JPH11167856A - 微小冷陰極およびその製造方法 - Google Patents
微小冷陰極およびその製造方法Info
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- JPH11167856A JPH11167856A JP33298497A JP33298497A JPH11167856A JP H11167856 A JPH11167856 A JP H11167856A JP 33298497 A JP33298497 A JP 33298497A JP 33298497 A JP33298497 A JP 33298497A JP H11167856 A JPH11167856 A JP H11167856A
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- film
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
- H01J1/3044—Point emitters
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- 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
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- 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】
【課題】先端が尖ったエミッタとそれを取り囲むように
形成された絶縁膜およびゲート膜とを有する微小冷陰極
において、絶縁膜側面への導電性膜の付着を防ぎ、電流
リークを効果的に防止する。 【解決手段】少なくとも一表面が導電性を有する基板１
の上に絶縁膜２を形成し、導電性ゲート膜３を形成す
る。所定箇所に基板１に達する開口部を設け、該開口部
に円錐状エミッタ電極を形成する。このエミッタ電極か
ら、絶縁膜７の少なくとも一部を空間的に遮蔽する遮蔽
体１３を設ける。
形成された絶縁膜およびゲート膜とを有する微小冷陰極
において、絶縁膜側面への導電性膜の付着を防ぎ、電流
リークを効果的に防止する。 【解決手段】少なくとも一表面が導電性を有する基板１
の上に絶縁膜２を形成し、導電性ゲート膜３を形成す
る。所定箇所に基板１に達する開口部を設け、該開口部
に円錐状エミッタ電極を形成する。このエミッタ電極か
ら、絶縁膜７の少なくとも一部を空間的に遮蔽する遮蔽
体１３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フラットパネルデ
ィスプレイ、ＣＲＴ等の各種電子ビーム装置の電子ビー
ム源として利用可能な微小冷陰極に関する。
ィスプレイ、ＣＲＴ等の各種電子ビーム装置の電子ビー
ム源として利用可能な微小冷陰極に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体微細加工技術を用いて、導
電性基板、絶縁層、ゲート電極層およびそれらの開口部
内に先端が尖った陰極エミッタを一体化して形成される
電界放出型冷陰極の研究開発が活発に行われ、高性能な
電子銃への応用が期待されている。
電性基板、絶縁層、ゲート電極層およびそれらの開口部
内に先端が尖った陰極エミッタを一体化して形成される
電界放出型冷陰極の研究開発が活発に行われ、高性能な
電子銃への応用が期待されている。
【０００３】従来の電界放出型冷陰極の代表例にＳｐｉ
ｎｄｔ型冷陰極がある。図５にその製造方法を示す。
ｎｄｔ型冷陰極がある。図５にその製造方法を示す。
【０００４】まずシリコン基板１上に酸化シリコン膜２
とゲート膜３を順次堆積する（図５（ａ））。次いでレ
ジスト４を形成後、エッチングにより円形の開口部を設
ける（図５（ｂ））。その後、基板を回転させながら斜
め蒸着によりアルミニウムからなる犠牲層５を形成する
（図５（ｃ））。犠牲層５を形成後、エミッタ材料を高
真空中で蒸着等の手法により、基板に対して垂直に堆積
させる。エミッタ材料の堆積が進行すると、犠牲層の開
口部周辺でエミッタ材料が凝縮し、開口径が徐々に小さ
くなって最終的には開口部が閉ざされる。これと同時に
導電性基板上には円錐形状のエミッタが形成される（図
５（ｄ））。最後に犠牲層５およびその上に堆積したエ
ミッタ材料層６をエッチング除去して冷陰極を完成す
る。（図５（ｅ））。
とゲート膜３を順次堆積する（図５（ａ））。次いでレ
ジスト４を形成後、エッチングにより円形の開口部を設
ける（図５（ｂ））。その後、基板を回転させながら斜
め蒸着によりアルミニウムからなる犠牲層５を形成する
（図５（ｃ））。犠牲層５を形成後、エミッタ材料を高
真空中で蒸着等の手法により、基板に対して垂直に堆積
させる。エミッタ材料の堆積が進行すると、犠牲層の開
口部周辺でエミッタ材料が凝縮し、開口径が徐々に小さ
くなって最終的には開口部が閉ざされる。これと同時に
導電性基板上には円錐形状のエミッタが形成される（図
５（ｄ））。最後に犠牲層５およびその上に堆積したエ
ミッタ材料層６をエッチング除去して冷陰極を完成す
る。（図５（ｅ））。
【０００５】次にシリコン冷陰極の製造方法について図
６を参照して説明する。まずシリコン基板の所定部分に
シリコンマスクを形成する（図２（ａ））。ついで等方
エッチングを行った後（図２（ｂ））、酸化を行い、円
錐状エミッタを形成する（図２（ｃ））。その後、基板
全面に酸化シリコン膜２とゲート膜３を順次堆積する
（図２（ｄ））。最後に酸化シリコン膜２をエッチング
除去して冷陰極を完成する。（図２（ｅ））。
６を参照して説明する。まずシリコン基板の所定部分に
シリコンマスクを形成する（図２（ａ））。ついで等方
エッチングを行った後（図２（ｂ））、酸化を行い、円
錐状エミッタを形成する（図２（ｃ））。その後、基板
全面に酸化シリコン膜２とゲート膜３を順次堆積する
（図２（ｄ））。最後に酸化シリコン膜２をエッチング
除去して冷陰極を完成する。（図２（ｅ））。
【０００６】ところが上記のいずれの構造の冷陰極も、
使用中に浮遊金属粒子やイオン衝撃により円錐状のエミ
ッタがスパッタされ、絶縁膜（シリコン酸化膜）側面に
導電性膜が付着するという問題があった。このため、エ
ミッタとゲートとの間に電流リークが発生し、冷陰極が
破壊される場合もあった。
使用中に浮遊金属粒子やイオン衝撃により円錐状のエミ
ッタがスパッタされ、絶縁膜（シリコン酸化膜）側面に
導電性膜が付着するという問題があった。このため、エ
ミッタとゲートとの間に電流リークが発生し、冷陰極が
破壊される場合もあった。
【０００７】そこで、エミッタ−ゲート間の絶縁性を確
保するための構造として、特開平８−３２１２５５号公
報には以下のものが提案されている。
保するための構造として、特開平８−３２１２５５号公
報には以下のものが提案されている。
【０００８】図３はその一例を示す。絶縁膜をエッチン
グすることにより、絶縁膜の側面をエミッタおよびゲー
ト穴から奥に遠ざけた構造とし、これにより絶縁膜側面
に浮遊金属粒子等の付着の防止を図ったものである。
グすることにより、絶縁膜の側面をエミッタおよびゲー
ト穴から奥に遠ざけた構造とし、これにより絶縁膜側面
に浮遊金属粒子等の付着の防止を図ったものである。
【０００９】他の例を図４に示す。これは、絶縁膜形成
工程においてエッチングレートの異なる２種類の絶縁膜
を交互に形成し、エッチング時に凹凸形状を付与したも
のである。これにより、側面の沿面距離を大きくし、電
流リークの防止を図っている。
工程においてエッチングレートの異なる２種類の絶縁膜
を交互に形成し、エッチング時に凹凸形状を付与したも
のである。これにより、側面の沿面距離を大きくし、電
流リークの防止を図っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した電流
リークの防止を図った冷陰極の構造も、電流リークの防
止は十分でなかった。そのためリークを十分に防ぐため
には横方向の絶縁膜のエッチング量を増やす必要がある
が、この場合、エミッタアレイのエミッタ間のピッチが
大きくなり、電流密度が小さくなるという問題があっ
た。
リークの防止を図った冷陰極の構造も、電流リークの防
止は十分でなかった。そのためリークを十分に防ぐため
には横方向の絶縁膜のエッチング量を増やす必要がある
が、この場合、エミッタアレイのエミッタ間のピッチが
大きくなり、電流密度が小さくなるという問題があっ
た。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明によれば、少なくとも一表面が導電性を有する基板
と、該一表面上に形成された絶縁膜と、その上に形成さ
れた導電性ゲート膜とを有し、該絶縁膜および該導電性
ゲート膜に前記基板に達する開口部が設けられ、該開口
部にエミッタ電極が形成された微小冷陰極において、前
記絶縁膜の少なくとも一部を前記エミッタ電極から空間
的に遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする微小冷陰
極が提供される。
明によれば、少なくとも一表面が導電性を有する基板
と、該一表面上に形成された絶縁膜と、その上に形成さ
れた導電性ゲート膜とを有し、該絶縁膜および該導電性
ゲート膜に前記基板に達する開口部が設けられ、該開口
部にエミッタ電極が形成された微小冷陰極において、前
記絶縁膜の少なくとも一部を前記エミッタ電極から空間
的に遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする微小冷陰
極が提供される。
【００１２】また本発明によれば、少なくとも一表面が
導電性を有する基板と、該一表面上に形成された絶縁膜
と、その上に形成された導電性ゲート膜とを有し、該絶
縁膜および該導電性ゲート膜に前記基板に達する開口部
が設けられ、該開口部にエミッタ電極が形成された微小
冷陰極において、前記絶縁膜の少なくとも一部を、電圧
印加時に前記エミッタ電極より飛来する金属粒子から空
間的に遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする微小冷
陰極が提供される。
導電性を有する基板と、該一表面上に形成された絶縁膜
と、その上に形成された導電性ゲート膜とを有し、該絶
縁膜および該導電性ゲート膜に前記基板に達する開口部
が設けられ、該開口部にエミッタ電極が形成された微小
冷陰極において、前記絶縁膜の少なくとも一部を、電圧
印加時に前記エミッタ電極より飛来する金属粒子から空
間的に遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする微小冷
陰極が提供される。
【００１３】本発明の冷陰極は、絶縁膜側面と円錐状エ
ミッタとの間に遮蔽体を設けられ、絶縁膜の少なくとも
一部がエミッタ電極から空間的に遮蔽されている。この
ため、エミッタ電極から飛来する金属粒子等の絶縁膜側
面への導電性膜の付着が効果的に防止される。これによ
り電流リークの発生を抑えることができる。
ミッタとの間に遮蔽体を設けられ、絶縁膜の少なくとも
一部がエミッタ電極から空間的に遮蔽されている。この
ため、エミッタ電極から飛来する金属粒子等の絶縁膜側
面への導電性膜の付着が効果的に防止される。これによ
り電流リークの発生を抑えることができる。
【００１４】また本発明によれば、エミッタ電極と絶縁
膜との間に壁部が設けられた微小冷陰極の製造方法にお
いて、（ａ）シリコン基板上に第一の絶縁膜を形成した
後、該第一の絶縁膜に溝を形成する工程、（ｂ）前記第
一の絶縁膜の上面に前記溝を埋めるように第二の絶縁膜
を形成する工程、（ｃ）前記第二の絶縁膜上にゲート膜
を形成する工程、（ｄ）前記第一の絶縁膜、前記第二の
絶縁膜、および前記ゲート膜の側面を露出させるよう
に、前記基板に達する開口部を設けた後、前記開口部周
辺に犠牲層を斜め蒸着し、さらにエミッタ材料を蒸着し
て円錐状エミッタを形成した後、前記犠牲層をエッチン
グ除去する工程、および（ｅ）前記第一の絶縁膜、前記
第二の絶縁膜をウエットエッチングし、エミッタの脇に
壁部を形成する工程を含むことを特徴とする微小冷陰極
の製造方法が提供される。ここで上記（ｃ）の工程で、
第二の絶縁膜とゲート膜との間に窒化シリコン膜を設け
てもよい。これにより沿面距離を長くし、ゲート膜下面
と基板との間のリークを防止することができる。
膜との間に壁部が設けられた微小冷陰極の製造方法にお
いて、（ａ）シリコン基板上に第一の絶縁膜を形成した
後、該第一の絶縁膜に溝を形成する工程、（ｂ）前記第
一の絶縁膜の上面に前記溝を埋めるように第二の絶縁膜
を形成する工程、（ｃ）前記第二の絶縁膜上にゲート膜
を形成する工程、（ｄ）前記第一の絶縁膜、前記第二の
絶縁膜、および前記ゲート膜の側面を露出させるよう
に、前記基板に達する開口部を設けた後、前記開口部周
辺に犠牲層を斜め蒸着し、さらにエミッタ材料を蒸着し
て円錐状エミッタを形成した後、前記犠牲層をエッチン
グ除去する工程、および（ｅ）前記第一の絶縁膜、前記
第二の絶縁膜をウエットエッチングし、エミッタの脇に
壁部を形成する工程を含むことを特徴とする微小冷陰極
の製造方法が提供される。ここで上記（ｃ）の工程で、
第二の絶縁膜とゲート膜との間に窒化シリコン膜を設け
てもよい。これにより沿面距離を長くし、ゲート膜下面
と基板との間のリークを防止することができる。
【００１５】さらに本発明によれば、エミッタ電極と絶
縁膜との間に段差部が設けられた微小冷陰極の製造方法
において、（ａ）シリコン基板上に窒化膜、第一の絶縁
膜を形成した後、フォトレジストをマスクとして該窒化
膜および該第一の絶縁膜をエミッタ形成用マスクに形成
する工程、（ｂ）前記エミッタ形成用マスクを用いて、
シリコン基板をエッチングして柱状構造を形成する工
程、（ｃ）酸化を行い、酸化シリコン膜により前記柱状
構造中央部にくびれ部を形成する工程、（ｄ）前記窒化
膜をマスクとして酸化シリコン膜異方性エッチングおよ
びシリコン異方性エッチングを行い、前記窒化膜下部の
前記酸化シリコン膜を残したままくびれ部下部にシリコ
ン柱状構造を形成する工程、（ｅ）該シリコン柱状構造
を、くびれ部においてシリコン部が２分割されるまで酸
化する工程、（ｆ）前記窒化膜およびくびれ上部のシリ
コン部をエッチングにより除去した後、前記第一の絶縁
膜に溝を形成する工程、（ｇ）前記第一の絶縁膜の上面
に前記溝を埋めるように第二の絶縁膜を形成し、その上
にゲート膜および第三の絶縁膜を形成する工程、（ｈ）
前記ゲート膜および前記第三の絶縁膜をエッチング除去
して、前記ゲート膜の側面を露出させる工程、及び
（ｉ）前記窒化シリコン膜をドライエッチングし、前記
第二の絶縁膜および前記第一の絶縁膜をウエットエッチ
ングしてエミッタ先端を露出させるとともに前記第一の
絶縁膜の段差部を形成する工程を含むことを特徴とする
微小冷陰極の製造方法が提供される。
縁膜との間に段差部が設けられた微小冷陰極の製造方法
において、（ａ）シリコン基板上に窒化膜、第一の絶縁
膜を形成した後、フォトレジストをマスクとして該窒化
膜および該第一の絶縁膜をエミッタ形成用マスクに形成
する工程、（ｂ）前記エミッタ形成用マスクを用いて、
シリコン基板をエッチングして柱状構造を形成する工
程、（ｃ）酸化を行い、酸化シリコン膜により前記柱状
構造中央部にくびれ部を形成する工程、（ｄ）前記窒化
膜をマスクとして酸化シリコン膜異方性エッチングおよ
びシリコン異方性エッチングを行い、前記窒化膜下部の
前記酸化シリコン膜を残したままくびれ部下部にシリコ
ン柱状構造を形成する工程、（ｅ）該シリコン柱状構造
を、くびれ部においてシリコン部が２分割されるまで酸
化する工程、（ｆ）前記窒化膜およびくびれ上部のシリ
コン部をエッチングにより除去した後、前記第一の絶縁
膜に溝を形成する工程、（ｇ）前記第一の絶縁膜の上面
に前記溝を埋めるように第二の絶縁膜を形成し、その上
にゲート膜および第三の絶縁膜を形成する工程、（ｈ）
前記ゲート膜および前記第三の絶縁膜をエッチング除去
して、前記ゲート膜の側面を露出させる工程、及び
（ｉ）前記窒化シリコン膜をドライエッチングし、前記
第二の絶縁膜および前記第一の絶縁膜をウエットエッチ
ングしてエミッタ先端を露出させるとともに前記第一の
絶縁膜の段差部を形成する工程を含むことを特徴とする
微小冷陰極の製造方法が提供される。
【００１６】上述した本発明の微小冷陰極の製造方法
は、いずれも、第一の絶縁膜に設けられた溝を利用して
エミッタ電極の脇に遮蔽体を設けるものである。
は、いずれも、第一の絶縁膜に設けられた溝を利用して
エミッタ電極の脇に遮蔽体を設けるものである。
【００１７】なお、上記本発明の微小冷陰極の製造方法
において、第一の絶縁膜は、第二の絶縁膜よりもウエッ
トエッチングを行う際のエッチングレートの低い材料か
らなることが好ましい。このようにすることにより、壁
部あるいは段差部を容易に形成できるからである。第一
の絶縁膜と第二の絶縁膜の組み合わせとしては、例え
ば、第一の絶縁膜を熱酸化膜、第二の絶縁膜をＨＴＯ
（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄｅ）膜
とする組み合わせや、第一の絶縁膜を窒化シリコン膜、
第二の絶縁膜を酸化シリコン膜とする組み合わせがあ
る。
において、第一の絶縁膜は、第二の絶縁膜よりもウエッ
トエッチングを行う際のエッチングレートの低い材料か
らなることが好ましい。このようにすることにより、壁
部あるいは段差部を容易に形成できるからである。第一
の絶縁膜と第二の絶縁膜の組み合わせとしては、例え
ば、第一の絶縁膜を熱酸化膜、第二の絶縁膜をＨＴＯ
（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄｅ）膜
とする組み合わせや、第一の絶縁膜を窒化シリコン膜、
第二の絶縁膜を酸化シリコン膜とする組み合わせがあ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明における遮蔽体は、エミッ
タ電極と絶縁膜との間に設けられ、絶縁膜をエミッタ電
極から空間的に遮蔽するものである。すなわち、絶縁膜
を電圧印加時にエミッタ電極より飛来する金属粒子等か
ら空間的に遮蔽するものである。具体的には、例えば図
１（ｇ）に示されているような、エミッタ電極と絶縁膜
との間に設けられた壁部１３をいう。あるいは、図２
（ｊ）に示されているような、エミッタ電極と絶縁膜と
の間に設けられた段差部１２をいう。このような遮蔽体
を設けることにより、絶縁膜、すなわち図１（ｇ）、図
２（ｊ）における絶縁膜７の側面の少なくとも一部が、
遮蔽体１３によって遮られることとなり、エミッタ電極
より飛来する金属粒子等が絶縁膜に付着するのを防止す
ることができる。遮蔽体は、通常、絶縁体からなるもの
とする。絶縁体でなければ冷陰極の機能が害される場合
があるからである。
タ電極と絶縁膜との間に設けられ、絶縁膜をエミッタ電
極から空間的に遮蔽するものである。すなわち、絶縁膜
を電圧印加時にエミッタ電極より飛来する金属粒子等か
ら空間的に遮蔽するものである。具体的には、例えば図
１（ｇ）に示されているような、エミッタ電極と絶縁膜
との間に設けられた壁部１３をいう。あるいは、図２
（ｊ）に示されているような、エミッタ電極と絶縁膜と
の間に設けられた段差部１２をいう。このような遮蔽体
を設けることにより、絶縁膜、すなわち図１（ｇ）、図
２（ｊ）における絶縁膜７の側面の少なくとも一部が、
遮蔽体１３によって遮られることとなり、エミッタ電極
より飛来する金属粒子等が絶縁膜に付着するのを防止す
ることができる。遮蔽体は、通常、絶縁体からなるもの
とする。絶縁体でなければ冷陰極の機能が害される場合
があるからである。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２０】第一の実施例について図１により説明す
る。まずシリコン基板１上に第一の絶縁膜として熱酸化
膜２を３０００Å形成する（図１（ａ））。次にレジス
ト４を用いて熱酸化膜２にリング状溝（外径１２０００
Å、内径８０００Å）を形成する（図１（ｂ））。図に
はリング状溝の断面部が示されている。つづいてリング
状溝を第二の絶縁膜（ＨＴＯ膜）７で埋めた後、表面を
平坦化する（図１（ｃ））。その上に窒化シリコン膜８
を形成した後（図１（ｄ））、ＷＳｉからなるゲート膜
３を形成する（図１（ｅ））。つづいてシリコン基板に
達する開口部（５０００Å径）を設けた後、犠牲層を斜
め蒸着し、さらにエミッタ材料を蒸着して円錐状エミッ
タを形成する。その後、犠牲層をエッチング除去する
（図１（ｆ））。次に酸化膜ウエットエッチングを行
い、ＨＴＯ膜７を５０００Åエッチングする。このとき
熱酸化膜２は１０００Å程度しかエッチングされず、エ
ッチングレートの相違により図１（ｇ）のようなエミッ
タの脇に壁を有する冷陰極構造が形成される。
る。まずシリコン基板１上に第一の絶縁膜として熱酸化
膜２を３０００Å形成する（図１（ａ））。次にレジス
ト４を用いて熱酸化膜２にリング状溝（外径１２０００
Å、内径８０００Å）を形成する（図１（ｂ））。図に
はリング状溝の断面部が示されている。つづいてリング
状溝を第二の絶縁膜（ＨＴＯ膜）７で埋めた後、表面を
平坦化する（図１（ｃ））。その上に窒化シリコン膜８
を形成した後（図１（ｄ））、ＷＳｉからなるゲート膜
３を形成する（図１（ｅ））。つづいてシリコン基板に
達する開口部（５０００Å径）を設けた後、犠牲層を斜
め蒸着し、さらにエミッタ材料を蒸着して円錐状エミッ
タを形成する。その後、犠牲層をエッチング除去する
（図１（ｆ））。次に酸化膜ウエットエッチングを行
い、ＨＴＯ膜７を５０００Åエッチングする。このとき
熱酸化膜２は１０００Å程度しかエッチングされず、エ
ッチングレートの相違により図１（ｇ）のようなエミッ
タの脇に壁を有する冷陰極構造が形成される。
【００２１】このような構造の冷陰極において、エミッ
タの脇の熱酸化膜からなる壁は、円錐状エミッタがスパ
ッタされた場合に発生する金属粒子に対しリークパスを
切断する壁としての役割を果たす。このため、エミッタ
−ゲート間の電流リークを効果的に防止できる。
タの脇の熱酸化膜からなる壁は、円錐状エミッタがスパ
ッタされた場合に発生する金属粒子に対しリークパスを
切断する壁としての役割を果たす。このため、エミッタ
−ゲート間の電流リークを効果的に防止できる。
【００２２】次に第二の実施例について図２により説明
する。まずシリコン基板の所定部分に窒化シリコン８を
８００Å、酸化シリコン膜２を５０００Å形成した後、
エミッタ形成用円盤状マスクとしてレジスト４を５００
０Å径として形成する（図２（ａ））。ついでシリコン
エッチングを３０００Å行い、シリコン柱状構造を形成
する（図２（ｂ））。その後、酸化を行い、酸化シリコ
ン膜２を２５００Å形成し、柱状構造中央部にくびれを
設ける（図２（ｃ））。つづいて酸化シリコン膜２を２
６００Å異方性エッチングし、シリコン部分を４０００
Å異方性エッチングし、くびれの下部にシリコン柱状構
造を形成する。つづいてくびれ部分においてシリコンが
上下に２分割されるまで酸化を行う。酸化膜２は３００
０Åである。次に窒化シリコン膜８およびくびれ上部の
シリコンをエッチング除去した後、熱酸化膜にリング状
溝（外径１２０００Å、内径８０００Å）を形成する
（図２（ｆ））。このリング状溝をＨＴＯ膜で埋めた
後、窒化シリコン膜４、ゲート膜３を形成する。次に酸
化シリコン膜を６０００Å形成し、リフローさせる（図
２（ｇ））。リフローによりエミッタ上部の酸化シリコ
ン膜が薄くなる。つづいて酸化シリコンリフロー膜９を
ドライエッチングした後、エミッタ上部のゲート膜を露
出される。最後にゲート膜３、窒化シリコン膜８をドラ
イエッチングし、酸化シリコン膜２をウエットエッチン
グしてエミッタ先端および酸化膜中の溝を露出させる
（図２（ｊ））。
する。まずシリコン基板の所定部分に窒化シリコン８を
８００Å、酸化シリコン膜２を５０００Å形成した後、
エミッタ形成用円盤状マスクとしてレジスト４を５００
０Å径として形成する（図２（ａ））。ついでシリコン
エッチングを３０００Å行い、シリコン柱状構造を形成
する（図２（ｂ））。その後、酸化を行い、酸化シリコ
ン膜２を２５００Å形成し、柱状構造中央部にくびれを
設ける（図２（ｃ））。つづいて酸化シリコン膜２を２
６００Å異方性エッチングし、シリコン部分を４０００
Å異方性エッチングし、くびれの下部にシリコン柱状構
造を形成する。つづいてくびれ部分においてシリコンが
上下に２分割されるまで酸化を行う。酸化膜２は３００
０Åである。次に窒化シリコン膜８およびくびれ上部の
シリコンをエッチング除去した後、熱酸化膜にリング状
溝（外径１２０００Å、内径８０００Å）を形成する
（図２（ｆ））。このリング状溝をＨＴＯ膜で埋めた
後、窒化シリコン膜４、ゲート膜３を形成する。次に酸
化シリコン膜を６０００Å形成し、リフローさせる（図
２（ｇ））。リフローによりエミッタ上部の酸化シリコ
ン膜が薄くなる。つづいて酸化シリコンリフロー膜９を
ドライエッチングした後、エミッタ上部のゲート膜を露
出される。最後にゲート膜３、窒化シリコン膜８をドラ
イエッチングし、酸化シリコン膜２をウエットエッチン
グしてエミッタ先端および酸化膜中の溝を露出させる
（図２（ｊ））。
【００２３】以上のようにして得られた図２（ｊ）の構
造の冷陰極は、第一の絶縁膜（酸化シリコン膜）と第二
の絶縁膜（ＨＴＯ膜）とのウエットエッチング時のエッ
チングレートの相違により、段差部が形成される。この
ため絶縁膜への導電性膜の付着による電流リークが起こ
りにくい構造となっている。
造の冷陰極は、第一の絶縁膜（酸化シリコン膜）と第二
の絶縁膜（ＨＴＯ膜）とのウエットエッチング時のエッ
チングレートの相違により、段差部が形成される。この
ため絶縁膜への導電性膜の付着による電流リークが起こ
りにくい構造となっている。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁膜側面と円錐状エ
ミッタとの間に壁または段差を設けているため、絶縁膜
側面への導電性膜の付着が効果的に防止され、電流リー
クを効果的に防止できる。
ミッタとの間に壁または段差を設けているため、絶縁膜
側面への導電性膜の付着が効果的に防止され、電流リー
クを効果的に防止できる。
【図１】本発明における微小冷陰極の製造工程を説明す
る図である。
る図である。
【図２】本発明における微小冷陰極の製造工程を説明す
る図である。
る図である。
【図３】従来の微小冷陰極の断面構造を示す図である。
【図４】従来の微小冷陰極の断面構造を示す図である。
【図５】従来の微小冷陰極の製造工程を説明する図であ
る。
る。
【図６】従来の微小冷陰極の製造工程を説明する図であ
る。
る。
１ シリコン基板 ２ 酸化シリコン膜 ３ ゲート膜 ４ レジスト ５ 犠牲層 ６ エミッタ材料層 ７ ＨＴＯ膜 ８ 窒化シリコン膜 ９ 酸化シリコンリフロー膜 １０ 第一の絶縁膜 １１ 第二の絶縁膜 １２ 壁部 １３ 段差部
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも一表面が導電性を有する基板
と、該一表面上に形成された絶縁膜と、その上に形成さ
れた導電性ゲート膜とを有し、該絶縁膜および該導電性
ゲート膜に前記基板に達する開口部が設けられ、該開口
部にエミッタ電極が形成された微小冷陰極において、前
記絶縁膜の少なくとも一部を前記エミッタ電極から空間
的に遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする微小冷陰
極。 - 【請求項２】 少なくとも一表面が導電性を有する基板
と、該一表面上に形成された絶縁膜と、その上に形成さ
れた導電性ゲート膜とを有し、該絶縁膜および該導電性
ゲート膜に前記基板に達する開口部が設けられ、該開口
部にエミッタ電極が形成された微小冷陰極において、前
記絶縁膜の少なくとも一部を、電圧印加時に前記エミッ
タ電極より飛来する金属粒子から空間的に遮蔽する遮蔽
体を有することを特徴とする微小冷陰極。 - 【請求項３】 前記遮蔽体が絶縁体からなる請求項１ま
たは２に記載の微小冷陰極。 - 【請求項４】 前記遮蔽体は、前記エミッタ電極と前記
絶縁膜との間に設けられた壁部である請求項１乃至３い
ずれかに記載の微小冷陰極。 - 【請求項５】 前記遮蔽体は、前記エミッタ電極と前記
絶縁膜との間に設けられた段差部である請求項１乃至３
いずれかに記載の微小冷陰極。 - 【請求項６】 請求項４に記載の微小冷陰極の製造方法
であって、（ａ）シリコン基板上に第一の絶縁膜を形成
した後、該第一の絶縁膜に溝を形成する工程、（ｂ）前
記第一の絶縁膜の上面に前記溝を埋めるように第二の絶
縁膜を形成する工程、（ｃ）前記第二の絶縁膜上にゲー
ト膜を形成する工程、（ｄ）前記第一の絶縁膜、前記第
二の絶縁膜および前記ゲート膜の側面を露出させるよう
に、前記基板に達する開口部を設けた後、前記開口部周
辺に犠牲層を斜め蒸着し、さらにエミッタ材料を蒸着し
て円錐状エミッタを形成した後、前記犠牲層をエッチン
グ除去する工程、および（ｅ）前記第一の絶縁膜および
前記第二の絶縁膜をウエットエッチングし、エミッタの
脇に壁部を形成する工程を含むことを特徴とする微小冷
陰極の製造方法。 - 【請求項７】 請求項５に記載の微小冷陰極の製造方法
であって、（ａ）シリコン基板上に窒化膜、第一の絶縁
膜を形成した後、フォトレジストをマスクとして該窒化
膜および該第一の絶縁膜をエミッタ形成用マスクに形成
する工程、（ｂ）前記エミッタ形成用マスクを用いて、
シリコン基板をエッチングして柱状構造を形成する工
捏、（ｃ）酸化を行い、酸化シリコン膜により前記柱状
構造中央部にくびれ部を形成する工捏、（ｄ）前記窒化
膜をマスクとして酸化シリコン膜異方性エッチングおよ
びシリコン異方性エッチングを行い、前記窒化膜下部の
前記酸化シリコン膜を残したままくびれ部下部にシリコ
ン柱状構造を形成する工程、（ｅ）該シリコン柱状構造
を、くびれ部においてシリコン部が２分割されるまで酸
化する工程、（ｆ）前記窒化膜およびくびれ上部のシリ
コン部をエッチングにより除去した後、前記第一の絶縁
膜に溝を形成する工程、（ｇ）前記第一の絶縁膜の上面
に前記溝を埋めるように第二の絶縁膜を形成し、その上
にゲート膜および第三の絶縁膜を形成する工程、（ｈ）
前記ゲート膜および前記第三の絶縁膜をエッチング除去
して、前記ゲート膜の側面を露出させる工程、及び
（ｉ）前記窒化シリコン膜をドライエッチングし、前記
第二の絶縁膜および前記第一の絶縁膜をウエットエッチ
ングしてエミッタ先端を露出させるとともに前記第一の
絶縁膜の段差部を形成する工程を含むことを特徴とする
微小冷陰極の製造方法。 - 【請求項８】 前記第一の絶縁膜は、前記第二の絶縁膜
より前記ウエットエッチングによるエッチングレートの
低い材料からなることを特徴とする請求項６または７に
記載の微小冷陰極の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP33298497A JP3303908B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 微小冷陰極およびその製造方法 |
| US09/203,325 US6369496B1 (en) | 1997-12-03 | 1998-12-02 | Micro cold cathode with shield member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33298497A JP3303908B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 微小冷陰極およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11167856A true JPH11167856A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3303908B2 JP3303908B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=18261016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33298497A Expired - Fee Related JP3303908B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 微小冷陰極およびその製造方法 |
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|---|---|
| US (1) | US6369496B1 (ja) |
| JP (1) | JP3303908B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100759376B1 (ko) * | 2001-10-25 | 2007-09-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 삼극관형 전계 방출 표시 장치의 제조방법 |
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| US6822379B2 (en) * | 2002-10-01 | 2004-11-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Emission device and method for forming |
| CN107170657A (zh) * | 2017-05-15 | 2017-09-15 | 中国电子科技集团公司第十二研究所 | 一种无集成栅极尖锥阵列场发射阴极的制备方法 |
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| JPH05242797A (ja) | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子放出素子の製造方法 |
| JPH0714499A (ja) | 1993-06-24 | 1995-01-17 | Toppan Printing Co Ltd | 電界放出素子 |
| US5394006A (en) * | 1994-01-04 | 1995-02-28 | Industrial Technology Research Institute | Narrow gate opening manufacturing of gated fluid emitters |
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| JP3070469B2 (ja) | 1995-03-20 | 2000-07-31 | 日本電気株式会社 | 電界放射冷陰極およびその製造方法 |
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-
1997
- 1997-12-03 JP JP33298497A patent/JP3303908B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-02 US US09/203,325 patent/US6369496B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6369496B1 (en) | 2002-04-09 |
| JP3303908B2 (ja) | 2002-07-22 |
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