JPH11213863A - Field emission type cold cathode and manufacture thereof - Google Patents

Field emission type cold cathode and manufacture thereof

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JPH11213863A
JPH11213863A JP869898A JP869898A JPH11213863A JP H11213863 A JPH11213863 A JP H11213863A JP 869898 A JP869898 A JP 869898A JP 869898 A JP869898 A JP 869898A JP H11213863 A JPH11213863 A JP H11213863A
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cathode
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain delay of signal by lowering the wiring resistance of a gate electrode of a field emission type cold cathode. SOLUTION: An emitter electrode layer 13 is formed on a quartz glass substrate 11 via an ITO electrode layer 12 which serves as a cathode electrode. The emitter electrode layer 13 has a projecting part 20 which projects like a pyramid to the surface of the emitter electrode layer 13. A thin silicon oxide film 14 is formed on the emitter electrode layer 13. The silicon oxide layer 14 is formed except at a tip of the projection part 20 of the emitter electrode layer 13, and the emitter electrode layer 13 is exposed at the projecting part 20. A gate electrode 16 formed of a tungsten film having flat surface is formed on the silicon oxide film 14. The gate electrode 16 is formed with an opening part at a position over the tip of the projecting part 20.

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、電界放出型冷陰極
及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a field emission cold cathode and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、発達したSi半導体加工技術を利
用した電界放出型冷陰極の開発が、活発に行なわれてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, field emission type cold cathodes utilizing advanced Si semiconductor processing technology have been actively developed.

【0003】電界放出型冷陰極は、カソード電極上に形
成された円錐状或いはピラミッド状のエミッタ電極層
と、エミッタ電極層の先端部から電子を引き出すための
ゲート電極とから形成される。
[0003] A field emission cold cathode is formed of a conical or pyramid-shaped emitter electrode layer formed on a cathode electrode, and a gate electrode for extracting electrons from the tip of the emitter electrode layer.

【0004】電界放出型冷陰極の形成方法には、大別す
るとSpindt法と転写モールド法との二つの方法が
ある。Spindt法で形成した場合、円錐状のエミッ
タを囲むように形成された絶縁層上にゲート電極が形成
される。また、転写モールド法で形成した場合、エミッ
タの側面上に形成された絶縁膜を介してゲート電極が形
成される。何れの構成においても、ゲート電極の膜厚は
薄い膜である。従って、ゲート電極の抵抗は高く、大型
化した場合に、信号遅延が起こるという問題点があっ
た。
[0004] The method of forming the field emission type cold cathode is roughly classified into two methods, a Spindt method and a transfer molding method. When formed by the Spindt method, a gate electrode is formed on an insulating layer formed so as to surround a conical emitter. Further, when formed by the transfer molding method, a gate electrode is formed via an insulating film formed on a side surface of the emitter. In any of the configurations, the gate electrode is a thin film. Therefore, there is a problem that the resistance of the gate electrode is high, and when the size is increased, a signal delay occurs.

【0005】また、小型のパネルを基板上にタイリング
した後、隣接するゲート電極をワイヤーボンディングを
用いて電気的に接続し、大面積の電界放出型冷陰極を電
界放出型冷陰極を形成する技術が報告されている。だ
が、ワイヤーボンディングを用いると製造コストが高い
という問題点があった。
After tiling a small panel on a substrate, adjacent gate electrodes are electrically connected by wire bonding to form a large-area field emission cold cathode. Technology has been reported. However, the use of wire bonding has a problem that the manufacturing cost is high.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の電界放出型冷陰極は、ゲート電極膜厚が薄く、その配
線抵抗が高いために、大型化した場合に信号遅延が生じ
るという問題があった。
As described above, the conventional field emission type cold cathode has a problem that the gate electrode is thin and its wiring resistance is high, so that a signal delay occurs when the size is increased. there were.

【0007】また、従来、大型の電界放出型冷陰極を安
価に製造することができないという問題点があった。
Further, there has been a problem that a large field emission cold cathode cannot be manufactured at low cost.

【0008】本発明の目的は、ゲート電極の抵抗の信号
遅延の抑制を図り得る電界放出型冷陰極及びその製造方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a field emission type cold cathode capable of suppressing a signal delay of resistance of a gate electrode and a method of manufacturing the same.

【0009】また、本発明の別の目的は、電界放出型冷
陰極において大面積化を可能とし、且つ安価に製造する
ことができる電界放出型冷陰極及びその製造方法を提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide a field emission type cold cathode which can be made large in area and can be manufactured at a low cost, and a method of manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[構成]本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。
Means for Solving the Problems [Configuration] The present invention is configured as follows to achieve the above object.

【0011】(1) 本発明(請求項1)の電界放出型
冷陰極は、絶縁基板上に形成されたカソード電極と、前
記カソード電極上に形成され、先端部が先鋭な凸部を有
するエミッタ電極層と、前記エミッタ電極層の表面に沿
って形成され、前記凸部の先端部領域が除去された絶縁
層と、前記絶縁層上に形成され、前記凸部の先端部領域
に開口部が設けられ、表面が平坦なゲート電極とを具備
してなることを特徴とする。
(1) A field emission cold cathode according to the present invention (Claim 1) has a cathode electrode formed on an insulating substrate and an emitter formed on the cathode electrode and having a sharp projection at the tip. An electrode layer, an insulating layer formed along the surface of the emitter electrode layer, and having a tip region of the projection removed, and an opening formed on the insulating layer and having a tip region of the projection. And a gate electrode having a flat surface.

【0012】(2) 本発明(請求項2)の電界放出型
冷陰極は、絶縁基板上に行方向に沿って複数本配列形成
されたカソード電極と、それぞれのカソード電極に電気
的に接続され先端が先鋭な凸部が行方向及び列方向に2
次元配置されたエミッタ電極層と、列方向に沿って複数
本配列され、それぞれの凸部の先端部から電子を引き出
し、該先端部上に開口部を有するゲート電極とを含む電
界放出型冷陰極であって、前記エミッタ電極層は、前記
カソード電極上に密接して配列された複数の構造基体に
それぞれ形成され、各構造基体のエミッタ電極層上に
は、各凸部の先端部領域が除去され、該電極層の表面に
沿って絶縁層が形成され、前記ゲート電極は、列方向に
隣接する構造基体の絶縁層上に連続形成され、その表面
が平坦であることを特徴とする。
(2) The field emission type cold cathode of the present invention (claim 2) is formed by arranging a plurality of cathode electrodes on an insulating substrate along a row direction, and is electrically connected to each of the cathode electrodes. Convex portions with sharp tips are 2 in the row and column directions.
A field emission cold cathode including a two-dimensionally arranged emitter electrode layer, a plurality of emitter electrodes arranged along the column direction, extracting electrons from the tips of the respective protrusions, and a gate electrode having an opening on the tips. The emitter electrode layer is formed on each of a plurality of structural bases closely arranged on the cathode electrode, and on the emitter electrode layer of each structural base, a tip region of each projection is removed. An insulating layer is formed along the surface of the electrode layer, and the gate electrode is continuously formed on the insulating layer of the structural base adjacent in the column direction, and has a flat surface.

【0013】構成(2)に記載した発明の好ましい実施
態様を以下に示す。
A preferred embodiment of the invention described in the configuration (2) will be described below.

【0014】(2-1) 隣接する前記構造基板の接合部の隙
間に前記ゲート電極の一部が埋め込まれている (2-2) 隣接する構造基体の接合部と各ゲート電極との交
差部を含む領域の前記ゲート電極上に、ゲート電極接続
導電層が選択的に形成されている。
(2-1) Part of the gate electrode is buried in the gap between the joints of the adjacent structural substrates. (2-2) Intersection between the joint of the adjacent structural base and each gate electrode. A gate electrode connection conductive layer is selectively formed on the gate electrode in a region including:

【0015】(2-3) 隣接する構造基体の隙間に、該隙間
の開口部を塞ぐ第1の分離絶縁体が形成されている。
(2-3) In the gap between the adjacent structural bases, a first isolation insulator for closing an opening of the gap is formed.

【0016】(2-4) 隣接する構造基体の接合部は、前記
絶縁基板上に形成された第2の分離絶縁体上に形成され
ている。
(2-4) The joint between the adjacent structural bases is formed on the second isolation insulator formed on the insulating substrate.

【0017】(2-5) 隣接する構造基体の接合部を含む領
域のカソード電極の下部に、カソード電極接続導電層が
形成されている。
(2-5) A cathode electrode connecting conductive layer is formed below the cathode electrode in a region including a junction between adjacent structural bases.

【0018】(3) 本発明(請求項7)の電界放出型
冷陰極の製造方法は、モールド基板に底部が先鋭な凹部
を形成する工程と、前記モールド基板上に絶縁層を形成
する工程と、前記絶縁層上にエミッタ電極層を形成する
工程と、前記エミッタ電極層上にカソード電極を形成す
る工程とから構造基体を形成する工程と、前記構造基体
と絶縁基板とを前記エミッタ電極層が介在するように接
着する工程と、前記モールド基板を除去し、前記凹部内
に形成されていた前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該
絶縁層の平坦部に対して突出し、先端が先鋭な凸部を形
成する工程と、前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆
うゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の表面
をほぼ均一にエッチング又は研磨し、前記凸部の絶縁層
を露出させる工程と、露出した前記絶縁層を選択的にエ
ッチングし、前記エミッタ電極層の凸部の先端部を露出
させる工程とを含むことを特徴とする。
(3) In the method of manufacturing a field emission cold cathode according to the present invention (claim 7), a step of forming a recess having a sharp bottom in a mold substrate, and a step of forming an insulating layer on the mold substrate are provided. Forming an emitter electrode layer on the insulating layer; forming a cathode electrode on the emitter electrode layer; forming a structural base; and forming the structural base and the insulating substrate with the emitter electrode layer. A step of bonding so as to interpose, removing the mold substrate, the emitter electrode layer and the insulating layer formed in the concave portion project from a flat portion of the insulating layer, and the tip has a sharp convex portion. Forming a gate electrode on the insulating layer, the gate electrode covering the tip of the projection, and substantially uniformly etching or polishing the surface of the gate electrode to expose the insulating layer of the projection. And the process Selectively etching the exposed insulating layer to expose the tip of the projection of the emitter electrode layer.

【0019】(4) 本発明(請求項8)の電界放出型
冷陰極の製造方法は、モールド基板に底部が先鋭な凹部
を設ける工程と、前記モールド基板上に絶縁層を形成す
る工程と、前記絶縁層上に、エミッタ電極層を形成する
工程とから構造基体を形成する工程と、前記構造基体と
絶縁基板上に形成されたカソード電極とを、エミッタ電
極層が介在するように接着する工程と、前記モールド基
板を除去し、前記凹部内に形成されていた前記エミッタ
電極層及び絶縁層が、該絶縁層の平坦部に対して突出
し、先端が先鋭な凸部を形成する工程と、前記絶縁層上
に、前記凸部の先端部を覆うゲート電極を形成する工程
と、前記ゲート電極の表面をほぼ均一にエッチング又は
研磨し、前記凸部の絶縁層を露出させる工程と、露出し
た前記絶縁層を選択的にエッチングし、前記エミッタ電
極層の凸部の先端部を露出させる工程とを含むことを特
徴とする。
(4) In the method of manufacturing a field emission cold cathode according to the present invention (claim 8), a step of providing a concave portion having a sharp bottom in a mold substrate; and a step of forming an insulating layer on the mold substrate. A step of forming a structural base from a step of forming an emitter electrode layer on the insulating layer; and a step of bonding the structural base and a cathode electrode formed on the insulating substrate so that the emitter electrode layer intervenes. Removing the mold substrate, the emitter electrode layer and the insulating layer formed in the concave portion project from a flat portion of the insulating layer, the step of forming a sharp tip convex portion, Forming a gate electrode on the insulating layer, the gate electrode covering the tip of the projection; etching or polishing the surface of the gate electrode substantially uniformly; exposing the insulating layer of the projection; Select insulating layer And exposing the tips of the projections of the emitter electrode layer.

【0020】(5) 本発明(請求項9)の電界放出型
冷陰極の製造方法は、モールド基板に底部が先鋭な凹部
を複数個形成する工程と、前記モールド基板上に絶縁層
を形成する工程と、前記絶縁層上にエミッタ電極層を形
成する工程とを含んで形成される構造基体を複数形成す
る工程と、それぞれの構造基体と絶縁基板上に行方向に
沿って形成されたカソード電極とを、前記エミッタ電極
層が介在し、且つ隣接する構造基体が密着するように接
着する工程と、各モールド基板を除去し、前記凹部内に
形成されていた前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶
縁層の平坦部に対して突出し、先端が先鋭な凸部を複数
個形成する工程と、前記絶縁層上に、前記凸部の先端部
を覆うゲート電極材を形成する工程と、前記ゲート電極
材の表面をほぼ均一にエッチング又は研磨し、前記凸部
の絶縁層を露出させる工程と、前記ゲート電極材をパタ
ーニングし列方向に沿った複数のゲート電極を形成し、
露出した前記絶縁層を選択的にエッチングしエミッタ電
極層の凸部の先端部を露出させる工程とを含むことを特
徴とする。
(5) In the method of manufacturing a field emission cold cathode according to the present invention (claim 9), a step of forming a plurality of concave portions having a sharp bottom in a mold substrate, and forming an insulating layer on the mold substrate. Forming a plurality of structural bases including a step of forming an emitter electrode layer on the insulating layer, and a cathode electrode formed along the row direction on each of the structural bases and the insulating substrate And a step of adhering the emitter electrode layer so that the adjacent structural bases are in close contact with each other, removing each mold substrate, and forming the emitter electrode layer and the insulating layer formed in the concave portion, Forming a plurality of convex portions having a sharp tip protruding from a flat portion of the insulating layer; forming a gate electrode material on the insulating layer to cover a tip portion of the convex portion; Almost uniform surface of electrode material Etching or polishing to expose the insulating layer of the convex portion, forming a plurality of gate electrodes along the column direction by patterning the gate electrode material,
Selectively exposing the exposed insulating layer to expose the tips of the projections of the emitter electrode layer.

【0021】構成(5)に記載した発明の好ましい実施
態様を以下に示す。
A preferred embodiment of the invention described in the constitution (5) will be described below.

【0022】(5-1) 前記ゲート電極を形成する工程の前
に、隣接する構造基体間の隙間を塞ぐ第1の分離絶縁体
を形成する。
(5-1) Before the step of forming the gate electrode, a first isolation insulator for closing a gap between adjacent structural bases is formed.

【0023】(5-2) 前記ゲート電極の表面をほぼ均一に
エッチング又は研磨した後、隣接する構造基体の接合部
と前記ゲート電極との交差部を含む領域のゲート電極上
に、選択的にゲート電極接続導電層を形成する。
(5-2) After the surface of the gate electrode is substantially uniformly etched or polished, the surface of the gate electrode is selectively placed on the region including the intersection between the junction of the adjacent structural base and the gate electrode. A gate electrode connection conductive layer is formed.

【0024】(5-3) それぞれの構造基体と、前記絶縁基
板上に形成されたカソード電極を接着する際、隣接する
構造基体の接合部を、前記絶縁基板上に形成された第2
の分離絶縁体上に形成する。
(5-3) When bonding each of the structural bases to the cathode electrode formed on the insulating substrate, the bonding portion between the adjacent structural bases is bonded to the second electrode formed on the insulating substrate.
Formed on the isolation insulator.

【0025】(6) 本発明(請求項13)の電界放出
型冷陰極の製造方法は、モールド基板に底部が先鋭な凹
部を複数個形成する工程と、モールド基板上に絶縁層を
形成する工程と、前記エッチング停止層上にエミッタ電
極層を形成する工程とを含んで形成される構造基体を複
数形成する工程と、支持基板上にそれぞれの構造基体
を、各モールド基板と該支持基板とが接し、且つ隣接す
る構造基体を密着させて配列する工程と、前記エミッタ
電極層上にカソード電極を行方向に沿って形成する工程
と、前記カソード電極と構造基板とを接着する工程と、
記支持基板及びモールド基板を除去し、前記凹部内に形
成されていた前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶縁
層停止層の平坦部に対して突き出た凸部を形成する工程
と、前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆うゲート電
極を形成する工程と、前記ゲート電極の表面をほぼ均一
にエッチング又は研磨し、前記凸部の絶縁層を露出させ
る工程と、前記ゲート電極材をパターニングし列方向に
沿った複数のゲート電極を形成し、露出した前記絶縁層
を選択的にエッチングしエミッタ電極層の凸部の先端部
を露出させる工程とを含むことを特徴とする。
(6) In the method of manufacturing a field emission cold cathode of the present invention (claim 13), a step of forming a plurality of concave portions having a sharp bottom in a mold substrate and a step of forming an insulating layer on the mold substrate Forming a plurality of structural bases including: forming an emitter electrode layer on the etching stop layer; forming each of the structural bases on a support substrate, forming each mold substrate and the support substrate. Contacting, and arranging the adjacent structural bases in close contact with each other; forming a cathode electrode on the emitter electrode layer along the row direction; and bonding the cathode electrode to a structural substrate.
Removing the supporting substrate and the mold substrate, and forming the projecting portion in which the emitter electrode layer and the insulating layer formed in the concave portion project from a flat portion of the insulating layer stop layer; Forming a gate electrode on the layer to cover the tip of the projection; etching or polishing the surface of the gate electrode substantially uniformly to expose an insulating layer of the projection; Patterning to form a plurality of gate electrodes along the column direction, and selectively exposing the exposed insulating layer to expose the tips of the projections of the emitter electrode layer.

【0026】構成(6)に記載した発明の好ましい実施
態様を以下に示す。
A preferred embodiment of the invention described in the constitution (6) will be described below.

【0027】(6-1) 前記構造基板は、絶縁基板と、該絶
縁基板上に形成されたカソード電極接続導電層とから形
成され、前記カソード電極導電接続層上に隣接する構造
基体の接合部と該カソード電極との交差部が位置するよ
うに、前記カソード電極と前記構造基板とを接着する。
(6-1) The structural substrate is formed of an insulating substrate and a cathode electrode connecting conductive layer formed on the insulating substrate, and a joining portion of a structural base adjacent to the cathode electrode conductive connecting layer is formed. The cathode electrode and the structural substrate are bonded so that an intersection between the cathode electrode and the cathode electrode is located.

【0028】構成(3)〜(6)に記載した発明の好ま
しい実施態様を以下に示す。
Preferred embodiments of the invention described in the constitutions (3) to (6) are shown below.

【0029】(3〜6-1) 前記モールド基板はシリコン単
結晶基板である。
(3-6-1) The mold substrate is a silicon single crystal substrate.

【0030】(3〜6-2) 前記ゲート電極材を研磨するに
際し、化学的機械研磨法を用いる。
(3-6-2) In polishing the gate electrode material, a chemical mechanical polishing method is used.

【0031】(3〜6-3) 前記ゲート電極材を印刷法,電
気メッキ法,蒸着法或いはスパッタリング法を用いて堆
積する。
(3-6-3) The gate electrode material is deposited by a printing method, an electroplating method, an evaporation method or a sputtering method.

【0032】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。
[Operation] The present invention has the following operation / effect by the above configuration.

【0033】本発明の電界放出型冷陰極では、先端部が
先鋭な凸部を有するエミッタ電極層上に、前記凸部が露
出するように形成された絶縁層を介して、表面が平坦な
ゲート電極が形成されている。
In the field emission cold cathode of the present invention, the gate having a flat surface is formed on the emitter electrode layer having a sharp projection at the tip via an insulating layer formed so that the projection is exposed. Electrodes are formed.

【0034】つまり、ゲート電極は、従来構造のゲート
電極に比べて極めて厚い膜になっている。従って、ゲー
ト電極の膜厚は、従来に比べて格段に低く、大面積の電
界放出型冷陰極を形成しても信号遅延の抑制が図られ
る。
That is, the gate electrode is a very thick film as compared with the gate electrode of the conventional structure. Therefore, the thickness of the gate electrode is much smaller than that of the related art, and signal delay can be suppressed even when a large-area field emission cold cathode is formed.

【0035】また、平坦なゲート電極は、凸部を覆うゲ
ート電極を堆積した後、表面を均一に研磨或いはエッチ
ング、つまりCMP法或いはエッチバック法によって形
成される。このときCMP法を用いてゲート電極の表面
を研磨すると、レーザ等で膜厚を精密測定しながら研磨
することができるため、研磨の終点を正確に決定でき
る。
The flat gate electrode is formed by depositing a gate electrode covering the projection and then uniformly polishing or etching the surface, that is, a CMP method or an etch-back method. At this time, when the surface of the gate electrode is polished by using the CMP method, the polishing can be performed while accurately measuring the film thickness with a laser or the like, so that the end point of polishing can be accurately determined.

【0036】シリコン酸化膜の厚さとゲート電極の厚さ
を制御することにより、ゲート/エミッタ間距離を極め
て精度よく制御することが出来る。また、ゲート電極の
膜厚を厚くすることにより、ゲート/エミッタ間距離を
露光機のマスクサイズよりも小さくできる。ゲート/エ
ミッタ間の距離を小さくすると、エミッタからの電子の
放出効率及び均一性が大幅に向上する。
By controlling the thickness of the silicon oxide film and the thickness of the gate electrode, the distance between the gate and the emitter can be controlled extremely accurately. Further, by increasing the thickness of the gate electrode, the distance between the gate and the emitter can be made smaller than the mask size of the exposure apparatus. Reducing the gate / emitter distance greatly improves the efficiency and uniformity of emission of electrons from the emitter.

【0037】また、内部に複数のエミッタが形成された
構造基体と、絶縁基板上に形成されたカソード電極と
を、前記エミッタ電極層が介在し、且つ隣接する構造基
体が密着するように各構造基体を2次元配列させて接着
(タイリング)した後、モールド基板を除去し、ゲート
電極の堆積を行うことで、大面積の電界放出型冷陰極を
形成することができる。
Further, each structural base having a plurality of emitters formed therein and a cathode electrode formed on an insulating substrate are connected to each other such that the emitter electrode layer is interposed and the adjacent structural bases are in close contact with each other. After the substrates are two-dimensionally arranged and bonded (tiling), the mold substrate is removed, and a gate electrode is deposited, whereby a large-area field emission cold cathode can be formed.

【0038】本方法では、タイリングした後ゲート電極
を形成するので、従来の方法に比べて、ワイヤーボンデ
ィング等の工程を行わずにすむので、工程数が減り、安
価な大面積の電界放出型冷陰極を形成することができ
る。また、構造基体をタイリングした後ゲート電極の堆
積を行っているので、隣接する構造基体間でゲート電極
が寸断されて電気的接続が取れなくなるようなことがな
い。従って、電界放出型冷陰極を容易に大面積化するこ
とができ、かつ、生産性の大幅な向上を図ることができ
る。
In the present method, the gate electrode is formed after the tiling, so that the steps such as wire bonding are not required as compared with the conventional method. Cold cathodes can be formed. In addition, since the gate electrode is deposited after the tiling of the structural base, there is no possibility that the gate electrode is broken between adjacent structural bases and electrical connection cannot be established. Therefore, the area of the field emission cold cathode can be easily increased, and the productivity can be greatly improved.

【0039】また、印刷法或いは電気メッキ法を用いて
ゲート電極材を堆積することによって、製造コストの低
下を図ることができる。
Further, the manufacturing cost can be reduced by depositing the gate electrode material using a printing method or an electroplating method.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0041】[第1実施形態]図1は、本発明の第1実
施形態に係わる電界放出型冷陰極の構成を示す断面図で
ある。
[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a field emission cold cathode according to a first embodiment of the present invention.

【0042】石英ガラス基板11上に、カソード電極と
なるITO電極層12を介して、エミッタ電極層13が
形成されている。エミッタ電極層13は、その平面に対
してピラミッド状に突き出した凸部20を有する。エミ
ッタ電極層13上に薄いシリコン酸化膜14が形成され
ている。シリコン酸化膜14は、エミッタ電極層13の
凸部20の先端部を除いて形成され、エミッタ電極層1
3が露出している。シリコン酸化膜14上に、表面が平
坦なタングステン膜からなるゲート電極16が形成され
ている。ゲート電極16には、凸部20の先端部上に開
口部が形成されている。
An emitter electrode layer 13 is formed on a quartz glass substrate 11 via an ITO electrode layer 12 serving as a cathode electrode. The emitter electrode layer 13 has a protrusion 20 projecting in a pyramid shape with respect to the plane thereof. A thin silicon oxide film 14 is formed on emitter electrode layer 13. The silicon oxide film 14 is formed except for the tip of the projection 20 of the emitter electrode layer 13, and
3 is exposed. A gate electrode 16 made of a tungsten film having a flat surface is formed on the silicon oxide film 14. The gate electrode 16 has an opening formed on the tip of the projection 20.

【0043】ゲート電極16は、厚く形成されているた
め、その抵抗は低い。従って、大型の電界放出型冷陰極
を形成した場合、信号遅延の抑制を図ることができる。
Since the gate electrode 16 is formed thick, its resistance is low. Therefore, when a large field emission cold cathode is formed, signal delay can be suppressed.

【0044】図2,3の工程断面図を用いて、図1に示
した電界放出型冷陰極の製造工程を説明する。
The manufacturing process of the field emission type cold cathode shown in FIG. 1 will be described with reference to the process sectional views of FIGS.

【0045】先ず、図2(a)に示すように、p型の
(100)シリコン単結晶基板17の片側表面に逆ピラ
ミッド状の先が尖った凹部18を形成する。このような
凹部18を形成する方法としては、以下に記すようなシ
リコン単結晶基板の異方性エッチングを利用する方法が
ある。すなわち、まず、(100)結晶面方位のシリコ
ン単結晶基板上に厚さ0.1μmのシリコン酸化膜をド
ライ酸化法により形成し、更にレジストをスピンコート
法により塗布する。次いで、ステッパを用いて、例えば
1μm□の開口部が得られるよう露光、現像等のパター
ニングを行った後、NH4 F・HF混合溶液により、シ
リコン酸化膜のエッチングを行なう。レジストを除去し
た後、30wt%のKOH水溶液を用いてシリコン基板
の異方性エッチングを行い、深さ0.71μmの逆ピラ
ミッド上の凹部をシリコン単結晶基板に形成する。そし
て、NH4 F・HF混合溶液を用いて、シリコン酸化膜
を選択的に除去すればよい。
First, as shown in FIG. 2A, an inverted pyramid pointed recess 18 is formed on one surface of a p-type (100) silicon single crystal substrate 17. As a method for forming such a concave portion 18, there is a method utilizing anisotropic etching of a silicon single crystal substrate as described below. That is, first, a silicon oxide film having a thickness of 0.1 μm is formed on a silicon single crystal substrate having a (100) crystal plane orientation by a dry oxidation method, and a resist is applied by a spin coating method. Next, patterning such as exposure and development is performed using a stepper to obtain an opening of, for example, 1 μm square, and then the silicon oxide film is etched with a mixed solution of NH 4 F and HF. After removing the resist, anisotropic etching of the silicon substrate is performed using a 30 wt% KOH aqueous solution to form a concave portion on the inverted pyramid having a depth of 0.71 μm in the silicon single crystal substrate. Then, the silicon oxide film may be selectively removed using a mixed solution of NH 4 F and HF.

【0046】次いで、図2(b)に示すように、Si単
結晶基板17上に凹部18の表面を含めてシリコン酸化
膜14を形成する。本実施形態では、厚さ0.3μmと
なるように、シリコン酸化膜14をWet酸化法により
形成した。
Next, as shown in FIG. 2B, a silicon oxide film 14 is formed on the Si single crystal substrate 17 including the surface of the recess 18. In this embodiment, the silicon oxide film 14 is formed by a wet oxidation method so as to have a thickness of 0.3 μm.

【0047】なお、シリコン酸化膜14は、CVD法等
によりシリコン酸化物を堆積することによっても形成す
ることができる。しかし、熱酸化によって形成すると、
緻密で厚さを制御することが容易であるので、熱酸化に
よってシリコン酸化膜を形成することが好ましい。。ま
た。そのうえ、凹部18内部への成長作用によって、凹
部18の先端がCVD法等による堆積によってシリコン
酸化膜を形成した場合に比べて鋭くなり、後工程で形成
されるエミッタの先がさらに鋭くなる。
The silicon oxide film 14 can also be formed by depositing silicon oxide by a CVD method or the like. However, when formed by thermal oxidation,
It is preferable to form a silicon oxide film by thermal oxidation because it is dense and it is easy to control the thickness. . Also. In addition, due to the growth action inside the concave portion 18, the tip of the concave portion 18 becomes sharper than when a silicon oxide film is formed by deposition by a CVD method or the like, and the tip of an emitter formed in a later step becomes sharper.

【0048】次いで、図2(c)に示すように、シリコ
ン酸化膜14上に、スパッタ法を用いてW膜を0.9μ
m堆積しエミッタ電極層13を形成する。なお、W以外
にも、W層やMo層、Ta層等の材料をエミッタ電極層
13として用いることが可能である。
Then, as shown in FIG. 2C, a W film is formed on the silicon oxide
m is deposited to form an emitter electrode layer 13. In addition, other than W, a material such as a W layer, a Mo layer, and a Ta layer can be used for the emitter electrode layer 13.

【0049】次いで、エミッタ電極層13上に、スパッ
タリング法を用いて、カソード電極となる厚さ1μm程
度のITO電極層12を形成する。なお、エミッタ電極
層13の材質によっては、ITO電極層12の形成を省
くことができる。ITO層12を形成しなかった場合、
エミッタ電極層13がカソード電極を兼ねることとな
る。
Next, on the emitter electrode layer 13, an ITO electrode layer 12 having a thickness of about 1 μm to be a cathode electrode is formed by a sputtering method. Note that depending on the material of the emitter electrode layer 13, the formation of the ITO electrode layer 12 can be omitted. When the ITO layer 12 was not formed,
The emitter electrode layer 13 also functions as a cathode electrode.

【0050】次いで、図2(d)に示すように、石英ガ
ラス基板11とITO層12を接着する。この接着に
は、例えば、静電接着法を適用することが出来る。静電
接着法は、冷陰極装置の軽量化や薄型化に寄与する。
Next, as shown in FIG. 2D, the quartz glass substrate 11 and the ITO layer 12 are bonded. For this bonding, for example, an electrostatic bonding method can be applied. The electrostatic bonding method contributes to a reduction in the weight and thickness of the cold cathode device.

【0051】なお、エミッタ電極層13と、石英ガラス
基板11条に予め形成されたITO電極層13とを接着
して本構造を形成することも可能である。
It is also possible to form the present structure by bonding the emitter electrode layer 13 and the ITO electrode layer 13 formed on the quartz glass substrate 11 in advance.

【0052】そして、エチレンジアミン・ピロカテコー
ル・ピラジンから成る水溶液(エチレンジアミン:75
cc,ピロカテコール:12g,ピラジン:3mg,
水:10cc)でシリコン単結晶基板17を選択的に除
去し、シリコン酸化膜14を露出させる。この工程まで
で、エミッタ電極層13及びシリコン酸化膜14の一部
が、シリコン酸化膜14の平坦面に対し、ピラミッド状
に突き出した凸部20が形成される。なお、シリコン単
結晶基板17の除去は、エッチング以外にも機械的な力
によって、シリコン酸化膜14とシリコン単結晶基板1
7とを剥離するすることによっても行うことができる。
An aqueous solution comprising ethylenediamine / pyrocatechol / pyrazine (ethylenediamine: 75)
cc, pyrocatechol: 12 g, pyrazine: 3 mg,
The silicon single crystal substrate 17 is selectively removed with water (10 cc) to expose the silicon oxide film 14. Up to this step, a projection 20 is formed in which the emitter electrode layer 13 and a part of the silicon oxide film 14 project in a pyramid shape with respect to the flat surface of the silicon oxide film 14. The removal of the silicon single crystal substrate 17 may be performed by mechanical force other than etching, by using the silicon oxide film 14 and the silicon single crystal substrate 1.
7 can also be carried out.

【0053】次いで、図2(e)に示すように、シリコ
ン酸化膜14上に、スパッタ法を用いてゲート電極16
を凸部20の先端を覆うまで形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, a gate electrode 16 is formed on the silicon oxide film 14 by sputtering.
Is formed until the tip of the projection 20 is covered.

【0054】次いで、図3(f)に示すように、CMP
法を用いてゲート電極16に対して研磨を行い、シリコ
ン酸化膜14凸部20の先端部を露出させる。このと
き、エミッタ電極層13が研磨されないように、レーザ
等を用いて研磨終点を測定しつつ行う。
Next, as shown in FIG.
The gate electrode 16 is polished using a method to expose the tip of the silicon oxide film 14 protrusion 20. At this time, the polishing is performed while measuring the polishing end point using a laser or the like so that the emitter electrode layer 13 is not polished.

【0055】次いで、図3(g)に示すように、NH4
F・HF混合溶液を用いて、シリコン酸化膜14を選択
的に除去する。以上の工程までで、ゲート電極16に開
口部が形成されるとともに、エミッタ電極層13のピラ
ミッド状に形成された凸部20の先端部が露出し、ピラ
ミッド状の冷陰極、すなわちエミッタが形成される。
[0055] Then, as shown in FIG. 3 (g), NH 4
The silicon oxide film 14 is selectively removed using a mixed solution of F and HF. Through the above steps, an opening is formed in the gate electrode 16, the tip of the pyramid-shaped projection 20 of the emitter electrode layer 13 is exposed, and a pyramid-shaped cold cathode, that is, an emitter is formed. You.

【0056】本実施形態の電界放出型冷陰極によれば、
ゲート電極が厚いので配線抵抗が下がり、信号遅延を抑
制することができる。また、ゲート電極を研磨してシリ
コン酸化膜を露出させる際に、マスクを用いずにエッチ
ング又は研磨を行うことができる。
According to the field emission cold cathode of this embodiment,
Since the gate electrode is thick, the wiring resistance is reduced and the signal delay can be suppressed. Further, when the gate electrode is polished to expose the silicon oxide film, etching or polishing can be performed without using a mask.

【0057】また、ゲート電極の膜厚が極めて厚いので
ゲート電極の強度が向上する。従って、電界誘起応力に
対してゲート電極の変位が小さく、ゲート電極とエミッ
タ電極層とが電気的に接続することがない。
Further, since the thickness of the gate electrode is extremely large, the strength of the gate electrode is improved. Therefore, the displacement of the gate electrode with respect to the electric field induced stress is small, and the gate electrode and the emitter electrode layer are not electrically connected.

【0058】更にまた、支柱若しくはフォーカス電極を
カソードの上に形成する場合、CMPにより表面が平坦
化されているので、製造が容易となる。
Further, when the pillar or the focus electrode is formed on the cathode, the surface is flattened by the CMP, so that the manufacturing becomes easy.

【0059】[第2実施形態]図4は、本発明の第2実
施形態に係わる電界放出型冷陰極の構成を示す断面図で
ある。なお、図1と同一な部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a field emission cold cathode according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0060】本実施形態の特徴は、ITO電極層12上
に芯状抵抗層34を介してエミッタ電極層35が形成さ
れていることである。エミッタ電極層35は、凸部33
毎にそれぞれ分離されて形成されており、芯状抵抗層3
4によってITO電極層12と電気的に接続されてい
る。
The feature of this embodiment is that an emitter electrode layer 35 is formed on the ITO electrode layer 12 with a core-shaped resistance layer 34 interposed therebetween. The emitter electrode layer 35 includes a projection 33
Each of the core-shaped resistance layers 3
4 electrically connects to the ITO electrode layer 12.

【0061】製造時のバラツキでエミッタ電極層35の
形状がそれぞれ異なる場合があるため、ゲート電極16
との間隔が短いエミッタ電極層35から大量の電流が流
れることによって、ゲート電極16とエミッタ電極層3
5との間に短絡が生じる可能性がある。しかし、芯状抵
抗層34をエミッタ電極層35とITO電極層12との
間に挿入することでITO電極層12からエミッタ電極
層35に流れる電流を制限し、短絡を抑えることができ
る。
Since the shape of the emitter electrode layer 35 may be different due to variations at the time of manufacture, the gate electrode 16
A large amount of current flows from the emitter electrode layer 35 having a short distance between the gate electrode 16 and the emitter electrode layer 3.
5 may be short-circuited. However, by inserting the core-shaped resistive layer 34 between the emitter electrode layer 35 and the ITO electrode layer 12, the current flowing from the ITO electrode layer 12 to the emitter electrode layer 35 can be limited, and a short circuit can be suppressed.

【0062】この図4に示した冷陰極の製造工程を図
5,6の工程断面図を用いて説明する。図5(a),
(b)は、第2実施形態の図2(a),(b)に示した
工程と同様であるので、その説明を省略する。そして、
図5(c)に示すように、シリコン酸化膜14上に電極
材を堆積する。そして、凹部18を含む領域の電極材上
にレジスト(不図示)を形成した後、レジストをマスク
としてRIE法を用いて電極材をエッチングし、エミッ
タ電極層35を形成し、レジストを除去する。
The manufacturing process of the cold cathode shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 5 (a),
(B) is the same as the process shown in FIGS. 2A and 2B of the second embodiment, and a description thereof will be omitted. And
As shown in FIG. 5C, an electrode material is deposited on the silicon oxide film 14. Then, after a resist (not shown) is formed on the electrode material in a region including the concave portion 18, the electrode material is etched by using the resist as a mask by RIE to form an emitter electrode layer 35, and the resist is removed.

【0063】次いで、図5(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜14及びエミッタ電極層35上に、芯状抵抗層
34を堆積する。そして、芯状抵抗層34上に、ITO
電極12を形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, a core-shaped resistance layer 34 is deposited on the silicon oxide film 14 and the emitter electrode layer 35. Then, the ITO is formed on the core-shaped resistance layer 34.
An electrode 12 is formed.

【0064】次いで、図5(e)に示すように、第2実
施形態と同様に、石英ガラス基板11とカソード電極を
接合した後、シリコン単結晶基板17を除去する。この
工程までで、エミッタ電極層35及びシリコン酸化膜1
4の一部が、シリコン酸化膜14の平坦面に対し、ピラ
ミッド状に突き出した凸部20が形成される。
Next, as shown in FIG. 5E, after bonding the quartz glass substrate 11 and the cathode electrode, the silicon single crystal substrate 17 is removed as in the second embodiment. Up to this step, the emitter electrode layer 35 and the silicon oxide film 1
Part 4 is formed with a convex portion 20 that protrudes in a pyramid shape with respect to the flat surface of the silicon oxide film 14.

【0065】次いで、図5(f)に示すように、シリコ
ン酸化膜14上に、スパッタ法を用いてゲート電極16
を凸部20の先端を覆うまで形成する。
Next, as shown in FIG. 5F, a gate electrode 16 is formed on the silicon oxide film 14 by sputtering.
Is formed until the tip of the projection 20 is covered.

【0066】次いで、図6(g)に示すように、CMP
法を用いてゲート電極16に対して研磨を行い、凸部2
0の先端部のシリコン酸化膜14を露出させる。そし
て、図6(h)に示すように、NH4 F・HF混合溶液
を用いて、シリコン酸化膜14を選択的に除去する。以
上の工程までで、ゲート電極16に開口部が形成される
とともに、ピラミッド状に形成されたエミッタ電極層3
5の先端部が露出し、ピラミッド状の冷陰極、すなわち
エミッタが形成される。
Next, as shown in FIG.
The gate electrode 16 is polished by using the
The silicon oxide film 14 at the leading end of the substrate 0 is exposed. Then, as shown in FIG. 6 (h), the silicon oxide film 14 is selectively removed using an NH 4 F.HF mixed solution. Through the above steps, an opening is formed in the gate electrode 16 and the pyramid-shaped emitter electrode layer 3 is formed.
5 are exposed to form a pyramid-shaped cold cathode, that is, an emitter.

【0067】本実施形態によれば、芯状抵抗層をエミッ
タ電極層とITO電極との間に挿入することでITO電
極からエミッタ電極層に流れる電流を制限し、短絡を抑
えることができる。
According to the present embodiment, by inserting the core-shaped resistive layer between the emitter electrode layer and the ITO electrode, the current flowing from the ITO electrode to the emitter electrode layer can be limited, and the short circuit can be suppressed.

【0068】[第3実施形態]図7は、本発明の第3実
施形態に係わるFEA(Field Emission Array)の構成
を示す断面図である。図7において、図5と同一な部分
には同一符号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment] FIG. 7 is a sectional view showing the structure of an FEA (Field Emission Array) according to a third embodiment of the present invention. 7, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0069】本実施形態の特徴は、先端が先鋭な凸部2
0を有するエミッタ電極層35が複数個配列形成されて
いる構造基体43(43a〜d)が、石英ガラス基板4
1上に行方向に沿って形成されたカソード電極42a,
b上に、行方向及び列方向に密着して2次元配置されて
いることである。そして、構造基体43上に、ゲート電
極44a,bが列方向に沿って形成されている。
The feature of this embodiment is that the projection 2 has a sharp tip.
The structure base 43 (43a-d) in which a plurality of emitter electrode layers 35 having zero are formed is a quartz glass substrate 4
1, cathode electrodes 42a formed along the row direction,
b, two-dimensionally arranged in close contact with each other in the row direction and the column direction. The gate electrodes 44a and 44b are formed on the structural base 43 along the column direction.

【0070】なお、図7は、構造基体43a〜dの接合
部を拡大して図示した図であり、各構造基体43には、
図示されている部分以外に多くのエミッタ電極層35が
形成されている。また、カソード電極42とゲート電極
44の交差部に一つの構造基体が配置されているように
図示されているが、一つの構造基体にカソード電極42
とゲート電極44の交差部が複数個形成されている。
FIG. 7 is an enlarged view of a joint of the structural bases 43a to 43d.
Many emitter electrode layers 35 are formed other than the illustrated part. Further, although one structural base is illustrated as being disposed at the intersection of the cathode electrode 42 and the gate electrode 44, the cathode electrode 42 is provided on one structural base.
And a plurality of intersections between the gate electrode 44 and the gate electrode 44 are formed.

【0071】この冷陰極の製造工程を図8〜10の工程
図を用いて説明する。
The manufacturing process of the cold cathode will be described with reference to FIGS.

【0072】先ず、図8(a)に示すように、第2実施
形態の図5(a)〜(d)に示した工程を用いて複数の
エミッタ電極層35を形成した後、芯状抵抗層34の形
成及びパターニングを行った構造基体43a〜dを用意
する。また、表面にカソード電極42a,bが行方向に
沿って形成された石英ガラス基板41を用意する。
First, as shown in FIG. 8A, a plurality of emitter electrode layers 35 are formed by using the steps shown in FIGS. Structural bases 43a to 43d on which the layer 34 has been formed and patterned are prepared. Further, a quartz glass substrate 41 having cathode electrodes 42a and 42b formed on the surface thereof along the row direction is prepared.

【0073】次いで、図9(b)に示すように、構造基
体43a〜dと石英ガラス基板41のカソード電極42
a,bが形成されている面とを、エミッタ電極層35が
介在するように接着する。つまり芯状抵抗層34とカソ
ード電極42a,bとを接着する。
Next, as shown in FIG. 9B, the structural bases 43a to 43d and the cathode electrode 42 of the quartz glass substrate 41 are formed.
The surface on which a and b are formed is bonded so that the emitter electrode layer 35 is interposed. That is, the core-shaped resistance layer 34 and the cathode electrodes 42a and 42b are bonded.

【0074】次いで、図9(c)に示すように、エチレ
ンジアミン・ピロカテコール・ピラジンから成る水溶液
(エチレンジアミン:75cc,ピロカテコール:12
g,ピラジン:3mg,水:10cc)を用いてシリコ
ン単結晶基板17を選択的にエッチング除去し、シリコ
ン酸化膜14を露出させる。この工程までで、エミッタ
電極層35及びシリコン酸化膜14の一部が、シリコン
酸化膜14の平坦部に対してピラミッド状に突き出した
凸部が複数個形成される。
Next, as shown in FIG. 9C, an aqueous solution comprising ethylenediamine / pyrocatechol / pyrazine (ethylenediamine: 75 cc, pyrocatechol: 12
g, pyrazine: 3 mg, water: 10 cc) to selectively remove the silicon single crystal substrate 17 by etching to expose the silicon oxide film 14. Up to this step, a plurality of convex portions are formed in which the emitter electrode layer 35 and a part of the silicon oxide film 14 project in a pyramid shape with respect to the flat portion of the silicon oxide film 14.

【0075】次いで、図10(d)に示すように、シリ
コン酸化膜14上に凸部を覆うゲート電極44を堆積し
た後、ゲート電極44に対してCMP法を用いて研磨を
行い、凸部のシリコン酸化膜14を露出させる。このと
き、隣接する構造基体間の隙間にゲート電極が埋め込ま
れるようにゲート電極を堆積すると、ゲート電極がとぎ
れることがない。
Next, as shown in FIG. 10D, after depositing a gate electrode 44 covering the convex portion on the silicon oxide film 14, the gate electrode 44 is polished by the CMP method to form the convex portion. The silicon oxide film 14 is exposed. At this time, if the gate electrode is deposited such that the gate electrode is buried in the gap between the adjacent structural bases, the gate electrode is not broken.

【0076】そして、図10(e)に示すように、ゲー
ト電極44をパターニングして、列方向に沿ったゲート
電極44a,bを形成した後、シリコン酸化膜14を選
択的にエッチングし、先端が先鋭なエミッタ電極層35
を露出させることによって、FEAが形成される。
Then, as shown in FIG. 10E, after the gate electrode 44 is patterned to form gate electrodes 44a and 44b along the column direction, the silicon oxide film 14 is selectively etched and Is a sharp emitter electrode layer 35
Is exposed, FEA is formed.

【0077】なお、シリコン酸化膜14を選択的にエッ
チングした後、ゲート電極44のパターニングを行って
列方向に沿った電極44a,bを形成することも可能で
ある。
After the silicon oxide film 14 is selectively etched, the gate electrode 44 can be patterned to form the electrodes 44a and 44b along the column direction.

【0078】本実施形態によれば、ゲート電極を形成す
る前の構造基体をカソード電極上にタイリングした後に
ゲート電極の堆積,CMP及びパターニングを行うこと
によって、隣接する構造基体間でゲート電極が切れる可
能性が小さいので、より低コストで大面積のFEAを形
成することができる。
According to the present embodiment, by depositing, CMP and patterning the gate electrode after the structural base before forming the gate electrode is formed on the cathode electrode, the gate electrode is formed between the adjacent structural bases. Since the possibility of cutting is small, a large-area FEA can be formed at lower cost.

【0079】[第4実施形態]図11は、本発明の第4
実施形態に係わる電界放出型冷陰極の構成を示す断面図
である。図11において、図7と同一な部分には同一符
号を付し、その説明を省略する。
[Fourth Embodiment] FIG. 11 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field emission cold cathode according to an embodiment. 11, the same parts as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0080】本実施形態の電界放出型冷陰極の特徴は、
ゲート電極接続層51(51a,b)が、ゲート電極4
4(44a,b)上に形成されていることである。それ
ぞれのゲート電極接続層51は、隣接する構造基体43
の接合部を含む領域に位置するゲート電極44上に選択
的に形成されている。ゲート電極接続層51を形成する
ことによって、確実にゲート電極を電気的に接続するこ
とができる。
The features of the field emission cold cathode of this embodiment are as follows.
The gate electrode connection layer 51 (51a, b) is
4 (44a, b). Each of the gate electrode connection layers 51 is formed on the adjacent structural base 43.
Is selectively formed on the gate electrode 44 located in a region including the junction. By forming the gate electrode connection layer 51, the gate electrodes can be electrically connected reliably.

【0081】図11に示したFEAの製造工程を図12
の工程図を用いて説明する。先ず、図12(a)に示す
ように、図8(a)〜図10(d)に示した工程を経て
形成された構造に対して、隣接する構造基体43の接合
部を含む領域のゲート電極44上に、スクリーン印刷法
を用いてゲート電極接続層51a,bを形成する。
The manufacturing process of the FEA shown in FIG.
The process will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 12A, the gate formed in the region including the junction of the adjacent structural base 43 with respect to the structure formed through the steps shown in FIGS. 8A to 10D. The gate electrode connection layers 51a and 51b are formed on the electrodes 44 by using a screen printing method.

【0082】次いで、図12(b)に示すように、ゲー
ト電極44のパターニングを行う。そして、先に説明し
たように、シリコン酸化膜を14を選択的に除去するこ
とによって、図11に示したFEAが完成する。
Next, as shown in FIG. 12B, the gate electrode 44 is patterned. Then, as described above, the FEA shown in FIG. 11 is completed by selectively removing the silicon oxide film 14.

【0083】なお、ゲート電極44のパターニングを行
った後に、ゲート電極接続層51を形成しても良い。ま
た、ゲート電極接続層51の形成は、スクリーン印刷法
に限らず、電極材を堆積した後パターニングして形成す
ることも可能である。
After patterning the gate electrode 44, the gate electrode connection layer 51 may be formed. Further, the formation of the gate electrode connection layer 51 is not limited to the screen printing method, but may be formed by depositing an electrode material and then patterning it.

【0084】[第5実施形態]図13は、本発明の第5
実施形態に係わるFEAの構成を示す断面図である。図
13において、図7と同一な部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
[Fifth Embodiment] FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is a sectional view showing the composition of FEA concerning an embodiment. In FIG. 13, the same parts as those in FIG.
The description is omitted.

【0085】本実施形態の特徴は、隣接する構造基体6
1a,bの隙間部62に、ガラス,SOG(Spin On Gl
ass ),シリコン酸化物又はシリコン窒化物からなる絶
縁層63が埋め込まれていることである。絶縁層63が
隙間部62に埋め込まれていることによって、ゲート電
極44a,bを形成する際、構造基体61の繋ぎ目の隙
間部62において、ゲート電極44がカソード電極42
上に形成されるのを防ぎ、ゲート電極44とカソード電
極42とが短絡することを防ぐ。
This embodiment is characterized in that the adjacent structural base 6
Glass and SOG (Spin On Gl
ass), and an insulating layer 63 made of silicon oxide or silicon nitride is buried. Since the insulating layer 63 is embedded in the gap 62, when forming the gate electrodes 44 a and 44 b, the gate electrode 44 is connected to the cathode 42 in the gap 62 of the joint of the structural base 61.
The gate electrode 44 and the cathode electrode 42 are prevented from being short-circuited.

【0086】図13に示したFEAの製造工程を図1
4,15の工程図を用いて説明する。
FIG. 1 shows the manufacturing process of the FEA shown in FIG.
This will be described with reference to process diagrams 4 and 15.

【0087】先ず、図14(a)に示した構造は、先に
説明した図8(a)〜図9(c)に示した工程を経て形
成されるものである。図示したように、構造基体61a
と構造基体61bとの間に、隙間部62が生じている。
First, the structure shown in FIG. 14A is formed through the steps shown in FIGS. 8A to 9C described above. As shown, the structural base 61a
A gap 62 is formed between the substrate and the structural base 61b.

【0088】次いで、図14(b)に示すように、基板
61a,b間の隙間部62を埋めるように、絶縁層63
を形成する。
Next, as shown in FIG. 14B, the insulating layer 63 is filled so as to fill the gap 62 between the substrates 61a and 61b.
To form

【0089】次いで、図15(c)に示すように、エッ
チバック法等を用いて、シリコン酸化膜14上の絶縁層
62を除去し、隙間部62に絶縁層を埋め込む。なお、
隙間部62の全てを絶縁層63で埋め込む必要はなく、
隙間部62の開口部を塞ぐように形成されていればよ
い。
Next, as shown in FIG. 15C, the insulating layer 62 on the silicon oxide film 14 is removed by using an etch-back method or the like, and the insulating layer is buried in the gap 62. In addition,
It is not necessary to embed the entire gap 62 with the insulating layer 63,
What is necessary is just to form so that the opening of the clearance part 62 may be closed.

【0090】次いで、図15(d)に示すように、第4
実施形態と同様にゲート電極44a,bを形成した後、
シリコン酸化膜14を選択的に除去することによってF
EAが完成する。
Next, as shown in FIG.
After forming the gate electrodes 44a and 44b as in the embodiment,
By selectively removing silicon oxide film 14, F
EA is completed.

【0091】[第6実施形態]図16は、本発明の第6
実施形態に係わるFEAの構成を示す斜視図である。図
16において、図7と同一な部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
[Sixth Embodiment] FIG. 16 shows a sixth embodiment of the present invention.
It is a perspective view showing the composition of FEA concerning an embodiment. In FIG. 16, the same portions as those in FIG.
The description is omitted.

【0092】本実施形態のFEAの特徴は、隣接する構
造基体43の接合部の下に絶縁層71が形成されている
ことである。隣接する構造基体43の接合部の下に絶縁
層71が形成されていることによって、ゲート電極44
を形成する際に接合部にできた隙間部にゲート電極44
が形成され、ゲート電極44とカソード電極42とが電
気的に接続することがない。
The feature of the FEA of the present embodiment is that an insulating layer 71 is formed below a joint between adjacent structural bases 43. Since the insulating layer 71 is formed below the junction of the adjacent structural base 43, the gate electrode 44
The gate electrode 44 is formed in the gap formed at the joint when forming the gate electrode 44.
Is formed, and the gate electrode 44 and the cathode electrode 42 are not electrically connected.

【0093】図17,18の工程図を用いて、図16に
示したFEAの製造工程を説明する。
The manufacturing process of the FEA shown in FIG. 16 will be described with reference to FIGS.

【0094】先ず、図17(a)に示すように、第3実
施形態の図5(a)〜(d)に示した工程を用いて複数
のエミッタ電極層35を形成した後、芯状抵抗層34の
形成及びパターニングを行った構造基体43a〜dを用
意する。また、石英ガラス基板41上に、カソード電極
42a,b及び絶縁層71が形成された構造基板70を
用意する。なお、絶縁層71は、後工程で構造基板70
上に構造基体43をタイリングする際、隣接する基体4
3の接合部に接する部位に形成されている。
First, as shown in FIG. 17A, a plurality of emitter electrode layers 35 are formed by using the steps shown in FIGS. 5A to 5D of the third embodiment, Structural bases 43a to 43d on which the layer 34 has been formed and patterned are prepared. Further, a structural substrate 70 having the cathode electrodes 42 a and 42 b and the insulating layer 71 formed on the quartz glass substrate 41 is prepared. It should be noted that the insulating layer 71 will be
When tiling the structural base 43 on top, the adjacent base 4
3 is formed at a portion in contact with the joint.

【0095】次いで、図18(b)に示すように、構造
基体43a〜dの芯状抵抗層34が形成されている面と
基板70のカソード電極42a,bが形成されている面
とを接着する。このとき、絶縁層71上に、隣接する構
造基体43の接合部が必ず存在するようにタイリングす
る。
Next, as shown in FIG. 18B, the surfaces of the structural bases 43a to 43d on which the core-shaped resistive layer 34 is formed are bonded to the surfaces of the substrate 70 on which the cathode electrodes 42a and 42b are formed. I do. At this time, tiling is performed so that the joining portion between the adjacent structural bases 43 always exists on the insulating layer 71.

【0096】次いで、図18(c)に示すように、各シ
リコン単結晶基板17の除去、ゲート電極44の堆積,
研磨及びパターニング,シリコン酸化膜14のエッチン
グを行うことによって、FEAが完成する。
Next, as shown in FIG. 18C, the silicon single crystal substrate 17 is removed, the gate electrode 44 is deposited,
The FEA is completed by polishing, patterning, and etching the silicon oxide film 14.

【0097】[第7実施形態]図19,20は、本発明
の第7実施形態に係わる電界放出型冷陰極の製造工程を
示す工程断面図である。
[Seventh Embodiment] FIGS. 19 and 20 are sectional views showing the steps of manufacturing a field emission cold cathode according to a seventh embodiment of the present invention.

【0098】先ず、図19(a)に示すように、仮支持
基板81と、第3実施形態の図5(a)〜(d)に示し
た工程を用いて複数のエミッタ電極層35を形成した
後、芯状抵抗層34の形成及びパターニングを行った構
造基体43a〜dを用意する。そして、支持基板81と
構造基体83a〜dのシリコン基板17面とを仮接着す
る。
First, as shown in FIG. 19A, a temporary support substrate 81 and a plurality of emitter electrode layers 35 are formed by using the steps shown in FIGS. 5A to 5D of the third embodiment. After that, the structural bases 43a to 43d on which the core-shaped resistance layer 34 has been formed and patterned are prepared. Then, the support substrate 81 and the surface of the silicon substrate 17 of the structural bases 83a to 83d are temporarily bonded.

【0099】次いで、図19(b)に示すように、芯状
抵抗層34上にカソード電極83a,bをスクリーン印
刷法を用いて行方向に沿って形成する。なお、芯状抵抗
層34をパターニングする前の構造基体(図6(c))
を仮支持基板81上に仮接着した後、芯状抵抵抗層34
上にカソード電極83を堆積し、芯状抵抗層34及びカ
ソード電極83のパターニングを行っても良い。
Next, as shown in FIG. 19B, cathode electrodes 83a and 83b are formed on the core-shaped resistance layer 34 in the row direction by using a screen printing method. The structural base before patterning the core-shaped resistance layer 34 (FIG. 6C)
Is temporarily bonded on the temporary support substrate 81, and then the core-shaped resistance layer 34 is
The cathode electrode 83 may be deposited thereon, and the core-shaped resistance layer 34 and the cathode electrode 83 may be patterned.

【0100】次いで、図20(c)に示すように、カソ
ード電極83a,bと石英ガラス基板84とを接着す
る。そして、仮支持基板81及びシリコン単結晶基板1
7を除去することによって、図9(c)に示した構造と
同様の構造が形成される。後の工程は、図9(c)〜図
10(e)に示した工程と同様の工程を行うことによっ
てFEAが完成する。
Next, as shown in FIG. 20C, the cathode electrodes 83a and 83b and the quartz glass substrate 84 are bonded. Then, the temporary support substrate 81 and the silicon single crystal substrate 1
By removing 7, a structure similar to the structure shown in FIG. 9C is formed. In the subsequent steps, the same steps as the steps shown in FIGS. 9C to 10E are performed to complete the FEA.

【0101】[第8実施形態]図21は、本発明の第8
実施形態に係わるFEAの構成を示す斜視図である。図
21において、図7と同一な部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
[Eighth Embodiment] FIG. 21 shows an eighth embodiment of the present invention.
It is a perspective view showing the composition of FEA concerning an embodiment. In FIG. 21, the same parts as those in FIG.
The description is omitted.

【0102】本実施形態の特徴は、隣接する構造基体と
接合部と接するカソード電極83(83a,b)の下部
にカソード電極接続導電層92aが形成されていること
である。
The feature of this embodiment is that a cathode electrode connection conductive layer 92a is formed below the cathode electrode 83 (83a, b) which is in contact with the joint between the adjacent structural base.

【0103】カソード電極接続導電層92を形成するこ
とによって、隣接する構造基体83間におけるカソード
電極83の電気的接続を確実にすることができる。
By forming the cathode electrode connection conductive layer 92, electrical connection of the cathode electrode 83 between adjacent structural bases 83 can be ensured.

【0104】図21に示したFEAの製造工程を図22
の工程図を用いて説明する。
The manufacturing process of the FEA shown in FIG.
The process will be described with reference to FIGS.

【0105】先ず、図21(a),(b)に示した工程
を経て形成された構造を複数用意する。そして、表面に
カソード電極接続電極層92a,bが形成されている石
英ガラス基板91を用意する。石英ガラス基板41上の
カソード電極接続導電層92は、隣接する構造基体の接
合部とカソード電極83a,bとの交差部に面するガラ
ス基板41上に形成されている。
First, a plurality of structures formed through the steps shown in FIGS. 21A and 21B are prepared. Then, a quartz glass substrate 91 having the surface on which the cathode electrode connection electrode layers 92a and 92b are formed is prepared. The cathode electrode connection conductive layer 92 on the quartz glass substrate 41 is formed on the glass substrate 41 facing the intersection between the junction of the adjacent structural bases and the cathode electrodes 83a and 83b.

【0106】次いで、カソード電極接続導電層92とカ
ソード電極83とを接着した後、支持基板81、シリコ
ン基板17を除去し、ゲート電極の堆積,研磨及びパタ
ーニング、シリコン酸化膜14のエッチングを行うこと
によってFEAが完成する。
Next, after bonding the cathode electrode connection conductive layer 92 and the cathode electrode 83, the support substrate 81 and the silicon substrate 17 are removed, and the gate electrode is deposited, polished and patterned, and the silicon oxide film 14 is etched. Completes the FEA.

【0107】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上述したFEAを用いてFE
D(Field Emission Display)、或いは電子ビーム露光
装置を形成することも可能である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, by using the above-described FEA,
It is also possible to form a D (Field Emission Display) or an electron beam exposure apparatus.

【0108】また、エミッタ電極層の材料としては、タ
ングステンに限らず、仕事関数の低い種々の材料を用い
ることができる。
Further, the material of the emitter electrode layer is not limited to tungsten, and various materials having a low work function can be used.

【0109】また、ゲート電極の堆積には、スパッタリ
ング法に限らず、蒸着法,印刷法或いは電気メッキ法を
用いることができる。
The deposition of the gate electrode is not limited to the sputtering method, but may be an evaporation method, a printing method, or an electroplating method.

【0110】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゲ
ート電極の厚さが厚いのでゲート配線の抵抗が低く、信
号遅延が起こることがない。また、ゲート電極の厚さが
厚いので、電界誘起応力によって、ゲート電極とエミッ
タとが接触し電気的に接続することがない。
As described above, according to the present invention, since the thickness of the gate electrode is large, the resistance of the gate wiring is low and no signal delay occurs. Further, since the thickness of the gate electrode is large, the gate electrode and the emitter do not come into contact with each other due to an electric field-induced stress and are not electrically connected.

【0112】また、カソード電極が形成された基板上に
複数の構造基体をタイリングし、ゲート電極の堆積及び
CMPを行うことで、ゲート電極を連続的に形成するこ
とが可能となり、隣接する構造基板の間でゲート電極が
切れることがない。
Further, by tiling a plurality of structural bases on the substrate on which the cathode electrode is formed, and performing deposition and CMP of the gate electrode, it is possible to form the gate electrode continuously. The gate electrode does not break between the substrates.

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

【図1】第1実施形態に係わる電界放出型冷陰極の構成
を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a field emission cold cathode according to a first embodiment.

【図2】図1に示した電界放出型冷陰極の製造工程を示
す工程断面図。
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the field emission cold cathode shown in FIG.

【図3】図1に示した電界放出型冷陰極の製造工程を示
す工程断面図。
FIG. 3 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of the field emission cold cathode shown in FIG.

【図4】第2実施形態に係わる電界放出型冷陰極の構成
を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a field emission cold cathode according to a second embodiment.

【図5】図4に示した電界放出型冷陰極の構成を示す工
程断面図。
FIG. 5 is a process sectional view showing the configuration of the field emission cold cathode shown in FIG. 4;

【図6】図4に示した電界放出型冷陰極の構成を示す工
程断面図。
FIG. 6 is a process sectional view showing the configuration of the field emission cold cathode shown in FIG. 4;

【図7】第3実施形態の電界放出型冷陰極の構成を示す
斜視図。
FIG. 7 is a perspective view illustrating a configuration of a field emission cold cathode according to a third embodiment.

【図8】図7に示した電界放出型冷陰極の製造工程を示
す斜視図。
FIG. 8 is a perspective view showing a step of manufacturing the field emission cold cathode shown in FIG.

【図9】第4実施形態に係わるFEAの構成を示す斜視
図。
FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of an FEA according to a fourth embodiment.

【図10】図9に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 10 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 9;

【図11】図9に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 11 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 9;

【図12】図9に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 12 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 9;

【図13】第5実施形態に係わるFEAの構成を示す斜
視図。
FIG. 13 is an exemplary perspective view showing the configuration of an FEA according to a fifth embodiment;

【図14】図13に示したFEAの構成を示す斜視図。FIG. 14 is a perspective view showing the configuration of the FEA shown in FIG. 13;

【図15】第6実施形態に係わるFEAの構成を示す斜
視図。
FIG. 15 is an exemplary perspective view showing the configuration of an FEA according to a sixth embodiment;

【図16】図14に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 16 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 14;

【図17】図14に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 17 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 14;

【図18】第7実施形態に係わるFEAの構成を示す斜
視図。
FIG. 18 is a perspective view showing the configuration of an FEA according to a seventh embodiment.

【図19】図18に示したFEAの構成を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing the configuration of the FEA shown in FIG. 18;

【図20】図18に示したFEAの構成を示す斜視図。FIG. 20 is an exemplary perspective view showing the configuration of the FEA shown in FIG. 18;

【図21】第8実施形態に係わるFEAの製造工程を示
す斜視図。
FIG. 21 is a perspective view showing a process of manufacturing the FEA according to the eighth embodiment.

【図22】図21に示したFEAの製造工程を示す斜視
図。
FIG. 22 is a perspective view showing a manufacturing process of the FEA shown in FIG. 21;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…石英ガラス基板 12…ITO電極層(カソード電極) 13…エミッタ電極層 14…シリコン酸化膜 16…ゲート電極 17…シリコン単結晶基板 18…凹部 19…Al層 20…凸部 21…レジスト 34…芯状抵抗層 35…エミッタ電極層 41…石英ガラス基板 42a,b…カソード電極 43a〜d…構造基体 44a,b…ゲート電極 51a,b…ゲート電極接続導電層 61…構造基体 62…隙間部 63…絶縁層 71…絶縁分離層 81…支持基板 83a,b…カソード電極 92a,b…カソード電極接続導電層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Quartz glass substrate 12 ... ITO electrode layer (cathode electrode) 13 ... Emitter electrode layer 14 ... Silicon oxide film 16 ... Gate electrode 17 ... Silicon single crystal substrate 18 ... Concave part 19 ... Al layer 20 ... Convex part 21 ... Resist 34 ... Core-shaped resistive layer 35 Emitter electrode layer 41 Quartz glass substrate 42a, b Cathode electrode 43a-d Structural base 44a, b Gate electrode 51a, b Gate electrode connection conductive layer 61 Structural base 62 Gap 63 ... insulating layer 71 ... insulating separating layer 81 ... supporting substrate 83a, b ... cathode electrode 92a, b ... cathode electrode connecting conductive layer

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板上に形成されたカソード電極と、 このカソード電極上に形成され、先端部が先鋭な凸部を
有するエミッタ電極層と、 このエミッタ電極層の表面に沿って形成され、前記凸部
の先端部領域が除去された絶縁層と、 この絶縁層上に平坦な表面をもって形成され、前記凸部
の先端部領域に開口部が設けられたゲート電極とを具備
してなることを特徴とする電界放出型冷陰極。
A cathode electrode formed on the insulating substrate; an emitter electrode layer formed on the cathode electrode and having a sharp projection at a tip end; and formed along the surface of the emitter electrode layer; An insulating layer in which a tip region of the projection is removed, and a gate electrode formed with a flat surface on the insulating layer and having an opening in the tip region of the projection. A field emission type cold cathode characterized by the following.
【請求項2】絶縁基板上に行方向に沿って複数本配列形
成されたカソード電極と、これらのカソード電極に電気
的に接続され先端が先鋭な凸部が行方向及び列方向に2
次元配置されたエミッタ電極層と、列方向に沿って複数
本配列され、それぞれの凸部の先端部から電子を引き出
し、該先端部上に開口部を有するゲート電極とを含む電
界放出型冷陰極であって、 前記エミッタ電極層は、前記カソード電極上に密接して
配列された複数の構造基体にそれぞれ形成され、 各構造基体のエミッタ電極層上には、各凸部の先端部領
域が除去され、該電極層の表面に沿って絶縁層が形成さ
れ、 前記ゲート電極は、列方向に隣接する構造基体の絶縁層
上に連続形成され、その表面が平坦であることを特徴と
する電界放出型冷陰極。
2. A plurality of cathode electrodes arranged and formed in a row direction on an insulating substrate, and a plurality of convex portions which are electrically connected to the cathode electrodes and have sharp tips are formed in the row direction and the column direction.
A field emission cold cathode including a two-dimensionally arranged emitter electrode layer, a plurality of emitter electrodes arranged along the column direction, extracting electrons from the tips of the respective protrusions, and a gate electrode having an opening on the tips. The emitter electrode layer is formed on each of a plurality of structural bases closely arranged on the cathode electrode, and a tip region of each projection is removed on the emitter electrode layer of each structural base. An insulating layer is formed along the surface of the electrode layer; and the gate electrode is formed continuously on the insulating layer of the structural base adjacent in the column direction, and has a flat surface. Type cold cathode.
【請求項3】隣接する構造基体の接合部と各ゲート電極
との交差部を含む領域の前記ゲート電極上に、ゲート電
極接続導電層が選択的に形成されていることを特徴とす
る請求項2に記載の電界放出型冷陰極。
3. A gate electrode connecting conductive layer is selectively formed on the gate electrode in a region including an intersection between a junction of an adjacent structural base and each gate electrode. 3. The field emission cold cathode according to 2.
【請求項4】隣接する構造基体の隙間に、該隙間の開口
部を塞ぐ第1の分離絶縁体が形成されていることを特徴
とする請求項2に記載の電界放出型冷陰極。
4. The field emission cold cathode according to claim 2, wherein a first isolation insulator for closing an opening of the gap is formed in a gap between adjacent structural bases.
【請求項5】隣接する構造基体の接合部は、前記絶縁基
板上に形成された第2の分離絶縁体上に形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の電界放出型冷陰極。
5. The field emission cold cathode according to claim 2, wherein a joint between adjacent structural bases is formed on a second isolation insulator formed on the insulating substrate. .
【請求項6】隣接する構造基体の接合部を含む領域のカ
ソード電極の下部に、カソード電極接続導電層が形成さ
れていることを特徴とする請求項2に記載の電界放出型
冷陰極。
6. The field emission cold cathode according to claim 2, wherein a cathode electrode connection conductive layer is formed below the cathode electrode in a region including a junction between adjacent structural bases.
【請求項7】モールド基板に底部が先鋭な凹部を形成す
る工程と、 前記モールド基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上にエミッタ電極層を形成する工程と、 前記エミッタ電極層上にカソード電極を形成する工程と
から構造基体を形成する工程と、 前記構造基体と絶縁基板とを前記エミッタ電極層が介在
するように接着する工程と、 前記モールド基板を除去し、前記凹部内に形成されてい
た前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶縁層の平坦部
に対して突出し、先端が先鋭な凸部を露出させる工程
と、 前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆うゲート電極を
形成する工程と、 前記ゲート電極の表面をほぼ均一にエッチング又は研磨
し、前記凸部の絶縁層を露出させる工程と、 露出した前記絶縁層を選択的にエッチングし、先端が先
鋭な前記エミッタ電極層の凸部を露出させる工程とを含
むことを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
7. A step of forming a recess having a sharp bottom in a mold substrate; a step of forming an insulating layer on the mold substrate; a step of forming an emitter electrode layer on the insulating layer; A step of forming a structural base from a step of forming a cathode electrode thereon; a step of bonding the structural base and an insulating substrate so that the emitter electrode layer intervenes; and The emitter electrode layer and the insulating layer formed on the insulating layer are projected to a flat portion of the insulating layer, and a step of exposing a sharp tip is formed on the insulating layer. A step of forming a covering gate electrode; a step of substantially uniformly etching or polishing the surface of the gate electrode to expose the insulating layer of the projection; and selectively etching the exposed insulating layer. Field emission cathode fabrication method, which comprises a step of exposing the protrusion of sharp said emitter electrode layer.
【請求項8】モールド基板に底部が先鋭な凹部を設ける
工程と、 前記モールド基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上に、エミッタ電極層を形成する工程とから
構造基体を形成する工程と、 前記構造基体と絶縁基板上に形成されたカソード電極と
を、エミッタ電極層が介在するように接着する工程と、 前記モールド基板を除去し、前記凹部内に形成されてい
た前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶縁層の平坦部
に対して突出し、先端が先鋭な凸部を露出させる工程
と、 前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆うゲート電極を
形成する工程と、前記ゲート電極の表面をほぼ均一にエ
ッチング又は研磨し、前記凸部の絶縁層を露出させる工
程と、 露出した前記絶縁層を選択的にエッチングし、先端が先
鋭な前記エミッタ電極層の凸部を露出させる工程とを含
むことを特徴とする電界放出型冷陰極の製造方法。
8. A structural base is formed from a step of providing a concave portion having a sharp bottom in a mold substrate; a step of forming an insulating layer on the mold substrate; and a step of forming an emitter electrode layer on the insulating layer. Bonding the structural substrate and a cathode electrode formed on an insulating substrate so that an emitter electrode layer is interposed therebetween; and removing the mold substrate and forming the emitter formed in the concave portion. A step of exposing the electrode layer and the insulating layer to a flat portion of the insulating layer and exposing a sharp tip, and a step of forming a gate electrode on the insulating layer to cover the tip of the convex portion. A step of substantially uniformly etching or polishing the surface of the gate electrode to expose the insulating layer of the projecting portion; and selectively etching the exposed insulating layer so that the tip of the projecting portion of the emitter electrode layer is sharp. Field emission cathode fabrication method, which comprises a step of exposing the.
【請求項9】モールド基板に底部が先鋭な凹部を複数個
形成する工程と、 前記モールド基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上にエミッタ電極層を形成する工程とを含ん
で形成される構造基体を複数形成する工程と、 それぞれの構造基体と絶縁基板上に行方向に沿って形成
されたカソード電極とを、前記エミッタ電極層が介在
し、且つ隣接する構造基体が密着するように接着する工
程と、 各モールド基板を除去し、前記凹部内に形成されていた
前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶縁層の平坦部に
対して突出し、先端が先鋭な複数個の凸部を露出させる
工程と、 前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆うゲート電極材
を形成する工程と、 前記ゲート電極材の表面をほぼ均一にエッチング又は研
磨し、前記凸部の絶縁層を露出させる工程と、 前記ゲート電極材をパターニングし列方向に沿った複数
のゲート電極を形成し、露出した前記絶縁層を選択的に
エッチングし先端が先鋭なエミッタ電極層の凸部を露出
させる工程とを含むことを特徴とする電界放出型冷陰極
の製造方法。
9. A method comprising: forming a plurality of concave portions having sharp bottoms in a mold substrate; forming an insulating layer on the mold substrate; and forming an emitter electrode layer on the insulating layer. A step of forming a plurality of structural bases to be formed, and each of the structural bases and the cathode electrode formed along the row direction on the insulating substrate are brought into close contact with the adjacent structural bases with the emitter electrode layer interposed therebetween. And removing each mold substrate, the emitter electrode layer and the insulating layer formed in the concave portion project from a flat portion of the insulating layer, and a plurality of convex portions having a sharp tip. Exposing a portion; forming a gate electrode material on the insulating layer to cover a tip of the projection; etching or polishing the surface of the gate electrode material substantially uniformly; insulating the projection; Exposed layers Patterning the gate electrode material to form a plurality of gate electrodes along a column direction, selectively exposing the exposed insulating layer to expose a protruding portion of the emitter electrode layer having a sharp tip. A method for producing a field emission cold cathode, comprising:
【請求項10】前記ゲート電極を形成する工程の前に、
隣接する構造基体間の隙間を塞ぐ第1の分離絶縁体を形
成することを特徴とする請求項9に記載の電界放出型冷
陰極の製造方法。
10. The method according to claim 1, wherein before the step of forming the gate electrode,
The method for manufacturing a field emission cold cathode according to claim 9, wherein a first isolation insulator for closing a gap between adjacent structural substrates is formed.
【請求項11】前記ゲート電極の表面をほぼ均一にエッ
チング又は研磨した後、 隣接する構造基体の接合部と前記ゲート電極との交差部
を含む領域のゲート電極上に、選択的にゲート電極接続
導電層を形成すること特徴とする請求項9に記載の電界
放出型冷陰極の製造方法。
11. The method according to claim 11, wherein after substantially uniformly etching or polishing the surface of the gate electrode, the gate electrode is selectively connected to the gate electrode in a region including the intersection of the junction of the adjacent structural base and the gate electrode. The method according to claim 9, wherein a conductive layer is formed.
【請求項12】それぞれの構造基体と、前記絶縁基板上
に形成されたカソード電極を接着する際、 隣接する構造基体の接合部を、前記絶縁基板上に形成さ
れた第2の分離絶縁体上に形成することを特徴とする請
求項9に記載の電界放出型冷陰極の製造方法。
12. When bonding each of the structural bases to the cathode electrode formed on the insulating substrate, the bonding portion between the adjacent structural bases is formed on the second isolation insulator formed on the insulating substrate. The method according to claim 9, wherein the cold cathode is formed.
【請求項13】モールド基板に底部が先鋭な凹部を複数
個形成する工程と、 モールド基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層上にエミッタ電極層を形成する工程とを含ん
で形成される構造基体を複数形成する工程と、 支持基板上にそれぞれの構造基体を、各モールド基板と
該支持基板とが接し、且つ隣接する構造基体を密着させ
て配列する工程と、 前記エミッタ電極層上にカソード電極を行方向に沿って
形成する工程と、 前記カソード電極と構造基板とを接着する工程と、 前記支持基板及びモールド基板を除去し、前記凹部内に
形成されていた前記エミッタ電極層及び絶縁層が、該絶
縁層の平坦部に対して突き出た複数個の凸部を露出させ
る工程と、 前記絶縁層上に、前記凸部の先端部を覆うゲート電極材
を形成する工程と、 前記ゲート電極材の表面をほぼ均一にエッチング又は研
磨し、前記凸部の絶縁層を露出させる工程と、 前記ゲート電極材をパターニングし列方向に沿った複数
のゲート電極を形成し、露出した前記絶縁層を選択的に
エッチングし先端が先鋭なエミッタ電極層の凸部を露出
させる工程とを含むことを特徴とする電界放出型冷陰極
の製造方法。
13. A method comprising: forming a plurality of concave portions having sharp bottoms on a mold substrate; forming an insulating layer on the mold substrate; and forming an emitter electrode layer on the insulating layer. Forming a plurality of structural bases to be formed; arranging each of the structural bases on a supporting substrate in such a manner that each mold substrate and the supporting substrate are in contact with each other and the adjacent structural bases are brought into close contact with each other; Forming a cathode electrode along a row direction thereon; bonding the cathode electrode to a structural substrate; removing the support substrate and the mold substrate; and forming the emitter electrode layer formed in the recess. And an insulating layer, exposing a plurality of convex portions protruding from a flat portion of the insulating layer; and forming a gate electrode material on the insulating layer to cover a tip portion of the convex portion, Previous A step of substantially uniformly etching or polishing the surface of the gate electrode material to expose the insulating layer of the convex portion; Selectively etching the layer to expose a protruding portion of the emitter electrode layer having a sharp tip.
【請求項14】前記構造基板は、絶縁基板と、該絶縁基
板上に形成されたカソード電極接続導電層とから形成さ
れ、 前記カソード電極導電接続層上に隣接する構造基体の接
合部と該カソード電極との交差部が位置するように、前
記カソード電極と前記構造基板とを接着することを特徴
とする請求項13に記載の電界放出型冷陰極の製造方
法。
14. The structure substrate is formed of an insulating substrate and a cathode electrode connecting conductive layer formed on the insulating substrate, and a joining portion of a structural base adjacent to the cathode electrode conductive connecting layer and the cathode are formed. 14. The method according to claim 13, wherein the cathode electrode and the structural substrate are bonded so that an intersection with the electrode is located.
【請求項15】前記モールド基板はシリコン単結晶基板
であることを特徴とする請求項7,8,9又は13の何
れかに記載の電界放出型冷陰極の製造方法。
15. The method according to claim 7, wherein the mold substrate is a silicon single crystal substrate.
【請求項16】前記ゲート電極材を研磨するに際し、化
学的機械研磨法を用いることを特徴とする請求項7,
8,9又は13の何れかに記載の電界放出型冷陰極の製
造方法。
16. A polishing method according to claim 7, wherein said gate electrode material is polished by a chemical mechanical polishing method.
14. The method for producing a field emission cold cathode according to any one of 8, 9, and 13.
【請求項17】前記ゲート電極材を印刷法或いは電気メ
ッキ法を用いて形成することを特徴とする請求項7,
8,9又は13の何れかに記載の電界放出型冷陰極の製
造方法。
17. The method according to claim 7, wherein said gate electrode material is formed by a printing method or an electroplating method.
14. The method for producing a field emission cold cathode according to any one of 8, 9, and 13.
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JP2006134794A (en) * 2004-11-09 2006-05-25 Sony Corp Field emission element, its method for manufacture and image display device using field emission element

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