保持され、
アノード電極7の電界によるコントロール電極6の電界
のゆらぎを防止する。サプレッサ電極53はアノード電
極7より発生する二次電子がコントロール電極6の方向
へ戻るのを防止する。図19は本実施例の六極電界電子
放出装置の製造方法を説明するためのもので、主要な製
造工程が終了した後の概略縦断面図である。以下に製造
方法を説明する。
The electrons emitted from the cathode electrode 3 by the electric field of the gate electrode 5 are controlled by the electric field of the control electrode 6, and the amount of electrons that can reach the anode electrode 7 is limited. The screen electrode 50 is held at a constant potential,
The fluctuation of the electric field of the control electrode 6 due to the electric field of the anode electrode 7 is prevented. The suppressor electrode 53 prevents secondary electrons generated from the anode electrode 7 from returning to the control electrode 6. FIG. 19 is for explaining the method of manufacturing the sextupole field electron emission device of the present embodiment, and is a schematic vertical cross-sectional view after the main manufacturing steps are completed. The manufacturing method will be described below.

【0072】まず、平面基板1の表面に絶縁層8、カソ
ード電極層9を順次積層して形成し、さらに、フォトレ
ジスト11を形成する(図19(A))。平面基板1は
アルミナ基板よりなる。アルミナ基板のようなセラミッ
ク基板は絶縁性で、しかも熱伝導率が大きいため、大電
力を扱う電界電子放出装置用の基板として優れている。
このほかに半絶縁性GaAs基板、ダイアモンド基板の
ような結晶性基板を用いてもよい。絶縁層8は膜厚50
00オングストロームの二酸化シリコン薄膜、カソード
電極層9は膜厚1000オングストロームのタンタル
(Ta)薄膜よりなる。フォトレジスト11はカソード
電極3の形成のために用いる。
First, the insulating layer 8 and the cathode electrode layer 9 are sequentially formed on the surface of the flat substrate 1, and a photoresist 11 is further formed (FIG. 19A). The flat substrate 1 is made of an alumina substrate. Since a ceramic substrate such as an alumina substrate is insulative and has a large thermal conductivity, it is excellent as a substrate for a field electron emission device that handles large power.
Besides, a crystalline substrate such as a semi-insulating GaAs substrate or a diamond substrate may be used. The insulating layer 8 has a film thickness of 50
The silicon dioxide thin film having a thickness of 00 angstrom and the cathode electrode layer 9 are made of a tantalum (Ta) thin film having a thickness of 1000 angstrom. The photoresist 11 is used for forming the cathode electrode 3.

【0073】つぎに、カソード電極層9を過剰エッチン
グ法で加工し、第一カソード電極3aを形成する(図1
9(B))。過剰エッチング法としてドライエッチング
法を利用した。CF /O ガス=120/10
0、RFパワー700Wにて25分間のエッチング法を
行ったところ、カソード電極層9は1μmほど過剰エッ
チングされ、先端曲率半径が300オングストロームの
放出突起4が形成された。
Next, the cathode electrode layer 9 is processed by the over-etching method to form the first cathode electrode 3a (FIG. 1).
9 (B)). A dry etching method was used as the excess etching method. CF 4 / O 2 gas = 120/10
When the etching method was performed at 0 and RF power of 700 W for 25 minutes, the cathode electrode layer 9 was over-etched by about 1 μm, and the emission protrusion 4 having the tip curvature radius of 300 angstrom was formed.

【0074】つぎに、絶縁層8を部分的にエッチング除
去して島状絶縁層2を形成し、またフォトレジスト11
を除去する(図19(C))。島状絶縁層2の形成方法
は前記の実施例で述べた方法と同様である。
Next, the insulating layer 8 is partially removed by etching to form the island-shaped insulating layer 2, and the photoresist 11 is used.
Are removed (FIG. 19C). The method of forming the island-shaped insulating layer 2 is the same as the method described in the above embodiment.

【0075】つぎに、柱形成層56を形成する(図17
(D))。柱形成層56は塗布法によって形成した膜厚
5μmの感光性ポリイミド樹脂よりなる。感光性ポリイ
ミド樹脂は、例えば、ネガタイプのPI−410(宇部
興産(株)製造)などが利用できる。なお、柱形成層5
6の材料としてこのような有機材料のほかに無機材料も
利用できることは明白である。
Next, the column forming layer 56 is formed (FIG. 17).
(D)). The pillar forming layer 56 is made of a photosensitive polyimide resin having a film thickness of 5 μm formed by a coating method. As the photosensitive polyimide resin, for example, negative type PI-410 (manufactured by Ube Industries, Ltd.) or the like can be used. In addition, the pillar formation layer 5
It is obvious that, in addition to such an organic material, an inorganic material can be used as the material of 6.

【0076】つぎに、柱形成層56をフォトエッチング
加工し、コントロール電極柱64とスクリーン電極柱6
5を形成する(図19(E))。柱形成層56が感光性
材料のときはフォトエッチング法で加工でき、これ以外
の有機材料や無機材料のときはRIE(Reactiv
e Ion Etching)法などの異方性エッチン
グ法が適する。
Next, the pillar forming layer 56 is photoetched, and the control electrode pillars 64 and the screen electrode pillars 6 are formed.
5 is formed (FIG. 19E). When the pillar forming layer 56 is a photosensitive material, it can be processed by a photoetching method, and when it is an organic material or an inorganic material other than this, RIE (Reactive)
An anisotropic etching method such as e Ion Etching) is suitable.

【0077】つぎに、方向性粒子堆積法でゲート電極層
133を形成する(図19(F))。方向性粒子堆積法
としてスパッタ法を利用し、膜厚が2000オングスト
ロームのTa薄膜よりなるゲート電極層133を形成し
た。ゲート電極層133はコントロール電極柱64とス
クリーン電極柱65を被覆するようにそれらの側面部分
にも堆積した。
Next, the gate electrode layer 133 is formed by the directional particle deposition method (FIG. 19F). A sputtering method was used as the directional particle deposition method to form a gate electrode layer 133 made of a Ta thin film having a film thickness of 2000 angstrom. The gate electrode layer 133 was also deposited on the side surfaces of the control electrode pillar 64 and the screen electrode pillar 65 so as to cover them.

【0078】最後に、ゲート電極層133をエッチング
加工し第二カソード電極3b、ゲート電極5、コントロ
ール電極6、柱状コントロール電極64、スクリーン電
極50、柱状スクリーン電極65、サプレッサ電極53
およびアノード電極7を形成する(図19(G))。
Finally, the gate electrode layer 133 is processed by etching, and the second cathode electrode 3b, the gate electrode 5, the control electrode 6, the columnar control electrode 64, the screen electrode 50, the columnar screen electrode 65, and the suppressor electrode 53.
Then, the anode electrode 7 is formed (FIG. 19G).

【0079】なおコントロール電極柱64とスクリーン
電極柱65が有機材料の場合には、これらを除去してし
まうと高真空状態が維持できる。これらの除去方法を説
明する。まず、平面基板1の表面にレジストを塗布す
る。このとき、柱状コントロール電極64と柱状スクリ
ーン電極65の先端部においてレジストの膜厚が他より
薄くなる。つぎに、ドライエッチング法によってレジス
トを灰化していくと柱状電極の先端部のゲート電極層1
33が現れる。このゲート電極層133もエッチング除
去すると、その開口部よりそれぞれの電極柱の先端部が
現れる。最後に、これらの電極柱を溶剤などで除去す
る。このようにして製造された柱状電極はその内部に脱
ガス源となる有機材料がなく空洞であるため、加熱排気
などによって高真空状態が生成、維持できる。
When the control electrode column 64 and the screen electrode column 65 are made of an organic material, a high vacuum state can be maintained by removing them. A method of removing these will be described. First, a resist is applied to the surface of the flat substrate 1. At this time, the film thickness of the resist becomes thinner than the other at the tip portions of the columnar control electrodes 64 and the columnar screen electrodes 65. Next, when the resist is ashed by the dry etching method, the gate electrode layer 1 at the tip of the columnar electrode is formed.
33 appears. When this gate electrode layer 133 is also removed by etching, the tips of the respective electrode columns are exposed through the openings. Finally, these electrode columns are removed with a solvent or the like. The columnar electrode manufactured in this manner has no organic material as a degassing source inside and is hollow, so that a high vacuum state can be generated and maintained by heating and exhausting.

【0080】図20は本実施例の六極電界電子放出装置
を利用した六極真空管の概略斜視図である。これは六極
電界電子放出装置をメタル缶で真空パッケージしたもの
である。すなわち、六極電界電子放出装置の形成された
平面基板111をハーメチックシール160に固定し、
それぞれの電極とハーメチック端子161をワイヤ16
2で接続し、真空中でハーメチックシール160とキャ
ップ163を封着して真空層164を形成したものであ
る。高真空の維持のためにキャップ163の内部壁面な
どにゲッタ材料165を形成し蘇生してある。
FIG. 20 is a schematic perspective view of a sextupole vacuum tube using the sextupole field electron emission device of this embodiment. This is a hexapole field electron emission device vacuum-packaged in a metal can. That is, the flat substrate 111 on which the hexapole field electron emission device is formed is fixed to the hermetic seal 160,
Connect each electrode and hermetic terminal 161 to the wire 16
The vacuum layer 164 is formed by connecting the two and sealing the hermetic seal 160 and the cap 163 in vacuum. A getter material 165 is formed and revived on the inner wall surface of the cap 163 in order to maintain a high vacuum.

【0081】図21は上記の六極電界電子放出装置を用
いたカソード電極接地型の電圧増幅器の電気接続図であ
る。図18に示した六極真空管を図21の中央に示すシ
ンボルマーク66で表現する。これはカソード電極3、
ゲート電極5、コントロール電極6、スクリーン電極5
0、サプレッサ電極53およびアノード電極7を真空層
164の内部に封入したことを意味する。カソード電極
3とサプレッサ電極53を接地し、ゲート電極5に正電
位のゲート電圧26を印加し、コントロール電極6にコ
ントロールバイアス電圧25とこれに直列接続された入
力信号電圧24を印加し、アノード電極7に負荷抵抗2
8を介してアノード電圧27を印加する。スクリーン電
極50には任意の正電位を印加できるが、電源数、配線
数の簡略化のためにゲート電極5と同電位(VGK)と
した。カソード電極5とサプレッサ電極53、およびゲ
ート電極5とスクリーン電極50の接続は平面基板1の
表面もしくは真空層164の内部で行うことも可能であ
る。以上の電気接続法により六極でありながらすでに記
述した四極真空管と端子数および電源数は同数となる。
FIG. 21 is an electrical connection diagram of a cathode-electrode grounded voltage amplifier using the above-mentioned hexapole field electron emission device. The sextupole vacuum tube shown in FIG. 18 is represented by a symbol mark 66 shown in the center of FIG. This is the cathode electrode 3,
Gate electrode 5, control electrode 6, screen electrode 5
0, the suppressor electrode 53 and the anode electrode 7 are enclosed in the vacuum layer 164. The cathode electrode 3 and the suppressor electrode 53 are grounded, a positive potential gate voltage 26 is applied to the gate electrode 5, a control bias voltage 25 and an input signal voltage 24 serially connected thereto are applied to the control electrode 6, and the anode electrode Load resistance 2 to 7
An anode voltage 27 is applied via 8. Although an arbitrary positive potential can be applied to the screen electrode 50, it is set to the same potential ( VGK ) as the gate electrode 5 in order to simplify the number of power supplies and the number of wirings. The connection between the cathode electrode 5 and the suppressor electrode 53, and between the gate electrode 5 and the screen electrode 50 can be performed on the surface of the flat substrate 1 or inside the vacuum layer 164. By the above electrical connection method, the number of terminals and the number of power sources are the same as those of the quadrupole vacuum tube already described, though it has six poles.

【0082】つぎに六極電界電子放出装置の駆動方法に
ついて述べる。まずゲート電極5に一定のゲート電圧2
6を印加すると、カソード電極3より一定量の電子が放
出される。この放出電子量はゲート電圧26を変えない
限り常に一定である。この状態でアノード電圧27を一
定として、コントロール電極6に直流バイアスされた入
力信号電圧24を印加すると、アノード電流がこれに比
例して制御され、負荷抵抗28で増幅された出力信号電
圧29が得られる。コントロール電極6の電子に対する
電界効果はすでに開示の実施例で記述したものと同様の
効果である。スクリーン電極50はアノード電極7の電
圧変動によるコントロール電極6の近傍の電界変動を防
止し、アノード抵抗と周波数特性を向上させる役割を持
つ。サプレッサ電極53はアノード電極7より発生する
二次電子がコントロール電極50の方向に流れるのを防
止する。
Next, a method of driving the hexapole field electron emission device will be described. First, a constant gate voltage 2 is applied to the gate electrode 5.
When 6 is applied, a certain amount of electrons are emitted from the cathode electrode 3. The amount of emitted electrons is always constant unless the gate voltage 26 is changed. In this state, when the anode voltage 27 is kept constant and the input signal voltage 24 which is DC biased is applied to the control electrode 6, the anode current is controlled in proportion to this and the output signal voltage 29 amplified by the load resistor 28 is obtained. To be The electric field effect on the electrons of the control electrode 6 is the same as that described in the disclosed embodiment. The screen electrode 50 has a role of preventing electric field fluctuation near the control electrode 6 due to voltage fluctuation of the anode electrode 7 and improving anode resistance and frequency characteristics. The suppressor electrode 53 prevents secondary electrons generated from the anode electrode 7 from flowing toward the control electrode 50.

【0083】VAK=300V、VGK=160V、V
GK=60V、R =1GΩにて六極電界電子放出装
置を駆動したところ、電圧増幅率μ=8が得られた。こ
のとき相互コンダクタンスg =2×10−9Sであ
った。また、周波数特性は前記の実施例に記述した四極
電界電子放出装置に比べ約2倍の改善がみられた。これ
はスクリーン電極50によるアノード電界の遮蔽効果に
よるものと考えられる。
V AK = 300V, V GK = 160V, V
When the sextupole field electron emission device was driven with GK = 60 V and R L = 1 GΩ, a voltage amplification factor μ = 8 was obtained. At this time, the mutual conductance g m = 2 × 10 −9 S. Further, the frequency characteristics were improved by about twice as compared with the quadrupole field electron emission device described in the above embodiment. It is considered that this is due to the shielding effect of the anode electric field by the screen electrode 50.

【0084】図22は六極電界電子放出装置の他の電気
接続図を示すものであり、図23はそのアノード特性を
示す図である。カソード電極の突起数は10000個、
=−140V、カソード電極電流I =20m
A、VSG=100V、R=1KΩの条件で測定した
ものである。図23を図17と比較すれば明らかなよう
にサプレッサ電極の存在によりアノード抵抗がさらに増
加し、VAGが小さい領域でも飽和特性を示す。γ
=8MΩとなる。
FIG. 22 is another electrical connection diagram of the hexapole field electron emission device, and FIG. 23 is a diagram showing its anode characteristic. The number of projections on the cathode electrode is 10,000
V K G = -140V, the cathode current I K = 20 m
It is measured under the conditions of A, V SG = 100 V, and R L = 1 KΩ. As is apparent from comparison of FIG. 23 with FIG. 17, the anode resistance is further increased by the presence of the suppressor electrode, and saturation characteristics are exhibited even in a region where V AG is small. γ a
= 8 MΩ.

【0085】本発明は上記のような平面型装置に適用さ
れるだけでなく、縦型装置にも適用されうる。本実施例
ではこの一例として、シリコン単結晶基板の表面に形成
された縦型の四極電界電子放出装置について説明する。
The present invention can be applied not only to the flat type device as described above, but also to the vertical type device. In this embodiment, as an example of this, a vertical quadrupole field electron emission device formed on the surface of a silicon single crystal substrate will be described.

【0086】図24は本実施例の縦型の四極電界電子放
出装置の概略的な部分縦断面図である。この装置は(1
00)面を有するn型シリコン単結晶基板よりなる導電
性の平面基板40と、平面基板40の表面に設けられ、
その表面に垂直な方向に突出した錘形状を有するカソー
ド電極41と、平面基板40の表面に設けられ、カソー
ド電極41の周囲で開口した第一絶縁層42と、第一絶
縁層42の表面に設けられ、カソード電極41の周囲で
開口したゲート電極43と、ゲート電極43の表面に設
けられ、カソード電極41の周囲で開口した第二絶縁層
44と、第二絶縁層44の表面に設けられ、カソード電
極41の周囲で開口したコントロール電極45と、コン
トロール電極45に真空層48を介して配置されたアノ
ード電極47を有する対向基板46が主な構成要素であ
る。
FIG. 24 is a schematic partial vertical sectional view of a vertical quadrupole field electron emission device of this embodiment. This device is (1
A conductive flat substrate 40 made of an n-type silicon single crystal substrate having a (00) plane, and provided on the surface of the flat substrate 40.
A cathode electrode 41 having a weight shape protruding in a direction perpendicular to the surface, a first insulating layer 42 provided on the surface of the flat substrate 40 and opened around the cathode electrode 41, and a surface of the first insulating layer 42 A gate electrode 43 provided around the cathode electrode 41 and a second insulating layer 44 provided on the surface of the gate electrode 43 and opened around the cathode electrode 41, and provided on the surface of the second insulating layer 44. The counter substrate 46 having a control electrode 45 opened around the cathode electrode 41 and an anode electrode 47 arranged on the control electrode 45 via a vacuum layer 48 is a main component.

【0087】カソード電極41は平面基板40の表面を
異方性エッチング法で加工して製造されたもので、概ね
円錐形状を有する。また、その錘軸は平面基板40に垂
直であって、その高さは約1.2μm、断面頂角は約9
0度である。なお、本発明においてはこれ以外の製造方
法によって形成されたカソード電極を用いてもよく、例
えばスピント型のものであってもよい。第一絶縁層42
および第二絶縁層44は二酸化シリコン薄膜よりなり、
膜厚はそれぞれ6000オングストロームおよび3μm
である。両絶縁層の開口径はほぼ同じで約3μmであ
る。ゲート電極43およびコントロール電極45はMo
薄膜よりなり、膜厚はそれぞれ2000オングストロー
ムおよび3000オングストロームである。両電極の開
口径はほぼ同じで約1.2μmである。平面基板40と
対向基板46はこれらの周辺に形成された狭持体で接着
され、その中間に真空層48を形成する。真空層48の
厚さは約50μmである。アノード電極47はアルミニ
ウム薄膜や透明導電膜が用いられる。
The cathode electrode 41 is manufactured by processing the surface of the flat substrate 40 by an anisotropic etching method, and has a substantially conical shape. The weight axis is perpendicular to the plane substrate 40, the height is about 1.2 μm, and the cross-section apex angle is about 9 μm.
It is 0 degrees. In the present invention, a cathode electrode formed by another manufacturing method may be used, for example, a Spindt type may be used. First insulating layer 42
And the second insulating layer 44 is made of a silicon dioxide thin film,
Film thickness is 6000 Å and 3 μm, respectively
Is. The opening diameters of the two insulating layers are almost the same and are about 3 μm. The gate electrode 43 and the control electrode 45 are made of Mo.
It is a thin film, and the film thickness is 2000 angstrom and 3000 angstrom, respectively. The aperture diameters of both electrodes are almost the same and are about 1.2 μm. The flat substrate 40 and the counter substrate 46 are bonded to each other with a sandwiching body formed around them, and a vacuum layer 48 is formed between them. The vacuum layer 48 has a thickness of about 50 μm. An aluminum thin film or a transparent conductive film is used for the anode electrode 47.

【0088】この四極電界電子放出装置の動作機構を説
明する。カソード電極41に対してゲート電極43に正
の電位を印加すると、カソード電極41の突起先端より
電子が電界放出する。この放出電子はゲート電極43と
コントロール電極45の開口を通過してアノード電極4
7に到達できる。しかし、アノード電極47に到達でき
る電子量(アノード電流)はコントロール電極45の電
圧によって制御される。コントロール電極45の電界効
果によるアノード電流の制御は実施例1で述べた機構と
同様である。従って、コントロール電極45の電圧とア
ノード電流が比例関係にある直線領域が存在する。すな
わち、コントロール電極45の電圧が負に大きいときは
コントロール電極45よりカソード電極41の方向に負
の電位勾配が形成され、放出電子はゲート電極43の方
向に跳ね返される。このようなときはアノード電流は小
さい。一方、コントロール電極45の電圧が大きいとき
は正の電位勾配が形成され、多くの電子がこれを通過可
能で大きなアノード電流が得られる。
The operation mechanism of this quadrupole field electron emission device will be described. When a positive potential is applied to the gate electrode 43 with respect to the cathode electrode 41, electrons are field-emitted from the projection tip of the cathode electrode 41. The emitted electrons pass through the openings of the gate electrode 43 and the control electrode 45 and pass through the anode electrode 4
You can reach 7. However, the amount of electrons that can reach the anode electrode 47 (anode current) is controlled by the voltage of the control electrode 45. The control of the anode current by the electric field effect of the control electrode 45 is the same as the mechanism described in the first embodiment. Therefore, there is a linear region in which the voltage of the control electrode 45 and the anode current are in a proportional relationship. That is, when the voltage of the control electrode 45 is negatively large, a negative potential gradient is formed in the direction of the cathode electrode 41 from the control electrode 45, and the emitted electrons are repelled in the direction of the gate electrode 43. In such a case, the anode current is small. On the other hand, when the voltage of the control electrode 45 is large, a positive potential gradient is formed, many electrons can pass through this, and a large anode current is obtained.

【0089】1万個のカソード電極41が形成された本
実施例の四極電界電子放出装置の電気特性を測定した。
カソード電極接地型回路において、ゲート電圧が120
Vのとき3mAの放出電流が得られ、コントロール電極
45の電圧に対するアノード電流の変化、すなわち相互
コンダクタンスはg =20μSであった。ゲート電
極43に流れる無効電流は1%以下であって、良好な特
性が得られた。
The electrical characteristics of the quadrupole field electron emission device of this example in which 10,000 cathode electrodes 41 were formed were measured.
In the cathode grounded circuit, the gate voltage is 120
An emission current of 3 mA was obtained at V, and the change in the anode current with respect to the voltage of the control electrode 45, that is, the mutual conductance was g m = 20 μS. The reactive current flowing through the gate electrode 43 was 1% or less, and good characteristics were obtained.

【0090】なお本実施例の四極電界電子放出装置にス
クリーン電極、サプレッサ電極などを形成すれば、さら
に電気特性を向上できるのは明白である。また、本実施
例においてはアノード電極47を対向基板46に形成し
たが、平面基板40の表面に形成してもよい。このとき
コントロール電極45はアノード電極47とゲート電極
43の中間に配置されるよう工夫する。例えば、真空層
48の内部に空中設置してもよい。また、電極間の重な
り容量を減少させ、周波数特性と耐圧の改善を図るには
カソード電極41の下部の配線を薄膜化し、これの余分
な領域を除去して重なり部分を排除することが適切であ
る。この場合、絶縁性の平面基板40を使用する。
It is obvious that the electrical characteristics can be further improved by forming a screen electrode, a suppressor electrode, etc. in the quadrupole field electron emission device of this embodiment. Although the anode electrode 47 is formed on the counter substrate 46 in this embodiment, it may be formed on the surface of the flat substrate 40. At this time, the control electrode 45 is devised so as to be arranged between the anode electrode 47 and the gate electrode 43. For example, it may be installed in the air inside the vacuum layer 48. Further, in order to reduce the overlapping capacitance between the electrodes and improve the frequency characteristics and the breakdown voltage, it is appropriate to thin the wiring below the cathode electrode 41 and remove the excess area to eliminate the overlapping portion. is there. In this case, the insulating flat substrate 40 is used.

【0091】本実施例の四極電界電子放出装置のように
カソード電極41からの電子の放出方向に対してゲート
電極43が垂直に形成され、またはゲート電極43の開
口が放出電子の流路を包囲するように形成された多極電
界電子放出装置はゲート電極43に流入する無効電流が
小さく電力効率がよい。なぜなら、放出電子がゲート電
極43を通過するとき、わずかにゲート電極43の膜厚
程度の距離を横切るだけであり、しかも開口の中央付近
を通過していくために放出電子がゲート電極43に衝突
する確率が小さくなるからである。横型の多極電界電子
放出装置にこのような構造を適用すれば非常に効果的で
ある。
As in the quadrupole field electron emission device of this embodiment, the gate electrode 43 is formed perpendicularly to the electron emission direction from the cathode electrode 41, or the opening of the gate electrode 43 surrounds the flow path of emitted electrons. The multi-pole field electron emission device thus formed has a small reactive current flowing into the gate electrode 43 and has high power efficiency. This is because when the emitted electrons pass through the gate electrode 43, they only cross a distance of about the film thickness of the gate electrode 43, and because they pass near the center of the opening, the emitted electrons collide with the gate electrode 43. This is because the probability of doing is small. It is very effective to apply such a structure to a lateral multipole field electron emission device.

【0092】模型の多極管素子の相互コンダクタンスを
大きくして性能を高めるためには、例えば、図1に示す
四極電界電子放出装置におけるゲート電極5の構造を工
夫してカソード電極3の放出面積を大きくする必要があ
るが、放出面積を大きくするとゲート電極5へ流入する
電子も増大するため、性能の高い電力増幅器が得られに
くいといった問題点がある。
In order to increase the mutual conductance of the model multi-pole tube element and improve the performance, for example, the structure of the gate electrode 5 in the quadrupole field electron emission device shown in FIG. However, if the emission area is increased, the number of electrons flowing into the gate electrode 5 also increases, which makes it difficult to obtain a high-performance power amplifier.

【0093】図25は、ゲート電極51の構造をリング
状とした多極電界電子放出装置の部分拡大斜視図であ
る。カソード電極3は図1に示される構造と同じであ
る。ゲート電極51の一部を、カソード電極3の放出突
起4に対応する位置に開口部52を設け、放出突起4か
ら放出された電子を開口部52を通過させることによっ
て、ゲート電流、コントロール電流が小さくなり、無効
電流を軽減し、入力抵抗を大きくすることができる。
FIG. 25 is a partially enlarged perspective view of a multipole field electron emission device in which the structure of the gate electrode 51 is ring-shaped. The cathode electrode 3 has the same structure as that shown in FIG. An opening 52 is provided in a part of the gate electrode 51 at a position corresponding to the emission protrusion 4 of the cathode electrode 3, and electrons emitted from the emission protrusion 4 are allowed to pass through the opening 52. It becomes smaller, the reactive current can be reduced, and the input resistance can be increased.

【0094】開口部52は図25に示される形状に限ら
れず、放出突起4に対して周囲に同電位の開口状の電極
が形成され、その開口状の電極内を放出突起から放出さ
れる電子が通過できる構造であればよい。従って、開口
部52は円状のもの、角状のものであってもよい。又開
口部52は、放出突起4のすべてに対応して形成されて
いなくとも、例えば放出突起4に対応して1つおきに形
成されていても、電子放出装置としては機能できる。
The opening 52 is not limited to the shape shown in FIG. 25. An opening-shaped electrode having the same potential is formed around the emission protrusion 4, and electrons emitted from the emission protrusion in the opening-shaped electrode. Any structure may be used as long as it can pass through. Therefore, the opening 52 may be circular or angular. Further, even if the openings 52 are not formed corresponding to all the emission projections 4, for example, every other opening 52 is formed corresponding to the emission projections 4, it can function as an electron emission device.

【0095】ゲート電極51に開口部を設けることによ
り、図8に示すような、I ≧I の電力変換効率
の悪さは著しく改善され、かつコントロール電極の存在
によって線形の入出力静特性を有する電界電子放出装置
を提供することができる。61はコントロール電極であ
り、7はアノード電極である。図25においては、コン
トロール電極61の構造はゲート電極51と同様に放出
電流を通過させるための第2の開口部62が設けられて
いるが、コントロール電極61は必ずしもこのような構
造にする必要はなく、図1に示される平板状の電極であ
ってもさしつかえない。
By providing an opening in the gate electrode 51,
I, as shown in FIG.G  ≧ I A  Power conversion efficiency
Is significantly improved, and the presence of the control electrode
Field emission device having linear input / output static characteristics
Can be provided. 61 is a control electrode
7 is an anode electrode. In FIG. 25,
The structure of the trawl electrode 61 emits like the gate electrode 51.
A second opening 62 is provided for passing an electric current
However, the control electrode 61 does not necessarily have such a structure.
It is not necessary to make the structure, and it is the plate-like electrode shown in FIG.
But it doesn't matter.

【0096】図25に示すようなゲート電極の構造を有
する四極電界電子放出装置は、図1に示す構造のもつ線
形な入出力関係を有するとともに、ゲート電流が著しく
減少し(ゲート電流はアノード電流の1/10以下)、
ゲート無効電流が著しく減少させることが可能である。
The quadrupole field electron emission device having the structure of the gate electrode as shown in FIG. 25 has the linear input / output relationship of the structure shown in FIG. 1 and the gate current is remarkably reduced (the gate current is the anode current). 1/10 or less of),
The gate reactive current can be significantly reduced.

【0097】図26は、コントロール電極61につき、
柱状コントロール電極63を設けた斜視図である。図に
おいて柱状コントロール電極63は隣接する開口部52
間の中間に設けられている。その形状は円柱、角柱を問
わない。
FIG. 26 shows the control electrode 61.
It is a perspective view in which a columnar control electrode 63 is provided. In the figure, the columnar control electrode 63 is shown by the adjacent opening 52.
It is provided in the middle. The shape may be a cylinder or a prism.

【0098】本発明の多極電界電子放出装置において
は、多極性の数は任意であり、もちろん例えば六極電界
電子放出装置であってもよい。図18(A)、(B)、
(C)に示される六極電界電子放出装置のゲート電極2
0を図25に示されるゲート電極51とおき換えた構造
のものが考えられる。
In the multipole field electron emission device of the present invention, the number of multipolarity is arbitrary, and of course, it may be, for example, a hexapole field electron emission device. 18 (A), (B),
Gate electrode 2 of the hexapole field electron emission device shown in (C)
A structure in which 0 is replaced with the gate electrode 51 shown in FIG. 25 is conceivable.

【0099】それは図18におけるゲート電極5を、図
25に示すゲート電極51の構造のものにおき替えた装
置となる。この場合、放出突起4より放出された電子
は、コントロール電極6の電界によって制御され、アノ
ード電極7に到達できる電子量は制限される。スクリー
ン電極50は一定電位に保持され、アノード電極7の電
界によるコントロール電極6の電界のゆらぎを防止す
る。サプレッサ電極53はアノード電極7より発生する
二次電子がコントロール電極6の方向へ戻るのを防止す
る。
It is a device in which the gate electrode 5 in FIG. 18 is replaced with the structure of the gate electrode 51 shown in FIG. In this case, the electrons emitted from the emission projections 4 are controlled by the electric field of the control electrode 6, and the amount of electrons that can reach the anode electrode 7 is limited. The screen electrode 50 is held at a constant potential, and prevents the electric field of the control electrode 6 from fluctuating due to the electric field of the anode electrode 7. The suppressor electrode 53 prevents secondary electrons generated from the anode electrode 7 from returning to the control electrode 6.

【0100】しかし上記の立体化したゲート電極の構造
は、薄膜製造技術上ギャップコントロールが難しいなど
の製造上の問題があり、又カソード電極とゲート電極間
の電界分布が均一ではなく、Ia/Ig特性にも限界が
ある。さらにその製造工程は4つのフォトマスク工程が
必要となり、複雑な製造技術を要する。そこで、カソー
ド電極とゲート電極間の三次元的電界分布を対象、均一
にした構造のゲート電極を提供し、かつその製造いおい
ても自己整合的(一方の電極の位置がずれても他方の電
極の位置がそれに対応して修正された位置に形成され
る)な製造ができる構造が望ましい。
However, the above-described three-dimensional structure of the gate electrode has manufacturing problems such as difficulty in gap control due to the thin film manufacturing technology, and the electric field distribution between the cathode electrode and the gate electrode is not uniform, and Ia / Ig There are limits to the characteristics. Further, the manufacturing process requires four photomask processes, which requires a complicated manufacturing technique. Therefore, a gate electrode having a uniform structure for the three-dimensional electric field distribution between the cathode electrode and the gate electrode is provided, and it is self-aligned in the manufacturing thereof (even if the position of one electrode is displaced, the other It is desirable to have a structure that allows for manufacturing in which the positions of the electrodes are correspondingly modified.

【0101】以下に開示するものは、その技術的課題を
解決した多極電界電子放出装置及びその製造方法であっ
て、極めて安定した電極を形成しIa/Ig特性が著し
く改善されたものである。それは、絶縁性平面基板の表
面に設けられた絶縁層上に形成され、該絶縁層よりオー
バーハングした複数の放出突起を有するカソード電極、
該絶縁性平面基板の表面に形成された放出電子を収集せ
しめるアノード電極、該カソード電極と該アノード電極
の間に設けられた複数の柱状のゲート電極を含んで構成
され、該放出突起は隣接するゲート電極の中間に位置
し、該ゲート電極の形状はカソード電極側に該放出突起
に対応した突起状となっていることを特徴とする多極電
界電子放出装置である。そしてこの多極電界電子放出装
置は、絶縁性平面基板の表面に絶縁層、電極層を順次形
成し、ゲート電極の平面パターンを残してレジストを塗
布した後、電極層及び絶縁層を該平面パターンから浸入
したエッチング液によって該平面パターンを超えて過剰
エッチングすることにより放出突起を形成し、その後柱
状のゲート電極を該平面パターンの位置に形成し、該レ
ジストを除去することにより製造される。
What is disclosed below is a multi-pole field electron emission device and a method for manufacturing the same which have solved the technical problems, in which an extremely stable electrode is formed and the Ia / Ig characteristics are remarkably improved. . It is formed on an insulating layer provided on the surface of an insulating flat substrate and has a cathode electrode having a plurality of emission protrusions overhanging from the insulating layer,
The insulating projection includes an anode electrode formed on the surface of the insulating flat substrate for collecting emitted electrons, a plurality of columnar gate electrodes provided between the cathode electrode and the anode electrode, and the emission protrusions are adjacent to each other. The multi-pole field electron emission device is characterized in that it is located in the middle of the gate electrode, and the shape of the gate electrode is a projection corresponding to the emission projection on the cathode electrode side. In this multi-pole field electron emission device, an insulating layer and an electrode layer are sequentially formed on the surface of an insulating flat substrate, a resist is applied while leaving a flat pattern of the gate electrode, and then the electrode layer and the insulating layer are formed into the flat pattern. It is manufactured by forming an emission protrusion by over-etching beyond the plane pattern with an etching solution that has entered from, and then forming a columnar gate electrode at the position of the plane pattern and removing the resist.

【0102】図27(a)は新規な多極電界電子装置の
平面図であり、同図(b)はそのa−a線、同図(c)
はそのb−b線のそれぞれの縦断面図、同図(d)は部
分斜視図である。本装置は石英よりなる平面基板1の表
面に、カソード電極303とゲート電極305とアノー
ド電極307を有する。カソード電極303はSiO
の島状絶縁層302の表面にオーバーハングした放出
突起4をもつ薄膜(例えば厚さ約2000 )で形成さ
れる。カソード電極303は複数の薄膜を積層したもの
(例えばタングステン薄膜にモリブデン薄膜を積層した
もの)であってもよい。放出突起4は平面基板1の表面
に平行にゲート電極305の方向に突出した構造で、そ
の先端近傍には島状絶縁層302が存在しない。放出突
起4の平面方向の先端曲率半径は400オングストロー
ム以下である。
FIG. 27 (a) shows a novel multi-pole electric field electronic device.
It is a top view, the figure (b) is the aa line, the figure (c).
Is a vertical cross-sectional view of the bb line, and FIG.
FIG. This device is a table of a flat substrate 1 made of quartz.
The cathode electrode 303, the gate electrode 305, and the
The electrode 307. The cathode electrode 303 is SiO Two
  Emission overhanging the surface of the island-shaped insulating layer 302
Formed with a thin film (for example, about 2000) with protrusions 4
Be done. The cathode electrode 303 is a stack of a plurality of thin films
(For example, a molybdenum thin film is laminated on a tungsten thin film.
Thing). The emission protrusion 4 is the surface of the flat substrate 1.
It has a structure protruding in the direction of the gate electrode 305 in parallel with the
The island-shaped insulating layer 302 does not exist near the tip of the. Emission collision
The radius of curvature of the tip of the origin 4 in the plane direction is 400 angstroms.
Or less.

【0103】ゲート電極305はカソード電極303に
自己整合的に形成されており、五角柱の形状のうちカソ
ード電極303の方向の一角θが例えば60°〜90°
の角度を有する。放出突起4は隣接するゲート電極30
5の中間の位置に等距離に形成されている。従って、放
出突起4近傍の電界分布は左右対称となる。ゲート電極
305の五角柱の高さGをカソード電極303より高く
形成すると、放出突起4近傍の電界分布は左右対称であ
るとともに上下方向においてもほぼ均一になる。従っ
て、カソード電極303とゲート電極305との間の電
界によって放出突起4から放出された電子は隣接するゲ
ート電極305間の間を通過しアノード電極307に効
率的に到達し、ゲート電流に流れ込む無効電流を著しく
軽減することができる。すなわちIa/Ig特性(電力
変換効率)が著しく改善される。
The gate electrode 305 is formed in self alignment with the cathode electrode 303, and one angle θ in the direction of the cathode electrode 303 in the shape of a pentagonal prism is, for example, 60 ° to 90 °.
Have an angle of. The emission protrusions 4 are adjacent to the gate electrode 30.
They are formed equidistantly in the middle position of 5. Therefore, the electric field distribution in the vicinity of the emission protrusion 4 is bilaterally symmetrical. When the height G of the pentagonal prism of the gate electrode 305 is made higher than that of the cathode electrode 303, the electric field distribution in the vicinity of the emission protrusion 4 is bilaterally symmetric and is substantially uniform in the vertical direction. Therefore, the electrons emitted from the emission protrusions 4 due to the electric field between the cathode electrode 303 and the gate electrode 305 pass through between the adjacent gate electrodes 305, efficiently reach the anode electrode 307, and flow into the gate current. The current can be significantly reduced. That is, the Ia / Ig characteristic (power conversion efficiency) is significantly improved.

【0104】ゲート電極305の構造は五角柱に限られ
るものではなく、放出突起4の近傍の電界分布を対称に
形成させ、放出電子が効率的にアノード電極307に放
出される柱状のものであればよい(例えば三角柱、後部
が曲率を有する柱等)。
The structure of the gate electrode 305 is not limited to the pentagonal prism, but may be a columnar structure in which the electric field distribution in the vicinity of the emission protrusion 4 is formed symmetrically and the emitted electrons are efficiently emitted to the anode electrode 307. It suffices (for example, a triangular prism, a column having a curved rear portion, etc.).

【0105】本実施例は平面型三極電界電子放出装置を
開示したが、本発明は四極、五極の多極電界電子放出装
置においても実施できる。
Although the present embodiment discloses a planar type triode field electron emission device, the present invention can also be implemented in a quadrupole or pentapole multipole field electron emission device.

【0106】図27において71はゲート電極配線であ
る。各部の寸法を例示すると、ゲート電極305間の距
離A3μm、ゲート電極305の五角柱の辺B5μm、
辺C7μm、ゲート電極305とカソード電極305間
のギャップD1.5μm、島状絶縁層302の厚さE
0.5μm、ゲート電極303の厚さF0.1μmであ
る。
In FIG. 27, 71 is a gate electrode wiring. To give an example of the dimensions of each part, the distance A3 μm between the gate electrodes 305, the side B5 μm of the pentagonal prism of the gate electrode 305,
Side C 7 μm, gap D between gate electrode 305 and cathode electrode 305 1.5 μm, thickness E of island-shaped insulating layer 302
The thickness is 0.5 μm, and the thickness F of the gate electrode 303 is 0.1 μm.

【0107】次に、上記発明装置の製造方法の概略を説
明する。図28、図29、図30はその製造工程の説明
図である。まず、図28(a)の縦断面図に示すように
石英ガラス等の基板1の表面に熱CVD等の方法でSi
膜311を、さらにその上にスパッタリング等の
方法でタングステン膜312を形成する。その膜の材料
はタングステンに限らず例えばタンタルなどであっても
よい。その後、図28(b)の平面図に示すように、ゲ
ート電極の柱状の形状(平面図)をした、レジスト穴3
13を残してレジスト膜314を形成する。図28
(c)は、図28(b)のb−b線の縦断面図であり、
符号は図28(a)、図28(b)と同じである。これ
をCF ガス等でエッチングすると、レジスト穴31
3に露出しているタングステン膜315がエッチングさ
れ、図28(c)は図29(a)の縦断面図に示すよう
にSiO 膜316が露出する。
Next, the outline of the method for manufacturing the above-mentioned invention device will be described. 28, 29, and 30 are explanatory views of the manufacturing process. First, as shown in the longitudinal sectional view of FIG.
An O 2 film 311 is further formed, and a tungsten film 312 is formed thereon by a method such as sputtering. The material of the film is not limited to tungsten and may be tantalum, for example. After that, as shown in the plan view of FIG. 28B, the resist hole 3 having the columnar shape (plan view) of the gate electrode is formed.
A resist film 314 is formed with 13 left. FIG. 28
28C is a vertical cross-sectional view taken along line bb of FIG. 28B,
The reference numerals are the same as those in FIGS. 28 (a) and 28 (b). If this is etched with CF 4 gas or the like, the resist holes 31
The tungsten film 315 exposed at 3 is etched, and the SiO 2 film 316 is exposed as shown in the vertical cross-sectional view of FIG. 29A in FIG. 28C.

【0108】その後HF系のエッチャントでエッチング
すると、図29(a)のSiO膜316がエッチング
され、それを過剰エッチングすると図29(b)のよう
にSiO 膜311の縦断面は略逆テーパ状になる。
次にCH 系エッチャントでタングステン膜312を
エッチングすると図29(c)平面図、及びそのc−c
線の縦断面図である図29(d)に示すように、タング
ステン膜312のエッチングは破線317、318まで
進み、カソードの放出突起319が形成される。この放
出突起319は逆テーパ状のSiO 膜上に形成され
ている。本発明の方法は、レジスト穴313から進入し
たエッチング剤がレジスト穴313の形状にそってタン
グステン膜を隣接するレジスト穴313の双方から過剰
エッチングするので形成されたカソード電極の放出突起
319の先端はシャープになるとともに、その先端の位
置は隣接するレジスト穴313と等距離になる。従っ
て、製造工程において、レジスト穴313の設定位置に
誤差が生じても形成された放出突起319は常に隣接す
るレジスト穴313の中間に位置することが可能とな
り、放出突起319とゲート電極で形成される電界分布
が常に左右対称となる。すなわちカソード電極とゲート
電極を自己整合的に形成することが可能である。
Then, when the HF-based etchant is used for etching, the SiO 2 film 316 of FIG. 29A is etched, and when it is over-etched, the vertical cross section of the SiO 2 film 311 is substantially reverse tapered as shown in FIG. 29B. Become a state.
Next, when the tungsten film 312 is etched with a CH 4 -based etchant, the plan view of FIG. 29C and its cc view are shown.
As shown in FIG. 29D, which is a vertical cross-sectional view of the line, the etching of the tungsten film 312 proceeds to the broken lines 317 and 318, and the cathode emission protrusion 319 is formed. The emission projections 319 are formed on the inversely tapered SiO 2 film. In the method of the present invention, since the etching agent that has entered from the resist hole 313 excessively etches the tungsten film from both adjacent resist holes 313 along the shape of the resist hole 313, the tip of the emission projection 319 of the cathode electrode formed is While being sharp, the position of the tip is equidistant from the adjacent resist hole 313. Therefore, in the manufacturing process, even if an error occurs in the set position of the resist hole 313, the formed emission protrusion 319 can always be positioned in the middle of the adjacent resist holes 313, and is formed by the emission protrusion 319 and the gate electrode. The electric field distribution is always symmetrical. That is, the cathode electrode and the gate electrode can be formed in a self-aligned manner.

【0109】その後、モリブデン等のゲート電極を形成
する材料を蒸着又はスパッタリングによって膜形成する
と、断面図の図30(a)に示すようにモリブデン膜3
21、322が形成され、モリブデン膜321は平面形
状がレジスト穴313の形状をもったゲート電極とな
る。蒸着又はスパッタリングの製造条件によりモリブデ
ン膜321はタングステン膜312の高さより形成する
ことが可能である。次にレジスト膜314をリフトオフ
すれば図30(a)は図30(b)のようになり、図2
7(c)に示すようなカソード電極とゲート電極が形成
される。
After that, when a material for forming the gate electrode such as molybdenum is formed into a film by vapor deposition or sputtering, as shown in the sectional view of FIG.
21 and 322 are formed, and the molybdenum film 321 serves as a gate electrode having a resist hole 313 in plan view. The molybdenum film 321 can be formed to have a height higher than that of the tungsten film 312 depending on manufacturing conditions of evaporation or sputtering. Next, when the resist film 314 is lifted off, FIG. 30A becomes as shown in FIG.
A cathode electrode and a gate electrode as shown in 7 (c) are formed.

【0110】本発明において、アノード電極の形成は、
図29(c)の工程において過剰エッチングにより形成
された破線317をエッヂとするタングステン膜320
をアノード電極として用いてもよい。又、アノード電極
は別途形成してもよいが、その場合、タングステン膜3
20は多極電界電子装置のコントロール電極として利用
してもよいし、不要ならば除去してもよい。
In the present invention, the anode electrode is formed by
The tungsten film 320 whose edge is a broken line 317 formed by over-etching in the step of FIG. 29C.
May be used as the anode electrode. The anode electrode may be formed separately, but in that case, the tungsten film 3
20 may be used as a control electrode of the multi-pole electric field electronic device, or may be removed if unnecessary.

【0111】なお、図27のゲート電極配線71はあら
かじめフォトマスクによってパターン化しておく。従っ
て、本製造方法は、ゲート電極配線のパターン化のフォ
トマスク工程と、図28(b)のレジスト膜形成のフォ
トマスク工程の二つのフォトマスク工程によって製造す
ることが可能である。
Note that the gate electrode wiring 71 in FIG. 27 is patterned by a photomask in advance. Therefore, this manufacturing method can be manufactured by the two photomask steps of the photomask step of patterning the gate electrode wiring and the photomask step of forming the resist film of FIG.

【0112】本発明の装置及び製造方法はカソード電極
の厚さを大きくしたものにも適用できる。従来の多極電
界電子放出装置のカソード電極の厚さは約0.1μmで
あるが、放出突起形状を有したままこれを厚くした(例
えば1μm)場合(ウエッジ型)は、放出電流が多く大
電力用に適する。本発明の製造方法においては、タング
ステン膜312が厚い場合であっても、カソード電極の
放出突起はシャープに形成されるので同様に製造するこ
とができる。
The apparatus and manufacturing method of the present invention can be applied to a cathode electrode having a large thickness. The thickness of the cathode electrode of the conventional multi-pole field electron emission device is about 0.1 μm, but if it is thickened (for example, 1 μm) while maintaining the shape of the emission protrusion (wedge type), the emission current is large and large. Suitable for electric power. In the manufacturing method of the present invention, even when the tungsten film 312 is thick, the emission projections of the cathode electrode are sharply formed, and therefore the same manufacturing can be performed.

【0113】又、ゲート電極配線71の位置は任意に形
成できるので、これをカソード電極側に近づけて形成す
ればカソード電極とゲート電極間の電界が高まり、電界
効率の良い装置を提供することができる。
Since the position of the gate electrode wiring 71 can be arbitrarily formed, if it is formed close to the cathode electrode side, the electric field between the cathode electrode and the gate electrode is increased, and a device with good electric field efficiency can be provided. it can.

【0114】上記製造方法の図30(a)の工程におい
て、モリブデン膜321を蒸着又はスパッタリング等で
形成する際、図31に示すようなモリブデン膜321と
モリブデン膜322との間にモリブデンのブリッジ32
3ができることがある。これはゲート電極の形成に不都
合であるので、かようなブリッジ323を形成せしめな
い製造方法を採用するとよい。
In the step of FIG. 30A of the above manufacturing method, when the molybdenum film 321 is formed by vapor deposition or sputtering, the molybdenum bridge 32 is formed between the molybdenum film 321 and the molybdenum film 322 as shown in FIG.
There are 3 things you can do. Since this is inconvenient for forming the gate electrode, it is advisable to adopt a manufacturing method in which such a bridge 323 is not formed.

【0115】以下、その製造方法を例示する。図32
(a)は図28(c)と同じ工程を示す工程を部分拡大
したものであるが、あらかじめ基板1上にゲート電極配
線を形成する際、レジスト穴の形状に対応した配線パタ
ーン325(材質は問わないが例えばアルミニウム)を
形成しておく。
The manufacturing method will be described below. Figure 32
28A is a partially enlarged process showing the same process as FIG. 28C, but when the gate electrode wiring is formed on the substrate 1 in advance, the wiring pattern 325 corresponding to the shape of the resist hole (the material is Although it does not matter, for example, aluminum is formed.

【0116】この状態において、SiO 膜311を
過剰エッチングすると、同図(b)に示すように配線パ
ターン325が露出するので、同図(c)に示すように
その配線パターン325の上に蒸着又はスパッタリング
によってアルミニウム膜層326を薄く形成する。32
7はレジスト314の上に形成されたアルミニウム膜層
である。
In this state, if the SiO 2 film 311 is over-etched, the wiring pattern 325 is exposed as shown in FIG. 9B, so that the vapor deposition is performed on the wiring pattern 325 as shown in FIG. Alternatively, the aluminum film layer 326 is thinly formed by sputtering. 32
Reference numeral 7 is an aluminum film layer formed on the resist 314.

【0117】次にタングステン膜312を過剰エッチン
グした後(同図(d))、レジスト穴328の周辺のレ
ジスト膜314をO プラズマ等によって除去し(同
図(e))、次にゲート電極の素材となるゲート電極金
属329(アルミニウム又はモリブデンのいずれであっ
てもよい。)を蒸着又はスパッタリングによって形成し
(同図(f))、その後レジストオフすればよい。(同
図(g))。この製造工程によって、ゲート電極を形成
する際、レジスト14の周辺が除去されているので上記
のようなブリッジが形成されにくい。
Next, after the tungsten film 312 is over-etched ((d) in the figure), the resist film 314 around the resist hole 328 is removed by O 2 plasma or the like ((e) in the figure), and then the gate electrode is formed. The gate electrode metal 329 (which may be aluminum or molybdenum), which is the material of (3), is formed by vapor deposition or sputtering (FIG. 6F), and then the resist is turned off. ((G) of the same figure). By this manufacturing process, since the periphery of the resist 14 is removed when the gate electrode is formed, the bridge as described above is difficult to form.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明は上記の構成を有するので、以下
の顕著な効果を有する。 (1)コントロール電極の電圧とアノード電流は線形関
係にあるため、入出力の伝達特性が線形である。しかも
陽極抵抗が非常に大きい。従って、従来技術では困難で
あった線形増幅器にも利用できる。 (2)ゲートに流れる無効電流が著しく軽減し、消費電
流の観点から効率的な線形増幅作用を有する多極電界電
子放出装置である。 (3)コントロール電極の入力抵抗が非常に大きいた
め、電界効果型の増幅器、スイッチングデバイスに利用
できる。 (4)従来の熱電子放出型真空管と比較して、扱える電
流、電圧、電力が同等以上であって、かつ、非常に小型
である。 (5)相互コンダクタンス、伝達特性の線形度合をゲー
ト電圧によって制御できるため、同一の装置によって特
性パラメータが異なる回路を簡単に構成できる。 (6)周波数特性の優れたもの、電力効率の優れたも
の、扱える電力の大小など、用途に応じた装置の構成に
対して自由度が大きい。
Since the present invention has the above-mentioned constitution, it has the following remarkable effects. (1) Since the voltage of the control electrode and the anode current have a linear relationship, the input / output transfer characteristic is linear. Moreover, the anode resistance is very high. Therefore, it can be applied to a linear amplifier, which is difficult in the prior art. (2) A multi-pole field electron emission device that has a significantly reduced reactive current flowing in the gate and has an efficient linear amplification action from the viewpoint of current consumption. (3) Since the input resistance of the control electrode is very large, it can be used for field effect type amplifiers and switching devices. (4) Compared with the conventional thermionic emission type vacuum tube, the current, voltage and electric power that can be handled are equal to or more than that, and it is very small. (5) Since the transconductance and the linearity of the transfer characteristic can be controlled by the gate voltage, circuits having different characteristic parameters can be easily configured by the same device. (6) There is a large degree of freedom in the configuration of the device according to the application, such as one with excellent frequency characteristics, one with excellent power efficiency, and the amount of power that can be handled.

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

【図1】新規な四極電界電子放出装置の部分斜視図。FIG. 1 is a partial perspective view of a novel quadrupole field electron emission device.

【図2】図1に示す四極電界電子放出装置の製造方法の
製造方法の工程図。
FIG. 2 is a process drawing of the manufacturing method of the method for manufacturing the quadrupole field electron emission device shown in FIG.

【図3】本発明の実施例を示す新規な四極電界電子放出
装置の部分拡大斜視図。
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of a novel quadrupole field electron emission device showing an embodiment of the present invention.

【図4】図3に示す四極電界電子放出装置の製造方法の
工程図(縦断面図)。
FIG. 4 is a process diagram (longitudinal sectional view) of a method for manufacturing the quadrupole field electron emission device shown in FIG.

【図5】図4に示す工程図の平面図。5 is a plan view of the process drawing shown in FIG. 4. FIG.

【図6】図1に示す四極電界電子放出装置を用いた平面
型四極真空管の概略平面図及びそのA−A線に沿った概
略縦断面図。
6 is a schematic plan view of a planar quadrupole vacuum tube using the quadrupole field electron emission device shown in FIG. 1 and a schematic longitudinal sectional view taken along the line AA.

【図7】四極電界電子放出装置を用いたカソード電極接
地型の電気接続図。
FIG. 7 is an electrical connection diagram of a grounded cathode electrode type using a quadrupole field electron emission device.

【図8】図7の電子放出特性を示すグラフ。8 is a graph showing the electron emission characteristics of FIG.

【図9】図7の入出力静特性を示すグラフ。9 is a graph showing the input / output static characteristic of FIG.

【図10】図7のアノード静特性を示すグラフ。10 is a graph showing the static characteristics of the anode of FIG.

【図11】四極電界電子放出装置のコントロール電圧に
対するゲート電流、アノード電流、コントロール電流の
関係を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a control current and a gate current, an anode current, and a control current of a quadrupole field electron emission device.

【図12】四極電界電子放出装置のアノード特性図。FIG. 12 is an anode characteristic diagram of a quadrupole field electron emission device.

【図13】四極電界電子放出装置の他の電気接続図。FIG. 13 is another electrical connection diagram of the quadrupole field electron emission device.

【図14】四極電界電子放出装置の他の電気接続図。FIG. 14 is another electrical connection diagram of the quadrupole field electron emission device.

【図15】図14の電気接続図の場合のアノード特性。FIG. 15 is an anode characteristic in the case of the electrical connection diagram of FIG.

【図16】五極電界電子放出装置の電気接続図。FIG. 16 is an electrical connection diagram of a quintuple field electron emission device.

【図17】図16の電気接続図の場合のアノード特性。FIG. 17 is an anode characteristic in the case of the electrical connection diagram of FIG. 16.

【図18】(A)は六極電界電子放出装置の概略平面
図、(B)、(C)はその概略縦断面図。
FIG. 18A is a schematic plan view of a hexapole field electron emission device, and FIGS. 18B and 18C are schematic vertical sectional views thereof.

【図19】図18に示す六極電界電子放出装置の製造工
程図。
FIG. 19 is a manufacturing process diagram of the sextupole field electron emission device shown in FIG. 18;

【図20】六極電界電子放出装置を利用した六極真空管
の概略斜視図。
FIG. 20 is a schematic perspective view of a sextupole vacuum tube using the sextupole field electron emission device.

【図21】六極電界電子放出装置の電気接続図。FIG. 21 is an electrical connection diagram of a hexapole field electron emission device.

【図22】六極電界電子放出装置の他の電気接続図。FIG. 22 is another electrical connection diagram of the hexapole field electron emission device.

【図23】図22におけるアノード特性図。FIG. 23 is an anode characteristic diagram of FIG. 22.

【図24】縦型の四極電界電子放出装置の概略縦断面
図。
FIG. 24 is a schematic vertical sectional view of a vertical quadrupole field electron emission device.

【図25】ゲート電極及びコントロール電極に開口部を
設けた四極電界電子放出装置の概略斜視図。
FIG. 25 is a schematic perspective view of a quadrupole field electron emission device in which openings are provided in a gate electrode and a control electrode.

【図26】図25のコントロール電極を柱状電極とした
実施例の概略斜視図。
FIG. 26 is a schematic perspective view of an example in which the control electrode of FIG. 25 is a columnar electrode.

【図27】(a)は本発明の他の実施例を示す三極電界
電子放出装置の平面図。(b)は(a)のa−a線の縦
断面図。(c)は(a)のb−b線の縦断面図。(d)
は、部分斜視図。
FIG. 27A is a plan view of a triode field electron emission device showing another embodiment of the present invention. (B) is a longitudinal cross-sectional view taken along the line aa of (a). (C) is a vertical cross-sectional view taken along line bb of (a). (D)
Is a partial perspective view.

【図28】図27の三極電界電子放出装置の製造方法を
説明する工程図。
FIG. 28 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the triode field electron emission device of FIG. 27.

【図29】図27の三極電界電子放出装置の製造方法を
説明する工程図。
FIG. 29 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the triode field electron emission device of FIG. 27.

【図30】図27の三極電界電子放出装置の製造方法を
説明する工程図。
FIG. 30 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the triode field electron emission device of FIG. 27.

【図31】図29〜30の製造方法においてブリッジが
形成する場合の説明図。
FIG. 31 is an explanatory view when a bridge is formed in the manufacturing method of FIGS.

【図32】図29〜30の製造方法においてブリッジを
形成させない場合の説明図。
FIG. 32 is an explanatory diagram of a case where no bridge is formed in the manufacturing method of FIGS.

【図33】従来の三極電子電界放出装置の概略平面図。FIG. 33 is a schematic plan view of a conventional triode electron field emission device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 平面基板 2 島状絶縁層 3 カソード電極 3a 第一カソード電極 3b 第二カソード電極 4 放出突起 5 ゲート電極 6 コントロール電極 7 アノード電極 7a 第一アノード電極 7b 第二アノード電極 1 flat board 2 Island insulation layer 3 cathode electrode 3a First cathode electrode 3b Second cathode electrode 4 emission protrusion 5 Gate electrode 6 control electrodes 7 Anode electrode 7a First anode electrode 7b Second anode electrode

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01J 19/38 H01J 19/40 19/40 21/10 21/10 1/30 F (31)優先権主張番号 特願平3−222088 (32)優先日 平成3年8月7日(1991.8.7) (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平3−309757 (32)優先日 平成3年10月29日(1991.10.29) (33)優先権主張国 日本(JP) (56)参考文献 特開 平2−226635(JP,A) 特開 昭59−16255(JP,A) 特開 昭63−143731(JP,A) 特開 平1−154426(JP,A) 笹尾利男,真空管工学,日本,三共出 版株式会社,1965年 2月15日,pp. 106−10 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 1/304 H01J 1/46 H01J 1/52 H01J 3/08 H01J 19/24 H01J 19/38 H01J 19/40 H01J 21/10 - 21/14 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01J 19/38 H01J 19/40 19/40 21/10 21/10 1/30 F (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 3-222088 ( 32) Priority date August 7, 1991 (1991.8.7) (33) Priority claiming country Japan (JP) (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 3-309757 (32) Priority date 1991 October 29 (1991.10.29) (33) Priority claiming country Japan (JP) (56) References JP-A-2-226635 (JP, A) JP-A-59-16255 (JP, A) Kai 63-143731 (JP, A) JP-A-1-154426 (JP, A) Toshio Sasao, Vacuum Tube Engineering, Japan, Sankyo Publishing Co., Ltd., February 15, 1965, pp. 106-10 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 1/304 H01J 1/46 H01J 1/52 H01J 3/08 H01J 19/24 H01J 19/38 H01J 19/40 H01J 21/10-21/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電子を放出せしめるカソード電極と、前
記カソード電極に電界を印加せしめるゲート電極と、放
出電子を収集せしめるアノード電極と、前記カソード電
極と前記アノード電極の間に設けられ、前記放出電子を
制御せしめるコントロール電極と、前記コントロール電
極と前記アノード電極の間に設けられたスクリーン電極
およびサプレッサ電極とを少なくも具備し、前記カソー
ド電極およびサプレッサ電極を接地し、前記ゲート電極
およびスクリーン電極にゲート電圧を印加する手段と、
前記アノード電極にアノード電圧を印加する手段とを備
え、前記コントロール電極に入力信号電圧を印加してア
ノード電流を制御するように構成したことを特徴とする
電子放出装置。
1. A cathode electrode which emits electrons, a gate electrode which applies an electric field to the cathode electrode, an anode electrode which collects emitted electrons, and an emission electrode which is provided between the cathode electrode and the anode electrode. And a screen electrode and a suppressor electrode provided between the control electrode and the anode electrode, the cathode electrode and the suppressor electrode are grounded, and the gate electrode and the screen electrode are gated. Means for applying a voltage,
An electron emission device comprising: means for applying an anode voltage to the anode electrode, wherein an input signal voltage is applied to the control electrode to control an anode current.
【請求項2】 電子を放出せしめるカソード電極と、前
記カソード電極に電界を印加せしめるゲート電極と、放
出電子を収集せしめるアノード電極と、前記カソード電
極と前記アノード電極の間に設けられ、前記放出電子を
制御せしめるコントロール電極と、前記コントロール電
極と前記アノード電極の間に設けられたスクリーン電極
およびサプレッサ電極とを少なくも具備し、前記カソー
ド電極およびサプレッサ電極を接地し、前記ゲート電極
およびスクリーン電極にゲート電圧を印加し、前記アノ
ード電極にアノード電圧を印加し、前記コントロール電
極に入力信号電圧を印加してアノード電流を制御するこ
とを特徴とする電子放出装置の駆動方法。
2. A cathode electrode that emits electrons, a gate electrode that applies an electric field to the cathode electrode, an anode electrode that collects emitted electrons, and a cathode electrode that is provided between the cathode electrode and the anode electrode. And a screen electrode and a suppressor electrode provided between the control electrode and the anode electrode, the cathode electrode and the suppressor electrode are grounded, and the gate electrode and the screen electrode are gated. A method for driving an electron-emitting device, characterized in that a voltage is applied, an anode voltage is applied to the anode electrode, and an input signal voltage is applied to the control electrode to control the anode current.
JP2001237471A 1991-05-13 2001-08-06 Electron emission device and driving method thereof Expired - Fee Related JP3407289B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001237471A JP3407289B2 (en) 1991-05-13 2001-08-06 Electron emission device and driving method thereof

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10750591 1991-05-13
JP16463691 1991-07-04
JP18620391 1991-07-25
JP22208891 1991-08-07
JP3-309757 1991-10-29
JP30975791 1991-10-29
JP3-107505 1991-10-29
JP3-222088 1991-10-29
JP3-186203 1991-10-29
JP3-164636 1991-10-29
JP2001237471A JP3407289B2 (en) 1991-05-13 2001-08-06 Electron emission device and driving method thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8038092A Division JP3235172B2 (en) 1991-05-13 1992-03-02 Field electron emission device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001268212A Division JP2002134000A (en) 1991-05-13 2001-09-05 Electron emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002163998A JP2002163998A (en) 2002-06-07
JP3407289B2 true JP3407289B2 (en) 2003-05-19

Family

ID=27552273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001237471A Expired - Fee Related JP3407289B2 (en) 1991-05-13 2001-08-06 Electron emission device and driving method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3407289B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9147574B2 (en) * 2013-03-14 2015-09-29 Tokyo Electron Limited Topography minimization of neutral layer overcoats in directed self-assembly applications
WO2015034690A1 (en) 2013-09-04 2015-03-12 Tokyo Electron Limited Uv-assisted stripping of hardened photoresist to create chemical templates for directed self-assembly
US9793137B2 (en) 2013-10-20 2017-10-17 Tokyo Electron Limited Use of grapho-epitaxial directed self-assembly applications to precisely cut logic lines
US9349604B2 (en) 2013-10-20 2016-05-24 Tokyo Electron Limited Use of topography to direct assembly of block copolymers in grapho-epitaxial applications
US9947597B2 (en) 2016-03-31 2018-04-17 Tokyo Electron Limited Defectivity metrology during DSA patterning

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
笹尾利男,真空管工学,日本,三共出版株式会社,1965年 2月15日,pp.106−10

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002163998A (en) 2002-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3235172B2 (en) Field electron emission device
US5192240A (en) Method of manufacturing a microelectronic vacuum device
US5214346A (en) Microelectronic vacuum field emission device
US6204597B1 (en) Field emission device having dielectric focusing layers
US7504767B2 (en) Electrode structures, display devices containing the same
US5445550A (en) Lateral field emitter device and method of manufacturing same
JP3999276B2 (en) Charge dissipation type field emission device
JPH0636680A (en) Electronic element using diamond film electron source
US5969467A (en) Field emission cathode and cleaning method therefor
JP3407289B2 (en) Electron emission device and driving method thereof
JP3151837B2 (en) Field electron emission device
JP3266503B2 (en) Optimal gate control design and fabrication method for lateral field emission device
JP3468299B2 (en) Electron emission device
US5469015A (en) Functional vacuum microelectronic field-emission device
JP2002134000A (en) Electron emitting device
JPH03295131A (en) Electric field emission element and manufacture thereof
JPH0574327A (en) Electron emitter
JP2601085B2 (en) Functional electron-emitting device and method of manufacturing the same
JP3156265B2 (en) Method for manufacturing functional electron-emitting device
JPH04341726A (en) Manufacture of electric field electron emitting device
JP3097523B2 (en) Method for manufacturing field emission element
JP3127054B2 (en) Field emission type vacuum tube
JP2000090811A (en) Cold electron emitting element and manufacture thereof
JP2900692B2 (en) Vacuum micro amplification device
JP2001110300A (en) Field emission cathode

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030210

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090314

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090314

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100314

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees