JPH07114109B2 - 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Info
- Publication number
- JPH07114109B2 JPH07114109B2 JP18409589A JP18409589A JPH07114109B2 JP H07114109 B2 JPH07114109 B2 JP H07114109B2 JP 18409589 A JP18409589 A JP 18409589A JP 18409589 A JP18409589 A JP 18409589A JP H07114109 B2 JPH07114109 B2 JP H07114109B2
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- eaves
- tip
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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る。
陰極の製造方法に関するものである。
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
る。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は、80V以上のゲート電圧
で電子放出が起こるとされている。この冷陰極は第４図
に示すように絶縁体基板１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る。ゲート電極３
に対向する冷陰極２の端面には、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0.1
μｍである。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さいため、凸状部４先端部には
２×107V/cmの強電界が形成され、先端部から電界電子
放出が起こる。
る。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は、80V以上のゲート電圧
で電子放出が起こるとされている。この冷陰極は第４図
に示すように絶縁体基板１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る。ゲート電極３
に対向する冷陰極２の端面には、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0.1
μｍである。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さいため、凸状部４先端部には
２×107V/cmの強電界が形成され、先端部から電界電子
放出が起こる。
発明が解決しようとする課題 前記のプレーナ型冷陰極は前述のような特徴を有してい
るが、冷陰極の凸状部４の先端曲率半径を極力小さく形
成させるためにはサブミクロンオーダの微細加工が必要
である。微細加工技術としては、通常ホトエッチング技
術が用いられるが、0.7μｍ以下の微細加工は困難であ
る。従って、これ以上の微細加工はFIB等のマスクレス
エッチング技術が用いられている。しかし、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、また製造
工程のコスト面からも実用化には至っていない。
るが、冷陰極の凸状部４の先端曲率半径を極力小さく形
成させるためにはサブミクロンオーダの微細加工が必要
である。微細加工技術としては、通常ホトエッチング技
術が用いられるが、0.7μｍ以下の微細加工は困難であ
る。従って、これ以上の微細加工はFIB等のマスクレス
エッチング技術が用いられている。しかし、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、また製造
工程のコスト面からも実用化には至っていない。
本発明は、このような従来技術の課題を解決することを
目的とする。
目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、絶縁体基板の表面に形成された対をなす二組
の電極から構成されるプレーナ型冷陰極において、凸状
部を有する冷陰極および前記冷陰極に対向したゲート電
極を形成後、前記絶縁体基板表面を等方性エッチングし
て庇状の冷陰極を形成する。さらに前記冷陰極の庇部分
を冷陰極下部の前悦体基板に沿って超音波により折る
か、あるいは、等方性エッチング技術等を利用して除去
するものである。
の電極から構成されるプレーナ型冷陰極において、凸状
部を有する冷陰極および前記冷陰極に対向したゲート電
極を形成後、前記絶縁体基板表面を等方性エッチングし
て庇状の冷陰極を形成する。さらに前記冷陰極の庇部分
を冷陰極下部の前悦体基板に沿って超音波により折る
か、あるいは、等方性エッチング技術等を利用して除去
するものである。
さらに、上記の方法で製造された微小曲率半径を有する
プレーナ型冷陰極の凸状部下部の絶縁体基板の一部を、
等方性エッチング技術を用いて除去することにより、庇
状の先端形状を有する冷陰極を形成するものである。
プレーナ型冷陰極の凸状部下部の絶縁体基板の一部を、
等方性エッチング技術を用いて除去することにより、庇
状の先端形状を有する冷陰極を形成するものである。
作用 上記の製造方法において、冷陰極下部の絶縁体基板は、
冷陰極の凸状部の両側からエッチングされるため、エッ
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ば、
FIB等のサブミクロンオーダの微細加工技術を用いなく
とも、従来のホトエッ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
が形成される。このようにして形成された冷陰極とゲー
ト電極間に電圧を印加すると、前記冷陰極先端部には強
電界が発生し、低電圧での動作が可能なプレート型冷陰
極が得られる。
冷陰極の凸状部の両側からエッチングされるため、エッ
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ば、
FIB等のサブミクロンオーダの微細加工技術を用いなく
とも、従来のホトエッ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
が形成される。このようにして形成された冷陰極とゲー
ト電極間に電圧を印加すると、前記冷陰極先端部には強
電界が発生し、低電圧での動作が可能なプレート型冷陰
極が得られる。
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。
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。Siウェハー基板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SiO2膜６の表
面に厚さ0.1μｍのWSi2膜７を形成する。このWSi2膜７
をホトエッチング技術によって凸状部８を有する冷陰極
９とゲート電極10を同時に形成する。冷陰極凸状部８と
ゲート電極10の間隔は１〜４μｍ、冷陰極凸状部８の先
端曲率半径は１μｍ程度である（第１図（ａ））。次に
この基板５をバッファエッチ溶液（HF1容とNH4F6溶の混
合液）に浸漬してSiO2膜６を等方性エッチングし、冷陰
極先端部下部に凹部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が0.1μｍ以
下の凸状部12を有する絶縁体基板を形成する（第１図
（ｂ））。このようにして形成した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14を有する冷陰極が形成される（第１図
（ｃ））。
示す。Siウェハー基板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SiO2膜６の表
面に厚さ0.1μｍのWSi2膜７を形成する。このWSi2膜７
をホトエッチング技術によって凸状部８を有する冷陰極
９とゲート電極10を同時に形成する。冷陰極凸状部８と
ゲート電極10の間隔は１〜４μｍ、冷陰極凸状部８の先
端曲率半径は１μｍ程度である（第１図（ａ））。次に
この基板５をバッファエッチ溶液（HF1容とNH4F6溶の混
合液）に浸漬してSiO2膜６を等方性エッチングし、冷陰
極先端部下部に凹部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が0.1μｍ以
下の凸状部12を有する絶縁体基板を形成する（第１図
（ｂ））。このようにして形成した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14を有する冷陰極が形成される（第１図
（ｃ））。
なお、冷陰極の膜厚は、0.1μｍに限られるものではな
い。膜厚が厚い場合には、超音波により庇状部分を折る
前に、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ッチングした後
に、超音波で折れば均一な冷陰極先端部の形成が可能と
なる。
い。膜厚が厚い場合には、超音波により庇状部分を折る
前に、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ッチングした後
に、超音波で折れば均一な冷陰極先端部の形成が可能と
なる。
また、電極材料と絶縁材料の組合せは、WSi2とSiO2に限
られるものではなく、電極材料としてW,Mo,W2C,NbC,HfC
等高融点、低仕事関数でかつバッファエッチ溶液に難溶
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
る。
られるものではなく、電極材料としてW,Mo,W2C,NbC,HfC
等高融点、低仕事関数でかつバッファエッチ溶液に難溶
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
る。
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
冷陰極を示す。
冷陰極を示す。
本実施例は、絶縁体基板上のWSi2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
分を形成する。次に、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
等方エッチングする。下方向からのエッチングは、0.1
μｍ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に沿って起こるため、庇状部分が除去され
れば、0.1μｍ以下の先端曲率半径の凸状部16を有する
冷陰極17が形成される。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18の膜厚は0.1μｍ程度で
ある。
し、実施例１と同様の方法により冷陰極先端部に庇状部
分を形成する。次に、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
等方エッチングする。下方向からのエッチングは、0.1
μｍ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に沿って起こるため、庇状部分が除去され
れば、0.1μｍ以下の先端曲率半径の凸状部16を有する
冷陰極17が形成される。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18の膜厚は0.1μｍ程度で
ある。
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。
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（H
F1容とNH4F6容の混合液）に浸漬してSiO2膜19を等方性
エッチングすることによって、冷陰極先端部に庇状部分
20を形成する。
半径が0.1μｍ以下の冷陰極を、バッファエッチ溶液（H
F1容とNH4F6容の混合液）に浸漬してSiO2膜19を等方性
エッチングすることによって、冷陰極先端部に庇状部分
20を形成する。
このように構成した冷陰極とゲート電極間に50〜70Vの
電圧を印加すると、冷陰極先端部には107V/cm以上の強
電界が発生し、先端部から電界電子放出が起こる。
電圧を印加すると、冷陰極先端部には107V/cm以上の強
電界が発生し、先端部から電界電子放出が起こる。
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
用いなくとも、0.1μｍ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、100V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め、大面積
の画像表示装置の電子源としては、非常に有利な製造方
法となる。
用いなくとも、0.1μｍ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、100V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め、大面積
の画像表示装置の電子源としては、非常に有利な製造方
法となる。
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図、第２図は、本
発明の他の実施例におけるプレーナ型冷陰極の斜視図、
第３図は、本発明の更に他の実施例におけるプレーナ型
冷陰極の斜視図、第４図は、従来のプレーナ型冷陰極の
斜視図である。 １……絶縁体基板、2,9,17……冷陰極、3,10,18……ゲ
ート電極、４、８、14、16……冷陰極凸状部、５……Si
ウェハー基板、６、19……絶縁層、11……絶縁層凹部、
12、15……絶縁体凸状部、20……冷陰極庇状部分。
の製造プロセスを説明するための工程図、第２図は、本
発明の他の実施例におけるプレーナ型冷陰極の斜視図、
第３図は、本発明の更に他の実施例におけるプレーナ型
冷陰極の斜視図、第４図は、従来のプレーナ型冷陰極の
斜視図である。 １……絶縁体基板、2,9,17……冷陰極、3,10,18……ゲ
ート電極、４、８、14、16……冷陰極凸状部、５……Si
ウェハー基板、６、19……絶縁層、11……絶縁層凹部、
12、15……絶縁体凸状部、20……冷陰極庇状部分。
Claims (4)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18409589A JPH07114109B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プレーナ型冷陰極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18409589A JPH07114109B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プレーナ型冷陰極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349129A JPH0349129A (ja) | 1991-03-01 |
| JPH07114109B2 true JPH07114109B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=16147307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18409589A Expired - Fee Related JPH07114109B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | プレーナ型冷陰極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114109B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2601091B2 (ja) * | 1991-02-22 | 1997-04-16 | 松下電器産業株式会社 | 電子放出素子 |
| US5343110A (en) * | 1991-06-04 | 1994-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electron emission element |
| EP0681312B1 (en) * | 1993-11-24 | 2003-02-26 | TDK Corporation | Cold-cathode electron source element and method for producing the same |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP18409589A patent/JPH07114109B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349129A (ja) | 1991-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |