JPH09219146A - 電界放出型冷陰極の製造方法 - Google Patents

電界放出型冷陰極の製造方法

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JPH09219146A
JPH09219146A JP2135296A JP2135296A JPH09219146A JP H09219146 A JPH09219146 A JP H09219146A JP 2135296 A JP2135296 A JP 2135296A JP 2135296 A JP2135296 A JP 2135296A JP H09219146 A JPH09219146 A JP H09219146A
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emission cold
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンよりなる電界放出型冷陰極のエミッ
タにおいてその先鋭化と高さの制御性を高め、安定に均
一な素子の製造方法を提供すること。 【解決手段】 シリコン基板1上に形成されシリコンを
主成分とする先端が先鋭なエミッタ3を酸化により形成
する際、エミッタ先鋭化前において、エミッタ領域をエ
ミッタ先鋭化領域31とエミッタ先鋭化領域より太いエ
ミッタ土台領域32とする。このエミッタ土台領域は、
例えば、酸化膜41の厚さだけエミッタ先鋭化領域より
も太い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型冷陰極の
製造方法に関し、特に、先鋭な先端形状を有するエミッ
タの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電界放出型冷陰極は、電界効果によって
エミッタから電子を放出する素子であり、真空スイッチ
ング素子、真空増幅素子、及び微小な表示素子等マイク
ロ真空デバイスにおける重要な構成要素の一つである。
【0003】近年、微細化技術が進展につれて、このよ
うな電界放出型冷陰極の製造方法として、加工精度が高
いシリコンを主成分とする種々の方法が提案されてい
る。そして、電界放出型冷陰極の製造方法において、例
えば、シリコンを等方性エッチングして、先鋭な先端形
状を有するエミッタを形成する方法が知られている(例
えば、特開平5−94762号公報)。ところが、この
方法では、エッチング時にコーン形成の終了時間判定が
困難となり、このため、制御性の高い酸化あるいは異方
性のエッチングを利用する方法が検討されている(例え
ば、特開平3−95829号公報及びIEDM(インタ
ーナショナル・エレクトロン・デバイスミーティン
グ)、23〜24ページ、1994年)。
【0004】ここで、図6及び図7を参照して、従来の
製造方法について説明する。
【0005】まず、例えば、n型のシリコン基板1の上
に厚さ0.5μmの窒化膜2をCVD法で形成する(図
6(a))。次に、イオンエッチング法により、直径が
冷陰極の高さ(例えば、0.5μm)の2倍、例えば、
1μmφの窒化膜2に加工する(図6(b))。
【0006】その後、温度約1000℃で熱酸化法によ
って、酸化膜5を形成する。この際、窒化膜2がない部
分(領域)において、酸化膜5の厚さは約0.5μmと
される(図6(c))。この工程において、図6(c)
に示すように、窒化膜2の下に円錐状のエミッタ3が形
成される。
【0007】次に、蒸着法によって、例えば、Moより
なる金属電極膜6及び61をそれぞれ酸化膜5及び窒化
膜2上に100nm厚に堆積する(図7(a))。この
ように、蒸着法によって金属電極膜を形成すると、窒化
膜2上の金属電極膜61と酸化膜5上の金属電極膜6と
は分離される。
【0008】そして、リン酸等のエッチング液を用いて
窒化膜2を除去する(図7(b))。この工程で、窒化
膜2上の金属電極膜61は同時にリフトオフされ除去さ
れる。その後、弗酸等のエッチング液でエミッタ3周辺
の酸化膜5を除去して電界放出型冷陰極が形成される
(図7(c))。
【0009】次に、図8及び図9を参照して、従来の他
の節像方法について説明する。
【0010】まず、例えば、熱酸化法を用いて、n型の
シリコン基板1上に0.2μm厚の酸化膜21を形成す
る(図8(a))。次に、レジストマクス(図示せず)
をエミッタとなる領域に形成した後、酸化膜21を選択
的に除去しパターニングし、さらに、レジストマクスを
除去した後、酸化膜21をマスクとしてシリコン基板1
を異方性エッチングして、凸型のエミッタ先鋭化領域3
1を形成する(図8(b))。
【0011】次に、EPW(ethylenediam
ine−pyrocathechol−water)液
等の異方性エッチング液を用いて、酸化膜21をマスク
としてシリコン基板1をエッチングする(図8
(c))。この工程では、面方位(331)面でエッチ
ング速度が低下し、図8(c)に示すように、エミッタ
先鋭化領域31は、くびれのある形状となる。
【0012】酸化膜21をマスクとしてシリコン基板1
を異方性エッチングした後、熱酸化法を用いて、先端が
先鋭なエミッタ3先端が形成されるまで酸化を行い、酸
化膜51を、例えば、0.1μm厚に形成する(図9
(a))。この工程で、エミッタ3の上部においてシリ
コン11は酸化されきらず残った形状となる。
【0013】次に、蒸着法を用いて、酸化膜21及び5
1上に酸化膜52を0.4μm厚に形成して、さらに、
酸化膜52上にNb等の金属電極膜6及び61をそれぞ
れ0.2μm厚に堆積する(図9(b))。
【0014】次に、弗酸等で酸化膜エッチングを行い、
酸化膜21とエミッタ3周囲の酸化膜51を除去する。
この際、エミッタ3の上部に残れさたシリコン11及び
エミッタ3上の金属電極膜61はリフトオフによって除
去される(図9(c))。そして、図9(c)に示すよ
うに、電界放出型冷陰極が形成される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の電
界放出型冷陰極は複数のエミッタより構成されている。
そこで、素子の電子放出特性を高め低電圧で制御性良く
素子を動作させるためには、素子を構成するエミッタを
増加させて、複数のエミッタ先端の電界強度を均一に高
める必要がある。
【0016】エミッタ先端の電界強度を高めるために
は、エミッタ・ゲート間距離を短縮させるが有効であ
り、さらに、エミッタ先端の先鋭度を高め、エミッタ先
端高さをゲートとなる金属電極膜の少なくとも下面より
高く調整することが有効である。特に、複数のエミッタ
の先鋭化と高さ制御を精度よく行うことがエミッタ形成
の際要求される。
【0017】図6及び図7で説明した電界放出型冷陰極
の製造方法では、酸化工程のみでエミッタを形成してい
る関係上、等方性のエッチングに比べて、制御性が高く
複数のエミッタを均一性良く形成することが可能であ
る。しかしながら、この製造方法では、エミッタの先鋭
化、高さ制御、及び金属電極膜下の絶縁酸化膜形成が同
時に行われており、このため、次のような問題点があ
る。
【0018】まず、この製造方法では、エミッタ高さが
エミッタの形成のための酸化のみで決定され、この酸化
工程で形成された酸化膜5を同時に金属電極膜6の下の
絶縁膜としているため、エミッタ先端位置は絶縁膜より
も下になる。つまり、エミッタの高さをゲート用の金属
電極膜6の下面よりも高く制御することはできない。
【0019】さらに、耐酸化性マスクである窒化膜2の
直下のシリコン膜は酸化されにくく、このため、横方向
の酸化が進行しにくくなり、窒化膜2の直下にシリコン
が残ってしまう。そして、この残留シリコン下で横方向
の酸化が進んでエミッタの先端が形成されやすくなる。
この結果、エミッタ高さはゲート用の金属電極膜6より
もさらに低くなり、エミッタ3先端への電界集中度を高
く設定できないという問題点がある。
【0020】また、エミッタ3の高さは、マスクとなる
窒化膜2の幅で定まる酸化膜厚(例えば、窒化膜2の幅
の1/2)で決定される。従って、1μmのエミッタ高
さでは、窒化膜幅は2μm、0.5μmのエミッタ高さ
では、1μmの窒化膜幅が必要となりエミッタ間のピッ
チがエミッタ高さの2倍以上必要となる。このため、横
方向の微細化に自由度がなくなり、素子あたりのエミッ
タ数を増やすことが困難となる。
【0021】図8及び図9で説明した製造方法では、エ
ミッタ高さ制御の祭、シリコンエッチング工程を行って
いるため、エミッタ高さ制御の自由度は高くなる。この
結果、エミッタ先端の高さがゲート用の金属電極膜より
も高く設定できないという問題はない。また、図6及び
図7で説明した製造方法に比べて、マスクサイズも小さ
く設定できる。
【0022】この製造方法では、エミッタ3の先鋭化を
行う最終工程で、酸化を行って制御性を上げているが、
最終工程の前段に位置する工程においては、面方位に対
して異方性をもってはいるものの、ウェットエッチング
工程を利用してエミッタ先端の先鋭化を進めている。こ
のため、エッチングエンドポイントの設定が難しく、エ
ミッタ先鋭化の制御性が劣るという問題点がある。
【0023】また、この製造方法では、上述のように、
エミッタ先端の上部にシリコン膜が残り、このため、エ
ミッタを露出させる工程でリフトオフを行う必要があ
る。この結果、微小なシリコン11がエミッタ3と絶縁
膜(酸化膜51,52)・ゲートとなる金属電極膜6と
の間に残り、エミッタ・ゲート間にリーク電流が発生す
るなどの問題点がある。
【0024】さらに、この製造方法では、エミッタ高さ
を調整するシリコンをドライエッチングする際、マスク
として異方性のウェットエッチングで用いた酸化膜11
を用いている関係上、エミッタ先鋭化領域31のくびれ
た構造の幅とエミッタ土台領域32の幅の差を大きくで
きない。このため、エミッタ形成の際、絶縁性の高い熱
酸化膜厚を厚くすると、熱酸化膜厚の下でエミッタが細
くなり折れやすくなるという問題点がある。
【0025】ここで、図10を参照して、エミッタ先鋭
化の際に行われる酸化の問題点について説明図する。図
10(a)は、酸化前の断面形状(図8(c)に相当す
る工程のエミッタ部の拡大図)であり、図10(b)は
酸化後の断面形状である。
【0026】図10(a)に示すように、エミッタ先鋭
化領域31及びエミッタ土台領域32の幅は酸化膜21
の幅以下の形状であり、エミッタ先鋭化領域とエミッタ
土台領域との接続部はある角度(所定の角度)をもって
いる。
【0027】このような状態で酸化を行うと、図10
(b)に示すように、酸化は上述の角度をもった形状の
部分(エミッタ先鋭化領域31のくびれた部分とエミッ
タ先鋭化領域とエミッタ土台領域の接続部)で遅くな
り、最終的に、エミッタ先鋭化領域とエミッタ土台領域
の接続部よりも下において、エミッタ3の形状は細いく
なってしまう。この結果、酸化膜厚が厚いエミッタ土台
領域の細い部分で折れやすくなるという問題点がある。
【0028】従って、図8及び図9に示す製造方法で
は、エミッタ形成の際、絶縁性の高い熱酸化によって形
成された酸化膜51の膜厚を抑え、ゲート金属電極下の
絶縁性確保のため、蒸着法により酸化膜52を堆積して
いる。
【0029】この蒸着によって形成された酸化膜52
は、熱酸化膜よりも絶縁性が悪いため、厚い膜厚が必要
でとなり、素子の微細化に対して阻害要因となるばかり
でなく製造工程が複雑になるという問題点がある。
【0030】本発明の目的は、エミッタ高さの制御性と
エミッタの先鋭化の制御性とを高め均一なエミッタ形成
を行うことができ、容易にエミッタ・ゲート間の絶縁性
の信頼度を高めて、エミッタの安定形成を行うことので
きる電界放出型冷陰極の製造方法を提供することにあ
る。
【0031】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、シリコ
ン基板上に形成されシリコンを主成分とする先端が先鋭
なエミッタを有する電界放出型冷陰極の製造方法におい
て、前記エミッタの形状を少なくとも上段の凸型領域と
該上段の凸型領域よりも太い下段の凸型領域とを有する
凸型形状に形成する第1の工程と、前記エミッタを酸化
によって先鋭化する第2の工程とを有することを特徴と
する電界放出型冷陰極の製造方法が得られる。そして、
前記第2工程で前記エミッタの先鋭化は前記上段の凸型
領域で行われる。
【0032】上記の第1の工程は、前記シリコン基板に
第1のマスク膜を選択的に形成する第3の工程と、前記
第1のマスク膜を用いて前記シリコン基板を所定の深さ
までエッチングして前記上段の凸型領域を形成して処理
済シリコン基板とする第4の工程と、前記上段の凸型領
域の側壁に第2のマスク膜を選択的に形成する第5の工
程と、前記第1及び前記第2のマスク膜をエッチングマ
スクとして異方性エッチングによって前記シリコン基板
を所定の深さまでエッチングする第6の工程とを有して
おり、特に、前記第5の工程は、CVD法を用いて前記
処理済シリコン基板の全面に第3のマスク膜を形成する
第7の工程と、異方性エッチングによって選択的に前記
第3のマスク膜を除去して前記上段の凸型領域の側壁に
前記第2のマスク膜を形成する第8の工程とを有してい
る。
【0033】なお、第1のマスク膜は前記第2の工程の
前に除去され、前記第1のマスク膜として、例えば、窒
化膜が用いられる。
【0034】また、前記第5の工程は、前記処理済シリ
コン基板を酸化して酸化膜を形成する第10の工程と、
該酸化膜を異方性エッチングして前記上段の凸型領域の
側壁に前記第2のマスク膜を形成する第11の工程とを
有するようにしてもよい。
【0035】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0036】図1及び図2を参照して、まず、CVD法
を用いて、N形のシリコン基板1の表面に厚さ約100
nmの窒化膜2を形成する(図1(a))。次に、レジ
スト等(図示せず)をマスクとして用いてエッチングを
行い、例えば、0.3μmφの窒化膜2を形成する(図
1(b))。さらに、約200nmの深さに露出したシ
リコン基板1を異方性ドライエッチングして、マスクと
して用いたレジストを除去する(図1(b))。
【0037】この工程によって、エミッタ形成領域であ
るシリコン基板1にエミッタ先鋭化領域31が形成され
る。
【0038】次に、減圧CVD法を用いて、酸化膜を約
200nm厚に堆積した後、異方性ドライエッチングを
施して、平面上の酸化膜を選択的に除去する。この結
果、エミッタ先鋭化領域31の側壁に酸化膜41が残る
(図1(c))。
【0039】次に、窒化膜2及び酸化膜41をマスクと
して用い、露出したシリコン基板1をさらに約200n
mの深さに異方性ドライエッチングを行い、エミッタ土
台領域32を形成する(図1(d))。この結果、エミ
ッタ形状は、図示のように、2段の凸型形状となる。
【0040】弗酸等のエッチング液を用いて酸化膜41
を選択的に除去した後、例えば、温度1000℃でシリ
コン基板1に熱酸化を行い、厚さ約500nmの酸化膜
5を形成する(図2(a))。
【0041】この工程で,エミッタ先鋭化領域31は側
壁から横方向酸化により先鋭化されエミッタ3が形成さ
れる。なお、窒化膜2の直下は酸化されず、上方からの
酸化によりエミッタの先鋭度が阻害されることはない。
ただし、窒化膜2の直下にはシリコン11が酸化残りと
存在する。また、前述のように、熱酸化前に、エミッタ
土台領域32の幅はエミッタ先端領域31下部の幅より
も酸化膜41の膜厚分だけ両側に広げてあるので(この
例では酸化膜厚の2倍の400nmと窒化膜2の幅30
0nmの合計700nm)、500nmの酸化を行った
場合においても、約200nm及び100nm以上のエ
ミッタ太さがあり、細くなりすぎることはない。
【0042】次に、例えば、スパッタ法等を用いて、M
o等の金属電極膜6を約200nm厚に堆積した後、平
坦化膜として、例えば、レジストを塗布し、エッチバッ
クを行い、金属電極膜6のエッチングマスクとなるレジ
スト7を形成する(図2(b))。
【0043】次に、金属電極膜6をエッチングした後、
マスクのレジストを除去する(図2(c))。
【0044】その後、窒化膜2及びシリコン11をエッ
チング除去した後、弗酸等を用いて露出した酸化膜5を
エッチングして、エミッタ3の先端を露出させる(図2
(d))。
【0045】上述のように、エミッタの先鋭化のための
酸化前に、エミッタの形状をエミッタ先鋭化領域とこの
エミッタ先鋭化領域よりも太いエミッタ土台領域の2段
構造とすることによって、エミッタの先鋭化は先端のエ
ミッタ先鋭化領域で制御され、エミッタ高さの制御はエ
ミッタ土台領域の高さで制御されることになる。この結
果、エミッタ高さの制御性とエミッタの先鋭化の制御性
が高くなる。
【0046】また、上述の2段構造において、エミッタ
先鋭化領域の太さ(大きさ)は1回のパターニングで定
まり、エミッタ土台領域の太さはエミッタ先鋭化領域の
側壁に形成された酸化膜厚によって自己整合的に定ま
る。このため、側壁の酸化膜厚を制御することによって
エミッタの太さを所望の値とすることができる。
【0047】さらに、厚い熱酸化膜によって、エミッタ
先鋭化を形成でき、さらに、この熱酸化膜をゲート下の
絶縁膜として使用できるから、絶縁性の確保及び工程の
簡略化を達成できる。
【0048】次に、本発明による製造方法の第2の例に
ついて説明する。
【0049】図3を参照して、まず、上述の第1の例で
説明したようにして、図1(a)乃至図(d)までの工
程が行われる。その後、窒化膜2及び酸化膜41をそれ
ぞれリン酸及び弗酸等のエッチング液を用いて除去し、
シリコン基板1を露出させる(図3(a))。
【0050】次に、温度約1000℃で熱酸化を行い、
先鋭なエミッタ3を形成する。この熱酸化は先鋭なエミ
ッタが形成されるまで行われる。そして、約500nm
厚の酸化膜5をシリコン基板1上に形成する(図3
(b))。
【0051】次に、スパッタ法等を用いて、全面に、例
えば、Mo等の金属膜を200nm厚程度に堆積する。
そして、第1の例で説明したようにして、レジスト等を
用いてエッチバック工程を行い、エミッタ3上の金属膜
を選択的に除去して、ゲートとなる金属電極膜6を形成
する(図3(c))。
【0052】次に、エミッタ3上の露出酸化膜5を弗酸
を用いてエッチングし、エミッタ3を露出させて、電界
放出型冷陰極を形成する(図3(d))。
【0053】この第2の例では、エミッタを形成する酸
化工程前に、窒化膜マスクを予め除去するようにしたか
ら、第1の例でみられたようなエミッタ先端上のシリコ
ン残りの発生がない。従って、シリコン除去工程又はリ
フトオフ工程が不要であるという利点がある。
【0054】次に、本発明による製造方法の第3の例に
ついて説明する。
【0055】図4及び図5を参照して、まず、CVD法
を用いて、n型のシリコン基板1上に約100nm厚の
窒化膜2を堆積し、写真蝕刻法を用いて、0.3μmφ
の窒化膜2を選択的に形成する。さらに、約200nm
深さまでシリコン基板1を異方性ドライエッチングし
て、凸型のエミッタ先鋭化領域31を形成する(図4
(a))。
【0056】次に、温度約1000℃で熱酸化を行っ
て、厚さ約200nmの酸化膜4を形成する(図4
(b))。この工程で、図示のように、エミッタ先鋭化
領域31は深さ方向の中程で細くくびれ、その細い領域
の幅は約100nmとなる。
【0057】次に、異方性ドライエッチングによって酸
化膜4をエッチングし、エミッタ先鋭化領域31の側壁
にのみ酸化膜41が残る構造を形成する(図4
(c))。この際、酸化膜41の横方向の幅はほぼ酸化
膜厚となる。
【0058】次に、窒化膜2及び酸化膜41をマスクと
して用い、約300nm深さにシリコン基板1を異方性
ドライエッチングして、エミッタ土台領域32を形成す
る(図4(d))。これによって、エミッタ土台領域3
2幅は約50nm以上となる。
【0059】さらに、窒化膜2及び酸化膜41をそれぞ
れリン酸及び弗酸でエッチングして、シリコン基板1を
露出させる(図5(a))。
【0060】次に、温度約1000℃で熱酸化を行い、
厚さ約350nmの酸化膜5を形成する(図5
(b))。この工程で、図示のように、先鋭なエミッタ
3が形成され、エミッタの先鋭度と高さが定まる。この
ように、エミッタ先鋭化領域を予めマスクとして用いら
れた窒化膜2の幅よりも細くなるように形成している関
係上、薄い酸化膜厚でも先鋭なエミッタが形成できる。
【0061】次に、スパッタ法等を用いて、全面に、例
えば、Mo等の金属膜を200nm厚程度に堆積する。
そして、第1の例で説明したように、レジスト等を用い
てエッチバック工程を行い、エミッタ3上の金属膜を選
択的に除去して、ゲートとなる金属電極膜6を形成する
(図5(c))。
【0062】次に、エミッタ3上の露出酸化膜5を弗酸
でエッチングして、エミッタ3を露出させて、電界放出
型冷陰極を形成する(図5(d))。
【0063】この第3の例では、2段の凸型エミッタに
おいて、上段の形状形成の際、主に熱酸化を用いている
から、プロセスの制御性を高くすることができる。
【0064】さらに、凸型上部のエミッタ側壁に酸化膜
を形成する際、酸化を用いるから、CVD法を用いる場
合に比べて、エミッタ先鋭化の際用いられる熱酸化の前
において、先鋭化部の幅と土台部の幅の差を大きくとる
ことができる(横方向への酸化の進展があるから先鋭化
部の幅と土台部の幅の差を大きくとることができる)。
これによって、エミッタ先端の先鋭化を完全に行いつつ
エミッタ土台部の幅を確保してエミッタを形成すること
ができる。
【0065】なお、上述の例ではエミッタ形状を2段の
凸型形状とする例について説明したが、エミッタ形状を
3段以上の多段形状とする際にも本発明を適用できるこ
とはいうまでもない。特に、2段形状において、エミッ
タ先鋭化領域とエミッタ土台領域との接続部を多段化し
て、接続部の角度を緩和させる手法をとれば、エミッタ
土台部におけるエミッタ細りは小さくなり、より安定な
素子の形成が可能となる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、互いに
太さ(大きさ)異なるエミッタ先鋭化領域とエミッタ土
台領域とをエミッタを先鋭化する酸化前に形成しておく
ようにしたから、エミッタ先鋭化のための酸化膜厚を厚
く設定してもエミッタ細りによりエミッタが折れること
はない。
【0067】さらに、先鋭化のための熱酸化膜を絶縁膜
として使用できるから、絶縁の信頼性を高めつつ工程の
短縮が可能である。
【0068】また、異方性エッチングと酸化工程でエミ
ッタの先鋭化を行っているため、加工精度を高く保持
し、均一なエミッタ形成が可能である。特に、エミッタ
先端の先鋭化とエミッタの高さ制御をほぼ独立に制御す
ることが可能となり、制御性の高い素子を形成すること
が可能となっている。
【0069】加えて、マスクとして用いた窒化膜を最終
のエミッタ先鋭化前に除去して、酸化によってエミッタ
の先鋭化を行うようにしたから、エミッタ上に余剰のシ
リコン酸化残りが生じることなく、リフトオフ工程等が
不要となり、シリコンくず等のゴミ発生の問題が生じな
い。
【0070】さらに、2段の凸型形状を形成する際に用
いられる側壁酸化膜の形成に酸化を用いるようにすれ
ば、側壁の酸化膜厚を均一に制御できるばかりでなく、
凸型の先端部分の幅を制御性よく細く加工することが可
能となり先鋭化不足の発生といった問題が生じることが
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)乃至(d)は本発明による電界放出型冷
陰極の製造方法の第1の例を説明するための断面図であ
る。
【図2】(a)乃至(d)は本発明による電界放出型冷
陰極の製造方法の第1の例を説明するための断面図であ
る。
【図3】(a)乃至(d)は本発明による電界放出型冷
陰極の製造方法の第2の例を説明するための断面図であ
る。
【図4】(a)乃至(d)は本発明による電界放出型冷
陰極の製造方法の第3の例を説明するための断面図であ
る。
【図5】(a)乃至(d)は本発明による電界放出型冷
陰極の製造方法の第3の例を説明するための断面図であ
る。
【図6】(a)乃至(c)は従来の電界放出型冷陰極製
造方法の一例を説明するための断面図である。
【図7】(a)乃至(c)は従来の電界放出型冷陰極製
造方法の一例を説明するための断面図である。
【図8】(a)乃至(c)は従来の電界放出型冷陰極製
造方法の他の一例を説明するための断面図である。
【図9】(a)乃至(c)は従来の電界放出型冷陰極製
造方法の他の一例を説明するための断面図である。
【図10】(a)及び(b)は図8及び図9に示す製造
方法における問題点を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 窒化膜 3 エミッタ 4,5,21,41,51,52 酸化膜 6,61 金属電極膜 7 レジスト 11 シリコン 31 エミッタ先鋭化領域 32 エミッタ土台領域

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板上に形成されシリコンを主
    成分とする先端が先鋭なエミッタを有する電界放出型冷
    陰極の製造方法において、前記エミッタの形状を少なく
    とも上段の凸型領域と該上段の凸型領域よりも太い下段
    の凸型領域とを有する凸型形状に形成する第1の工程
    と、前記エミッタを酸化によって先鋭化する第2の工程
    とを有することを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第2工程で前記エミッタの先
    鋭化は前記上段の凸型領域で行われるようにしたことを
    特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第1の工程は、前記シリコン
    基板に第1のマスク膜を選択的に形成する第3の工程
    と、前記第1のマスク膜を用いて前記シリコン基板を所
    定の深さまでエッチングして前記上段の凸型領域を形成
    して処理済シリコン基板とする第4の工程と、前記上段
    の凸型領域の側壁に第2のマスク膜を選択的に形成する
    第5の工程と、前記第1及び前記第2のマスク膜をエッ
    チングマスクとして異方性エッチングによって前記シリ
    コン基板を所定の深さまでエッチングする第6の工程と
    を有することを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第5の工程は、CVD法を用
    いて前記処理済シリコン基板の全面に第3のマスク膜を
    形成する第7の工程と、異方性エッチングによって選択
    的に前記第3のマスク膜を除去して前記上段の凸型領域
    の側壁に前記第2のマスク膜を形成する第8の工程とを
    有することを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第2の工程の前に位置し、前
    記第1のマスク膜を除去する第9の工程を有することを
    特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項3に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第1のマスク膜は窒化膜であ
    ることを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載された電界放出型冷陰極
    の製造方法において、前記第5の工程は、前記処理済シ
    リコン基板を酸化して酸化膜を形成する第10の工程
    と、該酸化膜を異方性エッチングして前記上段の凸型領
    域の側壁に前記第2のマスク膜を形成する第11の工程
    とを有することを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方
    法。
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