JPH0410325A - 表面伝導形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、表面伝導形電子放出素子の製造方法に関し、
特に素子電極間の欠陥修正工程を設けた表面伝導形電子
放出素子の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子として、
例えばエム　アイ　エリンソン（Ｍ、　　Ｉ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている。Ｃラジオ　エンジニアリング　エレクトロ
ン　フィジイッス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１０巻、１２９０〜１２９６頁、１９
６５年］この種の電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたＳｎＯ，（Ｓｂ）薄膜を用いたも
のの、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー　゛°ス
イン　ソリド　フィルムス”　（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅｒ
：　”Ｔｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”）、９巻、３
１７頁、　　（１９７２年月、ＩＴＯ薄膜によるもの［
エム　ハートウェル　アンド　シー　ジー　フォンスタ
ッド　“アイ　イーイー　イー　トランス”イー　デイ
−コ　ン　）（Ｍ、　　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ
，Ｇ、　　Ｆｏｎｓｔａｄ：　　”ｒＥＥＥＴｒａｎｓ
、　ＥＤ　Ｃｏｎｆ、　”　）５１９頁、　　（１９７
５年月、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：　“真空
”、第２６巻、第１号、２２頁、　　（１９８３年）］
などが報告されている。

これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の進歩
とあいまって、基板上に多数の素子を形成することが可
能となりつつあり、マルチ電子源を用いた各種画像形成
装置等への応用が期待されている。

さらに、表面伝導形電子放出素子としては、特開平１−
２００５３２号公報等に記載されているように、絶縁性
基板上に、金属材料により電子放出部となる電極部を形
成し、電子放出材料となる微粒子を塗布、過熱処理によ
り形成し、電極間に駆動電圧を印加することにより電子
放出を得るように構成されている。

しかしながら、上記例では、絶縁性基板上に金属材料に
より電子放出部となる電極部を形成する際、作製プロセ
ス上、電極部にショート欠陥（電極間欠陥）が発生する
場合がある。

かかるショート欠陥は、第１図■中４に示すように、電
極材料２が残存して素子の両電極が接続された状態であ
る。このままの状態では、その後に微粒子等による電子
放出部３を形成したとしても、好ましい電子放出特性は
得られない。

そこで、かかる欠陥を修正する方法としては、レーザー
リペア等の方法があるが、表面伝導形電子放出素子を用
いて複数個電子放出素子群を形成した画像形成装置等へ
応用するには、次のような欠点があった。

■、電電子放出部上なる電極間部が微細な為、局所的に
修正するには、位置的な制御が要求され、裏を返せば必
要な電極部まで破壊される可能性が極めて高（、制御が
難しく再現性良く修正することが困難である。

■、同一基板上に複数個の電子放出部をもつ集積化され
た大面積の電子放出素子群において、複数個のショート
欠陥を修正するには、１素子づつのりベアでは修正時の
歩留り及び修正にかかる時間、修正コストの面等で不適
当である。

［発明が解決しようとする課題Ｊ 以上述べたような従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的とするところは、 ■０表面伝導形電子放出素子の製造過程で発生するショ
ート欠陥を修正するにあたり、かかる欠陥部以外の素子
構成部に影響を与えることがない、■、かかる修正にお
ける歩留りの向上、修正コストの低減等を図れる、 ■１表面伝導形電子放出素子が集積化された場合におい
ても、容易に欠陥部の修正が行える、等の要件を満足す
るショート欠陥の修正方法を工程中に織り込んだ表面伝
導形電子放出素子の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴と
するところは、基板上に対向する電極を形成した後対向
する電極間に電子放出材料を形成する表面伝導形電子放
出素子の製造方法において、 前記対向する電極間に通電処理を施すことにより、電気
的に短絡した部位を断線させて形成する表面伝導形電子
放出素子の製造方法 としている点にある。

すなわち、第１図に示すように、工程■、■。

を経た段階で、第１図■に示すように素子の両電極間に
電圧を印加して欠陥部４を破断させ、その後第１図■に
示すように電子放出材料を形成して電子放出部３を得る
ものである。

尚、電子放出材料を形成した後に通電処理を施して欠陥
部の修正を行う方法でも良い。

かかる電圧印加の条件としては、ショート欠陥部の電気
抵抗等によって破断の可否が左右されるため、特に素子
を複数並列接続した素子列の両電極に電圧を印加する場
合等においては、かがる欠陥の発生割合等を考慮した電
圧値及び印加時間等を適宜選択することが望ましい。

因に、現在のところ考えられる一素子あたりの電極間の
寸法については、間隔０．１〜ｌ　Ｏｐｍ　、幅１０〜
１０００ｐｍ　、厚さ０．０５〜２μｍの範囲であるこ
とから、欠陥部のボリュームはかかる寸法の範囲内であ
り、また、用いられ得る電極材料抵抗特性等を加味すれ
ば、すなわち、通常のショート欠陥部の抵抗は一素子あ
たり数Ω〜数十Ωの範囲にあることから、電流〜３０ｍ
Ａ、通電時間〜１０秒にて通電処理を行うのが好ましい
。

このように、通電により発生した熱により、ショート欠
陥を断線させる修正方法を用いることにより ■、微妙な位置制御をまったく必要とせず、極めて容易
に通電制御を行うことでリペアが可能となる。

■、ショート欠陥部の修正再現性が非常に良（、精度の
良いリペアが可能となる。

さらに、大面積高集積化に伴い、 ■、欠陥素子の位置、状態等の目視による検査をするこ
となくリペアが可能である。

■、電子放出素子群を一括してリペアを行うことができ
る。

■、さらに、従来技術の方法では、装置開発から専用装
置の製作までコス［・アップの要因となっていたが、本
発明によれば、高価な装置をまったく必要とせずリペア
が可能である。

どいつだように、安価に数ケ所の欠陥を短時間で修正で
きる利点がある。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明す
る。

夫ＪＬＩ乳１ 第２図に本発明の一実施例を示す。同第２図において、
１は絶縁性を有する基板、２および２′は電子放出部を
形成しかつ電気的接続を得るための電極、３は電極２，
２′によって構成された電子放出部、４は電極２，２′
間で発生したショート欠陥、５は素子に通電するための
電源、６は通電時の電流量を測定する電流計である。

本実施例の表面伝導形電子放出素子は、同第２図に示す
ように、絶縁性基板１として石英基板を用い、洗浄され
た石英基板１上に、素子電極２．２′形成のため、真空
成膜法により膜厚１０００人のＮｉ膜を成膜し、フォト
リソグラフィー技術により、電子放出部３となる幅３０
０　ｇｍ、間隔２Ｐｍの形状を有する電極間部を形成す
る。

尚、電極材料としては、他にＰｔ、　Ａｕ、　Ｃｕ、　
ＡＩ！等の通常の金属材料がある。

上記のごとく、電子放出部３となる電極間部を形成する
際、ショート欠陥４が発生することがある。本実施例中
では、そのショート欠陥４は、幅１４ｒｎ以下、電極２
，２′を含む素子抵抗が１３Ωで、非常に細い微細な欠
陥であった。（通常、ｌ素子の場合のショート素子抵抗
は、数Ω〜数十Ωである。） 次いで、かかるショート欠陥４を有する電極２．２′に
、電源５及び電流計６を直列に接続する。

上記の通り接続構成し、それに通電を施してショート欠
陥４を断線させたところ、電流量は約１５ｍＡで数秒で
修正することができた。本実施例で修正した該素子の電
極２，２′の間へ、電子放出材料となる微粒子に１次粒
径８０〜２００人のＳｎＯ２分散液（ＳｎＯｚ：Ｉｇ、
溶剤ＭＥＫ／シクロへキサノン＝３／１：１０００ｃｃ
、ブチラール＝１ｇ）を用いスピンコード法により塗布
し、２５０℃で加熱処理を行い電子放出部３を形成した
。

その後、電極２，２′間に素子駆動電圧１４Ｖを印加し
、該素子の上方５ｍｍの位置に引き出し電圧ＩＫＶを印
加して電子放出量を測定したところ、約１．０μＡの放
出電流が得られた。すなわち、無修正の正常な素子の電
子放出特性と何ら劣ることのない、リペア素子を容易に
得ることができた。

また、本実施例において、同程度のショート欠陥を有す
る電極まで形成した基板１上に、欠陥修正を行う前に上
記微粒子を形成したのち、前記同様にして通電加熱によ
り欠陥を修正したところ、修正部分及びその周辺の微粒
子欠陥が発生するものの、電子放出特性としては、まっ
たく問題のない素子が得られた。

Ｋ立上ユ 本実施例では、第３図に示すように、実施例１で用いた
表面伝導形電子放出素子を電気的に並列になるようライ
ン状に規則正しくマルチに配置された、７２素子から成
る表面伝導形電子放出素子群を形成し、その修正を行っ
た。

本実施例では、欠陥を修正する前に、あらかじめ光学顕
微鏡で検査したところ、４ケ所のショート欠陥があった
。さらに素子抵抗を測定したところ、約２４Ωでそのシ
ョート欠陥４は、幅１ｐｍ以下の非常に微細な欠陥であ
った。

第３図に示すように、電源５及び電流計６を接続構成し
、通電を行ってショート欠陥４を断線させたところ、電
流量は約４２ｍＡで数秒の短時間で修正することができ
た。

次に、実施例で修正した該素子群に、実施例１と同様に
電子放出材料となる微粒子を形成し、電極２，２′間に
素子駆動電圧を１４Ｖ印加し、該素子群の上方約５ｍｍ
の位置に引き出し電圧ＩＫＶを印加した蛍光体基板を配
置し、蛍光体の発光状態及び全放出電流量を測定したと
ころ、無修正の正常な素子と修正素子の蛍光体の発光状
態は何んら変わらず、約６８＃Ａの電子放出量を得られ
た。すなわち、ライン状素子群に於いても、無修正の正
常な素子と何んら変ることのない素子が得られ、さらに
、修正素子が隣接する無修正の正常な素子に何んら影響
を与えることのない電子放出素子群を、複雑かつ高価な
装置を用いることなく、容易に短時間で得ることができ
た。

［発明の効果］ 以上説明したように、表面伝導形電子放出素子の電子放
出部に発生したショート欠陥部を通電加熱法により修正
することにより、 ■、無修正の正常な素子に何んら劣らない電子放出特性
を有する修正素子が得られる。

■、制御性が容易で、かつ、製造コストを上げずに短時
間で修正素子が得られる。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を表わした製造工程及びショー
ト欠陥部の説明図である。 第２図は、本発明の第１の実施例を示した説明図である
。 第３図は、本発明の第２の実施例を示した説明図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に対向する電極を形成した後該対向する電極
   間に電子放出材料を形成する表面伝導形電子放出素子の
   製造方法において、 前記対向する電極間に通電処理を施すことにより、電気
   的に短絡した部位を断線させて形成することを特徴とす
   る表面伝導形電子放出素子の製造方法。