JPH0711937B2 - 微小真空三極管とその製造方法 - Google Patents
微小真空三極管とその製造方法Info
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- JPH0711937B2 JPH0711937B2 JP33352689A JP33352689A JPH0711937B2 JP H0711937 B2 JPH0711937 B2 JP H0711937B2 JP 33352689 A JP33352689 A JP 33352689A JP 33352689 A JP33352689 A JP 33352689A JP H0711937 B2 JPH0711937 B2 JP H0711937B2
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- Japan
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- exposed
- film
- mask
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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、半導体に比べて放射線損傷や絶縁耐圧に優れ
ている微小真空三極管の構造とその製造方法に関するも
のである。
ている微小真空三極管の構造とその製造方法に関するも
のである。
微小真空三極管の構造と形成方法としては、例えば、第
36回応用物理学関係連合講演会予稿集第２分冊p585 2p-
k-1記載の方法が知られている。第３図（ａ）〜（ｅ）
は、そのような構造および製造方法の一例を示すもので
ある。第３図（ａ）に示すように、窒化珪素（SiN）膜4
1を珪素（Si）基板42上にマスクとして形成し、つい
で、第３図（ｂ）に示すようにSiN膜41をマスクとしてS
i基板42の異方性エッチングを行なう。ついで、第３図
（ｃ）に示すように、絶縁膜（酸化珪素SiO）43と電極
層（タンタリウムTa）44を連続的に蒸着した後、第３図
（ｄ）に示すようにSiN膜41を除去した後、第３図
（ｅ）に示すように絶縁膜43を軽くエッチングする。
36回応用物理学関係連合講演会予稿集第２分冊p585 2p-
k-1記載の方法が知られている。第３図（ａ）〜（ｅ）
は、そのような構造および製造方法の一例を示すもので
ある。第３図（ａ）に示すように、窒化珪素（SiN）膜4
1を珪素（Si）基板42上にマスクとして形成し、つい
で、第３図（ｂ）に示すようにSiN膜41をマスクとしてS
i基板42の異方性エッチングを行なう。ついで、第３図
（ｃ）に示すように、絶縁膜（酸化珪素SiO）43と電極
層（タンタリウムTa）44を連続的に蒸着した後、第３図
（ｄ）に示すようにSiN膜41を除去した後、第３図
（ｅ）に示すように絶縁膜43を軽くエッチングする。
以上述べた形成方法は、電界放射エミッタを単結晶によ
り形成して自己整合によりグリッド、コレクタを形成し
ているものの、マスクを用いて異方性エッチングを行な
っているため、エミッタの先端径が余り小さくできない
こと、又、エミッタは、大気に露呈しているため、実際
の動作時には、真空中に封入する必要があり、このまま
では動作させることが出来ない。又、実際の動作時にお
いても、エミッタ先端から周囲の絶縁膜を見込むことが
出来るので、エミッタからの放出電子あるいは散乱電子
が、周囲の絶縁膜に飛び込みチャージアップを生じさ
せ、動作を不安定なものにする問題があった。
り形成して自己整合によりグリッド、コレクタを形成し
ているものの、マスクを用いて異方性エッチングを行な
っているため、エミッタの先端径が余り小さくできない
こと、又、エミッタは、大気に露呈しているため、実際
の動作時には、真空中に封入する必要があり、このまま
では動作させることが出来ない。又、実際の動作時にお
いても、エミッタ先端から周囲の絶縁膜を見込むことが
出来るので、エミッタからの放出電子あるいは散乱電子
が、周囲の絶縁膜に飛び込みチャージアップを生じさ
せ、動作を不安定なものにする問題があった。
本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去せしめて、
チャージアップの影響を受けにくい微小真空三極管の構
造と自己整合的に真空封入可能な微小真空三極管を形成
する方法を提供することにある。
チャージアップの影響を受けにくい微小真空三極管の構
造と自己整合的に真空封入可能な微小真空三極管を形成
する方法を提供することにある。
本発明の微小真空三極管は、エミッタとグリッド、グリ
ッドとコレクタを絶縁する絶縁膜がエミッタ先端から直
接見込めない構造を有している。
ッドとコレクタを絶縁する絶縁膜がエミッタ先端から直
接見込めない構造を有している。
又、本発明の微小真空三極管の製造方法は、基板上に第
１の金属膜を形成し、ついで、第１の絶縁膜を形成した
後、第１のレジストを第１の絶縁膜上に塗布形成し、つ
いで該第１のレジストをパターニングして所望の寸法に
該第１のレジストのマスクを形成した後、該レジストを
マスクに露呈した前記第１の絶縁膜を途中までエッチン
グした後、残余のレジストを除去する工程と、ついで露
呈した絶縁膜を覆うように第２のレジストを塗布形成し
た後、前記第１のレジストマスク下の絶縁膜上に絶縁膜
の幅より小さく該第２のレジストが残るように該第２の
レジストをパターニングする工程と、ついで残余の第２
のレジストをマスクとして、露呈された前記第１の絶縁
膜を前記第１の金属膜が露呈しないようにエッチング
し、ついで第２の金属膜を蒸着した後、有機洗浄あるい
は酸素（O2）プラズマによって、前記第２のレジストと
第２のレジスト上の不要の蒸着金属を除去した後、前記
金属膜上に第１の金メッキ層を形成してグリッドを形成
する工程と、ついで前記第１の金メッキ層と一部露呈し
ている第１の絶縁膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し
た後、該第２の絶縁膜上に第２のレジストを塗布形成
し、ついで前記第１の金メッキ層に覆われていない第１
の絶縁膜の真上に前記第２のレジストを残すようにパタ
ーニングした後、残余の第２のレジストをマスクとして
第２の絶縁膜を第１の金メッキ層が露呈しないように一
部エッチングし、ついで第３の金属膜を蒸着した後、残
余の第２のレジストと第２のレジスト上の不要の金属膜
を有機洗浄あるいは酸素（O2）プラズマによって除去し
た後、第２の金メッキ層を形成する工程と、ついで第２
の金メッキ層の開口を通して露呈している第２の絶縁膜
をエッチングしたのち、第１の絶縁膜を露呈させ、つい
で第１の絶縁膜をエッチングして第１の金属膜を露呈さ
せた後、第４の金属膜を蒸着してエミッタを形成すると
共に第２の金メッキ層に存在する開口を閉じさせてコレ
クタを形成する工程とを有している。
１の金属膜を形成し、ついで、第１の絶縁膜を形成した
後、第１のレジストを第１の絶縁膜上に塗布形成し、つ
いで該第１のレジストをパターニングして所望の寸法に
該第１のレジストのマスクを形成した後、該レジストを
マスクに露呈した前記第１の絶縁膜を途中までエッチン
グした後、残余のレジストを除去する工程と、ついで露
呈した絶縁膜を覆うように第２のレジストを塗布形成し
た後、前記第１のレジストマスク下の絶縁膜上に絶縁膜
の幅より小さく該第２のレジストが残るように該第２の
レジストをパターニングする工程と、ついで残余の第２
のレジストをマスクとして、露呈された前記第１の絶縁
膜を前記第１の金属膜が露呈しないようにエッチング
し、ついで第２の金属膜を蒸着した後、有機洗浄あるい
は酸素（O2）プラズマによって、前記第２のレジストと
第２のレジスト上の不要の蒸着金属を除去した後、前記
金属膜上に第１の金メッキ層を形成してグリッドを形成
する工程と、ついで前記第１の金メッキ層と一部露呈し
ている第１の絶縁膜を覆うように第２の絶縁膜を形成し
た後、該第２の絶縁膜上に第２のレジストを塗布形成
し、ついで前記第１の金メッキ層に覆われていない第１
の絶縁膜の真上に前記第２のレジストを残すようにパタ
ーニングした後、残余の第２のレジストをマスクとして
第２の絶縁膜を第１の金メッキ層が露呈しないように一
部エッチングし、ついで第３の金属膜を蒸着した後、残
余の第２のレジストと第２のレジスト上の不要の金属膜
を有機洗浄あるいは酸素（O2）プラズマによって除去し
た後、第２の金メッキ層を形成する工程と、ついで第２
の金メッキ層の開口を通して露呈している第２の絶縁膜
をエッチングしたのち、第１の絶縁膜を露呈させ、つい
で第１の絶縁膜をエッチングして第１の金属膜を露呈さ
せた後、第４の金属膜を蒸着してエミッタを形成すると
共に第２の金メッキ層に存在する開口を閉じさせてコレ
クタを形成する工程とを有している。
上記方法に於て、蒸着法によりエミッタを形成している
ため、エミッタの先端径を充分に小さくできる。また、
真空中で蒸着しながら開口を閉じさせるので、素子を封
入する必要がなくチップとして切り出してそのまま実装
することが出来る。
ため、エミッタの先端径を充分に小さくできる。また、
真空中で蒸着しながら開口を閉じさせるので、素子を封
入する必要がなくチップとして切り出してそのまま実装
することが出来る。
又、エミッタの先端から直接絶縁膜を見込まないので、
チャージアップの問題がなく、動作が不安定とならな
い。
チャージアップの問題がなく、動作が不安定とならな
い。
次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第１図に本発明の微小真空三極管の断面を示している。
即ち、本発明では、エミッタ先端からグリッド、コレク
タを絶縁する絶縁膜を見込むことはできず、動作時にチ
ャージアップを起こさず、安定な動作をすることが出来
る。又、エミッタ電極部が真空封止される。
即ち、本発明では、エミッタ先端からグリッド、コレク
タを絶縁する絶縁膜を見込むことはできず、動作時にチ
ャージアップを起こさず、安定な動作をすることが出来
る。又、エミッタ電極部が真空封止される。
第２図（ａ）に示すように、基板21上に第１の金属膜
（例えば、金（Au））22を形成し、ついで、金属膜22の
上に第１の絶縁膜（例えば二酸化珪素（SiO2））23を形
成した後、第１のレジスト（例えばシプレイー社製AZ−
1350）24を第１の絶縁膜23上に塗布形成する。ついで、
第２図（ｂ）に示すように、第１のレジスト24をパター
ニングして、所望の寸法に第１のレジストのマスク25を
形成した後、レジスト25をマスクに露呈した前記第１の
絶縁膜23を途中までエッチングした後、、残余のレジス
ト25を除去する。ついで、第２図（ｃ）に示すように、
露呈した絶縁膜23を覆うように第２のレジスト（例え
ば、東洋曹達社製CMS）26を塗布形成した後、第２図
（ｄ）に示すように前記第１のレジストマスク25下の絶
縁膜上に絶縁膜の幅より小さく該第２のレジスト26が残
るように、該第２のレジスト26をパターニングし、つい
で、残余の第２のレジストをマスク27として、露呈され
た前記第１の絶縁膜23を前記第１の金属膜22が露呈しな
いようにエッチングし、ついで、第２図（ｅ）に示すよ
うに第２の金属膜（例えば金（Au））28を蒸着する。次
に、第２図（ｆ）に示すように有機洗浄あるいは酸素
（O2）プラズマによって、前記第２のレジストマスク27
と第２のレジストマスク27上の不要の蒸着金属28を除去
した後、前記金属膜28上に第１の金メッキ層29を形成し
てグリッド40を形成する。この時、一部露呈していた第
１の絶縁膜23が金メッキ層29で覆われないようにする。
ついで、第２図（ｇ）に示すように、前記第１の金メッ
キ層29と一層露呈している第１の絶縁膜23を覆うように
第２の絶縁膜（例えば、二酸化珪素（SiO2））30を形成
した後、この第２の絶縁膜30上に第２のレジスト（例え
ば東洋曹達社製CMS）31を塗布形成する。ついで、第２
図（ｈ）に示すように前記第１の金メッキ層29に覆われ
ていない第１の絶縁膜23の真上に前記第２のレジスト31
を残すようにパターニングした後、残余の第２のレジス
ト31をマスク32として第２の絶縁膜30を第１の金メッキ
層29が露呈しないように一部エッチングし、ついで、第
３の金属膜33を蒸着した後、第２図（ｉ）に示すように
残余の第２のレジストマスク32と第２のレジストマスク
32上の不要の金属膜33を、有機洗浄あるいは酸素（O2）
プラズマによって除去した後、第２の金メッキ層34を形
成する。この時、一部露呈している第２の絶縁膜30が金
メッキ層34によって完全におおわれないようにする。つ
いで、第２図（ｊ）に示すように、第２の金メッキ層34
が開口35を通して露呈している第２の絶縁膜30をエッチ
ングする。この時、第１の絶縁膜23が後程形成するエミ
ッタ37から見込めないように充分にサイドエッチを入れ
る。第１の金メッキ層29に挟まれている第１の絶縁膜23
を露呈させ、ついで、第１の絶縁膜23をエッチングし
て、第１の金属膜22を露呈させる。ついで、第２図
（ｋ）に示すように、第４の金像膜（例えばタングステ
ン（Ｗ））36を蒸着して、エミッタ37を形成すると共に
第２の金メッキ層34を存在する開口35を閉じさせてコレ
クタ38を形成する。
（例えば、金（Au））22を形成し、ついで、金属膜22の
上に第１の絶縁膜（例えば二酸化珪素（SiO2））23を形
成した後、第１のレジスト（例えばシプレイー社製AZ−
1350）24を第１の絶縁膜23上に塗布形成する。ついで、
第２図（ｂ）に示すように、第１のレジスト24をパター
ニングして、所望の寸法に第１のレジストのマスク25を
形成した後、レジスト25をマスクに露呈した前記第１の
絶縁膜23を途中までエッチングした後、、残余のレジス
ト25を除去する。ついで、第２図（ｃ）に示すように、
露呈した絶縁膜23を覆うように第２のレジスト（例え
ば、東洋曹達社製CMS）26を塗布形成した後、第２図
（ｄ）に示すように前記第１のレジストマスク25下の絶
縁膜上に絶縁膜の幅より小さく該第２のレジスト26が残
るように、該第２のレジスト26をパターニングし、つい
で、残余の第２のレジストをマスク27として、露呈され
た前記第１の絶縁膜23を前記第１の金属膜22が露呈しな
いようにエッチングし、ついで、第２図（ｅ）に示すよ
うに第２の金属膜（例えば金（Au））28を蒸着する。次
に、第２図（ｆ）に示すように有機洗浄あるいは酸素
（O2）プラズマによって、前記第２のレジストマスク27
と第２のレジストマスク27上の不要の蒸着金属28を除去
した後、前記金属膜28上に第１の金メッキ層29を形成し
てグリッド40を形成する。この時、一部露呈していた第
１の絶縁膜23が金メッキ層29で覆われないようにする。
ついで、第２図（ｇ）に示すように、前記第１の金メッ
キ層29と一層露呈している第１の絶縁膜23を覆うように
第２の絶縁膜（例えば、二酸化珪素（SiO2））30を形成
した後、この第２の絶縁膜30上に第２のレジスト（例え
ば東洋曹達社製CMS）31を塗布形成する。ついで、第２
図（ｈ）に示すように前記第１の金メッキ層29に覆われ
ていない第１の絶縁膜23の真上に前記第２のレジスト31
を残すようにパターニングした後、残余の第２のレジス
ト31をマスク32として第２の絶縁膜30を第１の金メッキ
層29が露呈しないように一部エッチングし、ついで、第
３の金属膜33を蒸着した後、第２図（ｉ）に示すように
残余の第２のレジストマスク32と第２のレジストマスク
32上の不要の金属膜33を、有機洗浄あるいは酸素（O2）
プラズマによって除去した後、第２の金メッキ層34を形
成する。この時、一部露呈している第２の絶縁膜30が金
メッキ層34によって完全におおわれないようにする。つ
いで、第２図（ｊ）に示すように、第２の金メッキ層34
が開口35を通して露呈している第２の絶縁膜30をエッチ
ングする。この時、第１の絶縁膜23が後程形成するエミ
ッタ37から見込めないように充分にサイドエッチを入れ
る。第１の金メッキ層29に挟まれている第１の絶縁膜23
を露呈させ、ついで、第１の絶縁膜23をエッチングし
て、第１の金属膜22を露呈させる。ついで、第２図
（ｋ）に示すように、第４の金像膜（例えばタングステ
ン（Ｗ））36を蒸着して、エミッタ37を形成すると共に
第２の金メッキ層34を存在する開口35を閉じさせてコレ
クタ38を形成する。
以上の工程により、第１図に示したような微小真空三極
管が形成される。以上の実施例において、使用された金
属、レジスト、絶縁膜は、これらに限定されるものでは
なく、プロセス上不都合を生じないものであれば使用で
きる。
管が形成される。以上の実施例において、使用された金
属、レジスト、絶縁膜は、これらに限定されるものでは
なく、プロセス上不都合を生じないものであれば使用で
きる。
本発明によれば、エミッタ先端が周囲の絶縁膜を見込む
ことが無いので、チャージアップが生ぜず、動作が不安
定になることが無い。また、素子自身をガラス等により
真空封止する必要が無いため、極めて微小な真空三極管
を形成することが出来る。又、エミッタ自体の先端半径
が10nm以下と極めて小さくできるので先端への電界集中
が大きく電子銃として使用されるエミッタなどと比べ
て、低電圧で電流を放出させることが出来る。更に、エ
ミッタ形成時にはレジストフリーの状態であるため、レ
ジストからのアウトガスの影響がなく、蒸着装置の真空
度で、素子の真空封止が可能である。
ことが無いので、チャージアップが生ぜず、動作が不安
定になることが無い。また、素子自身をガラス等により
真空封止する必要が無いため、極めて微小な真空三極管
を形成することが出来る。又、エミッタ自体の先端半径
が10nm以下と極めて小さくできるので先端への電界集中
が大きく電子銃として使用されるエミッタなどと比べ
て、低電圧で電流を放出させることが出来る。更に、エ
ミッタ形成時にはレジストフリーの状態であるため、レ
ジストからのアウトガスの影響がなく、蒸着装置の真空
度で、素子の真空封止が可能である。
第１図は、本発明の一実施例の微小真空三極管の断面
図、第２図（ａ）〜（ｋ）は、本発明の製造工程を示す
断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は、従来の製造工程例を
示す断面図である。 21……基板、22……第１の金属膜、23……第１の絶縁
膜、24……第１のレジスト、25……第１のレジストマス
ク、26……第２のレジスト、27……第２のレジストマス
ク、28……第２の金属膜、29……第１の金メッキ層、30
……第２の絶縁膜、31……第２のレジスト、32……第２
のレジストマスク、33……第３の金属膜、34……第２の
金メッキ層、35……開口、36……第４の金属膜、37……
エミッタ、38……コレクタ、40……グリッド、41……窒
化珪素（SiN）、42……珪素（Si）基板、43……酸化珪
素（SiO）膜、44……タンタリウム（Ta）膜。
図、第２図（ａ）〜（ｋ）は、本発明の製造工程を示す
断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は、従来の製造工程例を
示す断面図である。 21……基板、22……第１の金属膜、23……第１の絶縁
膜、24……第１のレジスト、25……第１のレジストマス
ク、26……第２のレジスト、27……第２のレジストマス
ク、28……第２の金属膜、29……第１の金メッキ層、30
……第２の絶縁膜、31……第２のレジスト、32……第２
のレジストマスク、33……第３の金属膜、34……第２の
金メッキ層、35……開口、36……第４の金属膜、37……
エミッタ、38……コレクタ、40……グリッド、41……窒
化珪素（SiN）、42……珪素（Si）基板、43……酸化珪
素（SiO）膜、44……タンタリウム（Ta）膜。
Claims (2)
- 【請求項１】エミッタとグリッド、グリッドとコレクタ
を絶縁する絶縁膜がエミッタ先端から直接見込めないよ
うに形成されていることを特徴とする微小真空三極管。 - 【請求項２】基板上に第１の金属膜を形成し、ついで第
１の絶縁膜を形成した後、第１のレジストを第１の絶縁
膜上に塗布形成し、ついで該第１のレジスタとパターニ
ングして所望の寸法に該第１のレジストのマスクを形成
した後、該レジストをマスクに露呈した前記第１の絶縁
膜を途中までエッチングした後、残余のレジストを除去
する工程と、ついで露呈した絶縁膜を覆うように第２の
レジストを塗布形成した後、前記第１のレジストマスク
下の絶縁膜上に絶縁膜の幅より小さく該第２のレジスト
が残るように、該第２のレジストをパターニングする工
程と、ついで残余の第２のレジストをマスクとして、露
呈された前記第１の絶縁膜を前記第１の金属膜が露呈し
ないようにエッチングし、ついで第２の金属膜を蒸着し
た後、有機洗浄あるいは酸素（O2）プラズマによって前
記第２のレジストと第２のレジスト上の不要の蒸着金属
を除去した後、前記金属膜上に第１の金メッキ層を形成
してグリッドを形成する工程と、ついで前記第１の金メ
ッキ層と一部露呈している第１の絶縁膜を覆うように第
２の絶縁膜を形成した後、該第２の絶縁膜上に第２のレ
ジストを塗布形成し、ついで前記第１の金メッキ層に覆
われていない第１の絶縁膜の真上に前記第２のレジスト
を残すようにパターニングした後、残余の第２のレジス
トをマスクとして第２の絶縁膜を第１の金メッキ層が露
呈しないように一部エッチングし、ついで第３の金属膜
を蒸着した後、残余の第２のレジストと第２のレジスト
上の不要の金属膜を有機洗浄あるいは酸素（O2）プラズ
マによって除去した後、第２の金メッキ層を形成する工
程と、ついで第２の金メッキ層の開口を通して露呈して
いる第２の絶縁膜をエッチングしたのち、第１の絶縁膜
を露呈させ、ついで第１の絶縁膜をエッチングして第１
の金属膜を露呈させた後、第４の金属膜を蒸着してエミ
ッタを形成すると共に第２の金メッキ層に存在する開口
を閉じさせてコレクタを形成する工程とを含むことを特
徴とする微小真空三極管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33352689A JPH0711937B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 微小真空三極管とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33352689A JPH0711937B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 微小真空三極管とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03194829A JPH03194829A (ja) | 1991-08-26 |
| JPH0711937B2 true JPH0711937B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=18267028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33352689A Expired - Lifetime JPH0711937B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 微小真空三極管とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711937B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0594761A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Sharp Corp | 電界放出型真空管及びその製造方法 |
| US5696028A (en) * | 1992-02-14 | 1997-12-09 | Micron Technology, Inc. | Method to form an insulative barrier useful in field emission displays for reducing surface leakage |
| US5229331A (en) * | 1992-02-14 | 1993-07-20 | Micron Technology, Inc. | Method to form self-aligned gate structures around cold cathode emitter tips using chemical mechanical polishing technology |
| US5653619A (en) * | 1992-03-02 | 1997-08-05 | Micron Technology, Inc. | Method to form self-aligned gate structures and focus rings |
| JP2694889B2 (ja) * | 1993-03-10 | 1997-12-24 | マイクロン・テクノロジー・インコーポレイテッド | セルフアラインゲート構造および集束リングの形成法 |
| US6022256A (en) * | 1996-11-06 | 2000-02-08 | Micron Display Technology, Inc. | Field emission display and method of making same |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP33352689A patent/JPH0711937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03194829A (ja) | 1991-08-26 |
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