JPH09237567A - 冷陰極素子及びその製造方法 - Google Patents
冷陰極素子及びその製造方法Info
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- JPH09237567A JPH09237567A JP4298496A JP4298496A JPH09237567A JP H09237567 A JPH09237567 A JP H09237567A JP 4298496 A JP4298496 A JP 4298496A JP 4298496 A JP4298496 A JP 4298496A JP H09237567 A JPH09237567 A JP H09237567A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノイズの少ない高性能の冷陰極素子と、その
製造方法とを提供する。 【解決手段】 基板１と、基板１と一体の冷陰極４と
は、冷陰極４の先端部以外の表面がＳｉＯ2膜３によっ
て被覆されている。ＳｉＯ2膜３上に順に積層された絶
縁膜５ｂ及び電極膜６ｂは、冷陰極４の周辺において不
連続となっており、この不連続な部分によって開口部７
が形成されている。電極膜６ｂは冷陰極素子のゲート電
極となる。以上の構造を有する冷陰極素子においては、
残留ガスによる冷陰極４への影響を、冷陰極４の先端部
以外の部分をＳｉＯ2膜３によって被覆することによっ
て軽減することが可能となる。また、冷陰極４の先端部
の表面部分は多孔質の陽極化成層１０であるので、冷陰
極素子の電界電子放出特性は優れる。さらに、冷陰極４
の先端部が表面コート膜９によって被覆されているの
で、冷陰極４を構成するＳｉの表面の電子状態は安定し
ている。
製造方法とを提供する。 【解決手段】 基板１と、基板１と一体の冷陰極４と
は、冷陰極４の先端部以外の表面がＳｉＯ2膜３によっ
て被覆されている。ＳｉＯ2膜３上に順に積層された絶
縁膜５ｂ及び電極膜６ｂは、冷陰極４の周辺において不
連続となっており、この不連続な部分によって開口部７
が形成されている。電極膜６ｂは冷陰極素子のゲート電
極となる。以上の構造を有する冷陰極素子においては、
残留ガスによる冷陰極４への影響を、冷陰極４の先端部
以外の部分をＳｉＯ2膜３によって被覆することによっ
て軽減することが可能となる。また、冷陰極４の先端部
の表面部分は多孔質の陽極化成層１０であるので、冷陰
極素子の電界電子放出特性は優れる。さらに、冷陰極４
の先端部が表面コート膜９によって被覆されているの
で、冷陰極４を構成するＳｉの表面の電子状態は安定し
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として真空マイク
ロエレクトロニクスにおける冷陰極素子の構造とその製
造方法とに関するものである。
ロエレクトロニクスにおける冷陰極素子の構造とその製
造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９〜図１３は、従来技術による冷陰極
素子の製造方法を工程順に示す断面図である。まず図９
においては、主面の一部にＳｉＯ2から成るＳｉＯ2マス
ク２０が積層されているＳｉ基板１が図示されている。
ＳｉＯ2マスク２０は通常、Ｓｉ基板１上に熱酸化膜を
形成し、これを半導体集積回路製造における周知の写真
製版技術とエッチング技術を用いて所望のパターンに形
成することによって得られる。
素子の製造方法を工程順に示す断面図である。まず図９
においては、主面の一部にＳｉＯ2から成るＳｉＯ2マス
ク２０が積層されているＳｉ基板１が図示されている。
ＳｉＯ2マスク２０は通常、Ｓｉ基板１上に熱酸化膜を
形成し、これを半導体集積回路製造における周知の写真
製版技術とエッチング技術を用いて所望のパターンに形
成することによって得られる。
【０００３】次いで、ＳｉＯ2マスク２０をマスクとし
てＳｉ基板１表面を選択的にエッチングすることによっ
て、図１０に示されるような、断面が三角あるいは台形
状の錐台４ａをＳｉＯ2マスク２０下に形成する。次い
で、酸化雰囲気中でＳｉ基板１の表面を熱酸化すること
によって図１１に示されるように、ＳｉＯ2膜３によっ
て取り囲まれた冷陰極４をＳｉＯ2マスク２０の直下に
おいて形成する。
てＳｉ基板１表面を選択的にエッチングすることによっ
て、図１０に示されるような、断面が三角あるいは台形
状の錐台４ａをＳｉＯ2マスク２０下に形成する。次い
で、酸化雰囲気中でＳｉ基板１の表面を熱酸化すること
によって図１１に示されるように、ＳｉＯ2膜３によっ
て取り囲まれた冷陰極４をＳｉＯ2マスク２０の直下に
おいて形成する。
【０００４】次いで、ＳｉＯから成る電極下地絶縁膜５
と金属から成る電極膜６とを順次真空蒸着法によって図
１２に示すように積層する。このとき、真空蒸着法にお
いては被着粒子となる蒸発粒子の平均自由工程は大きい
ので、蒸発粒子は直進する。従って、条件を適切に設定
することによって、冷陰極４と、冷陰極４の形成されて
いない部分のシリコン基板１との境界の上方において、
電極下地絶縁膜５及び電極膜６は図示されるようにそれ
ぞれ不連続となる。これによって、電極下地絶縁膜５
は、冷陰極４の上方に形成された電極下地絶縁膜５ａ
と、冷陰極４の形成されない部分のシリコン基板１の上
方に形成された電極下地絶縁膜５ｂとから成る。同様
に、電極膜６は、電極下地用絶縁膜５ａ上に形成された
電極膜６ａと電極下地絶縁膜５ｂ上に形成された電極膜
６ｂとから成る。
と金属から成る電極膜６とを順次真空蒸着法によって図
１２に示すように積層する。このとき、真空蒸着法にお
いては被着粒子となる蒸発粒子の平均自由工程は大きい
ので、蒸発粒子は直進する。従って、条件を適切に設定
することによって、冷陰極４と、冷陰極４の形成されて
いない部分のシリコン基板１との境界の上方において、
電極下地絶縁膜５及び電極膜６は図示されるようにそれ
ぞれ不連続となる。これによって、電極下地絶縁膜５
は、冷陰極４の上方に形成された電極下地絶縁膜５ａ
と、冷陰極４の形成されない部分のシリコン基板１の上
方に形成された電極下地絶縁膜５ｂとから成る。同様
に、電極膜６は、電極下地用絶縁膜５ａ上に形成された
電極膜６ａと電極下地絶縁膜５ｂ上に形成された電極膜
６ｂとから成る。
【０００５】次いで、電極下地絶縁膜５及び電極膜６の
それぞれの不連続部によって形成される、冷陰極４周辺
の開口部７からＳｉＯ2のエッチング液を侵入させる。
これによってＳｉＯ2マスク２０をエッチングして除去
する。この工程によって、電極下地絶縁膜５ａ及び電極
膜６ａは支持基盤を失うことになり、図１３に示される
ようにＳｉＯ2マスク２０とともに除去される。これが
いわゆるリフトオフと呼ばれる方法であり、ＳｉＯ2マ
スク２０はスペーサと呼ばれる。なお、リフトオフを行
う工程において、冷陰極４の側面に形成されたＳｉＯ2
膜３も同時にエッチングされる。
それぞれの不連続部によって形成される、冷陰極４周辺
の開口部７からＳｉＯ2のエッチング液を侵入させる。
これによってＳｉＯ2マスク２０をエッチングして除去
する。この工程によって、電極下地絶縁膜５ａ及び電極
膜６ａは支持基盤を失うことになり、図１３に示される
ようにＳｉＯ2マスク２０とともに除去される。これが
いわゆるリフトオフと呼ばれる方法であり、ＳｉＯ2マ
スク２０はスペーサと呼ばれる。なお、リフトオフを行
う工程において、冷陰極４の側面に形成されたＳｉＯ2
膜３も同時にエッチングされる。
【０００６】なお、ＳｉＯ2マスク２０及びＳｉＯ2膜３
を形成するＳｉＯ2の除去のためのエッチング液として
例えば弗酸を用いることによって、電極下地絶縁膜６を
形成するＳｉＯ等の他の材料のエッチングを少なく抑え
ることが可能となる。このことによって、ＳｉＯ2のみ
を選択的に除去することが可能となる。
を形成するＳｉＯ2の除去のためのエッチング液として
例えば弗酸を用いることによって、電極下地絶縁膜６を
形成するＳｉＯ等の他の材料のエッチングを少なく抑え
ることが可能となる。このことによって、ＳｉＯ2のみ
を選択的に除去することが可能となる。
【０００７】以上の工程によって目的とする冷陰極素子
を得る。残存する電極膜６ｂが冷陰極素子のゲート電極
となる。また、リフトオフを施すためのエッチングの際
にＳｉＯ2膜３が除去されたので、冷陰極４の側面は剥
き出しとなっている。冷陰極４と電極膜６ｂとの間に印
加される電界が１０7Ｖ／ｃｍを越えると電界電子放出
が生じ、図１３に示される構造物は冷陰極素子として動
作する。
を得る。残存する電極膜６ｂが冷陰極素子のゲート電極
となる。また、リフトオフを施すためのエッチングの際
にＳｉＯ2膜３が除去されたので、冷陰極４の側面は剥
き出しとなっている。冷陰極４と電極膜６ｂとの間に印
加される電界が１０7Ｖ／ｃｍを越えると電界電子放出
が生じ、図１３に示される構造物は冷陰極素子として動
作する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による冷陰極
素子の電流の時間変化は図１４に例示されるようなもの
であり、ノイズの大きい電流が一般に観測されるという
問題点があった。
素子の電流の時間変化は図１４に例示されるようなもの
であり、ノイズの大きい電流が一般に観測されるという
問題点があった。
【０００９】冷陰極素子のノイズの原因については諸説
が存在するので、ノイズ発生機構が確定されているとは
言い難い。しかし、冷陰極素子の動作雰囲気の真空度が
低下するにつれてノイズが大きくなることから、冷陰極
４への残留ガスの吸着及び離脱によって、あるいは電離
した残留ガスによる衝撃によって上述のノイズが生ずる
と考えられる。さらに、Ｓｉによって形成されるような
半導体の場合、表面の電子状態がその界面状態によって
極めて鋭敏に影響を受けることは周知である。従って、
従来の冷陰極４は表面全体が剥き出しとなっているの
で、ノイズが大きくなると考えることは極めて妥当であ
る。
が存在するので、ノイズ発生機構が確定されているとは
言い難い。しかし、冷陰極素子の動作雰囲気の真空度が
低下するにつれてノイズが大きくなることから、冷陰極
４への残留ガスの吸着及び離脱によって、あるいは電離
した残留ガスによる衝撃によって上述のノイズが生ずる
と考えられる。さらに、Ｓｉによって形成されるような
半導体の場合、表面の電子状態がその界面状態によって
極めて鋭敏に影響を受けることは周知である。従って、
従来の冷陰極４は表面全体が剥き出しとなっているの
で、ノイズが大きくなると考えることは極めて妥当であ
る。
【００１０】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、ノイズの少ない高性能の冷陰極素
子とその製造方法を提供することを目的としている。
めになされたもので、ノイズの少ない高性能の冷陰極素
子とその製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の冷陰極
素子は、先端部は絶縁膜によって覆われておらず、先端
部以外は絶縁膜によって覆われている表面を有する冷陰
極を含んで成ることを特徴とする。
素子は、先端部は絶縁膜によって覆われておらず、先端
部以外は絶縁膜によって覆われている表面を有する冷陰
極を含んで成ることを特徴とする。
【００１２】請求項２に記載の冷陰極素子は、先端部の
表面の電子状態を安定させる処理が施されていることを
特徴とする。
表面の電子状態を安定させる処理が施されていることを
特徴とする。
【００１３】請求項３に記載の冷陰極素子は、先端部に
多孔質化処理が施されていることを特徴とする。
多孔質化処理が施されていることを特徴とする。
【００１４】請求項４に記載の冷陰極素子は、多孔質化
処理は冷陰極を陽極として行う陽極化成処理であること
を特徴とする。
処理は冷陰極を陽極として行う陽極化成処理であること
を特徴とする。
【００１５】請求項５に記載の冷陰極素子は、冷陰極が
シリコンから成り、絶縁膜は二酸化シリコンから成るこ
とを特徴とする。
シリコンから成り、絶縁膜は二酸化シリコンから成るこ
とを特徴とする。
【００１６】請求項６に記載の冷陰極素子の製造方法
は、冷陰極の表面に絶縁膜を形成する工程を含んで成る
冷陰極素子の製造方法において、絶縁膜への選択的な不
純物の拡散を起こすことによって、冷陰極の電界電子放
出領域上の絶縁膜に不純物混入領域を形成し、不純物混
入領域を除去することを特徴とする。
は、冷陰極の表面に絶縁膜を形成する工程を含んで成る
冷陰極素子の製造方法において、絶縁膜への選択的な不
純物の拡散を起こすことによって、冷陰極の電界電子放
出領域上の絶縁膜に不純物混入領域を形成し、不純物混
入領域を除去することを特徴とする。
【００１７】請求項７に記載の冷陰極素子の製造方法
は、（ａ）第１の絶縁膜が先端部に載置された、冷陰極
たる突起を有するシリコン基板を準備する工程と、
（ｂ）シリコン基板の表面のうちの露出されている部分
に二酸化シリコン膜を形成する工程と、（ｃ）第１の絶
縁膜と、二酸化シリコン膜のうちの第１の絶縁膜に近接
する近接部分とをエッチングによって選択的に除去する
ことによって突起の先端部を選択的に露出させる工程と
を含むことを特徴とする。
は、（ａ）第１の絶縁膜が先端部に載置された、冷陰極
たる突起を有するシリコン基板を準備する工程と、
（ｂ）シリコン基板の表面のうちの露出されている部分
に二酸化シリコン膜を形成する工程と、（ｃ）第１の絶
縁膜と、二酸化シリコン膜のうちの第１の絶縁膜に近接
する近接部分とをエッチングによって選択的に除去する
ことによって突起の先端部を選択的に露出させる工程と
を含むことを特徴とする。
【００１８】請求項８に記載の冷陰極素子の製造方法
は、第１の絶縁膜は不純物の存在するシリケートガラス
から成り、不純物は３族あるいは５族の元素を少なくと
も一つは含み、工程（ｂ）の開始から（ｃ）の開始まで
の間に、近接部分に不純物が拡散され、工程（ｃ）にお
けるエッチングは弗酸を含む溶液を用いるウェットエッ
チングであることを特徴とする。
は、第１の絶縁膜は不純物の存在するシリケートガラス
から成り、不純物は３族あるいは５族の元素を少なくと
も一つは含み、工程（ｂ）の開始から（ｃ）の開始まで
の間に、近接部分に不純物が拡散され、工程（ｃ）にお
けるエッチングは弗酸を含む溶液を用いるウェットエッ
チングであることを特徴とする。
【００１９】請求項９に記載の冷陰極素子の製造方法
は、工程（ｂ）において、二酸化シリコン膜は熱酸化処
理によって形成されることを特徴とする。
は、工程（ｂ）において、二酸化シリコン膜は熱酸化処
理によって形成されることを特徴とする。
【００２０】請求項１０に記載の冷陰極素子の製造方法
は、工程（ｂ）に引き続き、工程（ｃ）以前になされ
る、（ｄ）二酸化シリコン膜を成長させることなく、不
純物の二酸化シリコン膜への拡散処理を行う工程がさら
に含まれることを特徴とする。
は、工程（ｂ）に引き続き、工程（ｃ）以前になされ
る、（ｄ）二酸化シリコン膜を成長させることなく、不
純物の二酸化シリコン膜への拡散処理を行う工程がさら
に含まれることを特徴とする。
【００２１】請求項１１に記載の冷陰極素子の製造方法
は、拡散処理は非酸化雰囲気において熱を加える処理を
含んで成ることを特徴とする。
は、拡散処理は非酸化雰囲気において熱を加える処理を
含んで成ることを特徴とする。
【００２２】請求項１２に記載の冷陰極素子の製造方法
は、請求項７に記載の製造方法において、工程（ｃ）に
引き続き、（ｄ）工程（ｃ）において得られた構造のう
ち、突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工程
と、（ｅ）二酸化シリコン膜の表面をエッチングするこ
とによって、二酸化シリコン膜上の第１の導電膜を選択
的に除去する工程とがさらに含まれることを特徴とす
る。
は、請求項７に記載の製造方法において、工程（ｃ）に
引き続き、（ｄ）工程（ｃ）において得られた構造のう
ち、突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工程
と、（ｅ）二酸化シリコン膜の表面をエッチングするこ
とによって、二酸化シリコン膜上の第１の導電膜を選択
的に除去する工程とがさらに含まれることを特徴とす
る。
【００２３】請求項１３に記載の冷陰極素子の製造方法
は、請求項７に記載の製造方法において、工程（ｃ）に
引き続き、（ｄ）工程（ｃ）において露出された突起の
表面部分を多孔質化する工程がさらに含まれることを特
徴とする。
は、請求項７に記載の製造方法において、工程（ｃ）に
引き続き、（ｄ）工程（ｃ）において露出された突起の
表面部分を多孔質化する工程がさらに含まれることを特
徴とする。
【００２４】請求項１４に記載の冷陰極素子の製造方法
は、請求項１３に記載の製造方法において、工程（ｄ）
は陽極化成を行う工程であることを特徴とする。
は、請求項１３に記載の製造方法において、工程（ｄ）
は陽極化成を行う工程であることを特徴とする。
【００２５】請求項１５に記載の冷陰極素子の製造方法
は、請求項１３に記載の製造方法において、（ｄ）の工
程に引き続き、（ｅ）工程（ｄ）において得られた構造
のうち、突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工
程と、（ｆ）二酸化シリコン膜の表面をエッチングする
ことによって、二酸化シリコン膜上の第１の導電膜を選
択的に除去する工程とがさらに含まれることを特徴とす
る。
は、請求項１３に記載の製造方法において、（ｄ）の工
程に引き続き、（ｅ）工程（ｄ）において得られた構造
のうち、突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工
程と、（ｆ）二酸化シリコン膜の表面をエッチングする
ことによって、二酸化シリコン膜上の第１の導電膜を選
択的に除去する工程とがさらに含まれることを特徴とす
る。
【００２６】
実施の形態１．以下、本発明の実施の形態１を図１〜図
４を用いて説明する。図１〜図４は本実施の形態に従う
冷陰極素子の製造方法を工程順に例示する断面図であ
る。従来技術と同一の構成には同一の参照符号を付し、
説明は省略する。
４を用いて説明する。図１〜図４は本実施の形態に従う
冷陰極素子の製造方法を工程順に例示する断面図であ
る。従来技術と同一の構成には同一の参照符号を付し、
説明は省略する。
【００２７】図１は、所望の形状にパターンニングされ
たＰＳＧマスク２ａの載置された、断面が三角あるいは
台形状の錐台４ａを有するＳｉ基板１の構造を例示する
断面図である。図１に示される構造は、従来技術による
冷陰極素子の製造方法の工程に関する図９，１０に示さ
れる方法と同様にして形成されたものである。図１に示
される構造と図１０に示される構造との違いとは、ＰＳ
Ｇマスク２ａとＳｉＯ2マスク２０との違いのみであ
る。
たＰＳＧマスク２ａの載置された、断面が三角あるいは
台形状の錐台４ａを有するＳｉ基板１の構造を例示する
断面図である。図１に示される構造は、従来技術による
冷陰極素子の製造方法の工程に関する図９，１０に示さ
れる方法と同様にして形成されたものである。図１に示
される構造と図１０に示される構造との違いとは、ＰＳ
Ｇマスク２ａとＳｉＯ2マスク２０との違いのみであ
る。
【００２８】図１に示される構造を得る方法について説
明を行う。ＰＳＧマスク２ａはＰ（リン）を含むシリケ
ートガラスであるＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）か
ら成る。ＰＳＧマスク２ａを形成するための準備として
ＰＳＧ膜をシリコン基板１上に形成するには、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸着法、ある
いはスパッタリング法等を用いることができる。その後
に周知のエッチング技術を用いて、所望の形状をしたＰ
ＳＧマスク２ａを得る。
明を行う。ＰＳＧマスク２ａはＰ（リン）を含むシリケ
ートガラスであるＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）か
ら成る。ＰＳＧマスク２ａを形成するための準備として
ＰＳＧ膜をシリコン基板１上に形成するには、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸着法、ある
いはスパッタリング法等を用いることができる。その後
に周知のエッチング技術を用いて、所望の形状をしたＰ
ＳＧマスク２ａを得る。
【００２９】次いで、図１１に示される方法と同様にし
て酸化雰囲気中でＳｉ基板１表面を熱酸化することによ
って、図２に示されるように、ＰＳＧマスク２ａの直下
において、ＳｉＯ2膜３によって被覆された冷陰極４を
形成する。このとき、ＰＳＧマスク２ａに含まれるＰの
一部はＰＳＧマスク２ａに接して成長するＳｉＯ2膜３
中へと熱拡散される。従って、図２に示される方法にお
いては、冷陰極４先端部近傍のＳｉＯ2膜３はＰＳＧ化
膜２ｂに変換されていることが特徴となっている。
て酸化雰囲気中でＳｉ基板１表面を熱酸化することによ
って、図２に示されるように、ＰＳＧマスク２ａの直下
において、ＳｉＯ2膜３によって被覆された冷陰極４を
形成する。このとき、ＰＳＧマスク２ａに含まれるＰの
一部はＰＳＧマスク２ａに接して成長するＳｉＯ2膜３
中へと熱拡散される。従って、図２に示される方法にお
いては、冷陰極４先端部近傍のＳｉＯ2膜３はＰＳＧ化
膜２ｂに変換されていることが特徴となっている。
【００３０】次いで、図１２において示された方法と同
様にして、ＳｉＯと導電体とを順次真空蒸着法によって
堆積する。このことによって、図３に例示されるように
不連続な電極下地絶縁膜５及び電極膜６を備える構造を
有する冷陰極素子を得る。
様にして、ＳｉＯと導電体とを順次真空蒸着法によって
堆積する。このことによって、図３に例示されるように
不連続な電極下地絶縁膜５及び電極膜６を備える構造を
有する冷陰極素子を得る。
【００３１】次いで、図１３においてＳｉＯ2マスク２
０をエッチングしてリフトオフを行ったのと同様に、Ｐ
ＳＧマスク２ａをエッチングして電極下地絶縁膜５ａ及
び電極膜６ａをリフトオフによって除去する。このと
き、ＰＳＧはＳｉＯ2に比べてエッチング速度が大きい
（電子通信学会編、「ＬＳＩハンドブック」２６３〜２
６４頁、オーム社）ので、ＰＳＧマスク２ａ及びＰＳＧ
化膜２ｂのみが選択的にエッチングされる。従って、図
４に例示されるように、先端部のみが露出し、他の部分
はＳｉＯ2膜３で被覆された冷陰極４を備える構造を有
する冷陰極素子を得ることができる。
０をエッチングしてリフトオフを行ったのと同様に、Ｐ
ＳＧマスク２ａをエッチングして電極下地絶縁膜５ａ及
び電極膜６ａをリフトオフによって除去する。このと
き、ＰＳＧはＳｉＯ2に比べてエッチング速度が大きい
（電子通信学会編、「ＬＳＩハンドブック」２６３〜２
６４頁、オーム社）ので、ＰＳＧマスク２ａ及びＰＳＧ
化膜２ｂのみが選択的にエッチングされる。従って、図
４に例示されるように、先端部のみが露出し、他の部分
はＳｉＯ2膜３で被覆された冷陰極４を備える構造を有
する冷陰極素子を得ることができる。
【００３２】尚、ＳｉＯ2膜３形成後に、更にＮ2あるい
はＡｒのような不活性なガス雰囲気中における熱処理を
追加しても良い。これによって、ＳｉＯ2膜３の成長を
回避しながらＰの拡散のみを行うことが可能となり、Ｐ
ＳＧ化膜２ｂのＰの濃度を適切に設定できる。
はＡｒのような不活性なガス雰囲気中における熱処理を
追加しても良い。これによって、ＳｉＯ2膜３の成長を
回避しながらＰの拡散のみを行うことが可能となり、Ｐ
ＳＧ化膜２ｂのＰの濃度を適切に設定できる。
【００３３】また、ＰＳＧマスク２ａに使用されるＰＳ
Ｇの代わりに、Ｂ（ほう素）を含むＢＳＧ（Boro-Silic
ate Glass）、ＢとＰの両者を含むＢＰＳＧ（Boro-Phos
pho-Silicate Glass）、あるいはＡｓ（砒素）を含むＡ
ｓＳＧ（Arseno-Silicate Glass）のような、不純物を
含むシリケートガラス等の材料を用いても良い。Ｂ、Ｐ
及びＡｓは周知の通り、半導体素子製造において不純物
として添加される３族あるいは５族の元素に属する。す
なわち、不純物としてＳｉＯ2膜３の中に拡散されるこ
とによって、拡散された部分のみが選択的にエッチング
され易くなるような元素ならば、本発明の製造方法にお
いて使用することが可能である。
Ｇの代わりに、Ｂ（ほう素）を含むＢＳＧ（Boro-Silic
ate Glass）、ＢとＰの両者を含むＢＰＳＧ（Boro-Phos
pho-Silicate Glass）、あるいはＡｓ（砒素）を含むＡ
ｓＳＧ（Arseno-Silicate Glass）のような、不純物を
含むシリケートガラス等の材料を用いても良い。Ｂ、Ｐ
及びＡｓは周知の通り、半導体素子製造において不純物
として添加される３族あるいは５族の元素に属する。す
なわち、不純物としてＳｉＯ2膜３の中に拡散されるこ
とによって、拡散された部分のみが選択的にエッチング
され易くなるような元素ならば、本発明の製造方法にお
いて使用することが可能である。
【００３４】ＳｉＯの代わりに、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、
Ｓｉ3Ｎ4等のように、シリケートガラスよりもエッチン
グ速度の小さい絶縁物を電極下地絶縁膜５として用いて
もよい。同様に、電極膜６として、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａ
ｕあるいはＭｏＳｉ2、ＷＳｉ2等各種の金属、あるいは
その化合物，合金等を用いることができる。
Ｓｉ3Ｎ4等のように、シリケートガラスよりもエッチン
グ速度の小さい絶縁物を電極下地絶縁膜５として用いて
もよい。同様に、電極膜６として、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ａ
ｕあるいはＭｏＳｉ2、ＷＳｉ2等各種の金属、あるいは
その化合物，合金等を用いることができる。
【００３５】従来技術による冷陰極素子の製造方法にお
いては、ＳｉＯ2膜３のうち、冷陰極４の表面上に存在
するものはリフトオフの際に全て除去された。しかし、
本実施の形態においては、冷陰極４の先端部分に存在す
る部分のＳｉＯ2膜３、すなわちＰＳＧ化膜２ｂのみを
リフトオフの際に除去し、他の部分のＳｉＯ2膜３を有
意に残存させることが可能となる。これを以下に記すよ
うにして利用することが、本実施の形態の特徴となって
いる。
いては、ＳｉＯ2膜３のうち、冷陰極４の表面上に存在
するものはリフトオフの際に全て除去された。しかし、
本実施の形態においては、冷陰極４の先端部分に存在す
る部分のＳｉＯ2膜３、すなわちＰＳＧ化膜２ｂのみを
リフトオフの際に除去し、他の部分のＳｉＯ2膜３を有
意に残存させることが可能となる。これを以下に記すよ
うにして利用することが、本実施の形態の特徴となって
いる。
【００３６】本実施の形態の冷陰極素子においては、冷
陰極４の露出された先端部は電界電子放出部として機能
し、その他の部分はＳｉＯ2膜３で覆われている。この
ＳｉＯ2膜３によって、残留ガスの吸着及び離脱、ある
いは電離した残留ガスによる衝撃から冷陰極４が保護さ
れる。従って、本実施の形態の冷陰極素子は、ノイズの
少ない高性能の冷陰極素子となる。
陰極４の露出された先端部は電界電子放出部として機能
し、その他の部分はＳｉＯ2膜３で覆われている。この
ＳｉＯ2膜３によって、残留ガスの吸着及び離脱、ある
いは電離した残留ガスによる衝撃から冷陰極４が保護さ
れる。従って、本実施の形態の冷陰極素子は、ノイズの
少ない高性能の冷陰極素子となる。
【００３７】また、本実施の形態の製造方法において
は、ＳｉＯ2膜３を形成する熱酸化を行う際にＰの拡散
も同時に起こり、エッチングによって有意に除去される
ＰＳＧ化膜２ｂが形成される。従って、マスクの材料と
してＰＳＧを用いるという簡単な置換によって、従来の
製造方法と同じ処理を行うだけで本実施の形態に従う冷
陰極素子を得ることが可能となる。
は、ＳｉＯ2膜３を形成する熱酸化を行う際にＰの拡散
も同時に起こり、エッチングによって有意に除去される
ＰＳＧ化膜２ｂが形成される。従って、マスクの材料と
してＰＳＧを用いるという簡単な置換によって、従来の
製造方法と同じ処理を行うだけで本実施の形態に従う冷
陰極素子を得ることが可能となる。
【００３８】実施の形態２．Ｓｉは半導体であるため、
その表面には表面準位等のような電子の捕獲中心となる
欠陥が形成される。このために、Ｓｉを冷陰極として備
える冷陰極素子においては、残留ガスの付着等があると
特性変動が起こり易い。そこで、本実施の形態において
は、冷陰極の表面の電子状態を安定させる処理を施すこ
とによって、実施の形態１において得られる冷陰極素子
をさらに高性能とする製造方法を開示する。
その表面には表面準位等のような電子の捕獲中心となる
欠陥が形成される。このために、Ｓｉを冷陰極として備
える冷陰極素子においては、残留ガスの付着等があると
特性変動が起こり易い。そこで、本実施の形態において
は、冷陰極の表面の電子状態を安定させる処理を施すこ
とによって、実施の形態１において得られる冷陰極素子
をさらに高性能とする製造方法を開示する。
【００３９】図５，６は、本実施の形態に従う冷陰極素
子の製造方法を工程順にそれぞれ示す断面図である。図
５に示される工程は図４にて示される工程に引き続いて
なされるものである。
子の製造方法を工程順にそれぞれ示す断面図である。図
５に示される工程は図４にて示される工程に引き続いて
なされるものである。
【００４０】まず、図５に示されるように、下地となる
図４に示される冷陰極素子上に表面コート膜９を、ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸着法、あ
るいはスパッタリング法等を用いることによって、例え
ば５〜５０ｎｍ程度に薄く形成する。表面コート膜９と
しては、導電性を有しつつ電子状態を安定させるような
物質を用いればよく、例えば金属を用いれば良い。次
に、ＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂの表面をそれ
ぞれ、弗酸のようなエッチング液を用いて軽いエッチン
グによって除去する。
図４に示される冷陰極素子上に表面コート膜９を、ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法、真空蒸着法、あ
るいはスパッタリング法等を用いることによって、例え
ば５〜５０ｎｍ程度に薄く形成する。表面コート膜９と
しては、導電性を有しつつ電子状態を安定させるような
物質を用いればよく、例えば金属を用いれば良い。次
に、ＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂの表面をそれ
ぞれ、弗酸のようなエッチング液を用いて軽いエッチン
グによって除去する。
【００４１】表面コート膜９によって被覆された、Ｓｉ
Ｏ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞれの表面をエ
ッチングすることが可能である理由について説明を行
う。図５において、冷陰極素子上の表面コート膜９は薄
く形成されている。従って、下地の表面に一様に形成さ
れた状態ではなく、島上に凝集して形成された状態の表
面コート膜９を得ることがある。この場合、下地が部分
的に露出されているので、表面コート膜９によって覆わ
れているＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞ
れの表面をエッチングすることは容易に実現可能であ
る。また、表面コート膜９が一様に形成され、これによ
って下地が露出されていない場合でも、表面コート膜９
が薄膜であるので、表面コート膜９を構成する物質の結
晶粒の界面に沿ってエッチング剤が侵入可能である。従
ってこの場合にも、表面コート膜９によって覆われてい
るＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞれの表
面をエッチングすることは可能である。
Ｏ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞれの表面をエ
ッチングすることが可能である理由について説明を行
う。図５において、冷陰極素子上の表面コート膜９は薄
く形成されている。従って、下地の表面に一様に形成さ
れた状態ではなく、島上に凝集して形成された状態の表
面コート膜９を得ることがある。この場合、下地が部分
的に露出されているので、表面コート膜９によって覆わ
れているＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞ
れの表面をエッチングすることは容易に実現可能であ
る。また、表面コート膜９が一様に形成され、これによ
って下地が露出されていない場合でも、表面コート膜９
が薄膜であるので、表面コート膜９を構成する物質の結
晶粒の界面に沿ってエッチング剤が侵入可能である。従
ってこの場合にも、表面コート膜９によって覆われてい
るＳｉＯ2膜３及び電極下地絶縁膜５ｂのそれぞれの表
面をエッチングすることは可能である。
【００４２】このエッチングと同時に、ＳｉＯ2膜３と
電極下地絶縁膜５ｂとの表面に存在する表面コート膜９
をも選択的に除去する。これによって、冷陰極４の先端
部、及び電極膜６ｂのそれぞれの表面のみに表面コート
膜９を残存させる。
電極下地絶縁膜５ｂとの表面に存在する表面コート膜９
をも選択的に除去する。これによって、冷陰極４の先端
部、及び電極膜６ｂのそれぞれの表面のみに表面コート
膜９を残存させる。
【００４３】以上の工程によって、図６において例示さ
れる、表面コート膜９によって選択的に被覆された冷陰
極素子を得ることが可能となる。
れる、表面コート膜９によって選択的に被覆された冷陰
極素子を得ることが可能となる。
【００４４】さらに、図６にて示される工程の前あるい
は後に熱処理を追加して、冷陰極４を構成するＳｉと表
面コート膜９との合金化処理を行ってもよい。この処理
によって、Ｓｉと表面コート膜９との接触をより強固な
ものとすることが可能となる。すなわち、密着性を上げ
ることによって電気的特性を向上させて、冷陰極素子の
性能をさらに優れたものとする。
は後に熱処理を追加して、冷陰極４を構成するＳｉと表
面コート膜９との合金化処理を行ってもよい。この処理
によって、Ｓｉと表面コート膜９との接触をより強固な
ものとすることが可能となる。すなわち、密着性を上げ
ることによって電気的特性を向上させて、冷陰極素子の
性能をさらに優れたものとする。
【００４５】本実施の形態の目的は、表面準位等が存在
しない物質を用いて冷陰極の先端部に被覆を施すことに
よって、冷陰極の先端部表面における電子状態を安定さ
せることである。従って、表面コート膜９として、Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｕ，ＴｉあるいはＭｏＳｉ2、ＷＳ
ｉ2、ＴｉＮ等各種の金属あるいはその化合物，合金等
を用いることが可能である。
しない物質を用いて冷陰極の先端部に被覆を施すことに
よって、冷陰極の先端部表面における電子状態を安定さ
せることである。従って、表面コート膜９として、Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ａｕ，ＴｉあるいはＭｏＳｉ2、ＷＳ
ｉ2、ＴｉＮ等各種の金属あるいはその化合物，合金等
を用いることが可能である。
【００４６】本実施の形態においては、表面の電子状態
を安定させる物質によって、Ｓｉにて構成される冷陰極
４を被覆する。従って、実施の形態１の冷陰極素子より
も性能の安定した冷陰極素子を得ることが可能となる。
を安定させる物質によって、Ｓｉにて構成される冷陰極
４を被覆する。従って、実施の形態１の冷陰極素子より
も性能の安定した冷陰極素子を得ることが可能となる。
【００４７】実施の形態３．本実施の形態においては、
冷陰極４の先端部分に多孔質化処理を施すことによって
電界電子放出特性を向上する、冷陰極素子の製造方法を
開示する。図７は図４に引き続く図であり、本実施の形
態に従う処理のなされた冷陰極素子を例示する断面図で
ある。
冷陰極４の先端部分に多孔質化処理を施すことによって
電界電子放出特性を向上する、冷陰極素子の製造方法を
開示する。図７は図４に引き続く図であり、本実施の形
態に従う処理のなされた冷陰極素子を例示する断面図で
ある。
【００４８】図４に示される冷陰極素子に対して、弗
酸、あるいは弗酸及びアルコールと、水等との混合溶液
を用いるＳｉの陽極化成処理を行う。陽極化成処理を行
うには、Ｓｉ基板１を陽極として混合溶液中にて通電を
行えば良い。
酸、あるいは弗酸及びアルコールと、水等との混合溶液
を用いるＳｉの陽極化成処理を行う。陽極化成処理を行
うには、Ｓｉ基板１を陽極として混合溶液中にて通電を
行えば良い。
【００４９】Ｓｉ基板１を陽極として用いる陽極化成処
理における化学反応は、
理における化学反応は、
【００５０】
【化１】
【００５１】
【化２】
【００５２】
【化３】
【００５３】のように進行する。化１にて示されるｅ+
は正孔を表す。化３において示されるように、可溶性の
Ｈ2ＳｉＦ6が溶液中に溶出し、化２の残ったＳｉの表面
部分が多孔質化され、陽極化成層１０が形成される。
は正孔を表す。化３において示されるように、可溶性の
Ｈ2ＳｉＦ6が溶液中に溶出し、化２の残ったＳｉの表面
部分が多孔質化され、陽極化成層１０が形成される。
【００５４】以上の処理によって、冷陰極４の先端部分
のみが選択的に、多孔質である陽極化成層１０に変換さ
れた構造を得ることが可能となる。
のみが選択的に、多孔質である陽極化成層１０に変換さ
れた構造を得ることが可能となる。
【００５５】Ｓｉによって形成される冷陰極４の表面を
多孔質化することによって、電界電子放出特性を著しく
向上できることは、既に本発明の発明者等の実験によっ
て確認されている（M.Takai et al., App.Phys.Lett.,V
ol.66,No.4,pp.422-423,1995）。
多孔質化することによって、電界電子放出特性を著しく
向上できることは、既に本発明の発明者等の実験によっ
て確認されている（M.Takai et al., App.Phys.Lett.,V
ol.66,No.4,pp.422-423,1995）。
【００５６】以上のように、本実施の形態の製造方法を
用いることによって、冷陰極素子の電界電子放出特性を
著しく向上することが可能となる。
用いることによって、冷陰極素子の電界電子放出特性を
著しく向上することが可能となる。
【００５７】実施の形態４．本実施の形態においては、
実施の形態２及び実施の形態３において記載されたそれ
ぞれの製造方法を組み合わせることによって、性能の優
れる冷陰極素子を得る。
実施の形態２及び実施の形態３において記載されたそれ
ぞれの製造方法を組み合わせることによって、性能の優
れる冷陰極素子を得る。
【００５８】まず、実施の形態３に記載の方法によっ
て、冷陰極４の先端部の表面部分が陽極化成層１０に変
換された冷陰極素子を用意する。次に、実施の形態２に
記載の方法、すなわち冷陰極素子全体に導電性の膜を堆
積させ、エッチングによってＳｉＯ2膜３の表面あるい
は電極下地絶縁膜５の表面に存在する部分の表面コート
膜９を選択的に取り除くという方法によって、陽極化成
層１０を表面コート膜９によって被覆する。以上の処理
によって、図８に例示される冷陰極素子が得られる。
て、冷陰極４の先端部の表面部分が陽極化成層１０に変
換された冷陰極素子を用意する。次に、実施の形態２に
記載の方法、すなわち冷陰極素子全体に導電性の膜を堆
積させ、エッチングによってＳｉＯ2膜３の表面あるい
は電極下地絶縁膜５の表面に存在する部分の表面コート
膜９を選択的に取り除くという方法によって、陽極化成
層１０を表面コート膜９によって被覆する。以上の処理
によって、図８に例示される冷陰極素子が得られる。
【００５９】上述の一連の処理を施された冷陰極素子に
おいては、多孔質の陽極化成層１０を損なうことなく、
表面コート膜９による被覆が冷陰極４の先端部に施され
ている。従って、実施の形態２と実施の形態３とにそれ
ぞれ記載の方法を併用することによって、電界電子放出
特性が著しく向上され、性能が安定したノイズの少ない
高性能の冷陰極素子を得ることが可能となる。
おいては、多孔質の陽極化成層１０を損なうことなく、
表面コート膜９による被覆が冷陰極４の先端部に施され
ている。従って、実施の形態２と実施の形態３とにそれ
ぞれ記載の方法を併用することによって、電界電子放出
特性が著しく向上され、性能が安定したノイズの少ない
高性能の冷陰極素子を得ることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】請求項１に記載の構成によれば、冷陰極
の先端部が絶縁膜で覆われていないので冷陰極の電界電
子放出は妨げられない。一方、残留ガスの吸着及び離脱
による、あるいは電離した残留ガスの衝撃による冷陰極
素子のノイズの発生を先端部以外を覆う絶縁膜によって
回避することが可能となる。これによって、信頼性が高
く性能の良い冷陰極素子が得られる。
の先端部が絶縁膜で覆われていないので冷陰極の電界電
子放出は妨げられない。一方、残留ガスの吸着及び離脱
による、あるいは電離した残留ガスの衝撃による冷陰極
素子のノイズの発生を先端部以外を覆う絶縁膜によって
回避することが可能となる。これによって、信頼性が高
く性能の良い冷陰極素子が得られる。
【００６１】請求項２に記載の構成によれば、冷陰極の
表面の電子状態を安定させることによって冷陰極の電界
電子放出を安定させることが可能である。
表面の電子状態を安定させることによって冷陰極の電界
電子放出を安定させることが可能である。
【００６２】請求項３に記載の構成によれば、冷陰極素
子の電界電子放出特性を向上することが可能である。こ
れによって、請求項１，２に記載の構成による効果に加
え、さらに冷陰極素子の信頼性と性能とが向上する。
子の電界電子放出特性を向上することが可能である。こ
れによって、請求項１，２に記載の構成による効果に加
え、さらに冷陰極素子の信頼性と性能とが向上する。
【００６３】請求項４に記載の構成によれば、陽極化成
処理を施すことによって多孔質化を行うことが可能とな
る。陽極化成処理は一般に容易に行うことが可能である
ので、本発明の実施が容易となる。
処理を施すことによって多孔質化を行うことが可能とな
る。陽極化成処理は一般に容易に行うことが可能である
ので、本発明の実施が容易となる。
【００６４】請求項５に記載の構成によれば、冷陰極を
形成するシリコンを酸化することによって、二酸化シリ
コンからなる絶縁膜を容易に得ることが可能である。
形成するシリコンを酸化することによって、二酸化シリ
コンからなる絶縁膜を容易に得ることが可能である。
【００６５】請求項６に記載の構成によれば、絶縁膜の
うち、不純物混入領域のみを選択的に除去することが可
能となる。従って、冷陰極の表面のうち、電界電子放出
領域以外の部分に絶縁膜の一部が残留する。この残留し
た絶縁膜によって、冷陰極素子のノイズの発生が回避さ
れる。
うち、不純物混入領域のみを選択的に除去することが可
能となる。従って、冷陰極の表面のうち、電界電子放出
領域以外の部分に絶縁膜の一部が残留する。この残留し
た絶縁膜によって、冷陰極素子のノイズの発生が回避さ
れる。
【００６６】請求項７に記載の構成によれば、工程
（ｂ）にて形成された二酸化シリコン膜のうち、第１の
絶縁膜に近接する近接部分のみを工程（ｃ）において選
択的に除去することによって、請求項１に記載の冷陰極
素子を得ることが可能となる。
（ｂ）にて形成された二酸化シリコン膜のうち、第１の
絶縁膜に近接する近接部分のみを工程（ｃ）において選
択的に除去することによって、請求項１に記載の冷陰極
素子を得ることが可能となる。
【００６７】請求項８に記載の構成によれば、弗酸を含
む溶液が３族または５族の元素を含むシリケートガラス
をエッチングする速度は二酸化シリコン膜をエッチング
する速度よりも速いことを利用して、シリケートガラス
のみを選択的に除去して冷陰極素子を製造することが可
能となる。これによって、請求項７に記載の工程（ｃ）
における選択的な除去が容易に実施される。
む溶液が３族または５族の元素を含むシリケートガラス
をエッチングする速度は二酸化シリコン膜をエッチング
する速度よりも速いことを利用して、シリケートガラス
のみを選択的に除去して冷陰極素子を製造することが可
能となる。これによって、請求項７に記載の工程（ｃ）
における選択的な除去が容易に実施される。
【００６８】請求項９に記載の構成によれば、熱酸化処
理によって二酸化シリコン膜を形成する際に第１の絶縁
膜に含まれる不純物が二酸化シリコン膜へと拡散され
る。これによって、請求項８に記載の構成のうち、不純
物の拡散が満足される。したがって、請求項８に記載の
製造方法によって請求項７の工程（ｃ）に記載されるよ
うに第１の絶縁膜と近接部分とを同時に選択的に除去す
ることが可能となる。すなわち、請求項７に記載の製造
方法の実施を容易に行うことが可能となる。
理によって二酸化シリコン膜を形成する際に第１の絶縁
膜に含まれる不純物が二酸化シリコン膜へと拡散され
る。これによって、請求項８に記載の構成のうち、不純
物の拡散が満足される。したがって、請求項８に記載の
製造方法によって請求項７の工程（ｃ）に記載されるよ
うに第１の絶縁膜と近接部分とを同時に選択的に除去す
ることが可能となる。すなわち、請求項７に記載の製造
方法の実施を容易に行うことが可能となる。
【００６９】請求項１０に記載の構成によれば、二酸化
シリコンの成長を伴うことなく不純物の拡散のみを行う
ことが可能となり、不純物の濃度を適切に設定すること
が可能となる。これによって、請求項８に記載の製造方
法によって選択的に除去される二酸化シリコン膜の領域
の範囲を制御することが可能となり、所望の大きさの露
出表面を有する冷陰極素子が得られる。
シリコンの成長を伴うことなく不純物の拡散のみを行う
ことが可能となり、不純物の濃度を適切に設定すること
が可能となる。これによって、請求項８に記載の製造方
法によって選択的に除去される二酸化シリコン膜の領域
の範囲を制御することが可能となり、所望の大きさの露
出表面を有する冷陰極素子が得られる。
【００７０】請求項１１に記載の構成によれば、例えば
不活性ガス雰囲気にて熱を加えるという簡易な方法によ
って請求項１０に記載の製造方法が実施可能となる。
不活性ガス雰囲気にて熱を加えるという簡易な方法によ
って請求項１０に記載の製造方法が実施可能となる。
【００７１】請求項１２に記載の構成によれば、二酸化
シリコン膜の表面上に存在する導電膜を除去し、工程
（ｃ）にて露出された突起の表面上に存在する導電膜は
残存する。従って、請求項３に記載の冷陰極素子が容易
に得られる。
シリコン膜の表面上に存在する導電膜を除去し、工程
（ｃ）にて露出された突起の表面上に存在する導電膜は
残存する。従って、請求項３に記載の冷陰極素子が容易
に得られる。
【００７２】請求項１３に記載の構成によれば、請求項
３に記載の冷陰極素子が得られる。
３に記載の冷陰極素子が得られる。
【００７３】請求項１４に記載の構成によれば、陽極化
成処理によって請求項１３に記載の製造方法を容易に提
供可能となる。
成処理によって請求項１３に記載の製造方法を容易に提
供可能となる。
【００７４】請求項１５に記載の構成によれば、突起の
表面を導電膜にて被覆することによって、請求項１３に
記載の構成による効果を損なうことなく、冷陰極の表面
の電子状態を安定させることが容易に可能である。これ
によって、安定した性能を持つ、請求項３に記載され、
特に請求項２にも記載されている冷陰極素子が得られ
る。
表面を導電膜にて被覆することによって、請求項１３に
記載の構成による効果を損なうことなく、冷陰極の表面
の電子状態を安定させることが容易に可能である。これ
によって、安定した性能を持つ、請求項３に記載され、
特に請求項２にも記載されている冷陰極素子が得られ
る。
【００７５】本発明によれば、冷陰極の表面部分のうち
電界電流放出に関与しない部分を絶縁膜によって被覆す
るので、残留ガスの影響を少なくでき、冷陰極素子のノ
イズ特性を改善することができる。
電界電流放出に関与しない部分を絶縁膜によって被覆す
るので、残留ガスの影響を少なくでき、冷陰極素子のノ
イズ特性を改善することができる。
【図１】 実施の形態１の製造方法を工程順に示す断面
図である。
図である。
【図２】 実施の形態１の製造方法を工程順に示す断面
図である。
図である。
【図３】 実施の形態１の製造方法を工程順に示す断面
図である。
図である。
【図４】 実施の形態１の冷陰極素子を例示する断面図
である。
である。
【図５】 実施の形態２の製造方法を工程順に示す断面
図である。
図である。
【図６】 実施の形態２の製造方法を工程順に示す断面
図である。
図である。
【図７】 実施の形態３の冷陰極素子を例示する断面図
である。
である。
【図８】 実施の形態４の冷陰極素子を例示する断面図
である。
である。
【図９】 従来の冷陰極素子の製造方法を工程順に示す
断面図である。
断面図である。
【図１０】 従来の冷陰極素子の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図１１】 従来の冷陰極素子の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】 従来の冷陰極素子の製造方法を工程順に示
す断面図である。
す断面図である。
【図１３】 従来の冷陰極素子を示す断面図である。
【図１４】 従来の冷陰極素子における電流の時間変化
を例示するグラフである。
を例示するグラフである。
１ Ｓｉ基板、２ａ ＰＳＧマスク、２ｂ ＰＳＧ化
膜、３ ＳｉＯ2膜、４冷陰極、４ａ 錐台、５ Ｓｉ
Ｏ膜、６ 電極膜、７ 開口部、９ 表面コート膜、１
０ 陽極化成層。
膜、３ ＳｉＯ2膜、４冷陰極、４ａ 錐台、５ Ｓｉ
Ｏ膜、６ 電極膜、７ 開口部、９ 表面コート膜、１
０ 陽極化成層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細野 彰彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 森川 和敏 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 川渕 真嗣 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (15)
- 【請求項１】 先端部は絶縁膜によって覆われておら
ず、該先端部以外は該絶縁膜によって覆われている表面
を有する冷陰極を含んで成ることを特徴とする冷陰極素
子。 - 【請求項２】 上記先端部の上記表面の電子状態を安定
させる処理が施されていることを特徴とする請求項１に
記載の冷陰極素子。 - 【請求項３】 上記先端部に多孔質化処理が施されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の冷陰極素
子。 - 【請求項４】 上記多孔質化処理は上記冷陰極を陽極と
して行う陽極化成処理であることを特徴とする請求項３
に記載の冷陰極素子。 - 【請求項５】 上記冷陰極がシリコンから成り、上記絶
縁膜は二酸化シリコンをから成ることを特徴とする請求
項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の冷陰極素子。 - 【請求項６】 冷陰極の表面に絶縁膜を形成する工程を
含んで成る冷陰極素子の製造方法において、前記絶縁膜
への選択的な不純物の拡散を起こすことによって、前記
冷陰極の電界電子放出領域上の該絶縁膜に不純物混入領
域を形成し、前記不純物混入領域を除去することを特徴
とする冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項７】 （ａ）第１の絶縁膜が先端部に載置され
た、冷陰極たる突起を有するシリコン基板を準備する工
程と、 （ｂ）前記シリコン基板の表面のうちの露出されている
部分に二酸化シリコン膜を形成する工程と、 （ｃ）前記第１の絶縁膜と、前記二酸化シリコン膜のう
ちの該第１の絶縁膜に近接する近接部分とをエッチング
によって選択的に除去することによって前記突起の前記
先端部を選択的に露出させる工程とを含むことを特徴と
する冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項８】 上記第１の絶縁膜は不純物の存在するシ
リケートガラスから成り、 前記不純物は３族あるいは５族の元素を少なくとも一つ
は含み、 上記工程（ｂ）の開始から（ｃ）の開始までの間に、上
記近接部分に前記不純物が拡散され、 上記工程（ｃ）における上記エッチングは弗酸を含む溶
液を用いるウェットエッチングであることを特徴とする
請求項７に記載の冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項９】 上記工程（ｂ）において、上記二酸化シ
リコン膜は熱酸化処理によって形成されることを特徴と
する請求項８に記載の冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項１０】 上記工程（ｂ）に引き続き、上記工程
（ｃ）以前になされる、 （ｄ）該二酸化シリコン膜を成長させることなく、上記
不純物の上記二酸化シリコン膜への拡散処理を行う工程
がさらに含まれることを特徴とする請求項８に記載の冷
陰極素子の製造方法。 - 【請求項１１】 上記拡散処理は非酸化雰囲気において
熱を加える処理を含んで成ることを特徴とする請求項１
０に記載の冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項１２】 上記工程（ｃ）に引き続き、 （ｄ）前記工程（ｃ）において得られた構造のうち、上
記突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工程と、 （ｅ）前記二酸化シリコン膜の前記表面をエッチングす
ることによって、該二酸化シリコン膜上の前記第１の導
電膜を選択的に除去する工程とがさらに含まれることを
特徴とする請求項７に記載の冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項１３】 上記工程（ｃ）に引き続き、 （ｄ）前記工程（ｃ）において露出された上記突起の表
面部分を多孔質化する工程がさらに含まれることを特徴
とする請求項７に記載の冷陰極素子の製造方法。 - 【請求項１４】 上記工程（ｄ）は陽極化成を行う工程
であることを特徴とする請求項１３に記載の冷陰極素子
の製造方法。 - 【請求項１５】 上記（ｄ）の工程に引き続き、 （ｅ）前記工程（ｄ）において得られた構造のうち、上
記突起の存在する側に第１の導電膜を形成する工程と、 （ｆ）前記二酸化シリコン膜の前記表面をエッチングす
ることによって、該二酸化シリコン膜上の前記第１の導
電膜を選択的に除去する工程とがさらに含まれることを
特徴とする請求項１３に記載の冷陰極素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298496A JPH09237567A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 冷陰極素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298496A JPH09237567A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 冷陰極素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09237567A true JPH09237567A (ja) | 1997-09-09 |
Family
ID=12651309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4298496A Pending JPH09237567A (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 冷陰極素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09237567A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340425B2 (en) | 1999-04-08 | 2002-01-22 | Nec Corporation | Method of manufacturing cold cathode device having porous emitter |
| GB2372146A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Leica Microsys Lithography Ltd | Cathode with insulating coating on output end |
| JP2003016921A (ja) * | 2000-09-20 | 2003-01-17 | Canon Inc | 構造体、電子放出素子、画像形成装置およびそれらの製造方法 |
| JP2007128851A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-24 | Samsung Sdi Co Ltd | 電子放出源およびそれを含む電子放出素子 |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP4298496A patent/JPH09237567A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6340425B2 (en) | 1999-04-08 | 2002-01-22 | Nec Corporation | Method of manufacturing cold cathode device having porous emitter |
| JP2003016921A (ja) * | 2000-09-20 | 2003-01-17 | Canon Inc | 構造体、電子放出素子、画像形成装置およびそれらの製造方法 |
| GB2372146A (en) * | 2001-02-09 | 2002-08-14 | Leica Microsys Lithography Ltd | Cathode with insulating coating on output end |
| GB2372146B (en) * | 2001-02-09 | 2003-03-26 | Leica Microsys Lithography Ltd | Cathode |
| JP2007128851A (ja) * | 2005-10-31 | 2007-05-24 | Samsung Sdi Co Ltd | 電子放出源およびそれを含む電子放出素子 |
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