電界電子放出装置の製造方法
【課題】エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる電界電子放出装置の製造方法を提供する。
【解決手段】エミッタ層３上に所定のエッチング条件におけるエッチング速度が異なる２種類以上の物質の緩衝層４を形成する。次に、基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４を覆うように層間絶縁層５を形成する。その後、層間絶縁膜５を貫通する貫通孔１０２を形成した後、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質を含む残留物１０３が残存するように、緩衝層４をエッチングする。次に、エミッタ層３から残留物１０３を引き剥がす。
【解決手段】エミッタ層３上に所定のエッチング条件におけるエッチング速度が異なる２種類以上の物質の緩衝層４を形成する。次に、基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４を覆うように層間絶縁層５を形成する。その後、層間絶縁膜５を貫通する貫通孔１０２を形成した後、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質を含む残留物１０３が残存するように、緩衝層４をエッチングする。次に、エミッタ層３から残留物１０３を引き剥がす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、本発明は、電界効果によって電子を放出する電界電子放出装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空中におかれた金属または半導体などにある閾値以上の強さの電界を与えると、金属または半導体の表面近傍のエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果により通過し、常温においても真空中に電子が放出される。このような原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放出、あるいは単に電界放出(フィールド・エミッション)と呼ばれる。
【０００３】
近年、この電界放出を適用した電界放出素子を画像表示に応用した、平面型の表示装置いわゆるフィールドエミッションディスプレイ（Field Emission Display；ＦＥＤ）の開発が行われている。フィールドエミッションディスプレイは、高輝度かつ低消費電力などの利点を有するため、従来のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わる画像表示装置として期待されている。このような電界電子放出装置においては、電子放出特性を向上させることが必要である。
【０００４】
そこで、電界電子放出装置のエミッタの一例として、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube：ＣＮＴ)の利用が検討されている。現在、カーボンナノチューブは、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition Method)、アーク放電法、またはレーザーアブレーション法などにより製造されている。このカーボンナノチューブは、化学的、物理的、かつ熱的に安定であるため、電子源に用いられた場合においては、安定して動作することが期待される。また、カーボンナノチューブにおいては、アスペクト比が非常に高いため、電界集中が発生し易く、電子放出効果が大きい。このような電子源においては、カソード電極層とゲート電極層とを絶縁するための層間絶縁層が設けられ、電子放出源としてのカーボンナノチューブがカソード電極層に電気的に接続されている。
【０００５】
カーボンナノチューブを電子源として用いる方法としては、特開２００４−２８８６０９号公報に開示されているように、カーボンナノチューブ層を絶縁層およびゲート電極層の形成前にカソード電極層に付着させる方法が検討されている。このような方法を用いる場合には、カーボンナノチューブ層は、塗布法などによって広い範囲にわたって均一にカソード電極層に付着され得る。
【特許文献１】特開２００４−２８８６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の電界電子放出装置の製造方法において、層間絶縁層中に貫通孔を形成して、カーボンナノチューブ層を露出させる工程には、プラズマを用いたドライエッチング法、または、薬液を用いたウェットエッチング法が実行される。しかしながら、層間絶縁層の直下にカーボンナノチューブ層が存在するため、エッチング工程中にカーボンナノチューブ層がプラズマまたは薬液に曝されることになる。カーボンナノチューブがプラズマまたは薬液に暴露されると、カーボンナノチューブの表面に異物が付着したり、カーボンナノチューブ自身が溶解したり磨耗したりして、電界電子放出装置の電子放出特性が劣化してしまう。
【０００７】
前述のカーボンナノチューブ層を露出させるためのエッチングプロセスに起因してカーボンナノチューブ層が損傷するおそれを低減するために、特開２００２−１４０９７９号公報に開示されているように、層間絶縁層とカーボンナノチューブ層との間にアルミニウムなどの保護層が設けられた構造において、層間絶縁層をエッチングした後、保護層を別個のプロセスにおいてエッチングする方法がある。
【０００８】
しかしながら、この方法においても、保護層のエッチング工程においてカーボンナノチューブ層が露出することは避けられない。また、保護層のエッチング時に、カーボンナノチューブ層が損傷することを抑制するために、弱酸を用いるエッチング方法（特開２００４−３３５２８５号公報）も提案されている。しかしながら、この方法においても、酸がカーボンナノチューブ層を損傷させてしまう。
【０００９】
前述の問題は、電子放出源としてカーボンナノチューブを用いる場合のみならず、他の物質を用いる場合にも生じる。つまり、電界電子放出装置のエミッタ層を露出させるときのエミッタ層の損傷が問題となっている。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エミッタ層を露出させるときに、エミッタ層が損傷することが防止され、それによって、電子放出特性が向上した電界電子放出装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体が準備される。次に、基板の主表面、カソード電極層、エミッタ層、および緩衝層を覆うように層間絶縁層が形成される。その後、層間絶縁膜を貫通する貫通孔が形成される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１２】
上記の製法によれば、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
本発明の他の局面の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体が準備される。次に、基板の主表面、カソード電極層、エミッタ層、および緩衝層を覆うように層間絶縁層が形成される。その後、層間絶縁膜を貫通する貫通孔が形成される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。それにより、残存物が残存した状態で、エミッタ層に被エッチング部が形成される。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１３】
上記の製法によっても、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
本発明のさらに他の局面の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、およびエミッタ層がこの順番で積層され、かつ、それらを覆うように、２種類以上の物質を含む緩衝層が形成された構造体が準備される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１４】
上記の製法によっても、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができるため、電子放出特性が良好な電界電子放出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態の電界電子放出装置は、基板上に形成されたカソード電極層と、カソード電極層に電気的に接続されたエミッタ層と、エミッタ層上に形成された緩衝層とを有する。
【００１７】
上記緩衝層は２種以上の物質により構成され、それらの物質はエッチレートが異なる。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法によれば、上記緩衝層が局所的にエッチングされ、エミッタ層上に緩衝層を構成する物質が残る。エミッタ層は、緩衝層の下に存在しているため、エッチングによる損傷が比較的小さい。
【００１８】
上記の緩衝層の残留物は、水洗または粘着テープによるピーリングなどで容易に取り除かれ得る。このような残留物の除去工程においてエミッタ層に与えられる損傷は極めて小さい。そのため、エミッタ層の損傷に起因する電界放出特性の劣化が抑制される。
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００２０】
実施の形態１．
まず、図１〜図５を用いて本発明の実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法を説明する。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においては、ガラス基板１と、ガラス基板１上にＣｒのパターニングによって形成されたカソード電極層２と、カソード電極層２上に印刷法によって形成されたエミッタ層３とを備えている構造が形成される。
【００２１】
電界電子放出特性を良好にするために、エミッタ層３には、カーボンナノチューブのような鋭利な先端を有する導電性微細構造物が含まれている。また、エミッタ層３の上面を覆うように緩衝層４が形成されている。本実施の形態においては、緩衝層４は、直径２０ｎｍ程度の空孔が多数混入された膜厚１００ｎｍのポーラスシリカ膜である。緩衝層４の空孔は、２００個／μｍ2以上であることが好ましく、１０００個／μｍ2以上であればより好ましい。
【００２２】
緩衝層４は、ポーラスシリカのように絶縁物で構成される場合においては、パターニングされたエミッタ層３上だけでなく、ガラス基板１の全主表面を覆うように形成されてもよい。このようにすれば、電界電子放出装置の製造工程が簡略化される。実施の形態の電界電子放出装置の製造方法において、ポーラスシリカは、２種の物質が混合された混合層を成していると見なすことができる。より具体的には、緩衝層（ポーラスシリカ）は、空孔すなわち空気の微粒子と基本構造物質であるシリカとからなっている。
【００２３】
次に、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４を覆うように、有機絶縁層からなる層間絶縁層５を形成する。その後、層間絶縁層５上にスパッタ法によってアルミニウムからなるゲート電極層６を形成する。次に、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。その後、リソグラフィ技術などによってレジスト膜７に貫通孔１０１をパターニングする。それにより、図１に示す構造が得られる。
【００２４】
その後、ゲート電極層６および層間絶縁層５をこの順番でエッチングし、ゲート電極層６および層間絶縁層５を貫通する貫通孔１０２が形成される。それにより、貫通孔１０２の底面には緩衝層４が露出する。
【００２５】
前述の層間絶縁層５のエッチングにおいては、Ｈ2とＮ2との混合ガスを用いたプラズマエッチング法が行われる。このとき、層間絶縁層５をエッチングしているときに、露出した緩衝層４に対して適度なオーバーエッチングが施されてしまった場合には、緩衝層４は、空孔部から除々に浸食される。その結果、図２の写真に示すように、緩衝層４には多数の微細孔が形成される。図２の写真に示す状態が図３において模式的に描かれている。
【００２６】
図３に示すように、緩衝層４が浸食を受けると、残留物１０３が残存する。残留物１０３は、物理的に非常に脆い構造体である。そのため、図４に示すように、低粘着力テープ５０が、貫通孔１０２内に押し込まれて、残留物１０３に貼り付けられ、レジスト膜７から引き剥がされれば、図５に示すように、エミッタ層３から残留物１０３のみが剥離される。
【００２７】
このような方法により、残留物１０３を除去する場合には、残留物１０３とエミッタ層３との付着力が極めて弱いため、図５に示すように、残留物１０３の下に位置するエミッタ層３を損傷させることなく露出させることができる。なお、残留物１０３の除去方法は、上述の低粘着テープを用いる方法に限定されず、残留物１０３を水で洗い流す方法等のエミッタの損傷の度合いが小さい方法であれば、いかなる方法であってもよい。
【００２８】
また、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４の形成方法は、たとえば、印刷法、レジスト膜パターンを用いたエッチング法、またはマスクを用いたスパッタリング法等、いかなる方法であってもよい。
【００２９】
なお、緩衝層４は、前述の大きさの空孔が所定の密度で含有されているポーラス状の膜であって、層間絶縁層５がエッチングされているときに、エッチングされない材質であれば、シリカ膜以外の他の膜であってもよい。たとえば、緩衝層４としてポーラス有機高分子膜が用いられる場合には、ＳｉＯ2からなる層間絶縁層５がＣＦ4ガスでエッチングされれば、前述の実施の形態の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００３１】
実施形態１の電界電子放出装置の製造方法においては、緩衝層４は、微粒子部分と基本構造物質とからなる混合層であって、その微粒子部分のエッチングにより、基本構造物質が多く残留させられる。一方、前述の緩衝層４のうち、微粒子部分を多く残留させるように、基本構造物質をエッチングすることも可能である。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においては、微粒子部分を多く残留させるように、基本構造物質をエッチングする電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００３２】
図６〜図９は、本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明するための図である。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、まず、ガラス基板１と、ガラス基板１上に形成されたカソード電極層２と、カソード電極層２上に形成されたカーボンナノチューブを含むエミッタ層３とを有する構造が形成される。
【００３３】
次に、エミッタ層３の上面を覆うように緩衝層４を形成する。緩衝層４は、膜厚１ミクロンの微粒子混合層である。この微粒子混合層は、シリカとスズ酸化物微粒子との焼結体である。この微粒子混合層の形成のためには、まず、シリカベースに約２００ｎｍ径のスズ酸化物微粒子を分散させた混合材料を準備する。次に、混合材料を加熱処理する。それにより、シリカとスズ酸化物微粒子とが焼結される。
【００３４】
その後、プラズマＣＶＤ法などにより、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層、および緩衝層４を覆うように、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）からなる層間絶縁層５を形成する。次に、層間絶縁層５上にアルミニウムからなるゲート電極層６を形成する。その後、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。次に、リソグラフィ技術等によってレジスト膜７に貫通孔１０１を形成する。それにより、図６に示す構造が得られる。
【００３５】
次に、ＣＦ4を用いたプラズマエッチングによって、層間絶縁層５に貫通孔１０２が形成される。貫通孔１０２が緩衝層４の上面まで達した後、露出した緩衝層４中のシリカ成分がエッチングされる。つまり、緩衝層４のうちスズ酸化物微粒子が残留物として残存する。そのため、貫通孔１０２の深さ方向にオーバーエッチングがなされ、緩衝層４がエッチングされるときには、スズ酸化物微粒子がマイクロマスクとして機能する。そのため、図７に示すように、緩衝層４のうちエッチングされた部分には柱状残留物１０４が形成される。
【００３６】
さらに、オーバーエッチングが継続された場合には、プラズマが緩衝層４のうち柱状残留物１０４が存在しない領域に位置するエミッタ層３へ照射される。本実施の形態においては、Ａｒ等のように化学反応性の低いプラズマまたは酸素プラズマを用いるスパッタ法によってエミッタ層３の一部を除去する。それにより、エミッタ層３内のカーボンナノチューブが燃焼する。その結果、図７および図８の写真に示すように、エミッタ層３に被エッチング部５１が形成される。
【００３７】
また、柱状残留物１０４は、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、エミッタ層３から粘着テープ５０によって引き剥がされるか、または、水によって洗い流される。柱状残留物１０４の除去後には、図９に示すように、損傷を受けていないカーボンナノチューブが突出した凹凸のあるエミッタ層３が形成される。したがって、電界電子放出装置の電子放出特性が向上する。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１へのプラズマ照射は、同一のエッチング条件の同一プロセスにおいて行われているが、異なるエッチング条件の別個のエッチングプロセスにおいて、それぞれの層がエッチングされてもよい。層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１が、同一のプロセスにおいてエッチングされる場合には、製造工程が短縮される。一方、層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１が、それぞれ、他の層のエッチング条件とは異なるエッチング条件で、エッチングされる場合には、材料同士の選択比を大きくすることができる。そのため、材料選択の幅が広がる。
【００３９】
緩衝層４中に含まれる微粒子の径が、層間絶縁層５の貫通孔１０２の幅または径よりも大きい場合には、微粒子の除去が困難になる。そのため、微粒子の径は、貫通孔１０２の幅または径より小さいことが必要である。また、エミッタ層３中にカーボンナノチューブのような微細構造物が分散されているため、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも小さい場合には、カーボンナノチューブのエッチングによる損傷を抑制する効果が低減されてしまう。そのため、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも大きいことが望ましい。
【００４０】
また、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも大きい場合においても、エッチングプロセスにおいてカーボンナノチューブが損傷し難いことが必要である。
【００４１】
以上のことを考慮すると、微粒子の粒径は、０.０５μｍ以上貫通孔１０２の開口径（たとえば、１０μｍ）以下であることが望ましい。なお、微粒子本体の粒径が小さい場合においても、エッチングプロセスまでに、凝集等によって、前述の大きさの微粒子が形成されればよい。
【００４２】
緩衝層４は、前述の大きさの微粒子が所定の密度で含有されている混合膜であって、その中に含まれる基本構造物質が層間絶縁膜５のエッチング時にエッチングされ易い物質であれば、シリカ膜以外の膜であってもよい。たとえば、シリカ以外の基本構造物質として、有機高分子膜が用いられてもよい。この場合には、層間絶縁層５の材料としては有機高分子膜が用いられる。また、微粒子としては、酸化膜および窒化膜を含め、所定の寸法を有する安定な微粒子であれば、いかなる金属物質が用いられてもよい。金属物質としては、たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＳｂなどが考えられる。多くの金属材料の酸化微粒子または多くの金属材料の窒化微粒子が、前述のスズ微粒子の代わりに使用されても、前述のスズ微粒子によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、エッチングにおける微粒子と基本構造物質との選択比が大きいことが望ましい。たとえば、Ａｌ2Ｏ3微粒子が基本物質としてのシリカ膜内に分散して焼結された緩衝層が用いられてもよい。また、ＭｇＯ微粒子が基本構造物質としての有機高分子膜内に分散して焼結された緩衝層が用いられてもよい。
【００４４】
実施の形態３．
次に、図１０〜図１２を用いて、本発明の実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００４５】
本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、まず、図１０に示すように、ガラス基板１とガラス基板１上にパターニングされたカソード電極層２と、カソード電極層２に接続されたエミッタ層３とを備えた構造が形成される。
【００４６】
その後、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、およびエミッタ層３を覆う緩衝層４を絶縁性の物質を用いて形成する。緩衝層４の膜厚は、カソード電極層２とゲート電極層６との間の絶縁特性がエミッタ層３から電子が放出され得る程度に設定されている。
【００４７】
その後、緩衝層４上にゲート電極層６を形成する。次に、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。その後、リソグラフィ技術などによってレジスト膜７に貫通孔１０１をパターニングする。それにより、図１０に示す構造が得られる。
【００４８】
本実施の形態においては、緩衝層４として、次に示すシリコーンラダーポリマーの一例であるポリフェニルシルセスキオキサン（以下、「ＰＰＳＱ」という。）膜を用いる。
【００４９】
【化１】
【００５０】
この場合には、ＰＰＳＱ膜の膜厚を１０μｍに設定すれば、ＰＰＳＱ膜自身がカソード電極層２とゲート電極層６との間で層間絶縁層の役割を果たす。ＰＰＳＱは、有機高分子膜とシリカとからなる。本実施の形態においては、有機高分子膜が微粒子を構成し、シリカが基本構造物質を構成する。
【００５１】
また、ＰＰＳＱ膜からなる緩衝層４のエッチングにおけるエッチャントとしてＣＦ4およびＯ2を用いる場合には、図１１に示すように、ＰＰＳＱ膜が局所的にエッチングされる。ＰＰＳＱ膜の膜厚に相当する量のエッチングが行われれば、図１２に示すように、エミッタ層３上に柱状残留物１０４がランダムに起立している構造が得られる。
【００５２】
その後、柱状残留物１０４は、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、エミッタ層３から粘着テープ５０によって引き剥がされるか、または、水によって洗い流される。柱状残留物１０４の除去後には、図１３に示す構造が得られる。したがって、電界電子放出装置の電子放出特性が向上する。この電界電子放出装置の製造方法によれば、層間絶縁層と緩衝層とを同時に形成することができるため、電界電子放出装置の製造工程を簡略化することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、実施の形態２の電界電子放出装置の製造方法と同様の手法を用いれば、エミッタ層３に凹凸を形成することが可能である。緩衝層４は、前述の大きさの微粒子が所定の密度で含有されている混合膜であって、絶縁性が確保され、不均一なエッチングがなされる物質であれば、いかなる膜であってもよい。たとえば、ＭＳＱ（Methyl Silsesquioxane）は、シリカと有機基との混合重合物質であり、エッチング条件によっては、本実施の形態において用いられるＰＰＳＱと同様に不均一なエッチングがなされることが知られている（Proceedings of Dry Process Symposium 2001, p153参照）。また、ＯＳＧ（Organosilicate Glass）等の物質もＰＰＳＱと同様に、シリカと有機基との重合膜であり、この薄膜は、本実施の形態のＰＰＳＱ膜によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
上述の実施の形態において説明された各種材料、各種の形成方法、および各種のプロセスは本発明の電界電子放出装置の製造方法の一例であり、同様の効果が得られるのであれば、他の材料、他の形成方法、および他のプロセスが用いられてもよい。
【００５５】
上記各実施の形態においては、電子放出源として、カーボンナノチューブが用いられているが、電界効果を利用する電子放出源であれば、たとえば、カーボンナノワイヤ、シリコンワイヤ、チタンワイヤ、および金ワイヤなどの他の電子放出源が用いられてもよい。
【００５６】
また、前述の各実施の形態においては、緩衝層はエッチングレートが異なる２種類の物質からなり、緩衝層をエッチングするときに２種類の物質うちの１種類の物質が除去され、他の１種類の物質が残留物として残存する方法が示されている。しかしながら、本発明の緩衝層は、３種類以上の物質からなり、そのうちの１種類の物質が残留物として残存しても、また、そのうちの２種類以上の物質が残留物として残存してもよい。つまり、本発明の電界電子放出装置の製造方法においては、所定のエッチング条件におけるエッチングレートが異なる２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存する緩衝層が用いられれば、各実施の形態の電界電子放出装置の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、各実施の形態の電界電子放出装置の製造方法において用いられている緩衝層４を構成する２種類の物質は、いずれの実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても用いられ得るものである。
【００５８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図２】実施の形態１の緩衝層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図３】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図４】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図５】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図６】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図８】実施の形態２の緩衝層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図９】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図１０】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３の層間絶縁層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図１２】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ ガラス基板、２ カソード電極層、３ エミッタ層、４ 緩衝層、５ 層間絶縁層、６ ゲート電極層、７ レジスト膜、５０ 低粘着テープ、５１ 被エッチング部、１０１ 貫通孔、１０２ 貫通孔、１０３ 残留物、１０４ 柱状残留物。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、本発明は、電界効果によって電子を放出する電界電子放出装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空中におかれた金属または半導体などにある閾値以上の強さの電界を与えると、金属または半導体の表面近傍のエネルギー障壁を電子が量子トンネル効果により通過し、常温においても真空中に電子が放出される。このような原理に基づく電子放出は、冷陰極電界電子放出、あるいは単に電界放出(フィールド・エミッション)と呼ばれる。
【０００３】
近年、この電界放出を適用した電界放出素子を画像表示に応用した、平面型の表示装置いわゆるフィールドエミッションディスプレイ（Field Emission Display；ＦＥＤ）の開発が行われている。フィールドエミッションディスプレイは、高輝度かつ低消費電力などの利点を有するため、従来のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わる画像表示装置として期待されている。このような電界電子放出装置においては、電子放出特性を向上させることが必要である。
【０００４】
そこで、電界電子放出装置のエミッタの一例として、カーボンナノチューブ(Carbon Nano Tube：ＣＮＴ)の利用が検討されている。現在、カーボンナノチューブは、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition Method)、アーク放電法、またはレーザーアブレーション法などにより製造されている。このカーボンナノチューブは、化学的、物理的、かつ熱的に安定であるため、電子源に用いられた場合においては、安定して動作することが期待される。また、カーボンナノチューブにおいては、アスペクト比が非常に高いため、電界集中が発生し易く、電子放出効果が大きい。このような電子源においては、カソード電極層とゲート電極層とを絶縁するための層間絶縁層が設けられ、電子放出源としてのカーボンナノチューブがカソード電極層に電気的に接続されている。
【０００５】
カーボンナノチューブを電子源として用いる方法としては、特開２００４−２８８６０９号公報に開示されているように、カーボンナノチューブ層を絶縁層およびゲート電極層の形成前にカソード電極層に付着させる方法が検討されている。このような方法を用いる場合には、カーボンナノチューブ層は、塗布法などによって広い範囲にわたって均一にカソード電極層に付着され得る。
【特許文献１】特開２００４−２８８６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の電界電子放出装置の製造方法において、層間絶縁層中に貫通孔を形成して、カーボンナノチューブ層を露出させる工程には、プラズマを用いたドライエッチング法、または、薬液を用いたウェットエッチング法が実行される。しかしながら、層間絶縁層の直下にカーボンナノチューブ層が存在するため、エッチング工程中にカーボンナノチューブ層がプラズマまたは薬液に曝されることになる。カーボンナノチューブがプラズマまたは薬液に暴露されると、カーボンナノチューブの表面に異物が付着したり、カーボンナノチューブ自身が溶解したり磨耗したりして、電界電子放出装置の電子放出特性が劣化してしまう。
【０００７】
前述のカーボンナノチューブ層を露出させるためのエッチングプロセスに起因してカーボンナノチューブ層が損傷するおそれを低減するために、特開２００２−１４０９７９号公報に開示されているように、層間絶縁層とカーボンナノチューブ層との間にアルミニウムなどの保護層が設けられた構造において、層間絶縁層をエッチングした後、保護層を別個のプロセスにおいてエッチングする方法がある。
【０００８】
しかしながら、この方法においても、保護層のエッチング工程においてカーボンナノチューブ層が露出することは避けられない。また、保護層のエッチング時に、カーボンナノチューブ層が損傷することを抑制するために、弱酸を用いるエッチング方法（特開２００４−３３５２８５号公報）も提案されている。しかしながら、この方法においても、酸がカーボンナノチューブ層を損傷させてしまう。
【０００９】
前述の問題は、電子放出源としてカーボンナノチューブを用いる場合のみならず、他の物質を用いる場合にも生じる。つまり、電界電子放出装置のエミッタ層を露出させるときのエミッタ層の損傷が問題となっている。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エミッタ層を露出させるときに、エミッタ層が損傷することが防止され、それによって、電子放出特性が向上した電界電子放出装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体が準備される。次に、基板の主表面、カソード電極層、エミッタ層、および緩衝層を覆うように層間絶縁層が形成される。その後、層間絶縁膜を貫通する貫通孔が形成される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１２】
上記の製法によれば、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
本発明の他の局面の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体が準備される。次に、基板の主表面、カソード電極層、エミッタ層、および緩衝層を覆うように層間絶縁層が形成される。その後、層間絶縁膜を貫通する貫通孔が形成される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。それにより、残存物が残存した状態で、エミッタ層に被エッチング部が形成される。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１３】
上記の製法によっても、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
本発明のさらに他の局面の電界電子放出装置の製造方法においては、まず、基板の主表面上において、カソード電極層、およびエミッタ層がこの順番で積層され、かつ、それらを覆うように、２種類以上の物質を含む緩衝層が形成された構造体が準備される。次に、２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質からなる残留物が残存するように、緩衝層がエッチングされる。その後、エミッタ層から残留物が除去される。
【００１４】
上記の製法によっても、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、エミッタ層を損傷させることなく露出させることができるため、電子放出特性が良好な電界電子放出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態の電界電子放出装置は、基板上に形成されたカソード電極層と、カソード電極層に電気的に接続されたエミッタ層と、エミッタ層上に形成された緩衝層とを有する。
【００１７】
上記緩衝層は２種以上の物質により構成され、それらの物質はエッチレートが異なる。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法によれば、上記緩衝層が局所的にエッチングされ、エミッタ層上に緩衝層を構成する物質が残る。エミッタ層は、緩衝層の下に存在しているため、エッチングによる損傷が比較的小さい。
【００１８】
上記の緩衝層の残留物は、水洗または粘着テープによるピーリングなどで容易に取り除かれ得る。このような残留物の除去工程においてエミッタ層に与えられる損傷は極めて小さい。そのため、エミッタ層の損傷に起因する電界放出特性の劣化が抑制される。
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００２０】
実施の形態１．
まず、図１〜図５を用いて本発明の実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法を説明する。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においては、ガラス基板１と、ガラス基板１上にＣｒのパターニングによって形成されたカソード電極層２と、カソード電極層２上に印刷法によって形成されたエミッタ層３とを備えている構造が形成される。
【００２１】
電界電子放出特性を良好にするために、エミッタ層３には、カーボンナノチューブのような鋭利な先端を有する導電性微細構造物が含まれている。また、エミッタ層３の上面を覆うように緩衝層４が形成されている。本実施の形態においては、緩衝層４は、直径２０ｎｍ程度の空孔が多数混入された膜厚１００ｎｍのポーラスシリカ膜である。緩衝層４の空孔は、２００個／μｍ2以上であることが好ましく、１０００個／μｍ2以上であればより好ましい。
【００２２】
緩衝層４は、ポーラスシリカのように絶縁物で構成される場合においては、パターニングされたエミッタ層３上だけでなく、ガラス基板１の全主表面を覆うように形成されてもよい。このようにすれば、電界電子放出装置の製造工程が簡略化される。実施の形態の電界電子放出装置の製造方法において、ポーラスシリカは、２種の物質が混合された混合層を成していると見なすことができる。より具体的には、緩衝層（ポーラスシリカ）は、空孔すなわち空気の微粒子と基本構造物質であるシリカとからなっている。
【００２３】
次に、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４を覆うように、有機絶縁層からなる層間絶縁層５を形成する。その後、層間絶縁層５上にスパッタ法によってアルミニウムからなるゲート電極層６を形成する。次に、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。その後、リソグラフィ技術などによってレジスト膜７に貫通孔１０１をパターニングする。それにより、図１に示す構造が得られる。
【００２４】
その後、ゲート電極層６および層間絶縁層５をこの順番でエッチングし、ゲート電極層６および層間絶縁層５を貫通する貫通孔１０２が形成される。それにより、貫通孔１０２の底面には緩衝層４が露出する。
【００２５】
前述の層間絶縁層５のエッチングにおいては、Ｈ2とＮ2との混合ガスを用いたプラズマエッチング法が行われる。このとき、層間絶縁層５をエッチングしているときに、露出した緩衝層４に対して適度なオーバーエッチングが施されてしまった場合には、緩衝層４は、空孔部から除々に浸食される。その結果、図２の写真に示すように、緩衝層４には多数の微細孔が形成される。図２の写真に示す状態が図３において模式的に描かれている。
【００２６】
図３に示すように、緩衝層４が浸食を受けると、残留物１０３が残存する。残留物１０３は、物理的に非常に脆い構造体である。そのため、図４に示すように、低粘着力テープ５０が、貫通孔１０２内に押し込まれて、残留物１０３に貼り付けられ、レジスト膜７から引き剥がされれば、図５に示すように、エミッタ層３から残留物１０３のみが剥離される。
【００２７】
このような方法により、残留物１０３を除去する場合には、残留物１０３とエミッタ層３との付着力が極めて弱いため、図５に示すように、残留物１０３の下に位置するエミッタ層３を損傷させることなく露出させることができる。なお、残留物１０３の除去方法は、上述の低粘着テープを用いる方法に限定されず、残留物１０３を水で洗い流す方法等のエミッタの損傷の度合いが小さい方法であれば、いかなる方法であってもよい。
【００２８】
また、カソード電極層２、エミッタ層３、および緩衝層４の形成方法は、たとえば、印刷法、レジスト膜パターンを用いたエッチング法、またはマスクを用いたスパッタリング法等、いかなる方法であってもよい。
【００２９】
なお、緩衝層４は、前述の大きさの空孔が所定の密度で含有されているポーラス状の膜であって、層間絶縁層５がエッチングされているときに、エッチングされない材質であれば、シリカ膜以外の他の膜であってもよい。たとえば、緩衝層４としてポーラス有機高分子膜が用いられる場合には、ＳｉＯ2からなる層間絶縁層５がＣＦ4ガスでエッチングされれば、前述の実施の形態の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００３１】
実施形態１の電界電子放出装置の製造方法においては、緩衝層４は、微粒子部分と基本構造物質とからなる混合層であって、その微粒子部分のエッチングにより、基本構造物質が多く残留させられる。一方、前述の緩衝層４のうち、微粒子部分を多く残留させるように、基本構造物質をエッチングすることも可能である。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においては、微粒子部分を多く残留させるように、基本構造物質をエッチングする電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００３２】
図６〜図９は、本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明するための図である。本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、まず、ガラス基板１と、ガラス基板１上に形成されたカソード電極層２と、カソード電極層２上に形成されたカーボンナノチューブを含むエミッタ層３とを有する構造が形成される。
【００３３】
次に、エミッタ層３の上面を覆うように緩衝層４を形成する。緩衝層４は、膜厚１ミクロンの微粒子混合層である。この微粒子混合層は、シリカとスズ酸化物微粒子との焼結体である。この微粒子混合層の形成のためには、まず、シリカベースに約２００ｎｍ径のスズ酸化物微粒子を分散させた混合材料を準備する。次に、混合材料を加熱処理する。それにより、シリカとスズ酸化物微粒子とが焼結される。
【００３４】
その後、プラズマＣＶＤ法などにより、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、エミッタ層、および緩衝層４を覆うように、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）からなる層間絶縁層５を形成する。次に、層間絶縁層５上にアルミニウムからなるゲート電極層６を形成する。その後、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。次に、リソグラフィ技術等によってレジスト膜７に貫通孔１０１を形成する。それにより、図６に示す構造が得られる。
【００３５】
次に、ＣＦ4を用いたプラズマエッチングによって、層間絶縁層５に貫通孔１０２が形成される。貫通孔１０２が緩衝層４の上面まで達した後、露出した緩衝層４中のシリカ成分がエッチングされる。つまり、緩衝層４のうちスズ酸化物微粒子が残留物として残存する。そのため、貫通孔１０２の深さ方向にオーバーエッチングがなされ、緩衝層４がエッチングされるときには、スズ酸化物微粒子がマイクロマスクとして機能する。そのため、図７に示すように、緩衝層４のうちエッチングされた部分には柱状残留物１０４が形成される。
【００３６】
さらに、オーバーエッチングが継続された場合には、プラズマが緩衝層４のうち柱状残留物１０４が存在しない領域に位置するエミッタ層３へ照射される。本実施の形態においては、Ａｒ等のように化学反応性の低いプラズマまたは酸素プラズマを用いるスパッタ法によってエミッタ層３の一部を除去する。それにより、エミッタ層３内のカーボンナノチューブが燃焼する。その結果、図７および図８の写真に示すように、エミッタ層３に被エッチング部５１が形成される。
【００３７】
また、柱状残留物１０４は、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、エミッタ層３から粘着テープ５０によって引き剥がされるか、または、水によって洗い流される。柱状残留物１０４の除去後には、図９に示すように、損傷を受けていないカーボンナノチューブが突出した凹凸のあるエミッタ層３が形成される。したがって、電界電子放出装置の電子放出特性が向上する。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１へのプラズマ照射は、同一のエッチング条件の同一プロセスにおいて行われているが、異なるエッチング条件の別個のエッチングプロセスにおいて、それぞれの層がエッチングされてもよい。層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１が、同一のプロセスにおいてエッチングされる場合には、製造工程が短縮される。一方、層間絶縁層５、緩衝層４、およびエミッタ層３内の被エッチング部５１が、それぞれ、他の層のエッチング条件とは異なるエッチング条件で、エッチングされる場合には、材料同士の選択比を大きくすることができる。そのため、材料選択の幅が広がる。
【００３９】
緩衝層４中に含まれる微粒子の径が、層間絶縁層５の貫通孔１０２の幅または径よりも大きい場合には、微粒子の除去が困難になる。そのため、微粒子の径は、貫通孔１０２の幅または径より小さいことが必要である。また、エミッタ層３中にカーボンナノチューブのような微細構造物が分散されているため、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも小さい場合には、カーボンナノチューブのエッチングによる損傷を抑制する効果が低減されてしまう。そのため、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも大きいことが望ましい。
【００４０】
また、微粒子の径がカーボンナノチューブの径よりも大きい場合においても、エッチングプロセスにおいてカーボンナノチューブが損傷し難いことが必要である。
【００４１】
以上のことを考慮すると、微粒子の粒径は、０.０５μｍ以上貫通孔１０２の開口径（たとえば、１０μｍ）以下であることが望ましい。なお、微粒子本体の粒径が小さい場合においても、エッチングプロセスまでに、凝集等によって、前述の大きさの微粒子が形成されればよい。
【００４２】
緩衝層４は、前述の大きさの微粒子が所定の密度で含有されている混合膜であって、その中に含まれる基本構造物質が層間絶縁膜５のエッチング時にエッチングされ易い物質であれば、シリカ膜以外の膜であってもよい。たとえば、シリカ以外の基本構造物質として、有機高分子膜が用いられてもよい。この場合には、層間絶縁層５の材料としては有機高分子膜が用いられる。また、微粒子としては、酸化膜および窒化膜を含め、所定の寸法を有する安定な微粒子であれば、いかなる金属物質が用いられてもよい。金属物質としては、たとえば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、およびＳｂなどが考えられる。多くの金属材料の酸化微粒子または多くの金属材料の窒化微粒子が、前述のスズ微粒子の代わりに使用されても、前述のスズ微粒子によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、エッチングにおける微粒子と基本構造物質との選択比が大きいことが望ましい。たとえば、Ａｌ2Ｏ3微粒子が基本物質としてのシリカ膜内に分散して焼結された緩衝層が用いられてもよい。また、ＭｇＯ微粒子が基本構造物質としての有機高分子膜内に分散して焼結された緩衝層が用いられてもよい。
【００４４】
実施の形態３．
次に、図１０〜図１２を用いて、本発明の実施の形態の電界電子放出装置の製造方法を説明する。
【００４５】
本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、まず、図１０に示すように、ガラス基板１とガラス基板１上にパターニングされたカソード電極層２と、カソード電極層２に接続されたエミッタ層３とを備えた構造が形成される。
【００４６】
その後、ガラス基板１の主表面、カソード電極層２、およびエミッタ層３を覆う緩衝層４を絶縁性の物質を用いて形成する。緩衝層４の膜厚は、カソード電極層２とゲート電極層６との間の絶縁特性がエミッタ層３から電子が放出され得る程度に設定されている。
【００４７】
その後、緩衝層４上にゲート電極層６を形成する。次に、ゲート電極層６上にレジスト膜７を形成する。その後、リソグラフィ技術などによってレジスト膜７に貫通孔１０１をパターニングする。それにより、図１０に示す構造が得られる。
【００４８】
本実施の形態においては、緩衝層４として、次に示すシリコーンラダーポリマーの一例であるポリフェニルシルセスキオキサン（以下、「ＰＰＳＱ」という。）膜を用いる。
【００４９】
【化１】
【００５０】
この場合には、ＰＰＳＱ膜の膜厚を１０μｍに設定すれば、ＰＰＳＱ膜自身がカソード電極層２とゲート電極層６との間で層間絶縁層の役割を果たす。ＰＰＳＱは、有機高分子膜とシリカとからなる。本実施の形態においては、有機高分子膜が微粒子を構成し、シリカが基本構造物質を構成する。
【００５１】
また、ＰＰＳＱ膜からなる緩衝層４のエッチングにおけるエッチャントとしてＣＦ4およびＯ2を用いる場合には、図１１に示すように、ＰＰＳＱ膜が局所的にエッチングされる。ＰＰＳＱ膜の膜厚に相当する量のエッチングが行われれば、図１２に示すように、エミッタ層３上に柱状残留物１０４がランダムに起立している構造が得られる。
【００５２】
その後、柱状残留物１０４は、実施の形態１の電界電子放出装置の製造方法と同様に、エミッタ層３から粘着テープ５０によって引き剥がされるか、または、水によって洗い流される。柱状残留物１０４の除去後には、図１３に示す構造が得られる。したがって、電界電子放出装置の電子放出特性が向上する。この電界電子放出装置の製造方法によれば、層間絶縁層と緩衝層とを同時に形成することができるため、電界電子放出装置の製造工程を簡略化することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても、実施の形態２の電界電子放出装置の製造方法と同様の手法を用いれば、エミッタ層３に凹凸を形成することが可能である。緩衝層４は、前述の大きさの微粒子が所定の密度で含有されている混合膜であって、絶縁性が確保され、不均一なエッチングがなされる物質であれば、いかなる膜であってもよい。たとえば、ＭＳＱ（Methyl Silsesquioxane）は、シリカと有機基との混合重合物質であり、エッチング条件によっては、本実施の形態において用いられるＰＰＳＱと同様に不均一なエッチングがなされることが知られている（Proceedings of Dry Process Symposium 2001, p153参照）。また、ＯＳＧ（Organosilicate Glass）等の物質もＰＰＳＱと同様に、シリカと有機基との重合膜であり、この薄膜は、本実施の形態のＰＰＳＱ膜によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
上述の実施の形態において説明された各種材料、各種の形成方法、および各種のプロセスは本発明の電界電子放出装置の製造方法の一例であり、同様の効果が得られるのであれば、他の材料、他の形成方法、および他のプロセスが用いられてもよい。
【００５５】
上記各実施の形態においては、電子放出源として、カーボンナノチューブが用いられているが、電界効果を利用する電子放出源であれば、たとえば、カーボンナノワイヤ、シリコンワイヤ、チタンワイヤ、および金ワイヤなどの他の電子放出源が用いられてもよい。
【００５６】
また、前述の各実施の形態においては、緩衝層はエッチングレートが異なる２種類の物質からなり、緩衝層をエッチングするときに２種類の物質うちの１種類の物質が除去され、他の１種類の物質が残留物として残存する方法が示されている。しかしながら、本発明の緩衝層は、３種類以上の物質からなり、そのうちの１種類の物質が残留物として残存しても、また、そのうちの２種類以上の物質が残留物として残存してもよい。つまり、本発明の電界電子放出装置の製造方法においては、所定のエッチング条件におけるエッチングレートが異なる２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存する緩衝層が用いられれば、各実施の形態の電界電子放出装置の製造方法によって得られる効果と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、各実施の形態の電界電子放出装置の製造方法において用いられている緩衝層４を構成する２種類の物質は、いずれの実施の形態の電界電子放出装置の製造方法においても用いられ得るものである。
【００５８】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図２】実施の形態１の緩衝層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図３】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図４】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図５】実施の形態１の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図６】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図７】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図８】実施の形態２の緩衝層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図９】実施の形態２の電界電子放出装置の製造工程を説明するための斜視断面図である。
【図１０】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３の層間絶縁層がエッチングされた状態を示す写真である。
【図１２】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態３の電界電子放出装置の製造工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ ガラス基板、２ カソード電極層、３ エミッタ層、４ 緩衝層、５ 層間絶縁層、６ ゲート電極層、７ レジスト膜、５０ 低粘着テープ、５１ 被エッチング部、１０１ 貫通孔、１０２ 貫通孔、１０３ 残留物、１０４ 柱状残留物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード電極層、エミッタ層、２種類以上の物質を含む緩衝層、および層間絶縁層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記層間絶縁膜を貫通する貫通孔を形成するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備える、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項２】
前記緩衝層は、微粒子部分と基本構造物質とを含み、
前記基本構造物質が前記残留物として残存する、請求項１に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項３】
前記緩衝層は、微粒子部分と基本構造物質とを含み、
前記微粒子部分が前記残留物として残存する、請求項１に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項４】
カソード電極層、エミッタ層、２種類以上の物質を含む緩衝層、および層間絶縁層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記層間絶縁膜を貫通する貫通孔を形成するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記残留物が残存した状態で、前記エミッタ層に被エッチング部を形成するステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備えた、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項５】
前記微粒子部分の径は、前記貫通孔の幅または径よりも小さく、かつ、前記エミッタ層内の電子放出源の径よりも小さい、請求項４に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項６】
カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備えた、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項７】
前記緩衝層が前記カソード電極とゲート電極との間の層間絶縁層として形成される、請求６に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項８】
前記エミッタ層がカーボンナノチューブを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項１】
カソード電極層、エミッタ層、２種類以上の物質を含む緩衝層、および層間絶縁層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記層間絶縁膜を貫通する貫通孔を形成するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備える、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項２】
前記緩衝層は、微粒子部分と基本構造物質とを含み、
前記基本構造物質が前記残留物として残存する、請求項１に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項３】
前記緩衝層は、微粒子部分と基本構造物質とを含み、
前記微粒子部分が前記残留物として残存する、請求項１に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項４】
カソード電極層、エミッタ層、２種類以上の物質を含む緩衝層、および層間絶縁層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記層間絶縁膜を貫通する貫通孔を形成するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種類の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記残留物が残存した状態で、前記エミッタ層に被エッチング部を形成するステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備えた、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項５】
前記微粒子部分の径は、前記貫通孔の幅または径よりも小さく、かつ、前記エミッタ層内の電子放出源の径よりも小さい、請求項４に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項６】
カソード電極層、エミッタ層、および２種類以上の物質を含む緩衝層がこの順番で積層された構造体を準備するステップと、
前記２種類以上の物質のうちの少なくとも１種の物質からなる残留物が残存するように、前記緩衝層をエッチングするステップと、
前記エミッタ層から前記残留物を除去するステップとを備えた、電界電子放出装置の製造方法。
【請求項７】
前記緩衝層が前記カソード電極とゲート電極との間の層間絶縁層として形成される、請求６に記載の電界電子放出装置の製造方法。
【請求項８】
前記エミッタ層がカーボンナノチューブを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の電界電子放出装置の製造方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図８】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図８】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２５８００９（Ｐ２００７−２５８００９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８１１５２（Ｐ２００６−８１１５２）
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「地球温暖化防止新技術プログラム カーボンナノチューブＦＥＤプロジェクト」委託契約、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「地球温暖化防止新技術プログラム カーボンナノチューブＦＥＤプロジェクト」委託契約、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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