JPH06349402A - 微小電界放出冷陰極とその製造方法 - Google Patents
微小電界放出冷陰極とその製造方法Info
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- JPH06349402A JPH06349402A JP13705893A JP13705893A JPH06349402A JP H06349402 A JPH06349402 A JP H06349402A JP 13705893 A JP13705893 A JP 13705893A JP 13705893 A JP13705893 A JP 13705893A JP H06349402 A JPH06349402 A JP H06349402A
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
Abstract
(57)【要約】
【目的】微電界放出冷陰極のゲート電極と基板間の寄生
容量を抑制し、陰極を高周波動作させる。 【構成】エミッタ先端に高電界を印加するゲート電極と
ゲート電極・基板間の絶縁を保持する絶縁層の間に、エ
ミッタが位置する穴の外周部以外の場所に絶縁層と異な
る材質の絶縁層もしくは空隙を形成することにより、ゲ
ート電極のエミッタ周辺部以外の部分と基板間の距離を
大きくする。
容量を抑制し、陰極を高周波動作させる。 【構成】エミッタ先端に高電界を印加するゲート電極と
ゲート電極・基板間の絶縁を保持する絶縁層の間に、エ
ミッタが位置する穴の外周部以外の場所に絶縁層と異な
る材質の絶縁層もしくは空隙を形成することにより、ゲ
ート電極のエミッタ周辺部以外の部分と基板間の距離を
大きくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小電界放出冷陰極と
その製造方法に関し、特に高周波動作する低容量型微小
電界放出冷陰極に関する。
その製造方法に関し、特に高周波動作する低容量型微小
電界放出冷陰極に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ製造技術を応用した微小形状構造
を製作するマイクロマシーニング技術により、スピント
（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らはシリコンウエハ上に微小
な電界放出冷陰極を試作している（ジャーナル・オブ・
アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ４７， Ｎｏ１
２， １９７６））。図８に、その陰極断面構造を示
す。シリコン基板１上に１μｍ厚の絶縁層２及びモリブ
デンからなるゲート電極３が形成されており、絶縁層２
及びゲート電極３を貫通した直径約１．５μｍの穴の中
にモリブデン等の高融点金属からなる高さ約１μｍの円
錐状のエミッタ４がシリコン基板１上にオーミックコン
タクトをとって形成されている。シリコン基板１とゲー
ト電極３間にゲート電極３が正の電位になるように数１
０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加することにより、エミッタ
４の先端には１０7 Ｖ／ｃｍ以上の電界が発生し、エミ
ッタ４の先端より電子が放出される。
を製作するマイクロマシーニング技術により、スピント
（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ）らはシリコンウエハ上に微小
な電界放出冷陰極を試作している（ジャーナル・オブ・
アプライド・フィジックス（Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ， Ｖｏｌ４７， Ｎｏ１
２， １９７６））。図８に、その陰極断面構造を示
す。シリコン基板１上に１μｍ厚の絶縁層２及びモリブ
デンからなるゲート電極３が形成されており、絶縁層２
及びゲート電極３を貫通した直径約１．５μｍの穴の中
にモリブデン等の高融点金属からなる高さ約１μｍの円
錐状のエミッタ４がシリコン基板１上にオーミックコン
タクトをとって形成されている。シリコン基板１とゲー
ト電極３間にゲート電極３が正の電位になるように数１
０Ｖ〜２００Ｖの電圧を印加することにより、エミッタ
４の先端には１０7 Ｖ／ｃｍ以上の電界が発生し、エミ
ッタ４の先端より電子が放出される。
【０００３】現在、１エミッタ当たり１００μＡ以上の
放出電子が観測されており、様々な応用例が提案されて
いる。例えば、この素子を電子源とした微小な三極管に
よるスイッチング素子製作の試みや、マトリックス状に
多数の素子を並べてなる平板のエミッション源により蛍
光体を発光させるディスプレイパネル製作の試みがなさ
れている。
放出電子が観測されており、様々な応用例が提案されて
いる。例えば、この素子を電子源とした微小な三極管に
よるスイッチング素子製作の試みや、マトリックス状に
多数の素子を並べてなる平板のエミッション源により蛍
光体を発光させるディスプレイパネル製作の試みがなさ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この様な陰極では基板
１とゲート電極３間に寄生容量が発生する。基板１とゲ
ート電極３間距離は狭く、またゲート電極面積はボンデ
ィングエリアおよび配線を含みその占有面積が大きくな
るため、この寄生容量は大きくなり、陰極を高周波動作
させる場合無視できなくなる。この結果、基板１とゲー
ト電極３間に高周波電圧を印加した場合、基板１とゲー
ト電極３との間は低インピーダンスとなり、高周波動作
が制限されるという問題が発生する。
１とゲート電極３間に寄生容量が発生する。基板１とゲ
ート電極３間距離は狭く、またゲート電極面積はボンデ
ィングエリアおよび配線を含みその占有面積が大きくな
るため、この寄生容量は大きくなり、陰極を高周波動作
させる場合無視できなくなる。この結果、基板１とゲー
ト電極３間に高周波電圧を印加した場合、基板１とゲー
ト電極３との間は低インピーダンスとなり、高周波動作
が制限されるという問題が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の微小電界放出冷
陰極はゲート電極はエミッタの先端を取り囲む開口部が
基板に近接しており、かつ開口部を除いてゲート電極と
絶縁層の間に絶縁層とはエッチグレートの異なる第２絶
縁層を設けることを特徴とする。
陰極はゲート電極はエミッタの先端を取り囲む開口部が
基板に近接しており、かつ開口部を除いてゲート電極と
絶縁層の間に絶縁層とはエッチグレートの異なる第２絶
縁層を設けることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の微小電界放出冷陰極は、ゲ
ート電極はエミッタの先端を取り囲む開口部が基板に近
接しており、かつ開口部を除いてゲート電極と絶縁層の
間に空隙を設ける事とゲート電極には空隙を形成するた
めの開口部以外の穴を設けている。
ート電極はエミッタの先端を取り囲む開口部が基板に近
接しており、かつ開口部を除いてゲート電極と絶縁層の
間に空隙を設ける事とゲート電極には空隙を形成するた
めの開口部以外の穴を設けている。
【０００７】本発明の微小電界放出冷陰極の製造方法に
は、絶縁層上に第２絶縁層もしくは途中工程で除去され
絶縁層とゲート電極間に空隙を形成するための第２犠牲
層を形成する工程と、エミッタが位置する穴を形成する
工程で第２絶縁層もしくは第２犠牲層の穴径が等方性エ
ッチングによるサイドエッチングにより絶縁層の穴径よ
り大きくする工程が含まれる。
は、絶縁層上に第２絶縁層もしくは途中工程で除去され
絶縁層とゲート電極間に空隙を形成するための第２犠牲
層を形成する工程と、エミッタが位置する穴を形成する
工程で第２絶縁層もしくは第２犠牲層の穴径が等方性エ
ッチングによるサイドエッチングにより絶縁層の穴径よ
り大きくする工程が含まれる。
【０００８】
【作用】上述のように、エミッタが位置する穴を形成す
る工程で、サイドエッチングにより第２絶縁層もしくは
第２犠牲層の穴径がその下に位置する絶縁層２の穴径よ
り大きくした場合、絶縁層は第２絶縁層もしくは第２犠
牲層の内側にリング状に露出している。
る工程で、サイドエッチングにより第２絶縁層もしくは
第２犠牲層の穴径がその下に位置する絶縁層２の穴径よ
り大きくした場合、絶縁層は第２絶縁層もしくは第２犠
牲層の内側にリング状に露出している。
【０００９】次工程のゲート電極を形成する工程におい
て、上述のリング状に露出した絶縁層上にもゲート電極
は形成され、これが開口部となる。開口部以外のゲート
電極は、第２絶縁層もしくは第２犠牲層を介して製作し
た空隙上に形成されることになり基板から離れた位置に
あるため、本発明の陰極はゲート電極・基板間の寄生容
量が小さいものとなる。さらに、ゲート電極とボンディ
ングパッド間の配線やボンディングパッドの寄生容量を
低減することができる。
て、上述のリング状に露出した絶縁層上にもゲート電極
は形成され、これが開口部となる。開口部以外のゲート
電極は、第２絶縁層もしくは第２犠牲層を介して製作し
た空隙上に形成されることになり基板から離れた位置に
あるため、本発明の陰極はゲート電極・基板間の寄生容
量が小さいものとなる。さらに、ゲート電極とボンディ
ングパッド間の配線やボンディングパッドの寄生容量を
低減することができる。
【００１０】
【実施例】本発明について図面を参照して詳細に説明す
る。図１および図２は、本発明の第１の実施例を示す低
容量型微小電界放出冷陰極の断面図および断面の見える
素子斜視図である。シリコンなどの導電性の基板１の上
面に、例えば酸化シリコンＳｉＯ2 からなる絶縁層２
と、さらに例えばモリブデンＭｏなどの高融点金属から
なるゲート電極３が積層されている。さらに、絶縁層２
とゲート電極３を貫通する穴を具備しており、その穴の
中に円錐形状の例えばモリブデンＭｏなどの高融点金属
からなるエミッタ４を有している。また、ゲート電極３
の一部でエミッタ４の先端を取り囲む近傍部を開口部５
と称している。ゲート電極３のうち、基板１の外周部上
以外かつ開口部５以外の部分は隆起しており、絶縁層２
と隆起部分のゲート電極３の間には、絶縁層２とエッチ
ングレートの異なる絶縁物で例えば窒化シリコン（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）からなる第２絶縁層６を具備している。
る。図１および図２は、本発明の第１の実施例を示す低
容量型微小電界放出冷陰極の断面図および断面の見える
素子斜視図である。シリコンなどの導電性の基板１の上
面に、例えば酸化シリコンＳｉＯ2 からなる絶縁層２
と、さらに例えばモリブデンＭｏなどの高融点金属から
なるゲート電極３が積層されている。さらに、絶縁層２
とゲート電極３を貫通する穴を具備しており、その穴の
中に円錐形状の例えばモリブデンＭｏなどの高融点金属
からなるエミッタ４を有している。また、ゲート電極３
の一部でエミッタ４の先端を取り囲む近傍部を開口部５
と称している。ゲート電極３のうち、基板１の外周部上
以外かつ開口部５以外の部分は隆起しており、絶縁層２
と隆起部分のゲート電極３の間には、絶縁層２とエッチ
ングレートの異なる絶縁物で例えば窒化シリコン（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）からなる第２絶縁層６を具備している。
【００１１】基板１とゲート電極３との間に数１０Ｖな
いし２００Ｖの電圧を印加することにより、エミッタ４
の先端には１０7 Ｖ／ｃｍ以上の電界がかかり、エミッ
タ４の先端から電子が放出される。
いし２００Ｖの電圧を印加することにより、エミッタ４
の先端には１０7 Ｖ／ｃｍ以上の電界がかかり、エミッ
タ４の先端から電子が放出される。
【００１２】次に、本発明の第１の実施例の製作工程を
図３（ａ）〜（ｆ）によって説明する。まず図３（ａ）
に示すように、単結晶シリコンからなる基板１に、熱酸
化法又はＣＶＤ等の成膜技術により厚さ約１μｍの絶縁
層２を形成し、さらに厚さ約０．５μｍの窒化シリコン
からなる第２絶縁層６をＣＶＤ等の成膜技術により形成
し、その上にエミッタ４が位置する穴を形成するために
フォトレジスト８を塗布・露光・洗浄を行う。フォトレ
ジスト８の穴径は約１μｍである。
図３（ａ）〜（ｆ）によって説明する。まず図３（ａ）
に示すように、単結晶シリコンからなる基板１に、熱酸
化法又はＣＶＤ等の成膜技術により厚さ約１μｍの絶縁
層２を形成し、さらに厚さ約０．５μｍの窒化シリコン
からなる第２絶縁層６をＣＶＤ等の成膜技術により形成
し、その上にエミッタ４が位置する穴を形成するために
フォトレジスト８を塗布・露光・洗浄を行う。フォトレ
ジスト８の穴径は約１μｍである。
【００１３】次に、図３（ｂ）に示すように、ドライエ
ッチングによる所謂サイドエッチングによりエミッタ４
が位置する穴を形成する。このとき、エッチングの条件
を最適化し、エッチング工程の一部において等方性エッ
チングによるサイドエッチングを行い、第２絶縁層６は
エミッタ４が位置する穴に対し径方向に大きくなるよう
にエッチングを行う。第２絶縁層６の穴径は、絶縁層２
に接する面において約１．２μｍ、ゲート電極に接する
面において約１．４μｍあり、穴径はゲート電極側に次
第に大きくなる円錐形状となるように形成する。図３
（ｃ）はフォトレジスト８を除去した後の断面を示す。
絶縁層２は、基板１の鉛直方向から観察した場合、第２
絶縁層６の内側にリング状に露出している。
ッチングによる所謂サイドエッチングによりエミッタ４
が位置する穴を形成する。このとき、エッチングの条件
を最適化し、エッチング工程の一部において等方性エッ
チングによるサイドエッチングを行い、第２絶縁層６は
エミッタ４が位置する穴に対し径方向に大きくなるよう
にエッチングを行う。第２絶縁層６の穴径は、絶縁層２
に接する面において約１．２μｍ、ゲート電極に接する
面において約１．４μｍあり、穴径はゲート電極側に次
第に大きくなる円錐形状となるように形成する。図３
（ｃ）はフォトレジスト８を除去した後の断面を示す。
絶縁層２は、基板１の鉛直方向から観察した場合、第２
絶縁層６の内側にリング状に露出している。
【００１４】次に、図３（ｄ）に示すように、蒸着法等
の成膜技術により基板１の鉛直方向から例えばモリブデ
ン等の高融点金属を絶縁層２もしくは第２絶縁層６の上
に積層しゲート電極３を形成する。このとき、絶縁層２
上にもゲート電極３は形成されて開口部５となる。又、
上記の穴の底部にもモリブデン等の高融点金属層が形成
され、これはエミッタ４の一部分となる。
の成膜技術により基板１の鉛直方向から例えばモリブデ
ン等の高融点金属を絶縁層２もしくは第２絶縁層６の上
に積層しゲート電極３を形成する。このとき、絶縁層２
上にもゲート電極３は形成されて開口部５となる。又、
上記の穴の底部にもモリブデン等の高融点金属層が形成
され、これはエミッタ４の一部分となる。
【００１５】次に、図３（ｅ）に示すように、上層に被
覆される材料の剥離除去を確実に行うためにアルミニウ
ム等からなる犠牲層７をゲート電極３上にのみ形成され
るように基板１に対し斜方向より蒸着法等により形成
し、さらに基板１に対し鉛直方向に例えばモリブデン等
の高融点金属層（以下、モリブデン層と称す。）１０を
蒸着法等により形成する。このとき、上記の穴の底部に
もモリブデン層が形成され、エミッタ４が形成される。
覆される材料の剥離除去を確実に行うためにアルミニウ
ム等からなる犠牲層７をゲート電極３上にのみ形成され
るように基板１に対し斜方向より蒸着法等により形成
し、さらに基板１に対し鉛直方向に例えばモリブデン等
の高融点金属層（以下、モリブデン層と称す。）１０を
蒸着法等により形成する。このとき、上記の穴の底部に
もモリブデン層が形成され、エミッタ４が形成される。
【００１６】図３（ｆ）は、犠牲層７をウエットエッチ
ングによりモリブデン等の高融点金属層１０と共に除去
し、完成した本実施例の素子の断面図である。上述のよ
うに、ゲート電極３において、開口部５とその他の部分
の間隙は第２絶縁層６の厚みにより制御できる。故に、
要求される基板１とゲート電極３間の寄生容量は第２絶
縁層６の厚みの制御により実現できる。
ングによりモリブデン等の高融点金属層１０と共に除去
し、完成した本実施例の素子の断面図である。上述のよ
うに、ゲート電極３において、開口部５とその他の部分
の間隙は第２絶縁層６の厚みにより制御できる。故に、
要求される基板１とゲート電極３間の寄生容量は第２絶
縁層６の厚みの制御により実現できる。
【００１７】微小電界放出冷陰極の製造方法には、上記
の蒸着法によるモリブデン等金属のエミッタ４を形成す
る方法の他に、シリコンを部分的に酸化することにより
シリコンのエミッタを形成する方法がある。この方法に
よればシリコンの酸化に伴う体積膨張により、ゲート電
極の開口部が基板側に近接する形状となることがある
（特開平３−７１５２９）。この工程図を図９に示す。
但し、この製造方法による開口部と開口部以外のゲート
電極の基板側への距離差である近接距離は０．１ないし
０．２μｍと少なく寄生容量低減の効果はわずかであ
り、しかも近接距離は絶縁層の厚さに一義的に決定され
るため前記の近接距離の制御はできない。
の蒸着法によるモリブデン等金属のエミッタ４を形成す
る方法の他に、シリコンを部分的に酸化することにより
シリコンのエミッタを形成する方法がある。この方法に
よればシリコンの酸化に伴う体積膨張により、ゲート電
極の開口部が基板側に近接する形状となることがある
（特開平３−７１５２９）。この工程図を図９に示す。
但し、この製造方法による開口部と開口部以外のゲート
電極の基板側への距離差である近接距離は０．１ないし
０．２μｍと少なく寄生容量低減の効果はわずかであ
り、しかも近接距離は絶縁層の厚さに一義的に決定され
るため前記の近接距離の制御はできない。
【００１８】また、基板・ゲート電極間の絶縁層を２層
形成する工程を有する提案が特開平４−９４０３３に述
べられている。この中で述べられている製造工程を図１
１に示す。図１１に示すように絶縁層（熱酸化膜と記述
されている）および第２の絶縁層は基板表面上の同一範
囲に存在しており、かつゲート電極（膜）と基板の間に
は絶縁層及び第２の絶縁層が共に必ず具備する構造であ
り、本発明の第１の実施例が示す陰極とは構造が異な
る。
形成する工程を有する提案が特開平４−９４０３３に述
べられている。この中で述べられている製造工程を図１
１に示す。図１１に示すように絶縁層（熱酸化膜と記述
されている）および第２の絶縁層は基板表面上の同一範
囲に存在しており、かつゲート電極（膜）と基板の間に
は絶縁層及び第２の絶縁層が共に必ず具備する構造であ
り、本発明の第１の実施例が示す陰極とは構造が異な
る。
【００１９】図４および図５は、本発明の第２の実施例
を示す微小電界放出冷陰極の断面図および断面の見える
素子外観図である。導電性の基板１の上面に例えば酸化
シリコンからなる絶縁層２と、さらに例えばモリブデン
などの高融点金属からなるゲート電極３が積層されてい
る。さらに、絶縁層２とゲート電極３を貫通する穴を具
備しており、その穴の中には、円錐形状の例えばモリブ
デンなどの高融点金属からなるエミッタ４を有してい
る。また、ゲート電極３の一部でエミッタ４の先端を取
り囲む近傍部を開口部５と称している。ゲート電極３の
うち、基板１の外周部上以外かつ開口部５以外の部分は
隆起して絶縁層２から離れており、絶縁層２と隆起部分
のゲート電極３の間には空隙１２を具備している。空隙
１２上のゲート電極３には、空隙を形成するために必要
な穴が１個ないし数個形成されている。
を示す微小電界放出冷陰極の断面図および断面の見える
素子外観図である。導電性の基板１の上面に例えば酸化
シリコンからなる絶縁層２と、さらに例えばモリブデン
などの高融点金属からなるゲート電極３が積層されてい
る。さらに、絶縁層２とゲート電極３を貫通する穴を具
備しており、その穴の中には、円錐形状の例えばモリブ
デンなどの高融点金属からなるエミッタ４を有してい
る。また、ゲート電極３の一部でエミッタ４の先端を取
り囲む近傍部を開口部５と称している。ゲート電極３の
うち、基板１の外周部上以外かつ開口部５以外の部分は
隆起して絶縁層２から離れており、絶縁層２と隆起部分
のゲート電極３の間には空隙１２を具備している。空隙
１２上のゲート電極３には、空隙を形成するために必要
な穴が１個ないし数個形成されている。
【００２０】次に、本発明の第２の実施例の製作工程を
図６および図７によって説明する。まず図６（ａ）に示
すように、単結晶シリコンからなる基板１に、熱酸化に
より厚さ約１μｍの絶縁層２を形成し、さらにゲート電
極３と絶縁層２間に空隙を設けるため後工程で除去され
る厚さ約０．５μｍの例えばアルミニウムなどからなる
第２犠牲層９を形成し、その上に第２犠牲層９をエッチ
ングするためゲート電極３に穴を形成するための第２フ
ォトレジスト１１を塗布・露光・洗浄を行なう。第２フ
ォトレジスト１１の穴径は約１μｍでエッチング液が入
り込める程度でよい。
図６および図７によって説明する。まず図６（ａ）に示
すように、単結晶シリコンからなる基板１に、熱酸化に
より厚さ約１μｍの絶縁層２を形成し、さらにゲート電
極３と絶縁層２間に空隙を設けるため後工程で除去され
る厚さ約０．５μｍの例えばアルミニウムなどからなる
第２犠牲層９を形成し、その上に第２犠牲層９をエッチ
ングするためゲート電極３に穴を形成するための第２フ
ォトレジスト１１を塗布・露光・洗浄を行なう。第２フ
ォトレジスト１１の穴径は約１μｍでエッチング液が入
り込める程度でよい。
【００２１】次に図６（ｂ）に示すように、ドライエッ
チング法により第２犠牲層９をエッチングして穴を形成
する。この時、穴は絶縁層２の上面まで形成する。
チング法により第２犠牲層９をエッチングして穴を形成
する。この時、穴は絶縁層２の上面まで形成する。
【００２２】次に図６（ｃ）に示すように、エミッタ４
が位置する穴を形成するためにフォトレジスト８を塗布
・露光・洗浄を行なう。フォトレジスト８の穴径は約１
μｍである。
が位置する穴を形成するためにフォトレジスト８を塗布
・露光・洗浄を行なう。フォトレジスト８の穴径は約１
μｍである。
【００２３】次に、図６（ｄ）に示すように、ドライエ
ッチング法によりエミッタ４が位置する穴を形成する。
このとき、エッチングの条件を最適化し、エッチング工
程の一部において等方性エッチングによるサイドエッチ
ングを行い、第２犠牲層９はエミッタ４が位置する穴に
対し径方向に大きくなるようにエッチングを行う。第２
犠牲層９の穴径は、絶縁層２に接する面において約１．
２μｍ、ゲート電極３に接する面において約１．４μｍ
あり、穴径はゲート電極３側に次第に大きくなる円錐形
状となるように形成する。図７（ａ）は図６（ｄ）に示
した工程に続いてフォトレジスト８を除去後の断面を示
す。
ッチング法によりエミッタ４が位置する穴を形成する。
このとき、エッチングの条件を最適化し、エッチング工
程の一部において等方性エッチングによるサイドエッチ
ングを行い、第２犠牲層９はエミッタ４が位置する穴に
対し径方向に大きくなるようにエッチングを行う。第２
犠牲層９の穴径は、絶縁層２に接する面において約１．
２μｍ、ゲート電極３に接する面において約１．４μｍ
あり、穴径はゲート電極３側に次第に大きくなる円錐形
状となるように形成する。図７（ａ）は図６（ｄ）に示
した工程に続いてフォトレジスト８を除去後の断面を示
す。
【００２４】次に、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示す
ようにゲート電極３を設けた後犠牲層７とモリブデン層
１０を第１の実施例と同様にして設ける。このモルブデ
ン層を設ける工程でエミッタ４が形成される。次に図７
（ｄ）に示すように、犠牲層７をリン酸等のウエットエ
ッチング法により溶解することによりモリブデン層１０
を除去し本発明の第２の実施例の素子が得られる。上記
の工程では図６（ｂ）で形成した穴の底部（絶縁層２上
面）にゲート電極３形成時に形成されたモリブデン層１
０の一部が残るが、本発明の陰極の動作において何も影
響しない。又、第２犠牲層をエッチングするための穴を
形成する工程をエミッタ４を形成する工程の後にするこ
とによって、絶縁層２上に不要なモリブデン層１０の一
部を形成しないようにすることも可能である。
ようにゲート電極３を設けた後犠牲層７とモリブデン層
１０を第１の実施例と同様にして設ける。このモルブデ
ン層を設ける工程でエミッタ４が形成される。次に図７
（ｄ）に示すように、犠牲層７をリン酸等のウエットエ
ッチング法により溶解することによりモリブデン層１０
を除去し本発明の第２の実施例の素子が得られる。上記
の工程では図６（ｂ）で形成した穴の底部（絶縁層２上
面）にゲート電極３形成時に形成されたモリブデン層１
０の一部が残るが、本発明の陰極の動作において何も影
響しない。又、第２犠牲層をエッチングするための穴を
形成する工程をエミッタ４を形成する工程の後にするこ
とによって、絶縁層２上に不要なモリブデン層１０の一
部を形成しないようにすることも可能である。
【００２５】上述の本発明の第２の実施例の製造方法に
おいて記述れているゲート電極３の開口部５以外の部分
を一部分エッチングする工程は、特開昭５７−１８７８
４９において素子を分割動作するための工程として提案
されている。図１０に分割動作するために提案された陰
極の外観図を示す。図１０に示すとおり、陰極のゲート
電極は単純な２次元構造である。一方、本発明が提案す
るところの陰極ではゲート電極は３次元構造をとってお
り構造が異なっている。さらに、本発明の陰極では絶縁
層が露出していないか露出している部分が極めて狭いた
め、電子を受ける電極から跳ね返った電子ビーム等の電
荷が絶縁層表面に蓄積され帯電される恐れがない。
おいて記述れているゲート電極３の開口部５以外の部分
を一部分エッチングする工程は、特開昭５７−１８７８
４９において素子を分割動作するための工程として提案
されている。図１０に分割動作するために提案された陰
極の外観図を示す。図１０に示すとおり、陰極のゲート
電極は単純な２次元構造である。一方、本発明が提案す
るところの陰極ではゲート電極は３次元構造をとってお
り構造が異なっている。さらに、本発明の陰極では絶縁
層が露出していないか露出している部分が極めて狭いた
め、電子を受ける電極から跳ね返った電子ビーム等の電
荷が絶縁層表面に蓄積され帯電される恐れがない。
【００２６】なお、上述の本発明の実施例においては、
導電性を有する基板を用いる例を説明したが、絶縁性基
板の表面に導電層を設けたものを基板としてもよい。
導電性を有する基板を用いる例を説明したが、絶縁性基
板の表面に導電層を設けたものを基板としてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の微小電界
放出冷陰極においては、開口部以外のゲート電極が基板
から離れた位置に形成されるため、ゲート電極やボンデ
ィングパッドや配線と基板との間の寄生容量が低減さ
れ、本陰極の高周波動作が可能となる。
放出冷陰極においては、開口部以外のゲート電極が基板
から離れた位置に形成されるため、ゲート電極やボンデ
ィングパッドや配線と基板との間の寄生容量が低減さ
れ、本陰極の高周波動作が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例の微小電界放出冷陰極の
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の微小電界放出冷陰極の
断面を含む外観図である。
断面を含む外観図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１の実施例の微小
電界放出冷陰極の製造工程を示す断面図である。
電界放出冷陰極の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例の微小電界放出冷陰極の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例の微小電界放出冷極極の
断面を含む外観図である。
断面を含む外観図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例の微小
電界放出冷陰極の製造工程を示す断面図である。
電界放出冷陰極の製造工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例の図６
（ａ）〜（ｄ）に続く工程を示す断面図である。
（ａ）〜（ｄ）に続く工程を示す断面図である。
【図８】従来の微小電界放出冷陰極の断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は特開平３−７１５２９に示さ
れた陰極の製造工程図である。
れた陰極の製造工程図である。
【図１０】特開昭５７−１８７８４９に示された陰極の
外観図である。
外観図である。
【図１１】（ａ）〜（ｇ）は特開平４−９４０３３に示
された陰極の製造工程図である。
された陰極の製造工程図である。
１ 基板 ２ 絶縁層 ３ ゲート電極 ４ エミッタ ５ 開口部 ６ 第２絶縁層 ７ 犠牲層 ８ フォトレジスト ９ 第２犠牲層 １０ モリブデン層 １１ 第２フォトレジスト １２ 空隙
Claims (4)
- 【請求項１】 導電性基板もしくは表面に導電層を有す
る絶縁性基板上に１つもしくは複数の先端の尖ったエミ
ッタと前記エミッタの先端を取り囲む開口部を有するゲ
ート電極と前記基板と前記ゲート電極間に絶縁層を有す
る微小電界放出冷陰極において、前記ゲート電極は前記
開口部が前記絶縁層と接しており、かつ前記開口部を除
いて前記ゲート電極と前記絶縁層間に前記絶縁層とはエ
ッチングレートの異なる第２の絶縁層を有することを特
徴とする微小電界放出冷陰極。 - 【請求項２】 導電性基板もしくは表面に導電層を有す
る絶縁性基板上に１つもしくは複数の先端の尖ったエミ
ッタと前記エミッタの先端を取り囲む開口部を有するゲ
ート電極と前記基板と前記ゲート電極間に絶縁層を有す
る微小電界放出冷陰極において、前記ゲート電極は前記
開口部が前記絶縁層と接しており、かつ前記開口部を除
く前記ゲート電極と前記絶縁層間に空隙を有しかつ前記
ゲート電極は前記開口部以外の場所に単数もしくは複数
の穴を有することを特徴とする微小電界放出冷陰極。 - 【請求項３】 導電性基板もしくは表面に導電層を設け
た絶縁性基板上に第１の絶縁層および第１の絶縁層とエ
ッチングレートの異なる第２の絶縁層を形成する工程
と、前記第１および第２の絶縁層にエミッタを設けたる
ための複数の穴を設ける工程と、前記第１および第２の
絶縁層上にゲート電極を設ける工程と、前記ゲート電極
上に犠牲層を設ける工程と、全面に高融点金属層を設け
る工程と、前記犠牲層をエッチングし前記高融点金属層
と共に除去する工程とを有することを特徴とする微小電
界放出冷陰極の製造方法。 - 【請求項４】 導電性基板もしくは表面に導電層を設け
た絶縁性基板上に絶縁層および第２の犠牲層を形成し前
記第２の犠牲層に複数の第１の穴を設ける工程と、前記
第１の穴以外の部分にエミッタを設けるための複数の第
２の穴を基板に達するまで設ける工程と、前記第２の犠
牲層と絶縁層上にゲート電極を設ける工程と、前記ゲー
ト電極上に第１の犠牲層を設けた後全表面に高融点金属
層を設ける工程と、前記第１および第２の犠牲層をエッ
チングし前記高融点金属層と共に除去する工程とを有す
ることを特徴とする微小電界放出冷陰極の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705893A JP2576760B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 微小電界放出冷陰極とその製造方法 |
| US08/255,723 US5493173A (en) | 1993-06-08 | 1994-06-07 | Field emission cold cathode and method for manufacturing the same |
| US08/561,291 US5651898A (en) | 1993-06-08 | 1995-11-21 | Field emission cold cathode and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705893A JP2576760B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 微小電界放出冷陰極とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349402A true JPH06349402A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2576760B2 JP2576760B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=15189908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13705893A Expired - Fee Related JP2576760B2 (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 微小電界放出冷陰極とその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5493173A (ja) |
| JP (1) | JP2576760B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08236012A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Nec Corp | 集束電極付電界放出型冷陰極 |
| KR100879290B1 (ko) * | 2002-11-26 | 2009-01-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 함몰형 게이트 전극 구조를 갖는 전계 방출 표시 소자 및이 전극 구조의 제조 방법 |
| JP2011508403A (ja) * | 2007-12-28 | 2011-03-10 | セレックス システミ インテグラティ エッセ． ピ． ア． | 高周波三極管型電界放出デバイスおよびその製造プロセス |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5509839A (en) * | 1994-07-13 | 1996-04-23 | Industrial Technology Research Institute | Soft luminescence of field emission display |
| US5880554A (en) * | 1996-02-26 | 1999-03-09 | Industrial Technology Research Institute | Soft luminescence of field emission display |
| KR20040034251A (ko) * | 2002-10-21 | 2004-04-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계방출소자 |
| CN1726578A (zh) * | 2002-12-17 | 2006-01-25 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 显示装置 |
| US10537671B2 (en) | 2006-04-14 | 2020-01-21 | Deka Products Limited Partnership | Automated control mechanisms in a hemodialysis apparatus |
| MX2008013266A (es) | 2006-04-14 | 2008-10-27 | Deka Products Lp | Sistemas, dispositivos y metodos para bombeo de fluido, intercambio de calor, deteccion termica y deteccion de conductividad. |
| KR100785028B1 (ko) * | 2006-11-06 | 2007-12-12 | 삼성전자주식회사 | 전계방출소자의 제조방법 |
| US8042563B2 (en) | 2007-02-27 | 2011-10-25 | Deka Products Limited Partnership | Cassette system integrated apparatus |
| US9028691B2 (en) | 2007-02-27 | 2015-05-12 | Deka Products Limited Partnership | Blood circuit assembly for a hemodialysis system |
| US8409441B2 (en) | 2007-02-27 | 2013-04-02 | Deka Products Limited Partnership | Blood treatment systems and methods |
| US20080253911A1 (en) | 2007-02-27 | 2008-10-16 | Deka Products Limited Partnership | Pumping Cassette |
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| US8393690B2 (en) | 2007-02-27 | 2013-03-12 | Deka Products Limited Partnership | Enclosure for a portable hemodialysis system |
| US8357298B2 (en) | 2007-02-27 | 2013-01-22 | Deka Products Limited Partnership | Hemodialysis systems and methods |
| US20090107335A1 (en) | 2007-02-27 | 2009-04-30 | Deka Products Limited Partnership | Air trap for a medical infusion device |
| CN103845768B (zh) | 2007-02-27 | 2016-09-28 | 德卡产品有限公司 | 血液透析系统及方法 |
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| US8771508B2 (en) | 2008-08-27 | 2014-07-08 | Deka Products Limited Partnership | Dialyzer cartridge mounting arrangement for a hemodialysis system |
| MX2011002251A (es) | 2008-08-27 | 2011-05-19 | Deka Products Lp | Arquitectura de control y metodos para sistemas de tratamiento de la sangre. |
| MX353433B (es) | 2009-10-30 | 2018-01-11 | Deka Products Lp | Aparato y método para detectar la desconexión de un dispositivo de acceso intravascular. |
| JP6109819B2 (ja) | 2011-05-24 | 2017-04-05 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 血液透析システム |
| SG10201604167XA (en) | 2011-05-24 | 2016-07-28 | Deka Products Lp | Blood treatment systems and methods |
| CA3111230A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Deka Products Limited Partnership | A system for controlling fluid flow in a blood pump |
| CA2950325A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Deka Products Limited Partnership | Control systems and methods for blood or fluid handling medical devices |
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1993
- 1993-06-08 JP JP13705893A patent/JP2576760B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-07 US US08/255,723 patent/US5493173A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-11-21 US US08/561,291 patent/US5651898A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5651898A (en) | 1997-07-29 |
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