JPH09274843A - Field emission element and manufacture thereof - Google Patents

Field emission element and manufacture thereof

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JPH09274843A
JPH09274843A JP8180896A JP8180896A JPH09274843A JP H09274843 A JPH09274843 A JP H09274843A JP 8180896 A JP8180896 A JP 8180896A JP 8180896 A JP8180896 A JP 8180896A JP H09274843 A JPH09274843 A JP H09274843A
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JP
Japan
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film
reaction
field emission
sacrificial film
sacrificial
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JP8180896A
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Japanese (ja)
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Atsuo Hattori
敦夫 服部
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a field emission negative electrode, which has a small vertical angle of a tip and a small curvature radius by giving distribution of thickness to a reaction control film. SOLUTION: Sacrifice films 16a, 16b made of SiO2 are anisotropically deposited on sacrifice films 15a, 15b by CVD method or spattering. The sacrifice film 16a is deposited at a nearly even thickness on the top surface of the sacrifice film 15a, which is formed of two parts, and in a side surface, thickness thereof is formed thick in an upper part and gradually reduced toward a lower part. At a part of a back of an over-hang part, the sacrifice film 16a is not deposited or deposited very thin. The sacrifice film 16b is deposited on the sacrifice film 15b. Each side surface of the over-hang part, which is formed of two parts, contacts with each other at a lower part of the side surface by a reaction film 16c, of which volume is expanded.

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、電界放射型素子と
その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission device and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電界放射型素子は、電界集中を利用し
て、先鋭なエミッタの先端から電子を放出させる素子で
ある。例えば、フラットパネルディスプレイは、多数の
エミッタを配列した電界放射エミッタアレイ（ＦＥＡ）
を用いて構成できる。それぞれのエミッタは、ディスプ
レイの各画素を制御する。2. Description of the Related Art A field emission element is an element that utilizes an electric field concentration to emit electrons from a sharp tip of an emitter. For example, a flat panel display has a field emission emitter array (FEA) in which a large number of emitters are arranged.
Can be configured. Each emitter controls each pixel of the display.

【０００３】図４８（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術による
電界放射型素子の製造方法を説明する。図４８（Ａ）に
示すように、まず、垂直な側壁を持つ凹部を有する基板
１０１に、ステップカバレッジの良い堆積方法で犠牲膜
１０３を堆積する。垂直側壁と上面とが合わさる角部に
おいては、円形ないし楕円形断面の堆積が生じ、緩やか
に変化する斜面が生じる。したがって、当該凹部に堆積
した犠牲膜１０３は、上拡がりのテーパ形状を示す。凹
部形状および堆積量を調整することにより凹部底部に細
い先端を有する空間が形成される。48 (A) and 48 (B) describe a method of manufacturing a field emission device according to the prior art. As shown in FIG. 48A, first, a sacrificial film 103 is deposited on a substrate 101 having a recess having vertical sidewalls by a deposition method with good step coverage. At the corners where the vertical sidewalls meet the top surface, a circular or elliptical cross-section deposits resulting in a gently changing slope. Therefore, the sacrificial film 103 deposited in the recess has a tapered shape with an upward spread. A space having a thin tip is formed at the bottom of the recess by adjusting the shape of the recess and the deposition amount.

【０００４】この犠牲膜１０３を成形型としエミッタ電
極（陰極）膜１０５を堆積する。その後、エミッタ下方
の基板１０１、犠牲膜１０３を除去すると先鋭な先端を
持つエミッタ電極１０５ができる。しかし、凹部の形状
や犠牲膜の堆積条件により、エミッタ電極１０５の先端
部Ａの曲率半径が大きくなると、電界が集中しにくく、
好ましくない。An emitter electrode (cathode) film 105 is deposited using the sacrificial film 103 as a mold. Thereafter, when the substrate 101 and the sacrificial film 103 below the emitter are removed, an emitter electrode 105 having a sharp tip is formed. However, when the radius of curvature of the tip portion A of the emitter electrode 105 becomes large depending on the shape of the recess and the deposition conditions of the sacrificial film, the electric field is less likely to concentrate,
Not preferred.

【０００５】図４８（Ｂ）に示すように、ステップカバ
レッジの悪い堆積方法で犠牲膜１０３を厚く堆積する
と、犠牲膜１０３の側面がこぶ状に成長し、やがて側面
同士が接触する。この上に電極膜を堆積すれば、先端部
の頂角が比較的小さなエミッタ電極１０５を形成するこ
とができる。As shown in FIG. 48B, when the sacrificial film 103 is thickly deposited by a deposition method having poor step coverage, the side surfaces of the sacrificial film 103 grow like bumps, and the side surfaces eventually come into contact with each other. By depositing an electrode film on this, an emitter electrode 105 having a tip with a relatively small apex angle can be formed.

【０００６】しかし、この方法によれば、犠牲膜を厚く
することが必要であり、エミッタ電極１０５の先端部
は、基板１０１の上面から上方向に離れた位置に成形さ
れてしまう。電界放出型素子として、エミッタ電極の他
にゲート電極を形成する場合、例えば基板上に導電膜を
形成し、導電膜を貫通して凹部を形成する。したがっ
て、ゲート電極は、基板１０１と犠牲膜１０３の境界付
近に形成される。図４８（Ｂ）の方法により、エミッタ
電極１０５を形成すると、エミッタ電極とゲート電極と
の距離は離れてしまう。すると、電界放射型素子の駆動
電圧として高電圧を必要とし、好ましくない。However, according to this method, it is necessary to thicken the sacrificial film, and the tip of the emitter electrode 105 is formed at a position apart from the upper surface of the substrate 101 in the upward direction. When forming a gate electrode in addition to an emitter electrode as a field emission device, for example, a conductive film is formed on a substrate and a recess is formed through the conductive film. Therefore, the gate electrode is formed near the boundary between the substrate 101 and the sacrificial film 103. When the emitter electrode 105 is formed by the method of FIG. 48B, the distance between the emitter electrode and the gate electrode becomes large. Then, a high voltage is required as a drive voltage for the field emission device, which is not preferable.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】エミッタ電極の先端の
曲率半径が大きいと、電界が集中しにくく、電界放射型
素子としての性能は低下する。また、エミッタ電極とゲ
ート電極の相対位置が電界放射型素子の性能に多大な影
響を与える。If the radius of curvature at the tip of the emitter electrode is large, it is difficult for the electric field to concentrate, and the performance as a field emission element is reduced. Further, the relative positions of the emitter electrode and the gate electrode have a great influence on the performance of the field emission device.

【０００８】本発明の目的は、先端部の頂角および曲率
半径が小さい電界放射陰極（エミッタ）を有する電界放
射型素子とその製造方法を提供することである。本発明
の他の目的は、先端部の位置を精度よく決めることがで
きる電界放射陰極を有する電界放射型素子とその製造方
法を提供することである。An object of the present invention is to provide a field emission device having a field emission cathode (emitter) having a small apex angle and a small radius of curvature at its tip and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a field emission element having a field emission cathode capable of accurately determining the position of the tip and a method for manufacturing the same.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の電界放射型素子
は、外形が２段の曲線または直線で形成される電界放射
陰極を有する。The field emission device of the present invention has a field emission cathode whose outer shape is formed by two steps of curves or straight lines.

【００１０】また、本発明の２電極構造の電界放射型素
子は、外形が２段の曲線または直線で形成される電界放
射陰極と、前記電界放射陰極の先端を囲むように形成さ
れる制御電極とを有する。In addition, the field emission element having a two-electrode structure of the present invention is a field emission cathode having an outer shape formed by two steps of curves or straight lines, and a control electrode formed so as to surround the tip of the field emission cathode. Have and.

【００１１】さらに、本発明の３電極構造の電界放射型
素子は、外形が２段の曲線または直線で形成される電界
放射陰極と、前記電界放射陰極の先端を囲むように形成
される制御電極と、前記電界放射陰極に対向して形成さ
れる陽極とを有する。Further, the field emission device having a three-electrode structure of the present invention has a field emission cathode whose outer shape is formed by two steps of curves or straight lines, and a control electrode formed so as to surround the tip of the field emission cathode. And an anode formed to face the field emission cathode.

【００１２】２段形状とし、２段目の形状を高精度に制
御することにより、位置精度が高く、先端の頂角および
曲率半径の小さな電界放射陰極を製造できる。電界放射
陰極の先端に電界を集中させやすい。１段目の形状をほ
ぼ定めた後に限られた範囲内で２段目の形状を調整する
ので、２段目形状の制御を高精度かつ容易に行うことが
できる。By using a two-step shape and controlling the shape of the second step with high accuracy, it is possible to manufacture a field emission cathode having high positional accuracy and a small apex angle and radius of curvature of the tip. It is easy to concentrate the electric field on the tip of the field emission cathode. Since the shape of the second step is adjusted within a limited range after the shape of the first step is substantially determined, the control of the shape of the second step can be performed with high accuracy and easily.

【００１３】本発明の電界放射型素子の製造方法は、断
面形状が互いに対向する２パートからなるオーバーハン
グ部を基板に形成する工程と、化学反応が可能な物質
で、前記２パートのオーバーハング部の上に、断面形状
が２パートからなり、オーバーハング部の上面上からオ
ーバーハング部の下面上に連続した曲面を形成する第１
の犠牲膜を堆積する犠牲膜堆積工程と、前記２パートか
らなる第１の犠牲膜の上に、該第１の犠牲膜の化学反応
を減速制御するための断面形状が２パートからなる反応
制御膜を第１の犠牲膜の上面上で第１の犠牲膜の下面上
より厚くなるように堆積する制御膜堆積工程と、前記反
応制御膜を介して前記第１の犠牲膜を化学反応させ、前
記第１の犠牲膜の下部を上部よりも多く体積膨張させ、
２パートからなるオーバーハング部を互いに接触させる
反応工程と、前記接触した領域の上に電界放射陰極膜を
堆積する工程と、前記電界放射陰極膜の先端を露出させ
る電極露出工程とを含む。A method of manufacturing a field emission device according to the present invention comprises a step of forming an overhang portion consisting of two parts whose cross-sectional shapes are opposed to each other on a substrate, and a substance capable of undergoing a chemical reaction. First, forming a continuous curved surface on the upper portion of the overhang portion from the upper surface of the overhang portion to the lower surface of the overhang portion.
Sacrificial film deposition step of depositing a sacrificial film of 1., and a reaction control having a two-part cross-sectional shape for controlling the chemical reaction of the first sacrificial film on the first sacrificial film consisting of the two parts. A control film deposition step of depositing a film on the upper surface of the first sacrificial film to be thicker than on the lower surface of the first sacrificial film; and chemically reacting the first sacrificial film through the reaction control film, The lower part of the first sacrificial film is expanded more than the upper part,
The method includes a reaction step of bringing the two overhang portions into contact with each other, a step of depositing a field emission cathode film on the contacted region, and an electrode exposure step of exposing the tip of the field emission cathode film.

【００１４】断面形状が２パートからなるオーバーハン
グ部の上に第１の犠牲膜と厚さ分布を有する反応制御膜
を堆積した後化学反応させると、第１の犠牲膜を限られ
た範囲内で局部的に大きく体積膨張させることができ
る。２パートからなるオーバーハング部は、限られた範
囲内での体積膨張により相互の側面が接触しつながる。
その接触部には、２つの円ないし楕円が接触したかのよ
うに鋭い谷ができる。その谷を成形型として用いれば、
先端の頂角および曲率半径が小さい電界放射陰極を製造
することができる。When the first sacrificial film and the reaction control film having a thickness distribution are deposited on the overhang portion having a cross-sectional shape of two parts and then chemically reacted, the first sacrificial film falls within a limited range. Therefore, the volume can be locally greatly expanded. The overhanging parts composed of two parts are connected to each other by their side surfaces contacting each other due to volume expansion within a limited range.
The contact portion has a sharp valley as if two circles or ellipses contact each other. If you use that valley as a mold,
A field emission cathode having a small apex angle and small radius of curvature can be manufactured.

【００１５】また、本発明の電界放射型素子の製造方法
は、断面形状が互いに対向する２パートからなるオーバ
ーハング部を基板に形成する工程と、化学反応が可能な
物質で、前記２パートのオーバーハング部の上に断面形
状が２パートからなり、オーバーハング部の上面上から
オーバーハング部の下面上に連続した曲面を形成する第
１の犠牲膜を堆積する犠牲膜堆積工程と、前記２パート
からなる第１の犠牲膜の上に、該第１の犠牲膜の化学反
応を減速制御するための断面形状が２パートからなる反
応制御膜を第１の犠牲膜の上面上で第１の犠牲膜の下面
上より厚くなるように堆積する制御膜堆積工程と、前記
反応制御膜を介して前記第１の犠牲膜を化学反応させ、
前記第１の犠牲膜の下部を上部よりも多く体積膨張させ
る反応工程と、前記２パートからなるオーバーハング部
上に絶縁膜を堆積し、２パートからなるオーバーハング
部を互いに接触させる接触工程と、前記接触した領域の
上に電界放射陰極膜を堆積する工程と、前記電界放射陰
極膜の先端を露出させる電極露出工程とを含む。The method for manufacturing a field emission device according to the present invention comprises a step of forming an overhang portion having two parts whose cross-sectional shapes are opposed to each other on a substrate, and a substance capable of chemically reacting with each other. A sacrificial film deposition step of depositing a first sacrificial film having a cross-sectional shape of two parts on the overhang portion and forming a continuous curved surface from the upper surface of the overhang portion to the lower surface of the overhang portion; On the first sacrificial film composed of parts, a reaction control film having a two-part cross-sectional shape for slowing down and controlling the chemical reaction of the first sacrificial film is formed on the upper surface of the first sacrificial film. A control film deposition step of depositing so as to be thicker than the lower surface of the sacrificial film, and chemically reacting the first sacrificial film through the reaction control film,
A reaction step in which the lower portion of the first sacrificial film is expanded more in volume than the upper portion, and a contact step in which an insulating film is deposited on the overhang portion formed of the two parts and the overhang portions formed of the two parts are brought into contact with each other. , A step of depositing a field emission cathode film on the contacted region, and an electrode exposure step of exposing the tip of the field emission cathode film.

【００１６】断面形状が２パートからなるオーバーハン
グ部の上に第１の犠牲膜と厚さ分布を有する反応制御膜
を堆積した後化学反応させると、第１の犠牲膜を限られ
た範囲内で局部的に大きく体積膨張させることができ
る。その後、２パートからなるオーバーハング部の接近
した間隔を閉じるように絶縁膜を堆積し、相互の側面を
接触させる。その接触部には、２つの円ないし楕円が接
触したかのように鋭い谷ができる。堆積すべき膜厚が薄
いので高精度の膜形成が容易となる。その谷を成形型と
して用いれば、先端の頂角および曲率半径が小さい電界
放射陰極を製造することができる。When the first sacrificial film and the reaction control film having a thickness distribution are deposited on the overhang portion having a cross-sectional shape of two parts and then chemically reacted, the first sacrificial film falls within a limited range. Therefore, the volume can be locally greatly expanded. After that, an insulating film is deposited so as to close the close interval between the overhang parts made up of two parts, and the side surfaces of them are brought into contact with each other. The contact portion has a sharp valley as if two circles or ellipses contact each other. Since the film to be deposited is thin, it is easy to form a highly accurate film. If the valley is used as a molding die, a field emission cathode having a small apex angle and a small radius of curvature can be manufactured.

【００１７】さらに、本発明の２電極構造を有する電界
放射型素子の製造方法は、前記第１の犠牲膜が半導体ま
たは導電体であり、前記反応工程は、第１の犠牲膜の一
部のみを化学反応させる工程であり、前記電界放射陰極
膜は導電体からなる電界放射陰極であり、前記電極露出
工程は、前記電界放射陰極の先端および前記第１の犠牲
膜の未反応部の先端を露出させる工程である。Further, in the method for manufacturing a field emission device having a two-electrode structure according to the present invention, the first sacrificial film is a semiconductor or a conductor, and the reaction step includes only a part of the first sacrificial film. And the field emission cathode film is a field emission cathode made of a conductor, and the electrode exposing step includes a step of removing a tip of the field emission cathode and a tip of an unreacted portion of the first sacrificial film. This is the step of exposing.

【００１８】２パートからなるオーバーハング部の上に
第１の犠牲膜を堆積する工程と、さらに厚さ分布のある
反応制御膜を堆積する工程と、第１の犠牲膜を化学反応
させる工程の各プロセス条件を組み合わせることによ
り、エミッタ電極とゲート電極の相対位置を精度よく決
めることができる。The steps of depositing the first sacrificial film on the two-part overhang portion, further depositing the reaction control film having a thickness distribution, and chemically reacting the first sacrificial film. By combining the process conditions, the relative positions of the emitter electrode and the gate electrode can be accurately determined.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】図１（Ａ）〜（Ｄ）、図２（Ｅ）
〜（Ｇ）、図３（Ｈ）は、本発明の実施例による電界放
射型素子の製造工程を示す図である。以下、電界放射型
素子を構成するエミッタ（電界放射陰極）の製造工程を
示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIGS. 1A to 1D and 2E.
(G) and FIG. 3 (H) are views showing manufacturing steps of the field emission device according to the embodiment of the present invention. The manufacturing process of the emitter (field emission cathode) that constitutes the field emission type device will be described below.

【００２０】図１（Ａ）に示すように、基板１０は、出
発基板１０ａと、その上に積層される約１４０ｎｍの積
層膜１０ｂから構成される。例えば、出発基板１０ａは
厚さ数十〜数百μｍのＳｉ基板からなり、積層膜１０ｂ
はＳｉＮx からなる。As shown in FIG. 1A, the substrate 10 is composed of a starting substrate 10a and a laminated film 10b of about 140 nm laminated thereon. For example, the starting substrate 10a is made of a Si substrate having a thickness of several tens to several hundreds of μm, and has a laminated film 10b.
Consists of SiN x .

【００２１】積層膜１０ｂは、ＳｉＮx の他、ＳｉＯ2
でもよい。出発基板１０ａにＡｌを用いることもでき
る。その場合、積層膜１０ｂは、ＡｌＮX またはＡｌ2
Ｏ3 等である。以下、ＳｉとＳｉＮx を用いる場合を例
にとって説明する。The laminated film 10b is made of SiO 2 in addition to SiN x.
May be. Al can also be used for the starting substrate 10a. In that case, the laminated film 10b is formed of AlN x or Al 2
O 3 etc. Hereinafter, a case of using Si and SiN x will be described as an example.

【００２２】図１（Ｂ）では、積層膜１０ｂの上に所定
パターンのレジスト膜を形成し、当該レジストをマスク
として積層膜１０ｂを選択的にエッチングし孔１２をあ
け、断面形状が２パートからなる積層膜１０ｃを形成す
る。エッチングは、ＳＦ6 系のエッチングガスを用い
て、ＲＩＥにより行う。孔１２は、直径が約０．５μ
ｍ、深さが約１４０ｎｍである。In FIG. 1B, a resist film having a predetermined pattern is formed on the laminated film 10b, and the laminated film 10b is selectively etched by using the resist as a mask to form holes 12, and the cross-sectional shape is from two parts. The laminated film 10c is formed. The etching is performed by RIE using SF 6 etching gas. The hole 12 has a diameter of about 0.5μ.
m, depth is about 140 nm.

【００２３】図１（Ｃ）では、積層膜１０ｃをマスクと
して、ＨＦ＋ＨＮＯ3 ＋Ｈ2 Ｏを用いて、出発基板１０
ａをウェットエッチングし孔１２ａをあけ、基板１０ｄ
を形成する。孔１２ａは、直径が約１．５μｍであり、
深さが約０．５μｍである。孔１２ａを形成することに
より、積層膜１０ｃの孔１２周辺部は、庇状に張り出
す。断面で見ると、図１（Ｃ）に示すような２パートか
らなるオーバーハング部１３ができる。以下、断面が２
パートである状態を単に「２パート」と表す。In FIG. 1C, the starting substrate 10 is formed by using HF + HNO 3 + H 2 O with the laminated film 10c as a mask.
a is wet-etched to form a hole 12a, and the substrate 10d
To form The hole 12a has a diameter of about 1.5 μm,
The depth is about 0.5 μm. By forming the holes 12a, the peripheral portions of the holes 12 of the laminated film 10c project like eaves. When viewed in cross section, an overhang portion 13 consisting of two parts as shown in FIG. 1 (C) is formed. Below, the cross section is 2
A state that is a part is simply expressed as "2 parts".

【００２４】図１（Ｄ）では、ＣＶＤ法により、例えば
多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２パートから
なる積層膜１０ｃ上に堆積する。同時に、開口部から孔
１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の犠牲膜１５ｂが基板
１０ｄ上に堆積される。In FIG. 1D, the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is deposited on the laminated film 10c made of two parts by the CVD method. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【００２５】第１の犠牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓ
ｉの他、非晶質Ｓｉ、ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉ
x 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法
の他、スパッタ法を用いてもよい。例えば、ＤＣスパッ
タ装置を用いて、ＰまたはＢを含む多結晶Ｓｉをターゲ
ットとしてスパッタすれば、非晶質Ｓｉの第１の犠牲膜
１５ａ，１５ｂを形成することができる。スパッタの条
件は、例えば、パワーが１ｋＷであり、Ａｒガス圧力が
８ｍＴｏｒｒである。The first sacrificial films 15a and 15b are made of polycrystalline S.
i, amorphous Si, WSi x , MoSi x , TaSi
x , Al, Ta, Mo, Ti may be used. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used. For example, the first sacrificial films 15a and 15b of amorphous Si can be formed by sputtering using a DC sputtering apparatus with polycrystalline Si containing P or B as a target. The sputtering conditions are, for example, a power of 1 kW and an Ar gas pressure of 8 mTorr.

【００２６】このまま成長を続けると、第１の犠牲膜１
５ａは積層膜１０ｃより上方に離れた位置で左右から合
体することになる。本実施例においては、第１の犠牲膜
１５ａ間に十分な間隔がある状態で堆積を終了させる。If the growth is continued as it is, the first sacrificial film 1 is formed.
5a is united from the left and right at a position apart from the laminated film 10c. In this embodiment, the deposition is completed with a sufficient space between the first sacrificial films 15a.

【００２７】次に、図２（Ｅ）に示すように、ＣＶＤ法
またはスパッタ法により例えばＳｉＯ2 からなる第２の
犠牲膜１６ａ，１６ｂを異方的に第１の犠牲膜１５ａ，
１５ｂ上に堆積する。第２の犠牲膜１６ａは、２パート
からなる第１の犠牲膜１５ａの上面上にはほぼ均一の厚
さに堆積し、側面では上方で厚く下方に向かうに従って
徐々に厚さが減少する。オーバーハング部の裏の部分に
は第２の犠牲膜１６ａが堆積されないか、またはごく薄
く堆積される。第２の犠牲膜１６ｂは、第１の犠牲膜１
５ｂの上に堆積される。Next, as shown in FIG. 2E, the second sacrificial films 16a and 16b made of, for example, SiO 2 are anisotropically formed into the first sacrificial films 15a and 15a by the CVD method or the sputtering method.
Deposit on 15b. The second sacrificial film 16a is deposited with a substantially uniform thickness on the upper surface of the first sacrificial film 15a consisting of two parts, and is thicker on the side surface and gradually decreases as it goes downward. The second sacrificial film 16a is not deposited on the backside of the overhang portion, or is deposited very thinly. The second sacrificial film 16b is the first sacrificial film 1
Deposited on 5b.

【００２８】プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を堆積す
るには、例えば温度を４１５℃、パワーを２９０Ｗ、圧
力を１．５Ｔｏｒｒとし、ＳｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、
Ｎ2Ｏを５００ｓｃｃｍ、Ｎ2 を５００ｓｃｃｍ供給す
ることにより行う。To deposit SiO 2 by the plasma CVD method, for example, the temperature is 415 ° C., the power is 290 W, the pressure is 1.5 Torr, and SiH 4 is 100 sccm.
It is performed by supplying 500 sccm of N 2 O and 500 sccm of N 2 .

【００２９】なお、第２の犠牲膜１６ａ，１６ｂは、Ｓ
ｉＯ2 の他、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｔａ2 Ｏ 5 、ＭｏＯx 、Ｔｉ
Ｏ2 でもよい。次に、加湿（ウェット）酸化法により酸
化処理を行い、２パートからなるオーバーハング部を体
積膨張させる。ここで、ＳｉＯ2 で形成された第２の犠
牲膜１６ａは表面からＳｉで形成された第１の犠牲膜１
５ａ表面に供給される酸化剤（酸素等）の量を制限する
役割を果たす。第２の犠牲膜が厚い部分では供給される
酸化剤の量が少なく、薄い部分では供給される酸化剤の
量が多い。第２の犠牲膜１６ａが厚さ分布を有する側面
部分では上方から下方に向かうに従って酸化反応が多く
進行する。したがって、側面下方において体積膨張が大
きく側面下方が上方よりもより接近する。なお、反応後
の第２の犠牲膜は酸化シリコンとなるので、堆積した第
２の犠牲膜１６ａと合わせて反応膜１６ｃと呼ぶ。The second sacrificial films 16a and 16b are S
iOTwoOther than AlTwoOThree, TaTwoO Five, MoOx, Ti
OTwoMay be. Next, an acid is added by a humidification (wet) oxidation method.
The overhang part consisting of two parts is
Inflate. Where SiOTwoSecond sacrifice formed by
The sacrificial film 16a is the first sacrificial film 1 formed of Si from the surface.
5a Limit the amount of oxidant (oxygen etc.) supplied to the surface
Play a role. The second sacrificial film is supplied in the thick portion
The amount of oxidizing agent is small,
There is a large amount. Side surface where the second sacrificial film 16a has a thickness distribution
In the part, the number of oxidation reactions increases from top to bottom
proceed. Therefore, the volume expansion is large below the side surface.
The lower part of the side face is closer than the upper part. After the reaction
Since the second sacrificial film of becomes the silicon oxide,
The two sacrificial films 16a are collectively referred to as a reaction film 16c.

【００３０】２パートからなるオーバーハング部の各側
面は、図２（Ｆ）に示すように、体積膨張した反応膜１
６ｃにより側面下部で互いに接触しつながる。なお、基
板１０ｄの上には、反応膜１６ｄが形成される。第１の
犠牲膜１５ｃは、図２（Ｅ）に示す第１の犠牲膜１５ａ
のうち酸化されずに残った部分であり、例えば多結晶Ｓ
ｉである。As shown in FIG. 2 (F), each side surface of the two-part overhang portion has a volume-expanded reaction film 1.
6c contact and connect each other at the bottom of the side surface. The reaction film 16d is formed on the substrate 10d. The first sacrificial film 15c is the first sacrificial film 15a shown in FIG.
Of the polycrystalline S that remains without being oxidized.
i.

【００３１】加湿酸化を行い、断面形状が２パートから
なるオーバーハング部の各側面を互いに接触させた直後
に化学反応を止めれば、図２（Ｆ）に示すように、当該
接触部に鋭角の谷を形成することができる。当該接触部
は、２つの円ないし楕円が接触したかのように鋭い鋭角
を持つ。なお、開口部閉塞後、さらに酸化を行うと、元
２パートの犠牲膜の接触点は次第に上方に移動する。た
だし、側面上方には、もともと厚い第２の犠牲膜が形成
されているので、接触点の上方への移動は範囲が制限さ
れる。また、接触点が上下に変化しても、接触部の頂角
は鋭い鋭角を保つ。この鋭角を成形型として、以下エミ
ッタ電極を形成する。If the chemical reaction is stopped immediately after contacting the side surfaces of the overhang portion having a two-part cross-section with each other by humidification oxidation, as shown in FIG. 2 (F), the contact portion has an acute angle. Valleys can be formed. The contact has a sharp acute angle as if two circles or ellipses were in contact. In addition, if the oxidation is further performed after the opening is closed, the contact point of the sacrificial film of the original two parts gradually moves upward. However, since the thick second sacrificial film is originally formed above the side surface, the range of the upward movement of the contact point is limited. Further, even if the contact point changes up and down, the apex angle of the contact portion maintains a sharp acute angle. With this acute angle as a mold, an emitter electrode is formed below.

【００３２】なお、加湿酸化は、例えば縦型炉を用い
て、炉内温度を８５０℃とし、Ｈ2 ガスを３００００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、Ｏ2 ガスを２００００ｃｃ／ｍｉｎ供給す
ることにより行う。The humid oxidation is carried out by using, for example, a vertical furnace, the furnace temperature is set to 850 ° C., and H 2 gas is set to 30,000 c.
It is performed by supplying c / min and O 2 gas of 20000 cc / min.

【００３３】図２（Ｇ）では、反応膜１６ｃの上に、例
えばＴｉＮからなるエミッタ電極１７を約０．２μｍ反
応性スパッタ法で堆積する。スパッタの条件は、例え
ば、ＤＣスパッタ装置を用いて、パワーを５ｋＷ、圧力
を４ｍＴｏｒｒ、ターゲットをＴｉとし、Ｎ2 ガスを８
４ｓｃｃｍ、Ａｒガスを５６ｓｃｃｍ供給する。なお、
エミッタ電極１７は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｗでもよい。また、スパッタ法の他、ＣＶＤ法を用いて
もよい。In FIG. 2G, an emitter electrode 17 made of, for example, TiN is deposited on the reaction film 16c by a reactive sputtering method of about 0.2 μm. The sputtering conditions are, for example, using a DC sputtering apparatus, with a power of 5 kW, a pressure of 4 mTorr, a target of Ti, and an N 2 gas of 8
4 sccm and 56 sccm of Ar gas are supplied. In addition,
The emitter electrode 17 includes TiN, Mo, Cr, Ti,
W may be sufficient. In addition to the sputtering method, the CVD method may be used.

【００３４】反応膜１６ｃの接触点が側面の下方に制御
されているため、エミッタ電極１７の先端は積層膜１０
ｃの画定する平面近傍に形成される。図３（Ｈ）では、
基板１０ｄをＨＦ＋ＨＮＯ3 ＋Ｈ2 Ｏでウェットエッチ
ングする。その後、反応膜１６ｃをＨＦ＋ＮＨ4 Ｆでウ
ェットエッチングし、エミッタ電極１７を露出させる。Since the contact point of the reaction film 16c is controlled to be below the side surface, the tip of the emitter electrode 17 is formed on the laminated film 10.
It is formed near the plane defined by c. In FIG. 3 (H),
The substrate 10d is wet-etched with HF + HNO 3 + H 2 O. After that, the reaction film 16c is wet-etched with HF + NH 4 F to expose the emitter electrode 17.

【００３５】エミッタ電極１７の先端は、高さ０．３〜
０．８μｍのでっぱりであり、頂角が約２０°、曲率半
径が約１０ｎｍ程度になることが予測される。エミッタ
電極１７の先端の曲率半径および頂角を小さくすること
ができるので、エミッタ電極１７の先端に電界を集中さ
せやすい。The tip of the emitter electrode 17 has a height of 0.3 to
The protrusion is 0.8 μm, the apex angle is about 20 °, and the radius of curvature is expected to be about 10 nm. Since the radius of curvature and the apex angle of the tip of the emitter electrode 17 can be reduced, it is easy to concentrate the electric field on the tip of the emitter electrode 17.

【００３６】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、上記のエミッタ電
極１７を支持基板１８で補強する方法を３種類示す。エ
ミッタ電極１７は、膜厚が約０．２μｍと薄いので、支
持基板１８でエミッタ電極１７を補強することが望まし
い。FIGS. 4A to 4C show three types of methods for reinforcing the emitter electrode 17 with the support substrate 18. Since the emitter electrode 17 has a thin film thickness of about 0.2 μm, it is desirable to reinforce the emitter electrode 17 with the support substrate 18.

【００３７】図４（Ａ）は、第１の方法を示す。上記に
より製造されたエミッタ電極１７の凹部を、例えばＳＯ
Ｇ膜からなる平坦化膜１９ａで埋める。その後、平坦化
膜１９ａをＣＭＰ法でエッチバックし、エミッタ電極１
７の表面を平坦化する。平坦化膜１９ａは、ＳＯＧ膜の
他、ＰＳＧやＢＰＳＧをリフローして形成してもよい。FIG. 4A shows the first method. The recess of the emitter electrode 17 manufactured as described above is filled with, for example, SO
It is filled with a flattening film 19a made of a G film. After that, the flattening film 19a is etched back by the CMP method to form the emitter electrode 1
The surface of 7 is flattened. The flattening film 19a may be formed by reflowing PSG or BPSG in addition to the SOG film.

【００３８】続いて、エミッタ電極１７の上に支持基板
１８を接着する。支持基板１８は、例えば、ガラス、石
英またはＡｌ2 Ｏ3 である。図４（Ｂ）は、第２の方法
を示す。エミッタ電極１７の上に、例えば低融点ガラス
からなる接着剤１９ｂをリフローして、エミッタ電極１
７と支持基板１８を接着する。接着剤１９ｂは、エミッ
タ電極１７の表面を平坦化する役目も有する。Subsequently, the support substrate 18 is bonded onto the emitter electrode 17. The support substrate 18 is, for example, glass, quartz, or Al 2 O 3 . FIG. 4B shows the second method. On the emitter electrode 17, an adhesive 19b made of, for example, low melting point glass is reflowed to form the emitter electrode 1
7 and the support substrate 18 are bonded. The adhesive 19b also has a function of flattening the surface of the emitter electrode 17.

【００３９】接着剤１９ｂは、低融点ガラスの他、Ａｌ
を用いてもよい。その場合、温度４００〜５００℃を保
ち、１ｋＶの高電圧をかけ、静電気力によりエミッタ電
極１７と支持基板１８を陽極接合してもよい。接着剤１
９ｂにＡｌを用いれば、接着剤１９ｂをエミッタ配線と
して用いることもできる。The adhesive 19b is made of Al, in addition to low melting glass.
May be used. In that case, the temperature may be kept at 400 to 500 ° C., a high voltage of 1 kV may be applied, and the emitter electrode 17 and the supporting substrate 18 may be anodically bonded by electrostatic force. Adhesive 1
If Al is used for 9b, the adhesive 19b can also be used as the emitter wiring.

【００４０】図４（Ｃ）は、第３の方法を示す。エミッ
タ電極１７の凹部を、例えばＷからなる平坦化膜１９ａ
で埋める。この場合、エミッタ電極１７であるＴｉＮの
膜厚を０．１〜０．０５μｍと薄くすることにより、エ
ミッタ先端のボイド発生を低減することができる。Ｔｉ
ＮはＷをＣＶＤする際の密着層であり、エミッタの強度
はＷで補強するため薄くすることができる。その後、平
坦化膜１９ａをエッチバックし、エミッタ電極１７の表
面を平坦化する。続いて、エミッタ電極１７の上に、例
えばＡｌからなる接着剤１９ｂを、さらにその上に支持
基板１８を接着する。FIG. 4C shows the third method. The recess of the emitter electrode 17 is formed with a flattening film 19a made of, for example, W.
Fill with. In this case, by making the film thickness of TiN that is the emitter electrode 17 as thin as 0.1 to 0.05 μm, it is possible to reduce the occurrence of voids at the tip of the emitter. Ti
N is an adhesion layer when W is subjected to CVD, and since the strength of the emitter is reinforced by W, it can be made thin. Then, the flattening film 19a is etched back to flatten the surface of the emitter electrode 17. Subsequently, an adhesive 19b made of, for example, Al is adhered on the emitter electrode 17, and a support substrate 18 is further adhered thereon.

【００４１】なお、本実施例では、エミッタ電極の形状
を決める上で、図２（Ｅ）に示した第２の犠牲膜１６ａ
の生成工程が重要である。第２の犠牲膜１６ａは、反応
制御膜としての機能を有する。第２の犠牲膜１６ａを、
以下の方法により生成してもよい。In this embodiment, in determining the shape of the emitter electrode, the second sacrificial film 16a shown in FIG. 2 (E) is used.
Is important. The second sacrificial film 16a has a function as a reaction control film. The second sacrificial film 16a is
It may be generated by the following method.

【００４２】図５（Ａ）、（Ｂ）は、第２の犠牲膜を形
成する他の方法を示す図である。図１（Ｄ）の工程の
後、図５（Ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法等によ
り第２の犠牲膜１６ｄ，１６ｅを厚めに堆積する。ただ
し、第２の犠牲膜１６ｄは、２パートを保つようにす
る。第２の犠牲膜１６ｄは、開口部側壁において上方に
厚く、下方に向かうに従って薄く堆積する。FIGS. 5A and 5B are views showing another method of forming the second sacrificial film. After the step of FIG. 1D, as shown in FIG. 5A, the second sacrificial films 16d and 16e are thickly deposited by the plasma CVD method or the like. However, the second sacrificial film 16d is kept in two parts. The second sacrificial film 16d is thicker on the side wall of the opening and thicker on the lower side.

【００４３】次に、図５（Ｂ）に示すように、等方ウェ
ットエッチングにより、第２の犠牲膜を表面から均一な
厚さを除去する。結果として、所望の第２の犠牲膜１６
ａの厚さ分布に修正する。第２の犠牲膜１６ａのオーバ
ーハング部の裏面を薄くすることができる。その後は、
前述に示した図２（Ｆ）から続く工程を続ければよい。Next, as shown in FIG. 5B, the second sacrificial film is removed from the surface to a uniform thickness by isotropic wet etching. As a result, the desired second sacrificial film 16
Correct the thickness distribution of a. The back surface of the overhang portion of the second sacrificial film 16a can be thinned. After that,
The process subsequent to that shown in FIG. 2F may be continued.

【００４４】なお、図２（Ｆ）において、加湿酸化法に
より反応膜１６ｃ，１６ｄを形成する場合について説明
した。酸化法の他、窒化法によって、ＳｉＮx からなる
反応膜１６ｃ，１６ｄを形成してもよい。In FIG. 2F, the case where the reaction films 16c and 16d are formed by the wet oxidation method has been described. The reaction films 16c and 16d made of SiN x may be formed by a nitriding method other than the oxidation method.

【００４５】窒化の条件は、例えば温度を１０５０℃、
ＲＦパワーを１０ｋＷ、圧力を１３０Ｐａとし、ＮＨ3
を１ｓｌｍで供給する。その他、反応により体積の増大
する反応を利用することができる。The nitriding conditions are, for example, a temperature of 1050 ° C.,
RF power 10 kW, pressure 130 Pa, NH 3
Is supplied at 1 slm. In addition, a reaction in which the volume increases due to the reaction can be used.

【００４６】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。ここで、２極管とは、エミッタとゲート
の２電極の構造である。The manufacturing process of the emitter electrode has been described above. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. Here, the dipole is a two-electrode structure of an emitter and a gate.

【００４７】図６は、２極管の製造工程を示す図であ
る。まず、前述の図２（Ｇ）に示す素子を製造する。そ
の後、基板１０ｄの全部と下方から反応膜１６ｃの一部
をエッチングし除去する。反応膜１６ｃの一部を除去
し、図６に示すように、反応膜１６ｆを残すことによ
り、エミッタ電極１７の先端を露出させる。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a diode. First, the element shown in FIG. 2G is manufactured. Then, the entire portion of the substrate 10d and a portion of the reaction film 16c are etched and removed from below. By removing a part of the reaction film 16c and leaving the reaction film 16f as shown in FIG. 6, the tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【００４８】第１の犠牲膜１５ｃを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｃがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
（電界放射陰極）１７とゲート電極（制御電極）１５ｃ
を有する。反応膜１６ｆは、エミッタ電極１７とゲート
電極１５ｃを電気的に絶縁する。なお、積層膜１０ｃ
は、エッチングにより除去してもよい。The first sacrificial film 15c is formed of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
c can form a gate electrode. The diode has an emitter electrode (field emission cathode) 17 and a gate electrode (control electrode) 15c.
Having. The reaction film 16f electrically insulates the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c. The laminated film 10c
May be removed by etching.

【００４９】２極管の場合は、エミッタ電極１７とゲー
ト電極１５ｃの相対位置が重要である。エミッタ電極１
７とゲート電極１５ｃとの距離は、原則として小さい方
がよい。すなわち、２パートのゲート電極１５ｃを相互
に結ぶ直線近傍上にエミッタ電極１７の先端を形成する
ことが望ましい。In the case of a bipolar tube, the relative position of the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c is important. Emitter electrode 1
In principle, the distance between 7 and the gate electrode 15c should be small. That is, it is desirable to form the tip of the emitter electrode 17 on the vicinity of the straight line connecting the gate electrodes 15c of the two parts.

【００５０】図７（Ａ）は、ゲート電極１５ｃとエミッ
タ電極１７の相対位置を表す概略図である。ただし、図
６とは上下方向が逆である。距離Ｚｇｅは、エミッタ電
極１７での電子放出により電子が飛ぶ方向に沿っての、
ゲート電極１５ｃからエミッタ電極１７までの距離であ
る。FIG. 7A is a schematic view showing the relative positions of the gate electrode 15c and the emitter electrode 17. However, the vertical direction is opposite to that of FIG. The distance Zge is along the direction in which electrons fly due to electron emission at the emitter electrode 17,
It is the distance from the gate electrode 15c to the emitter electrode 17.

【００５１】図７（Ｂ）は、図７（Ａ）においてゲート
電極１５ｃの膜厚ｔｄを０．４μｍとしたときの最適な
距離Ｚｇｅを示すグラフである。横軸は、距離Ｚｇｅを
示し、縦軸はエミッタ電極１７の先端の最大電界強度Ｅ
ｍａｘを示す。FIG. 7B is a graph showing the optimum distance Zge when the film thickness td of the gate electrode 15c in FIG. 7A is 0.4 μm. The horizontal axis indicates the distance Zge, and the vertical axis indicates the maximum electric field intensity E at the tip of the emitter electrode 17.
max.

【００５２】このグラフは、エミッタ電極とゲート電極
の距離Ｚｇｅを−０．３５μｍから０．２５μｍまで変
化させたときのエミッタ電極の最大電界強度Ｅｍａｘの
変化を示す。最大電界強度Ｅｍａｘが大きいほど電界集
中しやすいので、電界放射型素子としての性能は向上す
る。距離Ｚｇｅが−０．１μｍのとき、最大電界強度Ｅ
ｍａｘが極大値１．１６×１０7 Ｖ／ｃｍになる。つま
り、エミッタ電極１７の先端は、ゲート電極の中心位置
よりも、図７（Ａ）において少し上の位置（図６におい
ては下の位置）になるのが最適である。This graph shows the change in the maximum electric field strength Emax of the emitter electrode when the distance Zge between the emitter electrode and the gate electrode is changed from -0.35 μm to 0.25 μm. The larger the maximum electric field intensity Emax is, the more easily the electric field is concentrated, so that the performance as the field emission element is improved. When the distance Zge is −0.1 μm, the maximum electric field intensity E
max reaches a maximum value of 1.16 × 10 7 V / cm. That is, the tip of the emitter electrode 17 is optimally located slightly above the center position of the gate electrode in FIG. 7A (lower position in FIG. 6).

【００５３】本実施例によれば、第１の犠牲膜と第２の
犠牲膜を形成した後、酸化または窒化させ体積膨張させ
ることにより、以下の理由により、エミッタ電極１７の
先端位置を精度よく制御することができる。According to the present embodiment, after the first sacrificial film and the second sacrificial film are formed, they are oxidized or nitrided to be expanded in volume, so that the tip position of the emitter electrode 17 can be accurately positioned for the following reason. Can be controlled.

【００５４】ＣＶＤ法により形成される膜は、ほぼ時間
に比例して厚くなる。それに対し、酸化等の化学反応に
より形成される膜は、ほぼ時間の平方根に比例して厚く
なる。すなわち、時間の経過と共に膜厚が飽和する傾向
を持つ。酸化等によれば、時間が経過するほど細かな膜
厚の制御が可能になり、エミッタ電極の先端位置を精度
よく制御することができる。また、酸化の方がＣＶＤ法
よりも、均一性のよい膜を形成することができる。The film formed by the CVD method becomes thicker almost in proportion to time. On the other hand, the film formed by a chemical reaction such as oxidation becomes thick in proportion to the square root of time. That is, the film thickness tends to saturate over time. Oxidation or the like enables finer control of the film thickness as time passes, and the tip position of the emitter electrode can be controlled accurately. In addition, the oxidation can form a film with better uniformity than the CVD method.

【００５５】また、第１の犠牲膜１５ａ上に堆積させる
第２の犠牲膜１６ａの厚さを調整することにより、反応
速度を制御することができる。第２の犠牲膜１６ａの厚
さを厚くすれば、第１の犠牲膜１５ａの反応速度を遅く
することができる。２パートからなるオーバーハング部
の下部において、第２の犠牲膜１６ａの厚さを薄くすれ
ば、その部分の反応を促進させることができる。Further, the reaction rate can be controlled by adjusting the thickness of the second sacrificial film 16a deposited on the first sacrificial film 15a. By increasing the thickness of the second sacrificial film 16a, the reaction rate of the first sacrificial film 15a can be slowed down. If the thickness of the second sacrificial film 16a is reduced in the lower part of the overhang portion including two parts, the reaction in that portion can be promoted.

【００５６】２極管は、エミッタ電極１７を陰極とし、
ゲート電極１５ｃを制御電極とする。第２の犠牲膜１６
ａにより第１の犠牲膜１５ａの反応を制御し、エミッタ
電極１７の先端を適した位置に形成すれば、ゲート電極
に印加する制御電圧を低くしても、エミッタ電極１７の
先端から容易に電子を放出させることができる。The bipolar electrode uses the emitter electrode 17 as a cathode,
The gate electrode 15c is used as a control electrode. Second sacrificial film 16
If the reaction of the first sacrificial film 15a is controlled by a and the tip of the emitter electrode 17 is formed at an appropriate position, the electron can be easily emitted from the tip of the emitter electrode 17 even if the control voltage applied to the gate electrode is lowered. Can be released.

【００５７】さらに、２極管においても、エミッタ電極
１７の先端の頂角および曲率半径を小さくすることがで
きるので、電界放射型素子としての性能は向上する。図
８（Ａ）〜（Ｃ）は、上記の２極管を支持基板１８で補
強する方法を３種類示す。Further, also in the diode, since the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter electrode 17 can be made small, the performance as a field emission type device is improved. FIGS. 8A to 8C show three types of methods for reinforcing the above diode with the support substrate 18.

【００５８】図８（Ａ）は、第１の方法を示す。エミッ
タ電極１７の凹部を、例えばＳＯＧ膜、ＰＳＧ膜または
ＢＰＳＧ膜からなる平坦化膜１９ａで埋め、ＣＭＰ法で
エッチバックし、エミッタ電極１７の表面を平坦化す
る。続いて、エミッタ電極１７の上に支持基板１８を接
着する。支持基板１８は、例えば、ガラス、石英または
Ａｌ2 Ｏ3 である。FIG. 8A shows the first method. The recess of the emitter electrode 17 is filled with a flattening film 19a made of, for example, an SOG film, a PSG film or a BPSG film, and etched back by a CMP method to flatten the surface of the emitter electrode 17. Then, the support substrate 18 is bonded onto the emitter electrode 17. The support substrate 18 is, for example, glass, quartz, or Al 2 O 3 .

【００５９】図８（Ｂ）は、第２の方法を示す。エミッ
タ電極１７の上に、例えば低融点ガラスからなる接着剤
１９ｂをリフローし、エミッタ電極１７の表面を平坦化
すると共に、エミッタ電極１７と支持基板１８を接着す
る。接着剤１９ｂにＡｌを用いて、エミッタ電極１７と
支持基板１８を陽極接合してもよい。FIG. 8B shows the second method. An adhesive 19b made of, for example, low melting point glass is reflowed on the emitter electrode 17 to flatten the surface of the emitter electrode 17 and to bond the emitter electrode 17 and the support substrate 18. The emitter electrode 17 and the support substrate 18 may be anodically bonded by using Al as the adhesive 19b.

【００６０】図８（Ｃ）は、第３の方法を示す。エミッ
タ電極１７の凹部を、例えばＷからなる平坦化膜１９ａ
で埋める。その後、平坦化膜１９ａをエッチバックし、
エミッタ電極１７の表面を平坦化する。続いて、エミッ
タ電極１７の上に例えばＡｌからなる接着剤１９ｂを、
さらにその上に支持基板１８を形成する。FIG. 8C shows the third method. The recess of the emitter electrode 17 is formed with a flattening film 19a made of, for example, W.
Fill with. After that, the flattening film 19a is etched back,
The surface of the emitter electrode 17 is flattened. Then, an adhesive 19b made of, for example, Al is applied on the emitter electrode 17.
Further, a support substrate 18 is formed on it.

【００６１】図９は、２極管の他の製造工程を示す図で
ある。この２極管は、図６の２極管よりもゲート電極
（第１の犠牲膜）１５ｃの膜厚が厚い。ＣＶＤ法等によ
り、第１の犠牲膜を厚めに堆積し、第２の犠牲膜を薄め
に堆積する。その後、酸化処理を行えばよい。FIG. 9 is a diagram showing another manufacturing process of the diode. In this diode, the gate electrode (first sacrificial film) 15c is thicker than the diode of FIG. The first sacrificial film is deposited thick and the second sacrificial film is deposited thin by the CVD method or the like. After that, oxidation treatment may be performed.

【００６２】第１の犠牲膜を厚めに堆積すると、２パー
トからなるオーバーハングの各側面のお互いの間隔はか
なり狭くなる。その結果、わずかな酸化を行うだけで２
パートからなるオーバーハング部の側面は相互に接触す
る。第１の犠牲膜はわずかに酸化されるだけなので、第
１の犠牲膜の酸化されない部分、すなわちゲート電極１
５ｃの膜厚は厚くなり、側面のでっぱりが大きくなる。
２パートからなるゲート電極の相互の間隔（ゲートホー
ル）は小さくなる。その結果、ゲート−エミッタ間の電
圧を低くしても、エミッタから電子放出させることがで
きる。後に示す３極管の場合も同様な効果がある。When the first sacrificial film is deposited thickly, the distance between the side surfaces of the overhang consisting of two parts becomes relatively small. As a result, 2
The side surfaces of the overhang portion composed of the parts are in contact with each other. Since the first sacrificial film is only slightly oxidized, the unoxidized portion of the first sacrificial film, that is, the gate electrode 1
The film thickness of 5c becomes thicker, and the protrusion on the side surface becomes larger.
The mutual distance (gate hole) between the gate electrodes composed of two parts is reduced. As a result, electrons can be emitted from the emitter even when the gate-emitter voltage is lowered. The same effect can be obtained in the case of a triode described later.

【００６３】例えば、第１の犠牲膜の膜厚を厚くするに
は、図１（Ｄ）において、第１の犠牲膜１５ａをより異
方的に堆積すればよい。第１の犠牲膜１５ａを異方的に
堆積することにより、オーバーハング部の上面上の膜厚
を厚くし、下面上の膜厚を比較的薄くできる。仮に、第
１の犠牲膜を等方的に堆積すると、オーバーハング部上
に堆積される第１の犠牲膜１５ａと基板１０ｄ上に堆積
される第１の犠牲膜１５ｂが一体化しやすく、２パート
からなる第１の犠牲膜１５ａを形成しにくい。For example, in order to increase the thickness of the first sacrificial film, the first sacrificial film 15a in FIG. 1D should be deposited anisotropically. By anisotropically depositing the first sacrificial film 15a, the film thickness on the upper surface of the overhang portion can be made thicker and the film thickness on the lower surface can be made relatively thin. If the first sacrificial film is isotropically deposited, the first sacrificial film 15a deposited on the overhang portion and the first sacrificial film 15b deposited on the substrate 10d are likely to be integrated with each other. It is difficult to form the first sacrificial film 15a made of.

【００６４】また、ゲート電極１５ｃの膜厚を厚くする
と、エミッタ電極１７の先端をよりゲート電極の中心高
さ、さらにはより下部へと位置付けることができる。以
上は、２極管の製造工程を示した。次に、電界放射型素
子の他の例として、３極管の製造工程を示す。If the thickness of the gate electrode 15c is increased, the tip of the emitter electrode 17 can be positioned further toward the center height of the gate electrode, and further below. The above has shown the manufacturing process of the diode. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown.

【００６５】図１０（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工
程を示す図である。ここで、３極管とは、アノード電
極、エミッタ電極、ゲート電極の３電極からなる。ま
ず、前述の工程に従い、図２（Ｇ）に示す素子を製造す
る。FIGS. 10A and 10B are views showing the manufacturing process of the triode. Here, the triode is composed of three electrodes of an anode electrode, an emitter electrode and a gate electrode. First, the element shown in FIG. 2G is manufactured according to the above-described process.

【００６６】その後、図１０（Ａ）に示すように、エミ
ッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜を形成し
（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、Ｃｌ2 系
のエッチャントを用いてＲＩＥ（reactive ion etchin
g）を行い、エミッタ電極１７ａの両側にスリット開口
２０を作る。エミッタ電極１７ｂは、スリット開口２０
の外側のエミッタ電極である。Then, as shown in FIG. 10A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), the resist film is used as a mask, and a Cl 2 -based etchant is used. RIE (reactive ion etchin
g) is performed to form slit openings 20 on both sides of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17b has a slit opening 20.
Is an outer emitter electrode of.

【００６７】エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μ
ｍである。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍで
ある。図１０（Ｂ）では、下方から反応膜１６ｃの一部
と、基板１０ｄ上の膜１６ｄをウェットエッチングによ
り除去する。例えば、ＳｉＯ2 からなる反応膜１６ｃ，
１６ｄをウェットエッチングするには、ＨＦ＋ＮＨ4 Ｆ
を用いればよい。The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
m. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm. In FIG. 10B, a part of the reaction film 16c and the film 16d on the substrate 10d are removed by wet etching from below. For example, a reaction film 16c made of SiO 2 ,
To wet etch 16d, use HF + NH 4 F
May be used.

【００６８】反応膜１６ｃの一部をエッチングにより除
去し、反応膜１６ｅを残すことにより、エミッタ電極
（電界放射陰極）１７ａ、ゲート電極（制御電極）１５
ｃおよびアノード電極（陽極）１０ｄを露出させること
ができる。ゲート電極１５ｃは、例えば多結晶Ｓｉから
なる。By removing a part of the reaction film 16c by etching and leaving the reaction film 16e, the emitter electrode (field emission cathode) 17a and the gate electrode (control electrode) 15 are formed.
c and the anode electrode (anode) 10d can be exposed. The gate electrode 15c is made of, for example, polycrystalline Si.

【００６９】図１１は、３極管の斜視図である。エミッ
タ電極１７ａは、エミッタ電極１７ｂに接続され支持さ
れる。ゲート電極１５ｃは、エミッタ電極１７ａの先端
付近に円形の孔を有する。エミッタ電極１７ａは、ゲー
ト電極１５ｃの孔付近で針状に尖っている。FIG. 11 is a perspective view of a triode. The emitter electrode 17a is connected to and supported by the emitter electrode 17b. The gate electrode 15c has a circular hole near the tip of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17a is sharpened like a needle near the hole of the gate electrode 15c.

【００７０】図１２（Ａ）は、図１１の３極管の上下方
向を逆にした図であり、基板１０ｄを透かしゲート電極
１５ｃの孔（ゲートホール）を通してエミッタ電極１７
ａを見た図である。エミッタ電極１７ａの先端は針状に
尖っている。なお、エミッタ電極１７ａの先端は、その
他の形状に形成することもできる。FIG. 12A is a view in which the vertical direction of the triode of FIG. 11 is reversed, and the emitter electrode 17 is formed through the substrate 10d through the hole (gate hole) of the watermark gate electrode 15c.
It is the figure which looked at a. The tip of the emitter electrode 17a is sharpened like a needle. The tip of the emitter electrode 17a may be formed in other shapes.

【００７１】図１２（Ｂ）は、ゲート電極１５ｃに細長
いゲートホールをあけた場合の３極管の外観を示す。エ
ミッタ電極１７ａは、ゲートホールの長さ方向に沿った
頂をもつ山の形状になる。FIG. 12B shows the appearance of the triode when a long and narrow gate hole is formed in the gate electrode 15c. The emitter electrode 17a has a mountain shape having a peak along the length direction of the gate hole.

【００７２】図１１において、３極管は、陰極であるエ
ミッタ電極１７ａと陽極であるアノード電極１０ｄを有
し、ゲート電極１５ｃに正電位を印加することにより、
エミッタ電極１７ａからアノード電極１０ｄに向けて電
子を放出させることができる。In FIG. 11, the triode has an emitter electrode 17a which is a cathode and an anode electrode 10d which is an anode, and by applying a positive potential to the gate electrode 15c,
Electrons can be emitted from the emitter electrode 17a toward the anode electrode 10d.

【００７３】３極管の場合も、エミッタ電極１７ａの先
端の頂角および曲率半径を小さくすることができる。そ
して、エミッタ電極１７ａとゲート電極１５ｃの相対位
置を精度よく制御することができる。Also in the case of a triode, the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter electrode 17a can be reduced. Then, the relative positions of the emitter electrode 17a and the gate electrode 15c can be accurately controlled.

【００７４】以上は、積層膜１０ｃを例えばＳｉＮx の
絶縁体で形成する場合について説明した。次に、積層膜
１０ｃを導電体で形成する場合について説明する。図１
０（Ｃ）は、他の３極管の例を示す図である。積層膜
（第１のゲート電極）１０ｇは、ＷＳｉx 、ＴａＳ
ｉx 、ＭｏＳｉx 等の導電体で形成される。アノード電
極１０ｅと積層膜１０ｇの間には、ＳｉＯ2 またはＳｉ
Ｎx 等からなる絶縁膜１０ｆが形成される。以下、製造
工程を示す。The case where the laminated film 10c is made of, for example, an insulator of SiN x has been described above. Next, a case where the laminated film 10c is formed of a conductor will be described. FIG.
0 (C) is a diagram showing an example of another triode. The laminated film (first gate electrode) 10g is made of WSi x , TaS.
It is formed of a conductor such as i x or MoSi x . SiO 2 or Si is formed between the anode electrode 10e and the laminated film 10g.
An insulating film 10f made of N x or the like is formed. The manufacturing process will be described below.

【００７５】図１（Ａ）では、出発基板１０ａの上に絶
縁体で構成される積層膜１０ｂを積層した基板１０を用
いた。図１０（Ｃ）に示す３極管の場合は、例えば、Ｓ
ｉからなる基板１０ｅの上に、ＳｉＯ2 等からなる絶縁
膜１０ｆと導電体からなる積層膜１０ｇを積層する。そ
の後は、前述と同様の工程を行えば、図１０（Ｃ）に示
す３極管を製造することができる。In FIG. 1A, a substrate 10 in which a laminated film 10b made of an insulator is laminated on a starting substrate 10a is used. In the case of the triode shown in FIG. 10 (C), for example, S
An insulating film 10f made of SiO 2 or the like and a laminated film 10g made of a conductor are laminated on a substrate 10e made of i. After that, if the same steps as described above are performed, the triode shown in FIG. 10C can be manufactured.

【００７６】積層膜１０ｇを導電体とすることにより、
第１のゲート電極１０ｇと第２のゲート電極１５ｃを積
層して低抵抗のゲート電極を形成することができる。ゲ
ート電極１０ｇ，１５ｃとアノード電極１０ｅとは、絶
縁膜１０ｆで電気的に絶縁されている。By using the laminated film 10g as a conductor,
A low resistance gate electrode can be formed by stacking the first gate electrode 10g and the second gate electrode 15c. The gate electrodes 10g and 15c and the anode electrode 10e are electrically insulated by the insulating film 10f.

【００７７】なお、積層膜１０ｇは、必ずしも導電体で
ある必要はなく、絶縁体であってもよい。以上は、ゲー
ト電極となる第１の犠牲膜の上に、例えばＳｉＯ2 から
なる第２の犠牲膜を反応制御膜として堆積する場合につ
いて説明した。第２の犠牲膜は、第１の犠牲膜への酸化
剤の供給量を抑制し、第１の犠牲膜の反応を部分的に制
御する。The laminated film 10g does not necessarily have to be a conductor, but may be an insulator. The above has described the case where the second sacrificial film made of, for example, SiO 2 is deposited as the reaction control film on the first sacrificial film to be the gate electrode. The second sacrificial film suppresses the supply amount of the oxidizing agent to the first sacrificial film and partially controls the reaction of the first sacrificial film.

【００７８】第２の犠牲膜をＳｉＯ2 でなく、ＳｉＯx
Ｎy で形成すれば、より酸化剤の供給量を少なくするこ
とができる。第２の犠牲膜は、ＳｉＯ2 でも、ＳｉＯx
Ｎyでもよい。The second sacrificial film is formed of SiO x instead of SiO 2.
If it is formed of N y , the supply amount of the oxidizing agent can be further reduced. The second sacrificial film may be SiO 2 or SiO x.
It may be N y .

【００７９】第２の犠牲膜にＳｉＯx Ｎy を用いる場
合、ＳｉＯx Ｎy におけるｘとｙの比率を自由に設定す
ることができる。ｙを０にすればＳｉＯ2 になる。ｘを
０にすればＳｉＮx になる。When SiO x N y is used for the second sacrificial film, the ratio of x and y in SiO x N y can be freely set. If y is set to 0, it becomes SiO 2 . If x is set to 0, it becomes SiN x .

【００８０】ＳｉＯ2 またはＳｉＯx Ｎy である第２の
犠牲膜は第１の犠牲膜への酸化剤の供給量を抑制するの
で、反応制御膜としての機能を有する。第２の犠牲膜が
ＳｉＮx であるときには、ほとんど酸化剤を通さないの
で、反応阻止膜としての機能を有する。The second sacrificial film made of SiO 2 or SiO x N y suppresses the supply amount of the oxidant to the first sacrificial film, and thus has a function as a reaction control film. When the second sacrificial film is SiN x, it hardly functions as an oxidant, and thus has a function as a reaction blocking film.

【００８１】第２の犠牲膜がＳｉＯ2 である場合は前に
述べた。次に、第２の犠牲膜がＳｉＮx の場合を説明す
る。図１３（Ａ）〜（Ｃ）、図１４（Ｄ）、（Ｅ）は、
本発明の他の実施例による電界放射型素子の製造工程を
示す図である。以下、電界放射型素子を構成するエミッ
タ電極の製造工程を示す。The case where the second sacrificial film is SiO 2 has been described above. Next, a case where the second sacrificial film is SiN x will be described. 13A to 13C, 14D, and 14E,
FIG. 8 is a diagram showing a process of manufacturing a field emission device according to another embodiment of the present invention. The manufacturing process of the emitter electrode that constitutes the field emission device will be described below.

【００８２】図１３（Ａ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工
程の後の工程を示す。図１３（Ａ）では、ＣＶＤ法によ
り、例えば多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２
パートからなる積層膜１０ｃ上に異方的に堆積する。同
時に、開口部から孔１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の
犠牲膜１５ｂが基板１０ｄ上に堆積される。FIG. 13A shows a step after the step of FIGS. 1A to 1C. In FIG. 13 (A), the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is formed into 2 by the CVD method.
It is anisotropically deposited on the laminated film 10c made of parts. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【００８３】第１の犠牲膜１５ａは、積層膜１０ｃの上
面上で均一に厚く堆積され、下面上で薄く堆積される。
第１の犠牲膜１５ａは、２パートを維持する。第１の犠
牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓｉの他、非晶質Ｓｉ、
ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉx 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法の他、スパッタ法を
用いてもよい。The first sacrificial film 15a is uniformly thickly deposited on the upper surface of the laminated film 10c, and thinly deposited on the lower surface thereof.
The first sacrificial film 15a maintains two parts. The first sacrificial films 15a and 15b are made of amorphous Si in addition to polycrystalline Si.
WSi x, MoSi x, TaSi x , Al, Ta, M
It may be o or Ti. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used.

【００８４】次に、図１３（Ｂ）に示すように、例えば
ＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａ，１１ｂを堆積す
る。反応阻止膜１１ａは、２パートからなる第１の犠牲
膜１５ａの上に異方的に堆積され、オーバーハング部
（第１の犠牲膜１５ａ）の上面上および側面の上方を覆
うように堆積される。オーバーハング部の下面上および
側面の下方には堆積されない。反応阻止膜１１ｂは、第
１の犠牲膜１５ｂの上に堆積される。反応阻止膜１１
ａ，１１ｂは、酸化反応を阻止するための膜である。Next, as shown in FIG. 13B, reaction blocking films 11a and 11b made of, for example, SiN x are deposited. The reaction blocking film 11a is anisotropically deposited on the two-part first sacrificial film 15a, and is deposited so as to cover the upper surface and the side surface of the overhang portion (first sacrificial film 15a). It It is not deposited on the lower surface of the overhang portion and below the side surface. The reaction blocking film 11b is deposited on the first sacrificial film 15b. Reaction blocking film 11
Reference numerals a and 11b are films for blocking the oxidation reaction.

【００８５】ＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａ，１１
ｂをプラズマＣＶＤ法により成膜するには、例えば、温
度を４１５℃、パワーを３００Ｗ、圧力を１Ｔｏｒｒと
し、ＳｉＨ4 を３５ｓｃｃｍ、Ｎ2 を５００ｓｃｃｍ供
給すればよい。Reaction blocking films 11a, 11 made of SiN x
In order to form b by the plasma CVD method, for example, the temperature may be 415 ° C., the power may be 300 W, the pressure may be 1 Torr, SiH 4 may be supplied at 35 sccm, and N 2 may be supplied at 500 sccm.

【００８６】なお、反応阻止膜１１ａを厚めに堆積し、
その後、等方ウェットエッチングにより、反応阻止膜１
１ａを表面から均一な厚さ除去し、所望の反応阻止膜１
１ａの厚さ分布に修正してもよい。オーバーハング部の
下面の反応阻止膜を除去することができる。The reaction blocking film 11a is deposited thickly,
After that, the reaction blocking film 1 is subjected to isotropic wet etching.
1a is removed from the surface to a uniform thickness, and the desired reaction blocking film 1
The thickness distribution may be modified to 1a. The reaction blocking film on the lower surface of the overhang portion can be removed.

【００８７】次に、加湿（ウェット）酸化法により、反
応阻止膜１１ａをマスクとして、露出している第１の犠
牲膜１５ａの部分を酸化する。第１の犠牲膜１５ａは、
上面上および側面の上方が反応阻止膜１１ａで覆われ、
下面上および側面の下方が反応阻止膜１１ａで覆われて
いない。反応阻止膜１１ａで覆われている部分は酸化反
応が阻止され、反応阻止膜１１ａで覆われていない部分
は酸化反応が促進される。すなわち、オーバーハング部
の下面および側面の下方で酸化が促進され、その部分で
体積膨張する。Then, the exposed portion of the first sacrificial film 15a is oxidized by the wet oxidation method using the reaction blocking film 11a as a mask. The first sacrificial film 15a is
The upper surface and the upper surface of the side surface are covered with the reaction blocking film 11a,
The upper surface of the lower surface and the lower surface of the side surface are not covered with the reaction blocking film 11a. The oxidation reaction is blocked in the portion covered with the reaction blocking film 11a, and the oxidation reaction is promoted in the portion not covered with the reaction blocking film 11a. That is, the oxidation is promoted below the lower surface and the side surface of the overhang portion, and volume expansion occurs at that portion.

【００８８】オーバーハング部の下部を体積膨張させ、
２パートからなるオーバーハング部の側面が相互に接触
するまで、酸化処理を進める。第１の犠牲膜１５ａが酸
化すると、図１３（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 からな
る反応膜１６ａが形成される。反応膜１６ａは、元２パ
ートからなるオーバーハング部をつなぐ。Volume expansion of the lower portion of the overhang portion,
The oxidation process is continued until the side surfaces of the two-part overhang portion contact each other. When the first sacrificial film 15a is oxidized, a reaction film 16a made of SiO 2 is formed as shown in FIG. 13 (C). The reaction film 16a connects the overhang parts made up of the original two parts.

【００８９】第１の犠牲膜は全てが酸化されず、第１の
犠牲膜１５ｃが残る。酸化処理により、基板１０ｄの上
には、反応膜１６ｂが形成される。２パートが接触した
反応膜１６ａにできる谷は、２段のカーブで形成され
る。１段目のカーブは、オーバーハング部の上部におい
て反応阻止膜１１ａを型としたカーブであり、２段目の
カーブは、オーバーハング部の下部において反応膜１６
ａを型としたカーブである。反応膜１６ａに形成される
谷は、２つの円ないし楕円が接触したかのように鋭い鋭
角を持つ。この鋭角を成形型として、以下２段タイプの
エミッタ電極を形成する。All of the first sacrificial film is not oxidized and the first sacrificial film 15c remains. By the oxidation process, the reaction film 16b is formed on the substrate 10d. The valley formed in the reaction film 16a with which the two parts are in contact is formed by a two-step curve. The first stage curve is a curve formed by using the reaction blocking film 11a in the upper part of the overhang part, and the second stage curve is the reaction film 16 in the lower part of the overhang part.
It is a curve with a as a model. The valley formed in the reaction film 16a has a sharp acute angle as if two circles or ellipses contact each other. Using this acute angle as a mold, a two-stage type emitter electrode is formed below.

【００９０】図１４（Ｄ）では、反応膜１６ａおよび反
応阻止膜１１ａの上に、例えばＴｉＮからなるエミッタ
電極１７を約０．２μｍ反応性スパッタ法で堆積する。
なお、エミッタ電極１７は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃｒ、
Ｔｉ、Ｗでもよい。また、スパッタ法の他、ＣＶＤ法を
用いてもよい。In FIG. 14D, an emitter electrode 17 made of, for example, TiN is deposited on the reaction film 16a and the reaction blocking film 11a by a reactive sputtering method of about 0.2 μm.
The emitter electrode 17 is made of Mo, Cr, or TiN.
Ti or W may be used. In addition to the sputtering method, the CVD method may be used.

【００９１】図１４（Ｅ）では、基板１０ｄと反応膜１
６ａと反応阻止膜１１ａをウェットエッチングし、エミ
ッタ電極１７を露出させる。本実施例によれば、第１の
犠牲膜の上に反応阻止膜（ＳｉＮx ）を形成し、反応阻
止膜をマクスとして酸化処理を行う。反応阻止膜を使う
ことにより、オーバーハング部の上部の反応を阻止し、
オーバーハング部の下部のみ反応させることができる。
その結果、２段タイプのエミッタ電極１７を生成するこ
とができる。In FIG. 14E, the substrate 10d and the reaction film 1 are
6a and the reaction blocking film 11a are wet-etched to expose the emitter electrode 17. According to this embodiment, a reaction blocking film (SiN x ) is formed on the first sacrificial film, and the reaction blocking film is used as a mask for oxidation. By using the reaction blocking film, the reaction at the upper part of the overhang part is blocked,
Only the lower part of the overhang part can be reacted.
As a result, the two-stage type emitter electrode 17 can be produced.

【００９２】２段タイプのエミッタ電極は、図３（Ｈ）
に示す１段タイプのエミッタ電極よりも、先端の頂角お
よび曲率半径を小さくすることが容易であり、先端の頂
角および曲率半径が小さな成形型であっても、容易にエ
ミッタ材料を充填できるため、エミッタ電極とゲート電
極の相対位置を精度良く決めることができる。エミッタ
電極の先端の頂角および曲率半径を小さくすれば、エミ
ッタ電極に電界を集中させやすく、電界放射型素子とし
ての均一性、再現性および性能を向上させることができ
る。The two-stage type emitter electrode is shown in FIG.
It is easier to reduce the apex angle and the radius of curvature of the tip than the one-stage type emitter electrode shown in (3), and the emitter material can be easily filled even with a mold having a small apex angle and the radius of curvature of the tip. Therefore, the relative positions of the emitter electrode and the gate electrode can be accurately determined. By reducing the apex angle and radius of curvature of the tip of the emitter electrode, the electric field can be easily concentrated on the emitter electrode, and the uniformity, reproducibility and performance of the field emission element can be improved.

【００９３】１段タイプのエミッタ電極の成形型は、エ
ミッタ電極の根元から先端に向けて徐々にエミッタ領域
が狭まって行くので、領域の狭まったエミッタ電極の先
端にまで奥深くエミッタ材料を充填（成膜）するのは容
易でない。それに対し、２段タイプのエミッタ電極の成
形型は、２段の曲線で形成されるため、１段タイプのよ
うに１段目の曲線を延長して徐々に先端を絞る形状に比
べ、先端形状を形成する２段目と１段目の境界部分に広
い開口領域が設けられ、先端にまでエミッタ電極を充填
しやすい。２段タイプのエミッタ電極は、先端が欠けに
くく、成形型の形状を再現性良く形成できる。In the one-stage type emitter electrode molding die, the emitter region is gradually narrowed from the root of the emitter electrode toward the tip thereof, so that the emitter material is deeply filled (formed) to the tip of the emitter electrode having the narrowed region. Membrane) is not easy. On the other hand, since the two-stage type emitter electrode molding die is formed by two-step curves, the tip shape is different from the one-step type in which the first step curve is extended and the tip is gradually narrowed. A wide opening region is provided at the boundary between the second step and the first step, which makes it easy to fill the tip with the emitter electrode. The tip of the two-stage type emitter electrode is not easily chipped, and the shape of the mold can be formed with good reproducibility.

【００９４】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。図１５は、２極管の製造工程を示す図で
ある。まず、上記の工程に従い、図１４（Ｄ）に示す素
子を製造する。その後、基板１０ｄと反応膜１６ａの全
部と下方から反応阻止膜１１ａの一部をエッチングし除
去する。反応阻止膜１１ａの一部を除去し、図１５に示
すように、反応阻止膜１１ｅを残すことにより、エミッ
タ電極１７の先端を露出させる。The manufacturing process of the emitter electrode has been described above. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of a bipolar tube. First, the element shown in FIG. 14D is manufactured according to the above steps. After that, the substrate 10d and the reaction film 16a are entirely removed and a part of the reaction blocking film 11a is removed by etching from below. By removing a part of the reaction blocking film 11a and leaving the reaction blocking film 11e as shown in FIG. 15, the tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【００９５】第１の犠牲膜１５ｃを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｃがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
１７とゲート電極１５ｃの電極を有する。反応膜１１ｅ
は、エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃを電気的に絶
縁する。なお、積層膜１０ｃは、エッチングにより除去
してもよい。The first sacrificial film 15c is made of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
c can form a gate electrode. The diode has electrodes of an emitter electrode 17 and a gate electrode 15c. Reaction film 11e
Electrically insulates the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c from each other. The laminated film 10c may be removed by etching.

【００９６】本実施例では、第１の犠牲膜を酸化させ体
積膨張させるので、ＣＶＤ法の場合に比べ、前述の同様
の理由により、エミッタ電極１７の先端位置を精度よく
制御することができる。In the present embodiment, since the first sacrificial film is oxidized and volumetrically expanded, the tip position of the emitter electrode 17 can be controlled more accurately than in the case of the CVD method for the same reason as described above.

【００９７】また、２極管の場合も、２段タイプのエミ
ッタ電極１７を形成でき、エミッタ電極の先端の頂角お
よび曲率半径を小さくすることができ、先端の頂角およ
び曲率半径が小さな成形型であっても容易にエミッタ材
料を充填できるため、エミッタ電極１７とゲート電極１
５ｃの相対位置を精度良く決めることができる。エミッ
タ先端の頂角および曲率半径を小さくすれば、エミッタ
電極１７に電界を集中させやすく、電界放射型素子とし
ての均一性、再現性および性能は向上する。Also in the case of a bipolar tube, the two-stage type emitter electrode 17 can be formed, the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter electrode can be made small, and the apex angle and the radius of curvature of the tip are small. The emitter electrode 17 and the gate electrode 1 can be easily filled with the emitter material even if they are of the mold type.
The relative position of 5c can be accurately determined. By reducing the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter, it is easy to concentrate the electric field on the emitter electrode 17, and the uniformity, reproducibility and performance of the field emission device are improved.

【００９８】以上は、２極管の製造工程を示した。次
に、電界放射型素子の他の例として、３極管の製造工程
を示す。図１６（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工程を
示す図である。まず、前述の工程に従い、図１４（Ｄ）
に示す素子を製造する。The above has described the manufacturing process of the bipolar tube. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown. 16 (A) and 16 (B) are views showing the manufacturing process of the triode. First, according to the steps described above, FIG.
The device shown in is manufactured.

【００９９】その後、図１６（Ａ）に示すように、エミ
ッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜を形成し
（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、Ｃｌ2 系
のエッチャントを用いてＲＩＥを行い、エミッタ電極１
７ａの両側にスリット開口２０を作る。エミッタ電極１
７ｂは、スリット開口２０の外側のエミッタ電極であ
る。After that, as shown in FIG. 16A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), the resist film is used as a mask, and a Cl 2 -based etchant is used. RIE is performed and the emitter electrode 1
Make slit openings 20 on both sides of 7a. Emitter electrode 1
7b is an emitter electrode outside the slit opening 20.

【０１００】エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μ
ｍである。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍで
ある。次に、反応膜１６ａの全部と下方から反応阻止膜
１１ａの一部をウェットエッチングにより除去し、図１
６（Ｂ）に示すように、反応阻止膜１１ｅを残す。エミ
ッタ電極１７ａ、ゲート電極１５ｃおよびアノード電極
１０ｄが露出する。ゲート電極１５ｃは、例えば多結晶
Ｓｉからなる。The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
m. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm. Next, all of the reaction film 16a and a part of the reaction blocking film 11a are removed from below by wet etching, and
As shown in FIG. 6B, the reaction blocking film 11e is left. The emitter electrode 17a, the gate electrode 15c, and the anode electrode 10d are exposed. The gate electrode 15c is made of, for example, polycrystalline Si.

【０１０１】図１７は、３極管の斜視図である。エミッ
タ電極１７ａは、エミッタ電極１７ｂに接続され支持さ
れる。ゲート電極１５ｃは、エミッタ電極１７ａの先端
付近に円形の孔を有する。エミッタ電極１７ａは、ゲー
ト電極１５ｃの孔付近で針状に尖っている。FIG. 17 is a perspective view of a triode. The emitter electrode 17a is connected to and supported by the emitter electrode 17b. The gate electrode 15c has a circular hole near the tip of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17a is sharpened like a needle near the hole of the gate electrode 15c.

【０１０２】３極管は、陰極であるエミッタ電極１７ａ
と陽極であるアノード電極１０ｄを有し、ゲート電極１
５ｃに正電位を印加することにより、エミッタ電極１７
ａからアノード電極１０ｄに向けて電子を放出させるこ
とができる。The triode is an emitter electrode 17a which is a cathode.
And an anode electrode 10d which is an anode, and a gate electrode 1
By applying a positive potential to 5c, the emitter electrode 17
Electrons can be emitted from a toward the anode electrode 10d.

【０１０３】３極管の場合も、エミッタ電極１７ａの先
端の頂角および曲率半径を小さくすることができる。そ
して、エミッタ電極１７ａとゲート電極１５ｃの相対位
置を精度よく制御することができる。Also in the case of a triode, the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter electrode 17a can be reduced. Then, the relative positions of the emitter electrode 17a and the gate electrode 15c can be accurately controlled.

【０１０４】以上は、積層膜１０ｃを例えばＳｉＮx の
絶縁体で形成する場合について説明したが、図１０
（Ｃ）に示すような構成にすれば、積層膜１０ｃを導電
体にすることもできる。The case where the laminated film 10c is formed of an insulator such as SiN x has been described above.
With the configuration shown in (C), the laminated film 10c can also be a conductor.

【０１０５】図１８は、積層膜１０ｃを導電体にした３
極管において、アノード電極１０ｅの上にアノード電極
１５ｄが付加されたものである。アノード電極１５ｄ
は、ゲート電極１５ｃを成膜する際に、厚めに成膜する
ことにより残ったものであり、例えば多結晶Ｓｉで形成
される。FIG. 18 shows a structure in which the laminated film 10c is a conductor.
In the polar tube, an anode electrode 15d is added on the anode electrode 10e. Anode electrode 15d
Are left by forming a thick film when forming the gate electrode 15c, and are formed of, for example, polycrystalline Si.

【０１０６】以上は、第１の犠牲膜を反応阻止膜でマス
クして、酸化等の反応処理を行う場合について述べた。
次に、第１の犠牲膜と反応阻止膜の上に、さらにＳｉＯ
2 等からなる犠牲膜を形成した後に、反応処理を行う場
合について説明する。The case where the first sacrificial film is masked by the reaction blocking film and a reactive treatment such as oxidation is performed has been described above.
Then, further SiO 2 is formed on the first sacrificial film and the reaction blocking film.
A case where the reaction process is performed after the sacrificial film made of 2 or the like is formed will be described.

【０１０７】図１９（Ａ）〜（Ｃ）、図２０（Ｄ）〜
（Ｆ）は、本発明の他の実施例による電界放射型素子の
製造工程を示す図である。以下、電界放射型素子を構成
するエミッタ電極の製造工程を示す。19A to 19C and 20D.
6F is a diagram showing a manufacturing process of a field emission device according to another embodiment of the present invention. FIG. The manufacturing process of the emitter electrode that constitutes the field emission device will be described below.

【０１０８】図１９（Ａ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工
程の後の工程を示す。図１９（Ａ）では、ＣＶＤ法によ
り、例えば多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２
パートからなる積層膜１０ｃ上に異方的に堆積する。同
時に、開口部から孔１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の
犠牲膜１５ｂが基板１０ｄ上に堆積される。FIG. 19A shows a step that follows the steps of FIGS. 1A to 1C. In FIG. 19A, the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is formed by the CVD method.
It is anisotropically deposited on the laminated film 10c made of parts. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【０１０９】第１の犠牲膜１５ａは、積層膜１０ｃの上
面上で均一に厚く堆積され、下面上で薄く堆積される。
第１の犠牲膜１５ａは、２パートを維持する。第１の犠
牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓｉの他、非晶質Ｓｉ、
ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉx 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法の他、スパッタ法を
用いてもよい。The first sacrificial film 15a is uniformly thickly deposited on the upper surface of the laminated film 10c, and thinly deposited on the lower surface thereof.
The first sacrificial film 15a maintains two parts. The first sacrificial films 15a and 15b are made of amorphous Si in addition to polycrystalline Si.
WSi x, MoSi x, TaSi x , Al, Ta, M
It may be o or Ti. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used.

【０１１０】次に、図１９（Ｂ）に示すように、ＣＶＤ
法により、例えばＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａを
第１の犠牲膜１５ａの上に堆積する。反応阻止膜１１ａ
は、２パートからなる第１の犠牲膜１５ａの上に異方的
に堆積され、オーバーハング部（第１の犠牲膜１５ａ）
の上面上および側面の上方を覆うように堆積される。オ
ーバーハング部の下面上および側面の下方には堆積され
ない。反応阻止膜１１ａは、第１の犠牲膜１５ａの酸化
反応を阻止するための膜である。Next, as shown in FIG. 19B, CVD
By the method, the reaction blocking film 11a made of, for example, SiN x is deposited on the first sacrificial film 15a. Reaction blocking film 11a
Is anisotropically deposited on the first sacrificial film 15a consisting of two parts, and the overhang portion (first sacrificial film 15a) is formed.
Is deposited so as to cover the upper surface and the upper surface of the side surface. It is not deposited on the lower surface of the overhang portion and below the side surface. The reaction blocking film 11a is a film for blocking the oxidation reaction of the first sacrificial film 15a.

【０１１１】なお、反応阻止膜１１ａを厚めに堆積し、
その後、等方ウェットエッチングにより、反応阻止膜１
１ａを表面から均一な厚さ除去し、所望の反応阻止膜１
１ａの厚さ分布に修正してもよい。オーバーハング部の
下面の反応阻止膜を除去することができる。The reaction blocking film 11a is deposited thickly,
After that, the reaction blocking film 1 is subjected to isotropic wet etching.
1a is removed from the surface to a uniform thickness, and the desired reaction blocking film 1
The thickness distribution may be modified to 1a. The reaction blocking film on the lower surface of the overhang portion can be removed.

【０１１２】図１９（Ｃ）では、プラズマＣＶＤ法によ
り、例えばＳｉＯ2 からなる第２の犠牲膜１６ａを反応
阻止膜１１ａを覆うように堆積する。第２の犠牲膜１６
ａを堆積すると、２パートからなるオーバーハング部の
間を通過し、第１の犠牲膜１５ｂの上に第２の犠牲膜１
６ｂが堆積される。In FIG. 19C, a second sacrificial film 16a made of, for example, SiO 2 is deposited by plasma CVD so as to cover the reaction blocking film 11a. Second sacrificial film 16
When a is deposited, the second sacrificial film 1 is passed over the first sacrificial film 15b while passing between the overhang portions composed of two parts.
6b is deposited.

【０１１３】第１の犠牲膜１５ａの表面は、３つの領域
６１、６２、６３からなる。領域６１は、反応阻止膜１
１ａおよび第２の犠牲膜１６ａにより覆われる領域であ
り、オーバーハング部の上部の領域である。領域６２
は、第２の犠牲膜１６ａにのみ覆われる領域であり、オ
ーバーハング部の側面のやや下方の領域である。領域６
３は、何も覆われず露出している領域であり、オーバー
ハング部の下部の領域である。The surface of the first sacrificial film 15a is composed of three regions 61, 62 and 63. The region 61 is the reaction blocking film 1
It is a region covered with 1a and the second sacrificial film 16a, and is a region above the overhang portion. Region 62
Is a region covered only by the second sacrificial film 16a, and is a region slightly below the side surface of the overhang portion. Area 6
Reference numeral 3 is an exposed region that is not covered with anything, and is a region below the overhang portion.

【０１１４】次に、加湿（ウェット）酸化法により、第
１の犠牲膜１５ａを酸化する。第１の犠牲膜１５ａにお
いて、領域６１は、反応阻止膜１１ａに覆われているの
で、酸素がほとんど供給されない。領域６３は、露出し
ているので酸素が十分に供給される。領域６２は、第２
の犠牲膜１６ａに覆われているので、第２の犠牲膜１６
ａの厚さに応じて酸素の供給量が決まる。第２の犠牲膜
１６ａが厚いほど酸素の供給量が少なくなる。Next, the first sacrificial film 15a is oxidized by a wet (wet) oxidation method. In the first sacrificial film 15a, the region 61 is covered with the reaction blocking film 11a, so that oxygen is hardly supplied. Since the region 63 is exposed, oxygen is sufficiently supplied. Area 62 is the second
The second sacrificial film 16 is covered with the second sacrificial film 16a.
The supply amount of oxygen is determined according to the thickness of a. The thicker the second sacrificial film 16a, the smaller the amount of oxygen supplied.

【０１１５】当該３つの領域６１、６２、６３では、酸
化反応の進み具合が異なる。酸化されやすい領域の順番
は、６３、６２、６１の順である。つまり、表面が露出
している領域６３が一番酸化しやすい。逆に、反応阻止
膜１１ａで覆われている領域６１はほとんど酸化されな
い。In the three regions 61, 62 and 63, the progress of the oxidation reaction is different. The order of the regions that are easily oxidized is 63, 62, and 61. That is, the region 63 whose surface is exposed is most likely to be oxidized. On the contrary, the region 61 covered with the reaction blocking film 11a is hardly oxidized.

【０１１６】酸化処理を行うと、反応阻止膜１１ａで覆
われない第１の犠牲膜の領域６３および６２で酸化反応
が進み体積膨張する。領域６３が位置するオーバーハン
グ部の下部において最も酸化反応が促進され体積膨張
し、２パートからなるオーバーハング部の側面が下方に
おいて相互につながる。図２０（Ｄ）に、側面が相互に
つながった反応膜１６ｃを示す。当該側面がつながった
ところで、酸化反応を終了させる。When the oxidation treatment is performed, the oxidation reaction proceeds in the regions 63 and 62 of the first sacrificial film which are not covered with the reaction blocking film 11a, and volume expansion occurs. In the lower portion of the overhang portion where the region 63 is located, the oxidation reaction is most promoted and the volume is expanded, and the side surfaces of the two-part overhang portion are connected to each other at the bottom. FIG. 20D shows a reaction film 16c whose side surfaces are connected to each other. The oxidation reaction is terminated when the side surfaces are connected.

【０１１７】第１の犠牲膜１５ａ（図１９（Ｃ））が酸
化するとＳｉＯ2 となり、やはりＳｉＯ2 からなる第２
の犠牲膜１６ａと合わさり、図２０（Ｄ）に示す反応膜
１６ｃ（ＳｉＯ2 ）を形成する。第１の犠牲膜は全てが
酸化されず、第１の犠牲膜１５ｃが残る。酸化処理によ
り、基板１０ｄの上には反応膜１６ｄが形成される。When the first sacrificial film 15a (FIG. 19C) is oxidized, it becomes SiO 2 , and the second sacrificial film 15a also made of SiO 2 .
20D to form a reaction film 16c (SiO 2 ) shown in FIG. All of the first sacrificial film is not oxidized and the first sacrificial film 15c remains. By the oxidation treatment, the reaction film 16d is formed on the substrate 10d.

【０１１８】反応膜１６ｃは、元２パートであったオー
バーハング部がつながることによりできたものであり、
そのつながった部分には鋭い谷ができる。反応膜１６ｃ
の表面形状は、２段のカーブで形成される。１段目のカ
ーブは、反応が阻止された領域（オーバーハングの上
部）のカーブであり、２段目のカーブは、反応が促進さ
れた領域（オーバーハングの下部）のカーブである。反
応が促進された領域に形成される谷は、２つの円ないし
楕円が接触したかのように鋭い鋭角を持つ。この鋭角を
成形型として、以下２段タイプのエミッタ電極を形成す
る。The reaction film 16c is formed by connecting the overhang parts which were originally two parts,
A sharp valley is formed in the connected part. Reaction film 16c
The surface shape of is formed by a two-step curve. The first curve is a curve in the region where the reaction is blocked (upper part of the overhang), and the second curve is a curve in the region where the reaction is promoted (lower part of the overhang). The valley formed in the region where the reaction is promoted has a sharp acute angle as if two circles or ellipses contact each other. Using this acute angle as a mold, a two-stage type emitter electrode is formed below.

【０１１９】図２０（Ｅ）では、反応膜１６ｃの上に、
例えばＴｉＮからなるエミッタ電極１７を約０．２μｍ
反応性スパッタ法で堆積する。なお、エミッタ電極１７
は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗでもよい。ま
た、スパッタ法の他、ＣＶＤ法を用いてもよい。In FIG. 20E, on the reaction film 16c,
For example, the emitter electrode 17 made of TiN has a thickness of about 0.2 μm.
It is deposited by a reactive sputtering method. The emitter electrode 17
May be Mo, Cr, Ti, W in addition to TiN. In addition to the sputtering method, the CVD method may be used.

【０１２０】図２０（Ｆ）では、基板１０ｄと反応膜１
６ｃをウェットエッチングにより除去し、エミッタ電極
１７を露出させる。本実施例によれば、第１の犠牲膜の
上に反応阻止膜を成膜し、さらにその上に第２の犠牲膜
を成膜することにより、２段タイプのエミッタ電極１７
を形成することができる。２段タイプのエミッタ電極
は、先端の頂角および曲率半径を小さくすることが容易
であり、電界放射型素子としての性能を向上させること
ができる。In FIG. 20F, the substrate 10d and the reaction film 1 are
6c is removed by wet etching to expose the emitter electrode 17. According to this embodiment, the reaction blocking film is formed on the first sacrificial film, and the second sacrificial film is further formed thereon, whereby the two-stage type emitter electrode 17 is formed.
Can be formed. The two-stage type emitter electrode can easily reduce the apex angle and the radius of curvature of the tip, and can improve the performance as a field emission element.

【０１２１】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。図２１は、２極管の製造工程を示す図で
ある。まず、上記の工程に従い、図２０（Ｅ）に示す素
子を製造する。その後、基板１０ｄと下方から反応膜１
６ｃの一部をエッチングし除去する。反応膜１６ｃの一
部を除去し、図２１に示すように、反応膜１６ｇを残す
ことにより、エミッタ電極１７の先端を露出させる。The above is the manufacturing process of the emitter electrode. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. FIG. 21 is a diagram showing a manufacturing process of a bipolar tube. First, the element shown in FIG. 20E is manufactured according to the above steps. Then, the reaction film 1 is formed on the substrate 10d and from below.
A part of 6c is etched and removed. By removing a part of the reaction film 16c and leaving the reaction film 16g as shown in FIG. 21, the tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【０１２２】エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃとの
間に導電性異物が挟まってもリークやショートが発生し
にくい。また、誘電率が真空の誘電率＝１より大きい反
応膜１６ｇをゲート電極１５ｃ上に残すことにより等電
位面（線）をエミッタ電極１７に押し付け、エミッタ先
端の電界を強くできる。Even if a conductive foreign substance is sandwiched between the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c, leakage or short circuit is unlikely to occur. Further, by leaving the reaction film 16g having a dielectric constant larger than that of vacuum = 1 on the gate electrode 15c, the equipotential surface (line) is pressed against the emitter electrode 17 and the electric field at the tip of the emitter can be strengthened.

【０１２３】第１の犠牲膜１５ｃを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｃがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
１７とゲート電極１５ｃの電極を有する。反応膜１６ｇ
と反応阻止膜１１ａは、エミッタ電極１７とゲート電極
１５ｃを電気的に絶縁する。絶縁膜が２層構造になって
いるので、絶縁耐圧が向上する。両方の膜の同一場所に
ピンホールやウィークスポットが存在する確率は、それ
ぞれの確率の積となるためである。なお、反応阻止膜１
１ａは、導電体でもよい。また、積層膜１０ｃは、エッ
チングにより除去してもよい。The first sacrificial film 15c is made of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
c can form a gate electrode. The diode has electrodes of an emitter electrode 17 and a gate electrode 15c. Reaction film 16g
The reaction blocking film 11a electrically insulates the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c. Since the insulating film has a two-layer structure, the withstand voltage is improved. This is because the probability that a pinhole or a weak spot exists at the same location on both films is the product of the respective probabilities. The reaction blocking film 1
1a may be a conductor. The laminated film 10c may be removed by etching.

【０１２４】以上は、２極管の製造工程を示した。次
に、電界放射型素子の他の例として、３極管の製造工程
を示す。図２２（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工程を
示す図である。The above is the manufacturing process of the bipolar tube. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown. 22 (A) and 22 (B) are views showing the manufacturing process of the triode.

【０１２５】まず、前述の工程に従い、図２０（Ｅ）に
示す素子を製造する。その後、図２２（Ａ）に示すよう
に、エミッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜
を形成し（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、
Ｃｌ2 系のエッチャントを用いてＲＩＥを行い、エミッ
タ電極１７ａの両側にスリット開口２０を作る。エミッ
タ電極１７ｂは、スリット開口２０の外側のエミッタ電
極である。エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μｍ
である。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍであ
る。First, the element shown in FIG. 20E is manufactured according to the above-mentioned steps. After that, as shown in FIG. 22A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), and the resist film is used as a mask.
RIE is performed using a Cl 2 -based etchant to form slit openings 20 on both sides of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17b is an emitter electrode outside the slit opening 20. The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
It is. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm.

【０１２６】図２２（Ｂ）では、下方から反応膜１６ｃ
の一部と反応膜１６ｄの全部をウェットエッチングによ
り除去する。反応膜１６ｃの一部をエッチングにより除
去し、反応膜１６ｇを残すことにより、エミッタ電極１
７ａ、ゲート電極１５ｃおよびアノード電極１０ｄを露
出させることができる。In FIG. 22B, the reaction film 16c is seen from below.
And a part of the reaction film 16d are removed by wet etching. By removing a part of the reaction film 16c by etching and leaving the reaction film 16g, the emitter electrode 1
7a, the gate electrode 15c, and the anode electrode 10d can be exposed.

【０１２７】以上は、第１の犠牲膜の上に反応阻止膜を
形成し、さらにその上に第２の犠牲膜を形成し、酸化反
応させる場合について説明した。次に、当該３つの膜の
積層順序を異ならせ、第１の犠牲膜の上に第２の犠牲
膜、さらにその上に反応阻止膜を形成し、酸化反応させ
る場合について説明する。The case where the reaction blocking film is formed on the first sacrificial film, the second sacrificial film is further formed on the reaction blocking film, and the oxidation reaction is performed has been described above. Next, a case will be described in which the order of stacking the three films is different, the second sacrificial film is formed on the first sacrificial film, and the reaction blocking film is further formed thereon to cause an oxidation reaction.

【０１２８】図２３（Ａ）〜（Ｃ）、図２４（Ｄ）〜
（Ｆ）は、本発明の他の実施例による電界放射型素子の
製造工程を示す図である。以下、電界放射型素子を構成
するエミッタ電極の製造工程を示す。23 (A)-(C) and FIG. 24 (D)-
6F is a diagram showing a manufacturing process of a field emission device according to another embodiment of the present invention. FIG. The manufacturing process of the emitter electrode that constitutes the field emission device will be described below.

【０１２９】図２３（Ａ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工
程の後の工程を示す。図２３（Ａ）では、ＣＶＤ法によ
り、例えば多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２
パートからなる積層膜１０ｃ上に異方的に堆積する。同
時に、開口部から孔１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の
犠牲膜１５ｂが基板１０ｄ上に堆積される。FIG. 23A shows a step after the steps of FIGS. 1A to 1C. In FIG. 23 (A), the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is formed into 2 by the CVD method.
It is anisotropically deposited on the laminated film 10c made of parts. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【０１３０】第１の犠牲膜１５ａは、積層膜１０ｃの上
面上で均一に厚く堆積され、下面上で薄く堆積される。
第１の犠牲膜１５ａは、２パートを維持する。第１の犠
牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓｉの他、非晶質Ｓｉ、
ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉx 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法の他、スパッタ法を
用いてもよい。The first sacrificial film 15a is uniformly thickly deposited on the upper surface of the laminated film 10c, and thinly deposited on the lower surface thereof.
The first sacrificial film 15a maintains two parts. The first sacrificial films 15a and 15b are made of amorphous Si in addition to polycrystalline Si.
WSi x, MoSi x, TaSi x , Al, Ta, M
It may be o or Ti. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used.

【０１３１】次に、図２３（Ｂ）に示すように、ＣＶＤ
法により、第１の犠牲膜１５ａの表面に例えばＳｉＯ2
からなる第２の犠牲膜１６ａを堆積する。第１の犠牲膜
１５ｂの上にも、第２の犠牲膜１６ｂが堆積される。第
２の犠牲膜１６ａは、第１の犠牲膜１５ａの上面上では
ほぼ均一の厚さに堆積し、側面では上方で厚く下方に向
かうに従って徐々に厚さが減少する。Next, as shown in FIG. 23B, CVD
Of SiO 2 on the surface of the first sacrificial film 15a by
A second sacrificial film 16a made of is deposited. The second sacrificial film 16b is also deposited on the first sacrificial film 15b. The second sacrificial film 16a is deposited to have a substantially uniform thickness on the upper surface of the first sacrificial film 15a, and is thicker on the side surface and thicker as it goes downward.

【０１３２】プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を堆積す
るには、例えば温度を４１５℃、パワーを２９０Ｗ、圧
力を１．５Ｔｏｒｒとし、ＳｉＨ4 を１００ｓｃｃｍ、
Ｎ2Ｏを５００ｓｃｃｍ、Ｎ2 を５００ｓｃｃｍ供給す
ることにより行う。To deposit SiO 2 by the plasma CVD method, for example, the temperature is 415 ° C., the power is 290 W, the pressure is 1.5 Torr, and SiH 4 is 100 sccm.
It is performed by supplying 500 sccm of N 2 O and 500 sccm of N 2 .

【０１３３】図２３（Ｃ）では、ＣＶＤ法により、例え
ばＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａを第２の犠牲膜１
６ａの一部を覆うように堆積する。反応阻止膜１１ａ
は、２パートからなるオーバーハングの上面上および側
面の上方にのみ堆積され、下面上および側面の下方には
堆積されない。反応阻止膜１１ａは、第１の犠牲膜１５
ａの酸化反応を阻止するための膜である。反応阻止膜１
１ｂは、２パートのオーバーハングの間を通過して、第
２の犠牲膜１６ｂの上に堆積される。In FIG. 23C, the reaction blocking film 11a made of, for example, SiN x is formed on the second sacrificial film 1 by the CVD method.
It is deposited so as to cover a part of 6a. Reaction blocking film 11a
Is deposited only on the upper surface and side surfaces of the two-part overhang and not on the lower surface and side surfaces. The reaction blocking film 11a is formed of the first sacrificial film 15
It is a film for preventing the oxidation reaction of a. Reaction blocking film 1
1b passes between the two overhangs and is deposited on the second sacrificial film 16b.

【０１３４】なお、反応阻止膜１１ａを厚めに堆積し、
その後、等方ウェットエッチングにより、反応阻止膜１
１ａを表面から均一な厚さ除去し、所望の反応阻止膜１
１ａの厚さ分布に修正してもよい。オーバーハング部の
下面の反応阻止膜を除去することができる。The reaction blocking film 11a is deposited thickly,
After that, the reaction blocking film 1 is subjected to isotropic wet etching.
1a is removed from the surface to a uniform thickness, and the desired reaction blocking film 1
The thickness distribution may be modified to 1a. The reaction blocking film on the lower surface of the overhang portion can be removed.

【０１３５】第１の犠牲膜１５ａの表面は、３つの領域
６１、６２、６３からなる。領域６１は、反応阻止膜１
１ａおよび第２の犠牲膜１６ａにより覆われる領域であ
り、オーバーハング部の上部の領域である。領域６２
は、第２の犠牲膜１６ａにのみ覆われる領域であり、オ
ーバーハング部の側面の下方の領域である。領域６３
は、何も覆われず露出している領域であり、オーバーハ
ング部の下部の領域である。The surface of the first sacrificial film 15a is composed of three regions 61, 62 and 63. The region 61 is the reaction blocking film 1
It is a region covered with 1a and the second sacrificial film 16a, and is a region above the overhang portion. Region 62
Is a region covered only by the second sacrificial film 16a and is a region below the side surface of the overhang portion. Area 63
Is an exposed region that is not covered with anything, and is a region below the overhang portion.

【０１３６】次に、加湿（ウェット）酸化法により、第
１の犠牲膜１５ａを酸化させる。第１の犠牲膜１５ａに
おいて、領域６１は、反応阻止膜１１ａで覆われている
ので、酸素がほとんど供給されない。領域６３は、露出
しているので酸素が十分に供給される。領域６２は、第
２の犠牲膜１６ａに覆われているので、第２の犠牲膜１
６ａの厚さに応じて酸素の供給量が決まる。第２の犠牲
膜１６ａが厚いほど酸素の供給量が少なくなる。当該３
つの領域６１、６２、６３では、酸化反応の進み具合が
異なる。酸化されやすい領域の順番は、６３、６２、６
１の順である。Next, the first sacrificial film 15a is oxidized by a wet (wet) oxidation method. In the first sacrificial film 15a, the region 61 is covered with the reaction blocking film 11a, so that oxygen is hardly supplied. Since the region 63 is exposed, oxygen is sufficiently supplied. Since the region 62 is covered with the second sacrificial film 16a, the second sacrificial film 1 is formed.
The supply amount of oxygen is determined according to the thickness of 6a. The thicker the second sacrificial film 16a, the smaller the amount of oxygen supplied. Said 3
In the two regions 61, 62 and 63, the progress of the oxidation reaction is different. The order of oxidizable regions is 63, 62, 6
The order is 1.

【０１３７】酸化処理を行うと、反応阻止膜１１ａで覆
われない第１の犠牲膜の領域６３および６２で酸化反応
が進み体積膨張する。領域６３が位置するオーバーハン
グ部の下部において最も酸化反応が促進され体積膨張
し、２パートからなるオーバーハング部の側面が下方に
おいて相互につながる。図２４（Ｄ）に、側面が相互に
つながった反応膜１６ｃを示す。当該側面がつながった
ところで、酸化反応を終了させる。反応膜１６ｃは、元
２パートであったオーバーハング部がつながることによ
りできたものであり、そのつながった部分には鋭い谷が
できる。When the oxidation process is performed, the oxidation reaction proceeds in the regions 63 and 62 of the first sacrificial film which are not covered with the reaction blocking film 11a, and the volume expansion occurs. In the lower portion of the overhang portion where the region 63 is located, the oxidation reaction is most promoted and the volume is expanded, and the side surfaces of the two-part overhang portion are connected to each other at the bottom. FIG. 24D shows a reaction film 16c whose side surfaces are connected to each other. The oxidation reaction is terminated when the side surfaces are connected. The reaction film 16c is formed by connecting the overhang parts that were originally two parts, and a sharp valley is formed in the connected part.

【０１３８】第１の犠牲膜１５ａ（図２３（Ｃ））が酸
化するとＳｉＯ2 となり、やはりＳｉＯ2 からなる第２
の犠牲膜１６ａと合わさり、図２４（Ｄ）に示す反応膜
１６ｃ（ＳｉＯ2 ）を形成する。第１の犠牲膜は全てが
酸化されず、第１の犠牲膜１５ｃが残る。酸化処理によ
り、基板１０ｄの上には反応膜１６ｄが形成される。When the first sacrificial film 15a (FIG. 23C) is oxidized, it becomes SiO 2 , and the second sacrificial film also made of SiO 2 .
24D, a reaction film 16c (SiO 2 ) shown in FIG. 24D is formed. All of the first sacrificial film is not oxidized and the first sacrificial film 15c remains. By the oxidation treatment, the reaction film 16d is formed on the substrate 10d.

【０１３９】反応膜１６ｃと反応阻止膜１１ａにより形
成される谷は、２段のカーブで形成される。１段目のカ
ーブは、反応阻止膜１１ａの型によるカーブであり、２
段目のカーブは、反応膜１６ｃの型によるカーブであ
る。反応膜１６ｃにより形成される谷は、２つの円ない
し楕円が接触したかのように鋭い鋭角を持つ。この鋭角
を成形型として、以下２段タイプのエミッタ電極を形成
する。The valley formed by the reaction film 16c and the reaction blocking film 11a is formed by a two-step curve. The first stage curve is a curve depending on the type of the reaction blocking film 11a,
The curve in the tier is a curve depending on the type of the reaction film 16c. The valley formed by the reaction film 16c has a sharp acute angle as if two circles or ellipses contact each other. Using this acute angle as a mold, a two-stage type emitter electrode is formed below.

【０１４０】図２４（Ｅ）では、反応阻止膜１１ａと反
応膜１６ｃの上に、例えばＴｉＮからなるエミッタ電極
１７を約０．２μｍ反応性スパッタ法で堆積する。な
お、エミッタ電極１７は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ｉ、Ｗでもよい。また、スパッタ法の他、ＣＶＤ法を用
いてもよい。In FIG. 24E, the emitter electrode 17 made of, for example, TiN is deposited on the reaction blocking film 11a and the reaction film 16c by a reactive sputtering method of about 0.2 μm. The emitter electrode 17 is made of Mo, Cr, T in addition to TiN.
i or W may be used. In addition to the sputtering method, the CVD method may be used.

【０１４１】図２４（Ｆ）では、基板１０ｄと反応膜１
６ｃと反応阻止膜１１ａをウェットエッチングにより除
去し、２段タイプのエミッタ電極１７を露出させる。エ
ミッタ電極１７は、膜厚が薄いので、図４（Ａ）〜
（Ｃ）に示した方法により、補強するのがよい。In FIG. 24F, the substrate 10d and the reaction film 1 are shown.
6c and the reaction blocking film 11a are removed by wet etching to expose the two-stage type emitter electrode 17. Since the emitter electrode 17 has a small film thickness, the emitter electrode 17 shown in FIG.
It is preferable to reinforce by the method shown in (C).

【０１４２】２段タイプのエミッタ電極は、先端の頂角
および曲率半径を小さくすることが容易であり、電界放
射型素子としての性能を向上させることができる。本実
施例によれば、第１の犠牲膜の上に第２の犠牲膜、さら
にその上に反応阻止膜を形成し、酸化反応処理を行う。
第１の犠牲膜の上に、第２の犠牲膜と反応阻止膜を形成
すればよく、第２の犠牲膜と反応阻止膜はどちらが上で
もよい。The two-stage type emitter electrode can easily reduce the apex angle and the radius of curvature of the tip, and can improve the performance as a field emission element. According to this embodiment, the second sacrificial film is formed on the first sacrificial film, and the reaction blocking film is further formed on the second sacrificial film, and the oxidation reaction treatment is performed.
The second sacrificial film and the reaction blocking film may be formed on the first sacrificial film, and either of the second sacrificial film and the reaction blocking film may be on top.

【０１４３】ただし、第１の犠牲膜と反応阻止膜の間に
第２の犠牲膜を形成すれば、第２の犠牲膜をバッファと
して機能させることができる。すなわち、酸化反応等を
行う際、基板全体を高温にした後温度を下げるので、第
１の犠牲膜の変形と反応阻止膜の変形との間に歪みが生
じやすい。第２の犠牲膜は、その歪みを吸収するための
バッファとして機能する。However, if the second sacrificial film is formed between the first sacrificial film and the reaction blocking film, the second sacrificial film can function as a buffer. That is, when the oxidation reaction or the like is performed, the temperature is lowered after raising the temperature of the entire substrate, so that distortion is likely to occur between the deformation of the first sacrificial film and the deformation of the reaction blocking film. The second sacrificial film functions as a buffer for absorbing the strain.

【０１４４】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。図２５は、２極管の製造工程を示す図で
ある。まず、上記の工程に従い、図２４（Ｅ）に示す素
子を製造する。その後、基板１０ｄと反応膜１６ｃと反
応阻止膜１１ａをエッチングし、図２５に示すように、
反応阻止膜１１ｅと反応膜１６ｅを残す。エミッタ電極
１７の先端が露出する。The above is the manufacturing process of the emitter electrode. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. FIG. 25 is a diagram showing a manufacturing process of a diode. First, the element shown in FIG. 24E is manufactured according to the above steps. Then, the substrate 10d, the reaction film 16c, and the reaction blocking film 11a are etched, and as shown in FIG.
The reaction blocking film 11e and the reaction film 16e are left. The tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【０１４５】第１の犠牲膜１５ｃを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｃがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
１７とゲート電極１５ｃを有する。反応膜１６ｅと反応
阻止膜１１ｅは、エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃ
を電気的に絶縁する。絶縁膜が２層構造になっているの
で絶縁耐圧が向上する。両方の膜の同一場所にピンホー
ルやウィークスポットが存在する確率は、それぞれの膜
にピンホールやウィークスポットが存在する確率の積に
なるからである。なお、反応阻止膜１１ｅは、導電体で
もよい。また、積層膜１０ｃは、エッチングにより除去
してもよい。The first sacrificial film 15c is made of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
c can form a gate electrode. The dipole has an emitter electrode 17 and a gate electrode 15c. The reaction film 16e and the reaction blocking film 11e are the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c.
Is electrically insulated. Since the insulating film has a two-layer structure, the withstand voltage is improved. This is because the probability that a pinhole or a weak spot exists at the same location on both films is the product of the probability that a pinhole or a weak spot exists on each film. The reaction blocking film 11e may be a conductor. The laminated film 10c may be removed by etching.

【０１４６】以上は、２極管の製造工程を示した。次
に、電界放射型素子の他の例として、３極管の製造工程
を示す。図２６（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工程を
示す図である。The above is the manufacturing process of the bipolar tube. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown. 26 (A) and 26 (B) are views showing the manufacturing process of the triode.

【０１４７】まず、前述の工程に従い、図２４（Ｅ）に
示す素子を製造する。その後、図２６（Ａ）に示すよう
に、エミッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜
を形成し（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、
Ｃｌ2 系のエッチャントを用いてＲＩＥを行い、エミッ
タ電極１７ａの両側にスリット開口２０を作る。エミッ
タ電極１７ｂは、スリット開口２０の外側のエミッタ電
極である。エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μｍ
である。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍであ
る。First, the element shown in FIG. 24E is manufactured according to the above-mentioned steps. After that, as shown in FIG. 26A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), and the resist film is used as a mask.
RIE is performed using a Cl 2 -based etchant to form slit openings 20 on both sides of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17b is an emitter electrode outside the slit opening 20. The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
It is. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm.

【０１４８】図２６（Ｂ）では、反応阻止膜１１ａと反
応膜１６ｃをウェットエッチングし、反応阻止膜１１ｅ
と反応膜１６ｅを残す。エミッタ電極１７ａ、ゲート電
極１５ｃおよびアノード電極１０ｄが露出する。In FIG. 26B, the reaction blocking film 11a and the reaction film 16c are wet-etched to form a reaction blocking film 11e.
And the reaction film 16e is left. The emitter electrode 17a, the gate electrode 15c, and the anode electrode 10d are exposed.

【０１４９】以上は、ＣＶＤ法等により、第１の犠牲膜
の表面に第２の犠牲膜を成膜する方法を示した。次に、
ＣＶＤ法等の代わりに酸化処理により、第１の犠牲膜の
表面に第２の犠牲膜を成膜する方法を示す。The above has described the method of forming the second sacrificial film on the surface of the first sacrificial film by the CVD method or the like. next,
A method of forming a second sacrificial film on the surface of the first sacrificial film by an oxidation treatment instead of the CVD method or the like will be described.

【０１５０】図２７（Ａ）〜（Ｃ）、図２８（Ｄ）〜
（Ｆ）は、本発明の他の実施例による電界放射型素子の
製造工程を示す図である。以下、電界放射型素子を構成
するエミッタ電極の製造工程を示す。27 (A)-(C) and FIG. 28 (D)-
6F is a diagram showing a manufacturing process of a field emission device according to another embodiment of the present invention. FIG. The manufacturing process of the emitter electrode that constitutes the field emission device will be described below.

【０１５１】図２７（Ａ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工
程の後の工程を示す。図２７（Ａ）では、ＣＶＤ法によ
り、例えば多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２
パートからなる積層膜１０ｃ上に異方的に堆積する。同
時に、開口部から孔１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の
犠牲膜１５ｂが基板１０ｄ上に堆積される。FIG. 27A shows a step after the step of FIGS. 1A to 1C. In FIG. 27 (A), the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is formed into 2 by the CVD method.
It is anisotropically deposited on the laminated film 10c made of parts. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【０１５２】第１の犠牲膜１５ａは、積層膜１０ｃの上
面上で均一に厚く堆積され、下面上で薄く堆積される。
第１の犠牲膜１５ａは、２パートを維持する。第１の犠
牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓｉの他、非晶質Ｓｉ、
ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉx 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法の他、スパッタ法を
用いてもよい。The first sacrificial film 15a is uniformly thickly deposited on the upper surface of the laminated film 10c and thinly deposited on the lower surface thereof.
The first sacrificial film 15a maintains two parts. The first sacrificial films 15a and 15b are made of amorphous Si in addition to polycrystalline Si.
WSi x, MoSi x, TaSi x , Al, Ta, M
It may be o or Ti. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used.

【０１５３】次に、図２７（Ｂ）に示すように、第１の
犠牲膜を加湿（ウェット）酸化し、第１の犠牲膜１５ｃ
の表面に例えばＳｉＯ2 からなる第２の犠牲膜１６ａを
一様に成膜する。基板１０ｄの表面にも、第２の犠牲膜
１６ｂが成膜される。Next, as shown in FIG. 27B, the first sacrificial film is wet-oxidized to wet the first sacrificial film 15c.
A second sacrificial film 16a made of, for example, SiO 2 is uniformly formed on the surface of the. The second sacrificial film 16b is also formed on the surface of the substrate 10d.

【０１５４】加湿酸化は、例えば縦型炉を用いて、炉内
温度を８５０℃とし、Ｈ2 ガスを３００００ｃｃ／ｍｉ
ｎ、Ｏ2 ガスを２００００ｃｃ／ｍｉｎ供給することに
より行う。The humid oxidation is carried out by using, for example, a vertical furnace, the temperature inside the furnace is 850 ° C., and the H 2 gas is 30,000 cc / mi.
n, O 2 gas is supplied at 20000 cc / min.

【０１５５】図２７（Ｃ）では、ＣＶＤ法により、例え
ばＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａを第２の犠牲膜１
６ａの上に異方的に堆積する。反応阻止膜１１ａは、オ
ーバーハング部（第２の犠牲膜１６ａ）の上面上および
側面の上方を覆うように堆積される。オーバーハング部
の下面上および側面の下方には堆積されない。反応阻止
膜１１ｂは、第２の犠牲膜１６ｂの上に堆積される。反
応阻止膜１１ａ，１１ｂは、酸化反応を阻止するための
膜である。In FIG. 27C, the reaction blocking film 11a made of, for example, SiN x is formed on the second sacrificial film 1 by the CVD method.
Anisotropically deposited on 6a. The reaction blocking film 11a is deposited so as to cover the upper surface and the side surface of the overhang portion (second sacrificial film 16a). It is not deposited on the lower surface of the overhang portion and below the side surface. The reaction blocking film 11b is deposited on the second sacrificial film 16b. The reaction blocking films 11a and 11b are films for blocking an oxidation reaction.

【０１５６】なお、反応阻止膜１１ａを厚めに堆積し、
その後、等方ウェットエッチングにより、反応阻止膜１
１ａを表面から均一な厚さ除去し、所望の反応阻止膜１
１ａの厚さ分布に修正してもよい。オーバーハング部の
下面の反応阻止膜を除去することができる。The reaction blocking film 11a is deposited thickly,
After that, the reaction blocking film 1 is subjected to isotropic wet etching.
1a is removed from the surface to a uniform thickness, and the desired reaction blocking film 1
The thickness distribution may be modified to 1a. The reaction blocking film on the lower surface of the overhang portion can be removed.

【０１５７】第１の犠牲膜１５ｃの表面は、２つの領域
６１、６２からなる。領域６１は、反応阻止膜１１ａお
よび第２の犠牲膜１６ａにより覆われる領域であり、オ
ーバーハング部の上部の領域である。領域６２は、第２
の犠牲膜１６ａにのみ覆われる領域であり、オーバーハ
ング部の下部の領域である。The surface of the first sacrificial film 15c is composed of two regions 61 and 62. The region 61 is a region covered with the reaction blocking film 11a and the second sacrificial film 16a, and is a region above the overhang portion. Area 62 is the second
Is a region covered only by the sacrificial film 16a, and is a region under the overhang portion.

【０１５８】次に、加湿（ウェット）酸化法により、第
１の犠牲膜１５ｃを酸化する。第１の犠牲膜１５ｃにお
いて、領域６１は反応阻止膜１１ａにより覆われている
ので酸化反応が阻止され、領域６２は反応阻止膜１１ａ
により覆われていないので酸化反応が進む。Next, the first sacrificial film 15c is oxidized by a wet (wet) oxidation method. In the first sacrificial film 15c, since the region 61 is covered with the reaction blocking film 11a, the oxidation reaction is blocked, and the region 62 is covered with the reaction blocking film 11a.
Since it is not covered by, the oxidation reaction proceeds.

【０１５９】ただし、領域６２は、第２の犠牲膜１６ａ
により覆われているので、第２の犠牲膜１６ａの厚さに
より酸化速度が減速制御される。第２の犠牲膜１６ａが
厚いほど、酸化速度は遅くなる。However, the region 62 is the second sacrificial film 16a.
Since the second sacrificial film 16a is covered with, the oxidation speed is controlled to be reduced by the thickness of the second sacrificial film 16a. The thicker the second sacrificial film 16a, the slower the oxidation rate.

【０１６０】なお、第２の犠牲膜１６ａは、第１の犠牲
膜１５ｃの反応を制御するだけでなく、先の実施例と同
様に、反応阻止膜１１ａと第１の犠牲膜１５ｃの間に介
在するバッファとしての機能も有する。It should be noted that the second sacrificial film 16a not only controls the reaction of the first sacrificial film 15c, but also between the reaction blocking film 11a and the first sacrificial film 15c as in the previous embodiment. It also has a function as an intervening buffer.

【０１６１】酸化処理を行うと、反応阻止膜１１ａで覆
われない第１の犠牲膜の領域６２で酸化反応が進み体積
膨張する。領域６２で体積膨張すると、２パートからな
るオーバーハング部の側面が下方において相互につなが
る。図２８（Ｄ）に、側面が相互につながった反応膜１
６ｃを示す。当該側面がつながったところで、酸化反応
を終了させる。反応膜１６ｃは、元２パートであったオ
ーバーハング部がつながることによりできたものであ
り、そのつながった部分には鋭い谷ができる。When the oxidation treatment is performed, the oxidation reaction proceeds in the region 62 of the first sacrificial film which is not covered with the reaction blocking film 11a, and the volume is expanded. When the volume is expanded in the region 62, the side surfaces of the overhang portion composed of two parts are connected to each other at the bottom. In FIG. 28 (D), the reaction film 1 whose sides are connected to each other is shown.
6c is shown. The oxidation reaction is terminated when the side surfaces are connected. The reaction film 16c is formed by connecting the overhang parts that were originally two parts, and a sharp valley is formed in the connected part.

【０１６２】第１の犠牲膜１５ｃ（図２３（Ｃ））が酸
化するとＳｉＯ2 となり、やはりＳｉＯ2 からなる第２
の犠牲膜１６ａと合わさり、図２８（Ｄ）に示す反応膜
１６ｃ（ＳｉＯ2 ）を形成する。第１の犠牲膜は全てが
酸化されず、第１の犠牲膜１５ｅが残る。酸化処理によ
り、基板１０ｄの上には反応膜１６ｄが形成される。When the first sacrificial film 15c (FIG. 23C) is oxidized, it becomes SiO 2 , and the second sacrificial film 15c also made of SiO 2 .
28D, a reaction film 16c (SiO 2 ) shown in FIG. 28D is formed. All of the first sacrificial film is not oxidized, and the first sacrificial film 15e remains. By the oxidation treatment, the reaction film 16d is formed on the substrate 10d.

【０１６３】２パートが接触した反応膜１６ｃと反応阻
止膜１１ａにより形成される谷は２段のカーブで形成さ
れる。１段目のカーブは、反応阻止膜１１ａの型による
カーブであり、２段目のカーブは、反応膜１６ｃの型に
よるカーブである。反応膜１６ｃにより形成される谷
は、２つの円ないし楕円が接触したかのように鋭い鋭角
を持つ。この鋭角を成形型として、以下２段タイプのエ
ミッタ電極を形成する。The valley formed by the reaction film 16c and the reaction blocking film 11a in contact with the two parts is formed by a two-step curve. The curve in the first step is a curve depending on the type of the reaction blocking film 11a, and the curve in the second step is a curve depending on the type of the reaction film 16c. The valley formed by the reaction film 16c has a sharp acute angle as if two circles or ellipses contact each other. Using this acute angle as a mold, a two-stage type emitter electrode is formed below.

【０１６４】図２８（Ｅ）では、反応阻止膜１１ａと反
応膜１６ｃの上に、例えばＴｉＮからなるエミッタ電極
１７を約０．２μｍ反応性スパッタ法で堆積する。な
お、エミッタ電極１７は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔ
ｉ、Ｗでもよい。スパッタ法の他、ＣＶＤ法でもよい。In FIG. 28E, an emitter electrode 17 made of, for example, TiN is deposited on the reaction blocking film 11a and the reaction film 16c by a reactive sputtering method of about 0.2 μm. The emitter electrode 17 is made of Mo, Cr, T in addition to TiN.
i or W may be used. Besides the sputtering method, the CVD method may be used.

【０１６５】図２８（Ｆ）では、基板１０ｄと反応膜１
６ｃと反応阻止膜１１ａをウェットエッチングにより除
去し、エミッタ電極１７を露出させる。エミッタ電極１
７は、膜厚が薄いので、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示した方
法により、補強するのがよい。In FIG. 28F, the substrate 10d and the reaction film 1 are
6c and the reaction blocking film 11a are removed by wet etching to expose the emitter electrode 17. Emitter electrode 1
Since No. 7 has a thin film thickness, it is preferable to reinforce it by the method shown in FIGS.

【０１６６】本実施例によれば、第１の犠牲膜の表面に
第２の犠牲膜を酸化処理により一様に成膜した後、さら
にその上に反応阻止膜を成膜することにより、２段タイ
プのエミッタ電極１７を形成する。２段タイプのエミッ
タ電極は、先端の頂角および曲率半径を小さくすること
が容易であり、先端の頂角および曲率半径が小さな成形
型であっても、容易にエミッタ材料を充填できるため、
エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃの相対位置を精度
良く決めることができる。エミッタ先端の頂角および曲
率半径を小さくすれば、エミッタ電極１７に電界を集中
させやすく、電界放射型素子としての均一性、再現性お
よび性能を向上させることができる。According to this embodiment, after the second sacrificial film is uniformly formed on the surface of the first sacrificial film by the oxidation treatment, the reaction blocking film is further formed on the second sacrificial film. A step type emitter electrode 17 is formed. In the two-stage type emitter electrode, it is easy to reduce the apex angle and the radius of curvature of the tip, and even a mold having a small apex angle and the radius of curvature of the tip can easily fill the emitter material.
The relative positions of the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c can be accurately determined. By reducing the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter, it is possible to easily concentrate the electric field on the emitter electrode 17 and improve the uniformity, reproducibility and performance of the field emission device.

【０１６７】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。図２９は、２極管の製造工程を示す図で
ある。まず、上記の工程に従い、図２８（Ｅ）に示す素
子を製造する。その後、基板１０ｄと反応膜１６ｃと反
応阻止膜１１ａをエッチングし、図２９に示すように、
反応阻止膜１１ｄと反応膜１６ｅを残す。エミッタ電極
１７の先端が露出する。The above is the manufacturing process of the emitter electrode. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. FIG. 29 is a diagram showing a manufacturing process of a bipolar tube. First, according to the above process, the element shown in FIG. 28E is manufactured. After that, the substrate 10d, the reaction film 16c, and the reaction blocking film 11a are etched, and as shown in FIG.
The reaction blocking film 11d and the reaction film 16e are left. The tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【０１６８】第１の犠牲膜１５ｅを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｅがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
１７とゲート電極１５ｅを有する。反応膜１６ｅと反応
阻止膜１１ｄは、エミッタ電極１７とゲート電極１５ｅ
を電気的に絶縁する。絶縁膜が２層構造になっているの
で絶縁耐圧が向上する。両方の膜の同一場所にピンホー
ルやウィークスポットが存在する確率は、それぞれの膜
にピンホールやウィークスポットが存在する確率の積に
なるからである。なお、反応阻止膜１１ｄは、導電体で
もよい。また、積層膜１０ｃは、エッチングにより除去
してもよい。The first sacrificial film 15e is made of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
e can form the gate electrode. The dipole has an emitter electrode 17 and a gate electrode 15e. The reaction film 16e and the reaction blocking film 11d are formed by the emitter electrode 17 and the gate electrode 15e.
Is electrically insulated. Since the insulating film has a two-layer structure, the withstand voltage is improved. This is because the probability that a pinhole or a weak spot exists at the same location on both films is the product of the probability that a pinhole or a weak spot exists on each film. The reaction blocking film 11d may be a conductor. The laminated film 10c may be removed by etching.

【０１６９】以上は、２極管の製造工程を示した。次
に、電界放射型素子の他の例として、３極管の製造工程
を示す。図３０（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工程を
示す図である。The above has described the manufacturing process of the bipolar tube. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown. 30 (A) and 30 (B) are views showing the manufacturing process of the triode.

【０１７０】まず、前述の工程に従い、図２８（Ｅ）に
示す素子を製造する。その後、図３０（Ａ）に示すよう
に、エミッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜
を形成し（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、
Ｃｌ2 系のエッチャントを用いてＲＩＥを行い、エミッ
タ電極１７ａの両側にスリット開口２０を作る。エミッ
タ電極１７ｂは、スリット開口２０の外側のエミッタ電
極である。エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μｍ
である。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍであ
る。First, the element shown in FIG. 28E is manufactured according to the above-mentioned steps. Thereafter, as shown in FIG. 30A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), and the resist film is used as a mask.
RIE is performed using a Cl 2 -based etchant to form slit openings 20 on both sides of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17b is an emitter electrode outside the slit opening 20. The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
It is. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm.

【０１７１】図３０（Ｂ）では、反応阻止膜１１ａと反
応膜１６ｃのそれぞれの一部を下方からウェットエッチ
ングにより除去し、反応阻止膜１１ｄと反応膜１６ｅを
残す。エミッタ電極１７ａ、ゲート電極１５ｅおよびア
ノード電極１０ｄが露出する。In FIG. 30B, a part of each of the reaction blocking film 11a and the reaction film 16c is removed from below by wet etching to leave the reaction blocking film 11d and the reaction film 16e. The emitter electrode 17a, the gate electrode 15e and the anode electrode 10d are exposed.

【０１７２】以上は、第１の犠牲膜の上に、第２の犠牲
膜と反応阻止膜を形成し、その後、酸化反応させる方法
を示した。次に、第１の犠牲膜の上に反応阻止膜を形成
し、その後、酸化反応させ、さらにその後にエミッタ電
極の成形型の表面に絶縁膜を形成する方法を示す。The above has described the method of forming the second sacrificial film and the reaction blocking film on the first sacrificial film, and then performing the oxidation reaction. Next, a method of forming a reaction blocking film on the first sacrificial film, then performing an oxidation reaction, and then forming an insulating film on the surface of the mold for the emitter electrode will be described.

【０１７３】図３１（Ａ）〜（Ｃ）、図３２（Ｄ）〜
（Ｆ）は、本発明の他の実施例による電界放射型素子の
製造工程を示す図である。以下、電界放射型素子を構成
するエミッタ電極の製造工程を示す。31 (A)-(C) and FIG. 32 (D)-
6F is a diagram showing a manufacturing process of a field emission device according to another embodiment of the present invention. FIG. The manufacturing process of the emitter electrode that constitutes the field emission device will be described below.

【０１７４】図３１（Ａ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の工
程の後の工程を示す。図３１（Ａ）では、ＣＶＤ法によ
り、例えば多結晶Ｓｉからなる第１の犠牲膜１５ａを２
パートからなる積層膜１０ｃ上に異方的に堆積する。同
時に、開口部から孔１２ａ底部にも堆積が生じ、第１の
犠牲膜１５ｂが基板１０ｄ上に堆積される。FIG. 31A shows a step after the step of FIGS. 1A to 1C. In FIG. 31 (A), the first sacrificial film 15a made of, for example, polycrystalline Si is formed by the CVD method.
It is anisotropically deposited on the laminated film 10c made of parts. At the same time, deposition also occurs from the opening to the bottom of the hole 12a, and the first sacrificial film 15b is deposited on the substrate 10d.

【０１７５】第１の犠牲膜１５ａは、積層膜１０ｃの上
面上で均一に厚く堆積され、下面上で薄く堆積される。
第１の犠牲膜１５ａは、２パートを維持する。第１の犠
牲膜１５ａ，１５ｂは、多結晶Ｓｉの他、非晶質Ｓｉ、
ＷＳｉx 、ＭｏＳｉx 、ＴａＳｉx 、Ａｌ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｔｉでもよい。また、ＣＶＤ法の他、スパッタ法を
用いてもよい。The first sacrificial film 15a is uniformly thickly deposited on the upper surface of the laminated film 10c, and thinly deposited on the lower surface thereof.
The first sacrificial film 15a maintains two parts. The first sacrificial films 15a and 15b are made of amorphous Si in addition to polycrystalline Si.
WSi x, MoSi x, TaSi x , Al, Ta, M
It may be o or Ti. In addition to the CVD method, a sputtering method may be used.

【０１７６】図３１（Ｂ）では、ＣＶＤ法により、例え
ばＳｉＮx からなる反応阻止膜１１ａを第１の犠牲膜１
５ａの上に異方的に堆積する。反応阻止膜１１ａは、オ
ーバーハング部（第１の犠牲膜１５ａ）の上面上および
側面の上方を覆うように堆積され、下面上および側面の
下方には堆積されない。反応阻止膜１１ｂは、第１の犠
牲膜１５ｂの上に堆積される。反応阻止膜１１ａ，１１
ｂは、酸化反応を阻止するための膜である。In FIG. 31B, the reaction blocking film 11a made of, for example, SiN x is formed on the first sacrificial film 1 by the CVD method.
Anisotropically deposited on 5a. The reaction blocking film 11a is deposited so as to cover the upper surface and the upper side surface of the overhang portion (first sacrificial film 15a), and is not deposited on the lower surface and the lower side surface. The reaction blocking film 11b is deposited on the first sacrificial film 15b. Reaction blocking films 11a, 11
b is a film for blocking the oxidation reaction.

【０１７７】なお、反応阻止膜１１ａを厚めに堆積し、
その後、等方ウェットエッチングにより、反応阻止膜１
１ａを表面から均一な厚さ除去し、所望の反応阻止膜１
１ａの厚さ分布に修正してもよい。オーバーハング部の
下面の反応阻止膜を除去することができる。The reaction blocking film 11a is deposited thickly,
After that, the reaction blocking film 1 is subjected to isotropic wet etching.
1a is removed from the surface to a uniform thickness, and the desired reaction blocking film 1
The thickness distribution may be modified to 1a. The reaction blocking film on the lower surface of the overhang portion can be removed.

【０１７８】次に、加湿（ウェット）酸化法により、反
応阻止膜１１ａをマスクとして、露出している第１の犠
牲膜１５ａの部分を酸化する。第１の犠牲膜１５ａは、
上面上および側面の上方が反応阻止膜１１ａで覆われ、
下面上および側面の下方が反応阻止膜１１ａで覆われて
いない。反応阻止膜１１ａで覆われている部分は酸化反
応が阻止され、反応阻止膜１１ａで覆われていない部分
は酸化反応が促進される。すなわち、オーバーハング部
の下面および側面の下方で酸化が促進され、その部分で
体積膨張する。Next, the exposed portion of the first sacrificial film 15a is oxidized by the wet oxidation method using the reaction blocking film 11a as a mask. The first sacrificial film 15a is
The upper surface and the upper surface of the side surface are covered with the reaction blocking film 11a,
The upper surface of the lower surface and the lower surface of the side surface are not covered with the reaction blocking film 11a. The oxidation reaction is blocked in the portion covered with the reaction blocking film 11a, and the oxidation reaction is promoted in the portion not covered with the reaction blocking film 11a. That is, the oxidation is promoted below the lower surface and the side surface of the overhang portion, and volume expansion occurs at that portion.

【０１７９】オーバーハング部の下部を体積膨張させ、
２パートからなるオーバーハング部の側面が相互に接触
するまで、酸化処理を進める。第１の犠牲膜１５ａが酸
化すると、図３１（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ2 からな
る反応膜１６ａが形成される。反応膜１６ａは、元２パ
ートからなるオーバーハング部をつなぐ。Volume expansion of the lower part of the overhang portion,
The oxidation process is continued until the side surfaces of the two-part overhang portion contact each other. When the first sacrificial film 15a is oxidized, a reaction film 16a made of SiO 2 is formed as shown in FIG. 31 (C). The reaction film 16a connects the overhang parts made up of the original two parts.

【０１８０】第１の犠牲膜は全てが酸化されず、第１の
犠牲膜１５ｃが残る。酸化処理により、基板１０ｄの上
には、反応膜１６ｂが形成される。反応膜１６ａと反応
阻止膜１１ａにより形成される谷は２段のカーブで形成
される。１段目のカーブは、反応阻止膜１１ａの型によ
るカーブであり、２段目のカーブは、反応膜１６ａの型
によるカーブである。反応膜１６ａにより形成される谷
は、２つの円ないし楕円が接触したかのように鋭い鋭角
を持つ。All of the first sacrificial film is not oxidized, and the first sacrificial film 15c remains. By the oxidation process, the reaction film 16b is formed on the substrate 10d. The valley formed by the reaction film 16a and the reaction blocking film 11a is formed by a two-step curve. The first curve is a curve depending on the type of the reaction blocking film 11a, and the second curve is a curve depending on the type of the reaction film 16a. The valley formed by the reaction film 16a has a sharp acute angle as if two circles or ellipses contact each other.

【０１８１】次に、図３２（Ｄ）に示すように、ＣＶＤ
法により、反応阻止膜１１ａと反応膜１６ａにより形成
される谷の表面に、例えばＳｉＯ2 からなる絶縁膜１６
ｃを等方的に堆積する。絶縁膜１６ｃは、２段のカーブ
で形成される谷の形状を保つ。Next, as shown in FIG. 32D, CVD
Of the insulating film 16 made of, for example, SiO 2 on the surface of the valley formed by the reaction blocking film 11a and the reaction film 16a.
c is deposited isotropically. The insulating film 16c maintains the shape of a valley formed by two steps of curves.

【０１８２】絶縁膜１６ｃは、当該谷の形状、すなわち
エミッタ電極の成形型の形状を整える役割を有する。例
えば、エミッタ電極のでっぱりの高さを調整したり、エ
ミッタ電極のでっぱりの横幅を調整することができる。The insulating film 16c has a role of adjusting the shape of the valley, that is, the shape of the mold for the emitter electrode. For example, the protrusion height of the emitter electrode can be adjusted, and the protrusion lateral width of the emitter electrode can be adjusted.

【０１８３】なお、反応膜１６ａは、必ずしも２パート
のオーバーハング部をつないでいなくてもよい。反応膜
１６ａが２パートに別れていても、この工程で絶縁膜１
６ｃを堆積することにより、２パートの間の隙間を埋め
ることができる。The reaction film 16a does not necessarily have to connect the two-part overhang portions. Even if the reaction film 16a is divided into two parts, the insulating film 1
By depositing 6c, the gap between the two parts can be filled.

【０１８４】すなわち、図３１（Ｃ）に示す工程では、
必ずしも２パートのオーバーハング部を接触させる必要
はなく、接触する直前で酸化反応を終了させてもよい。
２パートのオーバーハング部の側面の下方を体積膨張さ
せでっぱり部分を形成すればよい。でっぱり部分を形成
することにより、２段タイプの谷を形成することができ
る。That is, in the step shown in FIG.
It is not always necessary to contact the overhang parts of the two parts, and the oxidation reaction may be terminated immediately before contact.
The lower part of the side surface of the overhang portion of the two parts may be expanded in volume to form a protruding portion. By forming the protruding portion, a two-step type valley can be formed.

【０１８５】この絶縁膜１６ｃを成形型として、以下２
段タイプのエミッタ電極を形成する。図３２（Ｅ）で
は、絶縁膜１６ｃの上に、例えばＴｉＮからなるエミッ
タ電極１７を約０．２μｍ反応性スパッタ法で堆積す
る。なお、エミッタ電極１７は、ＴｉＮの他、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｗでもよい。また、スパッタ法の他、ＣＶＤ
法でもよい。Using this insulating film 16c as a mold, the following 2
A step type emitter electrode is formed. In FIG. 32E, an emitter electrode 17 made of, for example, TiN is deposited on the insulating film 16c by a reactive sputtering method of about 0.2 μm. The emitter electrode 17 is made of TiN, Mo, C
It may be r, Ti, or W. In addition to the sputtering method, CVD
It may be the law.

【０１８６】図３２（Ｆ）では、絶縁膜１６ｃをウェッ
トエッチングにより除去し、エミッタ電極１７を露出さ
せる。エミッタ電極１７は、膜厚が薄いので、図４
（Ａ）〜（Ｃ）に示した方法により、補強するのがよ
い。In FIG. 32F, the insulating film 16c is removed by wet etching to expose the emitter electrode 17. Since the emitter electrode 17 has a small film thickness,
It is preferable to reinforce by the method shown in (A) to (C).

【０１８７】本実施例によれば、反応阻止膜をマスクと
して第１の犠牲膜を酸化させエミッタ電極の成形型を形
成した後、当該成形型の表面に絶縁膜を堆積し、２段タ
イプのエミッタ電極１７を形成する。２段タイプのエミ
ッタ電極は、先端の頂角および曲率半径を小さくするこ
とが容易であり、先端の頂角および曲率半径が小さな成
形型であっても、容易にエミッタ材料を充填できるた
め、エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃの相対位置を
精度良く決めることができる。エミッタの先端の頂角お
よび曲率半径を小さくすれば、エミッタ電極１７に電界
を集中させやすく、電界放射型素子としての均一性、再
現性および性能を向上させることができる。According to this embodiment, the first sacrificial film is oxidized using the reaction blocking film as a mask to form a mold for the emitter electrode, and then an insulating film is deposited on the surface of the mold to form a two-stage type mold. The emitter electrode 17 is formed. The two-stage type emitter electrode can easily reduce the apex angle and the radius of curvature of the tip, and even a mold having a small apex angle and the radius of curvature of the tip can easily fill the emitter material. The relative position between the electrode 17 and the gate electrode 15c can be accurately determined. By reducing the apex angle and the radius of curvature of the tip of the emitter, it is easy to concentrate the electric field on the emitter electrode 17, and it is possible to improve the uniformity, reproducibility and performance of the field emission element.

【０１８８】以上は、エミッタ電極の製造工程を示し
た。次に、電界放射型素子の他の例として、２極管の製
造工程を示す。図３３は、２極管の製造工程を示す図で
ある。まず、上記の工程に従い、図３２（Ｅ）に示す素
子を製造する。その後、基板１０ｄと反応膜１６ａと反
応阻止膜１１ａと絶縁膜１６ｃをエッチングし、図３３
に示すように、絶縁膜１６ｅと反応阻止膜１１ｅを残
す。エミッタ電極１７の先端が露出する。The above is the manufacturing process of the emitter electrode. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a diode will be shown. FIG. 33 is a diagram showing a manufacturing process of a bipolar tube. First, according to the above process, the element shown in FIG. 32E is manufactured. After that, the substrate 10d, the reaction film 16a, the reaction blocking film 11a, and the insulating film 16c are etched, and as shown in FIG.
As shown in, the insulating film 16e and the reaction blocking film 11e are left. The tip of the emitter electrode 17 is exposed.

【０１８９】第１の犠牲膜１５ｃを導電性の多結晶Ｓｉ
または非晶質Ｓｉで形成しておくと、第１の犠牲膜１５
ｃがゲート電極を構成できる。２極管は、エミッタ電極
１７とゲート電極１５ｃを有する。絶縁膜１６ｅと反応
阻止膜１１ｅは、エミッタ電極１７とゲート電極１５ｃ
を電気的に絶縁する。なお、反応阻止膜１１ｅは、導電
体でもよい。また、積層膜１０ｃは、エッチングにより
除去してもよい。The first sacrificial film 15c is made of conductive polycrystalline Si.
Alternatively, if the first sacrificial film 15 is formed of amorphous Si,
c can form a gate electrode. The dipole has an emitter electrode 17 and a gate electrode 15c. The insulating film 16e and the reaction blocking film 11e are formed by the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c.
Is electrically insulated. The reaction blocking film 11e may be a conductor. The laminated film 10c may be removed by etching.

【０１９０】図３４は、他の２極管の例を示す。この２
極管は、反応阻止膜１１ａをエッチング除去しないで残
す。図３３に示す２極管は、一部の反応阻止膜１１ｅを
残す。図３４に示す２極管は、全ての反応阻止膜１１ａ
を残す。すなわち、絶縁膜（ＳｉＯ2 ）のみエッチング
し、反応阻止膜（ＳｉＮx ）をエッチングしない。その
結果、一部の絶縁膜１６ｅと全部の反応阻止膜１１ａが
残る。FIG. 34 shows an example of another bipolar tube. This 2
The polar tube remains without removing the reaction blocking film 11a by etching. The bipolar tube shown in FIG. 33 leaves a part of the reaction blocking film 11e. The diode shown in FIG. 34 is used for all reaction blocking films 11a.
Leave. That is, only the insulating film (SiO 2 ) is etched and the reaction blocking film (SiN x ) is not etched. As a result, a part of the insulating film 16e and the entire reaction blocking film 11a remain.

【０１９１】反応阻止膜１１ａは、エミッタ電極１７と
ゲート電極１５ｃの間に介在し、エミッタ電極１７とゲ
ート電極１５ｃの間にリーク電流が流れるのを防止す
る。図３３に示す２極管は、エミッタ電極１７とゲート
電極の間にゴミが付着すると、エミッタ電極１７とゲー
ト電極１５ｃの間にリーク電流が流れやすい欠点があ
る。図３４に示す２極管は、そのような欠点がない。ま
た、誘電率が真空の誘電率＝１より大きい反応阻止膜１
１ａをゲート電極１５ｃ上に残すことにより、等電位面
（線）をエミッタ電極１７に押し付け、エミッタ先端の
電界を強くできる。The reaction blocking film 11a is interposed between the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c to prevent a leak current from flowing between the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c. The diode shown in FIG. 33 has a drawback that if dust adheres between the emitter electrode 17 and the gate electrode, a leak current easily flows between the emitter electrode 17 and the gate electrode 15c. The diode shown in FIG. 34 does not have such drawbacks. Further, the reaction blocking film 1 having a dielectric constant larger than that of vacuum = 1
By leaving 1a on the gate electrode 15c, the equipotential surface (line) is pressed against the emitter electrode 17 and the electric field at the tip of the emitter can be strengthened.

【０１９２】以上は、２極管の製造工程を示した。次
に、電界放射型素子の他の例として、３極管の製造工程
を示す。図３５（Ａ）、（Ｂ）は、３極管の製造工程を
示す図である。The above is the manufacturing process of the bipolar tube. Next, as another example of the field emission device, a manufacturing process of a triode will be shown. 35 (A) and 35 (B) are views showing a manufacturing process of the triode.

【０１９３】まず、前述の工程に従い、図３２（Ｅ）に
示す素子を製造する。その後、図３５（Ａ）に示すよう
に、エミッタ電極１７の上に所定パターンのレジスト膜
を形成し（図示せず）、当該レジスト膜をマスクとし、
Ｃｌ2 系のエッチャントを用いてＲＩＥを行い、エミッ
タ電極１７ａの両側にスリット開口２０を作る。エミッ
タ電極１７ｂは、スリット開口２０の外側のエミッタ電
極である。エミッタ電極１７ａの直径は、約０．３μｍ
である。スリット開口２０の深さは、約０．２μｍであ
る。First, the element shown in FIG. 32E is manufactured according to the above-described steps. After that, as shown in FIG. 35A, a resist film having a predetermined pattern is formed on the emitter electrode 17 (not shown), and the resist film is used as a mask.
RIE is performed using a Cl 2 -based etchant to form slit openings 20 on both sides of the emitter electrode 17a. The emitter electrode 17b is an emitter electrode outside the slit opening 20. The diameter of the emitter electrode 17a is about 0.3 μm.
It is. The slit opening 20 has a depth of about 0.2 μm.

【０１９４】図３５（Ｂ）では、絶縁膜１６ｃと反応阻
止膜１１ａをウェットエッチングにより除去し、絶縁膜
１６ｅと反応阻止膜１１ｅを残す。エミッタ電極１７
ａ、ゲート電極１５ｃおよびアノード電極１０ｄが露出
する。In FIG. 35B, the insulating film 16c and the reaction blocking film 11a are removed by wet etching, leaving the insulating film 16e and the reaction blocking film 11e. Emitter electrode 17
a, the gate electrode 15c, and the anode electrode 10d are exposed.

【０１９５】次に、本実施例により製造される１段タイ
プのエミッタ電極と多段（２段）タイプのエミッタ電極
の形状を説明する。１段タイプのエミッタ電極は、例え
ば図３（Ｈ）に示すエミッタ電極であり、第１の犠牲膜
の上に例えばＳｉＯ2 （第２の犠牲膜）を堆積した後
に、酸化等の反応を行うことにより形成される。多段
（２段）タイプのエミッタ電極は、例えば図１４（Ｅ）
に示すエミッタ電極であり、第１の犠牲膜の上に例えば
ＳｉＮx （反応阻止膜）を堆積した後に、酸化等の反応
を行うことにより形成される。Next, the shapes of the one-stage type emitter electrode and the multi-stage (two-stage) type emitter electrode manufactured according to this embodiment will be described. The one-stage type emitter electrode is, for example, the emitter electrode shown in FIG. 3 (H), and a reaction such as oxidation is performed after depositing, for example, SiO 2 (second sacrificial film) on the first sacrificial film. It is formed by A multi-stage (two-stage) type emitter electrode has, for example, FIG.
Is formed by depositing SiN x (reaction blocking film) on the first sacrificial film and then performing a reaction such as oxidation.

【０１９６】つまり、第１の犠牲膜の上にＳｉＯ2 を堆
積すれば、１段タイプのエミッタ電極を形成することが
でき、第１の犠牲膜の上にＳｉＮx を堆積すれば、多段
（２段）タイプのエミッタ電極を形成することができ
る。したがって、第１の犠牲膜の上にＳｉＯx Ｎy を堆
積すれば、１段タイプと多段（２段）タイプの中間の形
状を形成することができる。この際、ＳｉＯx Ｎy にお
けるｘとｙの比率を変えれば、１段タイプまたは多段
（２段）タイプのいずれの形状にも近づけることができ
る。このＳｉＯx Ｎy は、第１の犠牲膜の反応を制御す
るための反応制御膜としての機能を有する。That is, if SiO 2 is deposited on the first sacrificial film, a one-step type emitter electrode can be formed, and if SiN x is deposited on the first sacrificial film, a multi-step ( It is possible to form a two-stage type emitter electrode. Therefore, by depositing SiO x N y on the first sacrificial film, an intermediate shape between the one-step type and the multi-step (two-step) type can be formed. At this time, if the ratio of x and y in SiO x N y is changed, the shape can be approximated to either one-stage type or multi-stage (two-stage) type. This SiO x N y has a function as a reaction control film for controlling the reaction of the first sacrificial film.

【０１９７】図３６（Ａ）、（Ｂ）は、高さによる多段
（２段）タイプエミッタの第１の定義を示す。図３６
（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形状を示す。１段タイ
プエミッタは、１段のカーブにより形成され、その高さ
をＨ０で表すことができる。FIGS. 36A and 36B show a first definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to height. Fig. 36
(A) shows a single-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by a one-step curve, and its height can be represented by H0.

【０１９８】図３６（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエ
ミッタ形状を示す。多段（２段）タイプエミッタは、曲
率の異なる２段のカーブにより形成され、その高さをＨ
１とする。仮に、１段目のカーブにより１段タイプエミ
ッタを形成するとすると、図３６（Ａ）のエミッタと同
じく、高さがＨ０となる。FIG. 36B shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape. A multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two curves with different curvatures, and its height is H
Let it be 1. If a first-stage type emitter is formed by the curve of the first stage, the height becomes H0 as in the emitter of FIG.

【０１９９】１段目のカーブが半径Ｈ０の真円を１／４
にした円弧からなる場合を考える。エミッタのアスペク
ト比は、高さ（根元から先端までの長さ）／底辺の長さ
（根元の太さを示す直径）で表される。１段タイプエミ
ッタ（図３６（Ａ））は、高さがＨ０であり、底辺の長
さが２×Ｈ０であるので、アスペクト比はＨ０／（２×
Ｈ０）＝０．５になる。２段タイプエミッタは、アスペ
クト比が１段タイプエミッタより小さく、以下の定義で
表すことができる。The first curve is a quarter circle of radius H0.
Consider the case of a circular arc. The aspect ratio of the emitter is represented by the height (the length from the root to the tip) / the length of the bottom (the diameter indicating the thickness of the root). Since the height of the single-stage type emitter (FIG. 36 (A)) is H0 and the length of the base is 2 × H0, the aspect ratio is H0 / (2 ×
H0) = 0.5. The two-stage type emitter has a smaller aspect ratio than the one-stage type emitter, and can be expressed by the following definition.

【０２００】 Ｈ１ ＜ Ｈ０ ・・・（１） ただし、電界放射型素子の特性に着目し、ゲート−エミ
ッタ間に低電圧を印加し、エミッタから電子を放出させ
るためには、Ｈ１がＨ０に近いことが好ましい。H1 <H0 (1) However, paying attention to the characteristics of the field emission device, H1 is close to H0 in order to apply a low voltage between the gate and the emitter and emit electrons from the emitter. It is preferable.

【０２０１】１段目のカーブが半径Ｈ０の真円を１／４
にした円弧からなる場合を考える。エミッタのアスペク
ト比を０．２５にするためには、底辺の長さが２×Ｈ０
のとき、高さＨ１＝０．５×Ｈ０にする必要がある。The first curve is a quarter circle of radius H0.
Consider the case of a circular arc. In order to set the aspect ratio of the emitter to 0.25, the base length should be 2 × H0.
At this time, it is necessary to set the height H1 = 0.5 × H0.

【０２０２】そこで、より好ましくは、以下の定義で表
すことができる。 Ｈ０ ＞ Ｈ１ ＞ ０．５×Ｈ０ ・・・（２） さらに、エミッタの先端位置を精度良く制御すること、
および成形型の奥深くまでエミッタ材料を充填すること
をも考慮すれば、Ｈ１が長すぎないことが好ましい。Therefore, more preferably, it can be expressed by the following definition. H0>H1> 0.5 × H0 (2) Furthermore, the tip position of the emitter should be accurately controlled.
Also, considering that the emitter material is filled deep into the mold, it is preferable that H1 is not too long.

【０２０３】１段目のカーブが半径Ｈ０の真円を１／４
にした円弧からなる場合を考える。エミッタのアスペク
ト比を０．４７５にするためには、底辺の長さが２×Ｈ
０のとき、高さＨ１＝０．９５×Ｈ０にする必要があ
る。The first curve is a quarter circle of radius H0.
Consider the case of a circular arc. In order to set the aspect ratio of the emitter to 0.475, the bottom length should be 2 x H
When 0, the height H1 must be 0.95 × H0.

【０２０４】したがって、さらに、より好ましくは、以
下の定義で表すことができる。 ０．５×Ｈ０ ＜ Ｈ１ ＜ ０．９５×Ｈ０ ・・・（３） 図３７（Ａ）、（Ｂ）は、高さによる多段（２段）タイ
プエミッタの第２の定義を示す。Therefore, more preferably, it can be expressed by the following definition. 0.5 × H0 <H1 <0.95 × H0 (3) FIGS. 37A and 37B show a second definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to height.

【０２０５】図３７（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その高さをＨ０で表すことができる。図３７
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成され、その高さをＨ１とする。仮に、１段
目の直線により１段タイプエミッタを形成するとする
と、図３７（Ａ）のエミッタと同じく、高さがＨ０とな
る。FIG. 37A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by one straight line, and its height can be represented by H0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
The multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations, and its height is H1. If a first-stage type emitter is formed by the first-stage straight line, the height becomes H0, like the emitter of FIG. 37 (A).

【０２０６】このエミッタ電極は、前述の製造工程によ
り多段（２段）タイプエミッタを製造した後に、エミッ
タの一部をエッチングにより除去し、１段目の直線を形
成する。この形状を持つエミッタ電極を用いれば、エミ
ッタ電極の集積度を上げ、エミッタ先端の最大電界強度
を大きくすることができる。This emitter electrode is formed by forming a multi-stage (two-stage) type emitter by the above-described manufacturing process, and then removing a part of the emitter by etching to form a first-stage straight line. If the emitter electrode having this shape is used, the integration degree of the emitter electrode can be increased and the maximum electric field strength at the tip of the emitter can be increased.

【０２０７】この時、２段タイプエミッタは、高さＨ１
と高さＨ０を用いて、上記（１）、（２）、（３）式の
定義と同じ定義で表される。図３８（Ａ）、（Ｂ）は、
高さによる多段（２段）タイプエミッタの第３の定義を
示す。At this time, the height of the two-stage type emitter is H1.
And the height H0, the same definitions as those of the above expressions (1), (2), and (3) are used. 38 (A) and (B) show
A third definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to height is shown.

【０２０８】図３８（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その高さをＨ０で表すことができる。図３８
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成され、その高さをＨ１とする。ただし、１
段目の直線は互いにほぼ平行である。仮に、２段目の直
線により１段タイプエミッタを形成するとすると、図３
８（Ａ）のエミッタと同じく、高さがＨ０となる。FIG. 38A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by one straight line, and its height can be represented by H0. Figure 38
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
The multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations, and its height is H1. However, 1
The straight lines in the steps are almost parallel to each other. Assuming that a first-stage type emitter is formed by the second-stage straight line, FIG.
Similar to the 8A emitter, the height is H0.

【０２０９】この時、２段タイプエミッタは、高さＨ１
と高さＨ０を用いて、上記（１）、（２）、（３）式の
定義と同じ定義で表される。図３９（Ａ）、（Ｂ）は、
頂角による多段（２段）タイプエミッタの第１の定義を
示す。At this time, the height of the two-stage type emitter is H1.
And the height H0, the same definitions as those of the above expressions (1), (2), and (3) are used. 39 (A) and (B),
The first definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to the apex angle is shown.

【０２１０】図３９（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段のカーブにより
形成され、その頂角をＡ０で表すことができる。図３９
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、曲率の異なる２段のカ
ーブにより形成され、その頂角をＡ１とする。仮に、１
段目のカーブにより１段タイプエミッタを形成するとす
ると、図３９（Ａ）のエミッタと同じく、頂角がＡ０と
なる。FIG. 39A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by a one-step curve, and its apex angle can be represented by A0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
A multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two curves having different curvatures, and the apex angle is A1. For example, 1
If a one-stage type emitter is formed by the curve of the step, the apex angle becomes A0, as in the emitter of FIG. 39 (A).

【０２１１】この時、２段タイプエミッタは、以下の定
義で表すことができる。 Ａ１ ＞ Ａ０ ・・・（４） ただし、電界放射型素子の特性に着目し、ゲート−エミ
ッタ間に低電圧を印加し、エミッタから電子を放出させ
るためには、Ａ１がＡ０に近いことが好ましい。At this time, the two-stage type emitter can be expressed by the following definition. A1> A0 (4) However, it is preferable that A1 is close to A0 in order to apply a low voltage between the gate and the emitter and emit electrons from the emitter, paying attention to the characteristics of the field emission device. .

【０２１２】そこで、より好ましくは、以下の定義で表
すことができる。 Ａ０ ＜ Ａ１ ＜ １．１×Ａ０ ・・・（５） さらに、エミッタの先端位置を精度良く制御すること、
および成形型の奥深くまでエミッタ材料を充填すること
をも考慮すれば、Ａ１が小さすぎないことが好ましい。Therefore, more preferably, it can be expressed by the following definition. A0 <A1 <1.1 × A0 (5) Further, the tip position of the emitter should be accurately controlled.
Also, considering that the emitter material is filled deep inside the mold, it is preferable that A1 is not too small.

【０２１３】したがって、さらに、より好ましくは、以
下の定義で表すことができる。 １．０５×Ａ０ ＜ Ａ１ ＜ １．１×Ａ０ ・・・（６） 図４０（Ａ）、（Ｂ）は、頂角による多段（２段）タイ
プエミッタの第２の定義を示す。Therefore, even more preferably, it can be expressed by the following definition. 1.05 × A0 <A1 <1.1 × A0 (6) FIGS. 40A and 40B show a second definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to the apex angle.

【０２１４】図４０（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その頂角をＡ０で表すことができる。図４０
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成され、その頂角をＡ１とする。仮に、１段
目の直線により１段タイプエミッタを形成するとする
と、図４０（Ａ）のエミッタと同じく、頂角がＡ０とな
る。FIG. 40A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by a single-stage straight line, and its apex angle can be represented by A0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
The multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations, and its apex angle is A1. If a first-stage type emitter is formed by the first-stage straight line, the apex angle becomes A0, as in the emitter shown in FIG.

【０２１５】この時、２段タイプエミッタは、頂角Ａ１
と頂角Ａ０を用いて、上記（４）、（５）、（６）式の
定義と同じ定義で表される。図４１（Ａ）、（Ｂ）は、
頂角による多段（２段）タイプエミッタの第３の定義を
示す。At this time, the two-stage type emitter has an apex angle A1.
And the apex angle A0 are used to represent the same definitions as those in the equations (4), (5), and (6). 41A and 41B show
A third definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to the apex angle is shown.

【０２１６】図４１（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その頂角をＡ０で表すことができる。図４１
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成される。ただし、１段目の直線は互いにほ
ぼ平行である。FIG. 41A shows a single-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by a single-stage straight line, and its apex angle can be represented by A0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
A multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations. However, the first-stage straight lines are substantially parallel to each other.

【０２１７】２段の直線により形成される角の角度をＡ
１’とすると、２段タイプエミッタは、以下の定義で表
すことができる。 Ａ１’ ＜ １８０° ・・・（７） 図４２（Ａ）、（Ｂ）は、断面積による多段（２段）タ
イプエミッタの第１の定義を示す。The angle formed by two straight lines is A
Assuming 1 ′, a two-stage type emitter can be expressed by the following definition. A1 ′ <180 ° (7) FIGS. 42 (A) and 42 (B) show a first definition of a multi-stage (two-stage) type emitter based on the cross-sectional area.

【０２１８】図４２（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段のカーブにより
形成され、その断面積をＳ０で表すことができる。図４
２（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示
す。多段（２段）タイプエミッタは、曲率の異なる２段
のカーブにより形成され、その断面積をＳ１とする。仮
に、１段目のカーブにより１段タイプエミッタを形成す
るとすると、図４２（Ａ）のエミッタと同じく、断面積
がＳ０となる。FIG. 42A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by a one-step curve, and its cross-sectional area can be represented by S0. FIG.
2 (B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape. A multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two curves having different curvatures, and its cross-sectional area is S1. If a one-stage type emitter is formed by the curve of the first stage, the cross-sectional area becomes S0, like the emitter of FIG. 42 (A).

【０２１９】１段目のカーブが半径Ｈ０の真円を１／４
にした円弧からなる場合を考える。エミッタのアスペク
ト比を０．５より小さくするためには、前述の式（１）
に対応し、２段タイプエミッタは、以下の定義で表すこ
とができる。The first curve is a quarter circle of radius H0.
Consider the case of a circular arc. In order to make the aspect ratio of the emitter smaller than 0.5, the above formula (1) is used.
Corresponding to, a two-stage type emitter can be represented by the following definition.

【０２２０】 Ｓ１ ＜ Ｓ０ ・・・（８） ただし、電界放射型素子の特性に着目し、ゲート−エミ
ッタ間に低電圧を印加し、エミッタから電子を放出させ
るためには、Ｓ１がＳ０に近いことが好ましい。S1 <S0 (8) However, paying attention to the characteristics of the field emission device, in order to apply a low voltage between the gate and the emitter and emit electrons from the emitter, S1 is close to S0. It is preferable.

【０２２１】１段目のカーブが半径Ｈ０の真円を１／４
にした円弧からなる場合を考える。エミッタのアスペク
ト比を０．２５にするためには、前述の式（２）に対応
し、Ｓ１≒０．９×Ｓ０にする必要がある。The first curve is a quarter circle of radius H0.
Consider the case of a circular arc. In order to set the aspect ratio of the emitter to 0.25, it is necessary to satisfy S1≈0.9 × S0, which corresponds to the above equation (2).

【０２２２】そこで、より好ましくは、以下の定義で表
すことができる。 Ｓ０ ＞ Ｓ１ ＞ ０．９×Ｓ０ ・・・（９） さらに、エミッタの先端位置を精度良く制御すること、
および成形型の奥深くまでエミッタ材料を充填すること
をも考慮すれば、Ｓ１が大きすぎないことが好ましい。Therefore, more preferably, it can be expressed by the following definition. S0>S1> 0.9 × S0 (9) Further, the tip position of the emitter should be accurately controlled.
Also, considering that the emitter material is filled deep inside the mold, it is preferable that S1 is not too large.

【０２２３】したがって、さらに、より好ましくは、以
下の定義で表すことができる。 ０．９５×Ｓ０ ＞ Ｓ１ ＞ ０．９×Ｓ０ ・・・（１０） 図４３（Ａ）、（Ｂ）は、断面積による多段（２段）タ
イプエミッタの第２の定義を示す。Therefore, even more preferably, it can be expressed by the following definition. 0.95 × S0>S1> 0.9 × S0 (10) FIGS. 43A and 43B show a second definition of a multi-stage (two-stage) type emitter depending on the cross-sectional area.

【０２２４】図４３（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その断面積をＳ０で表すことができる。図４３
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成され、その断面積をＳ１とする。仮に、１
段目の直線により１段タイプエミッタを形成するとする
と、図４３（Ａ）のエミッタと同じく、断面積がＳ０と
なる。FIG. 43A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by one straight line, and its cross-sectional area can be represented by S0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
The multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations, and its cross-sectional area is S1. For example, 1
If a one-stage type emitter is formed by the straight line of the step, the cross-sectional area becomes S0, like the emitter of FIG. 43 (A).

【０２２５】この時、２段タイプエミッタは、断面積Ｓ
１と断面積Ｓ０を用いて、上記（８）、（９）、（１
０）式の定義と同じ定義で表される。図４４（Ａ）、
（Ｂ）は、断面積による多段（２段）タイプエミッタの
第３の定義を示す。At this time, the two-stage type emitter has a cross-sectional area S
1 and the cross-sectional area S0, the above (8), (9), (1
It is expressed by the same definition as the expression (0). FIG. 44 (A),
(B) shows the third definition of a multi-stage (two-stage) type emitter according to the cross-sectional area.

【０２２６】図４４（Ａ）は、１段タイプのエミッタ形
状を示す。１段タイプエミッタは、１段の直線により形
成され、その断面積をＳ０で表すことができる。図４４
（Ｂ）は、多段（２段）タイプのエミッタ形状を示す。
多段（２段）タイプエミッタは、傾きの異なる２段の直
線により形成され、その断面積をＳ１とする。ただし、
１段目の直線は互いにほぼ平行である。仮に、２段目の
直線により１段タイプエミッタを形成するとすると、図
４４（Ａ）のエミッタと同じく、断面積がＳ０となる。FIG. 44A shows a one-stage type emitter shape. The one-stage type emitter is formed by one straight line, and its cross-sectional area can be represented by S0. FIG.
(B) shows a multi-stage (two-stage) type emitter shape.
The multi-stage (two-stage) type emitter is formed by two straight lines having different inclinations, and its cross-sectional area is S1. However,
The first-stage straight lines are substantially parallel to each other. If a first-stage type emitter is formed by the second-stage straight line, the cross-sectional area becomes S0, similar to the emitter shown in FIG.

【０２２７】この時、２段タイプエミッタは、断面積Ｓ
１と断面積Ｓ０を用いて、上記（８）、（９）、（１
０）式の定義と同じ定義で表される。図４５は、電界放
射型素子を用いたフラットパネルディスプレイの断面図
である。At this time, the two-stage type emitter has a sectional area S
1 and the cross-sectional area S0, the above (8), (9), (1
It is expressed by the same definition as the expression (0). FIG. 45 is a sectional view of a flat panel display using a field emission device.

【０２２８】電界放射型素子は、本実施例に示した方法
により製造されたエミッタ電極または２極管である。絶
縁体からなる支持基板４１の上に、ＡｌまたはＣｕ等か
らなる配線層４２と多結晶Ｓｉ等からなる抵抗層４３が
形成される。抵抗層４３の上には、頂角および曲率半径
の小さい先端を持つエミッタ電極４４が多数配列され、
電界放射エミッタアレイ（ＦＥＡ）を形成する。ゲート
電極４５は、各エミッタ電極４４の先端付近に開口を有
し、開口ごとに独立して電圧を印加することができる。
複数のエミッタ電極４４も、それぞれ独立して電圧を印
加することができる。The field emission device is an emitter electrode or a dipole tube manufactured by the method shown in this embodiment. A wiring layer 42 made of Al, Cu or the like and a resistance layer 43 made of polycrystalline Si or the like are formed on a support substrate 41 made of an insulator. A large number of emitter electrodes 44 having apex angles and tips with a small radius of curvature are arranged on the resistance layer 43,
Form a field emission emitter array (FEA). The gate electrode 45 has an opening near the tip of each emitter electrode 44, and can apply a voltage independently for each opening.
A voltage can be independently applied to each of the plurality of emitter electrodes 44.

【０２２９】エミッタ電極４４およびゲート電極４５を
含む電子源に対向して、ガラスまたは石英等からなる透
明基板４６を含む対向基板が配置される。対向基板は、
透明基板４６の下にＩＴＯ等からなる透明電極（アノー
ド電極）４７が配置され、さらにその下に蛍光材４８が
配置される。An opposing substrate including a transparent substrate 46 made of glass or quartz is arranged so as to face the electron source including the emitter electrode 44 and the gate electrode 45. The counter substrate is
A transparent electrode (anode electrode) 47 made of ITO or the like is arranged below the transparent substrate 46, and a fluorescent material 48 is arranged thereunder.

【０２３０】電子源と対向基板とは、透明電極４７とエ
ミッタ電極４４の間の距離が０．１〜５ｍｍ程度に保た
れるように、接着剤を塗布したガラス基板からなるスペ
ーサ５０を介して接合される。接着剤には、例えば低融
点ガラスが用いられる。The electron source and the counter substrate are separated by a spacer 50 made of a glass substrate coated with an adhesive so that the distance between the transparent electrode 47 and the emitter electrode 44 is maintained at about 0.1 to 5 mm. To be joined. Low melting point glass is used for the adhesive, for example.

【０２３１】なお、スペーサ５０としてガラス基板を用
いず、エポキシ樹脂等の接着剤中にガラスビーズ等を分
散させてスペーサ５０を構成することもできる。ゲッタ
ー材５１は、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｇ等で形成され、放
出ガスがエミッタ電極４４の表面に再付着するのを防止
する。Instead of using a glass substrate as the spacer 50, the spacer 50 may be formed by dispersing glass beads or the like in an adhesive such as an epoxy resin. The getter material 51 is formed of, for example, Ti, Al, Mg, or the like, and prevents the released gas from being redeposited on the surface of the emitter electrode 44.

【０２３２】対向基板には、予め排気管４９が形成され
ている。排気管４９を利用して、フラットパネルディス
プレイの内部を１０-5〜１０-9Ｔｏｒｒ程度まで真空排
気した後、バーナー等で排気管４９を封止する。その
後、アノード電極（透明電極）４７、エミッタ電極４
４、ゲート電極４５の配線を行い、フラットパネルディ
スプレイを完成させる。An exhaust pipe 49 is formed in advance on the counter substrate. The inside of the flat panel display is evacuated to about 10 −5 to 10 −9 Torr using the exhaust pipe 49, and then the exhaust pipe 49 is sealed with a burner or the like. Thereafter, the anode electrode (transparent electrode) 47 and the emitter electrode 4
4. Wiring the gate electrode 45 to complete the flat panel display.

【０２３３】図４６は、フラットパネルディスプレイの
斜視図である。ゲート電極４５は、多数のゲートホール
５３を有する。各ゲートホール５３に対応して、エミッ
タ電極４４が形成される。各エミッタ電極４４の先端
は、絶縁膜５４により仕切られている。エミッタ電極４
４から放出される電子は、真空である中空部５２を介し
て蛍光材４８に照射され発光する。FIG. 46 is a perspective view of a flat panel display. The gate electrode 45 has many gate holes 53. An emitter electrode 44 is formed corresponding to each gate hole 53. The tip of each emitter electrode 44 is partitioned by an insulating film 54. Emitter electrode 4
The electrons emitted from No. 4 irradiate the fluorescent material 48 via the vacuum hollow portion 52 and emit light.

【０２３４】フラットパネルディスプレイは複数の画素
で構成される。１つの画素は、４つのエミッタで構成さ
れる電子源の領域ＰＱＲＳと、それに対応する対向基板
の領域Ｐ’Ｑ’Ｒ’Ｓ’で構成される。The flat panel display is composed of a plurality of pixels. One pixel includes a region PQRS of an electron source composed of four emitters and a region P′Q′R ′S ′ of the counter substrate corresponding thereto.

【０２３５】エミッタ電極４４の下に形成される抵抗層
４３と配線層４２は、画素（４つのエミッタ電極）毎に
平坦化層（絶縁膜）５５で仕切られる。図４７は、フラ
ットパネルディスプレイの電気回路を示す等価回路であ
る。フラットパネルディスプレイは、多数の２極管また
は３極管を含む電界放射エミッタアレイ（ＦＥＡ）で構
成される。The resistance layer 43 and the wiring layer 42 formed under the emitter electrode 44 are separated by a flattening layer (insulating film) 55 for each pixel (four emitter electrodes). FIG. 47 is an equivalent circuit showing an electric circuit of the flat panel display. Flat panel displays consist of a field emission emitter array (FEA) containing a large number of diodes or triodes.

【０２３６】２次元に配線されるエミッタ配線とゲート
配線の交点には、多数の３極管が配置される。各３極管
のアノード電極（透明基板）４７は、常に正電位に保持
されている。各３極管は、エミッタ配線とゲート配線と
により２次元的に選択される。つまり、電圧が印加され
たエミッタ配線とゲート配線の交点に配置される３極管
が選択される。A large number of triodes are arranged at the intersections of the two-dimensionally arranged emitter wiring and gate wiring. The anode electrode (transparent substrate) 47 of each triode is always kept at a positive potential. Each triode is two-dimensionally selected by the emitter wiring and the gate wiring. That is, the triode arranged at the intersection of the emitter wiring and the gate wiring to which the voltage is applied is selected.

【０２３７】選択された３極管のエミッタ電極およびゲ
ート電極には、それぞれ負電位および正電位が与えら
れ、エミッタ電極からアノード電極に向けて電子が放出
される。A negative potential and a positive potential are applied to the emitter electrode and the gate electrode of the selected triode, and electrons are emitted from the emitter electrode toward the anode electrode.

【０２３８】本実施例では、第１の犠牲膜により構成さ
れる２パートからなるオーバーハング部の上に、厚さ分
布を有する反応制御膜（第２の犠牲膜または反応阻止
膜）を堆積する。その後、化学反応により体積膨張させ
ると、オーバーハング部を局部的に体積膨張させること
ができるので、１段または多段（２段）タイプエミッタ
の任意の成形型を形成することができる。この成形型を
用いれば、先端の頂角および曲率半径が小さいエミッタ
を作ることができる。In this example, a reaction control film (second sacrificial film or reaction blocking film) having a thickness distribution is deposited on an overhang portion consisting of two parts formed of the first sacrificial film. . Then, when the volume is expanded by a chemical reaction, the overhang portion can be locally expanded in volume, so that an arbitrary molding die for a one-stage or multi-stage (two-stage) type emitter can be formed. By using this mold, an emitter having a small apex angle at the tip and a small radius of curvature can be manufactured.

【０２３９】また、第１の犠牲膜を化学反応により体積
膨張させることにより、エミッタ電極とゲート電極の相
対位置を精度よく決めることができる。さらに、積層膜
１０ｃのオーバーハング部の上にゲート電極を成膜する
ことにより、２パートのゲート電極の間の間隔（ゲート
径）を狭くできるので、ゲート電極に印加する制御電圧
を低くすることができ、電界放射型素子としての性能が
向上する。Further, the relative position of the emitter electrode and the gate electrode can be accurately determined by expanding the volume of the first sacrificial film by a chemical reaction. Further, by forming the gate electrode on the overhang portion of the laminated film 10c, the interval (gate diameter) between the two parts of the gate electrodes can be narrowed, so that the control voltage applied to the gate electrode should be lowered. Therefore, the performance as a field emission device is improved.

【０２４０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described above with reference to the embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

【０２４１】[0241]

【発明の効果】以上説明したように、断面形状が２パー
トからなるオーバーハング部の上に第１の犠牲膜と反応
制御膜を堆積した後化学反応させる。反応制御膜に厚さ
分布を持たせることにより、第１の犠牲膜を局部的に大
きく体積膨張させることができるので、２パートからな
るオーバーハング部の間には、２つの円ないし楕円が接
触したかのように鋭い谷ができる。その谷を成形型とし
て用いれば、先端の頂角および曲率半径が小さい電界放
出陰極を製造することができる。As described above, the first sacrificial film and the reaction control film are deposited on the overhang portion having a two-part cross-sectional shape and then chemically reacted. By giving the reaction control film a thickness distribution, the first sacrificial film can be locally and largely expanded in volume, so that two circles or ellipses are contacted between the overhang parts formed of two parts. A sharp valley is formed as if it were done. If the valley is used as a molding die, a field emission cathode having a small apex angle and small radius of curvature can be manufactured.

【０２４２】また、２電極を形成する際には、２パート
からなるオーバーハング部の上に第１の犠牲膜を堆積す
る工程と、さらに反応制御膜を堆積する工程と、第１の
犠牲膜を化学反応させる工程の各プロセス条件を組み合
わせることにより、エミッタ電極とゲート電極の相対位
置を精度よく決めることができる。When forming the two electrodes, the step of depositing the first sacrificial film on the overhang portion consisting of two parts, the step of further depositing the reaction control film, and the first sacrificial film. The relative positions of the emitter electrode and the gate electrode can be accurately determined by combining the process conditions of the step of chemically reacting with each other.

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

【図１】 図１（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の実施例によ
る電界放射型素子の製造工程を示す図である。1A to 1D are views showing a manufacturing process of a field emission device according to an embodiment of the present invention.

【図２】 図２（Ｅ）〜（Ｇ）は、図１（Ｄ）に続く電
界放射型素子の製造工程を示す図である。2 (E) to 2 (G) are views showing a manufacturing process of the field emission device following FIG. 1 (D).

【図３】 図３（Ｈ）は、図２（Ｇ）に続く電界放射型
素子の製造工程を示す図である。FIG. 3 (H) is a diagram showing a manufacturing process of the field emission device following FIG. 2 (G).

【図４】 図４（Ａ）〜（Ｃ）は、エミッタ電極を支持
基板で補強する方法を３種類示す図である。FIGS. 4A to 4C are diagrams showing three types of methods for reinforcing an emitter electrode with a supporting substrate.

【図５】 図５（Ａ）、（Ｂ）は、第２の犠牲膜を形成
する他の方法を示す図である。5A and 5B are diagrams showing another method of forming a second sacrificial film.

【図６】 本実施例による２極管構造の電界放射型素子
の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a process of manufacturing a field emission device having a diode structure according to the present embodiment.

【図７】 図７（Ａ）はエミッタ電極とゲート電極の相
対位置を表す概略図であり、図７（Ｂ）はエミッタ電極
とゲート電極との間の距離と、最大電界強度の関係を示
すグラフである。FIG. 7 (A) is a schematic diagram showing the relative positions of the emitter electrode and the gate electrode, and FIG. 7 (B) shows the relationship between the distance between the emitter electrode and the gate electrode and the maximum electric field strength. It is a graph.

【図８】 図８（Ａ）〜（Ｃ）は、２極管を支持基板で
補強する方法を３種類示す図である。8A to 8C are diagrams showing three types of methods for reinforcing a dipole tube with a supporting substrate.

【図９】 本発明の他の実施例による電界放射型素子を
示す図である。FIG. 9 is a view showing a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図１０】 図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例による
３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図であ
る。10A to 10C are views showing a process of manufacturing a field emission device having a triode structure according to this embodiment.

【図１１】 本実施例による３極管の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a triode according to the present embodiment.

【図１２】 図１１の３極管の上下方向を逆にした図で
ある。図１２（Ａ）は針状の先端をもつエミッタ電極を
示し、図１２（Ｂ）はある１次元方向に長さをもつ頂の
山の形状をした先端をもつエミッタ電極を示す斜視図で
ある。12 is a diagram in which the vertical direction of the triode of FIG. 11 is reversed. FIG. 12A shows an emitter electrode having a needle-shaped tip, and FIG. 12B is a perspective view showing an emitter electrode having a tip in the shape of a peak having a length in a certain one-dimensional direction. .

【図１３】 図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実
施例による電界放射型素子の製造工程を示す図である。13A to 13C are views showing manufacturing steps of a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図１４】 図１４（Ｄ）、（Ｅ）は、図１３（Ｃ）に
続く電界放射型素子の製造工程を示す図である。14 (D) and 14 (E) are views showing a manufacturing process of the field emission device subsequent to FIG. 13 (C).

【図１５】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing another field emission device having a diode structure according to the present embodiment.

【図１６】 図１６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例による
他の３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図で
ある。16 (A) and 16 (B) are diagrams showing a process of manufacturing a field emission device having another triode structure according to the present embodiment.

【図１７】 本実施例による３極管の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of a triode according to the present embodiment.

【図１８】 本実施例による他の３極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a field emission device having another triode structure according to the present embodiment.

【図１９】 図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実
施例による電界放射型素子の製造工程を示す図である。FIGS. 19A to 19C are views showing manufacturing steps of a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図２０】 図２０（Ｄ）〜（Ｆ）は、図１９（Ｃ）に
続く電界放射型素子の製造工程を示す図である。20D to 20F are views showing a manufacturing process of the field emission device subsequent to FIG. 19C.

【図２１】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 21 is a view showing another field emission device having a diode structure according to the present embodiment.

【図２２】 図２２（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例による
他の３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図で
ある。22 (A) and 22 (B) are views showing a process for manufacturing a field emission device having another triode structure according to this embodiment.

【図２３】 図２３（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実
施例による電界放射型素子の製造工程を示す図である。23A to 23C are views showing manufacturing steps of a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図２４】 図２４（Ｄ）〜（Ｆ）は、図２３（Ｃ）に
続く電界放射型素子の製造工程を示す図である。24 (D) to (F) are views showing a manufacturing process of the field emission device subsequent to FIG. 23 (C).

【図２５】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a field emission device having another diode structure according to the present embodiment.

【図２６】 図２６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例による
他の３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図で
ある。26 (A) and 26 (B) are views showing a process for manufacturing a field emission device having another triode structure according to the present embodiment.

【図２７】 図２７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実
施例による電界放射型素子の製造工程を示す図である。27A to 27C are views showing manufacturing steps of a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図２８】 図２８（Ｄ）〜（Ｆ）は、図２７（Ｃ）に
続く電界放射型素子の製造工程を示す図である。28 (D) to (F) are views showing a manufacturing process of the field emission device subsequent to FIG. 27 (C).

【図２９】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing another field emission device having a diode structure according to this example.

【図３０】 図３０（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例による
他の３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図で
ある。30 (A) and 30 (B) are views showing a process for manufacturing a field emission device having another triode structure according to this embodiment.

【図３１】 図３１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の他の実
施例による電界放射型素子の製造工程を示す図である。31A to 31C are views showing manufacturing steps of a field emission device according to another embodiment of the present invention.

【図３２】 図３２（Ｄ）〜（Ｆ）は、図３１（Ｃ）に
続く電界放射型素子の製造工程を示す図である。32 (D) to 32 (F) are views showing a manufacturing process of the field emission device subsequent to FIG. 31 (C).

【図３３】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 33 is a view showing another field emission device having a diode structure according to the present embodiment.

【図３４】 本実施例による他の２極管構造の電界放射
型素子を示す図である。FIG. 34 is a view showing a field emission device having another diode structure according to this example.

【図３５】 図３５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例による
他の３極管構造の電界放射型素子の製造工程を示す図で
ある。35 (A) and 35 (B) are views showing a process for manufacturing a field emission device having another triode structure according to this embodiment.

【図３６】 高さによるエミッタの第１の定義を示す。
図３６（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図３６（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 36 shows a first definition of emitter by height.
FIG. 36 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 36 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図３７】 高さによるエミッタの第２の定義を示す。
図３７（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図３７（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 37 shows a second definition of emitter by height.
FIG. 37 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 37 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図３８】 高さによるエミッタの第３の定義を示す。
図３８（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図３８（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 38 shows a third definition of emitter by height.
FIG. 38 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 38 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図３９】 頂角によるエミッタの第１の定義を示す。
図３９（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図３９（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 39 shows a first definition of emitter by apex angle.
FIG. 39 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 39 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４０】 頂角によるエミッタの第２の定義を示す。
図４０（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図４０（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 40 shows a second definition of an emitter by apex angle.
FIG. 40 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 40 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４１】 頂角によるエミッタの第３の定義を示す。
図４１（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図であ
り、図４１（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの形状
を示す図である。FIG. 41 shows a third definition of an emitter by apex angle.
FIG. 41 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 41 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４２】 断面積によるエミッタの第１の定義を示
す。図４２（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図
であり、図４２（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの
形状を示す図である。FIG. 42 shows a first definition of emitter by cross-sectional area. FIG. 42 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 42 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４３】 断面積によるエミッタの第２の定義を示
す。図４３（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図
であり、図４３（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの
形状を示す図である。FIG. 43 shows a second definition of emitter by cross-sectional area. 43 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 43 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４４】 断面積によるエミッタの第３の定義を示
す。図４４（Ａ）は１段タイプエミッタの形状を示す図
であり、図４４（Ｂ）は多段（２段）タイプエミッタの
形状を示す図である。FIG. 44 shows a third definition of emitter by cross section. FIG. 44 (A) is a diagram showing the shape of a single-stage type emitter, and FIG. 44 (B) is a diagram showing the shape of a multi-stage (two-stage) type emitter.

【図４５】 電界放射型素子を用いたフラットパネルデ
ィスプレイの断面図である。FIG. 45 is a cross-sectional view of a flat panel display using a field emission device.

【図４６】 電界放射型素子を用いたフラットパネルデ
ィスプレイの斜視図である。FIG. 46 is a perspective view of a flat panel display using a field emission device.

【図４７】 フラットパネルディスプレイの電気回路図
である。FIG. 47 is an electric circuit diagram of a flat panel display.

【図４８】 図４８（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術による
電界放射型素子の断面図である。48 (A) and 48 (B) are cross-sectional views of a field emission device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 基板、 １１ 反応膜、 １２ 孔、 １
１ 反応阻止膜、１３ オーバーハング部、 １５
第１の犠牲膜、 １７ エミッタ電極、１８ 支持基
板、 １９ａ 平坦化膜、 １９ｂ 接着剤、 ２
０ スリット開口、 ４１ 支持基板、 ４２ 配線
層、 ４３ 抵抗層、 ４４ エミッタ電極、
４５ ゲート電極、 ４６ 透明基板、 ４７ 透
明電極、 ４８ 蛍光材、 ４９ 排気管、 ５
１ ゲーター材、 ５２ 中空部、 ５３ ゲート
ホール、 ５４ 絶縁膜、 ５５ 平坦化層、
１０１ 基板、 １０３ 犠牲膜、 １０５ エミ
ッタ電極10 substrate, 11 reaction film, 12 holes, 1
1 Reaction Blocking Membrane, 13 Overhang, 15
First sacrificial film, 17 emitter electrode, 18 support substrate, 19a flattening film, 19b adhesive, 2
0 slit opening, 41 supporting substrate, 42 wiring layer, 43 resistance layer, 44 emitter electrode,
45 gate electrode, 46 transparent substrate, 47 transparent electrode, 48 fluorescent material, 49 exhaust pipe, 5
1 gater material, 52 hollow part, 53 gate hole, 54 insulating film, 55 flattening layer,
101 substrate, 103 sacrificial film, 105 emitter electrode

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 外形が２段の曲線または直線で形成され
る電界放射陰極を有する電界放射型素子。1. A field emission device having a field emission cathode whose outer shape is formed by two steps of curves or straight lines. 【請求項２】 外形が２段の曲線または直線で形成され
る電界放射陰極と、 前記電界放射陰極の先端を囲むように形成される制御電
極とを有する２電極構造の電界放射型素子。2. A field emission type device having a two-electrode structure, which has a field emission cathode having an outer shape formed by two steps of curves or straight lines, and a control electrode formed so as to surround a tip of the field emission cathode. 【請求項３】 外形が２段の曲線または直線で形成され
る電界放射陰極と、 前記電界放射陰極の先端を囲むように形成される制御電
極と、 前記電界放射陰極に対向して形成される陽極とを有する
３電極構造の電界放射型素子。3. A field emission cathode having an outer shape formed by two steps of curves or straight lines, a control electrode formed so as to surround a tip of the field emission cathode, and formed so as to face the field emission cathode. A field emission device having a three-electrode structure having an anode. 【請求項４】 さらに、前記電界放射陰極を支持する支
持基板を有する請求項１〜３のいずれかに記載の電界放
射型素子。4. The field emission device according to claim 1, further comprising a support substrate that supports the field emission cathode. 【請求項５】 断面形状が互いに対向する２パートから
なるオーバーハング部を基板に形成する工程と、 化学反応が可能な物質で、前記２パートのオーバーハン
グ部の上に、断面形状が２パートからなり、オーバーハ
ング部の上面上からオーバーハング部の下面上に連続し
た曲面を形成する第１の犠牲膜を堆積する犠牲膜堆積工
程と、 前記２パートからなる第１の犠牲膜の上に、該第１の犠
牲膜の化学反応を減速制御するための断面形状が２パー
トからなる反応制御膜を第１の犠牲膜の上面上で第１の
犠牲膜の下面上より厚くなるように堆積する制御膜堆積
工程と、 前記反応制御膜を介して前記第１の犠牲膜を化学反応さ
せ、前記第１の犠牲膜の下部を上部よりも多く体積膨張
させ、２パートからなるオーバーハング部を互いに接触
させる反応工程と、 前記接触した領域の上に電界放射陰極膜を堆積する工程
と、 前記電界放射陰極膜の先端を露出させる電極露出工程と
を含む電界放射型素子の製造方法。5. A step of forming an overhang portion having two parts whose cross-sectional shapes are opposed to each other on a substrate, and a material capable of chemical reaction, wherein the cross-sectional shape has two parts on the overhang portion of the two parts. A sacrificial film deposition step of depositing a first sacrificial film that forms a continuous curved surface from the upper surface of the overhang portion to the lower surface of the overhang portion; Depositing a reaction control film having a two-part cross-sectional shape for controlling the chemical reaction of the first sacrificial film so that the reaction control film is thicker on the upper surface of the first sacrificial film than on the lower surface of the first sacrificial film And a step of chemically controlling the first sacrificial film through the reaction control film to expand the lower portion of the first sacrificial film more than the upper portion, thereby forming an overhang portion including two parts. Anti contact with each other A method of manufacturing a field emission device, comprising: a response step; a step of depositing a field emission cathode film on the contacted area; and an electrode exposure step of exposing a tip of the field emission cathode film. 【請求項６】 前記制御膜堆積工程は酸化膜からなる反
応制御膜を堆積する工程であり、前記反応工程は酸化反
応させる工程である請求項５記載の電界放射型素子の製
造方法。6. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, wherein the control film deposition step is a step of depositing a reaction control film made of an oxide film, and the reaction step is a step of causing an oxidation reaction. 【請求項７】 前記制御膜堆積工程は窒化膜からなる反
応制御膜を堆積する工程であり、前記反応工程は窒化反
応させる工程である請求項５記載の電界放射型素子の製
造方法。7. The method of manufacturing a field emission device according to claim 5, wherein the control film deposition step is a step of depositing a reaction control film made of a nitride film, and the reaction step is a step of performing a nitriding reaction. 【請求項８】 前記制御膜堆積工程は窒化膜からなる反
応制御膜を堆積する工程であり、前記反応工程は酸化反
応させる工程である請求項５記載の電界放射型素子の製
造方法。8. The method of manufacturing a field emission device according to claim 5, wherein the control film deposition step is a step of depositing a reaction control film made of a nitride film, and the reaction step is a step of causing an oxidation reaction. 【請求項９】 前記制御膜堆積工程は酸化窒化膜からな
る反応制御膜を堆積する工程であり、前記反応工程は酸
化反応させる工程である請求項５記載の電界放射型素子
の製造方法。9. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, wherein the control film deposition step is a step of depositing a reaction control film made of an oxynitride film, and the reaction step is a step of causing an oxidation reaction. 【請求項１０】 前記制御膜堆積工程の後、さらに、前
記反応制御膜を覆うように第２の犠牲膜を堆積する工程
を含む請求項５記載の電界放射型素子の製造方法。10. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, further comprising a step of depositing a second sacrificial film so as to cover the reaction control film after the control film deposition step. 【請求項１１】 前記犠牲膜堆積工程の後、さらに、前
記第１の犠牲膜の表面に第２の犠牲膜を成膜する工程を
含み、前記制御膜堆積工程は該第２の犠牲膜の上に反応
制御膜を堆積する工程である請求項５記載の電界放射型
素子の製造方法。11. The step of depositing a second sacrificial film on the surface of the first sacrificial film after the step of depositing the sacrificial film, the control film depositing step including the step of depositing the second sacrificial film. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, which is a step of depositing a reaction control film on the surface. 【請求項１２】 断面形状が互いに対向する２パートか
らなるオーバーハング部を基板に形成する工程と、 化学反応が可能な物質で、前記２パートのオーバーハン
グ部の上に断面形状が２パートからなり、オーバーハン
グ部の上面上からオーバーハング部の下面上に連続した
曲面を形成する第１の犠牲膜を堆積する犠牲膜堆積工程
と、 前記２パートからなる第１の犠牲膜の上に、該第１の犠
牲膜の化学反応を減速制御するための断面形状が２パー
トからなる反応制御膜を第１の犠牲膜の上面上で第１の
犠牲膜の下面上より厚くなるように堆積する制御膜堆積
工程と、 前記反応制御膜を介して前記第１の犠牲膜を化学反応さ
せ、前記第１の犠牲膜の下部を上部よりも多く体積膨張
させる反応工程と、 前記２パートからなるオーバーハング部上に絶縁膜を堆
積し、２パートからなるオーバーハング部を互いに接触
させる接触工程と、 前記接触した領域の上に電界放射陰極膜を堆積する工程
と、 前記電界放射陰極膜の先端を露出させる電極露出工程と
を含む電界放射型素子の製造方法。12. A step of forming on a substrate an overhang portion comprising two parts whose cross-sectional shapes are opposed to each other, and a substance capable of undergoing a chemical reaction, wherein the cross-sectional shape from two parts is formed on the overhang portion of said two parts. And a sacrificial film deposition step of depositing a first sacrificial film that forms a continuous curved surface from the upper surface of the overhang portion to the lower surface of the overhang portion; and on the first sacrificial film composed of the two parts, A reaction control film having a two-part cross-sectional shape for controlling the chemical reaction of the first sacrificial film is deposited so as to be thicker on the upper surface of the first sacrificial film than on the lower surface of the first sacrificial film. A control film deposition step; a reaction step of chemically reacting the first sacrificial film through the reaction control film to expand the volume of the lower portion of the first sacrificial film more than that of the upper portion; On the hang part A contacting step of depositing an insulating film and contacting two overhang parts with each other; a step of depositing a field emission cathode film on the contacted region; and an electrode exposure for exposing the tip of the field emission cathode film. A method of manufacturing a field emission device, comprising: 【請求項１３】 前記制御膜堆積工程は、第１の犠牲膜
の上面上で第１の犠牲膜の下面上よりも厚くなるように
反応制御膜を堆積した後該反応制御膜を等方エッチング
する工程を含む請求項５〜１２のいずれかに記載の電界
放射型素子の製造方法。13. The control film deposition step comprises isotropically etching the reaction control film after depositing the reaction control film on the upper surface of the first sacrificial film to be thicker than on the lower surface of the first sacrificial film. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, further comprising: 【請求項１４】 前記第１の犠牲膜が半導体または導電
体であり、 前記反応工程は、第１の犠牲膜の一部のみを化学反応さ
せる工程であり、 前記電界放射陰極膜は導電体からなる電界放射陰極であ
り、 前記電極露出工程は、前記電界放射陰極の先端および前
記第１の犠牲膜の未反応部の先端を露出させる工程であ
り、前記電界放射型素子が２電極構造を有する請求項５
〜１３のいずれかに記載の電界放射型素子の製造方法。14. The first sacrificial film is a semiconductor or a conductor, the reaction step is a step of chemically reacting only a part of the first sacrificial film, and the field emission cathode film is made of a conductor. The electrode exposure step is a step of exposing the tip of the field emission cathode and the tip of the unreacted portion of the first sacrificial film, and the field emission element has a two-electrode structure. Claim 5
14. The method for manufacturing a field emission device according to any one of 1 to 13. 【請求項１５】 前記基板は半導体または導電体であ
り、 前記第１の犠牲膜が半導体または導電体であり、 前記反応工程は、第１の犠牲膜の一部のみを化学反応さ
せる工程であり、 前記電界放射陰極膜は導電体であり、 前記電極露出工程は、前記電界放射陰極膜の先端および
前記第１の犠牲膜の未反応部の先端および前記基板の一
部上面を露出させる工程であり、前記電界放射型素子が
３電極構造を有する請求項５〜１３のいずれかに記載の
電界放射型素子の製造方法。15. The substrate is a semiconductor or a conductor, the first sacrificial film is a semiconductor or a conductor, and the reaction step is a step of chemically reacting only a part of the first sacrificial film. The field emission cathode film is a conductor, and the electrode exposing step is a step of exposing the tip of the field emission cathode film, the tip of the unreacted portion of the first sacrificial film, and a part of the upper surface of the substrate. The method for manufacturing a field emission element according to claim 5, wherein the field emission element has a three-electrode structure. 【請求項１６】 さらに、前記電界放射陰極膜を支持基
板で支持する工程を含む請求項５〜１５のいずれかに記
載の電界放射型素子の製造方法。16. The method for manufacturing a field emission device according to claim 5, further comprising a step of supporting the field emission cathode film with a supporting substrate.
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