JPH05205614A - 電界放出陰極の作製方法 - Google Patents
電界放出陰極の作製方法Info
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- JPH05205614A JPH05205614A JP986892A JP986892A JPH05205614A JP H05205614 A JPH05205614 A JP H05205614A JP 986892 A JP986892 A JP 986892A JP 986892 A JP986892 A JP 986892A JP H05205614 A JPH05205614 A JP H05205614A
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- cathode
- etching
- electric field
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- Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 真空マイクロデバイス等に用いるにおいて、
電界放出陰極材料として、金属が使え、特性がよく、か
つ形状制御の容易な電界放出陰極が形成でき、また、ア
ノードとの距離を一定にするスペーサも簡単に形成でき
る電界放出陰極の作成方法を得る。 【構成】 角錐型あるいは円錐型の凹みを基板上に設
け、その上に電界放出陰極材料をスパッタ等で形成す
る。その後基板を除去する時スペーサ形成部分にマスク
をかけてエッチングを行うことによりスペーサと電界放
出陰極を形成する。 【効果】 性能、信頼性が高く製造コストの安い電界放
出陰極が製造できる。
電界放出陰極材料として、金属が使え、特性がよく、か
つ形状制御の容易な電界放出陰極が形成でき、また、ア
ノードとの距離を一定にするスペーサも簡単に形成でき
る電界放出陰極の作成方法を得る。 【構成】 角錐型あるいは円錐型の凹みを基板上に設
け、その上に電界放出陰極材料をスパッタ等で形成す
る。その後基板を除去する時スペーサ形成部分にマスク
をかけてエッチングを行うことによりスペーサと電界放
出陰極を形成する。 【効果】 性能、信頼性が高く製造コストの安い電界放
出陰極が製造できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロ真空デバイス
における電界放出陰極の作製方法に関するもので、特に
冷陰極表示デバイスの作製方法に関する。
における電界放出陰極の作製方法に関するもので、特に
冷陰極表示デバイスの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】微小な電界放出陰極を利用し、超高速の
真空ＩＣや、高精細のフラットパネルＣＲＴを形成しよ
うという試みが始まっている。これらの真空デバイス
は、半導体の微細加工技術を用いて形成され、素子の高
機能化と高集積化を目指すものである。
真空ＩＣや、高精細のフラットパネルＣＲＴを形成しよ
うという試みが始まっている。これらの真空デバイス
は、半導体の微細加工技術を用いて形成され、素子の高
機能化と高集積化を目指すものである。
【０００３】電界放出陰極はマイクロ真空デバイスの主
要構成要素であり、その形状から錐型とクサビ型の２種
類に分けることができる。錐型の電界放出陰極は基板と
垂直の方向に電子を放出し、クサビ型は水平方向に放出
する。錐型の電界放出陰極はその形成方法で、蒸着型と
エッチング型の２種類に分けることができる。蒸着型は
陰極を金属の蒸着により形成され、エッチング型はシリ
コンの異方性エッチングにより形成される。クサビ型は
金属の蒸着とそのエッチングによって形成される。
要構成要素であり、その形状から錐型とクサビ型の２種
類に分けることができる。錐型の電界放出陰極は基板と
垂直の方向に電子を放出し、クサビ型は水平方向に放出
する。錐型の電界放出陰極はその形成方法で、蒸着型と
エッチング型の２種類に分けることができる。蒸着型は
陰極を金属の蒸着により形成され、エッチング型はシリ
コンの異方性エッチングにより形成される。クサビ型は
金属の蒸着とそのエッチングによって形成される。
【０００４】これらの電界放出陰極を適用したデバイス
として、フラットパネルＣＲＴがある。フラットパネル
ＣＲＴは電界放出陰極の高集積度を最大限に利用しよう
とするものである。
として、フラットパネルＣＲＴがある。フラットパネル
ＣＲＴは電界放出陰極の高集積度を最大限に利用しよう
とするものである。
【０００５】次に錐型電界放出陰極の形状およびその形
成方法について説明する。図４に錐型の陰極の概念図を
示す。図において、１１は基板、１２はゲート電極膜、
１３は絶縁膜、１４は電界放出陰極である。
成方法について説明する。図４に錐型の陰極の概念図を
示す。図において、１１は基板、１２はゲート電極膜、
１３は絶縁膜、１４は電界放出陰極である。
【０００６】Ｓｉ基板上に円錐状あるいは角錐状の電界
放出陰極が形成されている。ゲート膜はＳｉＯ2 の絶縁
層上に形成されている。電界放出陰極１４（エミッタコ
ーン）とアノード（図示していない）間に電圧をかけ、
かつエミッタとゲート間に電圧を印加することにより、
エミッタ先端から電子が引き出される。先端の曲率半径
は数百Åである。
放出陰極が形成されている。ゲート膜はＳｉＯ2 の絶縁
層上に形成されている。電界放出陰極１４（エミッタコ
ーン）とアノード（図示していない）間に電圧をかけ、
かつエミッタとゲート間に電圧を印加することにより、
エミッタ先端から電子が引き出される。先端の曲率半径
は数百Åである。
【０００７】蒸着型、エッチング型の形成方法をそれぞ
れ図５、図６に示す。図５に示すのが蒸着型である。図
において、２１は基板、２２はＳｉＯ2 絶縁膜、２３は
Ｍｏ膜、２４はＡｌ犠牲層、２５はＭｏ蒸着膜、２６は
エミッタコーンである。
れ図５、図６に示す。図５に示すのが蒸着型である。図
において、２１は基板、２２はＳｉＯ2 絶縁膜、２３は
Ｍｏ膜、２４はＡｌ犠牲層、２５はＭｏ蒸着膜、２６は
エミッタコーンである。
【０００８】表面ドープを施し導電性を良くしたＳｉウ
ェハー上に、ＳｉＯ2 を１〜１．５μｍ成膜し、Ｍｏを
電子ビーム蒸着する。この上から直径１μｍの円状にＭ
ｏとＳｉＯ2 をエッチングで抜く。次にフッ化水素酸で
ＳｉＯ2 をやや溶かしだし、その後Ａｌを斜め方向から
蒸着する（図５(ａ)）。次にＭｏを上方より真空蒸着す
る。ＭｏはＡｌ−Ｍｏ−ＳｉＯ2 の穴を通してＳｉ基板
上に堆積するが、Ｍｏの穴の縁にも堆積するため、次第
に穴の径が小さくなり、最終的には穴は閉じてしまう。
そのためＭｏはコーン状になってＳｉウェハーに堆積す
る（図５(ｂ)）。最後にＡｌ層を溶解除去する（図５
(ｃ)）。
ェハー上に、ＳｉＯ2 を１〜１．５μｍ成膜し、Ｍｏを
電子ビーム蒸着する。この上から直径１μｍの円状にＭ
ｏとＳｉＯ2 をエッチングで抜く。次にフッ化水素酸で
ＳｉＯ2 をやや溶かしだし、その後Ａｌを斜め方向から
蒸着する（図５(ａ)）。次にＭｏを上方より真空蒸着す
る。ＭｏはＡｌ−Ｍｏ−ＳｉＯ2 の穴を通してＳｉ基板
上に堆積するが、Ｍｏの穴の縁にも堆積するため、次第
に穴の径が小さくなり、最終的には穴は閉じてしまう。
そのためＭｏはコーン状になってＳｉウェハーに堆積す
る（図５(ｂ)）。最後にＡｌ層を溶解除去する（図５
(ｃ)）。
【０００９】図６に示すのがエッチング型である。図に
おいて、３１は基板、３２はエッチングマスク、３３は
絶縁膜、３４はゲート電極、３５はエミッタコーンであ
る。
おいて、３１は基板、３２はエッチングマスク、３３は
絶縁膜、３４はゲート電極、３５はエミッタコーンであ
る。
【００１０】導電性を上げるため、予めＳｉウェハーの
（１００）面にリンをドープし、Ｎ型Ｓｉにしておく。
その上に、Ｓｉ3Ｎ4やＳｉＯ2 のエッチングマスクを所
望の大きさ（１〜２μｍの円形）に形成する（図６
(ａ)）。次に、ＫＯＨなどの溶液でＳｉウェハーを異方
性エッチングすると、Ｓｉはピラミッド状に加工され
る。このピラミッドの先端曲率半径は１０００Å以下で
ある（図６(ｂ)）。陰極の周囲にＳｉＯ2 の絶縁膜（１
〜２μｍ厚、真空蒸着法）とＷ、Ｍｏ、Ｔａなどのゲー
ト用の金属（０．５μｍ厚、真空蒸着法）を成膜する。
その後フッ化水素酸による軽いウエットエッチングでエ
ミッタコーン３５上のエッチングマスク３２を除去し、
エミッタコーン３５を露出させる（図６(ｃ)）。
（１００）面にリンをドープし、Ｎ型Ｓｉにしておく。
その上に、Ｓｉ3Ｎ4やＳｉＯ2 のエッチングマスクを所
望の大きさ（１〜２μｍの円形）に形成する（図６
(ａ)）。次に、ＫＯＨなどの溶液でＳｉウェハーを異方
性エッチングすると、Ｓｉはピラミッド状に加工され
る。このピラミッドの先端曲率半径は１０００Å以下で
ある（図６(ｂ)）。陰極の周囲にＳｉＯ2 の絶縁膜（１
〜２μｍ厚、真空蒸着法）とＷ、Ｍｏ、Ｔａなどのゲー
ト用の金属（０．５μｍ厚、真空蒸着法）を成膜する。
その後フッ化水素酸による軽いウエットエッチングでエ
ミッタコーン３５上のエッチングマスク３２を除去し、
エミッタコーン３５を露出させる（図６(ｃ)）。
【００１１】図７に示したのが蒸着型の電界放出陰極を
用いたフラットパネルＣＲＴの断面概略図である。図に
おいて４１は基板、４２は絶縁層、４３はゲート電極で
垂直方向のアドレスライン、４４はエミッタコーンアレ
イ、４５は水平方向のアドレスライン、４６は表面パネ
ル、４７はアノード電極、４８は蛍光体、４９は支持材
である。エミッタコーンから放出されて電子は、アノー
ドとの電界によって加速され、蛍光材料を発光させる。
この時、エミッタコーンとアノード電極との距離は１０
０ないし２００μｍである。
用いたフラットパネルＣＲＴの断面概略図である。図に
おいて４１は基板、４２は絶縁層、４３はゲート電極で
垂直方向のアドレスライン、４４はエミッタコーンアレ
イ、４５は水平方向のアドレスライン、４６は表面パネ
ル、４７はアノード電極、４８は蛍光体、４９は支持材
である。エミッタコーンから放出されて電子は、アノー
ドとの電界によって加速され、蛍光材料を発光させる。
この時、エミッタコーンとアノード電極との距離は１０
０ないし２００μｍである。
【００１２】この時、エミッタコーン、アノード電極間
の距離を一定に保つため、基板表面には支持材４９をた
てている。この支持材は基板表面に蒸着法により形成し
たり、ポリイミドなどを写真製版によって形成したり、
基板表面に支持材をエッチング等によって形成した後、
エミッタコーンを形成するなどの方法で形成している。
の距離を一定に保つため、基板表面には支持材４９をた
てている。この支持材は基板表面に蒸着法により形成し
たり、ポリイミドなどを写真製版によって形成したり、
基板表面に支持材をエッチング等によって形成した後、
エミッタコーンを形成するなどの方法で形成している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】蒸着型はエミッタコー
ンが金属で形成できるため、高い電流密度が期待できる
という長所があるが、ミクロンオーダーの小さい開口部
を通して金属を蒸着するので、開口部の径によりエミッ
タコーンの径と高さが異なり、その形状制御が困難であ
るという問題がある。一方、エッチング型はＳｉの異方
性エッチングを利用してエミッタコーンを形成するの
で、形状の制御が比較的容易であるが、電流密度が小さ
いことや不規則な電流−電圧特性が問題となる。
ンが金属で形成できるため、高い電流密度が期待できる
という長所があるが、ミクロンオーダーの小さい開口部
を通して金属を蒸着するので、開口部の径によりエミッ
タコーンの径と高さが異なり、その形状制御が困難であ
るという問題がある。一方、エッチング型はＳｉの異方
性エッチングを利用してエミッタコーンを形成するの
で、形状の制御が比較的容易であるが、電流密度が小さ
いことや不規則な電流−電圧特性が問題となる。
【００１４】また、エミッタコーンとカソード電極間の
間隔を一定にするために設ける支持材も蒸着法で形成す
るには、すでにできあがっているエミッタコーンに影響
を与えないようにマスクをかけ蒸着するのが困難であっ
たり、その厚さが厚いため不必要な部分に支持材料が回
り込んだりするといった問題があった。あるいは、エッ
チング法を用いて支持材を形成するにしても、支持材の
エッチング形成後に、その底面の部分に写真製版を行っ
て電解放出陰極を形成するのは非常に困難であるという
問題があった。
間隔を一定にするために設ける支持材も蒸着法で形成す
るには、すでにできあがっているエミッタコーンに影響
を与えないようにマスクをかけ蒸着するのが困難であっ
たり、その厚さが厚いため不必要な部分に支持材料が回
り込んだりするといった問題があった。あるいは、エッ
チング法を用いて支持材を形成するにしても、支持材の
エッチング形成後に、その底面の部分に写真製版を行っ
て電解放出陰極を形成するのは非常に困難であるという
問題があった。
【００１５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、金属でできたエミッタコーンを
用いることで高い電流密度を得、かつ錐型の形状を得る
ために比較的容易な形状制御方法により形成することに
より、性能、信頼性が高く、製造コストの安い電界放出
陰極の作製方法を得ること。さらに、エミッタコーンと
カソード電極との電極間隔を適正値に保つための支持材
を比較的容易な方法により形成することにより、性能、
信頼性が高く、製造コストの安い冷陰極表示デバイスの
作製方法を得ることを目的とする。
ためになされたもので、金属でできたエミッタコーンを
用いることで高い電流密度を得、かつ錐型の形状を得る
ために比較的容易な形状制御方法により形成することに
より、性能、信頼性が高く、製造コストの安い電界放出
陰極の作製方法を得ること。さらに、エミッタコーンと
カソード電極との電極間隔を適正値に保つための支持材
を比較的容易な方法により形成することにより、性能、
信頼性が高く、製造コストの安い冷陰極表示デバイスの
作製方法を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る電界放出
陰極の作成方法は、基板に錐型の凹みを形成し、その上
に電界放出陰極の電極材料を形成し、その後基板を除去
する際支持材の部分を残して基板除去を行ったものであ
る。
陰極の作成方法は、基板に錐型の凹みを形成し、その上
に電界放出陰極の電極材料を形成し、その後基板を除去
する際支持材の部分を残して基板除去を行ったものであ
る。
【００１７】
【作用】この発明は、錐型の電界放出電極を持つマイク
ロ真空デバイスにおいて、基板に錐型の凹みを形成し、
その上に電界放出陰極の電極材料を形成し、その後基板
を除去することによって、電界放出電極の材料に金属を
用いることができ、高い電流密度を得ることができる。
また、エッチングにより基板上に錐型の凹みを作るた
め、形状の制御が比較的容易となる。そのため、性能、
信頼性が高く、製造コストの安い電界放出陰極を得るこ
とができる。
ロ真空デバイスにおいて、基板に錐型の凹みを形成し、
その上に電界放出陰極の電極材料を形成し、その後基板
を除去することによって、電界放出電極の材料に金属を
用いることができ、高い電流密度を得ることができる。
また、エッチングにより基板上に錐型の凹みを作るた
め、形状の制御が比較的容易となる。そのため、性能、
信頼性が高く、製造コストの安い電界放出陰極を得るこ
とができる。
【００１８】
実施例１．以下この発明による一実施例を図について説
明する。図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｅ）は
本発明の作製方法の一実施例を示す断面図である。図に
おいて、１は基板、２は基板エッチング用のマスク材、
３はゲート電極材料、４は絶縁層材料、５は基板表面に
できた錐状のくぼみ、６はエミッタコーン材料、７は支
持材形成用のマスク材、８は形成されたエミッタコー
ン、９は形成された支持材である。
明する。図１（ａ）〜（ｄ）及び図２（ａ）〜（ｅ）は
本発明の作製方法の一実施例を示す断面図である。図に
おいて、１は基板、２は基板エッチング用のマスク材、
３はゲート電極材料、４は絶縁層材料、５は基板表面に
できた錐状のくぼみ、６はエミッタコーン材料、７は支
持材形成用のマスク材、８は形成されたエミッタコー
ン、９は形成された支持材である。
【００１９】シリコン基板１（０．５ｍｍ厚程度、結晶
方位（１００））上に基板エッチング用マスク材２とし
てＣｒを２０００Åスパッタ形成する。その上にフォト
レジストを塗布した後写真製版を施し、１．５μｍ角の
基板エッチングマスク材２を残してイオンビームエッチ
ング（ＩＢＥ）法によりエミッタコーンが形成される部
分のみエッチングマスク材２を残す（図１(ａ)）。
方位（１００））上に基板エッチング用マスク材２とし
てＣｒを２０００Åスパッタ形成する。その上にフォト
レジストを塗布した後写真製版を施し、１．５μｍ角の
基板エッチングマスク材２を残してイオンビームエッチ
ング（ＩＢＥ）法によりエミッタコーンが形成される部
分のみエッチングマスク材２を残す（図１(ａ)）。
【００２０】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いて２μｍの深さに異方性エッチ
ングを施す（図１(ｂ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いて２μｍの深さに異方性エッチ
ングを施す（図１(ｂ)）。
【００２１】次にスパッタ法あるいは真空蒸着法によ
り、ゲート電極材料３（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｕ等）を５
０００Åの厚さに形成し、さらにその上に絶縁材料４
（ＳｉＯ、ＳｉＯ2 等）を真空蒸着法などで１．５μｍ
の厚さに形成する（図１(ｃ)）。
り、ゲート電極材料３（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｕ等）を５
０００Åの厚さに形成し、さらにその上に絶縁材料４
（ＳｉＯ、ＳｉＯ2 等）を真空蒸着法などで１．５μｍ
の厚さに形成する（図１(ｃ)）。
【００２２】次にシリコン基板１表面に錐型の凹みを形
成する部分についているエッチングマスク材、ゲート電
極材、絶縁材を除去し、シリコン基板表面を露出させる
（図１(ｄ)）。
成する部分についているエッチングマスク材、ゲート電
極材、絶縁材を除去し、シリコン基板表面を露出させる
（図１(ｄ)）。
【００２３】さらに上記基板をアルカリ溶液に浸漬し、
異方性エッチングにより角錐状の凹み５をシリコン基板
表面に形成する（図２(ａ)）。この時用いるアルカリ溶
液としてはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジン
とパイロカテコールの混合液等がある。また、この時シ
リコン基板１の裏面がエッチングされるのを避けるた
め、基板裏面をエッチングマスク材で覆っておくのが望
ましい。
異方性エッチングにより角錐状の凹み５をシリコン基板
表面に形成する（図２(ａ)）。この時用いるアルカリ溶
液としてはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジン
とパイロカテコールの混合液等がある。また、この時シ
リコン基板１の裏面がエッチングされるのを避けるた
め、基板裏面をエッチングマスク材で覆っておくのが望
ましい。
【００２４】シリコンエッチ液には、フッ酸硝酸系以外
にアルカリエッチ液があり、苛性カリあるいは有機アル
カリ水溶液を加熱すれば、かなりのエッチ速度に達す
る。そしてこの種のエッチ液は結晶方位依存性が大き
く、（１００）方向のエッチ速度は早く、これに反して
（１１１）方向のエッチ速度は最も遅い。
にアルカリエッチ液があり、苛性カリあるいは有機アル
カリ水溶液を加熱すれば、かなりのエッチ速度に達す
る。そしてこの種のエッチ液は結晶方位依存性が大き
く、（１００）方向のエッチ速度は早く、これに反して
（１１１）方向のエッチ速度は最も遅い。
【００２５】そこで（１００）面のウェハーを用い、パ
ターンの線を（１１１）方向にすれば、この線を含む
（１１１）面が現れる。そしてこの方向にはエッチング
がほとんど進行しないので、エッチング形状は図３に示
したような角錐形状になる。
ターンの線を（１１１）方向にすれば、この線を含む
（１１１）面が現れる。そしてこの方向にはエッチング
がほとんど進行しないので、エッチング形状は図３に示
したような角錐形状になる。
【００２６】次にシリコン基板１表面に電界放出陰極材
料６（Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａ等）を真空蒸着法、スパッ
タ法などで形成し、基板表面の錐型のくぼみ５にも充填
させる（図２(ｂ)）。
料６（Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａ等）を真空蒸着法、スパッ
タ法などで形成し、基板表面の錐型のくぼみ５にも充填
させる（図２(ｂ)）。
【００２７】次にシリコンウエハー裏面を機械研磨によ
り粗研磨を行う。シリコンウエハーの残りの厚さが１０
０ないし２００ミクロンになったところで粗研磨をやめ
る（図２(ｃ)）。この時の基板の残りの厚さが、形成さ
れる支持材９の高さ、すなわちエミッタコーンとアノー
ド電極との間隔になる。
り粗研磨を行う。シリコンウエハーの残りの厚さが１０
０ないし２００ミクロンになったところで粗研磨をやめ
る（図２(ｃ)）。この時の基板の残りの厚さが、形成さ
れる支持材９の高さ、すなわちエミッタコーンとアノー
ド電極との間隔になる。
【００２８】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００２９】その後フッ化水素酸と硝酸との混合液ある
いはアルカリエッチャントを用いてシリコンのエッチン
グを行い、支持材の部分を残してシリコン基板１を溶解
除去しエミッタコーン８を露出させるとシリコンででき
た支持材９が残る（図２(ｅ)）。この後、エッチングマ
スク７を除去すればエミッタコーンとシリコンでできた
支持材９が形成できる。
いはアルカリエッチャントを用いてシリコンのエッチン
グを行い、支持材の部分を残してシリコン基板１を溶解
除去しエミッタコーン８を露出させるとシリコンででき
た支持材９が残る（図２(ｅ)）。この後、エッチングマ
スク７を除去すればエミッタコーンとシリコンでできた
支持材９が形成できる。
【００３０】実施例２．実施例１の方法により、ゲート
電極２、絶縁材３を形成し、表面に錐型の凹みを設けた
シリコン基板１表面に電界放出陰極材料６を形成する
（図２(ｂ)）。
電極２、絶縁材３を形成し、表面に錐型の凹みを設けた
シリコン基板１表面に電界放出陰極材料６を形成する
（図２(ｂ)）。
【００３１】次にシリコンウエハー裏面を機械研磨によ
り粗研磨を行う。シリコンウエハーの残りの厚さが１０
０ないし２００ミクロンになったところで粗研磨をやめ
る（図２(ｃ)）。
り粗研磨を行う。シリコンウエハーの残りの厚さが１０
０ないし２００ミクロンになったところで粗研磨をやめ
る（図２(ｃ)）。
【００３２】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００３３】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
【００３４】実施例．３ 実施例１の方法により、ゲート電極２、絶縁材３を形成
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
【００３５】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施す。こ
の時シリコンウエハーの残りの厚さが１００ないし２０
０μｍになるように時間制御を行う（図２(ｃ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施す。こ
の時シリコンウエハーの残りの厚さが１００ないし２０
０μｍになるように時間制御を行う（図２(ｃ)）。
【００３６】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００３７】その後フッ化水素酸と硝酸との混合液を用
いてシリコンのエッチングを行い、スペーサ部分を残し
てシリコン基板１を溶解除去しエミッタコーン８を露出
させるとシリコンでできた支持材９が残る（図２
(ｅ)）。
いてシリコンのエッチングを行い、スペーサ部分を残し
てシリコン基板１を溶解除去しエミッタコーン８を露出
させるとシリコンでできた支持材９が残る（図２
(ｅ)）。
【００３８】実施例．４ 実施例１の方法により、ゲート電極２、絶縁材３を形成
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
【００３９】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施す。こ
の時シリコンウエハーの残りの厚さが１００ないし２０
０μｍになるように時間制御を行う（図２(ｃ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施す。こ
の時シリコンウエハーの残りの厚さが１００ないし２０
０μｍになるように時間制御を行う（図２(ｃ)）。
【００４０】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００４１】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
【００４２】実施例．５ 実施例１の方法により、ゲート電極２、絶縁材３を形成
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
【００４３】この基板１をフッ化水素酸と硝酸の混合液
あるいはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジンな
どのアルカリエッチャントに浸漬し、シリコン基板裏面
をウエットエッチングする。この時シリコンウエハーの
残りの厚さが１００ないし２００μｍになるように時間
制御を行う（図２(ｃ)）。
あるいはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジンな
どのアルカリエッチャントに浸漬し、シリコン基板裏面
をウエットエッチングする。この時シリコンウエハーの
残りの厚さが１００ないし２００μｍになるように時間
制御を行う（図２(ｃ)）。
【００４４】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００４５】その後フッ化水素酸と硝酸との混合液を用
いてシリコンのエッチングを行い、スペーサ部分を残し
てシリコン基板１を溶解除去しエミッタコーン８を露出
させるとシリコンでできた支持材９が残る（図２
(ｅ)）。
いてシリコンのエッチングを行い、スペーサ部分を残し
てシリコン基板１を溶解除去しエミッタコーン８を露出
させるとシリコンでできた支持材９が残る（図２
(ｅ)）。
【００４６】実施例．６ 実施例１の方法により、ゲート電極２、絶縁材３を形成
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
し、表面に錐型の凹みを設けたシリコン基板１表面に電
界放出陰極材料６を形成する（図２(ｂ)）。
【００４７】この基板１をフッ化水素酸と硝酸の混合液
あるいはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジンな
どのアルカリエッチャントに浸漬し、シリコン基板裏面
をウエットエッチングする。この時シリコンウエハーの
残りの厚さが１００ないし２００μｍになるように時間
制御を行う（図２(ｃ)）。
あるいはＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液、ヒドラジンな
どのアルカリエッチャントに浸漬し、シリコン基板裏面
をウエットエッチングする。この時シリコンウエハーの
残りの厚さが１００ないし２００μｍになるように時間
制御を行う（図２(ｃ)）。
【００４８】その後シリコンウエハー裏面に写真製版を
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
施し、支持材として残すところのみエッチングマスク７
でおおう（図２(ｄ)）。
【００４９】この基板１をリアクティブドライエッチン
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
グ装置中に載置し、４フッ化メタン（ＣＦ4 ）と酸素
（Ｏ2 ）の混合ガスや６フッ化硫黄（ＳＦ6 ）ガスなど
の高周波プラズマを用いてドライエッチングを施し、ス
ペーサ部分を残してシリコン基板１を除去しエミッタコ
ーン８を露出させるとシリコンでできた支持材９が残る
（図２(ｅ)）。
【００５０】なお、上記実施例において、電界放出陰極
材料としてＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＡｕおよびＣ、シリコンの
ウエットエッチャントとして、フッ化水素酸と硝酸の混
合液、フッ化水素酸と酢酸と硝酸の混合液、ＫＯＨ水溶
液、ＮａＯＨ水溶液、エチレンジアミンとパイロカテコ
ールの水溶液、およびヒドラジンとイソプロピルアルコ
ールの水溶液、シリコンのドライエッチングの反応性ガ
スとして、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、ＳｉＦ4、ＢＦ3、Ｃ
ＢｒＦ3、ＸｅＦ2 、ＣＣｌＦ3 、ＣＣｌ2 Ｆ2 、ＣＣ
ｌ3 Ｆ、Ｃ2 ＣｌＦ5 、Ｃ2 Ｃｌ2 Ｆ4 、ＣＣｌ4、Ｓ
ｉＣｌ4、ＰＣｌ3、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＣｌ、ＨＢｒ、
Ｂｒ2、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 ＋Ｈ2 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ
8 、およびＣ4 Ｆ8 を用いても上記実施例と同等の効果
が得られる。
材料としてＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｇ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＡｕおよびＣ、シリコンの
ウエットエッチャントとして、フッ化水素酸と硝酸の混
合液、フッ化水素酸と酢酸と硝酸の混合液、ＫＯＨ水溶
液、ＮａＯＨ水溶液、エチレンジアミンとパイロカテコ
ールの水溶液、およびヒドラジンとイソプロピルアルコ
ールの水溶液、シリコンのドライエッチングの反応性ガ
スとして、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、ＳｉＦ4、ＢＦ3、Ｃ
ＢｒＦ3、ＸｅＦ2 、ＣＣｌＦ3 、ＣＣｌ2 Ｆ2 、ＣＣ
ｌ3 Ｆ、Ｃ2 ＣｌＦ5 、Ｃ2 Ｃｌ2 Ｆ4 、ＣＣｌ4、Ｓ
ｉＣｌ4、ＰＣｌ3、ＢＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＣｌ、ＨＢｒ、
Ｂｒ2、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 ＋Ｈ2 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ
8 、およびＣ4 Ｆ8 を用いても上記実施例と同等の効果
が得られる。
【００５１】
【発明の効果】この発明は、錐型の電界放出電極を持つ
マイクロ真空デバイスにおいて、基板に錐型の凹みを形
成し、その上に電界放出陰極の電極材料を形成し、その
後基板を除去することによって、電界放出電極の材料に
金属を用いることができ、高い電流密度を得ることがで
きる。また、エッチングにより基板上に錐型の凹みを作
るため、形状の制御が比較的容易となる。そのため、性
能、信頼性が高く、製造コストの安い電界放出陰極を得
ることができる。
マイクロ真空デバイスにおいて、基板に錐型の凹みを形
成し、その上に電界放出陰極の電極材料を形成し、その
後基板を除去することによって、電界放出電極の材料に
金属を用いることができ、高い電流密度を得ることがで
きる。また、エッチングにより基板上に錐型の凹みを作
るため、形状の制御が比較的容易となる。そのため、性
能、信頼性が高く、製造コストの安い電界放出陰極を得
ることができる。
【００５２】さらに、アノードとカソードとの電極間隔
を適正値に保つための支持材を比較的容易な方法により
形成することにより、性能、信頼性が高く、製造コスト
の安い冷陰極表示デバイスを得ることができる。
を適正値に保つための支持材を比較的容易な方法により
形成することにより、性能、信頼性が高く、製造コスト
の安い冷陰極表示デバイスを得ることができる。
【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施例を示す断面図である。
【図３】この発明の実施例１を示すエッチングにより現
れる結晶面の方向を示す図である。
れる結晶面の方向を示す図である。
【図４】従来の錐型陰極を示す概念図である。
【図５】従来の作成方法を示す断面図である。
【図６】従来の他の作成方法を示す断面図である。
【図７】従来のデバイス応用例を示す概略図である。
１ 基板 ２ 基板エッチング用マスク材 ３ ゲート電極材料 ４ 絶縁層材料 ５ 基板表面にできた錐状のくぼみ ６ エミッタコーン材料 ７ 支持材形成用のマスク材 ８ 形成されたエミッタコーン ９ 形成された支持材 １１ 基板 １２ ゲート電極膜 １３ 絶縁膜 １４ エミッタコーン ２１ 基板 ２２ ＳｉＯ2 絶縁膜 ２３ Ｍｏ膜 ２４ Ａｌ犠牲層 ２５ Ｍｏ蒸着膜 ２６ エミッタコーン ３１ 基板 ３２ エッチングマスク ３３ 絶縁膜 ３４ ゲート電極 ３５ エミッタコーン ４１ 基板 ４２ 絶縁層 ４３ ゲート電極（垂直方向のアドレスライン） ４４ エミッタコーンアレイ ４５ 水平方向のアドレスライン ４６ 表面パネル ４７ 透明アノード電極 ４８ 蛍光体 ４９ 支持材
Claims (1)
- 【請求項１】錐型の電界放出電極を持つマイクロ真空デ
バイスにおいて、基板に錐型の凹みを形成し、その上に
電極材料を形成し、その後、基板を除去する際スペーサ
ー部分を残して基板除去を行ったことを特徴とする電界
放出陰極の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP986892A JPH05205614A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 電界放出陰極の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP986892A JPH05205614A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 電界放出陰極の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205614A true JPH05205614A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=11732121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP986892A Pending JPH05205614A (ja) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | 電界放出陰極の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05205614A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08203422A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Nec Corp | 電界放射型冷陰極の製造方法、およびその製造方法により作製された電界放射型冷陰極素子を用いたｃｄｔ装置 |
| KR100282261B1 (ko) * | 1993-12-24 | 2001-05-02 | 김순택 | 전계방출 캐소드 어레이 및 이의 제조방법 |
| KR100438629B1 (ko) * | 1996-03-27 | 2004-09-08 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 진공마이크로디바이스 |
| JP2008041460A (ja) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電界放出素子用エミッタ作製方法 |
-
1992
- 1992-01-23 JP JP986892A patent/JPH05205614A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100282261B1 (ko) * | 1993-12-24 | 2001-05-02 | 김순택 | 전계방출 캐소드 어레이 및 이의 제조방법 |
| JPH08203422A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Nec Corp | 電界放射型冷陰極の製造方法、およびその製造方法により作製された電界放射型冷陰極素子を用いたｃｄｔ装置 |
| KR100438629B1 (ko) * | 1996-03-27 | 2004-09-08 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 진공마이크로디바이스 |
| JP2008041460A (ja) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電界放出素子用エミッタ作製方法 |
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