JPH09288965A - Manufacture of electron emitter - Google Patents

Manufacture of electron emitter

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JPH09288965A
JPH09288965A JP10240296A JP10240296A JPH09288965A JP H09288965 A JPH09288965 A JP H09288965A JP 10240296 A JP10240296 A JP 10240296A JP 10240296 A JP10240296 A JP 10240296A JP H09288965 A JPH09288965 A JP H09288965A
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JP
Japan
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insulating layer
chip
silicon substrate
gate electrode
layer
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Application number
JP10240296A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Utaka
正俊 右高
Mitsuaki Morikawa
光明 森川
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Noritake Itron Corp
Original Assignee
Ise Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently cause electron emission at low gate voltages and achieve stabilization of radiation currents resulting from a chip end and its surface configuration. SOLUTION: An SiO2 layer is formed on a silicon substrate 11 and machined into a predetermined size to form an insulating-layer pattern 13, and after a chip 14 is formed by the plasma etching of the top of the silicon substrate 11 using a fluorine gas with the pattern 13 as a mask, an SiO2 layer 15 is formed on the silicon substrate 11 and the insulating layer pattern 13. After an SiO2 layer 16 is further formed on the surface of the chip 13, a gate electrode layer 17 is formed on the SiO2 layer 15, and after the stack of the insulating layer pattern 13, the SiO2 layer 15, and the gate electrode layer 17 formed on the chip 14 is removed by etching, the end of the chip 14 is subjected to anisotropic etching using an alkali metal hydroxide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出を利用し
た電子放出素子の製造方法に係わり、特に半導体電子放
出チップの形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electron-emitting device using field emission, and more particularly to a method for forming a semiconductor electron-emitting chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、従来より提案されている電子放
出素子として例えばスピント型電子放出素子の構成を示
す図であり、図2(a)は要部拡大断面図,図2(b)
は上方から見た平面図である。図2において、寸法が約
2mm角の低抵抗シリコン基板1上には、そのほぼ中央
部分に擂り鉢状の開口部2を有するシリコン絶縁膜3が
形成され、この開口部2内の底部には、露出したシリコ
ン基板1上に同一のシリコン部材からなる微小円錐状の
突起(以下、チップという)4が突出して一体的に形成
されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a diagram showing a structure of, for example, a Spindt-type electron-emitting device as an electron-emitting device that has been conventionally proposed. FIG. 2 (a) is an enlarged cross-sectional view of an essential part, and FIG.
Is a plan view from above. In FIG. 2, a silicon insulating film 3 having a mortar-shaped opening 2 is formed in a substantially central portion thereof on a low resistance silicon substrate 1 having a size of about 2 mm square, and a bottom portion inside the opening 2 is formed. A minute conical projection (hereinafter referred to as a chip) 4 made of the same silicon member is formed integrally on the exposed silicon substrate 1.

【0003】また、このシリコン絶縁膜3上の開口部2
の周辺部には、例えばMo材などからなるゲート電極5
がその開口部6をシリコン絶縁膜3の開口部2に一致さ
せて形成されている。この場合、このゲート電極5は、
その開口部6の内径がシリコン絶縁膜3の開口部2の開
口径よりも小さくし、開口部6の周縁部がチップ4の先
端部に1〜2μm程度の間隔で近接して形成される構造
となっている。
Further, the opening 2 on the silicon insulating film 3
In the peripheral portion of the gate electrode 5 made of, for example, Mo material or the like.
Are formed so that the openings 6 are aligned with the openings 2 of the silicon insulating film 3. In this case, the gate electrode 5 is
The inner diameter of the opening 6 is smaller than that of the opening 2 of the silicon insulating film 3, and the peripheral edge of the opening 6 is formed close to the tip of the chip 4 at an interval of about 1 to 2 μm. Has become.

【0004】このような構成において、このゲート電極
5とシリコン基板1との間にゲート電極5が正電圧とな
る50〜250Vの直流駆動電圧を印加し、チップ4の
先端部に電界を集中させ、これによってチップ4の先端
部から電子を真空中に取り出していた。この現象は、量
子力学的トンネリング現象に基づいて電子を固体から真
空中に放出させるものであり、フィールドエミッターま
たはコールドエミッターとも称されている。
In such a structure, a DC drive voltage of 50 to 250 V, which makes the gate electrode 5 a positive voltage, is applied between the gate electrode 5 and the silicon substrate 1 to concentrate the electric field on the tip portion of the chip 4. As a result, electrons were taken out from the tip of the chip 4 into a vacuum. This phenomenon causes electrons to be emitted from a solid body into a vacuum based on the quantum mechanical tunneling phenomenon, and is also called a field emitter or a cold emitter.

【0005】一般に金属または半導体中の電子は、仕事
函数qφ(eV)だけ真空レベルから低いために通常で
は真空中に飛び出すことができないが、このフィールド
エミッターのように外部から強い電界(109 V/m以
上)を作用させると、ポテンシャルバリアーが極く薄く
なり、電子がその部分をトンネリングし、真空中へ飛び
出すことができ、この電子放出を利用して例えば蛍光面
に電子ビームを放出する光源用表示管用電子放出素子を
作製することができる。
Generally, an electron in a metal or semiconductor cannot be normally ejected into a vacuum because it is lower than a vacuum level by a work function qφ (eV), but a strong electric field (10 9 V) from the outside like this field emitter. / M or more), the potential barrier becomes extremely thin, and electrons can tunnel through that part and jump out into a vacuum. Utilizing this electron emission, for example, a light source that emits an electron beam to a fluorescent screen. It is possible to manufacture an electron-emitting device for display tubes.

【0006】このように構成される電子放出素子におい
て、電極材料として用いる半導体は仕事函数または電子
親和力(物質から電子を真空中まで取り出すのに必要な
エネルギー)が4〜6eVと比較的高いので、チップ4
から真空中に効率良く電子放出を起こさせるためには、
チップ4の先端部を例えば曲率半径10nm程度に鋭く
尖らせたり、ゲート電極5の開口部6の開口径を可能な
限り小さくしてその内周縁部をチップ4の先端部に極端
に近付ける必要があった。
In the electron-emitting device having such a structure, the semiconductor used as the electrode material has a relatively high work function or electron affinity (energy required to extract electrons from a substance into a vacuum) of 4 to 6 eV. Chip 4
In order to efficiently cause electron emission from the
It is necessary to sharpen the tip of the chip 4 to have a radius of curvature of about 10 nm, or to make the opening diameter of the opening 6 of the gate electrode 5 as small as possible to bring the inner peripheral edge thereof extremely close to the tip of the chip 4. there were.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな電子放出素子の構造では、一般に使用する電極材料
の仕事函数または電子親和力(物質から電子を真空中ま
で取り出すのに必要なエネルギー)が大きいため、高い
駆動電圧を印加しなければならないので、この駆動電圧
により残留ガスのイオン化が起こり、このイオンがチッ
プ4の表面をスパッタエッチングし、チップ4の損傷が
起き易くなり、動作が不安定となるとともに短寿命とな
る。また、チップ4の先端部のスパッタによる汚染状態
や真空中の残留ガスの影響により、放出電流が不安定と
なったり、電子放出効率が大きく変動する。
However, in such a structure of the electron-emitting device, the work function or electron affinity (energy required to extract electrons from a substance into a vacuum) of a commonly used electrode material is large. Since a high driving voltage has to be applied, this driving voltage causes ionization of the residual gas, the ions sputter-etch the surface of the chip 4, and the chip 4 is easily damaged, which makes the operation unstable. Along with this, the life becomes short. Further, the emission current becomes unstable and the electron emission efficiency fluctuates greatly due to the contamination state of the tip portion of the chip 4 due to the sputtering and the effect of the residual gas in the vacuum.

【0008】すなわち、電子放出素子としてシリコンを
用いた場合、図3 (a)にバンドエネルギー図で示す
ようにC.B(コンダクションバンド:伝導帯)に存在
する電子e- に4eV以上の高いエネルギーを付与しな
ければ、E.A(電子親和力)を超えることができな
い。しかし、高電圧を加えるとバンドが曲がり、内部電
子が薄くなったバリアーをトンネル効果で抜けて真空中
へ放出される。また、図3(b)に示すようにシリコン
表面に表面電荷が多いと、電子e- は空乏層より内部に
追いやられ、電子e- が空乏層を超えるための余分なエ
ネルギーを必要とする。このために必然的に高電圧印加
が必要となるとともに、チップ先端部の形状などにばら
つきのある各チップに均等に電子親和力を超えて電子を
真空中に引き出すのに必要な電界を加えることが困難で
ある。したがって、大きな電子放出電流を得ようとする
と、局部的な電流集中が起こり、チップ4が破損してし
まうという問題があった。なお、図3(a),(b)に
おいて、V.Bはバレンスバンド(価電子帯)を示して
いる。
That is, when silicon is used as the electron-emitting device, as shown in the band energy diagram of FIG. Unless high energy of 4 eV or more is applied to the electron e existing in B (conduction band: conduction band), E. It cannot exceed A (electron affinity). However, when a high voltage is applied, the band bends, and internal electrons are tunneled through the thin barrier and released into the vacuum. In addition, as shown in FIG. 3B, when the surface charge of silicon is large, the electrons e are forced to the inside of the depletion layer, and extra energy is required for the electrons e to exceed the depletion layer. This inevitably requires a high voltage to be applied, and it is necessary to apply an electric field necessary to draw out electrons into the vacuum evenly exceeding the electron affinity to each chip with variations in the shape of the tip of the chip. Have difficulty. Therefore, when trying to obtain a large electron emission current, there is a problem that local current concentration occurs and the chip 4 is damaged. It should be noted that in FIGS. B indicates a valence band.

【0009】また、電子親和力は、それ自体がガス付着
などによるチップ表面の汚染,チップ製造時に使用した
プラズマガスによるチップの損傷および強い外部電界に
より加速されたイオンの衝突によるチップの損傷などに
より変化し、放出電流を大きく変動させるという問題が
あった。
Further, the electron affinity itself changes due to contamination of the chip surface due to gas adhesion and the like, damage to the chip due to plasma gas used during chip manufacture, and damage to the chip due to collision of ions accelerated by a strong external electric field. However, there is a problem that the emission current is greatly changed.

【0010】したがって、本発明は、前述した従来の課
題を解決するためになされたものであり、その目的は、
低いゲート電圧で電子放出を効率良く行わせることがで
きる電子放出素子の製造方法を提供することにある。ま
た、他の目的は、チップ先端部およびその表面形状に起
因する放射電流の安定化を達成し、電子放射特性の信頼
性を向上させることができる電子放出素子の製造方法を
提供することにある。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to:
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electron-emitting device capable of efficiently emitting electrons with a low gate voltage. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electron-emitting device that can stabilize the emission current due to the tip of the chip and its surface shape and improve the reliability of the electron emission characteristics. .

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による電子放出素子の製造方法は、シリ
コン基板上に弗素系ガスを用いたプラズマエッチングに
より錐状突起を形成した後、この錐状突起をアルカリ金
属水酸化物を用いた異方性エッチングにより錐状突起の
先端部を尖らせることにより、多数個の錐状突起の先端
部形状を一様に揃えるようにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the method of manufacturing an electron-emitting device according to the present invention comprises a step of forming a conical protrusion on a silicon substrate by plasma etching using a fluorine-based gas. The conical protrusions are anisotropically etched using an alkali metal hydroxide to sharpen the conical protrusions so that the conical protrusions have a uniform shape. is there.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。図1(a)〜(i)
は、本発明による電子放出素子の製造方法の一実施の形
態を説明するための各工程における断面図である。ま
ず、図1(a)に示すように比抵抗が数Ω・cmの低抵
抗n型シリコン基板[結晶方位(110)面]11を熱
酸化法により表面を酸化し、厚さ約0.4μmのSiO
2 層12を形成する。次にこのSiO2 層12を弗酸エ
ッチャントにより約5μm角の四角形にフォトエッチン
グし、図2(b)に示すように四角形状の絶縁層パター
ン13を形成する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 (a) to (i)
FIG. 4A is a cross-sectional view in each step for explaining an embodiment of a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, the surface of a low resistance n-type silicon substrate [crystal orientation (110) plane] 11 having a specific resistance of several Ω · cm is oxidized by a thermal oxidation method to a thickness of about 0.4 μm. SiO
Two layers 12 are formed. Next, this SiO 2 layer 12 is photoetched into a square of about 5 μm square with a hydrofluoric acid etchant to form a square insulating layer pattern 13 as shown in FIG. 2B.

【0013】次いで図1(c)に示すようにこの絶縁層
パターン13をエッチングマスクとしてシリコン基板1
1をプラズマエッチングし、概ね円錐状に加工してチッ
プ14を形成する。このプラズマエッチングは、チップ
14の先端部を形成するためのものであり、CF4+O2
混合ガス中にて高周波プラズマを発生させ、このプラズ
マ中のラジカルFがシリコン基板11と化学反応し、エ
ッチングが進行して前述した四角形状の絶縁層パターン
13下のシリコン基板11のほぼ上部をチップ状に加工
する。ここで、反応生成物はSiXY系のガスとなって
系外に排出される。この場合、このプラズマエッチング
により、チップ14は約1.5μmの高さの原型が形成
される。
Then, as shown in FIG. 1 (c), the silicon substrate 1 is formed by using the insulating layer pattern 13 as an etching mask.
1 is plasma-etched and processed into a substantially conical shape to form a chip 14. This plasma etching is for forming the tip of the chip 14, and CF 4 + O 2
A high-frequency plasma is generated in the mixed gas, and radicals F in the plasma chemically react with the silicon substrate 11, etching progresses, and the upper portion of the silicon substrate 11 under the rectangular insulating layer pattern 13 described above is chipped. Process into a shape. Here, the reaction product becomes a Si X F Y gas and is discharged out of the system. In this case, the plasma etching forms a prototype of the chip 14 having a height of about 1.5 μm.

【0014】次に図1(d)に示すようにシリコン基板
11および絶縁層パターン13上に電子ビーム蒸着法に
よりSiO2 層15を約1.5μmの厚さに蒸着する。
この場合、チップ14の表面(傾斜面)には先端部に絶
縁層パターン13があるために蒸着法によるSiO2
15は形成されない。
Next, as shown in FIG. 1D, a SiO 2 layer 15 is vapor-deposited on the silicon substrate 11 and the insulating layer pattern 13 by electron beam vapor deposition to a thickness of about 1.5 μm.
In this case, the SiO 2 layer 15 is not formed by the vapor deposition method because the tip end has the insulating layer pattern 13 on the surface (inclined surface) of the chip 14.

【0015】次に再度シリコン基板11の熱酸化を行っ
て図1(e)に示すようにチップ14の表面に厚さ約1
μmのSiO2 層16を形成する。次に図1(f)に示
すようにこのSiO2 層15上に電子ビーム蒸着法によ
りモリブデン(Mo)金属を約0.3μmの厚さに蒸着
してゲート電極層17を形成する。
Next, thermal oxidation of the silicon substrate 11 is performed again so that the surface of the chip 14 has a thickness of about 1 as shown in FIG.
A μ 2 SiO 2 layer 16 is formed. Next, as shown in FIG. 1F, a molybdenum (Mo) metal is vapor-deposited on the SiO 2 layer 15 by electron beam vapor deposition to a thickness of about 0.3 μm to form a gate electrode layer 17.

【0016】次にHF系のエッチャントを用いてエッチ
ングを行うと、チップ14の表面上のSiO2 層16お
よびチップ14の先端部に載っている多層膜構造(絶縁
層パターン13,SiO2 層15,ゲート電極層17)
が溶解され、さらにチップ14の周縁部にあるSiO2
層15の内側の側壁部がサイドエッチングされる。次に
図1(h)に示すようにSiO2 層15上に形成されて
いるゲート電極層17を弗酸と硝酸とを用いたエッチン
グ液を用いて不要部分をエッチング除去することにより
所定の形状のゲート電極18を形成する。
Next, when etching is performed using an HF-based etchant, the SiO 2 layer 16 on the surface of the chip 14 and the multilayer film structure (insulating layer pattern 13, SiO 2 layer 15) mounted on the tip of the chip 14 are etched. , Gate electrode layer 17)
Are dissolved, and SiO 2 on the periphery of the chip 14 is further dissolved.
The inner sidewall of layer 15 is side etched. Next, as shown in FIG. 1 (h), the gate electrode layer 17 formed on the SiO 2 layer 15 is etched to remove unnecessary portions with an etchant containing hydrofluoric acid and nitric acid, thereby forming a predetermined shape. The gate electrode 18 of is formed.

【0017】次にこのように形成されたゲート電極構造
を所定の濃度を有する水酸化カリウム(KOH)溶液に
所定時間浸漬し、チップ14を異方性エッチングする。
この異方性エッチング処理により先端部に丸みを帯びて
いたチップ14は図1(i)に示すように先端部が鋭利
となるチップ19に整形され、かつその鋭利度合いが各
チップで一定な形状となる。また、チップ14に異方性
エッチングを行ったことにより、整形されたチップ19
は表面の汚染および表面準位が減少し、安定した電子放
出ができる電子放出素子が完成する。
Next, the gate electrode structure thus formed is immersed in a potassium hydroxide (KOH) solution having a predetermined concentration for a predetermined time, and the chip 14 is anisotropically etched.
By this anisotropic etching process, the tip 14 having a rounded tip is shaped into a tip 19 having a sharp tip as shown in FIG. 1 (i), and the sharpness of each tip 19 is constant. Becomes In addition, the chip 19 shaped by performing anisotropic etching on the chip 14 is formed.
The surface contamination and surface level are reduced, and an electron-emitting device capable of stable electron emission is completed.

【0018】なお、チップの形成に用いるシリコン基板
は、その結晶方位によりチップ先端部の形状が決まり、
例えばシリコン基板の(110)面を用いれば、八角錐
となり、同様に(100)面では四角錐になり、また、
同様に(111)面では三角錐となる。
In the silicon substrate used for forming the chip, the shape of the tip of the chip is determined by the crystal orientation of the silicon substrate.
For example, if the (110) plane of a silicon substrate is used, it becomes an octagonal pyramid, and similarly, if the (100) plane becomes a quadrangular pyramid,
Similarly, the (111) plane has a triangular pyramid.

【0019】前述した実施の形態において、KOH溶液
を用いた異方性エッチングは、シリコン基板が結晶方位
に依存したエッチング特性を有していることを利用した
ものであり、他のエッチャントとしては、エチレンジア
ミンまたはヒドラジンなどを用いることができる。
In the above-described embodiment, the anisotropic etching using the KOH solution utilizes the fact that the silicon substrate has etching characteristics depending on the crystal orientation, and as another etchant, Ethylenediamine or hydrazine can be used.

【0020】なお、これらのエッチャントを用いて単結
晶シリコンをエッチングすると、結晶方位面によってエ
ッチング速度が大幅に異なり、エッチング速度が著しく
速い面と遅い面とが存在し、その比が約600倍に及ぶ
場合がある。前述したKOHエッチャントの場合には、
シリコンの(110)面と(111)面とのエッチング
速度比がこの程度である。
When single crystal silicon is etched by using these etchants, the etching rate greatly differs depending on the crystal orientation plane, and there are a plane having a remarkably high etching rate and a plane having a remarkably high etching rate, and the ratio becomes about 600 times. It may extend. In the case of the KOH etchant mentioned above,
The etching rate ratio between the (110) plane and the (111) plane of silicon is about this.

【0021】また、前述した実施の形態において、異方
性エッチングを最終工程にて行った理由として、チップ
14は既にプラズマエッチングを行ってほぼ円錐状に成
型されており、チップ14の先端部のみに異方性エッチ
ングを行えば短時間にしかも簡便に行うことができる。
Further, in the above-described embodiment, the reason why the anisotropic etching is performed in the final step is that the tip 14 is already plasma-etched to have a substantially conical shape, and only the tip portion of the tip 14 is formed. If anisotropic etching is performed, it can be performed easily in a short time.

【0022】また、チップ14は、各種の製造工程中に
おいて、種々の処理やコンタミネーション(目的以外の
他の異原子の付着による汚染)を受けており、チップ1
4の表面層はかなりの損傷を受けている。この損傷は、
シリコン表面に表面準位を形成し、バリアハイトを押し
上げ、表面近傍の電子を内部に押しやっており、電界放
出の大きな妨げとなっている(図3参照)。このシリコ
ンの表面損傷を最終工程の異方性エッチングによって殆
ど取り除くことができるので、シリコンの清浄な面を正
常な状態で利用することができる。
The chip 14 has been subjected to various treatments and contaminations (contamination due to the attachment of other atoms other than the intended one) during various manufacturing processes.
The surface layer of No. 4 was significantly damaged. This damage is
Surface levels are formed on the silicon surface, pushing up the barrier height and pushing electrons near the surface into the interior, which is a major obstacle to field emission (see FIG. 3). Since the surface damage of the silicon can be almost removed by the anisotropic etching in the final step, the clean surface of the silicon can be used in a normal state.

【0023】また、前述した実施の形態では、チップ1
4の形状の成型にプラズマエッチングを行い、最終段階
で異方性エッチングを行ったが、これはプラズマエッチ
ングにて多数個のチップ14の形状の一定化および高さ
調整を行った後にチップ14の先端部をエッチングする
ためであり、最初から異方性エッチングを行うと、チッ
プ14の形状が不揃いとなり、また、チップ14の高さ
もそれぞれ異なって形成されることが多くなる。
Further, in the above-described embodiment, the chip 1
Plasma etching was performed to mold the shape of No. 4, and anisotropic etching was performed at the final stage. This is because the shapes of a large number of chips 14 are fixed and height is adjusted by plasma etching. This is because the tip portion is etched, and when anisotropic etching is performed from the beginning, the shapes of the chips 14 become irregular, and the heights of the chips 14 are often formed differently.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上、説明したように本発明による電子
放出素子の製造方法によれば、シリコン基板上に弗素系
ガスを用いたプラズマエッチングにより錐状突起を形成
した後、この錐状突起をアルカリ金属水酸化物を用いた
異方性エッチングにより錐状突起の先端部を尖らせるこ
とにより、多数個の錐状突起の先端部形状が一様に揃え
ることができるので、低いゲート電圧で電子放出を効率
良く行わせることができるとともに、チップ先端部およ
びその表面形状に起因する電子放出電流の安定化を達成
でき、電子放射特性の信頼性を大幅に向上させることが
できるなどの極めて優れた効果が得られる。
As described above, according to the method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention, after the pyramidal protrusion is formed on the silicon substrate by plasma etching using a fluorine-based gas, the pyramidal protrusion is formed. By sharpening the tips of the pyramidal protrusions by anisotropic etching using an alkali metal hydroxide, the tips of the multiple pyramidal protrusions can be made uniform in shape, so that electrons can be generated at a low gate voltage. It is possible to achieve efficient emission and to stabilize the electron emission current caused by the tip of the chip and its surface shape, which can greatly improve the reliability of electron emission characteristics. The effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明による電子放出素子の製造方法の一実
施の形態を説明するための各工程における断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view in each step for explaining an embodiment of a method for manufacturing an electron-emitting device according to the present invention.

【図2】 従来の電子放出素子の構成を説明する図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a conventional electron-emitting device.

【図3】 n型シリコンのバンドエネルギーおよびバン
ドの曲がりを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing band energy and band bending of n-type silicon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…シリコン基板、12…SiO2 層、13…絶縁層
パターン、14…錐状突起(チップ)、15…SiO2
層、16…SiO2 層、17…ゲート電極層、18…ゲ
ート電極、19…チップ。
11 ... Silicon substrate, 12 ... SiO 2 layer, 13 ... Insulating layer pattern, 14 ... Conical protrusion (chip), 15 ... SiO 2
Layer, 16 ... SiO 2 layer, 17 ... Gate electrode layer, 18 ... Gate electrode, 19 ... Chip.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン基板と、前記シリコン基板上に
突出して形成された錐状突起と、前記シリコン基板上の
前記錐状突起の周辺部に形成された絶縁層と、前記絶縁
層上に前記錐状突起の周辺部を覆いかつ前記錐状突起の
先端部に開口部を近接して配設されたゲート電極とを有
し、前記シリコン基板と前記ゲート電極との間に直流駆
動電圧を供給することにより前記錐状突起の先端部から
電子を真空中に放出させる電子放出素子の製造方法にお
いて、 前記シリコン基板上に第1の絶縁層を形成する工程と、 前記第1の絶縁層を所定の大きさの寸法に加工して絶縁
層パターンを形成する工程と、 前記絶縁層パターンをマスクとして前記シリコン基板上
に弗素系ガスを用いたプラズマエッチングにより錐状突
起を形成する工程と、 前記シリコン基板および絶縁層パターン上に第2の絶縁
層を形成する工程と、 前記錐状突起の表面に前記第2の絶縁層よりも膜厚の薄
い第3の絶縁層を形成する工程と、 前記第2の絶縁層上にゲート電極層を形成する工程と、 前記錐状突起上に形成された前記絶縁層パターン,第2
の絶縁層およびゲート電極層の積層構造をエッチング除
去する工程と、 前記錐状突起の少なくとも先端部にアルカリ金属水酸化
物を用いた異方性エッチングを施す工程と、を有するこ
とを特徴とする電子放出素子の製造方法。
1. A silicon substrate, a conical protrusion formed so as to project on the silicon substrate, an insulating layer formed around the conical protrusion on the silicon substrate, and the insulating layer formed on the insulating layer. A gate electrode that covers a peripheral portion of the conical protrusion and is provided with an opening near the tip of the conical protrusion, and supplies a DC drive voltage between the silicon substrate and the gate electrode. In the method of manufacturing an electron-emitting device in which electrons are emitted from the tip end of the conical protrusion into a vacuum by forming a first insulating layer on the silicon substrate, the first insulating layer is formed in a predetermined manner. A step of forming an insulating layer pattern by processing the insulating layer pattern as a mask, and forming a conical protrusion on the silicon substrate by plasma etching using a fluorine-based gas by using the insulating layer pattern as a mask; Forming a second insulating layer on the substrate and the insulating layer pattern; forming a third insulating layer having a thickness smaller than that of the second insulating layer on the surface of the conical protrusion; A step of forming a gate electrode layer on the second insulating layer; the insulating layer pattern formed on the conical protrusions;
A step of etching away the laminated structure of the insulating layer and the gate electrode layer, and a step of subjecting at least the tip of the conical protrusion to anisotropic etching using an alkali metal hydroxide. Method of manufacturing electron-emitting device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008041460A (en) * 2006-08-07 2008-02-21 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Manufacturing method of emitter for field emission element

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