JPH09306334A - フィールドエミッタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィールドエミッタ及びその製造方法に関
し、リフトオフ法を用いることなく、微細なフィールド
エミッタを再現性良く、高い製造歩留りで形成する。 【解決手段】 エミッタ４の少なくとも露出表面を、基
板１に設けた凹部２の傾斜部３に堆積したＴａ膜によっ
て構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィールドエミッタ
及びその製造方法に関するものであり、特に、基板の平
坦部に成長したＴａ膜と傾斜部に成長したＴａ膜とのエ
ッチング特性の違いを利用して基板の形状に対して自己
整合的に形成したフィールドエミッタ及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、高電界によって電子を放出する電
界放出陰極、即ち、フィールドエミッタは、真空管の熱
陰極に代わる冷陰極として提案されており、このフィー
ルドエミッタにおいては電子は真空中を移動するため、
半導体素子よりも高速であり、この高速性を活かして高
速演算素子や高輝度表示装置等への応用が期待されてい
る。

【０００３】近年、半導体製造技術における微細加工技
術を用いて、ミクロンオーダーのフィールドエミッタを
形成するための各種の方法が提案されているので、図７
乃至図９を参照して説明する。

【０００４】まず、図７は従来の第１のフィールドエミ
ッタの作製方法の説明図である。 図７（ａ）参照 まず、シリコン基板５１上に、ＳｉＯ₂ 膜５２及びゲー
ト電極となるＭｏ膜５３を順次堆積させたのち、レジス
トマスク（図示せず）を用いて開口部５４を形成する。

【０００５】図７（ｂ）参照 次いで、斜め蒸着法によって、Ｍｏ膜５３の表面のみに
Ａｌ₂ Ｏ₃ からなる犠牲層５５を形成する。

【０００６】図７（ｃ）参照 次いで、全面にＭｏを蒸着法によって堆積させることに
よって、堆積膜厚の増大とともに、開口部５４の径が減
少し、やがて塞がってしまうことを利用して、開口部５
４内のＭｏからなる突起部５６、及び、開口部５４を塞
ぐＭｏ膜５７を形成する。

【０００７】図７（ｄ）参照 次いで、犠牲層５５を選択的にエッチングすることによ
って、犠牲層５５上に堆積したＭｏ膜５７をリフトオフ
し、Ｍｏからなる突起部５６をエミッタ５８とし、Ｍｏ
膜５３をゲート電極５９とするフィールドエミッタを形
成する。

【０００８】次に、図８を参照して従来の第２のフィー
ルドエミッタの作製方法を説明する。 図８（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板５１上
に、熱酸化膜を形成したのち、レジスト（図示せず）を
マスクとしてパターニングすることによって、ＳｉＯ₂
パターン６０を形成する。

【０００９】図８（ｂ）参照 次いで、ＳｉＯ₂ パターン６０をマスクとして、ＫＯ
Ｈ、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、及び、Ｈ₂ Ｏ
からなるエッチング液を用いて異方性エッチングするこ
とによって突起部６１を形成する。

【００１０】図８（ｃ）参照 次いで、全面に層間絶縁膜となるＳｉＮ膜６２及びゲー
ト電極となるＣｒ膜６３を、ＳｉＯ₂ パターン６０の端
部において段切れを生ずるように、順次堆積させる。

【００１１】図８（ｄ）参照 次いで、ＳｉＯ₂ パターン６０を選択的に除去すること
によって、ＳｉＯ₂ パターン６０上に堆積したＳｉＮ膜
６２及びＣｒ膜６３をリフトオフし、突起部６１をエミ
ッタ５８とし、Ｃｒ膜６３をゲート電極５９とするフィ
ールドエミッタが完成する。

【００１２】次に、図９を参照して従来の第３のフィー
ルドエミッタの作製方法を説明する。 図９（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板５１上
に、Ｔａ膜を堆積させたのち、レジスト（図示せず）を
マスクとしてパターニングすることによって、Ｔａ膜パ
ターン６４を形成する。

【００１３】図９（ｂ）参照 次いで、Ｔａ膜パターン６４をマスクとして、シリコン
基板５１をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）すること
によって、先端がかなり尖った突起部６５を形成する。

【００１４】図９（ｃ）参照 次いで、サイドエッチングによる、突起部６５の幅をさ
らに細くしたのち、全面に、層間絶縁膜となるＳｉＮ膜
６２及びゲート電極となるＣｒ膜６３を、Ｔａ膜パター
ン６４の端部において段切れを生ずるように、順次堆積
させる。

【００１５】図９（ｄ）参照 次いで、Ｔａ膜パターン６４を選択的に除去することに
よって、Ｔａ膜パターン６４上に堆積したＳｉＮ膜６２
及びＣｒ膜６３をリフトオフし、突起部６５をエミッタ
５８とし、Ｃｒ膜６３をゲート電極５９とするフィール
ドエミッタが完成する。

【００１６】この様な図７乃至図９の作製方法によっ
て、先端の尖ったエミッタ５８と、エミッタ５８を囲む
ゲート電極５９を自己整合的に形成していた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の第１の
作製方法の場合には、エミッタとして密度の低い蒸着膜
を利用しているため膜質が良いとは言えず、また、エミ
ッタ形成に際し、蒸着原子が角度をもってシリコン基板
に入射してくるので、大面積の領域にわたって均一なフ
ィールドエミッタアレイを形成することは困難であり、
且つ、微細化に対しても問題になってくる。

【００１８】また、従来の第２の作製方法の場合には、
エッチングストップ層がないため、大面積の領域にわた
って深さが均一なパターンを形成することが困難である
という問題があり、また、従来の第３の作製方法の場合
には、ドライ・エッチングを用いているため、種々の材
料の利用が可能になるものの、サイドエッチング形状の
制御が難しく、微細化に伴って困難性が増すという問題
がある。

【００１９】さらに、第１乃至第３の作製方法に共通す
る点は、リフトオフによって不要な金属膜及び絶縁膜を
除去する工程を有するため、除去した金属膜或いは絶縁
膜の残渣が、基板に再付着してゴミの原因になったり、
或いは、リフトオフが不完全で金属膜及び絶縁膜が残
り、製造歩留りの低下につながるという問題がある。

【００２０】したがって、本発明は、リフトオフ法を用
いることなく、微細なフィールドエミッタを再現性良
く、高い製造歩留りで製造することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、フィールドエミッタにおいて、エミッ
タ４の少なくとも露出表面が、基板１に設けた凹部２の
傾斜部３に堆積したＴａ膜によって構成されていること
を特徴とする。

【００２２】側壁が傾斜部３になった凹部２を設けた基
板１上にＴａ膜を堆積した場合に、傾斜部３にはαＴａ
膜が形成され、平坦部にはβＴａ膜が形成されるが、傾
斜部３に堆積したαＴａ膜はドライ・エッチングに対す
る耐性が大きいため、マスクレスのドライ・エッチング
を施すことによって、αＴａ膜のみを選択的に残存させ
ることができる。

【００２３】また、このαＴａ膜は、凹部２がＶ字状断
面の凹部２である場合には、エミッタ４はαＴａ膜のみ
によって形成され、また、平坦部を有する幅の狭い凹部
２である場合には、凹部２の平坦部に堆積したβＴａ膜
はαＴａ膜によって覆われるので、エミッタ４の露出表
面はαＴａ膜で構成されることになる。

【００２４】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、エミッタ４の水平断面の最大部とゲート電極６とが
自己整合していることを特徴とする。

【００２５】この様に、凹部２をゲート電極６をマスク
として形成することによって、エミッタ４の水平断面の
最大部、即ち、シリコン基板１の表面と接する部分のエ
ミッタ４とゲート電極６を自己整合的に微細に形成する
ことができる。

【００２６】（３）また、本発明は、フィールドエミッ
タの製造方法において、基板１に側壁が傾斜部３となっ
た少なくとも一つの凹部２を形成したのち、Ｔａ膜を堆
積し、次いで、ドライ・エッチングを施し、エッチング
されずに残ったＴａ膜をエミッタ４としたことを特徴と
する。

【００２７】上述の様に、傾斜部３に形成するαＴａ膜
と、平坦部に形成されるβＴａ膜の選択エッチング性を
利用することによって、微小なエミッタ４を簡単なマス
クレスのドライ・エッチング工程によって再現性良く形
成することができ、且つ、リフトオフを用いていないの
で、リフトオフ残渣の再付着等により製造歩留りが低下
することがない。

【００２８】（４）また、本発明は、上記（３）のいず
れかにおいて、Ｔａ膜をドライ・エッチングする工程に
おいて、エッチングガスとして塩素系ガスを用いたこと
を特徴とする。

【００２９】この様に、塩素系ガスを用いたドライ・エ
ッチング工程、即ち、ＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）工程において、基板１の平坦部に堆積したβＴａ膜
を選択的にエッチング除去することができ、したがっ
て、マスクレスでエミッタ４を形成することができる。

【００３０】（５）また、本発明は、上記（３）または
（４）において、凹部２を形成する際に、基板１上に少
なくとも絶縁膜５と電極６となる金属膜を順次堆積し、
次いで、ドライ・エッチングによって金属膜と絶縁膜５
とをパターニングして開口部７を形成したのち、開口部
７に整合する凹部２を形成したことを特徴とする。

【００３１】この様に、電極６となる金属膜に設けた開
口部７を利用して凹部２を形成することにより、エミッ
タ４とゲート電極６とを自己整合的に形成することがで
きる。

【００３２】（６）また、本発明は、上記（５）におい
て、金属膜上にさらに絶縁膜とアノードとなる金属膜と
を順次堆積させ、３極管構造としたことを特徴とする。

【００３３】この様に、金属膜上にさらに絶縁膜とアノ
ードとなる金属膜とを順次堆積させることによって、エ
ミッタ４、ゲート電極６、及び、アノードからなる所謂
３極管構造のフィールドエミッタを自己整合的に形成す
ることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】まず、図２及び図３を参照して、
本発明の前提となる、本発明者が発見し、且つ、公表し
ていない、堆積したＴａ膜の特性の下地依存性を説明す
る。なお、図２はＴａ膜の選択エッチング性の説明図で
あり、また、図３は選択エッチングの結果形成されたＴ
ａ突起部の説明図である。

【００３５】図２（ａ）乃至（ｃ）参照 ドライ・エッチングによって、シリコン基板１１に傾斜
部１２の傾斜角が４５°以上の凹部１３を形成し、スパ
ッタ法を用いてＴａ膜１４を全面に堆積させたのち、塩
素系ガスを用いてＴａ膜１４全体をＲＩＥによりエッチ
ングすることによって、傾斜部１２にのみＴａ膜の残渣
１５が残存することを発見した。

【００３６】これは、シリコン基板１１の平坦部、即
ち、凹部１３の平坦部及び凹部１３以外のシリコン基板
１１の表面にはβＴａ膜が堆積し、一方、傾斜部１２に
はβＴａ膜とは特性の異なるαＴａ膜が堆積し、αＴａ
膜が塩素系ガスを用いたＲＩＥに対するエッチング耐性
が大きいのに対して、βＴａ膜は塩素系ガスを用いたＲ
ＩＥによって容易にエッチングされるためであると考え
られる。

【００３７】図３（ａ）参照 そこで、図２の現象を利用するために、図３（ａ）の左
側の図に示すように、対向する傾斜部１２の間隔の狭い
凹部１６をドライ・エッチングによって形成したシリコ
ン基板１１と、右側の図に示すように、（１００）面を
主面とするシリコン基板１１にＫＯＨを含むエッチング
液を用いた異方性エッチングを施すことによって傾斜部
１２が（１１１）面からなるＶ字状凹部１７を形成した
基板を用意する。

【００３８】図３（ｂ）及び（ｃ）参照 次いで、スパッタ法を用いて全面にＴａ膜１４を堆積さ
せたのち、塩素系ガスを用いたＲＩＥによりエッチング
することによって、凹部１６及びＶ字状凹部１７に、夫
々Ｔａ突起部１８，１９が残存することを発見した。

【００３９】左側の図の対向する傾斜部１２の間隔の狭
い凹部１６の場合には、凹部１６の平坦部にはβＴａ膜
が堆積するものの、傾斜部１２に堆積したαＴａ膜が張
り出してきて、最終的には凹部１６の平坦部に堆積した
βＴａ膜を覆うので、ＲＩＥ工程においては、αＴａ膜
がエッチングストップ層となり、凹部１６全体に堆積し
たＴａ突起部１８が残存するものと考えられる。

【００４０】また、右側の図のＶ字状凹部１７の場合に
は、凹部は傾斜部１２のみによって構成されるので、Ｖ
字状凹部１７に堆積するＴａ膜１４はαＴａ膜となり、
ＲＩＥ工程において、Ｔａ突起部１９が残存することに
なる。

【００４１】したがって、この先端が鋭く尖ったＴａ突
起部１８，１９をエミッタとすることによって、微細で
高品質のフィールドエミッタをマスクレスで作製できる
との結論に至った。

【００４２】次に、図４を参照して、上記図２及び図３
の現象を具体化した、本発明の第１の実施の形態を説明
する。 図４（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板２１上
に、スパッタ法によって、厚さ１００〜８００ｎｍ、例
えば、２００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜２２、塩素系ガスに対す
る耐性の大きな厚さ５０〜１００ｎｍ、例えば、６０ｎ
ｍのＭｏ膜２３、及び、フッ素系ガスに対する耐性の大
きな厚さ５０〜１００ｎｍ、例えば、６０ｎｍのＡｌ膜
２４を順次堆積させる。なお、ＳｉＯ₂ 膜２２はＣＶＤ
法によって堆積させても良い。

【００４３】次いで、一辺が０．１〜０．８μｍ、例え
ば、０．２μｍの正方形の開孔部を設けたレジストパタ
ーン（図示せず）をマスクとして、Ａｌ膜２４をエッチ
ングしたのち、パターニングされたＡｌ膜２４をマスク
としてフッ素系ガスを用いたＲＩＥによってＭｏ膜２３
及びＳｉＯ₂ 膜２２をエッチングして開口部２５を形成
する。

【００４４】図４（ｂ）参照 次いで、ＫＯＨを含むエッチング液、例えば、ＫＯＨ：
ＩＰＡ：Ｈ₂ Ｏ＝４０：１００：４００のモル組成比の
エッチング液を用いてシリコン基板２１をエッチングす
ることによって、傾斜部が傾斜角が５４．７°の（１１
１）面からなる逆４角錐状のテーパー状ホール２６を形
成する。なお、テーパー状ホール２６の深さは正方形の
開孔部の一辺の長さによって一義的に規定される。

【００４５】図４（ｃ）参照 次いで、ステップ・カヴァレッジ性に優れたコリメート
スパッタ法を用いて、全面に厚さ１００〜９００ｎｍ、
例えば、４００ｎｍのＴａ膜２７を堆積させる。この場
合、テーパー状ホール２６内にはαＴａ膜が堆積し、平
坦なＡｌ膜２４上にはβＴａ膜が堆積する。

【００４６】図４（ｄ）参照 最後に、塩素系ガス、例えば、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガスを
用いたＲＩＥによって、Ｔａ膜２７をマスクレスで全面
エッチングすることによって、テーパー状ホール２６内
に堆積したαＴａ膜のみが残存しエミッタ２８となる。

【００４７】また、Ａｌ膜２４は、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガ
スを用いたＲＩＥ工程において除去されるが、Ｍｏ膜２
３は塩素系ガスに対する耐性が大きいのでＢＣｌ₃ ／Ｃ
ｌ₂ガスを用いたＲＩＥ工程においてエッチングストッ
プ層として機能し、エッチングはＭｏ膜２３上で自動的
に停止し、残存したＭｏ膜２３がゲート電極２９とな
る。

【００４８】この様に作製したフィールドエミッタをＳ
ＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察すると、先端が鋭く尖
ったエミッタ２８が形成されていることが確認された。

【００４９】図５（ａ）及び（ｂ）参照 図５は、第１の実施の形態における開孔部のサイズｄと
エミッタ２８を構成するＴａ突起部の高さｈの相関を示
すもので、例えば、開孔部の一辺の長さを０．２μｍに
すると、突起部の高さは０．２５４μｍとなるので、層
間絶縁膜となるＳｉＯ₂ 膜２２の厚さを０．２５μｍと
し、Ｔａ膜を０．４μｍ堆積させることによって、フィ
ールドエミッタを作製することができる。

【００５０】なお、テーパー状ホール２６の深さは、開
孔部の一辺の長さｄによって一義的に決定されるので、
全高さＨは、突起部の高さｈにテーパー状ホール２６の
深さを足したものとなる。

【００５１】この様に、本発明の第１の実施の形態にお
いては、エミッタとなるＴａ膜を蒸着法によってではな
くスパッタ法によって堆積しているので、膜の密度が高
く、且つ、面内分布に優れているので、高品質のエミッ
タ２８が得られ、また、リフトオフ法を用いていないの
で、リフトオフ残渣の再付着による製造歩留りの低下が
生ずることもない。

【００５２】次に、図６を参照して、本発明の第２の実
施の形態の３極管型フィールドエミッタの製造方法を説
明する。 図６（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板３１上
に、スパッタ法によって、厚さ１００〜８００ｎｍ、例
えば、２００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜３２、厚さ５０〜１００
ｎｍ、例えば、６０ｎｍのＭｏ膜３３、厚さ５０〜１０
０ｎｍ、例えば、６０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜３４、厚さ５０
〜１００ｎｍ、例えば、６０ｎｍのＭｏ膜３５、及び、
フッ素系ガスに対する耐性の大きな厚さ５０〜１００ｎ
ｍ、例えば、６０ｎｍのＡｌ膜３６を順次堆積させる。
なお、ＳｉＯ₂ 膜３２，３４はＣＶＤ法によって堆積さ
せても良い。

【００５３】次いで、一辺が０．１〜０．８μｍ、例え
ば、０．２μｍの正方形の開孔部を設けたレジストパタ
ーン（図示せず）をマスクとして、Ａｌ膜３６をエッチ
ングしたのち、パターニングされたＡｌ膜３６をマスク
としてフッ素系ガスを用いたＲＩＥによってＭｏ膜３５
乃至ＳｉＯ₂ 膜３２をエッチングして開口部３７を形成
する。

【００５４】次いで、ＫＯＨを含むエッチング液、例え
ば、ＫＯＨ：ＩＰＡ：Ｈ₂ Ｏ＝４０：１００：４００の
モル組成比のエッチング液を用いてシリコン基板３１を
エッチングすることによって、傾斜部が（１１１）面か
らなる逆４角錐状のテーパー状ホール３８を形成する。

【００５５】図６（ｂ）参照 次いで、コリメートスパッタ法を用いて、全面に厚さ１
００〜９００ｎｍ、例えば、４００ｎｍのＴａ膜３９を
堆積させる。この場合にも、テーパー状ホール３８内に
はαＴａ膜が堆積し、平坦なＡｌ膜３６上にはβＴａ膜
が堆積する。

【００５６】図６（ｃ）参照 最後に、塩素系ガス、例えば、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガスを
用いたＲＩＥによって、Ｔａ膜３９をマスクレスで全面
エッチングすることによって、テーパー状ホール３８内
に堆積したαＴａ膜のみが残存しエミッタ４０となる。

【００５７】また、Ａｌ膜３６は、ＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ガ
スを用いたＲＩＥ工程において除去されるが、Ｍｏ膜３
５は塩素系ガスに対する耐性が大きいのでＢＣｌ₃ ／Ｃ
ｌ₂ガスを用いたＲＩＥ工程においてエッチングストッ
プ層として機能し、エッチングはＭｏ膜３５上で自動的
に停止し、残存したＭｏ膜３５がアノード４２となり、
Ｍｏ膜３３がゲート電極４１となり、所謂３極管型フィ
ールドエミッタが完成する。

【００５８】この第２の実施の形態においても、エミッ
タとなるＴａ膜を蒸着法によってではなくスパッタ法に
よって堆積しているので、膜の密度が高く、且つ、面内
分布に優れているので、高品質のエミッタ２８が得ら
れ、また、リフトオフ法を用いていないので、リフトオ
フ残渣の再付着による製造歩留りの低下が生ずることも
ない。

【００５９】なお、上記各実施の形態においては、開口
部２５，３７を形成するための開孔部の形状を正方形と
しているが、円形にしても良く、開孔部を円形とした場
合にも、円の径が小さい場合には、形成されるテーパー
状ホール２６，３８は円に外接する正方形の底面を有す
る傾斜部が（１１１）面の逆４角錐状の凹部となる。

【００６０】また、上記各実施の形態においては、テー
パー状ホール２６，３８をＫＯＨを含むエッチング液を
用いた異方性ウェット・エッチングによって形成してい
るが、ドライ・エッチングを用いても良く、要するに、
傾斜部の傾斜角がαＴａ膜が堆積する角度以上、例え
ば、４５°以上の凹部であれば良く、この場合には、逆
４角錐状の凹部ではなく、対向する傾斜部の間に微小で
平坦な底面のある凹部となり、図３（ｃ）の左側に示し
た断面形状のエミッタが形成される。

【００６１】また、上記各実施の形態においては、基板
としてシリコン基板を用いているが、このシリコン基板
には不純物をドープしても、或いは、ドープしなくても
良く、エミッタの引出電極をどの様に設けるかによって
決定すれば良く、また、シリコン基板以外に、シリコン
基板上にＳｉＣ膜を堆積させた基板を用い、ＳｉＣ膜に
テーパー状ホールを形成しても良く、さらには、絶縁性
の基板を用いても良いものである。

【００６２】また、上記各実施の形態においては、Ｍｏ
膜等をパターニングするためにＡｌ膜を用いているが、
開口部を形成するエッチング方法によっては必ずしも用
いる必要はなく、また、ゲート電極或いはアノードを構
成する金属膜としてＭｏ以外に、ＷやＰｔを用いても良
く、さらに、層間絶縁膜としては、ＳｉＯ₂ 膜の代わり
にＳｉＮ膜を用いても良い。

【００６３】また、上記各実施の形態においては、Ｔａ
膜を堆積する際に、ステップ・カヴァレッジ性に優れた
コリメートスパッタ法を用いているが、コリメートスパ
ッタ法と同様に、ステップ・カヴァレッジ性に優れたＥ
ＣＲスパッタ法を用いても良く、開口部及びテーパー状
ホールのアスペクト比に応じて適宜適当なスパッタ法を
用いれば良い。

【００６４】また、上記各実施の形態の説明において
は、Ｔａ膜の選択エッチング工程において、塩素系ガス
を用いているが、塩素系ガスの代わりに、ＨＢｒ等の臭
素系ガスを用いても良いものである。

【００６５】さらに、上記各実施の形態の説明において
は、単体のフィールドエミッタを示しているが、シリコ
ン基板等の基板に、マトリクス状に複数の開口部及びテ
ーパー状ホールを形成することによって、フィールドエ
ミッタアレイを簡単な工程によって形成することがで
き、且つ、Ｔａ膜の堆積工程において面内分布の良好な
スパッタ法を用いているので、各フィールドエミッタの
特性の揃った均一なフィールドエミッタアレイを製造す
ることができ、高輝度表示装置の実現に寄与することが
できる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、αＴａ膜とβＴａ膜の
選択的堆積性及び選択エッチング性を利用することによ
って、微細なフィールドエミッタをマスクレスで、且
つ、リフトオフ法を用いることなく容易に形成すること
ができるので、フィールドエミッタの高品質化、或い
は、製造歩留りの向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理的構成の説明図である。

【図２】本発明の前提となるＴａ膜の選択エッチング性
の説明図である。

【図３】本発明の前提となるＴａ突起部の説明図であ
る。

【図４】本発明の第１の実施の形態の説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態におけるパターンサ
イズと高さの相関の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の説明図である。

【図７】従来の第１のフィールドエミッタの作製方法の
説明図である。

【図８】従来の第２のフィールドエミッタの作製方法の
説明図である。

【図９】従来の第３のフィールドエミッタの作製方法の
説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 凹部 ３ 傾斜部 ４ エミッタ ５ 絶縁膜 ６ 電極 ７ 開口部 １１ シリコン基板 １２ 傾斜部 １３ 凹部 １４ Ｔａ膜 １５ Ｔａ膜の残渣 １６ 凹部 １７ Ｖ字状凹部 １８ Ｔａ突起部 １９ Ｔａ突起部 ２１ シリコン基板 ２２ ＳｉＯ₂ 膜 ２３ Ｍｏ膜 ２４ Ａｌ膜 ２５ 開口部 ２６ テーパー状ホール ２７ Ｔａ膜 ２８ エミッタ ２９ ゲート電極 ３１ シリコン基板 ３２ ＳｉＯ₂ 膜 ３３ Ｍｏ膜 ３４ ＳｉＯ₂ 膜 ３５ Ｍｏ膜 ３６ Ａｌ膜 ３７ 開口部 ３８ テーパー状ホール ３９ Ｔａ膜 ４０ エミッタ ４１ ゲート電極 ４２ アノード ５１ シリコン基板 ５２ ＳｉＯ₂ 膜 ５３ Ｍｏ膜 ５４ 開口部 ５５ 犠牲層 ５６ 突起部 ５７ Ｍｏ膜 ５８ エミッタ ５９ ゲート電極 ６０ ＳｉＯ₂ パターン ６１ 突起部 ６２ ＳｉＮ膜 ６３ Ｃｒ膜 ６４ Ｔａ膜パターン ６５ 突起部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミッタの少なくとも露出表面が、基板
   に設けた凹部の傾斜部に堆積したＴａ膜によって構成さ
   れていることを特徴とするフィールドエミッタ。
2. 【請求項２】 上記エミッタの水平断面の最大部と、ゲ
   ート電極とが自己整合していることを特徴とする請求項
   １記載のフィールドエミッタ。
3. 【請求項３】 基板に側壁が傾斜部となった少なくとも
   一つの凹部を形成したのち、全面にＴａ膜を堆積し、次
   いで、ドライ・エッチングを施し、エッチングされずに
   残ったＴａ膜をエミッタとしたことを特徴とするフィー
   ルドエミッタの製造方法。
4. 【請求項４】 上記Ｔａ膜をドライ・エッチングする工
   程において、エッチングガスとして塩素系ガスを用いた
   ことを特徴とする請求項３記載のフィールドエミッタの
   製造方法。
5. 【請求項５】 上記凹部を形成する際に、上記基板上に
   少なくとも１層の絶縁膜と電極となる１層の金属膜を順
   次堆積し、次いで、ドライ・エッチングによって前記金
   属膜と絶縁膜とをパターニングして開口部を形成したの
   ち、前記開口部に整合する凹部を形成したことを特徴と
   する請求項３または４に記載のフィールドエミッタの製
   造方法。
6. 【請求項６】 上記金属膜上に、さらに絶縁膜とアノー
   ドとなる金属膜とを順次堆積させ、３極管構造としたこ
   とを特徴とする請求項５記載のフィールドエミッタの製
   造方法。