TWI452594B - 高頻率、三極管、場發射裝置及其製造方法 - Google Patents

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Description

高頻率、三極管、場發射裝置及其製造方法
本發明係提供一屬於高頻應用的半導體真空管家族的微/奈米裝置，尤指提供一種創新的高頻率、三極管、場發射裝置及其製造方法。
正如所知道的，在兆赫(THz)頻範圍內的技術和應用傳統地已侷限於分子天文學以及化學光譜學領域中。然而，最近在兆赫探測器以及兆赫源的進展已經打開了新應用的領域，包含國土安全，測量系統(網路分析，成像)，生物以及醫學應用(細胞特性測定，熱量及光譜測繪)，材料特性測定(近場探測、食品行業品質控制、藥品品質控制)。
雖然兆赫感測器以及兆赫源的商業應用在成長，但是這種成長某種程度上由於提供可信的兆赫源的難度而被限制，因為傳統的半導體技術由於較差的電子遷移率被證明不符合要求。
使用真空電子學取代半導體技術使得開發了電子在真空中的速度可以高於半導體材料的性能，且因而達到了更高高應用頻率(從千兆赫<GHz>到兆赫)。真空電子裝置的一般工作原理是基於射頻信號以及一產生的電子束之間的相互作用，該射頻信號對該允許能量從電子束轉移至該射頻信號的電子束進行一速度調製。
傳統的舊代真空管包含熱電子陰極用於產生電子束，在很高的溫度下(800℃-1200℃)操作且具有以下侷限性，如高電能需求，升溫時間長，不穩定以及有限的小型化。
上述侷限性由於引進了具有一場發射陣列陰極的真空裝置而已經被克服，該真空裝置尤其是在兆赫頻率放大上具有顯著的優勢，使得可以在室溫下工作，且可將尺寸減小到微米以及奈米級別。一射頻源的一場發射陣列結構第一次是由Charles Spindt於1976年提出的，且通常被稱之為Spindt型陰極(或由於較低的操作溫度，也被稱之為冷陰極)。尤其，Spindt陰極裝置由成型在一個導電基板上的歐姆接觸的微加工的金屬場發射圓錐或尖端。每個發射體在一陽極和陰極電極之間的一個加速場中具有其自身的同軸孔隙，一個閘極電極，也稱之為控制極，透過一二氧化矽層與該陰陽電極以及該發射體隔離。由於單獨的尖端可以產生數十微安培，因此一個龐大的陣列理論上將產生龐大的發射電流密度。
Spindt陰極的性能由於材料的磨損導致的發射尖端的損壞而受到限制，且由於這個原因，已經在努力尋找製造用的新的材料。
尤其，該Spindt結構透過將碳奈米管用作冷陰極發射體而得到改善。碳奈米管係為完美石墨化的，圓柱管其可以透過各種製造方法可製成管徑為2-100奈米，且長度為數微米。尤其是，碳奈米管實際上可以被人為是最好的發射體之一，且因此係為一Spindt類型裝置中的理想的場發射體。許多研究已經承認了他們的場發射性能。
第1圖係為一已知的使用碳奈米管做一場發射器的Spindt型冷陰極三極裝置1之示意圖。該三極裝置1包含有一陰極結構2，一藉助側間隔體4與陰極結構2分開的陽極電極3；以及一與該陰極結構2一體成型的控制柵5。該一體成型有控制柵5的陰極結構2，以及該陽極電極3係為單獨成型而後透過插入側間隔體4而結合在一起。該陽極電極3由用作該三極裝置的陽極的一第一導電基板組成，而該陰極結構2係為一個多層結構，包含有一第二導電基板7；一設置在該第二導電基板7以及該控制柵5之間的絕緣層8；一穿過該控制柵5以及該絕緣層8用於露出該第二導電基板的一個表面的凹槽9；以及Spindt型發射尖端10(為了簡化圖式，在第1圖中只是顯示了其中一個尖端10)，尤其是碳奈米管成像在該凹槽9中與該第二導電基板7歐姆接觸，且作用為該三極裝置的陰極。
在工作的過程中，控制柵5的偏壓使得在對應且圍繞該凹槽9區域控制該陰極結構2產生的電子束流向該陽極電極3，因此所產生的電流被放置在該控制柵5上方的陽極電極3所收集。
在該三極裝置1中，一三極(或主動的)區域因此可以被定義(在第1圖中以1a表示)包含有位於且緊密環繞該發射尖端10以及該凹槽9的產生且收集電子的區域，以及一個位於該三極區域1a外側的三極偏壓區域1b，透過該三極偏壓區域1b的偏壓信號被傳輸到該相同的三極區域。
本發明之申請人已經注意到由於存在該控制閘極以及陰極和陽極電極間的寄生電容值很大，已知的Spindt型真空管三極裝置的地形上的結構具有較大的侷限性。該寄生電容嚴重限制了此類型裝置所能達到的工作頻率，降低了截止頻率且使得微結構的兆赫應用不可行。
尤其是，該冷陰極裝置的實現設想存在與導電陰極基板重疊的一延長的控制閘極，因而形成一寄生電容器的兩個板(第1圖中以CGC 表示)。詳細言之，假設將該控制閘極以及陰極基板形成兩個平坦且平行的板，該寄生的閘極-陰極電容值CGC =ε0 εr (A/d)，其中ε0 係為真空介電常數；εr 係為該陰極以及控制閘極之間的絕緣材料的介電常數，A係為重疊面積，且d係為該陰極陰極控制閘極之間的距離。該寄生閘極-陰極電容CGC 同樣遠遠大於該控制閘極以及該發射尖端(第1圖中的CGF )之間的電容。
而且，該陰極電極以及控制閘極電極之間的重疊同樣產生了一寄生電容，以及增加了整體寄生電容的該閘極-陽極電容(第1圖中的CGA )，從而進一步降低了該裝置的截止頻率。
由上述可知，此類型的裝置的工作頻率依賴於且嚴重受到其地形特徵的限制。
本發明的主要目的是為冷陰極真空管以及一創新的製造方法提供一創新的地形上的結構，以解決上述缺點。
為了達到上述目的，本發明係提供一如所附申請專利範圍中所闡述的高頻率、三極式、場發射裝置及其製造方法。
本發明透過改變一三極式場發射裝置的傳統的地形而達到上述目的，且尤其是透過限制該陰極以及陽極電極之間的重疊面積，從而降低了期間整體寄生電容值。不同的導電平面間的重疊確實侷限於該場發射裝置的一三極區域。
該控制閘極，陽極以及陰極電極分別係由一導向一端子的長條形導線，不同電極只在該三極區域重疊(尤其是他們的端子，從而產生且收集電子束)，而不同的導線在上述三極區域外不互相重疊。而且，傳導各個端子電信號的導線呈非零角度互相傾斜，尤其是呈60度角度傾斜(或是120度，如果考慮到任何兩條線之間夾角的補角的話)。
該主張的結構的優點在所有寄生電容所貢獻的陰極陣列結構尤其顯著。尤其是，實現大型陣列的冷陰極裝置而不會由於寄生電容而受到頻率限制的可能性是此結構的其中一關鍵議題。
為使　貴審查委員對本發明之目的、特徵及功效能夠有更進一步之瞭解與認識，以下茲請配合圖式及圖號詳述如後：
第2、3圖分別係為本發明之高頻三極式場發射裝置11之俯視圖以及立體分解圖，而第4圖係為本發明之高頻三極式場發射裝置11之第一實施例之剖視圖。
根據本發明之第一實施例，該高頻三極式場發射裝置11包含有：一整合有一陰極電極12以及一控制閘極(或控制柵)電極13的多層結構；以及一陽極電極14，該陽極電極14透過真空連接技術使用側間隔體15與依序該多層機構接合以保持彼此間的電隔離。
此外，該陰極電極12設置於一基板上，尤其是一多層基板16，包含有“一用於支撐整個結構的厚絕緣層16c，一由矽或其他的半導體或傳導材料支撐的用作該裝置之一地平面的導電層16a；以及一例如一氧化矽製成的覆蓋絕緣層16b。該陰極電極12包含有一陰極導線12a以及一陰極端子12b，該陰極端子12b係為一完整的圓盤狀。該陰極導線12a係為一長條狀具有一主沿著一第一方向x的主延伸方向，沿著該第一方向x從兩個相對的部分延伸到且越過該陰極端子12b，該陰極導線12a相對該陰極端子12b居中。
一環形絕緣區域17設置在該多層基板16以及該陰極電極12上且具有一第一凹槽18，該凹槽18貫通成型以露出該陰極端子12b的一頂面。Spindt型發射尖端19(為了簡化圖式，只在第2-4圖中顯示一個尖端)，尤其是碳奈米管，係設於該第一凹槽內的該陰極電極12b的外露的頂面上。
該控制閘極電極13係設於該陰極電極12之上且部分地與該陰極電極12重疊，尤其是部份地與該陰極導線12a在該裝置的一三極區域11a(該區域，如先前所定義的係為位於且緊密環繞該發射尖端19以及該第一凹槽18的產生且收集電子的區域)重疊。
該控制閘極電極13包含有一閘極導線13a以及一閘極端子13b，該後者係為環形且其內半徑例如等於該陰極端子12b半徑。該閘極導線13a係為長條形且具有一個沿著第二方向y的主延伸方向，且沿著該第二方向y從兩個相對的部份導向該閘極端子13b，而不越過該閘極端子13b。該閘極導線13a相對該閘極端子13b居中。尤其，該第一及第二方向x、y構成了平行平面上的偏斜線，且該第二方向y係相對該第一方向x成一非零角度定位，尤其是120度角(或60度，如果考慮到該互補角的話)(兩條線之間的夾角定義為任何兩個與它們平行且空間內通過相同的點的線之間的任一角度)。
該陽極電極14設於該應急電極12以及該控制閘極電極13之上，且部份地覆蓋它們，尤其是在該三極區域11a。該陽極電極14透過插入該側間隔體15成型在該與整合有陰極及控制閘極電極的多層結構接合的一絕緣基板20上。尤其是，該側間隔體15係成環形且內部設有一與該第一凹槽相等的第二凹槽21，該第二凹槽朝向該閘極端子13b的內部孔隙以及上述的凹槽18開放，供該產生的電子朝向該陽極電極14流動。
該陽極電極14包含有一陽極導線14a以及一陽極端子14b，該後者係成一等同於該陰極端子12b半徑的完整的盤型。該陽極導線14a係一主方向沿著一第三方向z的一個長條形狀，且從該陽極端子14b的兩個相對的部份沿著該第三方向z延伸且相對該陽極端子14b集中。尤其，該第二及第三方向x、y構成了平行平面上的偏斜線，且該第三方向z係相對該第二方向y成一非零角度定位，尤其120度角(或60度，如果考慮到該互補角的話)(兩條線之間的夾角定義為任何兩個與它們平行且空間內通過相同的點的線之間的任一角度)。
由上述可知，該三極裝置的不同的導電區域即陰極，控制閘極以及陽極12、13、14之間的重疊，侷限於產生電子且將電子由該陰極端子12b(以及該發射尖端19)導向該陽極端子14b的三極區域11a。尤其，由於結構的空間取向，這樣的重疊局限於該陰極以及陽極端子12a、14b(充分重疊)以及該閘極端子13b以及該陽極以及陰極導線12a、14a的部份重疊。有利地，該陰極，閘極以及陽極導線12a、13a、14a並不互相重疊。
第5a-5f圖(其中，相同的元件符號代表之前描述的相同的元件)闡述了製造本發明之結合有該陰極與控制閘極電極的多層結構方法的連續步驟之第一實施列。
如第5圖所示，在該方法的起始步驟中，係首先提供一多層基板16，其具有一絕緣層，如一通過沉積作用或氧化作用成型在一導電層16a上的一4-um的氧化層，該導電層16a由矽製成且具有2-10um的厚度(該導電層16a用作該裝置的地平面)；該導電層16a設於在一厚絕緣層16c上(由二氧化矽或石英製成)。
而後，參考第5b圖，透過沉積作用在該絕緣層16b上形成一第一金屬層。在該第一金屬層上形成有一光刻膠層圖案(圖上未示)，對上述層進行蝕刻形成具有一長條形導線12a以及一連接該導線12a的盤型陰極端子12b的陰極電極12。
使用已知的技藝，如電子束微影術，將一光刻膠層圖案(圖上未示)與該多層基板16對準，且透過噴塗沉積一催化膜(鐵或鎳)，而後揭去該膜只在該陰極端子12b上留下一催化區24(圖示5c)。該催化膜的厚度位於數十奈米範圍內(如5-50奈米)。
進一步使用對準，透過噴塗沉積一絕緣層，而後將該絕緣層揭去，參考第5d圖，用於形成一環形環繞該催化區域24的絕緣區域17。該絕緣區域17用於隔絕該陰極導線12a與該控制閘極端子。該絕緣層由二氧化矽製成且具有微米級別的厚度。
再使用一次合適的校準，沉積一如鈮製成的厚度約為100nm的第二金屬層(圖上未示)，然後將其揭去以便形成該控制閘極電極13(參見第5e圖)。該控制閘極電極13包含有一閘極導線13a，相對該陰極導線成非零角度傾斜，且一閘極端子13b係成環形且其內部開孔朝向該催化區域24。而後，在該閘極電極13上進行一陽極氧化處理以減少電流損失且在接下來的碳奈米管的合成過程中保護上述閘極電極。
接下來，參考第5f圖，該結構遞交到碳奈米管合成以便獲得(以本身公知的方式)該Spindt型發射尖端19。尤其，作為場發射體的碳奈米管成型在該催化區24之上。
如上述成型的該多層結構以及該陽極電極14然後(考慮到該想要的相互導向)以及與該插入的側間隔體15的接合，在彼此間產生真空。尤其是，使用普通的圖形技術在該絕緣基板20(該絕緣基板如係由玻璃或二氧化矽製成)上首先形成該陽極電極14，而後將該絕緣基板20與該多層結構使用標準的晶圓-晶圓真空接合技術，例如陽極接合，反應接合或是熔融接合。
假如一高品質的真空有利於確保該高頻三極式場發射裝置11可靠運轉，上述方法的一種變體(圖式中未示)則可以設想一包含有一種合適的反應材料如鋇，鋁，鈦，鋯，釩，鐵通常稱之為吸氣區的區域的形成。該吸氣區當適當啟動的時候可以在該接合的過程中允許所釋放的分子被捕獲。為了詳細的描述使用吸氣材料改善真空接合，可以參考Douglas R. Sparks, S. Massoud-Ansari,and Nader Najafi在IEEE高級封裝匯刊的2003年8月第26卷第3期第277-282頁上刊登的使用奈米吸氣劑的微機械晶片級真空封裝以及Yufeng Jin,Zhenfeng Wang,Lei Zhao,Peck Cheng Lim,Jun Wei and Chee Khuen Wong在微機械學和微工程學雜誌2004年第14卷第687-692頁刊登的MEMS真空包裝用的Zr/V/Fe厚膜。採用一種圖中未示的方式，該吸氣區可以，例如成型於該第二凹槽21內靠近該陽極電極14。(設置該側間隔體15以留下空間形成該吸氣區)。
根據本發明之該高頻三極式場發射裝置11的第二實施例，該控制閘極電極13與該陽極電極14整合形成一多層結構，而不是與該陰極電極13整合。這樣形成的不同結構具有一些特有的優點，如2006年12月29日由相同的申請人申請的共同待決專利申請案PCT/IT2006/000883所討論的，且尤其可以防止在該控制閘極電極13以及該發射尖端19之間產生的短路，且進一步減少寄生電容值。該陰極，控制閘極以及陽極電極12、13、14的相互空間設置並不改變，以便相互的重疊仍然侷限於之前詳細闡述的三極區域11a。由於該第二實施例可以透過簡單的變更第一實施例的製造方法而實現，該相關的製造方法將不再贅述。
參考第6圖，在該情況下，該陽極電極14成型於該多層基板16上，包含有該厚絕緣層16c，該導電層16a用作該裝置的一地平面，及該重疊絕緣層16b與該陽極電極14接觸。該絕緣區17設置在該多層基板16以及該陽極電極14上且具有該第一凹槽18，露出該陽極端子14b的頂面。該控制閘極電極13設置在該絕緣區域17上，且該閘極端子13b的內部開口朝向該第一凹槽18開放。
該陰極電極12圖形化成型在該絕緣基板20上，且該發射尖端19成型在該陰極端子12b的外露的頂面上。該陰極電極12以及該絕緣基板20然後接合到整合有該控制閘極以及陽極電極13、14的多層結構上，且透過該側間隔體15保持彼此的電隔絕。
該第二實施例的一個可行的變化，參考第7圖，可以提供該地平面(導電層16a)與該絕緣基板20接合，該陰極電極12在此情況下圖形化在由成型在該導電層16a上的該絕緣層20製成的多層結構上。與該控制閘極電極13整合的該陽極電極14代替成型在該絕緣層16b上。
第8圖係為本發明之另一實施例，設想形成一大量的具有橫桿結構的高頻三極式場發射裝置11的陣列25。
詳細而言，該陣列25的高頻三極式場發射裝置11沿著該第一、第二、第三方向x、y、z對準。該陣列25中的各個高頻三極發射裝置11與跟它分別在該第一、第二、第三x、y、z方向上對準的其他裝置共用它的陰極，閘極以及陽極導線12a、13a、14a。因此，在第一、第二、第三方向上對準的裝置共用一個共同的導線，且尤其是沿著該方向的該陰極、閘極或陽極導線12a、13a、14a。該高頻三極式場發射裝置11因此設成一六角點陣，從而佔有一個規則的，合理的緊湊的區域。
本發明之三極式場發射裝置之優點可清楚地從上文所述中看出。
尤其是，該設想的橫桿結構的設置大大地降低了該寄生電容效應，且真正地拓寬了該裝置在兆赫頻率範圍內的工作頻率。這主要是由於侷限於該裝置的三極區域的不同的金屬表面的重疊所致，而在該三極區域外，該些表面之間沒有任何的重疊(尤其是在各種導線之間)。因而，大大減少了該整體寄生電容值。
透過考慮通常使用的運算式，簡單的估計達到至少一兆赫的截止頻率的最大重疊面積是可以的。尤其是，考慮到該陰極與閘極端子12b、13b之間的2μm的距離，可以估算需要20.000nm2 的最大重疊面積來產生1兆赫的截止頻率。具有該值的一重疊區域可以透通過使用一個具有0.5μm半徑的陽極與陰極環形區域而可實現，且該陰極、閘極以及陽極導線12a、13a、14a具有0.1μm的截面。
如此，該估算的寄生電容位於10-18 F範圍內，因此考慮到該0.1-50μs範圍內的跨導值以及1-500範圍內的直流增益(例如參見W.P. Kang,Y.M. Wong,J.F. Davidson,D.V. Kerns,B.K. Choi，J.H.Huang and K.F.Galloway,2006年電子學快報第42卷第4期之碳奈米管真空場發射差動發達其集合電路，以及Y.M. Wong,W.P. Kang,J.L. Davidson,J.H. Huang,於2006年鑽石以及相關的材料15卷第1990-1993之碳奈米管場反射集合三極放大器陣列)，該截止頻率位於兆赫範圍內。
而且，由於該寄生電容減少了，所描述的橫桿結構很適於兆赫頻率範圍內的大陣列的場發射裝置的整合。尤其是，所選擇的控制閘極電極13可以和內部的垂直側的絕緣區域17間隔開(以及該控制閘極電極13的內半徑因而大於該陰極和陽極端子12b、14b的半徑)，以可以在該接合過程中被該側間隔體15覆蓋。這種解決方法可以減少電流的洩漏。
對應於第7圖的變化，第4圖的變化同樣可以被設想具有連接與該絕緣基板20但不連接該絕緣層16b的導電層16a。
此外，該裝置的不同層的厚度以及該製造方法的不同步驟只是示意性的且可以根據具體的需要而變化。尤其是，為了簡單性製造方法的描述可以參考一單一陰極結構的製造。然而，製造一個陣列的陰極結構簡單地需要使用在其中重複一個相同的基礎結構的變更的微影遮罩。
1．．．三極裝置
1a．．．三極區域
1b．．．三極偏壓區域
11．．．高頻三極式場發射裝置
11a．．．三極區域
12‧‧‧陰極電極
12a‧‧‧陰極導線
12b‧‧‧陰極端子
13‧‧‧控制閘極電極
13a‧‧‧閘極導線
13b‧‧‧閘極端子
14‧‧‧陽極電極
14a‧‧‧陽極導線
14b‧‧‧陽極端子
15‧‧‧側間隔體
16‧‧‧多層基板
16a‧‧‧導電層
16b‧‧‧絕緣層
16c‧‧‧絕緣層
17‧‧‧環形絕緣區域
18‧‧‧凹槽
19‧‧‧尖端
20‧‧‧絕緣基板
2‧‧‧陰極結構
21‧‧‧凹槽
24‧‧‧催化區
25‧‧‧陣列
3‧‧‧陽極電極
4‧‧‧側間隔體
5‧‧‧控制柵
7‧‧‧第二導電基板
8‧‧‧絕緣層
9‧‧‧凹槽
10‧‧‧尖端
第1圖　係為一已知Spindt型冷陰極三極管以一碳奈米管作為場發射體之剖視圖。
第2圖　係本發明之高頻三極式場發射裝置俯視圖。
第3圖　係第2圖所示之本發明之高頻三極式場發射裝置之立體分解圖。
第4圖　係本發明第一實施例之高頻三極式場發射裝置之剖視圖。
第5a-5f圖　係本發明製造該高頻三極式場發射裝置之一陰極結構方法之第一實施例的各個步驟中的一半導體晶圓的立體組合圖。
第6圖　係本發明高頻三極式場發射裝置之第二實施例之剖視圖。
第7圖　係為第6圖高頻三極式場發射裝置之一變化剖視圖。
第8圖　係本發明之另一實施例之一高頻三極式場發射裝置陣列之俯視圖。
11．．．高頻三極式場發射裝置
11a．．．三極區域
12．．．陰極電極
12a．．．陰極導線
12b．．．陰極端子
13．．．控制閘極電極
13a．．．閘極導線
13b．．．閘極端子
14．．．陽極電極
14a．．．陽極導線
14b．．．陽極端子
19．．．尖端

Claims (19)

  1. 一種高頻率三極管場發射裝置，包含一陰極電極，一與該陰極電極隔開的陽極電極，一設於該陽極電極以及該陰極電極之間的控制閘極電極，以及至少一場發射尖端，該陰極電極、控制閘極以及陽極電極在一位於該場發射尖端的三極區域重疊，且可被操作用於配合該場發射尖端用於在該三極區域產生一電子束，其特徵係在於，該陰極電極、控制閘極電極以及該陽極電極在該三極區域外不重疊，其中該陰極電極、控制電極以及該陽極電極各有一個分別沿著各條線x、y、z延長的主方向，各條線(x、y、z)彼此成非零角度傾斜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該角度係為60度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該陰極電極、控制閘極以及陽極電極各自包含一設置在三極區域的端子，以及一由該各自的端子朝該三極區域外的一偏壓區延伸的且可為各個端子傳導電信號的導線，該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極的導線相互設置而不重疊。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極的該導線沿著各自的線(x、y、z)延伸，且各條線(x、y、z)彼此呈非零角度傾斜。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該角度係為60度。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之高頻率三極管場發射裝置， 其中該陰極電極、以及陽極電極的端子在該三極區域重疊，且該控制閘極電極的端子部份地與該陰極以及陽極電極在該三極區域重疊。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該陰極、控制閘極以及陽極電極的導線呈長條狀且與各自的端子相連接，並由該各自的端子的相對部分沿著各自的線(x、y、z)延伸。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之高頻率三極管場發射裝置，其中該陰極電極的端子係為盤型，且頂上設有該場發射尖端且與其呈歐姆接觸，該控制閘極電極的端子係為環形，且設有一凹槽開口朝向該場發射尖端；以及該陽極電極的端子係為盤型，且壓在該場發射尖端以及該凹槽上，該控制閘極電極的內半徑不小於該陰極以及陽極電極的半徑。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之高頻率三極管場發射裝置，進一步包含具有該陰極電極的一陰極結構以及一具有該陽極電極的陽極結構，該陰極以及陽極結構分開成型且透過插入間隔體而接合在一起，其中該控制閘極電極整合於上述陰極結構中。
  10. 一種三極式場發射裝置之陣列，其特徵在於包含有複數個如申請專利範圍第1項所述之高頻率三極管場發射裝置。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之三極式場發射裝置之陣列，其中該陰極電極、控制閘極以及陽極電極具有一分別沿著線(x、y、z)的主方向，各條線(x、y、z)彼此呈非零角度傾斜，且還具有一沿著各自線設置的各自的導線，其中該三極式場發射裝置沿著該各條線(x、y、z)對準，這些裝置沿著一個給定的擁 有一共同導線的線對準，且尤其是被沿著該給定的線導向的該陰極電極、控制閘極電極或是陽極電極的導線。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之三極式場發射裝置之陣列，其中該三極式場發射裝置設置成一六角點陣。
  13. 一種製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，包含有形成一陰極電極，一與該陰極電極分開的陽極電極，一設置在該陽極電極以及陰極電極之間的控制閘極電極；以及至少一場發射尖端；該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極在該發射尖端的一三極區重疊，且可配合該場發射尖端在該三極區內產生一電子束；其特徵係在於，成型步驟包含有設置該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極使得他們不在該三極區域為重疊，其中，設置步驟包含有設置該陰極、控制閘極以及陽極電極具有一沿著各條線(x、y、z)的主方向，且各條線(x、y、z)彼此呈非零角度傾斜。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，其中該角度係為60度。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，其中成型該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極步驟包含有在該三極區域分別成型一端子，以及分別成型從該各自端子朝向一位於該三極區域外的一偏壓區域延伸的一導線，該各導線可以為各自的端子傳導電信號，以及其中設置步驟包含有相互設置該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極的導線而不重疊。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之製造高頻應用的三極式場 發射裝置的方法，其中相互設置步驟包含有沿著各條線(x、y、z)定位該陰極電極、控制閘極電極以及陽極電極的導線，該各條線(x、y、z)彼此呈一非零角度傾斜。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，其中該角度係為60度。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，其中設置步驟包含有設置該陰極電極、陽極電極的端子在該三極區域重疊，且該控制閘極電極的端子部份與該陰極以及陽極電極的導線在該三極區域重疊。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之製造高頻應用的三極式場發射裝置的方法，還包含有：在一各自之絕緣基板上分開成型一陰極結構以及一陽極結構，該成型一陰極結構步驟包含成型該陰極電極以及該成型陽極電極步驟包含有成型該陽極電極；然後再將該陰極結構以及陽極結構透過插入各間隔體接合在一起；其中成型該控制閘極電極包含有將該控制閘極整合入該陽極結構。
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