JPH11510639A - 簡略陽極を具備した側方エミッタ電界放出デバイスおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 側方電界放出デバイス（１０）は、基板（２０）にほぼ平行な側方エミッタ（１００）と簡素化された陽極構造（７０）とを有する。陽極の上表面は側方エミッタの面から正確に間隔を置いて離されており、適切なバイアス電圧が供給された際に電界放出によって側方エミッタ陰極のエッジから放出される電子を受け取る。このデバイスは、ダイオードとしても、または三極管、四極管等制御電極（１４０）を有し、この制御電極に供給された電気信号でエミッタから陽極への電流を制御する事が出来るようにに配置されているものとして構成することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 簡略陽極を具備した側方エミッタ電界放出デバイスおよびその製造法 産業上の利用分野 本発明は、一般的に集積電界放出マイクロ電子デバイスに係わり、更に詳細に は簡略陽極構造を具備し特に電界放出表示器での使用に適した側方エミッタ電界 放出デバイスと、その様なマイクロ電子デバイスを製造するための簡略化された 方法に関する。 従来の技術 電界放出表示器は、液晶表示器の魅力的な代替および交換品と考えられる。何 故ならばそれらの製造コストが低く複雑でも無く、電力消費が少なく、高輝度で 、また視野角度の範囲が改善されるためである。更に一般的にマイクロ電子電界 放出デバイスもまた、多くのアプリケーション分野で半導体デバイスの魅力的な 代替品であり、高性能が可能であり、また物質純度の厳密な制御を必要としない 広い範囲の材料を用いながら、半導体製造で使用されているものと類似の製造工 程および設備で製造出来る。真空マイクロ電子の一般問題に関する評論が１９９ ２年に発行された：ハインス・エイチ・ブスタ「真空マイクロ電子−１９９２」 、マイクロ機械およびマイクロエンジニアリング機関誌、巻２、第２（１９９２ 年６月）。キャサリン・ダービシャー（Katherine Derbyshire）による論文、「 ＡＭＬＣＤを超えて：電界放出表示器？（Beyond AMLCDs:Field Emission Displ ay?）」ソリッドステート技術、巻３７第１１号（１９９４年１１月）ページ５ ５−６５、は電界放出デバイスのいくつかの拮抗する設計の製造方法および動作 原理を纏めており、電界放出デバイスの平板表示器へのアプリケーションのいく つかを論じている。金属からの電子の冷陰極電界放出理論は多くの教科書および 研究論文で論じられており、これらにはアール・オー・ジェンキンス（R.O.Jenk ins ）およびダブリュー・ジー・トローデン（W.G.Trodden ）の研究論文「固体 からの電子およびイオン放出」（Electron and Ion Emission From Solids）（ ドーバー出版社、ニューヨーク、ＮＹ，１９６５）第４章が含まれる。 表記法並びに名称 エミッタおよび陰極という用語は、本明細書を通して電界放出陰極の意味で互 換的に使用されている。「制御電極」という用語は、ここでは三極真空管内の制 御グリッド機能と類似の電極を意味する。この様な電極はまた電界放出デバイス 関連技術文献の中では「ゲート」とも呼ばれている。オーム接点とは、ここでは 非整流性電気接点を意味する。燐光体は、本明細書の中では陰極ルミネセンスを 特徴とする物質を意味する。燐光体の説明の中では従来からの名称が用いられて いる。この中で主または母体成分の化学式が最初に与えられ、続いてコロンと活 性体（主結晶を発行させる不純物質）の式が、ZnS:Mnの様に示される。ここで硫 化亜鉛が主成分でマンガンが活性体である。 関連技術の説明 冷陰極からの電子の電界放出を用いたマイクロ電子デバイスは、種々の目的に 向けて開発されてきており、高速スイッチング、温度変化および放射特性の良さ 、低電力消費などの多くの特長を示している。関連技術に於けるマイクロ電子電 界放出デバイスのほとんどは、エミッタを有し、これは基板に対して直角に、一 般的には基板から遠ざかるように、また時には基板に向かうように突き刺さって いる。この型式のデバイスの例は、スピント（Spindt）その他による米国特許第 ３、７８９、４７１号、ブロディー（Brodie）による米国特許第４、７２１、８ ８５号、プリバート（Pribat）その他による米国特許第５、１２７、９９０号、 ツィマーマン（Zimmerman ）による米国特許第５、１４１、４５９号および第５ 、２０３、７３１号、そしてダービシャーによる先に述べた論文の中に示されて いる。この様な構造では陽極は、典型的に基板に平行な透明なフェースプレート をしており、陰極ルミネセンスによる表示光出力を生成する蛍光体を載せている 。冷陰極マイクロ電子デバイスのいくつかは、その基板にほぼ平行な平面を向い ている電界エミッタを有しており、これらの例は、ランベ（Lambe ）による米国 特許第４、７２８、８５１号、リー（Lee ）その他による米国特許第４、８２７ 、１７７号、およびクローニン（Cronin）その他による米国特許第５、２３３、 ２６３号および第５、３０８、４３９号に示されている通りである。クローニン その他による最後の２つの特許の用語「側方電界放出」および「側方陰極」また は 「側方エミッタ」は、ここでは電界エミッタチップまたはブレードエッジが側方 方向、すなわち基板にほぼ平行な方向を指している構造を参照するように用いら れている。従来技術に於けるその様な側方陰極構造では、陽極は基板およびエミ ッタにほぼ直角な方向を向いているか（クローニンその他による米国特許第５、 ２３３、２６３号および第５、３０８、４３９号の様に）、またはエミッタと同 一表面上にあるか（リーその他による米国特許第４、８２７、１７７号の様に） 、または透明基板を必要としている（ランベによる米国特許第４、７２８、８５ １号の様に）。側方陰極形状を用いたデバイス構造および製造工程の中には、非 常に細かな陰極エッジまたはチップおよび内部素子寸法、位置決め、容量および 必要なバイアス電圧が正確に制御出来るといった独特の特長が見いだされる。 本発明により解決される問題 もしも側方電界放出デバイスが蛍光体塗布陽極を具備した表示器セルの中で使 用される場合、多くの問題が生じる。従来技術による構造の中には、陰極ルミネ センスが側方エミッタに向いている陽極のエッジ部の非常に狭い領域でのみ生じ るものがある。その他のものでは蛍光体から放出された光が不透明な電極でぼか されたり、または蛍光体層自身またはフェースプレートで吸収される可能性があ る。従来技術による構造の中には、非常に高い陽極電圧を使用しなければならな いものがある。低電圧電子電界放出デバイス表示素子（例えば、エミッタに対す る陽極電位が１０ボルト未満）では、蛍光体への実際の電子透過は、１ナノメー トル程度である。従って従来技術による側方電子電界放出デバイス表示素子を用 いた表示器では、陰極ルミネセンスによる光放出は、エミッタ素子に面している 蛍光体のエッジに沿って生じる。更に、スピンド型の様なその他の電子電界放出 表示器（スピンドその他による特許およびここで先に引用したエイチ・エイチ・ ブスタ（H.H.Busta ）による評論に記載されている）は、典型的に観察者に面し ている蛍光体表面の反対側の蛍光体表面で光を放出する。 ここに説明されているデバイス構造は、側方電子エミッタを有し、これは陽極 蛍光体の上方に距離を置いて設置されている。適切なバイアスを供給することで 放出された電子は、蛍光体の上部表面の上に広がり、その他の側方電子電界放出 デバイス表示素子に比較して、蛍光体素子のより広い領域の上に衝突する。この 新たな構造をしていることにより、光は観察者から直接見える方向に放出される ので、従来技術構造の場合のように蛍光体を通過することで減衰されることは無 い。また光は従来技術構造の場合よりもセル領域のより広い部分で発生される。 側方エミッタ電界放出表示素子の従来技術の説明では、その様な陽極素子の蛍光 体にバイアス電圧接点をどの様に供給するかを示していない。ここに記述する新 たな構造は、蛍光体の下側に設置された（「埋め込まれた」）金属陽極接点を有 し、また電気的バイアスを供給するために表面から、その埋め込み接点に接続す るための装置を有するはずである。 側方エミッタ型構造は、先に説明したような著しい特長を有する一方、今まで 内部素子寸法および配置を正確に制御する事の出来るこれらの側方エミッタ電界 放出デバイスは、製造するのにやや高価であったが、それは比較的多くの材料お よび処理工程ステップを使用するからである。これらの処理工程ステップは、い くつかの寸法を定めるスペーサを形成するのに必要な捨て材料の共形層（confor mal layers）を使用するステップを含んでいた。本発明は、製造時に必要な材料 および処理工程ステップのいくつかを取り除き、製造時間とコストを削減しまた 簡素化された陽極構造を提供する一方で、側方陰極構造および側方陰極型設計の 本質的自動配置の特長を維持している。このより簡素化された構造およびより簡 素で、高価でない製造法は、表示器素子用に使用された蛍光体陽極を有する電界 効果デバイスおよび蛍光体を持たない電界効果デバイスの両方に効果的である。 従って本発明は、従来技術の中に存在するいくつかの問題を解決する。 本発明の狙い、目的および特長 本発明の１つの重要な目的は、表示器の各セルからの改善された光放出を具備 した表示器を提供することである。関連する目的は表示器セルとして特に適した 電界放出デバイスである。別の関連する目的は、表示器の観察者に対してより直 接的に向かうことを狙いとするように蛍光体から光を放出することを可能とする 電界放出表示器である。別の関連する目的は、側方エミッタ型の従来技術デバイ スよりも、光放出領域がセル領域のより広い部分を占める電界放出表示器セル構 造である。本発明の別の目的は、改善された側方エミッタ電界放出表示器デバイ スのその他特徴および特長を実現することを可能とする金属化構造である。特定 の目的は、表示器セルの蛍光体表面のどの部分も不鮮明とはしない陽極電気接点 構造である。関連する目的は、放出光を表示器の観察者に向けて反射する鏡のよ うに動作する事の出来る陽極接点である。別の目的は、クーロン的経年劣化を低 減または除去することで性能を改善する表示器セル陽極構造である。別の特定の 目的は、単一金属化ステップで形成される制御電極構造を有することで簡素化さ れた表示器セルである。本発明の全体的な目的は、側方エミッタ電界放出デバイ スの全ての既知の特長を損なうことのない改善された表示器であって、以下を含 むものである。非常に精細な陰極エッジまたはチップ、陰極と陽極間距離の正確 な制御（デバイス動作電圧を低減するためおよびデバイス間のばらつきを削減す るため）、陰極と制御電極間距離の正確な制御（制御電極と陰極の重なりを制御 し、内部電極キャパシタンスおよび更に詳細には必要なバイアス電圧を制御する ため）、制御電極と陰極構造の固有の整列、陽極構造の制御電極および陰極に対 する自動整列、および改良された配置密度。側方エミッタ電界放出デバイスの既 知の特長を維持することに関連する本発明の別の目的は、集積構造で提供される 非常に優れた設計の柔軟性であり、これはデバイス間の内部接続を削減すること で、コストを低減しデバイス信頼性および性能を向上させる。本発明の別の重要 な目的は、既存のマイクロ電子製造技術および装置を使用し、集積側方エミッタ 電界放出表示器デバイスセル構造を経済的な生産性および精密な制御並びにデバ イス寸法および整列の再現性を保ちながら製造するための処理工程である。本発 明の主要な目的は、側方エミッタ電界放出デバイス用の簡素化された陽極構造で ある。本発明の別の主要な目的は、自己整列側方エミッタ電界放出デバイスの別 の製造方法では必要とするいくつかのマスクを除去し、製造時間とコストとを削 減する製造処理工程である。 発明の要約 本発明の１つの特徴として、基板にほぼ平行な側方エミッタと簡素化された陽 極構造とを具備した電界放出デバイスが製造される。側方エミッタ電界放出デバ イスは、薄膜エミッタ陰極を有し、その厚さは数百オングストローム未満で、小 さな曲率半径を有する放出ブレードエッジまたはチップを有する。簡素化された 陽極デバイスもまた、１つまたはいくつかの制御電極を有する。陽極の上部表面 は、側方エミッタ面から正確な距離だけ間隔を置いて離されており、適切なバイ アス電圧が印可された際に側方エミッタ陰極のブレードエッジまたはチップから 電界放出で放射された電子を受ける。このデバイスは、ダイオード、または１つ または複数の制御電極を有し、この制御電極に供給された電気的信号によりエミ ッタから陽極への電流を制御出来るように配置されている三極管、四極管として 構成する事が可能である。１つの特に簡単な実施例に於いて、単一制御電極がエ ミッタエッジまたはチップの上部または下部平面内に配置されていて、そのエッ ジに対して自動的に整列されている。簡素化されたデバイスは、特に、電界放出 アレイを含むアレイ内で使用されるのに適している。 本発明の別の特徴として、半導体集積回路製造と同様の処理工程ステップを使 用した新規な製造処理工程が、新規なデバイスおよびそれらのアレイを製造する ために使用されている。製造処理工程の種々の実施例は、導電性または絶縁性基 板を使用することを可能とし、また種々の機能および複雑さを有するデバイスを 製造することを可能とする。陽極は簡単に製造でき、共形塗膜で作られたスペー サで形成された従来技術の処理工程を使用することは不要である。簡素化された 陽極デバイス用の提出された製造処理工程に於いて、以下のステップが実行され る。陽極フィルムが蒸着される。絶縁フィルムが陽極フィルムの上に蒸着される 。極薄導電エミッタフィルムが絶縁物の上に蒸着されパターン取りされる。溝開 口がエミッタおよび絶縁物を通り陽極フィルムで止まるまでエッチングされ、こ れにより自動的に整列されたエミッタの放出エッジが形成される。そしてエミッ タエッジから陽極に電子の電界放出を引き起こすのに十分な電気的バイアスをエ ミッタおよび陽極に供給するための手段が準備される。陽極フィルムは、電界放 出表示器で使用されるのに特に適したデバイス用蛍光体を含む。製造処理工程は 、また付加的な絶縁フィルムを蒸着するステップおよび付加的な導電性フィルム または制御電極を蒸着するためのステップを含むことも可能であり、これらはエ ミッタブレードエッジまたはチップと自動的に整列される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に基づき製造された電界放出デバイスの提出されたアレイ実施 例の一部の平面図を示す。 図２は、本発明に基づき製造された単一電界放出デバイスの１つの実施例の側 立断面図を示す。 図３は、単一電界放出デバイスの代替的な実施例の側立断面図を示す。 図４ａおよび図４ｂは、共に本発明に基づき実施される製造処理工程の１つの 実施例の流れ図を示す。 図５ａおよび図５ｂは、共に図４ａおよび図４ｂの処理工程の結果に対応する 一連の側立断面図を示す。 実施例の詳細な説明 図１は、本発明に基づき製作された電界放出デバイスの提出されたアレイ実施 例の一部の平面図を示す。図１の単純なアレイに於いて、各電界放出デバイスは 、１つの陽極を少なくとも１つの別のデバイスと共有し、各陽極は２つまたはそ れ以上のデバイスで共有されている。図１内のエミッタのいくつかは、また２つ のデバイスで共有されている。このデバイス間での素子の共有は、本発明を使用 したりまたは動作させる上で必要ではないが、高密度( 単位領域当たりのデバイ スの個数の意味で)のアレイを設計したり製造する上で、しばしば有用である。 本発明に基づき製造されるデバイスの基本的な特徴は、図２に示す単独デバイス を考えることではっきりと理解されるであろう。 図２は、本発明に基づき製造された単独電界放出デバイスの１つの実施例の側 立断面図を示す。全体として１０として表記されている電界放出デバイスは、平 坦な基板２０の上に製造されている。絶縁物の層３０は、広い上表面を有し、こ れはその他の素子を説明するのに便利な基準面４０を定めている。導電材料の層 ５０は、埋め込み型接点層として使用される。注意しておきたいのは、導電層５ ０は、図２に示すように基準面上にあっても、または絶縁体３０内に形成された 窪みの中に蒸着された導電層５０を平面化した結果の平面として製造されても構 わない。後者の場合、導電層５０の上表面は、基準平面４０上に横たわることに なる。絶縁物の層６０が基準平面４０上に、導電層５０を覆うように製造される 。平面４０に平行な導電層が陽極７０として機能する。本明細書の残り部分およ び添付の請求範囲を読むことで明らかとなるように、以下に説明される提出され た製造工程は、陽極７０の上表面を側方エミッタ１００の面の下側に自動的に配 置 する。図２に示すような、いくつかのデバイスが独立した陽極をゆするような実 施例に対して、隣接するデバイスの陽極は、分離されて互いに絶縁物８０の領域 で絶縁されている。図２の左側に、隣接するデバイスの陽極７０の小さな部分が 絶縁物８０の左側に示されている。この部分は、ここで説明している単一デバイ スの構造および動作には含まれていない。予め定められた厚さの絶縁層９０が、 基板に平行に製造される。エミッタ層１００を形成する極薄導電層が、また基板 に並行に製造されパターン取りされて、側方エミッタを形成する。導電接点１２ ０は、エミッタ層１００を埋め込み接点層５０に接続する。もしも、このデバイ スがエミッタ１００の上側に制御電極１４０を持つ必要がある場合は、２つの追 加層が製造される。絶縁物の層１３０と制御電極１４０を形成するようにパター ン取りされた導電層とである。このデバイス( 後程更に詳しく説明する)の製造 工程に於いて、開口１６０が方向性エッチングを用いて具備されている。この開 口は、陽極の上に横たわる全ての導電体そして/ または絶縁体層を通して下側の 、陽極７０の上表面まで延びている。開口１６０をエッチングする工程でブレー ドエッジまたはチップ１００が形成され、ここで側方エミッタ薄形フィルム１０ ０がエッチングの後終端する。ブレードエッジまたはチップ１１０は、非常に小 さな曲率半径を有し、これは極薄側方エミッタ層１００の厚さの半分に制限され ている。側方エミッタフィルム１００の好適な厚さは、約３００オングストロー ム未満であり、これは側方エミッタブレードエッジまたはチップの曲率半径を約 １５０オングストローム未満に制限している。当業者には理解されるように、こ の曲率半径は、低供給バイアス電圧で冷陰極電界放出を引き起こすのに十分な電 界をチップ１１０部に生成させる上で非常に重要な要因である。電界放出を引き 起こす上で効果的な電界を決定する上で重要な別の要因は、絶縁フィルム９０の （予め定められた）厚さである。従来型半導体集積回路処理工程でのフィルム厚 制御の程度は、絶縁フィルム９０の厚さを希望する精度に制御するのに十分であ る。本発明に基づいて製造されたデバイスは、１０から５０ボルトまたはそれ以 下で供給されるバイアス電圧で動作される。図２の提出された実施例に於いて、 陽極７０は、少なくとも部分的に側方エミッタ１００の下側に延びている。すな わち、陽極７０は、開口１６０の側壁で定められる放出エッジ１１０を通る垂直 面を超えて延びている。 デバイスの種々の電極への電気的接続は、従来からの方法で行われており、従 って図の中には示されていないことに注意されたい。これらの電気的接続は、例 えば図２の側立断面図の外側面に横たわる垂直スタッドで行われる。例えば、導 電性スタッドは、エミッタ１００そして／または埋め込みがた接点層５０からエ ミッタバイアス電圧が供給されるはずの表面導電性パッドまで延びている。同様 の電気的接続がエミッタ接続から電気的に絶縁されて、陽極７０まで行われ陽極 バイアス電圧の供給を行なうはずである。同様に、このデバイスが三極管または 四極管等で制御電極を有する場合、制御電極１４０へ制御信号を供給するために 電気的接続が必要である。今説明した構成を逆にすることも可能であり、すなわ ちエミッタ接続を直接表面パッドに行い、また埋め込み型接点層５０は、陽極接 点に使用される。もちろん、電子の電界放出を生じさせるために供給されるバイ アス電圧は、陽極をエミッタに対して正にしなければならない。同一基板上に製 造される種々のデバイスは、同一の物理的構造の電気的接続である必要はない。 埋め込み型陽極接点を有するデバイスが有っても良いし、一方で同一基板上のそ の他のデバイスは、埋め込み型エミッタ接点を有していても構わない。この様な 構成は、１つのデバイスのエミッタが別のデバイスの陽極に接続される様な回路 内でコンパクトで効率的な回路配置を可能とする。この様な構成を用いて、同一 面内に横たわり類似していなく、かつ接続される予定の無い接続は、横方向に間 隔を置かれたり、そして／または、それらの間に蒸着された挿入絶縁物質を用意 することで電気的に独立に保たれており、これらは従来技術で知られている通り である。 図３は、本発明に基づき製造された単一電界放出デバイスの別の代替実施例の 側立断面図を示す。図３の側方エミッタ電界放出デバイスは、ダイオードデバイ スであり、制御電極は持たない。図３に示されるデバイスの全体として７０と示 されている陽極は、蛍光体層７５を含み、これは陽極７０の一部である。もしも 、この陽極蛍光体が導電性を有する場合、全陽極７０を蛍光体で構成することも 可能である。図３の陽極７０は、代替実施例を図示するために、別に区別される 蛍光体フィルム７５を具備するように示されている。図３のデバイスが図２と異 な っている点は、また、陽極７０が側方エミッタ１００の放出ブレードエッジまた はチップ１１０の下側に延びていないところである。図３に示されている代替構 造を説明する別の方法は、開口１６０であり、その側壁が側方エミッタ１００の 放出エッジ１１０を含む垂直面を定めており、これが陽極７０の水平部を超えて 延びていることである。しかしながら、開口１６０の垂直範囲は、やはり開口１ ６０が陽極７０の上表面（これは本実施例では蛍光体フィルム７５の上表面）ま でしか垂直方向には延びていないと言う事実で決定されていることにかわり無い 。図３のデバイスの中で開口１６０の最小垂直範囲は、予め定められた厚さの絶 縁層９０と予め定められた厚さの側方エミッタ１００とを加えたものである。電 界放出デバイスは、複数の陽極７０（図には示されていない）で製造される。こ のような有用な１例は、各陽極毎に異なる蛍光色を具備したエミッタ毎に３つの 陽極を有する構造である。特に有効な組み合わせは、ＲＧＢ表示器用の赤、緑、 および青色蛍光体を具備した３陽極デバイスである。 簡素化された陽極を具備した側方エミッタ電界効果デバイスの種々の構成要素 の動作可能で提案された材料が、以下に新規な提案された製造工程と共に説明さ れている。 半導体集積回路製造で使用されるものと同様の処理工程ステップを使用した新 規な製造工程が、本発明に基づくデバイスならびにそれらのアレイを製造するた めに使用される。製造工程の種々の実施例は、導電性または絶縁性基板の使用を 可能とし、また種々の機能を有し複雑なデバイスの製造を可能とする。ここに記 述されているすべての製造工程実施例の注目すべき特徴は、陽極が従来技術の工 程のいくつかで使用されているスペーサを使用することなく簡単に形成できるこ とである。（これらの従来技術による工程では、スペーサが捨て共形コーティン グとして形成されていた。） 図４ａおよび図４ｂは、共に本発明に基づき実施される製造工程の１つの実施 例の流れ図を示す。図５ａおよび図５ｂは、共に図４ａおよび図４の処理工程ス テップの結果に対応する一連の側立断面図を示す。電界放出デバイスを製造する ための提案された工程に関する以下の説明の中で、図４ａ、４ｂ、５ａ、および ５ｂを参照するが、その中で同一または同様の処理工程ステップ並びにこれらの ステップに対応する結果のデバイスの側立断面図は、共に同一のステップ参照番 号Ｓ１，Ｓ２，……，Ｓ１８で記述される。ダイオードデバイスを製造するため の簡単な全体処理工程概要を最初に説明し、続いて詳細な処理工程の説明が図４ ａおよび４ｂの中でなされ、これは更に図５ａおよび５の対応する結果で図示さ れている。表１は、図４ａおよび４ｂ内に示される処理工程ステップのリストで ある。 簡素化された陽極を具備したダイオード電界放出デバイス用の簡単な製造工程 に於いて、以下のステップが実行される。陽極フィルム７０が蒸着される（Ｓ７ ）。絶縁フィルム９０が陽極フィルムの上に蒸着される（Ｓ８）。極薄導電エミ ッタフィルム１００が絶縁物の上に蒸着され（Ｓ１２）パターン取りされる。溝 状開口１６０がエミッタおよび絶縁物を通り、陽極フィルムで止まる様にエッチ ングされ（Ｓ１５）、これによりエミッタの放出エッジ１１０が自動整列するよ うに形成される。そしてエミッタ１００の放出エッジ１１０から陽極７０へ電子 の電界放出を引き起こすのに十分な電気的バイアスをエミッタ並びに陽極に供給 するための手段が用意される（Ｓ１８）。ステップＳ７で蒸着された陽極フィル ム７０は、電界放出表示器で使用されるために特に適したデバイスでは蛍光体フ ィルム７５を含むはずである。蛍光体としては任意の陰極ルミネセンス材料が可 能であり、その導電性そして／またはそのルミネセンスの色に基づいて選択され る。 Ｓ１ 基板を準備する Ｓ２ 絶縁層を蒸着する Ｓ３ パターン取りを行い窪みをエッチングする Ｓ４ 窪みの中に導電性材料を蒸着し埋め込み型接点層を形成する Ｓ５ 平面化する Ｓ６ 絶縁層を蒸着する Ｓ７ 導電層を予め定められた厚さに蒸着する Ｓ８ 絶縁層を予め定められた厚さに蒸着する Ｓ９ 導電層を蒸着し制御電極層を形成する Ｓ１０ 絶縁層を予め定められた厚さに蒸着する Ｓ１１ 導電性接点を埋め込み型接点層に用意する Ｓ１２ 極薄エミッタ層を蒸着しパターン取りする Ｓ１３ 絶縁層を予め定められた厚さに蒸着する Ｓ１４ 必要に応じて制御電極層を蒸着しパターン取りする Ｓ１５ 陽極上表面まで開口を開ける Ｓ１６ 接点穴をエミッタ、制御電極（必要に応じて）および陽極接点に開ける Ｓ１７ 金属接点を蒸着する Ｓ１８ 適切なバイアスおよび信号電圧（単数または複数）を供給するための手 段を用意する 表１．図４ａおよび４ｂに示される製造処理工程のリスト 三極管、四極管等のデバイスの製造工程は、また、制御電極用に追加の絶縁フ ィルム１３０を蒸着するための、また追加の導電性フィルム１４０を蒸着するた めのステップを含むはずであり、これはエミッタブレードまたはチップ１１０と 自動的に整列する制御電極エッジ１５０を有する。以下の詳細な処理工程の説明 の中で、これらの追加ステップは“オプション”ステップとして含まれており、 制御電極が、特定のデバイス構造の中に含まれるときのみ実行される。当業者に は明らかであろうが、図５ａおよび５ｂに、その結果が図示されている図４ａお よび４ｂの詳細な工程は、個別の工程ステップを適当に省くことでより簡単なデ バイスを製造するように改変することが出来る。その他の技術的および処理工程 順序の変更もまた当業者には明らかであろう。 提案された電界放出デバイス製造工程の詳細な説明を図４ａ，４ｂ，５ａおよ び５ｂを参照して進める。 １つまたは２つの制御電極を備えた三極管を製造するために、図４ａ，４ｂ， ５ａおよび５ｂに図示されている工程が実施される。基板２０が準備され（ステ ップＳ１）、これは、例えばシリコンウェファである。絶縁層３０が基板上に蒸 着される（ステップＳ２）。これは、例えば酸化珪素のフィルムをおよそ１マイ クロメータの厚さでシリコン基板の上に成長させることで実施される。導電性材 料を蒸着させるために絶縁体表面の上にパターンが定義される。提案された処理 工程に於いて、窪みのパターンが定められ絶縁層の表面の中にエッチングされる （ステップＳ３）。ステップＳ４の中で、金属が窪みの中に蒸着されて埋め込み 型接点層５０が形成され、これは続いて平面化される（ステップＳ５）。これは 、ここでは金属蒸着と記述されているが、ステップＳ４で蒸着される導電性金属 は、例えば、アルミニウム、タングステン、チタン等、または酸化錫、酸化イン ジュウム錫の様な透明な導体等である。（基板上に製造される全てのデバイスに 共通のエミッタを使用するアプリケーションに対して、その基板は、導電性を有 し埋め込み型エミッタ接点の機能を実行する。その様なアプリケーションに対し ては、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４およびＳ５は省略されるが、ステップＳ２に類 似したステップは、制御電極を基板から絶縁するために必要であろう。）絶縁層 ６０が蒸着される（ステップＳ６）。これは、例えば、酸化珪素を厚さおよそ０ ．１から２マイクロメータに化学蒸気蒸着したもので構わない。 導電層が予め定められた厚さに蒸着されて（ステップＳ７）、陽極層７０を形 成するようにパターン取りされる。もしも陽極７０が光源として機能させるため の陰極ルミネセンスを必要としない場合は、ステップＳ７で蒸着される導電性陽 極層７０は、金属フィルムまたは酸化インジウムまたは酸化インジウム錫（ＩＴ Ｏ）の様な別の導電性フィルムで構わない。もしも、そのデバイスが発光アプリ ケーション、例えば表示器として使用される場合は、その導電性層は、導電性蛍 光体７５またはその上表面に蛍光体７５の薄いフィルムを具備した導電性金属を 含む化合物層となるであろう。適切な蛍光体としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化 亜鉛（ＺｎＳ）およびその他の多くの化合物が含まれる。その他の適した蛍光体 は、ＺｎＯ：Ｚｎ；ＳｎＯ₂：Ｅｕ；ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ；Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ； Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ；ＬａＯＢｒ：Ｔｂ；ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；ＺｎＳ：Ｃｕ， Ａｌ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；およびＺｎＳ：Ｍｎ＋Ｉｎ₂ Ｏ₃である。更に別の好適な蛍光体材料が、例えばタカシ・ハセその他による” Advanced in Electronics and Electron Physics”巻７９（Academic Press，サ ンディエゴ、カリフォルニア、１９９０）の中の”陰極線管用蛍光体材料（Phos phor Materials for Cathode Ray Tubes）”ページ２７１ −３７３に記述されており、この参考文献も、ここで使用しているのと同じ従来 型蛍光体表記法を使用している。もしもアプリケーションが陽極層７０のパター ン取りを必要とする場合は、そのパターン取りは、半導体製造現場で従来から行 われている副工程で、光食刻および層のパターン取りを使用して実行される。実 際に於いて、陽極層７０はステップＳ３，Ｓ４およびＳ５に類似した工程で形成 されパターン取りされる。 次のステップ（Ｓ８）に於いて、絶縁層９０が正確に予め定められた厚さに蒸 着される。絶縁層９０のこの予め定められた厚さは、エミッタと陽極との近接距 離、従って指定された供給バイアス電圧で生成される電場を決定する上で非常に 重要である。ステップＳ８は、例えば、酸化珪素を厚さおよそ０．１から２マイ クロメータに化学蒸気蒸着を含むはずである。 ステップＳ９およびＳ１０は、制御電極層１４０がエミッタ層１００の下側に 必要な場合に実施される。（この様な制御電極層は、図５ａには示されているが 、図５ｂでは下側制御電極層を持たないオプションを図示するために省略されて いる。）必要な場合は、導電性制御電極層１４０が蒸着されステップＳ９でパタ ーン取りされる。ステップＳ１０に於いて、予め定められた厚さの絶縁層１３０ が導電性制御電極層１４０の上に蒸着されて、これを絶縁し、かつ次のステップ に向けて基板に平行な平らな絶縁表面を用意する。ステップＳ９およびＳ１０が 実行されるか否かに関わらず、平らな絶縁表面が準備される。 この製造工程の説明を図４ｂおよび図５ｂを参照して継続する。それぞれ残り の製造ステップとそれに対応するデバイスの側立断面図を示す。ステップＳ１１ に於いて、導電性接点１２０が埋め込み型接点層５０に対して用意されるが、こ れは好適な接点穴を開けて導電性物質をそれらの中に蒸着し（”柱”を形成する ）、抵抗接触を埋め込み型接点層５０と作り出すようにして行われる。ステップ Ｓ１２に於いて、極薄エミッタ層１００が蒸着されパターン取りされる。導電性 側方エミッタ層１００として提案されている材料は、チタニウム、タングステン 、タンタル、モリブデンまたはそれらの合金、例えばチタニウム・タングステン 合金である。しかしながら、その他の多くの導体、例えば、アルミニウム、金、 銀、銅、銅をドーピングされたアルミニウム、白金、パラジウム、多結晶シリコ ン等、または透明な薄フィルム導体、例えば酸化錫または酸化インジウム錫（Ｉ ＴＯ）が使用できる。電子放出に対して低い仕事関数を有する物質を使用するこ とが非常に望ましい。この点に関して、好適な物質は、３電子ボルト未満の仕事 関数を有するものであり、更に好適な物質は、１電子ボルト未満の仕事関数を有 するものである。ステップＳ１２に於ける蒸着は、好適におよそ１００−３００ オングストロームの厚さのフィルムを形成するように制御され、これによって最 終構造の中で１５０オングストローム、そして更に好適には５０オングストロー ム未満の曲率半径を有するエミッタブレードまたはチップ１１０を得るようにし ている。図２の提案された実施例を製造するために、側方エミッタ１００のパタ ーン取りが、側方エミッタ１００が陽極７０の少なくとも一部の上に延びるよう に実施される。絶縁物１３０がエミッタ層の上に蒸着される（ステップＳ１３） 。再びこれは、例えば、酸化珪素を厚さおよそ０．１から２マイクロメータに化 学蒸気蒸着のはずである。もしも２つの制御電極があって、また仮にエミッタ層 １００の面に対して対称である必要がある場合は、この絶縁層１３０は、ステッ プＳ１０で蒸着された絶縁層１３０と同一の厚さになされなければならない。も しも制御電極１４０が組み込まれる場合は、導電性物質が蒸着されてパターン取 りされ（ステップＳ１４）、上部制御電極層１４０を形成する。（この制御電極 １４０は、埋め込み型接点層５０の場合と同様に窪みの中に蒸着された後、平面 化されても構わない。）ステップＳ４，Ｓ９（もしも実施される場合），Ｓ１２ およびＳ１４（もしも実施される場合）の中で蒸着されパターン取りされる導電 性フィルムは、全て、ステップＳ７の中で蒸着され、かつパターン取りされた陽 極フィルム７０に対して少なくとも部分的に整列するように蒸着されることを注 意されたい。 ステップＳ１５に於いて、開口が陽極７０の上側に横たわる全ての層を通して 、陽極７０の上表面に至るまで掘り下げられる。この開口は、エミッタ層５０（ そして必要に応じて制御電極層１４０）の少なくとも一部と交差するようにパタ ーン取りされ、エミッタ層１００の放出エッジ１１０を定める（そして必要に応 じて制御電極１４０のエッジ１５０を定める）。このステップは、従来式方向性 エッチング処理工程、例えば半導体製造に関する文献の中で、しばしば”溝エッ チ ング”と呼ばれる反応イオンエッチングを用いて実施される。図２の提案された 実施例を製造するためにステップＳ１５が行われるが、一方で陽極７０の残りの 少なくとも一部を覆う絶縁物９０の少なくとも一部を残すように実行される。 ステップＳ１６に於いて、接点穴がエミッタ、制御電極、および必要に応じて 陽極に対して開けられる。金属接点が必要な部分に対してステップＳ１７で蒸着 される。これの代替法として、工程のこの部分（ステップＳ１６およびＳ１７） がステップＳ１３またはＳ１４の後、しかしＳ１５の前に実施されても構わない 。この場合、処理工程の順序は、以下のようになる。Ｓ１３，Ｓ１４（もしも使 用される場合），Ｓ１６，Ｓ１７そして次にＳ１５。注意しておかなければなら ないのは、いくつかの表示器アプリケーション（いわゆる「ヘッドアップ」表示 器）では、デバイス構造を全てのフィルムに対してほぼ透明な物質を使用して形 成することが望ましい。本発明に於けるフィルムの動作可能で提案された厚さは 、必要であれば、その様な透明フィルムを製造出来るものである。 ステップＳ１８に於いて、好適な電気的バイアス電圧、および（制御電圧を組 み込んだデバイスに対して）好適な信号電圧を供給するための手段が用意される 。この様な手段は、例えば、電気的接触を行うためにデバイスの上表面に選択的 に用意された接点パッド、またオプション的にワイヤ結線を含んだり、自動結線 テープ装置、フリップチップまたはＣ４結線などを含むことが可能である。勿論 、そのデバイスを使用する際に、適当なバイアス電圧および制御信号を供給する ために従来式電源供給および信号源が用意されなければならない。これらには正 しい極性（陽極が正）の十分な電圧強度を供給してエミッタエッジ１１０から陽 極７０へ電流の冷陰極電界放出を引き起こすことも含まれている。もしも必要で あれば、パッシベーション層をデバイス上表面に、導電性接点スタッドそして／ または電気的接触を行うために必要な接点パッドを除く部分に適用することも可 能である。これで図４ａ，４ｂ，５ａおよび５ｂに図示された詳細な処理工程の 説明を完了する。 もしも真空または開口１６０内の低圧不活性ガスで動作する電界放出セルが必 要な場合は、その空間または空洞を囲む必要がある。これは著者不詳の発行物「 集積回路デバイス寸法相当のイオン化ガスデバイスおよび処理方法 （Ionizable Gas Device Compatible with Integrated Circuit Device Size an d Processing）」、「研究開示」の出版３０５１０、第３０５号、１９８９年９ 月に記述されているものと同様の処理工程で実行できる。この様な処理工程は、 ステップＳ１５で用意された開口に接続しているが、その開口ほどは深くない（ すなわち陽極層７０のレベルまでは深くない）小さな補助開口をエッチングする ことから始められる。この補助開口は、エミッタエッジ領域から離れた空洞の部 分に作ることが出来る。主空洞用開口とそれに接続された補助開口は、共に暫定 的に捨て有機物質、例えばパリレンで充填され、次に平面化される。無機絶縁物 が、捨て物質を含む全デバイス表面を覆って広がるように空洞を囲むように蒸着 される。無機絶縁物の中に補助開口の上のみに１つの穴が反応イオンエッチング で開けられる。捨て有機物質が空洞内部からプラズマエッチング、穴全体に作用 する、例えば酸素プラズマエッチングで除去される。続いて、このデバイスを取 り囲む雰囲気が空洞を空にするために除去される。もしも不活性ガス充填が必要 な場合は、必要な圧力でガスが注入される。次に穴および補助開口は、直ちにそ の穴を塞ぐための無機物をスパッタ蒸着する事により充填される。もしも残留ガ ス除去を行う必要がある場合は、穴埋め込みステップは、２つまたはそれ以上の ステップから構成される。すなわち、多量のゲッター物質を蒸着し、続いてプラ グを完成させるために無機絶縁物を蒸着する。無機絶縁物のプラグは、空洞を密 閉し、そこを真空または何らかの不活性ガスが導入された状態に保つ。残留ガス 除去物質は、もしも必要であれば不要なガス、例えば酸素または例えば硫黄を含 むガスを除去するように選択される。残留ガス除去物質として適したものは、Ｃ ａ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｔｈ合金等またはその他の真空管構造の中で知られているその 他の従来型残留ガス除去物質である。真空またはガス雰囲気を残すためのこの工 程は、図４ａ，４ｂ，５ａおよび５ｂには図示されていない。 当業者には理解されるであろうが、図１に示されるアレイの様な電界放出デバ イスの集積アレイは、ここに記述した製造工程のステップを同一の基板上の複数 の電界放出デバイスに対して同時に実行し、また種々の相互接続をそれらの間に 施すことにより製造される。本発明に基づき製造された電界放出デバイスの集積 アレイは、ここで説明された各デバイスを有し、またそのデバイスは、セル毎に 少なくとも１つのエミッタと少なくとも１つの陽極とを含むように構成されてい る。セルは、行および列に沿って配列され、例えば列に沿って陽極が相互接続さ れ、また行に沿ってエミッタが相互接続されるように並べられる。 工業的応用性 本発明の電界放出デバイス構造および製造工程に用いる際には、多くの変種が 存在し、特にイメージ表示用および高精細度の文字またはグラフィック情報表示 用平板パネル表示器を作る場合に顕著である。本発明のデバイスを用いて作られ た平板パネルの型式を液晶表示器を含む多くの既存の表示器と置き換えることが 可能である、何故ならば製造が複雑さおよびコストが低く、電力消費が少なく、 輝度が高く、また視角の範囲が改善されているからである。本発明に基づき製造 された表示器は、また仮想現実システムの様な表示器での新たなアプリケーショ ンで使用されることを期待されている。ほぼ透明な基板およびフィルムを使用し た実施例の中で、本発明の構造を組み込んだ表示器は、特に現実性を増した表示 器で使用されるのに有用である。 本発明のその他の実施例は当業者には、この明細書またはここに開示されてい る本発明を実施することから明らかとなろう。例えば、工程ステップの順序を種 様の目的に応じてある程度変更することが可能である。改善された食刻パターン 取り、蒸着、エッチング、またはその他の処理技術を使用することが可能であろ う。機能的に等価の材料を此処に記述された実施例で使用された個々の材料と置 き換えることが可能であろう。提出された寸法を変更することが可能であろう。 またその他の変更を種々の用途および条件に適したデバイスに適するように行う ことが可能である。明細書および事例は、例としてのみ考えられており、本発明 の真の範囲並びに精神は以下の請求の範囲で定義されるものと意図されている。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月２３日 【補正内容】 図面の簡単な説明 図１は、本発明に基づき製造された電界放出デバイスの提出されたアレイ実施 例の一部の平面図を示す。 図２は、本発明に基づき製造された単一電界放出デバイスの１つの実施例の側 立断面図を示す。 図３は、単一電界放出デバイスの代替的な実施例の側立断面図を示す。 図４ａおよび図４ｂは、共に本発明に基づき実施される製造処理工程の１つの 実施例の流れ図を示す。 図５ａ−図５ｒは、共に図４ａおよび図４ｂの処理工程の結果に対応する一連 の側立断面図を示す。 実施例の詳細な説明 図１は、本発明に基づき製作された電界放出デバイスの提出されたアレイ実施 例の一部の平面図を示す。図１の単純なアレイに於いて、各電界放出デバイスは 、１つの陽極を少なくとも１つの別のデバイスと共有し、各陽極は、２つまたは それ以上のデバイスで共有されている。図１内のエミッタのいくつかは、また２ つのデバイスで共有されている。このデバイス間での素子の共有は、本発明を使 用したりまたは動作させる上で必要ではないが、高密度( 単位領域当たりのデバ イスの個数の意味で)のアレイを設計したり製造する上でしばしば有用である。 本発明に基づき製造されるデバイスの基本的な特徴は、図２に示す単独デバイス を考えることではっきりと理解されるであろう。 図２は、本発明に基づき製造された単独電界放出デバイスの１つの実施例の側 立断面図を示す。全体として１０として表記されている電界放出デバイスは、平 坦な基板２０の上に製造されている。絶縁物の層３０は、主上表面を有し、これ は、その他の素子を説明するのに便利な基準面４０を定めている。導電材料の層 ５０は、埋め込み型接点層として使用される。注意しておきたいのは、導電層５ ０は図２に示すように基準面上にあっても、または絶縁体３０内に形成された窪 みの中に蒸着された導電層５０を平面化した結果の平面として製造されても構わ ない。後者の場合導電層５０の上表面は基準平面４０上に横たわることになる。 絶縁物の層６０が基準平面４０上に、導電層５０を覆うように製造される。平面 ４０に平行な導電層が陽極７０として機能する。本明細書の残り部分および添付 の請求範囲を読むことで明らかとなるように、 簡素化された陽極を具備した側方エミッタ電界効果デバイスの種々の構成要素 の動作可能で提案された材料が、以下に新規な提案された製造工程と共に説明さ れている。 半導体集積回路製造で使用されるものと同様の処理工程ステップを使用した新 規な製造工程が、本発明に基づくデバイスならびに、それらのアレイを製造する ために使用される。製造工程の種々の実施例は、導電性または絶縁性基板の使用 を可能とし、また種々の機能を有し複雑なデバイスの製造を可能とする。ここに 記述されているすべての製造工程実施例の注目すべき特徴は、陽極が従来技術の 工程のいくつかで使用されているスペーサを使用することなく簡単に形成できる ことである。（これらの従来技術による工程では、スペーサが捨て共形コーティ ングとして形成されていた。） 図４ａおよび図４ｂは、共に本発明に基づき実施される製造工程の１つの実施 例の流れ図を示す。図５ａ−図５ｒは、図４ａおよび図４の処理工程ステップの 結果に対応する一連の側立断面図を示す。電界放出デバイスを製造するための提 案された工程に関する以下の説明の中で、図４ａ、４ｂ及び５ａ−５ｒを参照す るが、その中で同一または同様の処理工程ステップ並びに、これらのステップに 対応する結果のデバイスの側立断面図は、共に同一のステップ参照番号Ｓ１，Ｓ ２，……，Ｓ１８で記述される。ダイオードデバイスを製造するための簡単な全 体処理工程概要を最初に説明し、続いて詳細な処理工程の説明が、図４ａおよび ４ｂの中でなされ、これは更に図５ａ−５ｒの対応する結果で図示されている。 表１は、図４ａおよび４ｂ内に示される処理工程ステップのリストである。 簡素化された陽極を具備したダイオード電界放出デバイス用の簡単な製造工程 に於いて、以下のステップが実行される。陽極フィルム７０が蒸着される（Ｓ７ ）。絶縁フィルム９０が陽極フィルムの上に蒸着される（Ｓ８）。極薄導電エミ ッタフィルム１００が絶縁物の上に蒸着され（Ｓ１２）パターン取りされる。溝 状開口１６０がエミッタおよび絶縁物を通り、陽極フィルムで止まる様にエッチ ングされ（Ｓ１５）、これによりエミッタの放出エッジ１１０が自動整列するよ うに形成される。そしてエミッタ１００の放出エッジ１１０から陽極７０へ電子 の電界放出を引き起こすのに十分な電気的バイアスをエミッタ並びに陽極 に供給するための手段が用意される（Ｓ１８）。ステップＳ７で蒸着された陽極 フィルム７０は、電界放出表示器で使用されるために特に適したデバイスでは蛍 光体フィルム７５を含むはずである。蛍光体としては、任意の陰極ルミネセンス 材料が可能であり、その導電性そして／またはそのルミネセンスの色に基づいて 選択される。 三極管、四極管等のデバイスの製造工程は、また、制御電極用に追加の絶縁フ ィルム１３０を蒸着するための、また追加の導電性フィルム１４０を蒸着するた めのステップを含むはずであり、これはエミッタブレードまたはチップ１１０と 自動的に整列する制御電極エッジ１５０を有する。以下の詳細な処理工程の説明 の中で、これらの追加ステップは、「オプション」ステップとして含まれており 、制御電極が特定のデバイス構造の中に含まれるときのみ実行される。当業者に は明らかであろうが、図５ａ−５ｒに、その結果が図示されている図４ａおよび ４ｂの詳細な工程は、個別の工程ステップを適当に省くことでより簡単なデバイ スを製造するように改変することが出来る。その他の技術的および処理工程順序 の変更もまた当業者には明らかであろう。 提案された電界放出デバイス製造工程の詳細な説明を図４ａ，４ｂおよび５ａ −５ｒを参照して進める。 １つまたは２つの制御電極を備えた三極管を製造するために、図４ａ，４ｂお よび５ａ−５ｒに図示されている工程が実施される。基板２０が準備される（ス テップＳ１）、これは、例えばシリコンウェファである。絶縁層３０が基板上に 蒸着される（ステップＳ２）。これは、例えば酸化珪素のフィルムをおよそ１マ イクロメータの厚さでシリコン基板の上に成長させることで実施される。導電性 材料を蒸着させるために絶縁体表面の上にパターンが定義される。提案された処 理工程に於いて、窪みのパターンが定められ絶縁層の表面の中にエッチングされ る（ステップＳ３）。ステップＳ４の中で、金属が窪みの中に蒸着されて埋め込 み型接点層５０が形成される、これは続いて平面化される（ステップＳ５）。こ れは、ここでは金属蒸着と記述されているが、ステップＳ４で蒸着される導電性 金属は、例えば、アルミニウム、タングステン、チタン等、または酸化錫、酸化 インジュウム錫の様な透明な導体等である。（基板上に製造される全てのデバイ スに共通のエミッタを使用するアプリケーションに対して、その基板は導電性を 有し埋め込み型エミッタ接点の機能を実行する。その様なアプリケーションに対 しては、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４およびＳ５は省略されるが、ステップＳ２に 類似したステップは、制御電極を基板から絶縁するために必要であろう。）絶縁 層６０が蒸着される（ステップＳ６）。これは、例えば、酸化珪素を厚さおよそ ０．１から２マイクロメータに化学蒸気蒸着したもので構わない。 導電層が予め定められた厚さに蒸着されて（ステップＳ７）、陽極層７０を形 成するようにパターン取りされる。もしも陽極７０が光源として機能させるため の陰極ルミネセンスを必要としない場合は、ステップＳ７で蒸着される導電性陽 極層７０は、金属フィルムまたは酸化インジウムまたは酸化インジウム錫（ＩＴ Ｏ）の様な別の導電性フィルムで構わない。もしも、そのデバイスが発光アプリ ケーション、例えば表示器として使用される場合は、その導電性層は、導電性蛍 光体７５またはその上表面に蛍光体７５の薄いフィルムを具備した導電性金属を 含む化合物層となるであろう。適切な蛍光体としては酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化 亜鉛（ＺｎＳ）およびその他の多くの化合物が含まれる。その他の適した蛍光体 はＺｎＯ：Ｚｎ；ＳｎＯ₂：Ｅｕ；ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ；Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ；Ｙ₂ Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ；ＬａＯＢｒ：Ｔｂ；ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａ ｌ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；（ＺｎＣｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；およびＺｎＳ：Ｍｎ＋Ｉｎ₂ Ｏ₃である。更に別の好適な蛍光体材料が、例えばタカシ・ハセその他による”A dvanced in Electronics and Electron Physics”巻７９（Academic Press，サ ンディエゴ、カリフォルニア、１９９０）の中の「陰極線管用蛍光体材料（Phos phor Materials for Cathode Ray Tubes）」ページ２７１−３７３に記述されて おり、この参考文献も、ここで使用しているのと同じ従来型蛍光体表記法を使用 している。もしもアプリケーションが陽極層７０のパターン取りを必要とする場 合は、そのパターン取りは、半導体製造現場で従来から行われている副工程で、 光食刻および層のパターン取りを使用して実行される。実際に於いて、陽極層７ ０は、ステップＳ３，Ｓ４およびＳ５に類似した工程で形成されパターン取りさ れる。 次のステップ（Ｓ８）に於いて、絶縁層９０が正確に予め定められた厚さに蒸 着される。絶縁層９０のこの予め定められた厚さは、エミッタと陽極との近接距 離、従って指定された供給バイアス電圧で生成される電場を決定する上で非常に 重要である。ステップＳ８は、例えば、酸化珪素を厚さおよそ０．１から２マイ クロメータに化学蒸気蒸着を含むはずである。 ステップＳ９およびＳ１０は、制御電極層１４０がエミッタ層１００の下側に 必要な場合に実施される。（この様な制御電極層は、図５ｉ−５ｊには示されて いるが、図５ｋ−５ｒでは下側制御電極層を持たないオプションを図示するため に省略されている。）必要な場合は、導電性制御電極層１４０が蒸着されステッ プＳ９でパターン取りされる。ステップＳ１０に於いて、予め定められた厚さの 絶縁層１３０が導電性制御電極層１４０の上に蒸着されて、これを絶縁しかつ次 のステップに向けて基板に平行な平らな絶縁表面を用意する。ステップＳ９およ びＳ１０が実行されるか否かに関わらず、平らな絶縁表面が準備される。 この製造工程の説明を図４ｂおよび図５ｋ−５ｒを参照して継続する。それぞ れ残りの製造ステップとそれに対応するデバイスの側立断面図を示す。ステップ Ｓ１１に於いて、導電性接点１２０が埋め込み型接点層５０に対して用意される が、これは好適な接点穴を開けて導電性物質をそれらの中に蒸着し（「柱」を形 成する）、抵抗接触を埋め込み型接点層５０と作り出すようにして行われる。ス テップＳ１２に於いて、極薄エミッタ層１００が蒸着されパターン取りされる。 導電性側方エミッタ層１００として提案されている材料は、チタニウム、タング ステン、タンタル、モリブデン、または、それらの合金、例えばチタニウム・タ ングステン合金である。しかしながら、その他の多くの導体、例えばアルミニウ ム、金、銀、銅、銅をドーピングされたアルミニウム、白金、パラジウム、多結 晶シリコン等、または透明な薄フィルム導体、例えば酸化錫または酸化インジウ ム錫（ＩＴＯ）が使用できる。電子放出に対して低い仕事関数を有する物質を使 用することが非常に望ましい。 ステップＳ１８に於いて、好適な電気的バイアス電圧、および（制御電圧を組 み込んだデバイスに対して）好適な信号電圧を供給するための手段が用意される 。この様な手段は、例えば、電気的接触を行うためにデバイスの上表面に選択的 に用意された接点パッド、またオプション的にワイヤ結線を含んだり、自動結線 テープ装置、フリップチップまたはＣ４結線などを含むことが可能である。勿論 、そのデバイスを使用する際に、適当なバイアス電圧および制御信号を供給する ために従来式電源供給および信号源が用意されなければならない。これらには正 しい極性（陽極が正）の十分な電圧強度を供給してエミッタエッジ１１０から陽 極７０へ電流の冷陰極電界放出を引き起こすことも含まれている。もしも必要で あればパッシベーション層をデバイス上表面に、導電性接点スタッドそして／ま たは電気的接触を行うために必要な接点パッドを除く部分に適用することも可能 である。これで図４ａ，４ｂ及び５ａ−５ｒに図示された詳細な処理工程の説明 を完了する。 もしも真空または開口１６０内の低圧不活性ガスで動作する電界放出セルが必 要な場合は、その空間または空洞を囲む必要がある。これは著者不詳の発行物「 集積回路デバイス寸法相当のイオン化ガスデバイスおよび処理方法（Ionizable Gas Device Compatible with Integrated Circuit Device Size and Processing ）」、「研究開示」の出版３０５１０、第３０５号、１９８９年９月に記述され ているものと同様の処理工程で実行できる。この様な処理工程は、ステップＳ１ ５で用意された開口に接続しているが、その開口ほどは深くない（すなわち陽極 層７０のレベルまでは深くない）小さな補助開口をエッチングすることから始め られる。この補助開口は、エミッタエッジ領域から離れた空洞の部分に作ること が出来る。主空洞用開口とそれに接続された補助開口は、共に暫定的に捨て有機 物質、例えばパリレンで充填され、次に平面化される。無機絶縁物が、捨て物質 を含む全デバイス表面を覆って広がるように空洞を囲むように蒸着される。無機 絶縁物の中に補助開口の上のみに１つの穴が反応イオンエッチングで開けられる 。捨て有機物質が空洞内部からプラズマエッチング、穴全体に作用する、例えば 酸素プラズマエッチングで除去される。続いて、このデバイスを取り囲む雰囲気 が空洞を空にするために除去される。もしも不活性ガス充填が必 要な場合は、必要な圧力でガスが注入される。次に、穴および補助開口は直ちに その穴を塞ぐための無機物をスパッタ蒸着する事により充填される。もしも残留 ガス除去を行う必要がある場合は、穴埋め込みステップは、２つまたはそれ以上 のステップから構成される。すなわち多量のゲッター物質を蒸着し、続いてプラ グを完成させるために無機絶縁物を蒸着する。無機絶縁物のプラグは空洞を密閉 し、そこを真空または何らかの不活性ガスが導入された状態に保つ。残留ガス除 去物質は、もしも必要であれば不要なガス、例えば酸素または例えば硫黄を含む ガスを除去するように選択される。残留ガス除去物質として適したものは、Ｃａ ，Ｂａ，Ｔｉ，Ｔｈ合金等、まはその他の真空管構造の中で知られているその他 の従来型残留ガス除去物質である。真空またはガス雰囲気を残すためのこの工程 は、図４ａ，４ｂ及び５ａ−５ｒには図示されていない。 当業者には理解されるであろうが、図１に示されるアレイの様な電界放出デバ イスの集積アレイは、ここに記述した製造工程のステップを同一の基板上の複数 の電界放出デバイスに対して同時に実行し、また種々の相互接続をそれらの間に 施すことにより製造される。本発明に基づき製造された電界放出デバイスの集積 アレイは、ここで説明された各デバイスを有し、またそのデバイスはセル毎に少 なくとも１つのエミッタと少なくとも１つの陽極とを含むように構成されている 。セルは行および列に沿って配列され、例えば列に沿って陽極が相互接続され、 また行に沿ってエミッタが相互接続されるように並べられる。 工業的応用性 本発明の電界放出デバイス構造および製造工程に用いる際には、多くの変種が 存在し、特にイメージ表示用および高精細度の文字またはグラフィック情報表示 用平板パネル表示器を作る場合に顕著である。本発明のデバイスを用いて作られ た平板パネルの型式を液晶表示器を含む多くの既存の表示器と置き換えることが 可能である、何故ならば、製造が複雑さおよびコストが低く、電力消費が少なく 、輝度が高く、また視角の範囲が改善されているからである。本発明に基づき製 造された表示器は、また仮想現実システムの様な表示器での新たなアプリケーシ ョンで使用されることを期待されている。ほぼ透明な基板およびフィルムを使用 した実施例の中で、本発明の構造を組み込んだ表示器は、特に現実性を増した表 示 器で使用されるのに有用である。 本発明のその他の実施例は、当業者にはこの明細書またはここに開示されてい る本発明を実施することから明らかとなろう。例えば工程ステップの順序を種々 の目的に応じてある程度変更することが可能である。改善された食刻パターン取 り、蒸着、エッチング、またはその他の処理技術を使用することが可能であろう 。機能的に等価の材料を此処に記述された実施例で使用された個々の材料と置き 換えることが可能であろう。提出された寸法を変更することが可能であろう。ま たその他の変更を種々の用途および条件に適したデバイスに適するように行うこ とが可能である。明細書および事例は例としてのみ考えられており、本発明の真 の範囲並びに精神は、請求の範囲で定義されるものと意図されている。 【図１】 【図２】 【図３】 【図４】 【図４】 【図５】 【図５】 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年５月５日 【補正内容】 請求の範囲 １．冷陰極電界放出電子源を用いた型式の電界放出表示デバイスであって、 ａ）第一平面を定める基板上表面を有する基板と、 ｂ）前記第一面とほぼ平行に第一の予め定められた距離だけ離された第二面上に 配置され放出エッジを有する電界放出電子エミッタと、 ｃ）上部並びに下部の主表面を有し、前記上部および下部の主表面の１つが前記 第一表面に接触するように配置されている埋め込み型導電性接点層と、 ｄ）前記エミッタの前記放出エッジから離されて配置され、前記エミッタと前記 埋め込み型導電性接点層の少なくとも一部と電気的に接続されて陰極接触を提供 するための導電性エミッタ接点と、 ｅ）前記第一および第二面の間に配置され、主上表面と絶縁層厚さとを有する第 一絶縁層と、 ｆ）前記第一絶縁層の前記主上表面の上に、前記導電性エミッタ接点から離れて 配置され、前記第一絶縁層の前記主上表面から前記第一および第二面の間の距離 よりも短い高さだけ上方に延びている陽極で、該陽極が前記第一面に垂直な方向 に測定された陽極厚さを有し、前記陽極厚さと前記絶縁層厚さとの合計が前記第 一および第二面の間の前記第一距離未満であり、前記陽極が前記第一面と前記第 二面との間に横たわる陽極主表面を有し、前記陽極と前記エミッタとの間の接触 が防止されている前記陽極と、 ｇ）前記陽極に電気的に接続され、前記デバイスに電気的なバイアス電圧が供給 される導電性陽極接点と、 ｈ）前記電気的バイアス電圧を前記エミッタおよび前記陽極に供給し、前記供給 されるバイアス電圧が冷陰極放出電流を前記電子エミッタの前記放出エッジから 前記陽極に流れさすのに十分な手段とを含む前記デバイス。 ２．請求項１記載のデバイスが、更に、 ｉ）前記第一および第二面から離れた第三面上に配置された導電性制御電極で、 前記エミッタの前記放出エッジとほぼ整列された制御電極エッジを有する前記制 御電極と、 ｊ）前記第二および第三面の間に配置され前記制御電極を前記電子エミッタから 絶縁するための第二絶縁層と、 ｋ）前記導電性エミッタ接点、前記導電性陽極接点および前記制御電極エッジか ら離されて配置され、前記制御電極に電気的に接続されている導電性制御電極接 点と、 ｌ）制御信号を前記導電性制御電極接点に供給し、前記デバイスを三極管として 制御するための手段とを含む前記デバイス。 ３．請求項１記載のデバイスに於いて、前記陽極が、前記放出エッジの下側に 少なくとも部分的に延びている前記デバイス。 ４．請求項１記載のデバイスに於いて、前記陽極が、蛍光体を含む前記デバイ ス。 ５．請求項１記載のデバイスに於いて、前記電子エミッタが、３００オングス トローム未満の厚さを有する薄フィルム構造を含む前記デバイス。 ６．請求項１記載のデバイスに於いて、前記電子エミッタの前記放出エッジが １５０オングストローム未満の曲率半径を有するブレードを含む前記デバイス。 ７．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体が、ＺｎＯ：Ｚｎ；ＳｎＯ₂ ：Ｅｕ；ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ；Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ；Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ；ＬａＯＢ ｒ：Ｔｂ；ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；（ＺｎＣ ｄ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；およびＺｎＳ：Ｍｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃から構成されたリスト から選択された物質を含む前記デバイス。 ８．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体が、異なる色の陰極ルミネ センスを有することを特徴とする複数の蛍光体物質を含む前記デバイス。 ９．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体が、それぞれ赤、緑および 青色スペクトル部分の陰極ルミネセンスを有することを特徴とする３つの蛍光体 物質を含む前記デバイス。 １０．請求項５記載のデバイスに於いて、前記薄フィルム構造が、およそ３電 子ボルト未満の電子放出仕事関数を有する少なくとも１つのフィルムを含む前記 デバイス。 １１．請求項５記載のデバイスに於いて、前記薄フィルム構造が、少なくとも １つの金属フィルムを含む前記デバイス。 １２．請求項１−１１のいずれか１つに記載のデバイスに於いて、前記基板、 前記エミッタ、前記陽極、前記制御電極および前記第一並びに第二絶縁層が、全 て光に対してほぼ透明な前記デバイス。 １３．電界放出デバイスを製造するための方法であって、 （ａ）基板を用意し、 （ｂ）前記基板の上に第一絶縁層を蒸着し、 （ｃ）前記第一絶縁層の上に第一導電性層を蒸着し、第一の予め定められた厚さ と主上表面とを有する陽極層を用意し、 （ｄ）前記陽極層の上に、第二の予め定められた厚さを有する第二絶縁層を蒸着 し、 （ｅ）側方エミッタ層を具備するように、前記第二絶縁層の上に数百オングスト ロームの厚さを有する第二導電性層を前記基板とほぼ平行になるように蒸着して パターン取りし、 （ｆ）前記側方エミッタ層および前記第二絶縁層を通して開口を用意して前記側 方エミッタ層の放出エッジを形成し、前記開口が前記陽極層の前記主上表面まで 延びるようにし、 （ｇ）前記側方エミッタ層および前記陽極層に、前記側方エミッタ層の前記放出 エッジから前記陽極層に電流の冷陰極放出を引き起こすのに十分な電気的バイア ス電圧を供給するための手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。 １４．請求項１３記載の製造方法に於いて、ステップ（ａ）を用意する前記基 板が、導電性基板を用意することを含む前記製造方法。 １６．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記第二導電性層の蒸着並びにパ ターン取りステップ（ｅ）が、更に前記第二導電性層を前記陽極層の少なくとも 一部の上に延ばすことを含む前記製造方法。 １７．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記開口を用意するステップ（ｆ ）が、前記第二絶縁層の一部の少なくとも一部を残し、前記残された部分が前記 陽極層の少なくとも一部を覆うように残すように実行される前記製造方法。 ２１．請求項１３に記載の製造方法に於いて、前記基板を用意するためのステ ップ（ａ）が、更に、 （ｉ）絶縁基板を用意し、 （ｉｉ）前記絶縁基板上に第三導電性層を蒸着し埋め込み型接点層を用意する、 以上のステップを含む前記製造方法。 ２５．請求項１３に記載の製造方法が、更に、 （ｈ）第三導電性層を前記第一および第二導電性層から離して蒸着して制御電極 層を形成し、 （ｉ）前記開口を用意するステップ（ｆ）を更に開口を前記第三導電性層を通し て用意することで実施し、前記制御電極層の制御電極エッジを形成し、 （ｊ）前記第三導電性層に電気信号を供給し、前記供給される電気信号が前記電 流を制御するのに十分である手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方 法。 ２７．電界放出デバイスを製造するための方法であって、 （ａ）絶縁基板を用意し、 （ｂ）第一導電性層を前記絶縁基板の上に蒸着しオプション的にパターン取りし 、 （ｃ）第一絶縁層を前記第一導電性層の上に蒸着し、 （ｄ）第二導電性層を前記第一絶縁層の上に蒸着し、第一の予め定められた厚さ および主上表面を有する陽極層を用意し、 （ｅ）第二の予め定められた厚さを有する第二絶縁層を前記陽極層の上に蒸着し 、 （ｆ）数百オングストロームの厚さを有する第三導電性層を前記第二絶縁層の上 に前記基板にほぼ平行になるように蒸着してパターン取りし、側方エミッタ層を 用意し、 （ｇ）前記側方エミッタ層を通し、また前記第二絶縁層を通して開口を用意し、 前記側方エミッタ層の放出エッジを形成し、前記開口が前記陽極層の主上表面ま で延びるようにし、 （ｈ）前記側方エミッタ層および前記陽極層に電気的バイアス電圧を供給するた めの手段を用意し、前記供給されるバイアス電圧が、前記側方エミッタ層の前記 放出エッジから前記陽極層へ流れる電流の陰極放出を引き起こすのに十分である 、以上のステップを含む前記製造方法。 ３２．電界放出デバイスの製造方法であって、 （ａ）平らな基板を用意し、 （ｂ）第一絶縁層を前記基板上に配置し、 （ｃ）前記第一絶縁層のパターン取りを行い、前記第一絶縁層をエッチングして 窪みを形成し、 （ｄ）第一導電性層を前記窪みの中に蒸着して埋め込み型接点層を形成し、 （ｅ）第二絶縁層を前記埋め込み型接点層の上に蒸着し、 （ｆ）第二導電性層を前記第二絶縁層の上に蒸着して、主上表面と第一の予め定 められた厚さを有する陽極層とを形成し、前記陽極層の前記主上表面が蛍光体を 含み、 （ｇ）第二の予め定められた厚さを有する第三絶縁層を前記陽極層の少なくとも 一部の上に蒸着し、 （ｈ）唯数百オングストロームのみの第三の予め定められた厚さを有する第三導 電性層を前記第三絶縁層の上に前記基板にほぼ平行になるように蒸着しパターン 取りして薄いエミッタ層を形成し、 （ｉ）第四の予め定められた厚さを有する第四絶縁層を前記薄いエミッタ層の少 なくとも一部の上に蒸着し、 （ｊ）前記第四絶縁層の上に第四導電性層を、前記基板にほぼ平行に前記陽極層 と少なくとも部分的に整列するように蒸着してパターン取りし、制御電極層を形 成し、 （ｋ）前記制御電極層、前記第四絶縁層、前記薄いエミッタ層、および前記第三 絶縁層を通して開口を開け、これによって前記薄いエミッタ層の放出エッジと前 記制御電極層の制御電極エッジとを形成する一方で、前記陽極層の主上表面まで 延びる開口を用意し、 （ｌ）前記薄いエミッタ層と前記陽極層に、前記放出エッジから前記陽極層に電 流の冷陰極放出を引き起こすのに十分な電気的バイアス電圧を供給するための手 段を用意し、 （ｍ）前記制御電極層に、前記電流を制御するのに十分な信号電圧を供給するた めの手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＲＵ，ＳＧ，ＴＲ，ＵＡ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．冷陰極電界放出電子源を用いた型式の電界放出表示デバイスであって、 ａ）第一平面を定める基板上表面を有する基板と、 ｂ）前記第一面とほぼ平行に第一の予め定められた距離だけ離された第二面上に 配置され放出エッジを有する電界放出電子エミッタと、 ｃ）上部並びに下部の主表面を有し、前記上部および下部の主表面の１つが前記 第一表面に接触するように配置されている埋め込み型導電性接点層と、 ｄ）前記エミッタの前記放出エッジから離されて配置され、前記エミッタと前記 埋め込み型導電性接点層の少なくとも一部と電気的に接続されて陰極接触を提供 するための導電性エミッタ接点と、 ｄ）前記第一および第二面の間に配置され、主上表面を有する第一絶縁層と、 ｅ）前記第一絶縁層の前記主上表面の上に、前記導電性エミッタ接点から離れて 配置され、前記第一絶縁層の前記主上表面から前記第一および第二面の間の距離 よりも短い高さだけ上方に延びている陽極と、 ｆ）前記陽極に電気的に接続され、前記デバイスに電気的なバイアス電圧が供給 される導電性陽極接点と、 ｇ）前記電気的バイアス電圧を前記エミッタおよび前記陽極に供給し、前記供給 されるバイアス電圧が冷陰極放出電流を前記電子エミッタの前記放出エッジから 前記陽極に流れさすのに十分な手段とを含む前記デバイス。 ２．請求項１記載のデバイスが更に、 ｈ）前記第一および第二面から離れた第三面上に配置された導電性制御電極で、 前記エミッタの前記放出エッジとほぼ整列された制御電極エッジを有する前記制 御電極と、 ｉ）前記第二および第三面の間に配置され前記制御電極を前記電子エミッタから 絶縁するための第二絶縁層と、 ｊ）前記導電性エミッタ接点、前記導電性陽極接点および前記制御電極エッジか ら離されて配置され、前記制御電極に電気的に接続されている導電性制御電極接 点と、 ｋ）制御信号を前記導電性制御電極接点に供給し、前記デバイスを三極管として 制御するための手段とを含む前記デバイス。 ３．請求項１記載のデバイスに於いて、前記陽極が前記放出エッジの下側に少 なくとも部分的に延びている前記デバイス。 ４．請求項１記載のデバイスに於いて、前記陽極が蛍光体を含む前記デバイス 。 ５．請求項１記載のデバイスに於いて、前記電子エミッタが３００オングスト ローム未満の厚さを有する薄フィルム構造を含む前記デバイス。 ６．請求項１記載のデバイスに於いて、前記電子エミッタの前記放出エッジが １５０オングストローム未満の曲率半径を有するブレードを含む前記デバイス。 ７．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体がＺｎＯ：Ｚｎ；ＳｎＯ₂ ：Ｅｕ；ＺｎＧａ₂Ｏ₄：Ｍｎ；Ｌａ₂Ｏ₂Ｓ：Ｔｂ；Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ；ＬａＯＢｒ ：Ｔｂ；ＺｎＳ：Ｚｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；（ＺｎＣｄ ）Ｓ：Ａｇ＋Ｉｎ₂Ｏ₃；およびＺｎＳ：Ｍｎ＋Ｉｎ₂Ｏ₃から構成されたリストか ら選択された物質を含む前記デバイス。 ８．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体が、異なる色の陰極ルミネ センスを有することを特徴とする複数の蛍光体物質を含む前記デバイス。 ９．請求項４記載のデバイスに於いて、前記蛍光体が、それぞれ赤、緑および 青色スペクトル部分の陰極ルミネセンスを有することを特徴とする３つの蛍光体 物質を含む前記デバイス。 １０．請求項５記載のデバイスに於いて、前記薄フィルム構造が、およそ３電 子ボルト未満の電子放出仕事関数を有する少なくとも１つのフィルムを含む前記 デバイス。 １１．請求項５記載のデバイスに於いて、前記薄フィルム構造が、少なくとも １つの金属フィルムを含む前記デバイス。 １２．請求項１−１１のいずれか１つに記載のデバイスに於いて、前記基板、 前記エミッタ、前記陽極、前記制御電極および前記第一並びに第二絶縁層が、全 て光に対してほぼ透明な前記デバイス。 １３．電界放出デバイスを製造するための方法であって、 （ａ）基板を用意し、 （ｂ）前記基板の上に第一絶縁層を蒸着し、 （ｃ）前記第一絶縁層の上に第一導電性層を蒸着し、第一の予め定められた厚さ と主上表面とを有する陽極層を用意し、 （ｄ）前記陽極層の上に、第二の予め定められた厚さを有する第二絶縁層を蒸着 し、 （ｅ）側方エミッタ層を具備するように、前記第二絶縁層の上に数百オングスト ロームの厚さを有する第二導電性層を前記基板とほぼ平行になるように蒸着して パターン取りし、 （ｆ）前記側方エミッタ層および前記第二絶縁層を通して開口を用意して前記側 方エミッタ層の放出エッジを形成し、前記開口が前記陽極層の前記主上表面まで 延びるようにし、 （ｇ）前記側方エミッタ層および前記陽極層に、前記側方エミッタ層の前記放出 エッジから前記陽極層に電流の冷陰極放出を引き起こすのに十分な電気的バイア ス電圧を供給するための手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。 １４．請求項１３記載の製造方法に於いて、ステップ（ａ）を用意する前記基 板が、導電性基板を用意することを含む前記製造方法。 １５．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記第一導電層蒸着ステップ（ｃ ）が、蛍光体層の蒸着を含み、前記陽極の少なくとも前記主上表面が蛍光体を含 む陽極を形成するようにした前記製造方法。 １６．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記第二導電性層の蒸着並びにパ ターン取りステップ（ｅ）が、更に前記第二導電性層を前記陽極層の少なくとも 一部の上に延ばすことを含む前記製造方法。 １７．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記開口を用意するステップ（ｆ ）が、前記第二絶縁層の一部の少なくとも一部を残し、前記残された部分が、前 記陽極層の少なくとも一部を覆うように残すように実行される前記製造方法。 １８．請求項１４記載の製造方法に於いて、前記電気的バイアス電圧を供給す るための手段を用意するステップ（ｇ）が、電気的接点を前記導電性基板と前記 側方エミッタ層との間に用意し、前記導電性基板にバイアス電圧を供給するため の手段を用意することを含み、共通エミッタ構造を有するデバイスを製造する前 記製造方法。 １９．請求項１４記載の製造方法に於いて、前記電気的バイアス電圧供給手段 を用意するステップ（ｇ）が、電気的接点を前記導電性基板と前記陽極層との間 に用意し、バイアス電圧を前記導電性基板に供給する手段を用意し、共通陽極構 造を有するデバイスを製造する、前記製造方法。 ２０．請求項１３に記載の製造方法に於いて、前記基板を用意するためのステ ップ（ａ）が、更に、 （ｉ）導電性基板を用意し、 （ｉｉ）前記導電性基板の上に第三絶縁層を蒸着し、 （ｉｉｉ）前記第三絶縁層の上に第三導電性層を蒸着してパターン取りし、埋め 込み型接点層を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。 ２１．請求項１３に記載の製造方法に於いて、前記基板を用意するためのステ ップ（ａ）が、更に、 （ｉ）絶縁基板を用意し、 （ｉｉ）前記絶縁基板上に第三導電性層を蒸着し埋め込み型接点層を用意する、 以上のステップを含む前記製造方法。 ２２．請求項２１に記載の製造方法に於いて、前記電気的バイアス電圧供給手 段を用意するステップ（ｇ）が、バイアス電圧を前記第三導電性層に供給するた めの手段を用意することを含む前記製造方法。 ２３．請求項２１に記載の製造方法に於いて、前記第三導電性層を蒸着するス テップが、更に前記第三導電性層をパターン取りすることを含む前記製造方法。 ２４．請求項２１に記載の製造方法が、更に、 （Ａ）前記絶縁基板のパターン取りを行い、前記絶縁基板を選択的にエッチング し前記第三導電性層用の開口を形成し、 （Ｂ）前記第三導電性層を前記絶縁基板内の前記開口内に蒸着する、以上のステ ップを含む前記製造方法。 ２５．請求項１３に記載の製造方法が、更に、 （ｈ）第三導電性層を前記第一および第二導電性層から離して蒸着して制御電極 層を形成し、 （ｉ）前記開口を用意するステップ（ｆ）を更に開口を前記第三導電性層を通し て用意することで実施し、前記制御電極層の制御電極エッジを形成し、 （ｊ）前記第三導電性層に電気信号を供給し、前記供給される電気信号が前記電 流を制御するのに十分である手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方 法。 ２６．請求項２５記載の製造方法が、更に、 （ｋ）第三絶縁層を前記第二導電性層の上に蒸着するステップを含み、前記第三 導電性層蒸着ステップが、前記第二導電性層蒸着ならびにパターン取りステップ （ｅ）の後に実行され、前記開口用意ステップ（ｆ）が、前記第三絶縁層を通る 前記開口を用意することを含む前記製造方法。 ２７．電界放出デバイスを製造するための方法であって、 （ａ）絶縁基板を用意し、 （ｂ）第一導電性層を前記絶縁基板の上に蒸着しオプション的にパターン取りし 、 （ｃ）第一絶縁層を前記第一導電性層の上に蒸着し、 （ｄ）第二導電性層を前記第一絶縁層の上に蒸着し、第一の予め定められた厚さ および主上表面を有する陽極層を用意し、 （ｅ）第二の予め定められた厚さを有する第二絶縁層を前記陽極層の上に蒸着し 、 （ｆ）数百オングストロームの厚さを有する第三導電性層を前記第二絶縁層の上 に前記基板にほぼ平行になるように蒸着してパターン取りし、側方エミッタ層を 用意し、 （ｇ）前記側方エミッタ層を通し、また前記第二絶縁層を通して開口を用意し、 前記側方エミッタ層の放出エッジを形成し、前記開口が前記陽極層の主上表面ま で延びるようにし、 （ｈ）前記側方エミッタ層および前記陽極層に電気的バイアス電圧を供給するた めの手段を用意し、前記供給されるバイアス電圧が前記側方エミッタ層の前記放 出エッジから前記陽極層へ流れる電流の陰極放出を引き起こすのに十分である、 以上のステップを含む前記製造方法。 ２８．請求項２７記載の製造方法に於いて、前記第二導電性層蒸着並びにパタ ーン取りステップ（ｄ）が、蛍光体の蒸着並びにパターン取りを含み、蛍光体を 含む前記陽極層の少なくとも前記上主表面を具備した陽極層を形成する前記製造 方法。 ２９．請求項２７記載の製造方法に於いて、前記第三導電性層蒸着並びにパタ ーン取りステップ（ｆ）が、更に、前記第三導電性層を前記陽極層の少なくとも 一部の上に延ばすことを含む前記製造方法。 ３０．請求項２７記載の製造方法に於いて、前記開口を用意するステップ（ｇ ）が、更に前記陽極の少なくとも一部を覆う前記第二絶縁層の少なくとも一部を 残すことを含む前記製造方法。 ３１．請求項２７記載の製造方法が更に、 （ｉ）前記第二導電性層に平行な第三絶縁層を蒸着し、 （ｊ）第四絶縁層を該第四絶縁層が前記側方エミッタ層から前記第三絶縁層分だ け離れるように蒸着し、 （ｋ）前記開口を用意するステップ（ｇ）を実行する際に、前記開口を前記第三 絶縁層並びに前記第四導電性層を通して用意し、前記第四導電性層の上にエッジ を形成し、 （ｌ）前記第四導電性層に、前記電流を制御するのに十分な電気信号を供給する ための手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。 ３２．電界放出デバイスの製造方法であって、 （ａ）平らな基板を用意し、 （ｂ）第一絶縁層を前記基板上に配置し、 （ｃ）前記第一絶縁層のパターン取りを行い、前記第一絶縁層をエッチングして 窪みを形成し、 （ｄ）第一導電性層を前記窪みの中に蒸着して埋め込み型接点層を形成し、 （ｅ）第二絶縁層を前記埋め込み型接点層の上に蒸着し、 （ｆ）第二導電性層を前記第二絶縁層の上に蒸着して、主上表面と第一の予め定 められた厚さを有する陽極層とを形成し、 （ｇ）第二の予め定められた厚さを有する第三絶縁層を前記陽極層の少なくとも 一部の上に蒸着し、 （ｈ）唯数百オングストロームのみの第三の予め定められた厚さを有する第三導 電性層を前記第三絶縁層の上に前記基板にほぼ平行になるように蒸着しパターン 取りして薄いエミッタ層を形成し、 （ｉ）第四の予め定められた厚さを有する第四絶縁層を前記薄いエミッタ層の少 なくとも一部の上に蒸着し、 （ｊ）前記第四絶縁層の上に第四導電性層を、前記基板にほぼ平行に前記陽極層 と少なくとも部分的に整列するように蒸着してパターン取りし、制御電極層を形 成し、 （ｋ）前記制御電極層、前記第四絶縁層、前記薄いエミッタ層、および前記第三 絶縁層を通して開口を開け、前記薄いエミッタ層の放出エッジと前記制御電極層 の制御電極エッジとを形成する一方で、前記陽極層の主上表面まで延びる開口を 用意し、 （ｌ）前記薄いエミッタ層と前記陽極層に、前記放出エッジから前記陽極層に電 流の冷陰極放出を引き起こすのに十分な電気的バイアス電圧を供給するための手 段を用意し、 （ｍ）前記制御電極層に、前記電流を制御するのに十分な信号電圧を供給するた めの手段を用意する、以上のステップを含む前記製造方法。 ３３．請求項３２記載の製造方法に於いて、前記第二導電性層を蒸着するステ ップ（ｆ）が、蛍光体層の蒸着を含み、少なくとも前記陽極層の少なくとも前記 主上表面の上に蛍光体を含む陽極を形成する前記製造方法。 ３４．請求項３２記載の製造方法に於いて、前記第三導電性層を蒸着しパター ン取りするステップ（ｈ）が、更に、前記第三導電性層を前記陽極層の少なくと も一部の上に延長させることを含む前記製造方法。 ３５．請求項３２記載の製造方法に於いて、前記開口を用意するステップ（ｋ ）が、更に、前記第三絶縁層の少なくとも一部が前記陽極層の少なくとも一部を 覆うように残すことを含む前記製造方法。 ３６．請求項１３記載の製造方法に於いて、前記第二導電性層蒸着ステップ（ ｅ）が、前記第二導電性層の蒸着をその厚さが約１００オングストロームから約 ３００オングストロームの間に形成されるように制御することを含む前記製造方 法。