JPH0719531B2 - Micro vacuum triode manufacturing method - Google Patents
Micro vacuum triode manufacturing methodInfo
- Publication number
- JPH0719531B2 JPH0719531B2 JP15263289A JP15263289A JPH0719531B2 JP H0719531 B2 JPH0719531 B2 JP H0719531B2 JP 15263289 A JP15263289 A JP 15263289A JP 15263289 A JP15263289 A JP 15263289A JP H0719531 B2 JPH0719531 B2 JP H0719531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal thin
- thin film
- opening
- film
- forming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子に比べて放射線損傷、絶縁耐圧に
優れている微小真空三極管製造方法に関するものであ
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a micro vacuum triode, which is more excellent in radiation damage and dielectric strength than semiconductor elements.
（従来の技術） 微小真空三極管の形成方法として、例えば、第36回応用
物理学関係連合講演会講演予稿集第２分冊p.585 2p-k-
11記載の方法が知られている。第５図ａ）〜ｅ）はその
ような製造方法の一例を示すものである。第５図ａ）に
示すように、窒化ケイ素（SiN）膜21をケイ素（Si）22
基板上にマスクとして形成し、次いで、第５図ｂ）に示
すように前記SiN膜21をマスクとしてSi基板の異方性エ
ッチングを行なう。次いで第５図ｃ）に示すように絶縁
膜（酸化ケイ素SiO）23と電極層（タンタリウムTa）24
を連続的に蒸着した後、第５図ｄ）に示すようにSiN膜2
1を除去した後、第５図ｅ）に示すように絶縁膜22をエ
ッチング除去する。(Prior Art) As a method of forming a micro vacuum triode, for example, the 2nd volume p.585 2p-k-
The method described in 11 is known. FIGS. 5A to 5E show an example of such a manufacturing method. As shown in FIG. 5 a), the silicon nitride (SiN) film 21 is replaced with silicon (Si) 22.
It is formed as a mask on the substrate, and then the Si substrate is anisotropically etched using the SiN film 21 as a mask as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5c), an insulating film (silicon oxide SiO) 23 and an electrode layer (tantalum Ta) 24 are formed.
After the continuous vapor deposition of SiN, as shown in FIG.
After removing 1, the insulating film 22 is removed by etching as shown in FIG.
（発明が解決しようとする問題点） 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、コレクターを形
成しているものの、マスクを用いて異方性エッチングを
行なっている為、エミッタの先端径が余り小さく出来な
いこと、又、エミッタは大気に露出している為、実際の
動作時では、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できない。(Problems to be Solved by the Invention) In the forming method described above, although the field emission emitter is formed of a single crystal and the grid and collector are formed by self-alignment, anisotropic etching is performed using a mask. Since it is carried out, the tip diameter of the emitter can not be made too small, and since the emitter is exposed to the atmosphere, it is necessary to enclose it in a vacuum during actual operation, so it can not be operated as it is .
本発明の目的は、このような従来の欠点を除去せしめ
て、自己整合的に微小真空三極管を形成する方法を提供
することにある。It is an object of the present invention to provide a method for forming a micro vacuum triode in a self-aligned manner by eliminating such a conventional defect.
（問題を解決するための手段） 基板上に第１の金属薄膜が形成され、その上に第１の絶
縁膜が形成され、次いで第２の金属薄膜がその上に形成
され、さらにその上に第２の絶縁膜が形成され、次い
で、その上に、第３の金属薄膜が形成されており、さら
に第１の絶縁膜と第２の絶縁膜が第２の金属薄膜の開口
を通して接触している構造の微小三極管の製造方法にお
いて、第３の金属薄膜上にマスク用膜材形成して、パタ
ーニングすることにより第２の金属薄膜の開口の上方に
前記マスク用膜材の開口を形成する。次いで前記開口を
通して、第３の金属薄膜を除去して開口を形成する。次
いで第３の金属薄膜の前記開口をマスクとして第２及び
第１の絶縁膜を除去して、第１の金属薄膜を露呈させ
る。次いで、第４の金属を第３の金属薄膜の開口が閉じ
るまで真空中で飛着することを特徴としている。(Means for Solving the Problem) A first metal thin film is formed on a substrate, a first insulating film is formed thereon, and then a second metal thin film is formed thereon, and further thereon. A second insulating film is formed, and then a third metal thin film is formed on the second insulating film. Further, the first insulating film and the second insulating film contact each other through the opening of the second metal thin film. In the method of manufacturing a microtriode having the structure described above, a mask film material is formed on the third metal thin film and patterned to form an opening of the mask film material above the opening of the second metal thin film. Then, the third metal thin film is removed through the opening to form the opening. Then, the second and first insulating films are removed using the opening of the third metal thin film as a mask to expose the first metal thin film. Then, the fourth metal is sprayed in vacuum until the opening of the third metal thin film is closed.
（作用） 上記方法において、真空中で金属粒子を飛ばしながらエ
ミッタを成形している為、エミッタの先端径を充分に小
さくすることができる。又、真空中で開口を閉じさせる
ので素子を真空封止する必要がなく、チップとして切り
出してそのまま、実装することができる。(Operation) In the above method, since the emitter is molded while the metal particles are blown in a vacuum, the tip diameter of the emitter can be made sufficiently small. Further, since the opening is closed in vacuum, the element does not need to be vacuum-sealed and can be cut out as a chip and mounted as it is.
（実施例） 以下、第１図〜第４図を参照して本発明の実施例を詳細
説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to Figs.
本発明の方法によって形成される微小真空三極管の断面
図を第１図に示している。即ち、本方法では、エミッタ
の形成と素子の真空封止が同時に行なえる。第２図に示
すように、基板10上にエミッタ電極金属（例えば金（A
u）11を蒸着した後、第１の絶縁膜（例えば二酸化ケイ
素（SiO2））12をエミッタ電極金属11上に成長し、次い
で、絶縁膜12上にグリッド電極金属（例えばタングステ
ン（Ｗ））13を蒸着する。その後、グリッド電極金属13
上にポジ型レジスト（例えばポリメチルメタアクリレー
トPMMA（C5H8O2ｎ）31を塗布形成した後、電子線あ
るは光学露光により、レジスト開口を形成する。次い
で、第３図に示すように露呈されたグリッド電極金属13
をドライエッチグ（例えば四フッ化炭素（CF4））によ
り除去する。次いで、レジスト31を除去した後、第２の
絶縁膜（例えばSiO2）14を成長する。その後、絶縁膜14
上にカソード電極金属（例えばＷ）15を蒸着する。次い
でポジ型レジスト（例えばPMMA）32を塗布形成した後、
電子線あるいは光学露光によりレジスト開口を形成し
て、カソード電極15の一部を露呈させる。このときのレ
ジスト開口位置は、グリッド電極開口の真上であり、グ
リッド電極開口寸法は、レジスト開口寸法より大きくし
ておく。次いで第４図に示すように露呈されたカソード
電極15をドライエッチング（例えばCF4）により除去
し、第２の絶縁膜14を露呈させる。次いで、カソード電
極15の開口を通して第２の絶縁膜14の一部及び第１の絶
縁膜12の一部をウェットエッチング（例えばバッファー
ドフッ酸）により、除去して、カソード電極11を一部露
呈させる。次いで、エミッタ金属（例えばＷ）16をカソ
ード電極15の開口が閉じるまで蒸着することにより、第
１図に示すようにエミッタ17が真空封止された微小真空
三極管を形成することができる。以上の実施例において
使用された金属、マスク用膜材として用いたレジスト
は、これに限定されるものではなく、プロセス上不都合
が生じないものであれば使用できる。また、金属薄膜や
絶縁膜を除去する方法もここに示した方法に限定されな
い。金属薄膜の形成は蒸着に限らず真空中で金属粒子を
飛着させる方法であればスパッタ法などでもよい。この
とき真空度は10-5torr以上であれば充分である。A cross-sectional view of a micro vacuum triode formed by the method of the present invention is shown in FIG. That is, in this method, the formation of the emitter and the vacuum sealing of the device can be performed at the same time. As shown in FIG. 2, an emitter electrode metal (for example, gold (A
u) After vapor deposition of 11, a first insulating film (eg, silicon dioxide (SiO 2 )) 12 is grown on the emitter electrode metal 11, and then a grid electrode metal (eg, tungsten (W)) is formed on the insulating film 12. Evaporate 13. Then the grid electrode metal 13
After a positive type resist (eg, polymethylmethacrylate PMMA (C 5 H 8 O 2 n) 31 is applied and formed thereon, a resist opening is formed by electron beam or optical exposure. Then, as shown in FIG. Exposed grid electrode metal 13
Are removed by dry etching (for example, carbon tetrafluoride (CF 4 )). Then, after removing the resist 31, a second insulating film (for example, SiO 2 ) 14 is grown. Then, the insulating film 14
A cathode electrode metal (for example, W) 15 is vapor-deposited thereon. Next, after applying and forming a positive type resist (for example, PMMA) 32,
A resist opening is formed by electron beam or optical exposure to expose a part of the cathode electrode 15. The resist opening position at this time is right above the grid electrode opening, and the grid electrode opening dimension is made larger than the resist opening dimension. Next, as shown in FIG. 4, the exposed cathode electrode 15 is removed by dry etching (for example, CF4) to expose the second insulating film 14. Then, a part of the second insulating film 14 and a part of the first insulating film 12 are removed through an opening of the cathode electrode 15 by wet etching (eg, buffered hydrofluoric acid) to partially expose the cathode electrode 11. Let Then, by depositing an emitter metal (for example, W) 16 until the opening of the cathode electrode 15 is closed, a micro vacuum triode in which the emitter 17 is vacuum-sealed as shown in FIG. 1 can be formed. The metal used in the above examples and the resist used as the film material for the mask are not limited to these, and any resist that does not cause inconvenience in the process can be used. Further, the method of removing the metal thin film or the insulating film is not limited to the method shown here. The formation of the metal thin film is not limited to vapor deposition, and a sputtering method or the like may be used as long as it is a method of depositing metal particles in a vacuum. At this time, it is sufficient if the degree of vacuum is 10 -5 torr or more.
（発明の効果） 本発明によれば素子自体をガラス等により真空封止する
必要がない為、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できる。さらに、エミッタの形成時
にはレジストフリーの状態である為、レジストからのア
ウトガスの影響が無く、金属薄膜の形成装置の真空度
で、素子の真空封止が可能である。(Effect of the Invention) According to the present invention, since it is not necessary to vacuum seal the element itself with glass or the like, it is possible to form an extremely minute vacuum triode. In addition, since the tip diameter of the emitter itself can be made extremely small at 10 nm or less, the electric field is concentrated on the tip, and a current can be emitted at a lower voltage than an emitter used as an electron gun. Further, since the resist is free when the emitter is formed, there is no influence of outgas from the resist, and the element can be vacuum-sealed by the vacuum degree of the metal thin film forming apparatus.
第１図は、本発明の実施例により得られる微小真空三極
管の断面図、第２図から第４図は、本発明の実施例を示
す断面工程図、第５図ａ）からｅ）は従来例を示す断面
図である。 図において、10……基板、11……エミッタ電極、12……
第１の絶縁膜、13……グリッド電極、14……第２の絶縁
膜、15……カソード電極、16……エミッタ金属、17……
エミッタ、21……SiN、22……Si基板、23……SiO膜、24
……Ta膜、31,32……ポジ型レジスト。FIG. 1 is a sectional view of a micro vacuum triode obtained according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are sectional process drawings showing an embodiment of the present invention, and FIGS. It is sectional drawing which shows an example. In the figure, 10 ... Substrate, 11 ... Emitter electrode, 12 ...
First insulating film, 13 ... Grid electrode, 14 ... Second insulating film, 15 ... Cathode electrode, 16 ... Emitter metal, 17 ...
Emitter, 21 …… SiN, 22 …… Si substrate, 23 …… SiO film, 24
…… Ta film, 31,32 …… Positive resist.
Claims (1)
に第１の絶縁膜を形成し、次いで第２の金属薄膜を形成
する工程と、第２の金属薄膜上に第１のマスク用膜材を
形成させパターニングすることにより所定の部分に開口
部を形成する工程と、前記第１のマスク用膜材をマスク
として前記開口部の下側部分に相当する第２の金属薄膜
を除去することにより第２の金属薄膜に開口部を形成
し、第１のマスク用膜材を除去する工程と次いで第２の
金属薄膜上に第２の絶縁膜とに、第３の金属薄膜を順次
形成させる工程と、第３の金属薄膜上に第２のマスク用
膜材を形成してパターニングすることにより第２の金属
薄膜の開口部の上方に第２のマスク用膜材の開口部を形
成する工程と、次いで第２のマスク用膜材開口部を通し
て、第３の金属薄膜を除去して開口部を形成する工程
と、次いで第３の金属薄膜の前記開口部を通して第２及
び第１の絶縁膜を除去して、第１の金属薄膜を露呈させ
る工程と、第４の金属膜を第３の金属薄膜の開口が閉じ
るまで真空中で飛着する工程とを備えたことを特徴とす
る微小真空三極管の製造方法。1. A step of forming a first metal thin film on a substrate, forming a first insulating film thereon, and then forming a second metal thin film, and a step of forming a first metal thin film on the second metal thin film. Forming an opening portion in a predetermined portion by forming and patterning the masking film material, and a second metal thin film corresponding to a lower portion of the opening portion using the first masking film material as a mask. To form an opening in the second metal thin film to remove the first masking film material, and then the second insulating film on the second metal thin film, and the third metal thin film. And the step of sequentially forming the second mask film material on the third metal thin film and patterning the second mask film material above the opening of the second metal thin film to form the opening of the second mask film material. Forming the third metal thin film through the second mask film material opening. Removing to form an opening, then removing the second and first insulating films through the opening in the third metal thin film to expose the first metal thin film, and a fourth metal And a step of ejecting the film in a vacuum until the opening of the third metal thin film is closed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15263289A JPH0719531B2 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Micro vacuum triode manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15263289A JPH0719531B2 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Micro vacuum triode manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0317933A JPH0317933A (en) | 1991-01-25 |
| JPH0719531B2 true JPH0719531B2 (en) | 1995-03-06 |
Family
ID=15544634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15263289A Expired - Lifetime JPH0719531B2 (en) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Micro vacuum triode manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719531B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3139375B2 (en) * | 1996-04-26 | 2001-02-26 | 日本電気株式会社 | Method of manufacturing field emission cold cathode |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP15263289A patent/JPH0719531B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0317933A (en) | 1991-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3226238B2 (en) | Field emission cold cathode and method of manufacturing the same | |
| US5112436A (en) | Method of forming planar vacuum microelectronic devices with self aligned anode | |
| JP2918637B2 (en) | Micro vacuum tube and manufacturing method thereof | |
| US5857885A (en) | Methods of forming field emission devices with self-aligned gate structure | |
| US6570305B1 (en) | Field emission electron source and fabrication process thereof | |
| JP3303908B2 (en) | Micro cold cathode and manufacturing method thereof | |
| JPH0719531B2 (en) | Micro vacuum triode manufacturing method | |
| JPH03194829A (en) | Micro vacuum triode and manufacture thereof | |
| KR0183483B1 (en) | Manufacture of electric field emission cold cathode | |
| JP2811755B2 (en) | Manufacturing method of micro vacuum triode | |
| JPH0594765A (en) | Patterning method | |
| JPH03295131A (en) | Electric field emission element and manufacture thereof | |
| JP3044603B2 (en) | Method of manufacturing field emission device | |
| US5893787A (en) | Application of fast etching glass for FED manufacturing | |
| JPH0652791A (en) | Manufacture of electron gun | |
| US5953580A (en) | Method of manufacturing a vacuum device | |
| JPH04292832A (en) | Micro vacuum element | |
| JP2846988B2 (en) | Field emission type electron emission element | |
| JPH0541152A (en) | Manufacture of electric field emission cathode | |
| JPH0794083A (en) | Field emitting cathode and its manufacture | |
| JP2956565B2 (en) | Method of manufacturing field emission cold cathode | |
| JPH0652789A (en) | Electron gun and its manufacture | |
| JPH05242796A (en) | Manufacture of electron emission element | |
| JPH11232996A (en) | Field emission type electron source and manufacture thereof | |
| KR0156446B1 (en) | Method of manufacturing triple electroded field emitter by self-arranging method |