JPH0317933A - 微小真空三極管の製造方法 - 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、半導体素子に比べて放射線損傷、絶縁耐圧に
優れている微小真空三極管の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 微小真空三極管の形成方法として、例えば、第３６回応
用物理学関係連合講演会講演予稿集第２分冊ｐ．５８５
　２ｐ−ｋ−１１記載の方法が知られている。第５図ａ
）〜ｅ）はそのような製造方法の一例を示すものである
。第５図ａ）に示すように、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜２
１をケイ素（Ｓｉ）２２基板上にマスクとして形成し、
次いで、第５図ｂ）に示すように前記８ｉＮ膜２１をマ
スクとしてＳｉ基板の異方性エッチングを行なう。次い
で第５図Ｃ）に示すように絶縁膜（酸化ケイ素Ｓｉｎ）
２３と電極層（タンタリウムＴａ）２４を連続的に蒸着
した後、第５図ｄ）に示すようにＳｉＮ膜２１を除去し
た後、第５図ｅ）に示すように絶縁膜２２をエッチング
除去する。

（発明が解決しようとする問題点） 以上述べた形成方法は、電界放射エミッタを単結晶によ
り形成して、自己整合によりグリッド、コレクターを形
成しているものの、マスクを用いて異方性エッチングを
行なっている為、エミッタの先端径が余り小さく出来な
いこと、又、エミッタは大気に露出している為、実際の
動作時では、真空中に封入する必要があり、このままで
は動作させることができない。

本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめて
、自己整合的に微小真空三極管を形成する方法を提供す
ることにある。

（問題を解決するための手段） 基板上に第１の金属薄膜が形成され、その上に第１の絶
縁膜が形成され、次いで第２の金属薄膜がその上に形成
され、さらにその上に第２の絶縁膜が形成され、次いで
、その上に、第３の金属薄膜が形戊されており、さらに
第１の絶縁膜と第２の絶縁膜が第２の金属薄膜の開口を
通して接触している構造の微小三極管の製造方法におい
て、第３の金属薄膜上にマスク用膜材形成して、パター
ニングすることにより第２の金属薄膜の開口の上方に前
記マスク用膜材の開口を形成する。次いで前記開口を通
して、第３の金属薄膜を除去して開口を形成する。次い
で第３の金属薄膜の前記開口をマスクとして第２及び第
１の絶縁膜を除去して、第１の金属薄膜を露呈させる。

次いで、第４の金属を第３の金属薄膜の開口が閉じるま
で真空中で飛着することを特ｆｆｉとしている。

（作用） 上記方法において、真空中で金属粒子を飛ばしながらエ
ミッタを形成している為、エミノタの先端径を充分に小
さくすることができる。又、真空中で開口を閉じさせる
ので素子を真空封止する必要がなく、チップとして切り
出してそのまま、実装することができる。

（実施例） 以下、第ｌ図〜第４図を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

本発明の方法によって形成される微小真空三極管の断面
図を第１図に示している。即ち、本方法では、エミッタ
の形成と素子の真空封止が同時に行なえる。第２図に示
すように、基板１０上にエミッタ電極金属（例えば金（
Ａｕ））１１を蒸着した後、第１の絶縁膜（例えば二酸
化ケイ素（Ｓｉ０２））１２をエミッタ電極金属ｌｌ上
に戒長し、次いで、絶縁膜１２上にグリッド電極金属（
例えばタングステン（Ｗ））１３を蒸着する。その後、
グリッド電極金属１３上にボジ型レジスト（例えばポリ
メチルメタアクリレー｝ＰＭＭＡ（−｛Ｃ，Ｈ８０２＋
ｎ）３１を塗布形成した後、電子線あるいは光学露光に
より、レジスト開口を形成する。次いで、第３図に示す
ように露呈されたグリッド電極金属１３をドライエッチ
ング（例えば四フッ化炭素（ＣＦ４））により除去する
。次いで、レジスト３１を除去した後、第２の絶縁膜（
例えばＳｉＯ２）１４を戒長ずる。

その後、絶縁膜１４上にカソード電極金属（例えばＷ）
１５を蒸着する。次いでポジ型レジスト（例えばＰＭＭ
Ａ）３２を塗布形成した後、電子線あるいは光学露光に
よりレジスト開口を形成して、カソート電極１５の一部
を露呈させる。このときのレジスト開口位置は、グリッ
ド電極開口の真上であり、グノッド電極開口寸法は、レ
ジスト開口寸法より大きくしておく。次いで第４図に示
すように露呈されたカソード電極１５をドライエッチン
グ（例えばＣＦ４）により除去し、第２の絶縁膜１４を
露呈させる。次いで、カソード電極１５の開口を通して
第２の絶縁膜１４の一部及び第１の絶縁膜１２の一部を
ウエットエッチング（例えばバッファードフッ酸）によ
り、除去して、カソード電極１１を一部露呈させる。次
いで、エミッタ金属（例えばＷ）１６をカソード電極１
５の開口が閉じるまで蒸着することにより、第１図に示
すようにエミッタ１７が真空封止された微小真空三極管
を形成することができる。以上の実施例において使用さ
れた金属、マスク用膜材として用いたレジストは、これ
に限定されるものではなく、プロセス上不都合が生じな
いものであれば使用できる。

また、金属薄膜や絶縁膜を除去する方法もここに示した
方法に限定されない。金属薄膜の形成は蒸着に限らず真
空中で金属粒子を飛着させる方法であればスパッタ法な
どでもよい。このとき真空度−５ は１０　　ｔｏｒｒ以上であれば充分である。

（発明の効果） 本発明によれば素子自体をガラス等により真空封止する
必要がない為、極めて微小な真空三極管を形成すること
が出来る。又、エミッタ自体の先端径が１０ｎｍ以下と
極めて小さくできるので、先端への電界集中が大きく、
電子銃として使用されるエミッタなどと比べて低電圧で
電流を放出させることができる。さらに、エミッタの形
成時にはレジストフリーの状態である為、レジストから
のアウトガスの影響が無く、金属薄膜の形成装置の真空
度で、素子の真空封止が可能である。

図の簡単な説明 第１図は、本発明の実施例により得られる微小真空三極
管の断面図、第２図から第４図は、本発明の実施例を示
す断面工程図、第５図ａ）からｅ）は従来例を示す断面
図である。

図において、１０・・・基板、１１・・・エミッタ電極
、１２・・・第１の絶縁膜、１３・・・グリッド電極、
１４・・・第２の絶縁膜１５・・・カソード電極、１６
・・・エミツタ金属、ｌ７・・・エミツタ、２１・・・
ＳｉＮ、２２・”Ｓｉ基板、２３−・・ＳｉＯ膜、２４
−Ｔａ膜、３１．　３２・・・ボジ型レジスト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に第１の金属薄膜を形成し、その上に第１
   の絶縁膜を形成し、次いで第２の金属薄膜を形成する工
   程と、第２の金属薄膜上に第１のマスク用膜材を形成さ
   せパターニングすることにより所定の部分に開口部を形
   成する工程と、前記第１のマスク用膜材をマスクとして
   前記開口部の下側部分に相当する第２の金属薄膜を除去
   することにより第２の金属薄膜に開口部を形成し、第１
   のマスク用膜材を除去する工程と次いで第２の金属薄膜
   上に第２の絶縁膜とに、第３の金属薄膜を順次形成させ
   る工程と、第３の金属薄膜上に第２のマスク用膜材を形
   成してパターニングすることにより第２の金属薄膜の開
   口部の上方に第２のマスク用膜材の開口部を形成する工
   程と、次いで第２のマスク用膜材開口部を通して、第３
   の金属薄膜を除去して開口部を形成する工程と、次いで
   第３の金属薄膜の前記開口部を通して第２及び第１の絶
   縁膜を除去して、第１の金属薄膜を露呈させる工程と、
   第４の金属膜を第３の金属薄膜の開口が閉じるまで真空
   中で飛着する工程とを備えたことを特徴とする微小真空
   三極管の製造方法。