JPH0831308A - 電界放出冷陰極の製造方法 - Google Patents
電界放出冷陰極の製造方法Info
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- JPH0831308A JPH0831308A JP18280294A JP18280294A JPH0831308A JP H0831308 A JPH0831308 A JP H0831308A JP 18280294 A JP18280294 A JP 18280294A JP 18280294 A JP18280294 A JP 18280294A JP H0831308 A JPH0831308 A JP H0831308A
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- cold cathode
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- 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
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- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コーン形状のエミッタを形成した後に電界放
出冷陰極を作成する。 【構成】 コーン形状のエミッタ（２）をドライエッチ
ングによって形成する。エミッタ（２）を覆うように絶
縁層（３）及びゲート電極（４）を堆積した後、レジス
ト（５）を用いて平坦化を図り、エッチバック法によっ
てコーン形状のエミッタの先端を露出することによって
電界放出冷陰極を作成する。絶縁層成膜前にエミッタ
（２）を形成するため、エミッタ材料の成膜条件の自由
度が高く、エミッタのコーティングも容易である。
出冷陰極を作成する。 【構成】 コーン形状のエミッタ（２）をドライエッチ
ングによって形成する。エミッタ（２）を覆うように絶
縁層（３）及びゲート電極（４）を堆積した後、レジス
ト（５）を用いて平坦化を図り、エッチバック法によっ
てコーン形状のエミッタの先端を露出することによって
電界放出冷陰極を作成する。絶縁層成膜前にエミッタ
（２）を形成するため、エミッタ材料の成膜条件の自由
度が高く、エミッタのコーティングも容易である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界放出冷陰極の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】真空マイクロデバイス用の電界放出冷陰
極の構造及び製造方法としてはいくつかの方法が提案さ
れている。たとえば、図３に示す、絶縁層、ゲート電極
をホール型に加工した後、Ｍｏ（モリブデン）を蒸着し
てコーンを形成するスピント型がある（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉ
ｎｄｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ．３８，Ｎ
ｏ．１０，１９９１，ｐ．２３５５）。
極の構造及び製造方法としてはいくつかの方法が提案さ
れている。たとえば、図３に示す、絶縁層、ゲート電極
をホール型に加工した後、Ｍｏ（モリブデン）を蒸着し
てコーンを形成するスピント型がある（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉ
ｎｄｔ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，ｖｏｌ．３８，Ｎ
ｏ．１０，１９９１，ｐ．２３５５）。
【０００３】図３に示すものは、次の工程で形成され
る。高伝導率Ｓｉ基板（３１）上に絶縁層となる酸化膜
（ＳｉＯ2 DIELECTRIC）（３２）を０．１μｍ、ゲート
電極となるＭｏ(Metal Gate)（３３）を０．２５μｍ堆
積する。Ｍｏ上にＥＢ露光によって約１μｍのホールパ
ターンをアレイ上に形成する。このパターンを用いて、
酸化膜（３２）とＭｏ（３３）をエッチングする。ゲー
ト電極にＡｌの犠牲層を斜め蒸着した後、Ｍｏをこのホ
ール内に蒸着して、Ｍｏ(Metal Tips)コーンを形成す
る。最後にＡｌの犠牲層をエッチングによって除去して
陰極を作成する。
る。高伝導率Ｓｉ基板（３１）上に絶縁層となる酸化膜
（ＳｉＯ2 DIELECTRIC）（３２）を０．１μｍ、ゲート
電極となるＭｏ(Metal Gate)（３３）を０．２５μｍ堆
積する。Ｍｏ上にＥＢ露光によって約１μｍのホールパ
ターンをアレイ上に形成する。このパターンを用いて、
酸化膜（３２）とＭｏ（３３）をエッチングする。ゲー
ト電極にＡｌの犠牲層を斜め蒸着した後、Ｍｏをこのホ
ール内に蒸着して、Ｍｏ(Metal Tips)コーンを形成す
る。最後にＡｌの犠牲層をエッチングによって除去して
陰極を作成する。
【０００４】あるいは、図４に示す従来技術では、、シ
リコン基板（４１）の等方性エッチングによりシリコン
を台形に加工した後、熱酸化によって冷陰極コーンを形
成し、絶縁層（４２）、ゲート電極（４３）を順次堆積
する方法がある（第５３回応用物理学術講演会講演予行
集１９ａ−ｚｍ−６）。これはシリコン基板（４１）上
にＳｉのウエットエッチング用マスクとして約２μｍの
ＳｉＯ2 円形パターン（キャップ）を作成する。アルカ
リエッチャント（ＫＯＨ）を用いてシリコンをコーン形
状にエッチングする。キャップを残したままで、酸化炉
を用いてシリコン表面を熱酸化し約０．３μｍのＳｉＯ
2層（絶縁層）を形成する。ＥＢ蒸着装置によってゲー
ト電極（Ｍｏ）を約０．３μｍ斜め蒸着する。バッファ
ードフッ酸を用いてＳｉＯ2 をエッチングして、エミッ
タの電子放出点を作成するものである。
リコン基板（４１）の等方性エッチングによりシリコン
を台形に加工した後、熱酸化によって冷陰極コーンを形
成し、絶縁層（４２）、ゲート電極（４３）を順次堆積
する方法がある（第５３回応用物理学術講演会講演予行
集１９ａ−ｚｍ−６）。これはシリコン基板（４１）上
にＳｉのウエットエッチング用マスクとして約２μｍの
ＳｉＯ2 円形パターン（キャップ）を作成する。アルカ
リエッチャント（ＫＯＨ）を用いてシリコンをコーン形
状にエッチングする。キャップを残したままで、酸化炉
を用いてシリコン表面を熱酸化し約０．３μｍのＳｉＯ
2層（絶縁層）を形成する。ＥＢ蒸着装置によってゲー
ト電極（Ｍｏ）を約０．３μｍ斜め蒸着する。バッファ
ードフッ酸を用いてＳｉＯ2 をエッチングして、エミッ
タの電子放出点を作成するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の製造方
法によれば、前者では絶縁層及びゲート電極形成後にリ
フトオフ法によりＭｏのエミッタを蒸着するため、成膜
温度や基板に対する蒸着粒子の方向性など成膜条件に制
約が多く、良質な結晶を得るのが困難である。また剥離
層であるＡｌを斜め蒸着するので、たとえ基板を自公転
させても基板内でのＡｌの蒸着状態に違いが生じるた
め、形成されるエミッタの形状が面内の各部で不均一に
なる。さらにどちらの方法の最後にコーン先端を形成す
るので、コーン材料の改質及び他材料のコーティングが
難しいという問題があった。
法によれば、前者では絶縁層及びゲート電極形成後にリ
フトオフ法によりＭｏのエミッタを蒸着するため、成膜
温度や基板に対する蒸着粒子の方向性など成膜条件に制
約が多く、良質な結晶を得るのが困難である。また剥離
層であるＡｌを斜め蒸着するので、たとえ基板を自公転
させても基板内でのＡｌの蒸着状態に違いが生じるた
め、形成されるエミッタの形状が面内の各部で不均一に
なる。さらにどちらの方法の最後にコーン先端を形成す
るので、コーン材料の改質及び他材料のコーティングが
難しいという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に堆積
した層をエッチングし、エミッタを形成し、前記エミッ
タ上に絶縁膜及びゲート電極を堆積した後、エッチバッ
ク法によりゲート電極を開口させ、次いでエミッタの先
端を露出させることを特徴とする電界放出冷陰極の製造
方法である。また、本発明は、基板上に堆積した層がタ
ンタルであることを特徴とする上記の電界放出冷陰極の
製造方法であり、さらに、エミッタ上の絶縁膜が、陽極
酸化を用いて形成するものであることを特徴とする上記
の電界放出冷陰極の製造方法である。
した層をエッチングし、エミッタを形成し、前記エミッ
タ上に絶縁膜及びゲート電極を堆積した後、エッチバッ
ク法によりゲート電極を開口させ、次いでエミッタの先
端を露出させることを特徴とする電界放出冷陰極の製造
方法である。また、本発明は、基板上に堆積した層がタ
ンタルであることを特徴とする上記の電界放出冷陰極の
製造方法であり、さらに、エミッタ上の絶縁膜が、陽極
酸化を用いて形成するものであることを特徴とする上記
の電界放出冷陰極の製造方法である。
【０００７】
【作用】上記の従来技術の問題点はコーンの蒸着または
コーン先端の形成が絶縁層及びゲート電極の形成後に行
われるために生じる。本発明においては先ずエミッタと
なるコーンを形成し、その後に絶縁層、ゲート電極を堆
積し、さらにエッチバック法によってコーン先端部のゲ
ート電極を開口させ、最後にコーン先端を露出するの
で、良質なコーン材料が容易に成膜できる。コーン形成
後にコーンにコーティングが可能である。またゲート電
極の開口径が絶縁膜の厚さで決定されるため、開口径の
均一性が高く、また微細化も容易となる。また本発明に
よれば、基板温度とスパッタガス圧を最適化したスパッ
タリング法で堆積したＴａから成るコーンを形成した後
に絶縁層、ゲート電極を堆積することが可能であり緻密
で表面が滑らかな良質な結晶を得ることができる。また
コーン形成後のコーティング及び材料の改質も可能とな
る。コーンの形状はドライエッチングで形成されるため
再現性、均一性ともに高いものが得られる。エミッタ−
ゲート間の距離は絶縁層の厚さによって決まるので、再
現性が高い。
コーン先端の形成が絶縁層及びゲート電極の形成後に行
われるために生じる。本発明においては先ずエミッタと
なるコーンを形成し、その後に絶縁層、ゲート電極を堆
積し、さらにエッチバック法によってコーン先端部のゲ
ート電極を開口させ、最後にコーン先端を露出するの
で、良質なコーン材料が容易に成膜できる。コーン形成
後にコーンにコーティングが可能である。またゲート電
極の開口径が絶縁膜の厚さで決定されるため、開口径の
均一性が高く、また微細化も容易となる。また本発明に
よれば、基板温度とスパッタガス圧を最適化したスパッ
タリング法で堆積したＴａから成るコーンを形成した後
に絶縁層、ゲート電極を堆積することが可能であり緻密
で表面が滑らかな良質な結晶を得ることができる。また
コーン形成後のコーティング及び材料の改質も可能とな
る。コーンの形状はドライエッチングで形成されるため
再現性、均一性ともに高いものが得られる。エミッタ−
ゲート間の距離は絶縁層の厚さによって決まるので、再
現性が高い。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。
する。
【実施例１】図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施例の
電界放出冷陰極の製造方法を示すものである。まず図１
（ａ）に示すようにシリコン基板（１１）上にタンタル
膜（１）をスパッタ法で０．５μｍ堆積する。この際に
基板温度を２７０℃に加熱し、スパッタガス（Ｘｅ）の
圧力を０．４５Ｐａで成膜すると、内部応力が小さく、
緻密な構造のＴａが得られる。そしてタンタル膜（１）
にレジストパターン（５）を形成する。 次に、図１
（ｂ）に示すようにタンタルをＳＦ6ガスをエッチャン
トにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）によって
等方性エッチングして、エミッタ（２）となるコーン形
状を得る。そして図１（ｃ）のように、レジスト（５）
をアッシングによって除去した後、図１（ｄ）に示すよ
うエミッタ（２）となるタンタルのコーン形状上に酸化
膜（３）をＬＰＣＶＤによって０．２μｍ堆積する。こ
のとき、成膜速度が大きいと、コーン先端部に空洞がで
きてしまうので、ガス流量を少なくして、成膜速度を制
御する必要がある。絶縁層（３）の上にゲート電極とし
てタンタル（４）をスパッタ法で０．２μｍ堆積する。
また、ここでタンタルの膜厚をゲート電極の高さと等し
くすると、エッチバックの工程で終点検出が容易にな
る。
電界放出冷陰極の製造方法を示すものである。まず図１
（ａ）に示すようにシリコン基板（１１）上にタンタル
膜（１）をスパッタ法で０．５μｍ堆積する。この際に
基板温度を２７０℃に加熱し、スパッタガス（Ｘｅ）の
圧力を０．４５Ｐａで成膜すると、内部応力が小さく、
緻密な構造のＴａが得られる。そしてタンタル膜（１）
にレジストパターン（５）を形成する。 次に、図１
（ｂ）に示すようにタンタルをＳＦ6ガスをエッチャン
トにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）によって
等方性エッチングして、エミッタ（２）となるコーン形
状を得る。そして図１（ｃ）のように、レジスト（５）
をアッシングによって除去した後、図１（ｄ）に示すよ
うエミッタ（２）となるタンタルのコーン形状上に酸化
膜（３）をＬＰＣＶＤによって０．２μｍ堆積する。こ
のとき、成膜速度が大きいと、コーン先端部に空洞がで
きてしまうので、ガス流量を少なくして、成膜速度を制
御する必要がある。絶縁層（３）の上にゲート電極とし
てタンタル（４）をスパッタ法で０．２μｍ堆積する。
また、ここでタンタルの膜厚をゲート電極の高さと等し
くすると、エッチバックの工程で終点検出が容易にな
る。
【０００９】次いで、図１（ｅ）に示すように、レジス
ト（５）をスピン塗布して平坦化し、それを図１（ｆ）
のようにＳＦ6ガスをエッチャントにＲＩＥでエッチバ
ックする。エッチングのガス圧を８０mtorrにすると、
レジスト（５）とタンタル（４）の選択比が小さく、タ
ンタル（４）と酸化膜（３）の選択比が大きくなるため
図１（ｆ）のような形状を得ることができる。次いで、
図１（ｇ）のようにレジスト剥離後、図１（ｈ）に示す
ように、エミッタ（２）となるコーンの先端部を覆って
いる酸化膜（３）を希フッ酸で除去することによって、
電界放出冷陰極が得られるものである。
ト（５）をスピン塗布して平坦化し、それを図１（ｆ）
のようにＳＦ6ガスをエッチャントにＲＩＥでエッチバ
ックする。エッチングのガス圧を８０mtorrにすると、
レジスト（５）とタンタル（４）の選択比が小さく、タ
ンタル（４）と酸化膜（３）の選択比が大きくなるため
図１（ｆ）のような形状を得ることができる。次いで、
図１（ｇ）のようにレジスト剥離後、図１（ｈ）に示す
ように、エミッタ（２）となるコーンの先端部を覆って
いる酸化膜（３）を希フッ酸で除去することによって、
電界放出冷陰極が得られるものである。
【００１０】
【実施例２】図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明のもう一つ
の実施例を示すものである。図２（ａ）は実施例１と同
様にシリコン基板（１１）上にタンタル（１）を０．５
μｍスパッタ法で堆積し、レジスト（５）を形成し、次
いで図２（ｂ）のように、等方性エッチングを行う。こ
のドライエッチングは、上記実施例１よりも時間を短く
して、タンタルを台形形状（６）に加工する。なお図面
には示されていないが、シリコン基板（１１）のタンタ
ルが台形形状（６）が形成されていない平坦部上にもタ
ンタルが残る（以後の工程で酸化タンタルの絶縁層とな
るもの）ようにエッチングを行うものである。
の実施例を示すものである。図２（ａ）は実施例１と同
様にシリコン基板（１１）上にタンタル（１）を０．５
μｍスパッタ法で堆積し、レジスト（５）を形成し、次
いで図２（ｂ）のように、等方性エッチングを行う。こ
のドライエッチングは、上記実施例１よりも時間を短く
して、タンタルを台形形状（６）に加工する。なお図面
には示されていないが、シリコン基板（１１）のタンタ
ルが台形形状（６）が形成されていない平坦部上にもタ
ンタルが残る（以後の工程で酸化タンタルの絶縁層とな
るもの）ようにエッチングを行うものである。
【００１１】次いで、図２（ｃ）に示すようにレジスト
（５）をアッシングによって除去した後、陽極酸化を用
いて台形形状のタンタル（６）を酸化する。形成された
酸化タンタルが絶縁層（７）になり、その内部にエミッ
タ（２）となるタンタルのコーン形状が形成されてい
る。次いで、図２（ｄ）に示すように酸化タンタルの絶
縁層（７）の上にゲート電極としてタンタル（４）をス
パッタ法で０．２μｍ堆積する。その後、実施例１と同
様に図２（ｅ）〜（ｈ）の工程でレジストで平坦化した
後、エッチバック、レジスト（１４）剥離、エミッタ
（２）の先端部を覆っている酸化タンタルの絶縁層
（７）を希フッ酸で除去することによって、電界放出冷
陰極が得られる。
（５）をアッシングによって除去した後、陽極酸化を用
いて台形形状のタンタル（６）を酸化する。形成された
酸化タンタルが絶縁層（７）になり、その内部にエミッ
タ（２）となるタンタルのコーン形状が形成されてい
る。次いで、図２（ｄ）に示すように酸化タンタルの絶
縁層（７）の上にゲート電極としてタンタル（４）をス
パッタ法で０．２μｍ堆積する。その後、実施例１と同
様に図２（ｅ）〜（ｈ）の工程でレジストで平坦化した
後、エッチバック、レジスト（１４）剥離、エミッタ
（２）の先端部を覆っている酸化タンタルの絶縁層
（７）を希フッ酸で除去することによって、電界放出冷
陰極が得られる。
【００１２】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
良質なコーン材料が容易に成膜できる。コーン形成後に
コーンにコーティングが可能である。またゲート電極の
開口径が絶縁膜の厚さで決定されるため、開口径の均一
性が高く、また微細化も容易となるという効果を奏する
ものである。
良質なコーン材料が容易に成膜できる。コーン形成後に
コーンにコーティングが可能である。またゲート電極の
開口径が絶縁膜の厚さで決定されるため、開口径の均一
性が高く、また微細化も容易となるという効果を奏する
ものである。
【図１】 本発明の実施例１の冷陰極の作成プロセスを
示す図
示す図
【図２】 本発明の実施例２の冷陰極の作成プロセス示
す図
す図
【図３】 従来技術のスピント型冷陰極の構造示す図
【図４】 従来技術のシリコン冷陰極の一例を示す図
１．タンタル膜 ２．エミッタ ３．絶縁層 ４．タンタル膜 ５．レジスト
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に堆積した層をエッチングし、エ
ミッタを形成し、前記エミッタ上に絶縁膜及びゲート電
極を堆積した後、エッチバック法によりゲート電極を開
口させ、次いでエミッタの先端を露出させることを特徴
とする電界放出冷陰極の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に堆積した層が、タンタルである
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出冷陰極の製造
方法。 - 【請求項３】 エミッタ上の絶縁膜が、陽極酸化を用い
て形成するものであることを特徴とする請求項１または
２に記載の電界放出冷陰極の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18280294A JPH0831308A (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | 電界放出冷陰極の製造方法 |
| KR1019950020273A KR0183483B1 (ko) | 1994-07-12 | 1995-07-11 | 전계 방출 냉음극 및 그 제조 방법 |
| US08/500,525 US5635081A (en) | 1994-07-12 | 1995-07-11 | Fabrication method of field-emission cold cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18280294A JPH0831308A (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | 電界放出冷陰極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831308A true JPH0831308A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=16124685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18280294A Pending JPH0831308A (ja) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | 電界放出冷陰極の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5635081A (ja) |
| JP (1) | JPH0831308A (ja) |
| KR (1) | KR0183483B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000002661A (ko) * | 1998-06-22 | 2000-01-15 | 김영남 | 전계방출표시소자의 형성방법 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5683282A (en) * | 1995-12-04 | 1997-11-04 | Industrial Technology Research Institute | Method for manufacturing flat cold cathode arrays |
| US5785873A (en) * | 1996-06-24 | 1998-07-28 | Industrial Technology Research Institute | Low cost field emission based print head and method of making |
| KR100287060B1 (ko) * | 1997-11-25 | 2001-10-24 | 정선종 | 전계 방출 소자의 제조 방법 |
| KR100286450B1 (ko) * | 1998-04-10 | 2001-04-16 | 구자홍 | 전계방출 이미터 및 그의 제조방법 |
| KR100421675B1 (ko) * | 2001-07-12 | 2004-03-12 | 엘지전자 주식회사 | 전계 방출 표시 소자 및 그 제조방법 |
Citations (4)
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| JPH04319224A (ja) * | 1991-01-25 | 1992-11-10 | Gec Marconi Ltd | 電界放出デバイス |
| JPH0594762A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Sharp Corp | 電界放出型電子源及びその製造方法 |
| JPH06111712A (ja) * | 1992-09-25 | 1994-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電界放出陰極およびその製法 |
-
1994
- 1994-07-12 JP JP18280294A patent/JPH0831308A/ja active Pending
-
1995
- 1995-07-11 KR KR1019950020273A patent/KR0183483B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-07-11 US US08/500,525 patent/US5635081A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR0183483B1 (ko) | 1999-03-20 |
| KR960005662A (ko) | 1996-02-23 |
| US5635081A (en) | 1997-06-03 |
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