JPH02288128A - 電子放出素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子顕微鏡、電子ビーム露光装置、ＣＲＴ等、
各種電子ビーム応用装置の電子発生源として利用する電
子放出素子の製造方法に関する。

従来の技術 最近、電子顕微鏡、ＣＲＴ等の電子ビーム装置の電子源
として冷陰極を用いる試みがなされている。従来用いら
れている熱陰極は加熱手段が必要で、加熱によるエネル
ギーロスがある等の問題があった。そこで加熱によらな
い電子放出素子、すなわち冷陰極に関する研究がなされ
、いろいろな型の電子放出素子が提案されてきた。例え
ば、ＰＮ接合に逆バイアス電圧を印加し、電子なだれ降
伏現象を起こさせて素子外へ電子を放出させるもの、金
属−絶縁体層−金属層の構成で、この二つの金属間に電
圧を印加することにより、トンネル効果で絶縁体層を通
過してきた電子を金属層から素子外へ放出させるＭＩＭ
型のもの、電界集中の生じ易い形状の金属に対し電圧を
印加して局所的に高電界を発生させ、金属から素子外へ
電子を放出させる電界効果型のもの、等の電子放出素子
が提案されてきた。このうち電界効果型の電子放出素子
の製造方法の従来例としては、特開昭５１−１３２０７
３号公報に示されている第３図の製作法による素子、並
びにジャーナル・アプライド・フィジカル（Ｊ。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、　　ｖｏｌ、４７．　Ｎｏ、１
２．　　ｐ５２４８）に記載されている第４図に示す製
作法による素子構造のものがある。

第３図は、まず同図（ａ）のように、Ｓｉ基板３１の上
に熱酸化法によりＳ　ｉ　Ｏ２層３２を形成し、次に５
ｉＯｚ層３２の上に引き出し電極用Ｍｏ膜３３を蒸着法
により形成する。つぎに、ＭＯ膜３３の上に円形孔を有
するレジスト膜３４を形成してから、それをマスクとし
てＭｏ膜３３とＳ　ｉ　Ｏ２層３２をエツチングし、円
形孔３６を形成する。その際８１０２層３２の円形孔３
６の直径はＭｏ電極孔の直径よりやや大きな直径になる
ようにする。つぎに、（０１図に示すようにＳｉ基板３
１に対し垂直方向から蒸着法によりＭｏ３７を堆積させ
た後レジストを除去する。これにより、円形孔内には幅
の狭い溝３６が閉環に形成される。この状態でＳｉをエ
ツチングすると先端の鋭いエミッター３７が形成され最
終的には同図（ｅ）のような電子放出素子となる。

第４図は、絶縁基板４１の上に導電性膜４２、絶縁層４
３および導電性膜４４を適当なマスクを用いて順次蒸着
し、複数のアレイ状に配列した空洞４６を作成し、次い
で回転斜め蒸着によってＡ１等の適当な物質４７で漸次
この空洞４５の開口部を閉じさせつつ、この開口部真上
より陰極材料４６を正蒸着することによって空洞４５内
の導電性膜４８を形成させ、最後に同図（ｂ）のように
、物質４７を除去するものである。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成ではエミッターを形成する際
、エツチングにより鋭い突起を形成しているが、その形
状を正確にエツチングで制御するのは困難である。また
、後に示した従来例ではエミッターを形成する際、回転
斜め蒸着と正蒸着を同時に行っているが、この同時蒸着
を正確に行うことは非常に困難である。

本発明は上記の製造上の技術的な困難に鑑み、製造が容
易で多数の陰極を配列させた陰極アレイを歩留まりよく
製造できる方法を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明の電子放出素子の製造方法は、金属層Ａの表面の
所定の部分を絶縁物化処理し、次に絶縁物化処理した部
分の所定の部分の上に金属層Ｂを蒸着し、それをマスク
として金属層Ａ付近の絶縁物化処理した部分をエツチン
グすることによりエミッターを形成することにより、上
記目的を達成する・ 作用 本発明は上記構成、並びに製造方法により、エミッター
を形成する際、エミッタ一部以外の金属を絶縁物化処理
した後、絶縁物化処理した部分をエツチングするので、
エミッターの形状を簡単に制御できるものである。

実施例 以下、本発明の第１の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の電子放出
素子の製造方法の各工程の概略断面図であり、１１は絶
縁基板、１２はＡ１層、１３はレジスト、１４は酸化Ａ
Ｉ、１５は導電層、１６はエミッターを示す。

まず、第１図（ａ）に示すように絶縁基板１１の上にＡ
Ｉ層１２を真空蒸着、スパッタ蒸着、ＯＶＤ等の方法で
形成し、さらにｆｂ）　Ｋ示すようにその上にレジスト
を直径数１０μｍ以下のドツトパターンで形成する。次
に（ｃ）に示すようにＡ１層の表面を、陽極酸化あるい
は熱酸化等の方法で絶縁物化処理する。次に（ｄ）に示
すようにその上に導電層１５を・真空蒸着、スパッタ蒸
着、ＣＶＤ等の方法で形成した後、（ｅ）図に示すよう
に絶縁基板１１上からレジスト１３並びにレジスト上の
導電層１６をリフトオフ法により取り除く。その後、（
ｆ１図に示すように導電層１６をマスクとして酸化ＡＩ
だけを所定の部分だけエツチングし、その上に（ｇ）図
に示すようにＭｏ、Ｗ等の高融点金属を真空蒸着、スパ
ッタ蒸着等の方法で形成する。

上記方法により、エミッターの形状を簡単に制御でき、
多数の陰極を配列させた陰極アレイを歩留まり良く製造
できる。上記方法により作製した電子放出素子は、導電
層１６に正、Ａ１層１２に負の電圧を印加することによ
り効率良く電子を放出することができる。

次に、本発明の第２の実施例について図面を用いて詳細
に説明する。第２図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の電子放出
素子の製造方法の各工程の概略断面図であり、２１は絶
縁基板、２２はＡ１層、２４は酸化ＡＩ、２６は導電層
、２６はエミッターを示す。但し、第２の実施例は、第
１図（ａ）〜（ｅ）までは第１の実施例と同じなのでそ
の工程の図は省略した。

第２の実施例は第１図（ｅ）の後に第２図（ａ）に示す
ようにＡＩ層２２の一部表面を所定の部分だけエツチン
グし、その後、（ｂ１図に示すように導電層２６をマス
クとして酸化ＡＩだけを所定の厚さだけエツチングし、
その上に（Ｃ１図に示すようにＭｏ、Ｗ等の高融点金属
２７を真空蒸着、スパッタ蒸着等の方法で形成する。こ
の場合、エミッター２６は第２図（ｂ）に示すようにエ
ツジに電界が集中しやすい形状になり、第１の実施例よ
りさらに効率が良くなる。

なお、上記二つの実施例において、Ａ１層はＡ１以外の
金属でも良く、例えばＭｏ、Ｗ等の高融点金属ならば、
Ａ１層上に設ける高融点金属は省略して兼ねることがで
きろ。

また、レジストの形状は円形で実施例を説明したが、そ
れ以外の形状でも良いことは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明は金属層への表面の所定の部分を絶
縁物化処理し、次に絶縁物化処理した部分の所定の部分
の上に金属層Ｂを蒸着し、それをマスクとして金属層Ａ
付近の絶縁物化処理した部分をエツチングすることによ
りエミッターを形成するので、エミッターの形状を簡単
に制御でき、多数の陰極を配列させた陰極アレイを歩留
まりよく製造できる電子放出素子の製造方法を実現でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における電子放出素子の
製造方法の各工程の概略断面図、第２図は本発明の第２
の実施例における電子放出素子の製造方法の各工程の概
略断面図、第３図、第４図は従来の電子放出素子の製造
方法の各工程の概略断面図である。 １１・・・絶縁基板、１２・・・Ａ１層、１３・・・レ
ジスト、１４・・・酸化ＡＩ、１６・・・導電層、１６
・・・エミッター１７・・・高融点金属層。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ばか１名第 図 （ＣＡ） 第 図 弔 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）基板上に少なくとも金属層Ａを設け金属層Ａの表
   面の所定の部分を絶縁物化処理し、次に絶縁物化処理し
   た部分の所定の部分の上に金属層Ｂを形成し、それをマ
   スクとして金属層Ａ付近の絶縁物をエッチングすること
   によりエミッターを形成することを特徴とする電子放出
   素子の製造方法。 （２）基板上に少なくとも金属層Ａを設け金属層Ａの表
   面の所定の部分を絶縁物化処理し、次に絶縁物化処理し
   た部分の所定の部分の上に金属層Ｂを形成し、それをマ
   スクとして金属層Ａの所定の部分をエッチングし、さら
   に金属層Ａ付近の絶縁物をエッチングすることによりエ
   ミッターを形成することを特徴とする電子放出素子の製
   造方法。 （３）金属層Ａ及びＢは絶縁物のエッチング液に対し耐
   腐食性材料であることを特徴とする請求項第１、又は第
   ２項記載の電子放出素子。 （４）金属層ＡがＡｌ、Ｔａ、等の酸化しやすい金属か
   らなり、金属層Ａの一部絶縁物化は陽極酸化法、または
   熱酸化法により行うことを特徴とする請求項第１又は第
   ２項記載の電子放出素子の製造方法。 （６）少なくとも金属層Ａの上に、金属層Ａより高融点
   かつ仕事関数が低い金属層Ｃを形成することを特徴とす
   る請求項第１又は第２項記載の電子放出素子。