JPH05507580A - 電界放出陰極構造を製造する方法 - 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】 電界放出陰極の構造及びその製造方法 ［発明の分野］ 本発明は概して個々の電界放出陰極または電界放出陰極アレイの構造及びその製 造方法に関するものである。これらの個々の、またはアレイ状の電界放出陰極は 、集積された抽出電極または制御電極あるいはその両方を有する形でも、有さな い形でも作ることができる。さらに具体的には、本発明は電界放出陰極構造及び その製造方法に関するものである。

［相互参照コ この特許出願は１９９０年７月１８日に米国において出願された米国特許出願第 ５５５２１４号と関連し、引用をもって、その開示を本明細書に組み込む。

［発明の背景コ 電子源、すなわち陰極はすべての電子素子の機能にとって欠くことのできないも のである。従来は、真空管や陰極線管等の真空装置用の陰極は、必要な電子を発 生するために熱電か、または補助ヒータを使用するかのいずれかにより、陰極材 料を非常に高い温度にする必要があった。この方法は非常に効率が悪く、比較的 大きな電流を必要とし、かつエネルギーの大部分を無駄な熱として放散する。

最近、非効率的な熱電子管を高電界放出陰極で置き換えることに関心が高まって いる。これらの陰極は、陰極材料を加熱する必要がないので非常に効率がよい。

これらの陰極は長年の間、走査電子顕微鏡用の電子源として使用され、現在は、 真空超小型電子素子、フラットパネル・ディスプレイ、及び高性能高周波真空管 用の電子源として研究されている。

電界放出陰極は、電界放出物質の非常に鋭い先端（通常、半径１１００ｎ未満） から成る。これらの鋭い先端は、負の電圧でバイアスをかけると、先端に電界を 集中させる。この高電界により、電子は「トンネル効果」で先端部（ティップ） を通り抜けて、通常高真空状態に維持された周囲空間に出てゆく。十分に強い電 界を発生するのに必要な電圧の大きさは、ティップと主抽出電極の距離に比例す る。この主抽出電極は抽出電極と呼ばれる。この抽出電極は物理的に独立した構 造とすることができるが、抽出電極を電界放出陰極ティップと直接物理的に集積 することにより、最小抽出電圧を得ることができ、最も好都合である。こうする と抽出電極−陰極間の距離が非常に小さくなり、これらの距離は適当な状態で物 理的に固定される。電界放出陰極構造は、抽出電極が集積されているか否かにか かわらず、表示装置、真空超小型電子素子、種々の電子顕微鏡等の種々の電流及 び電圧アプリケーションにおける有用な電子源である。

こうした陰極を使用する電界放出表示素子はこの基本的な電界放出構造を使用し 、ある広がりの真空空間、陰極ティップに対向する蛍光表面、及び電子流を収集 または制御するための追加の電極など、追加の構造を付加する。個々の真空超小 型電子素子または表示素子あるいはその両方からなるグループを、製造時に電気 的に相互接続して、集積回路または表示装置あるいはその両方を形成する。

これらの電界放出陰極構造はほとんどどのような寸法にも作ることができ、離散 形電子源として使用できるが、それらの最高の性能及び主な用途は、極端な小型 化及び高密度のアレイから生じるものと考えられる。

非熱電子電界エミッタ、電界放出素子及び電界放出表示装置はすべて当技術分野 で周知である。電界放出陰極構造の製造は、上記素子にとって共通の重要な要素 である。材料（絶縁体及び導体／電界エミッタ）はすべて、すべての電界放出陰 極に共通な特別の鋭い縁部（ブレード）または先端（ティップ）構造を除いて、 比較的一般的な付着及びリングラフィ加工技術によって付着され、加工される。

鋭い電界放出ティップまたはブレードを製造する技術は、大まかに５種に分類す ることができる。抽出電極を製造する方法も、これら各種類の例で言及する。

第１の種類は、陰極ティップ構造が材料の直接的付着によって形成される初期の 種類の１つである。この種のものの一例はＣ，Ａ、スピンド（Ｓｐｉｎｄｔ）の 論文　“Ａ　Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ　Ｆｉｅｌｄ−Ｅｌｆｓｓｉｏｎ　Ｃａｔｈｏ ｄｅ”　ｔ　Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、、Ｖｏ　１．　３９＋　Ｎｏ。

７．ｐｐ、３５０４−３５０５　（１９８８年）に例示されており、尖ったモリ ブデンの円錐形のエミッタが、モリブデン陽極層の孔の内部及びモリブデン陰極 層上に形成される。これら２つの層は、陽極層の孔の区域で陰極層までエツチン グ除去された絶縁層によって分離される。この円錐は、陽極層及び陰極層を含む 回転基板上に、モリブデン及びアルミナを直角及び急角度でそれぞれ同時に付着 させることによって形成される。新たに付着されたアルミナは、選択的に除去さ れる。同様の作業が、米国特許第３７５５７０４号明細書にも開示されている。

第２の種類は、シリコン等の単結晶材料の配向依存性エツチングを使用するもの である。配向依存性エツチングの原理は、材料の特定の結晶面を優先的に腐食す ることである。マスキング材でパターン付けした単結晶材料を使用することによ り、異方性エツチングされる区域が、材料の基本結晶形の明確に画定された縁部 及び先端部で交差するスロー・エツチング面によって区切られる。エツチング、 材料及び配向を適切に組み合わせると、電界エミッタとして使用可能な非常に鋭 く画定された先端部を得ることができる。米国特許第３６８５２４１号はこの方 法の一例であり、１つまたは複数のアイランドのエツチング・マスクを単結晶材 料の上に置き、次にこの単結晶材料を、材料のある結晶面を他の結晶面よりも速 く腐食させるエツチング液を使ってエツチングして、スロー・エツチング面によ って区切られたエツチング・プロフィルを形成する（配向依存性エツチング）。

スロー・エツチング面がマスクの中央部の下に集中するとき、鋭い縁部及び先端 部を備えた多面体の幾何形状が形成され、その形はエツチング液、結晶の配向及 びマスクの形によって決まる。配向依存性の異方性エツチングはティップを形成 するための確立された方法であるが、Ｎ、Ａ、ケイド（Ｃａｄｅ）等の論文“Ｗ ｅｔＥｔｃｈｉｎｇ　ｏｆ　Ｃｕ５ｐ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｆｉｅ ｌｄ−ＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｗ　１ｃｅｓ″＊　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉ ｏｎｓ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ＋　Ｖ　。

１．３Ｂ、Ｎｏ、１１．Ｉ）ｐ、２７０９−２７１４　（１９８９年１１月）で 考察されているように、これらの鋭いティップを鈍＜シ（すなわち、陰極ティッ プの半径を減少させ）、したがって、電界エミッタとしてのそれらの効果を低下 させるという悪影響もある。

第３の種類は、等方性エツチングを使って構造を形成するものである。等方性エ ツチングは全方向で均一にエツチングする。マスクすると、マスクの縁部を弧の 中心点として、マスキング材料の下で一般的な等方性エツチング・プロフィルが 描かれる。弧の半径はエツチング深度に等しい。分離されマスクされたアイラン ドの周りのエツチングによって、エツチング・プロフィルがマスクの中央部に集 中し、電界エミッタとして使用可能な、エツチングされていない材料の鋭いティ ップが残る。この−例が、米国特許第３９９８８７８号明細書に例示されている 。この一般的な種類では、リソグラフィによって形成された耐食性材料のアイラ ンドを使って、エミッタ材料をマスクする。エミッタ材料を、等方性エツチング ・プロフィル（縁部からレジストの下側に延びる半径を有する円形の垂直プロフ ィル）を形成する等方性エツチング液でエツチングする。エツチング・プロフィ ルがあらゆる方向からマスクの中央部の下側に集中するとき、鋭い先端またはテ ィップが得られる。後続の処理で構造に抽出電極を付加することができる。

第４の種類は、酸化処理を使ってエミッタ材料を酸化することによりティップを 形成するものである。酸化マスクの下の酸化プロフィルは、マスクの下の等方性 エツチング・プロフィルと実質的に同等であり、プロフィルが円形マスクの下に 集中するときと同じティップ構造を形成する。酸化された材料を除去すると、酸 化されていないティップは電界エミッタとして働くことができる。米国特許第３ ９７０８８７号明細書にこの処理が例示されている。この種類の処理は等方性エ ツチングの種類に非常に類似している。シリコン等の電子放出材料の基板を使用 する。熱成長酸化層を基板上に成長させ、次にリングラフィによって特徴形状を 設け、エツチングして、二酸化シリコンの１つまたは複数のアイランドを形成す る。次に基板を再び酸化するが、その間に前に形成された酸化物のアイランドが 、それらのアイランドの下のシリコンの酸化を遅らせる働きをする。その結果得 られる酸化プロフィルは、等方性エツチング・プロフィルに非常に類似しており 、同じようにアイランドの下に集中し、シリコン中に鋭い先端プロフィルが残る 。このプロフィルは、酸化物を除去することによって露出させることができる。

この例では、ティ、ツブを形成した後で抽出電極を構造に付加する。窒化シリコ ン等の他のマスキング材を使って、同様に酸化を遅延させ、所望の鋭い先端プロ フィルを作り出すことができる。

第５の種類は、ビットをエツチングするものである。このビットは、エミッタ材 料用の鋳型として使用され、その後エツチングによって除去される、消耗材料中 の所望の尖端形状の逆である。米国特許第４３０７５０７号明細書はこの技術の 限定的実施例を例示している。マスキング材の孔を、リソグラフィによって単結 晶シリコン基板上に形成する。マスク孔を介して基板に配向依存性エツチングを 施し、所望の尖端形状の逆の形のエッチ・ビットを形成する。マスクを除去し、 放出材料の層を表面の上に付着して、ビットを埋める。次に鋳型のシリコンをエ ツチング除去し、ビットの尖ったレプリカを解放する。このビットの鋭い先端部 は電界エミッタとして使用することができる。この特許は、集積された抽出電極 の使用を開示していない。

上述のエミッタ形成技術はすべて、いくつかの制限をもつ。

配向依存性エツチングは単結晶エミッタ材料の基板の使用を必要とする。これら 技術のほとんどすべては、基板をエミッタ材料で作成するか、または被覆するこ とを必要とする。それらのほとんどすべてでは最初にエミッタを形成するが、そ のため後続の電極層の製造が複雑になる。

使用される方法、または特定の加工方式が、十分に小さな半径の電界放出ティッ プを作り出さないことがある。当技術は、この半径をさらに小さくするためにテ ィップを鋭くするいくつかの方法を含む。カンビシ（Ｃａｍｐｉｓｆ　）等の論 文、“Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　Ｏｆ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏ ｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｆｏｒ　ＶａｃｕｕｍＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕ ｉｔｓ　ｌｌｓｉｎｇ　０ｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ　ＤｅｐｅｎｄｅｎｔＥｔｃｈ ｉｎｇ″、Ｍａ　ｔ、Ｒｅｓ、Ｓｏｃ、Ｓｙｍｐ−Ｐｒｏｃ、。

Ｖｏｌ、７６、　ｐｐ、８７−７２　（１９８７）には、等方性エツチングでシ リコン・ティップをゆっくりエツチングすることにより、シリコン・ティップを 鋭くすることが報告されている。Ｗ、Ｊ、オービス（Ｏｒｖ　ｉｓ　）等の論文 “Ａ　ＰｒｏｇｒｅｓｓＲｅｐｏｒｔ　Ｏｎ　Ｔｈｅ　Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ　Ｍ ｉｎｉａｔｕｒｅ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｔｕｂｅ　Ｐｒｏｊｅｃｔ″。

ＩＥＤＭ８９．　ｐＩ）、５２９−５３１　（１９８９）には、シリコン・ティ ップを熱酸化し、次に酸化物をエツチング除去することにより、シリコン・ティ ップを鋭くすることが報告されている。米国特許第３９２１０２２号明細書も、 円錐または角錐形電界エミッタのティップに複数のティップまたはティップレッ トを設ける新規な方法を開示している。

Ｈ，Ｈ，パスタ（Ｂｕｓｔａ　）等の論文“Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｆ ｒｏｍＴｕｎｇｓｔｅｎ−Ｃ１ａｄ　５Ｘｌｉｃｏｎ　Ｐｙｒａｍｉｄｓ″＋　 ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｙｉｃｅｓ ＋　Ｖｏ　１．３８＋　Ｎｏ、ＩＬ　ｐｐ、　２６７９−２６８５　（１９８９ 年１１月）で例示されているように、これらの陰極ティップまたは錐体上にコー ティングまたはクラッドを施して、陰極ティップの特性を増強または修正するこ とが現在可能である。

この発展途上の分野で、当技術はまた、これらの電界放出陰極及び抽出電極が表 示用等の実際の用途でどのように使用できるかを示し始めた。米国特許第４８５ ７７９９号明細書は、電界エミッタ及び抽出電極を含む基板を、全体として１つ のカラー表示装置を構成する、陽極導体及び細長い鱗片を含む独立した透明な窓 にどのように結合できるかを示す。真空マイクロエレクトロニクス型構造を使っ たもう１つのカラー表示装置が、米国特許第３８５５４９９号で特許を受けてい る。

要約すると、通常の電界放出陰極―造は、先の尖ったティップまたはブレードか ら作られる。また陰極ティップまたはブレードを制御または抽出電極あるいはそ の両方で取り囲むことができる。これらの素子を製造する際の重要な技術の１つ は、好ましくは１Ｏ−１００ｎｎ＋程度の半径を有する鋭い電界放出（陰極）テ ィップを形成することである。最も一般的な形成方法には、配向依存性エツチン グ、等方性エツチング及び熱酸化がある。

［発明の概要及び目的コ 本発明は、１つの実施態様では以下のステップを含む、少なくとも１つの電界放 出陰極構造を形成する方法である。

ａ）基板に少なくとも１つの孔を設ける。

ｂ）少なくとも第１の材料を付着し、カスプを形成するのに十分なだけ孔の少な くとも一部分を埋める。

Ｃ）電界の影響下で電子を放出することができる材料の少なくとも１つの層を付 着し、カスプのティップの少なくとも一部分を埋める。

ｄ）カスプの下にある第１の材料を除去して、電子放出材料のティップの少なく とも一部分を露出させることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形成 する。

本発明は、もう１つの実施態様では、以下のステップを含む、少なくとも１つの 電界放出陰極構造を形成する方法である。

ａ）ベース層の上に導電性材料の少なくとも１つの層を形成する。

ｂ）上記少なくとも１つの導電層を少なくとも貫いて少なくとも１つの孔を形成 する。

Ｃ）上記少なくとも１つの導電層の上に少なくとも１種の絶縁材料を付着し、カ スプを形成するのに十分なだけ孔の少なくとも一部分を埋める。

ｄ）ステップＣ）の絶縁材料の上に、電界の影響下で電子を放出することができ る材料の少なくとも１つの層を付着し、カスプのティップの少なくとも一部分を 埋める。

ｅ）カスプの下にある材料を除去して、電子放出材料の少なくとも一部分を露出 させることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形成する。

本発明はまた、以下のステップを含む、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形 成する方法である。

ａ）各導電性材料層が絶縁材料で分離されるように、ベース層の上に複数の導電 性材料層を形成する。

ｂ）導電層を少なくとも貫いて少なくとも１つの孔を形成する。

Ｃ）導電性材料層の上に少なくとも１種の絶縁材料を付着し、カスプを形成する のに十分なだけ孔の少なくとも一部分を埋める。

ｄ）ステップＣ）の絶縁材料の上に、電界の影響下で電子を放出することができ る材料の少なくとも１つの層を付着し、カスプのティップの少なくとも一部を埋 める。

ｅ）カスプの下にある材料を除去して、電子放出材料の少なくとも一部分を露出 させることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形成する。

本発明のもう１つの実施態様は、電界の影響下で電子を放出することができる材 料の層を含み、さらに本発明の方法によって形成される電子放出用の少なくとも １つのティップを有する、電界放出陰極構造から成る。

本発明の電界放出陰極構造はさらに、電子放出層のティップ側に、エミッタ・テ ィップが露出されるように、少なくとも１つの絶縁材料で電子放出層から分離さ れた、少なくとも１つの導電性材料を含む。

本発明の電界放出陰極構造はさらに、電子放出層のティップ側に、エミッタ・テ ィップが露出されるように、それぞれが少なくとも１つの絶縁材料で互いにかつ 電子放出層から分離された、複数の導電性材料を含む。

本発明の電界放出陰極構造はさらに、電子放出層のティップ側に、ティップを露 出させるために選択的に除去される、少なくとも１つのバリア層を含むことがで きる。

また、本発明の任意の方法によって製品を作ることができる。

本発明の１つの目的は、個々の電界放出ティップまたは電界放出ティップのアレ イを形成することである。

本発明のもう１つの目的は、電界放出材料選択の高い融通性を維持しながら、単 結晶材料に対する依存性をなくすことである。

本発明のもう１つの目的は、自己整合され、かつ後続処理として追加されるので はなくティップ形成工程の一環として形成される一体形の抽出電極を製造して、 製造工程全体を大幅に簡単にすることである。

本発明のもう１つの目的は、通常の超小型集積回路製造技術を使ってこれらの構 造を作ることである。

本発明のもう１つの目的は、複数の電界エミッタ、抽出電極及びその他の電極を 分離及び相互接続して、有用な電気的構成にする手段を提供することである。

本発明の諸口的は、共形層付着または形成技術を使って基板の孔を埋めるときに 形成されるカスプ（ｃｕｓｐｔ尖端）を使って実現される。このカスプは、電界 の影響下に電子を放出することができる任意の材料（エミツタ層）で埋めること ができる鋳型として働く。何らかの一般的な解放機構によって、または基板及び カスプ形成層の両方を選択的にエツチングすることによって鋳型を除去すると、 カスプのレプリカである鋭いティップが解放される。

このティップは、電界放出陰極として働くように形成された十分小さな半径を有 することが予想される。何らかの理由でもっと鋭いティップが必要とされる場合 は、低速等方性エツチングや、酸化及びそれに続く酸化物の除去等、当技術で既 知の手順を使ってティップを鋭くすることができる。

この方法は特定の材料だけに限定されるものではない。基板、共形層及びエミッ タ材料に多くの材料及び材料の組合せを使用することができる。

抽出電極を基本構造に付加するには、まず導電性電極層をベース基板上に付着さ せる。後でカスプを形成するために使用される孔を、導電性電極層を介して、基 板までまたは基板内部にまでエツチングする。共形カスプ形成層を付着または形 成し、続いてエミツタ層の付着を行う。導電性電極を腐食しないエツチング液で 、基板を選択的に解放またはエツチング除去する。次に、ティップが所望の程度 に解放されるまで、導電性電極（抽出電極）またはエミッタ材料のいずれかを腐 食しないエツチング液により共形層を選択的に除去する。

この構造を、たとえば真空中に置き、正である抽出電極、及び負である電界放出 ティップの両端間に十分高い電圧をかけると、その結果生じるティップにかかる 高い電界が、トンネル効果により電子をティップから真空内へと抜は出させる。

この方法はさらに、エミッタ構造のアレイ内の特定のエミッタ構造の抽出、制御 、または選択に使用できるその他の電極を追加することができる。これらの追加 の電極は、電極で覆った基板から出発して付加する。絶縁体の層を付着し、続い て追加電極層の付着を行う。この新たな層の対を反復して付着させる度に、追加 の電極が形成される。このとき、後でカスプを形成するために使用される孔を、 電極層及び絶縁層のすべてを貫いて、ベース層自体までまたはベース層自体の内 部にまでエツチングする。この方法は、その後単−抽出電極構造の場合と全く同 様に進行する。

多重電極構造は、電極間の絶縁体の非生産的なアンダヵット・エツチングの可能 性をもたらす。このアンダヵット・エツチングは、共形カスプ形成材料及び電極 絶縁体の両方を腐食する等方性エツチングを使用する場合に生じる。これは、基 板に最も近い最初の電極の材料、またはエミツタ層を余り腐食しない異方性エツ チングを使用することにより、最小にするか、またはなくすことができる。

完成した、または部分的に完成した構造から鋳型または基板を剥離しやすくする ため、またはエツチング・ストップとして、または工程の制御を助けるための保 護層として、工程中の種々の段階で剥離層またはバリア層を使用することができ る。−例として、共形的に付着されたシリコン中に形成されたカスプを使用して シリコン・エミッタ・ティップを作ろうとする場合、シリコン−シリコン・イン タフェースは、ティップを解放するためのカスプの選択的除去を可能にしない。

この障害は、カスプ層上に非常に薄い窒化シリコン膜を付加し、続いてシリコン を付着してカスプを埋めることにより取り除くことができる。この追加層はこの とき、カスプ・シリコンのエツチングを窒化シリコンによって停止させることが できる。続いて、残ったシリコンを腐食しない、沸騰リン酸等のエッチャントを 使って、窒化物を除去し、ティップを解放することができる。

エミツタ層を含む電極層は通常良導体であり、したがって、次の層を付加してエ ミッタ構造間に分離及び相互接続を形成する前に、それらの電極層をリングラフ ィによりパターン付けすることができる。同様に、関連の絶縁体にリングラフィ によって特徴形状を形成して、開口を介して垂直相互接続を形成することができ る。このようなパターン付けの１つの用途は、表示用に個々のエミッタまたはエ ミッタ・グループを選択的に活動化するために使用できる、Ｘ及びＹアドレス指 定線を形成することである。

［図面の簡単な説明］ 第１Ａ図は、次にエミッタ・ティップを形成するための少なくとも１つの孔を育 する単層基板の断面図である。

第１Ｂ図は、基板上にカスプ形成層とエミツタ層を付着した状態を示す断面図で ある。

第１Ｃ図は、エミッタ・ティップ解放後のエミツタ層を示す断面図である。

第１Ｄ図は、エミッタ・ティップを被覆しエミツタ層に支持層を設けた後のエミ ツタ層を示す断面図である。

第２Ａ図は、電極層の下側の１つの消耗可能な層よりなりかつ少なくとも１つの 孔を有する基板を示す本発明のもう１つの実施例の断面図である。

第２Ｂ図は、カスプ形成層及びエミッタ材料層で覆われた第２Ａ図の構造を示す 断面図である。

第２Ｃ図は、消耗可能な層を除去した後の第２Ｂ図の構造を示す断面図である。

第２Ｄ図は、一体化された抽出電極内のカスプ形成層を部分的に除去した後の露 出したエミッタ・ティップの断面図である。

第３Ａ図は、絶縁層によって分離された２つの電極層をベース層の上に有しかつ 少なくとも１つの孔を有する基板を示す本発明のさらにもう１つの実施例の断面 図である。

第３Ｂ図は、エミッタ・ティップを露出させた後の第３Ａ図の構造を示す断面図 である。

第４Ａ図は、絶縁材によって分離された複数の電極を宵しエミツタ層にバリア層 が設けられている本発明のさらに別の実施例を示す断面図である。

第４Ｂ図は、エミッタ・ティップの付近のバリア材を露出させたときの第４Ａ図 の構造の断面図である。

第４Ｃ図は、エミッタ・ティップの付近のバリア材を除去してエミッタ・ティッ プを露出させたときの第４Ｂ図の構造の断面図である。

第５Ａ図は、寸法が深さによって変化しない孔を共形的に充填することによって 得られるカスプを示す断面図である。

第５Ｂ図は、カスプの位置を調節できるように別のプロフィルを持つ孔によって カスプを形成するもう１つの方法を示す断面図である。

第５Ｃ図は、さらに別のプロフィルを持つ開孔によってカスプを形成するさらに 別の方法の断面図である〇第６図は、寸法が深さによって変わらない孔に、限界 的な共形処理によって形成したカスプの断面図である。

第７Ａ図、第７Ｂ図及び第７Ｃ図は、鈍いティップを尖鋭化して形成される電界 放出陰極の断面図である。

第８図は、相互接続された電界放出陰極の部分切除断面図である。

［発明の詳細な説明］ 本発明は、電界放出陰極、ならびに一体形の単一または複数の抽出電極または制 御電極あるいはその両方を備えた電界放出陰極を集積的に製造するための新規な 方法及び構造に関するものである。これらの構造は共に個別またはグループとし て製造することができる。

これらの電界放出陰極構造及びそれを製造するための方法の詳細な説明を簡単に するため、繰り返し参照される、予め定義し命名したいくつかの処理シーケンス または定義を使用する。

本発明の電界放出陰極は、真空超小型電子素子における電子源として使用するこ とができる。本書で使用する場合、真空超小型電子素子（ＶＭＤ）という用語は 、ダイオードのみならず、この方法を用いて製造される、三極管、四極管、三極 管または他の任意の素子を、それらの相互接続を含めて意味する。基本的には、 ＶＭＤは、少なくとも尖ったエミッタ（陰極）ティップ、及びコレクタ（陽極） を備え、絶縁体で陽極からエミッタを分離する、任意の素子であり、好ましくは 、エミッタからコレクタ（陽極）への電子の直線的または直接的な伝達があるも のである。

「リソグラフィによって画定される」という用語は、以下の工程ステップから成 る処理シーケンスを指す。第１に、ある形の化学線、たとえば、光、電子ビーム 、またはＸ線に対してポジティブまたはネガティブに敏感なマスキング層を対象 表面に付着する。第２に、この層をパターン通りに適当な化学線に露出させ、現 像して、マスキング層を除去し、下側にある表面を所望のパターンで露出させる 。第３に、露出された表面をエツチングして、必要に応じて下地材料のすべてま たは一部を除去する。第４に、マスキング層の残りの区域を除去する。

「リソグラフィによって画定される」という用語は、また次の「リフトオフ処理 」を指すことがある。材料層中に、前述の工程で生成されたのと同じ必要なパタ ーンを形成する。

この処理は、所望のパターン付けされた材料層を受け取るべき表面から出発する 。第１に、ある種の化学線、たとえば、光、電子ビーム、またはＸ線に対してポ ジティブまたはネガティブに敏感なマスキング層を表面に付着する。第２に、こ の層をパターン通りに適当な化学線に露出させ、現像して、マスキング層を選択 的に除去し、下側の表面を所望の材料層が残るパターンとして露出させる。付着 、露出及び現像工程は、残ったマスク像の縁部が負のプロフィルまたはアンダカ ット・プロフィルを有するように制御する。第３に、蒸着等の視線付着法により 、開放区域及びマスクで覆われた区域の両方の上に所望の材料を付着する。最後 に、マスク材料をたとえば溶解によって除去して、それを覆う材料を解放し、そ れを洗い流す。

［導電性材料］、「導体層」または「導電性基板」という用語は、電気導体であ る床几な種類の材料のいずれかを指す。

一般的な例としては、元素ＭＯ１ＶＬ　Ｔａｉ　Ｒｅ、ＰｔｔＡｕｚ　ＡｇｌＡ ｌ％　Ｃｕ１Ｎｂｔ　Ｎｉ、Ｃｒｓ　Ｔｉ１ＺｒｓＨｆ１これらの元素を２種類 以上含む合金または固溶体、Ｓ　Ｉ　Ｎ　Ｇ　ｅまたは通常ＩＩＩ−Ｖ族化合物 と呼ばれる化合物等のドープされたまたはドープされていない半導体、及び種々 の窒化物、硼化物、ｃｕｂｆｄｅ　（たとえば、ＬａＢ６）及びいくつかの酸化 物（たとえば、Ｓｎｚ　Ａｇｚ　Ｉ　ｎｓｎの）などの非半導体がある。

「絶縁材料」、「絶縁層」または「絶縁性基板」という用語は、電気絶縁体であ る床几な種類の材料、特にガラス及びセラミック類を指す。一般的な例としては 、ダイアモンド形（結晶質または非晶質）の炭素等の元素、サファイア等の単結 晶化合物、Ｓｔｓ　Ａ１１Ｍｇ５　Ｃｅのいくつかの酸化物、Ｃａ及びＭｇのい くつかの弗化物、シリコンのいくつかの炭化物及び窒化物等のガラス類及び多結 晶または非晶質化合物、及びアルミナやガラス・セラミック等のセラミック類が ある。

「電子放出材料」、「エミツタ層」または「エミッタ材料」という用語は、電界 の影響下で電子を放出することができる任意の材料を指す。一般的な例としては 、上記の例に挙げたもの等の任意の電気導体、及び希土類元素の硼化物、１）希 土類またはアルカリ土類（ＣａｓＳｒまたはＢａ等）の硼化物と２）遷移金属（ ＨｆまたはＺｒ等）の硼化物から成る固溶体がある。エミッタ材料は単層構造、 複合構造または多層構造にすることができる。−例として、多層エミッタは、仕 事関数増強層、堅固なエミツタ層、高性能導電層、熱伝導層、物理的強化層また は補強層を１つまたは複数追加して含むこ七ができる。この多層複合体はエミッ タ材料及び非エミッタ材料の両方を含むことができ、これらの材料はすべて相乗 的に作用して、エミッタ性能を最適化することができる。この−例はＨ，Ｈ，パ スタ（Ｂｕｓｔａ　）等の論文“Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎｆｒｏｍ　Ｔｕ ｎｇｓｔｅｎ−Ｃ１ａｄ　５ｆｌｉｃｏｎ　Ｐｙｒａｍｉｄｓ″、ＩＥＥＥ　Ｔ ｒａｎｓａｃｔｆｏｎｓｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓｓ　Ｖｏ　１ ．３８ｔ　Ｎｏ、Ｘ　ｉｎ　１）１）−２６７９−２Ｅ３８５　（１９８９年１ １月）で論じられており、陰極ティップの特性を増強または修正するためにこれ らの陰極ティップまたは錐体にコーティングまたはクラッドを使用することが示 されている。

このコーティングまたはクラッドは、所望のティップ構造を形成できない場合、 または陰極エミッタ用の所望のティップ構造を形成することが困難な場合にも使 用できる。

「付着された」という用語は、半導体業界全体で一般的に慣用されている、材料 に適した任意の層形成法を指す。スパッタリング、化学蒸着、電気めっきまたは 無電解めっき、酸化、蒸着、昇華、プラズマ蒸着、陽極酸化、陽極蒸着、分子線 蒸着、フォトデポジシロン等の付着技術の１つまたは複数を前述の材料に使用す ることができる。

本書で使用される場合の「ティップ」という用語は、尖った突起のみならずブレ ードをも意味する。ブレード等、尖端以外の電界エミッタ形状がときどき使用さ れる。ブレードは、孔が狭くて細長い区間である点を除き、同じ方法を使って形 成される。ブレードの鋭い縁部の形状は、たとえば直線状または円形、すなわち 、直線または曲線杖の線分にすることができる。

本発明の電界放出陰極構造を形成するための孔は、アブレージロン、穴あけ、エ ツチング、イオン・ミリングまたは成形のうちから選択された方法によって形成 することが好ましい。

孔はまた、異方性エツチング、イオン・ビーム・エツチング、等方性エツチング 、反応性イオン・エツチング、プラズマ・エツチング、ウェット・エツチングの うちから選択されたエツチング技術を使ってエツチングすることもできる。孔の プロフィルまたは寸法は、深さが変わっても一定にすることもでき、深さによっ て変えることもできる。

エミッタ・ティップを形成した後、カスプ形成層または材料のティップの下にあ る材料を、好ましくは、溶解、エツチング、蒸着、溶融または昇華のうちから選 択された方法によって除去する。他の所で考察するように、電子放出材料層の下 側の基板全体を完全に除去することもできる。状況によっては、電子放出材料の 下側の材料全体を完全に除去することもできる。

電子放出材料の付着に先立ってバリア層またはバリア材料を形成することもでき る。バリア層は、後で選択的に除去することができる。

本発明の電界放出陰極構造は、電子源として使用することができる。他の所で考 察するように、この陰極構造の少なくとも１つのティップを別のティップから電 気的に絶縁することができ、また少なくとも１つのティップを別の電子部品に電 気的に接続することができる。もちろん、本発明の電気放出陰極構造は、電子表 示装置で使用したり、その一部とすることができる。

以下の製造シーケンス及び関連するダイヤグラムで、個々の構造の形成を例示す る。特に図示されていないが、複数の構造を任意の空間パターンで同時に製造す ることができる。

第１Ａ図ないし第１Ｃ図は、電界放出層３０上に電界放出ティップ３１を有する 最も簡単な電界放出構造３５の製造を例示する。後続の処理に適した任意の材料 である消耗性基板またはベース層５から出発して、たとえばリソグラフィ技術に よって孔または開ロエ５を形成する。基板またはベース５は、単層構造でも多層 構造でもよい。孔１５の形は正方形、円形、長円形等でよく、当業者に周知の任 意の方法によって形成することができる。たとえば、孔１５は反応性イオン・エ ツチング（ＲＩＥ）によってエツチングすることができ、それによって一般に第 １Ａ図に示すプロフィルが得られる。

最適な結果を得るには、孔１５の深さをその直径の半°分よりも大きくする必要 がある。したがって、ベースまたは基板５は、孔１５の適切な形成が可能となる のに十分な厚みを持つ必要がある。孔のプロフィルのばらつきの影響については 後述する。

孔１５の側壁の増大する厚みが孔型５の中央に集中してカスブ２１を形成するま で、第２の消耗性材料２０の層を基板５上に共形的に付着する。エミツタ層３０ を付着して、カスプ２１ならびに第１Ｂ図に示す他の所望の区域を埋める。

次に、基板５を選択的にエツチング除去する。エミッタ・ティップ３１から離れ たエミツタ層３０の上部、すなわち表面３２は、必要な場合、機械的手段により 、または後で除去されるマスキング層またはバッキング層の一時的付着により保 護することができる。第１Ｃ図に示すように、次に層２０を選択的に除去して、 ティップ３１を解放する。

別法として、層３０と２０の間の付着力が小さい場合、または層２０と３０の間 に剥離剤または薄い剥離層を使用して意図的に小さくしている場合は、層３０を 層２０から剥して、基板５及び層２０をエツチングする必要をなくすことができ 、この場合も第１Ｃ図に示す構造が得られる。層２０と３０の間で使用される剥 離剤または薄い剥離層は、層２０及び３０を形成するために使用される材料によ って決まる。

電界放出陰極３５は、第１Ｄ図に示すように、層２９で被覆（コーティングまた はクラッド）することもでき、被覆された電界放出陰極３８が得られる。！Ｉ２ ９は、電界の影響下で電子を放出することができる材料から成る必要がある。し たがって、「エミッタ・ティップ」を電子放出材料で被覆することができる場合 は、エミツタ層３０は、後で「エミッタ・ティップ」を電子放出材料２９でクラ ッドまたはコーティング被覆することの可能な任意の材料から形成することがで きることは明らかである。「エミッタ・ティップ」３１を層２９で被覆すること によってエミッタ・ティップ３７が得られる。第１Ｄ図に示すように、エミツタ 層３０の背面３２上にバッキング層または支持層２６を設けることもできる。

この基本工程を拡張して、エミッタ・ティップ４１（第２図）を形成することに より、一体形の抽出電極１０内で自己整合される陰極４０を作成することができ る。電極４０を製造するため、電極層１０を消耗性ベース層または基板５に付着 させる。第２Ａ図に示すように、一般にＲＩＥを使って、リングラフィにより電 極層１０を貫いて基板５内に、マウスまたは開口３８を有する孔１５を、孔１５ の直径の半分よりも大きい深さまで形成する。もちろん、基板５は孔１５の適切 な形成が可能となるのに十分な厚さである必要がある。

電極層１０上に絶縁層２５を共形的に付着し、ベース層または基板５内の孔１５ を埋めてカスプ２６を形成する。第２Ｂ図に示すように、次にエミツタ層３０を 付着して、カスプ２６を埋める。

消耗性ベース層または基板５を選択的にエツチング除去すると、第２Ｃ図に示す ような構造が残る。

次に絶縁体２５を電極層１０内のマウスまたは開口３８を介して選択的にエツチ ングする。第２Ｄ図は、その結果得られる一体形の抽出電極１０内で自己整合さ れる、陰極ティップ４１を有する陰極構造を示す。等方性エツチングの場合のエ ツチング・プロフィル３２が第２Ｄ図に示されているが、破線３４は、絶縁層２ ５をエツチングするために選択的異方性エツチングを代わりに用いた場合に得ら れるエツチング・プロフィルを示す。

基本工程をさらに拡張すると、電子流の抽出及び制御のために使用できる、いく つかの電極内で自己整合するエミ’７り・ティップの形成が可能になる。構造４ ５（第３図）は、２つの抽出／制御電極を備えた陰極を示す。第３Ａ図に示すよ うに、この構造は、やはり消耗性基板Ｓ上に電極層１０を付着することから開始 し、すでに付着された電極層１０上に絶縁層１２を付着し、次に絶縁１２上に電 極層１４を付着する。

層１４．１２．１０を貫いて消耗性基板５まで、またはその内部にまでエツチン グして、孔または開口１５をリソグラフィによって形成する。

第３Ｂ図に示すように、工程はその後前と同様に進行し、絶縁層２５を共形的に 付着することによってカスプ（図示せず）を形成し、エミツタ層３０を付着して カスプを埋め、剥離またはエツチングによって消耗可能基板５を除去し、次に底 部から絶縁層２５を選択的にエツチングしてエミッタ・ティップ５１を露出させ る。露出の程度は、エツチング時間を変えることにより、所望通り変えることが できる。第３Ｂ図は、等方性エツチングで孔１５を満たしたエツチング層２５か ら得られるエツチング・プロフィル３２を示す。絶縁層１２の一部分も、等方性 エツチングを用いるときエツチングされる。明らかなアンダカットは、有用な目 的に役立つことはなく、実際には、構造を弱体化し、必要以上に空間面積を占有 することにより有害となる可能性がある。このアンダカットは、ＲＩＥ等の異方 性エツチングを使用することによって除去することができる。破線３４は、層２ ５をエツチングするために異方性エツチングを代わりに使用した場合に得られる エツチング・プロフィルを示す。

ＲＩＥエツチングは、異方性でありすべてドライ処理であるので好ましいが、し ばしば完全に選択的ではなく、異なる材料間でエツチング速度が大きく異なるこ とに依存している。

材料によっては、構造４５（第３Ｂ図）の製造で示唆したような、絶縁体２５を 除去し、アンダカ・ソトなしにエミッタ・ティップ５１を露出させるためのいく つかの望ましいＲＩＥ工程が、実際には、エミッタ材料を非常にゆるやかに、し かしティップ５１の半径を好ましくないほど、小さくするのに十分なだけエミッ タ材料を腐食することがある。そのような問題が生じたとき、それを是正するた めの１つの方法は、他の所で述べるようにティップを鋭くすることである。

別法として、第４図は、そのような損傷をどうすれば回避できるかを示し、さら にバリア層をどのように使用できるかの例をも示す。構造４５の２電極（及びエ ミッタ）電界放出陰極を例として使用する。カスプの形成に至るまでのステ、ツ ブはすべて、前の諸段と同じである。カスプの形成後、カスプのプロフィルを保 存する非常に薄いバリア層２８を、層２５の上に付着する。このバリアは、カス プ構造を保存する膜を形成し、他の陰極構造を損傷することなく選択的に除去可 能であり、さらに完成した構造と共に残るのに十分なだけ安定であるどのような 材料でもよい。ドープされたシリコン電極、ドープされたシリコン・エミッタ及 び酸化シリコン絶縁体と共に使用できるそのような材料の一例は、窒化シリコン であり、これは熱燐酸中で選択的に溶解可能である。第４Ａ図に示すように、バ リア層２８の上にエミツタ層３０を付着してカスプを埋める。

次に基板５を剥離またはエツチングによって除去する。次に第４Ｂ図に示すよう に、ＲＩＥ法を使って絶縁層２５をエツチングして、電極１０または１４をアン ダカットすることなくバリア２８を露出させる。

第４Ｃ図に示すように、このときバリア層２８を選択的にエツチングして、エミ ッタ・ティップ５１を露出させ、構造５５を完成することができる。

以上の例はすべて、通常の異方性エツチングの壁のプロフィルが多少とも垂直な 孔１５を示すものであった。このプロフィルは機能的構造をもたらすが、同様に 機能的構造をもたらすト共にその他の有用な特性も有するこのプロフィルの変形 が多数ある。

第５Ａ図は、通常のカスブ形成孔プロフィルを示し、第５Ｂ図及び第５Ｃ図はそ の他のカスプ形成孔プロフィルのいくつかを示す。孔１５．１８．１７は簡単な 中実基板中にあるとして示されているが、いずれにしてもこれらの例だけに限定 されるものではなく、前に考察した多重電極または多層基板または複合体内に形 成するのも有用なことがある。

第５Ａ図は、工程についての前の説明で使用した垂直側壁孔１５を示す。これは 、最小の空間面積しか占めないという利点を有する。その特徴の１つは、カスプ のティップ２１が最初に基板表面６２の高さに形成され、共形付着を続行すると 、破線２２で示すように、表面より上方の位置まで垂直に上方に移動し、その高 さは追加の付着の量によって制御される。ある種の付着条件下では、１つまたは 複数のボイド２３が孔１５内に生じることがある。孔１５内の材料２０は後で除 去されてエミッタ・ティップ（図示せず）を解放するので、これらのボイドは本 発明にとって有害ではない。

電界放出陰極３５等の多くの応用例では、第１Ｃ図に示すように、エミッタ・テ ィップ３１の位置はほとんどまたは全く重要でないが、追加の電極を使用する応 用例では、エミッタ・ティップのもっと最適な配置が必要となる。いくつかの実 地モデルは、エミッタ・ティップの最適な配置が、エミツタ層に最も近い電極層 の上面の高さと下面の高さの間の高さにあることを示唆している。

この配置を調整する１つの方法は、真空空間孔のプロフィルを調整することであ る。孔プロフィルの寸法が深さによって変わるそのようなプロフィルの一例が第 ５Ｂ図に示されている。孔１６は傾斜した側壁を有するので、共形膜２０は傾斜 した側壁に対して直角に成長し、このため、基板５の側部及び上面６２よりも十 分に下にある底部から等距離にある点に最初の集中が強制的に向けられる。破線 ２２で示される追加の付着によってカスプは上方に移動し、必要な場合、カスプ の位置を、カスプが名目上垂直に配置されるように選択することかできる。こう すると、所望の範囲内でカスプを上方または下方に動かすような工程の変更が可 能になる。名目位置及び真空空間孔の壁の角度を適切に選択することにより、累 積工程許容差を吸収することができ、カスプはその最適配置範囲内に留まる。

第５Ｃ図は、複雑な孔プロフィルを使って有用なカスブ構造が作成できることを 示す。この例では、基板Ｓ上の電極層１０に、最初に電極１０内部にまで異方性 エツチングを行い、続いて基板５の選択的等方性エツチングにより、リソグラフ ィによって孔１７を形成した。共形層２０を付着すると、カスプ２１が形成され 、ボイド２３が生じることもある。ボイド２３は、エミッタ・ティップ（図示せ ず）を露出させるために後で除去されるので、エミッタ・ティップを形成するた めのこの構造の適正な使用に影響を及ぼさない。

第６図は、さらに限界的な共形処理を使って有用なカスプ構造をどのように形成 できるかの一例である。この例では、基板５の名目的に垂直な壁を有する孔１５ に層２７をスパッタ被覆する。得られるカスプは次の特性を宵する。第１に、こ のカスプは、開いており、したがって埋め易いはずである。

第２に、特別の真空空間孔プロフィルを必要とせず、自然に電極表面の下に形成 される。

スパッタ付着が部分的にのみ共形的な付着技術であるとしても、スパッタリング された石英などの材料は良好かつ非常に安定した絶縁体であり、したがって有用 なカスプ構造２８をもたらすことができる。スパッタリングに関する従来からの 問題の１つは、孔１５の底縁部にボイドまたは「マウス・ホール」２９を残す傾 向があることである。これは、本発明では半導体バーソナリゼーション工程にと って非常に有害となる可能性があるが、エミッタ・ティップ（図示せず）の形成 後、層２７はこの区域から除去されるので、有害ではない。

鋭く尖らせたカスプは、電界エミッタを成形するのに理想的な形であるが、不完 全に形成された鋳型を使用することもできる。第７Ａ図は、側壁が集中されてカ スプを形成する前に生じる共形膜のくぼみ７１の形を示す。このくぼみ７１は鋭 く尖らせていないが、このままでも、その内部に付着したエミッタ材料を成形す るために使用することができる。前述のようにして基板５及びカスプ形成層また は膜２０を除去した後、エミッタ材料３０は、第７Ｂ図に示すように、鈍いティ ップに一層類似したティップ７２の概略形状を有する。

第７Ｃ図に示すように、この概略形状を、「従来の技術」の部分で前述した尖鋭 化技術を使って尖らせ、鋭く尖った所望のエミッタ７３を作ることができる。

複数の電界エミッタ、抽出電極及びその他の電極を絶縁し相互接続して有用な電 気的構成にする手段も設けることができる。このことを行なうことができるのは 、エミツタ層を含む電極層が一般に良導体であり、したがって、次の層を付加し てエミッタ構造間の絶縁及び相互接続を形成する前に、リングラフィによってパ ターン付けを行うことができるからである。同様に、リソグラフィによって関連 する絶縁体に特徴形状を形成して、垂直相互接続用のヴアイア・ホールを設ける ことができる。そのようなパターン付けの１つの用途は、表示用に個々のエミッ タまたはエミッタ・グループを選択的に活動化するために使用することができる 、Ｘ及びＹアドレス指定線の形成である。個々の真空超小型電子素子または表示 素子のグループを製造中に電気的に相互接続すると、集積回路または表示装置が 形成される。

電界放出陰極の相互接続の一例を第８図に示す。電界エミッタ相互接続８０にお いて、エミツタ層がリソグラフィによって線に形成され、これらの線は個々のエ ミッタ８４を“Ｘ”方向で相互接続し　＆ｌＸ”エミッタ線９４を形成する。空 間８８は１つの“Ｘ”エミッタ線９４を別の“Ｘ”エミッタ線９４から絶縁する 。同様に、抽出電極層が　ＭＹ”リングラフィによって電極線９２に形成され、 空間８７が１つの“Ｙ′”電極線９２を別の“Ｙ”の電極線９２から絶縁する。

開放空間８７及び８８の代わりに、絶縁材料をそこに設けることも可能である。

絶縁層またはカスプ形成層８５が、個々の抽出電極８２または“Ｙ”電極線９２ を個々のエミッタ電極８４または“Ｘ”エミッタ線９４から分離する。また、エ ミッタ・ティップ８１の形成から生じる二次的カスブ８６も示されている。もち ろん、この構造のエミッタ電極と陽極（図示せず）の間に１つまたは複数の電極 を設けることは当業者には明白であろう。この相互接続構成では　ＵＸ”エミッ タ線９４の特定のエミッタ８４に負の電圧をかけ、特定の抽出電極８２または“ Ｙ”電極線９２に正の電圧をかけることにより、特定の二冬ツタを活動化させる ことが可能である。

口Ｇ、　４Ｂ 手続補正書（自発） 平成５年６月１日

Claims (53)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）基板に少なくとも１つの孔を設けるステップと、ｂ）少なくとも第１の 材料を付着し、カスプを形成するのに十分なだけ上記孔の少なくとも一部分を埋 めるステップと、 ｃ）電界の影響下で電子を放出することができる材料の少なくとも１つの層を付 着し、上記カスプのティップの少なくとも一部分を埋めるステップと、 ｄ）カスプの下側の上記第１の材料を除去して、上記電子放出材料のティップの 少なくとも一部分を露出させることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造 を形成するステップとを含む、 少なくとも１つの電界放出陰極構造を製造する方法。
2. ２．上記基板が単層構造である、請求項１の電界放出陰極構造を製造する方法。
3. ３．上記基板が多層構造である、請求項１の電界放出陰極構造を製造する方法。
4. ４．上記多層構造が絶縁材料と導電性材料の交互の層から成る、請求項３の電界 放出陰極構造を製造する方法。
5. ５．上記孔が、アブレーション、穴あけ、エッチング、イオン・ミリング、リフ トオフまたは成形のうちから選択された方法によって形成される、請求項１の電 界放出陰極構造を製造する方法。
6. ６．上記孔が、異方性エッチング、イオン′ビーム．エッチング、等方性エッチ ング、反応性イオン・エッチング、プラズマ・エッチングまたはウェット・エッ チングのうちから選択されたエッチング技術を使ってエッチングされる、請求項 １の電界放出陰極構造を製造する方法。
7. ７．上記第１の材料が共形的に付着される、請求項１の電界放出陰極構造を製造 する方法。
8. ８．上記第１の材料が絶縁材料である、請求項１の電界放出陰極構造を製造する 方法。
9. ９．上記第１の材料が半導体材料である、請求項１の電界放出陰極構造を製造す る方法。
10. １０．上記第１の材料が導電性材料である、請求項１の電界放出陰極構造を製造 する方法。
11. １１．上記第１の材料が多層から成る、請求項１の電界放出陰極構造を製造する 方法。
12. １２．上記第１の材料が剥離層から成る、請求項１の電界放出陰極構造を製造す る方法。
13. １３．上記電子放出材料が単層材料である、請求項１の電界放出陰極構造を製造 する方法。
14. １４．上記電子放出材料が多層である、請求項１の電界放出陰極構造を製造する 方法。
15. １５．カスプの下側の上記第１の材料が、溶解、エッチング、蒸着、溶蝕または 昇華のうちから選択された方法によって除去される、請求項１の電界放出陰極構 造を製造する方法。
16. １６．電子放出材料層の下側の基板全体が完全に除去される、請求項１の電界放 出陰極構造を製造する方法。
17. １７．電子放出材料の下側の上記第１の材料全体が完全に除去される、請求項１ ６の電界放出陰極構造を製造する方法。
18. １８．上記孔が、深さによって孔の寸法が変わらないプロフィルを有する、請求 項１の電界放出陰極構造を製造する方法。
19. １９．上記孔が、深さによって孔の寸法が変わるプロフィルを存する、請求項１ の電界放出陰極構造を製造する方法。
20. ２０．上品電子放出材料の付着に先立ってバリア層が形成される、請求項１の電 界放出陰極構造を製造する方法。
21. ２１．上記バリア層が選択的に除去される、請求項２０の電界放出陰極構造を製 造する方法。
22. ２２．上記ティップが電子放出材料で被覆される、請求項１の電界放出陰極構造 を製造する方法。
23. ２３．上記ティップが、低速等方性エッチングまたは酸化のうちから選択された 方法によって選択的に鋭くされる、請求項１の電界放出陰極構造を製造する方法 。
24. ２４．上記構造の背面に支持層が形成される、請求項１の電界放出陰極構造を製 造する方法。
25. ２５．上記電子放出材料の付着に先立って剥離層が形成される、請求項１の電界 放出陰極構造を製造する方法。
26. ２６．ａ）導電性材料の少なくとも１つの層をベース層の上に形成するステップ と、 ｂ）上記少なくとも１つの導電層を少なくとも貫いて少なくとも１つの孔を形成 するステップと、ｃ）上記少なくとも１つの導電層の上に少なくとも１種の絶縁 材料を付着し、カスプを形成するのに十分なだけ上記孔の少なくとも一部分を埋 めるステップと、ｄ）ステップｃ）の上記絶縁材料の上に、電界の影響下で電子 を放出することができる材料の少なくとも１つの層を付着し、上記カスプのティ ップの少なくとも一部分を埋めるステップと、 ｅ）カスプの下側の材料を除去して、上記電子放出材料の少なくとも一部分を露 出させることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形成するステップと を含む、少なくとも１つの電界放出陰極構造を製造する方法。
27. ２７．ａ）各導電性材料層が絶縁材料によって分離されるように、複数の導電性 材料層をペース層の上に形成するステップと、 ｂ）上記導電性材料層を少なくとも貫いて少なくとも１つの孔を形成するステッ プと、 ｃ）上記導電性材料層の上に少なくとも１種の絶縁材料を付着し、カスプを形成 するのに十分なだけ上記孔の少なくとも一部分を埋めるステップと、 ｄ）ステップ。）の上記絶縁材料の上に、電界の影響下で電子を放出することが できる材料の少なくとも１つの層を付着し、上記カスプのティップの少なくとも 一部分を埋めるステップと、 ｅ）カスプの下側の材料を除去して、電子放出材料の少なくとも一部分を露出さ せることにより、少なくとも１つの電界放出陰極構造を形成するステップとを含 む、少なくとも１つの電界放出陰極構造を製造する方法。
28. ２８．電界の影響下で電子を放出することができる材料の層から成り、請求項１ の方法によって形成された少なくとも１つの電子放出用ティップを有する、電界 放出陰極構造。
29. ２９．上記電子放出層が多層構造である、請求項２８の電界放出陰極構造。
30. ３０．上記電子放出層の少なくとも１つのティップが多層構造である、請求項２ ８の電界放出陰極構造。
31. ３１．上記電子放出層がさらに支持層を含む、請求項２８の電界放出陰極構造。
32. ３２．さらに、電子放出層のティップ側に、エミッタ・ティッブの少なくとも１ つが露出されるように、少なくとも１つの絶縁材料によって上記電子放出層から 分離された、少なくとも１つの導電性材料を含む、請求項２８の電界放出陰極構 造。
33. ３３．上記電子放出層が多層構造である、請求項３２の電界放出陰極構造。
34. ３４．上記電子故由層の少なくとも１つのティップが多層構造である、請求項３ ２の電界放出陰極構造。
35. ３５．上記電子放出層がさらに支持層を含む、請求項３２の電界放出陰極構造。
36. ３６．さらに、電子放出層のティップ側に複数の導電性材料層を含み、上記エミ ッタ・ティップの少なくとも１つが露出されるように、各導電性材料層が少なく とも１つの絶縁材料によって互いに、かつ上記電子放出層から分離される、請求 項２８の電界放出陰極構造。
37. ３７．上記電子放出層が多層構造である、請求項３６の電界放出陰極構造。
38. ３８．上記電子放出層の少なくとも１つのティップが多層構造である、請求項３ ６の電界放出陰極構造。
39. ３９．上記電子放出層がさらに支持層を含む、請求項３６の電界放出陰極構造。
40. ４０．さらに、電子放出層のティップ側に、上記ティップを露出させるために選 択的に除去される少なくとも１つのバリア層を含む、請求項２８の電界放出陰極 構造。
41. ４１．上記電子放出層が多層構造である、請求項４０の電界放出陰極構造。
42. ４２．上記電子放出層の少なくとも１つのティップが多層構造である、請求項４ ０の電界放出陰極構造。
43. ４３．上記電子放出層がさらに支持層を含む、請求項４０の電界放出陰極構造。
44. ４４．上記ティップが電子放出材料の被覆を有する、請求項２８の電界放出陰極 構造。
45. ４５．上記ティップが鋭くされている、請求項２８の電界放出陰極構造。
46. ４６．上記ティップが電子源として使用される、請求項２８の電界放出陰極構造 。
47. ４７．少なくとも１つのティップが別のティップから電気的に絶縁される、請求 項２８の電界放出陰極構造。
48. ４８．少なくとも１つのティップが別の電子部品に電気的に接続される、請求項 ２８の電界放出陰極構造。
49. ４９．上記ティップが電子表示装置で使用される、請求項２８の電界放出陰極構 造。
50. ５０．上記ティップが尖端またはブレードのプロフィルを有する、請求項２８の 電界放出陰極構造。
51. ５１．請求項１の方法によって製造された製品。
52. ５２．請求項２６の方法によって製造された製品。
53. ５３．請求項２７の方法によって製造された製品。