JPH0349129A - プレーナ型冷陰極の製造方法 - Google Patents

プレーナ型冷陰極の製造方法

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JPH0349129A
JPH0349129A JP1184095A JP18409589A JPH0349129A JP H0349129 A JPH0349129 A JP H0349129A JP 1184095 A JP1184095 A JP 1184095A JP 18409589 A JP18409589 A JP 18409589A JP H0349129 A JPH0349129 A JP H0349129A
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cold cathode
tip
curvature
insulator substrate
planar
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Hiroyuki Kado
博行 加道
Masanori Watanabe
正則 渡辺
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は微小曲率半径の先端部分を有するプレーナ型冷
陰極の製造方法に関するものであa従来の技術 従来から薄膜電界放出型の冷陰極は数多く報告されてい
も その中でも第4図(特開昭63−274047の第
5図)に示すようなプレーナ型冷陰極JL80V以上の
ゲート電圧で電子放出が起こるとされていも この冷陰
極は第4図に示すように絶縁体基板lの表面に冷陰極2
とゲート電極3をお互い対向させて構成されていも ゲ
ート電極3に対向する冷陰極2の端面に+飄 FIBを
用いたサブミクロンオーダの微細加工技術により、先端
部が微小曲率半径の多数の凸状部4が形成されている。
この冷陰極に設けられた凸状部4の先端部とゲート電極
3の間隔は0.1μmであ4 このように構成された冷
陰極2とゲート電極3間に80V以上の電圧を印加する
と、冷陰極2の凸状部4の先端曲率半径が小ざいた八 
凸状部4先端部には2XIO’V/cmの強電界が形成
され 先端部からiu界主電子放出起パ、る。
発明が解決しようとする課題 前記のイlノーナ型冷絵極は前述(7A!うな特徴をイ
r j、 7いる方法。(冷陰極の凸状部4 f’y、
、1先端曲率半径り、)1i勺小さく形成させるために
(j升ブミクロンオーダの微細加工が必要であ4.微細
加工技術として;3L、通常ホ:工・・・チ゛グ技術カ
く用いられるが。
(1、7)i rri以下〈゛′I微細加工は因でで・
あも 従・)て、こね以下fT)?X1細加]二はF 
I’ B等・1フスクレスエツヂングe術が甲いられて
いる、 i、かじ、この技術では大面積の冷陰極を形成
するのは困難であり、また製7 I程のコスト面からも
実用化には至っていない、 本発1!/]は、このような従来技術の課題を解決する
ことを目的とず也 課題を解決するためυ1.十段 本発明(瓜 絶縁体基板の表面に形成さ1また対をなす
−7−組の電極から構成されるプレーナ型冷陰極!、m
、 !、i t、・7、凸状部を有する冷陰極および前
記冷陰極にナイ向(、またゲー hi:極を形成抵 前
記W・縁体基板表面を等方性−L−yブ”y′、” L
 ’4” IE状のん陰極を形成す、包 さらに前記冷
陰極の庇状部分を冷陰極1部!、? Pi、; %1体
基板1ご沿ってJ’、、Q コ〕’、、 2?’<によ
り折る力\ ある1・れ、等方性ブ・・チ:/グ技術等
を利Jfl I−て除去−A?、、、 j、;: (□
”、、) −?、’ i’iろ、さ、”、、、 j、;
:、、、  、fZl・−・°、が、九製造六達′また
微小曲率半径(¥L、プ5−、’7.’ !、−十型玲
陰極・7)凸状部下部の絶縁体基板σ・−EJにπ、等
士性丁・・ヂシグ技術を用いて除去よ7、′トロ5″よ
り、11TJlj(liり先端財状苓右する冷陰極本1
(成才゛、″7. i、のであろ1作用 一1゛(パの製造方法において1、冷陰極下部の絶縁体
基板(よ 冷陰極の凸状部の両側からエツチングされる
たべ エツチング後に冷陰極下部に残った絶縁体基板の
先端部分は 非常に微小な曲率半径となる。従って、冷
陰極の庇状部分を冷陰極下部の絶縁体基板に沿って除去
すれ+1FIB等のザブミクロンオーダの微細加工技術
を用いなくとに従来のホトエツチング技術を用いて、 
0.1μm以下の非常に微小な先端曲率半径の凸状部を
有する冷陰極が形成され観 ごのようにして形成された
冷陰極とゲート電極間に電圧41−I+加すると、前記
冷陰極先端部には強電Wが発生し 低電圧での動作が可
能なプレーナ型冷陰極が得られも実施例 以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
実施例1 第1図に実施例1のプレーナ型冷陰極の製造プロセスを
示す。S1ウエハー基板5の表面に絶縁層として熱酸化
により厚さ1μmのSiO2膜6を形成後、この5iO
=膜6の表面に厚さ0.1μmのWSi、a膜7を形成
すム このWSit膜7をホトエツチング技術によっ゛
C凸状部8を有する冷陰極9とゲート電極10を同時に
形成すも 冷陰極凸状部8.!、ゲート電極10の間隔
は1〜4μへ 冷陰極凸状部8の先端曲率半径は1μm
程度である(n11図(a))。次にこの基板5をバッ
ファエッチ溶液(HFR容とN84F’6容の混合液)
に浸漬して3iQ*膜6を等方性エツチングし、冷陰極
先端部十部に凹部11を形成し 冷陰極先端部を庇状に
すると同時に、冷陰極下部に先端曲率半径か0 、 f
 7jrl’l以丁の凸状部12を有する絶縁体基板を
形成−・φる(第1図(1・))。このようにして形成
し!、庇状の先端形状を有する冷陰極先端部13を超音
波を用いて冷陰極下部の絶縁体基板に沿って折ることに
より、 0.1μm以下の先端曲率半径の凸状部I4苓
有する冷陰極が形成される(第1図(C))。
なお、冷陰極の膜厚+、t、0.1μmに限られるもの
ではなl、%  膜厚が厚い場合に(L 超音波により
庇状部分を折る両番へ この基板をフッ硝酸に浸漬して
、冷陰極の庇状部分13を適度な厚さまで上下方向から
エツチングした後く 超音波で折れば均一な冷陰極先端
部の形成が可能となaまた 電極材料と絶縁材料の組合
せ(L  WSieと5iOaに限られるものではなく
1.電極材料としてW、  MQ  W*C,NbC,
HfC等高融瓜 低仕事関数でかつバッフ7エ・ソチ溶
液に難溶の材料および絶縁体基板材料としてガラス板等
バッファエッチ溶液に溶解する材料を組合せることが可
能であム 実施例2 第2図に実施例2の製造方法により形成したプレーナ型
冷陰極を示も 本実施例(よ 絶縁体基板上のWSie膜の膜厚を0.
2μmにし 実施例1と同様の方法により冷陰極先端部
に庇状部分を形成す4 次く この基板をフッ硝酸に浸
漬して、冷陰極の庇状部分が完全に除去されるまで上下
方向から等方エツチングす4 下方向からのエツチング
<!0.1μm以下の先端曲率半径の凸状部を有する冷
陰極下部の絶縁体基板15に沿って起こるたべ 庇状部
分が除去されれ4;C0,1μm以下の先端曲率半径の
凸状部I6を有する冷陰極17が形成されも この場合
、絶縁体基板上に残った冷陰極17およびゲート電極1
8の膜厚は0.1μm程度であも 実施例3 第3図に実施例3の製造方法により形成したプレーナ型
冷陰極を示す。
実施例1または2の方法によって製造された先端曲率半
径が0.1μm以下の冷陰極を、バッファエッチ溶液(
HFI容とNHaF6容の混合液)に浸漬して5ide
膜19を等方性エツチングすることによって、冷陰極先
端部に庇状部分20を形成すも このように構成した冷陰極とゲート電極間に50〜70
Vの電圧を印加すると、冷陰極先端部には10’V/c
m以上の強電界が発生し、先端部から電界電子放出が起
こも 発明の効果 本発明によれば サブミクロンオーダの微細加工技術を
用いなくとL 091μm以下の曲率半径を有する冷陰
極先端部を形成することが可能となり、 IQOV以下
の低電圧で電界電子放出を起こす電子源が得られるた八
 大面積の画像表示装置の電子源として1友 非常に有
利な製造方法とな翫
【図面の簡単な説明】
第1図は 本発明の一実施例におけるプレーナ型冷陰極
の製造プロセスを説明するための工程阻′M2図(瓜 
本発明の他の実施例におけるプレーナ型冷陰極の斜視は
 第3図番上 本発明の更に他の実施例におけるプレー
ナ型冷陰極の斜視医 第4図(よ 従来のプレーナ型冷
陰極の斜視図であ也l・・・絶縁体基板2,9.IT・
・・冷陰極 3,10,18・・・ゲート電極 4.8
.14、16・・・冷陰極先端部 5・・・Siウェハ
ー基楓 6.19・・・絶縁層 1i・・・絶縁層間服
12、15・・・絶縁体基板上20・・・冷陰極庇状部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁体基板表面に冷陰極材料を成膜し、凸状部を
    有する冷陰極と、前記冷陰極に対向したゲート電極を形
    成後、等方性エッチング方法により前記冷陰極凸状部下
    部の絶縁体基板の一部を除去し庇状の先端形状を有する
    冷陰極を形成し、さらに前記冷陰極の庇状部分を冷陰極
    下部の絶縁体基板に沿って除去することにより、微小曲
    率半径の先端部分を形成することを特徴とするプレーナ
    型冷陰極の製造方法。
  2. (2)冷陰極の庇状部分を、超音波を用いて、冷陰極下
    部の絶縁体基板に沿って折ることにより除去することを
    特徴とする請求項1記載のプレーナ型冷陰極の製造方法
  3. (3)冷陰極の庇状部分を、等方性エッチング技術を用
    いて、上下方向より除去することを特徴とする請求項1
    記載のプレーナ型冷陰極の製造方法。
  4. (4)請求項1〜3のいずれかの方法により製造された
    プレーナ型冷陰極について、更に、等方性エッチング技
    術を用いて、冷陰極凸状部下部の絶縁体基板の一部を除
    去することにより、庇状で、かつ微小曲率半径の先端部
    分を形成することを特徴とするプレーナ型冷陰極の製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574327A (ja) * 1991-02-22 1993-03-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子放出素子
US5343110A (en) * 1991-06-04 1994-08-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electron emission element
US5760536A (en) * 1993-11-24 1998-06-02 Tdk Corporation Cold cathode electron source element with conductive particles embedded in a base

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