Brevet FR2752643A1 — publié le 19980227

CATHODE FROIDE A EMISSION DE CHAMP ELECTRIQUE CONTEXTE DE L'INVENTION La présente invention concerne une cathode froide à émission de champ électrique comportant un élément limiteur de courant connecté à un émetteur et concerne, de plus, un dispositif d'affichage utilisant la cathode froide à émission de champ électrique comme canon à électrons. Une cathode froide à émission de champ électrique est un élément destiné à concentrer le champ électrique élevé à la pointe d'un émetteur conique pointu en utilisant l'émetteur et une électrode de grille présentant une ouverture d'une taille de l'ordre submicrométrique et formée adjacente à l'émetteur, afin d'émettre des électrons à partir de la pointe de l'émetteur, sous vide. Dans la cathode froide à émission de champ électrique, étant donné que l'émetteur et l'électrode de grille sont situés relativement proches l'un de l'autre, un grand flux de courant peut se produire dans l'émetteur du fait d'une décharge provoquée par du gaz ou similaire pendant le fonctionnement, de sorte qu'un matériau de l'émetteur est fondu entraînant un court-circuit entre l'émetteur et l'électrode de grille. En tant que contre-mesure à ceci, un élément avec une couche de résistance a été développé, qui était formé en série avec un émetteur pour limiter le courant lors de la décharge afin d'éviter d'endommager l'émetteur par la fusion. Cependant, dans ce procédé, il existait un problème d'accroissement de la tension de fonctionnement provoqué par la chute de potentiel aux bornes de la couche de résistance même pendant un fonctionnement normal autre que lors d'une décharge. Dans ces circonstances, un procédé a été proposé, dans lequel un élément actif présentant une caractéristique de courant de saturation est formé au niveau d'un émetteur pour contrôler le courant circulant dans l'émetteur. Les cathodes à émission de champ électrique classiques de ce type présentent des structures telles que montrées sur les figures 1 et 2, qui sont présentées, par exemple, dans les Publications de Brevets Japonais Non-Examinés (A) N" 130 281 de 1995 et N" 249 026 de 1992. La première cathode froide à émission de champ électrique classique montrée sur la figure 1 va être expliquée en premier. La figure 1 est une vue en coupe de la première cathode froide à émission de champ électrique classique. Sur la figure 1, la cathode froide à émission de champ électrique comprend des émetteurs coniques pointus 7a (un seul est montré) constitués de molybdène (Mo), une électrode de grille 4b constituée de tungstène (W) et entourant les émetteurs 7a, un film d'isolation 3 sous la forme d'un film d'oxyde, un silicium de type n 17 connecté aux émetteurs 7a, un silicium de type p 16 entourant le silicium de type n 17 et une électrode conductrice de type p 4c constituée de W (tungstène) et connectée au silicium de type p 16, qui sont formés sur un substrat de silicium de type n 11 connecté à une électrode de substrat 8 fonctionnant comme une électrode de cathode. Dans cet art antérieur, le silicium de type n 17, le silicium de type p 16 et le substrat de silicium de type n 11 forment un transistor à effet de champ à jonctions et, en modifiant la tension appliquée au silicium de type p 16, le courant circulant dans le silicium de type n 17 peut être contrôlé. De plus, pour garantir le maintien de tension, la concentration et la profondeur du silicium de type n 17 entre l'émetteur 7a et le substrat de silicium de type n 11 sont fixées de manière à ce qu'une intensité de champ électrique supérieure à l'intensité de champ électrique de claquage du silicium ne lui soit pas appliquée. Maintenant, la seconde cathode froide à émission de champ électrique classique montrée sur la figure 2 va être expliquée. La figure 2 est une vue en coupe de la seconde cathode froide à émission de champ électrique classique. Sur la figure 2, la cathode froide à émission de champ électrique comprend des émetteurs coniques pointus 7a (un seul est montré) constitués de molybdène (Mo), une électrode de grille 4b constituée de W (tungstène) et entourant les émetteurs 7a, une électrode de cathode 4a, un film d'isolation 3 sous la forme d'un film d'oxyde, un silicium de type n 18, un silicium de type n 17 et un transistor à effet de champ à grille isolée (IGFET) 19, qui sont formés sur un substrat de silicium de type p 1. Dans cet art antérieur, le silicium de type n 17, le silicium de type n+ 18, le substrat de silicium de type . p 1, l'électrode de cathode 4a correspondant à une électrode de source et la grille du transistor à effet de champ à grille isolée 19 forment un transistor à effet de champ à grille isolée et, en modifiant la tension appliquée à la grille du transistor à effet de champ à grille isolée 19, la valeur du courant peut être contrôlée. De plus, pour fixer une tension de maintien du transistor à effet de champ à grille isolée qui soit supérieure à une tension entre l'électrode de grille 4b et l'émetteur 7a (électrode de cathode 4a) lors de l'émission électronique, le silicium de type n 17 est utilisé comme une résistance de pincement pour supprimer l'augmentation de tension du silicium de type n+ 18 connecté à l'émetteur 7a afin de garantir le maintien (tenue) en tension. Dans le procédé classique précédent, dans lequel la valeur du courant est contrôlée par l'élément actif, le premier inconvénient consiste en ce que, pour contrôler la valeur du courant, l'élément est agrandi, les circuits périphériques d'un dispositif utilisant l'élément sont augmentés et, donc, la structure entière du dispositif devient compliquée. Spécifiquement, l'électrode supplémentaire et une alimentation qui y est connectée sont nécessaires pour contrôler la valeur du courant, autres que l'électrode de cathode, l'électrode de grille (et une électrode d'anode pour recevoir les électrons émis) et les alimentations indépendantes qui y sont connectées, qui sont nécessaires pour la cathode froide à émission de champ électrique normale. La première cathode froide à émission de champ électrique classique nécessite l'électrode conductrice de type p 4c pour contrôler la tension appliquée au silicium de type p 16 et la seconde cathode froide à émission de champ électrique classique nécessite la grille du transistor à effet de champ à grille isolée 19. Particulièrement, dans la seconde cathode froide à émission de champ électrique classique, l'élément nécessite un film mince d'oxyde de grille sous la grille du transistor à effet de champ à grille isolée 19 et nécessite, de plus, la grille du transistor à effet de champ à grille isolée 19 séparément de l'électrode de grille 4b et de l'électrode de cathode 4a, de sorte que la structure de l'élément devient compliquée. Le second inconvénient consiste en ce que, pour garantir le maintien (tenue) en tension lorsque le courant circule dans une direction de profondeur depuis l'émetteur 7a vers l'électrode de substrat 8 correspondant à une électrode de cathode dans la première cathode froide à émission de champ électrique classique, il est nécessaire de former le silicium de type n 17, dont le courant est'contrôlé par le silicium de type p 16, de manière à ce qu'il présente une profondeur qui soit supérieure à 10 um sur une largeur constante. Cependant, ceci est difficile compte tenu de la fabrication. Spécifiquement, lorsqu'on forme le silicium de type n en utilisant le procédé de diffusion, étant donné qu'une expansion se produit dans une direction de largeur alors qu'on avance plus profondément, il est difficile de réaliser la largeur constante. Même lorsque le procédé d'implantation ionique est utilisé, étant donné qu'une expansion dans une direction de largeur diffère dans une direction de profondeur, il est nécessaire d'exécuter l'implantation en une pluralité de fois et, de plus, les masques d'implantation deviennent plus épais, de sorte que les procédés de fabrication deviennent compliqués et prennent du temps. Le troisième inconvénient consiste en ce que, lorsqu'on utilise le silicium de type n 17 comme résistance de pincement pour garantir le maintien en tension dans la seconde cathode froide à émission de champ électrique classique, la valeur de résistance (valeur du courant) risque de varier en fonction de la tension appliquée à l'électrode de grille 4b, de sorte que le fonctionnement devient instable. Ceci est dû au fait que, étant donné que l'électrode de grille 4b avec le potentiel positif supérieur à l'émetteur 7a est prévue sur le silicium de type n 17, une couche d'accumulation d'électrons de type n est formée du côté du silicium de type n 17 adjacent au film d'isolation 3 réduisant la résistance de pincement du silicium de type n 17, de sorte que la valeur du courant à contrôler varie en fonction de la tension de grille. Le quatrième inconvénient consiste en ce que, bien que la tension de maintien de l'élément utilisant l'élément actif classique soit fixée de manière à être supérieure à la tension appliquée entre l'émetteur 7a et l'électrode de grille 4b lors de l'émission de champ électrique, étant donné qu'il n'y a aucune limite au flux de courant par émetteur, les dommages lors d'une décharge ne peuvent pas être évités. La raison en est que, selon les recherches réalisées par le présent inventeur, si le courant non inférieur à 10 mA circule par émetteur en molybdène sur le substrat de silicium lors de l'apparition d'une décharge entre l'émetteur et l'électrode de grille, l'émetteur est fondu entraînant un court-circuit avec l'électrode de grille. Par conséquent, dans l'art antérieur qui précède, même si les éléments sont partiellement endommagés, les éléments restants peuvent être exempts de dommages et fonctionner normalement, cependant, il est difficile d'éviter l'apparition des dommages par court-circuit eux-mêmes. RESUME DE L'INVENTION C'est donc un objet de la présente invention de prévoir une cathode froide à émission de champ électrique qui soit exempte de dommages par courtcircuit lors d'une décharge, dans laquelle l'ajout d'une électrode ou d'une alimentation pour la formation d'un élément actif peut être supprimé, et un mécanisme de contrôle à grande capacité de maintien de tension capable de limiter la génération de courant lors d'une décharge peut être formé avec une structure simple et par des procédés de fabrication simples. Une cathode froide à émission de champ électrique selon la présente invention comprend un émetteur pointu, une électrode de grille présentant une ouverture entourant l'émetteur et une électrode de cathode connectée à l'émetteur, dans laquelle une résistance de pincement, présentant une caractéristique de courant de saturation, est prévue entre l'émetteur et l'électrode de cathode. La résistance de pincement peut être formée par un film de silicium de type n connecté à l'émetteur et à l'électrode de cathode et un film de silicium de type p connecté électriquement à l'électrode de cathode à un de ses côtés faisant face à l'émetteur. FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION Selon la présente invention, une couche diffusée de type n connectée à un émetteur s 'étend latéralement à partir de l'émetteur de manière à être connectée à une électrode de cathode qui fournit du courant lors de l'émission d'électrons à partir de l'émetteur. La couche diffusée de type n est en contact avec une couche de type p au moins à un de ses côtés éloigné d'un côté où la couche diffusée de type n est connectée à l'émetteur. La couche de type p est connectée électriquement à l'électrode de cathode. Etant donné que le potentiel de l'émetteur augmente lors d'une décharge entre l'émetteur et une électrode de grille, le potentiel de la couche diffusée de type n augmente à proximité de l'émetteur, de sorte qu'une différence de potentiel est provoquée entre la couche diffusée de type n et la couche de type p en contact. Ainsi, une couche d'appauvrissement (déplétion) s'élargit à partir de la couche de type p entraînant le pincement à proximité de l'émetteur, de sorte qu'une résistance de pincement est prévue pour supprimer la quantité de courant fournie à partir de l'électrode de cathode. Ceci permet de limiter le courant circulant dans l'émetteur à une valeur inférieure à la quantité de courant à laquelle un matériau de l'émetteur est fondu. Cette limitation du courant peut être facilement réalisée étant donné que la résistance de pincement formée par la couche diffusée de type n s'étend latéralement. De plus, étant donné que l'élément est formé sans incorporer un élément actif, l'ajout d'une électrode ou d'une alimentation externe peut être minimisé, de sorte qu'une structure plus fine de l'élément et la simplification du dispositif peuvent être obtenues. De plus, en formant une couche de type p sur la surface du côté émetteur de la couche diffusée de type n adjacente à un film d'isolation sous l'électrode de grille, la variation d'une caractéristique de la résistance de pincement du fait de la fluctuation de la tension appliquée à l'électrode de grille peut être réduite. De plus, en fixant une caractéristique de la résistance de pincement de manière à permettre au courant, qui circule dans la couche diffusée de type n, de prendre une valeur inférieure à un courant de claquage sur court-circuit de l'émetteur, par exemple, inférieure à 10 mA dans le cas de l'émetteur constitué de molybdène, il est possible d'éviter des dommages à l'élément qui, autrement, seraient provoqués par un court-circuit entre l'émetteur et l'électrode de grille du fait de la fusion de l'émetteur, de sorte qu'un élément fiable exempt de dommages peut être formé. De plus, en appliquant la cathode froide à émission de champ électrique, qui présente une caractéristique de courant de saturation obtenue par la résistance de pincement, à un dispositif d'affichage, tel qu'un affichage à panneau plat ou un tube cathodique pour affichage, un dispositif d'affichage de longue durée peut etre réalisé. QUALITES DE L'INVENTION La présente invention propose une cathode froide à émission de champ électrique, dans laquelle une couche diffusée de type p ou similaire, connectée électriquement à une électrode de cathode, est en contact avec une couche diffusée de type n ou similaire connectée à un émetteur et la couche diffusée de type n fonctionne comme une résistance de pincement lorsque la tension élevée est appliquée lors de l'apparition d'une décharge entre l'émetteur et une électrode de grille, afin d'empêcher que le courant, qui n'est pas inférieur à une valeur de courant à laquelle un matériau de l'émetteur est fondu, circule dans l'émetteur au moyen d'une caractéristique de courant de saturation de la résistance de pincement. Le premier effet de la présente invention est que, étant donné que le contrôle de la valeur maximale du courant circulant dans l'émetteur n'est pas exécuté en utilisant un élément actif qui nécessite l'ajout d'une alimentation externe, les structures de l'élément et du dispositif peuvent être simplifiées. Cela conduit non seulement à une réduction de la taille de l'élément ou du dispositif, mais également à une plus faible consommation de courant du dispositif étant donné qu'un circuit de puissance n'est pas nécessaire. La raison en est que le contrôle du courant est exécuté uniquement par la résistance de pincement formée entre l'électrode de cathode et l'émetteur pointu. La caractéristique de courant de saturation de la résistance de pincement est obtenue en connectant la couche diffusée de type p adjacente à la couche diffusée de type n ou similaire devant être pincée, à l'électrode de cathode. Donc, une électrode d'entrée externe n'est pas nécessaire. Le second effet de la présente invention est que la caractéristique de courant de saturation stable peut être obtenue avec une structure simple et par des procédés de fabrication simples et, donc, l'élément fiable exempt de dommages (à l'élément), tel que des dommages dus à un court-circuit entre l'électrode de grille et l'émetteur, peut être réalisé. La raison en est que la résistance de pincement formée par la couche diffusée de type n ou similaire s'étend latéralement. Avec cet agencement, par exemple, il est possible, par des procédés simples, de former la résistance de pincement présentant une longueur supérieure à 10 um qui est nécessaire pour garantir une tension de maintien supérieure à 100 V. De plus, en formant la couche diffusée de type p également à un côté de la couche diffusée de type n (résistance de pincement) faisant face à l'électrode de grille, une couche conductrice, qui autrement serait produite à la surface de la couche diffusée de type n du fait de l'influence de l'électrode de grille, n'est pas produite, de sorte que la caractéristique de pincement stable peut être atteinte. Avec cet agencement où la couche diffusée de type n est intercalée entre les couches de type p, étant donné que le pincement se produit à partir des côtés supérieur et inférieur de la couche diffusée de type n, la caractéristique de pincement peut être améliorée. De plus, en fixant la valeur de courant de saturation de la résistance de pincement formée par la couche diffusée de type n ou similaire inférieure à 10 mA, les dommages par courtcircuit de l'émetteur du fait de la fusion ne sont pas occasionnés même lors de l'apparition d'une décharge entre l'émetteur et l'électrode de grille. De plus, en séparant électriquement la couche diffusée de type n ou la couche épitaxiale de type n, des dommages occasionnés à l'élément lors d'une décharge peuvent être évités en ce qui concerne une valeur de courant souhaitée. Spécifiquement, en fixant une valeur de courant de saturation de chacune des résistances de pincement formées par les parties séparées de la couche diffusée de type n ou de la couche épitaxiale de type n inférieure à un courant de claquage sur court-circuit lors d'une décharge, tel que 10 mA, auquel le molybdène est fondu, une valeur de courant de fonctionnement totale souhaitée peut être obtenue dans tout l'élément. De plus, en appliquant la cathode froide à émission de champ électrique de la présente invention à un dispositif d'affichage, le dispositif d'affichage d'une longue durée peut être réalisé. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre purement illustratif et non limitatif. Cette description est faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'une première cathode froide à émission de champ électrique la figure 2 est une vue en coupe d'une seconde cathode froide à émission de champ électrique la figure 3 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un mode de réalisation de la présente invention les figures 4A à 4E sont des vues en coupe destinées à expliquer les procédés de fabrication d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un premier exemple de la présente invention la figure 5 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le premier exemple de la présente invention les figures 6A à 6E sont des vues en coupe destinées à expliquer des procédés de fabrication d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un second exemple de la présente invention la figure 7 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le second exemple de la présente invention les figures 8A à 8E sont des vues en coupe destinées à expliquer des procédés de fabrication d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un troisième exemple de la présente invention la figure 9 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le troisième exemple de la présente invention la figure 10 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un quatrième exemple de la présente invention la figure 11 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon un cinquième exemple de la présente invention la figure 12 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le cinquième exemple de la présente invention les figures 13A et 13B sont des graphiques destinés à expliquer une caractéristique de courant obtenue par cette invention, où la figure 13A montre une relation entre la tension appliquée à un émetteur et le courant et la figure 13B montre une relation entre la longueur d'une couche diffusée de type p et son courant de saturation. DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE Maintenant, un mode de réalisation de la présente invention va être décrit avec référence aux dessins. La figure 3 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon le mode de réalisation de la présente invention. Avec référence à la figure 3, la cathode froide à émission de champ électrique comprend un émetteur pointu 7a, une électrode de grille 4b entourant l'émetteur 7a, un film d'isolation 3, une couche diffusée de type n 2 connectée à l'émetteur 7a et une électrode de cathode 4a connectée à la couche diffusée de type n 2, qui sont formés sur un substrat de silicium de type p 1 connecté à une électrode de substrat 8. Comme décrit, l'émetteur 7a qui émet des électrons et l'électrode de cathode 4a sont connectés, via la couche diffusée de type n 2 et la quantité de courant circulant dans l'émetteur 7a est déterminée par une caractéristique de résistance de la couche diffusée de type n 2. En fixant le substrat de silicium de type p 1 et l'électrode de cathode 4a sensiblement au meme potentiel, lorsque la tension élevée est appliquée à l'émetteur 7a, une couche d'appauvrissement s'élargit dans la couche diffusée de type n 2 à partir de la jonction avec le substrat de silicium de type p 1 et la couche diffusée de type n 2 est totalement appauvrie à proximité de l'émetteur 7a de manière à fonctionner comme une résistance de pincement. En conséquence, pendant le fonctionnement normal, étant donné que la grande tension n'est pas appliquée entre l'émetteur et l'électrode de cathode, l'élargissement d'une couche d'appauvrissement est faible et le fonctionnement est exécuté dans la région de courant faible, de sorte que le courant n'est pas limité. D'autre part, lors d'une décharge, étant donné que l'émetteur 7a devient apparemment égal en potentiel à l'électrode de grille 4b entraînant la grande tension appliquée entre l'émetteur et l'électrode de cathode (et le substrat de silicium de type p 1), une couche d'appauvrissement s'élargit entraînant le pincement à proximité de l'émetteur 7a, de sorte qu'un courant supérieur à une valeur de courant de saturation de la résistance de pincement ne circule pas dans l'émetteur 7a. En fixant la valeur de courant de saturation de la résistance de pincement inférieure à une valeur de courant de fusion pour un matériau de l'émetteur, les dommages par court-circuit lors d'une décharge peuvent être évités. D'autre part, étant donné que la tension élevée est appliquée à la résistance de pincement sous la forme de la couche diffusée de type n 2 lors d'une décharge, il est nécessaire de fixer une longueur de la résistance de pincement de sorte que l'intensité de champ électrique appliquée aux deux extrémités de la résistance de pincement devienne inférieure à l'intensité de champ électrique de claquage du silicium. Etant donné que la couche diffusée de type n 2 est formée comme s'étendant latéralement, une longueur de la résistance de pincement entre l'émetteur 7a et l'électrode de cathode 4a peut être ajustée facilement. De plus, même si l'électrode de cathode 4a et l'électrode de substrat 8 sont fixées égales en potentiel l'une à l'autre, une caractéristique de courant souhaitée peut etre obtenue. Il n'est pas nécessaire de prévoir d'alimentation pour fixer la tension appliquée au substrat de silicium de type p 1 et seules les alimentations pour l'électrode de grille, l'électrode de cathode et l'électrode d'anode (non montrée), nécessaires pour la cathode froide à émission de champ électrique sont suffisantes. Ainsi, l'élément présentant la fonction de caractéristique de courant de saturation peut être prévu sans augmenter les charges du dispositif. Maintenant, des exemples de la présente invention vont être décrits avec référence aux dessins. Les figures 4A à 4E sont des vues en coupe destinées à expliquer des procédés de fabrication d'une cathode froide à émission de champ électrique selon le premier exemple de la présente invention. D'abord, comme montré sur la figure 4A, des atomes de phosphore (P), par exemple, sont dopés dans la surface d'un substrat de silicium de type p 1 d'une concentration d'environ 1015 cm-3 par implantation ionique en utilisant un film d'oxyde (non montré) ou similaire comme masque et par diffusion thermique pour former une couche diffusée de type n 2 d'une concentration d'environ 1015 cm-3 d'une épaisseur d'environ 5 um. Ensuite, comme montré sur la figure 4B, après avoir formé un film d'isolation 3 d'une épaisseur d'environ 500 nm en utilisant un film d'oxyde formé par oxydation thermique ou similaire, des ouvertures sont formées à travers le film d'isolation 3 afin d'exposer, de manière sélective, la couche diffusée de type n 2 et, par la suite, un film d'électrode 4 sous la forme d'un film métallique de tungstène ou similaire est déposé sur celle-ci par pulvérisation cathodique ou similaire afin d'avoir une épaisseur d'environ 200 nm. Ensuite, comme montré sur la figure 4C, le film d'électrode 4 est gravé, de manière sélective, en utilisant un masque, tel qu'un agent de réserve, pour former une électrode de cathode 4a et une électrode de grille 4b. Par la suite, un agent de réserve 5 est déposé sur celles-ci et, ensuite, formé avec des ouvertures circulaires sur l'électrode de grille 4b par photogravure. Ensuite, l'électrode de grille 4b et le film d'isolation 3 sont gravés par gravure ionique réactive (RIE) en utilisant un agent de réserve 5 comme masque. Ensuite, comme montré sur la figure 4D, une couche sacrificielle 6 d'aluminium est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long d'une direction inclinée selon un angle donné par rapport à la direction verticale afin d'avoir une épaisseur d'environ 100 nm. Dans ce procédé, étant donné que la couche sacrificielle 6 est déposée obliquement à partir du dessus, elle n' est pas formée sur les parties exposées de la couche diffusée de type n 2 qui deviennent des régions de formation d'émetteurs, mais formée sur les parois latérales du film d'isolation 3 et sur les parois latérales et les surfaces supérieures de l'électrode de cathode 4a et de l'électrode de grille 4b. Par la suite, une couche de matériau d'émetteur 7 de molybdène ou similaire est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long de la direction verticale. Dans ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 est formée par croissance sur la couche sacrificielle 6 et sur la couche diffusée de type n 2 et prend la forme d'un cône sur la couche diffusée de type n 2 pour former une pluralité d'émetteurs 7a (un seul est montré). Ensuite, comme montré sur la figure 4E, la couche sacrificielle 6 est retirée par gravure dans une solution d'acide phosphorique ou similaire. Par ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 sur la couche sacrificielle 6 est enlevée et donc les émetteurs 7a sont exposés. Enfin, un film métallique de Ti et d'Au ou similaire est déposé sur le dessous du substrat de silicium de type p 1 par pulvérisation cathodique pour former une électrode de substrat 8. La figure 5 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le premier exemple de la présente invention. Comme montré sur la figure 5, la cathode froide à émission de champ électrique a une structure dans laquelle l'électrode de grille 4b, comportant des ouvertures, est formée sur la pluralité d'émetteurs 7a formés sur la couche diffusée de type n 2, et l'électrode de cathode 4a entoure l'électrode de grille 4b et est connectée à la couche diffusée de type n 2 aux parties de contact de cathode 2a. Une vue en coupe prise le long de la ligne A-B sur la figure 5 correspond à la figure 4E. En court-circuitant l'électrode de cathode 4a et l'électrode de substrat 8 via un circuit externe, la couche diffusée de type n 2 fonctionne comme une résistance de pincement entre les émetteurs 7a et l'électrode de cathode 4a. Par conséquent, la valeur maximale du courant qui circule dans l'émetteur 7a est déterminée par une valeur de courant de saturation de la résistance de pincement. Ainsi, en fixant la valeur de courant de saturation de la résistance de pincement de manière à fournir un courant pour l'émetteur qui soit inférieur à un courant de claquage de décharge de l'émetteur, par exemple, 10 mA, les dom similaire comme masque et par diffusion thermique pour former une couche diffusée de type n 2, d'une concentration d'environ 1015 cl 3, d'une épaisseur de 5 um. De plus, des atomes de bore sont ajoutés dans la couche diffusée de type n 2, dans une partie souhaitée de celle-ci, dans la concentration d'environ 2X1015 cm par implantation ionique, en utilisant, de manière sélective, le procédé de photogravure, pour former une couche diffusée de type p 9 d'une épaisseur d'environ 1 um. Ensuite, comme montré sur la figure 6B, après avoir formé un film d'isolation 3 d'une épaisseur d'environ 500 nm par un film d'oxyde formé par oxydation thermique ou similaire, des ouvertures sont formées à travers le film d'isolation 3 afin d'exposer, de manière sélective, la couche diffusée de type n 2, et la couche diffusée de type p 9, et, par la suite, un film d'électrode 4 sous la forme d'un film métallique de tungstène ou similaire est déposé sur celles-ci par pulvérisation cathodique ou similaire afin d'avoir une épaisseur d'environ 200 nm. Ensuite, comme montré sur la figure 6C, le film d'électrode 4 est gravé, de manière sélective, en utilisant un masque, tel qu'un agent de réserve, pour former des électrodes de cathode 4a, une électrode conductrice de type p 4c et une électrode de grille 4b. Par la suite, un agent de réserve 5 est déposé sur celles-ci et ensuite formé avec des ouvertures circulaires sur l'électrode de grille 4b par photogravure. Ensuite, l'électrode de grille 4b et le film d'isolation 3 sont gravés par gravure ionique réactive (RIE) en utilisant l'agent de réserve 5 comme masque. Ensuite, comme montré sur la figure 6D, une couche sacrificielle 6 d'aluminium est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long d'une direction inclinée selon un angle donné par rapport à la direction verticale pour avoir une épaisseur d'environ 100 nm. Par la suite, une couche de matériau d'émetteur 7 de molybdène ou similaire est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long de la direction verticale. Dans ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 est développée sur la couche sacrificielle 6 et sur la couche diffusée de type n 2 et prend la forme d'un cône sur la couche diffusée de type n 2 pour former une pluralité d'émetteurs 7a (un seul est montré). Ensuite, comme montré sur la figure 6E, la couche sacrificielle 6 est enlevée par gravure dans une solution d'acide phosphorique ou similaire. Par ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 sur la couche sacrificielle 6 est enlevée et donc les émetteurs 7a sont exposés. Enfin, un film métallique de Ti ou d'Au ou similaire est déposé sur le dessous du substrat de silicium de type p 1, par pulvérisation cathodique, pour former une électrode de substrat 8. Ensuite, en court-circuitant l'électrode conductrice de type p 4c, l'électrode de substrat 8 et les électrodes de cathode 4a via un circuit externe, la couche diffusée de type n 2 fonctionne comme une résistance de pincement entre les émetteurs 7a et l'électrode de cathode 4a. La figure 7 est une vue en plan de la cathode froide à émission de champ électrique selon le second exemple de la présente invention. Une vue en coupe prise le long de la ligne A-B sur la figure 7 correspond à la figure 6E. Dans le second exemple, bien que l'électrode conductrice de type p 4c et les électrodes de cathode 4a soient séparées et connectées via le circuit externe, elles peuvent être connectées en utilisant un câble d'électrode. Dans le second exemple, étant donné que la couche diffusée de type p 9 est formée même du côté de l'électrode de grille 4b prévue sur la couche diffusée de type n 2, aucune couche d'accumulation n'est formée à l'interface entre le film d'isolation 3 et la couche diffusée de type n 2 du fait d'un champ électrique provenant de l'électrode de grille 4b, de sorte qu'une caractéristique de résistance de pincement stable peut être atteinte. De plus, étant donné que la couche diffusée de type n 2 est intercalée entre le substrat de silicium de type p 1 et la couche diffusée de type p 9, la caractéristique de pincement est, de plus, améliorée en comparaison du premier exemple de la présente invention. La couche diffusée de type p 9 est connectée à l'électrode conductrice de type p 4c aux parties de contact de couche diffusée de type p 9a. Maintenant, le troisième exemple de la présente invention va être décrit. Les figures 8A à 8E sont des vues en coupe destinées à expliquer des procédés de fabrication d'une cathode froide à émission de champ électrique selon le troisième exemple de la présente invention. D'abord, comme montré sur la figure 8A, des atomes de bore, par exemple, sont dopés dans la surface d'un substrat de silicium de type n 11 à une concentration d'environ 1015 cm3 à 1016 cm3 par implantation ionique en utilisant un film d'oxyde (non montré) ou similaire comme masque et par diffusion thermique pour former une couche encastrée de type p 12 d'une concentration d'environ 1015 cm3 et d'une épaisseur d'environ 5 um. De plus, par croissance épitaxiale, une couche épitaxiale de type n 13 d'une concentration d'environ 1015 cm 3 est formée d'une épaisseur d'environ 6 um. Ensuite, comme montré sur la figure 8B, en exécutant, de manière sélective, l'implantation ionique de bore en utilisant le procédé de photogravure et, de plus, en exécutant une diffusion thermique, une couche conductrice de type p 14 d'une concentration d'environ 1019 cm-3 est formée dans la couche épitaxiale de type n 13 pour la connexion entre la surface de la couche épitaxiale de type n 13 et la couche encastrée de type p 12. Par la suite, après avoir formé un film d'isolation 3 d'une épaisseur d'environ 500 nm par un film d'oxyde formé par oxydation thermique ou similaire, des ouvertures sont formées à travers le film d'isolation 3 afin d'exposer, de manière sélective, la couche conductrice de type p 14, et, par la suite, un film d'électrode 4 sous la forme d'un film métallique de tungstène ou similaire est déposé sur celle-ci par pulvérisation cathodique ou similaire afin d'avoir une épaisseur d'environ 200 nm. Ensuite, comme montré sur la figure 8C, le film d'électrode 4 est gravé, de manière sélective, en utilisant un masque, tel qu'un agent de réserve, pour former une électrode de grille 4b et une électrode encastrée de type p 4d. Par la suite, un agent de réserve 5 est déposé sur celles-ci et, ensuite, formé avec des ouvertures circulaires sur l'électrode de grille 4b par photogravure. Ensuite, l'électrode de grille 4b et le film d'isolation 3 sont gravés par gravure ionique réactive (RIE) en utilisant l'agent de réserve 5 comme masque. Ensuite, comme montré sur la figure 8D, une couche sacrificielle 6 d'aluminium est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long d'une direction inclinée selon un angle donné par rapport à la direction verticale afin d'avoir une épaisseur d'environ 100 nm. Par la suite, une couche de matériau d'émetteur 7 de molybdène ou similaire est déposée par dépôt en phase gazeuse assisté par faisceau électronique le long de la direction verticale. Dans ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 est développée sur la couche sacrificielle 6 et sur la couche épitaxiale de type n 13 et prend la forme d'un cône sur la couche épitaxiale de type n 13 pour former une pluralité d'émetteurs 7a (un seul est montré) . Ensuite, comme montré sur la figure 8E, la couche sacrificielle 6 est enlevée par gravure dans une solution d'acide phosphorique ou similaire. Par ce procédé, la couche de matériau d'émetteur 7 sur la couche sacrificielle 6 est enlevée et, donc, les émetteurs 7a sont exposés. Enfin, un film métallique de Ti et d'Au ou similaire est déposé sur le dessous du substrat de silicium de type n 11, par pulvérisation cathodique, pour former une électrode de substrat 8. Ensuite, en court-circuitant l'électrode encastrée de type p 4d et l'électrode de substrat 8, qui devient une électrode de cathode, via un circuit externe, la couche épitaxiale de type n 13 sur la couche encastrée de type p 12 fonctionne comme une résistance de pincement. La figure 9 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le troisième exemple de la présente invention. Une vue en coupe prise le long de la ligne A-B sur la figure 9 correspond à la figure 8E. Dans le troisième exemple, l'électrode de cathode peut être mise en conduction à partir du dessous de l'élément. Donc, il n'est pas nécessaire d'agencer de câble conducteur pour l'électrode de cathode sur la surface supérieure de l'élément, de sorte que l'orbite des électrons émis est empêchée de varier du fait de l'influence d'un champ électrique provoqué par ce câble conducteur. La couche conductrice de type p 14 est connectée à l'électrode encastrée de type p 4d au niveau de parties de contact de couche encastrée 4e. Dans le troisième exemple, la couche diffusée de type p dans le second exemple n'est pas formée du côté de l'électrode de grille 4b prévue sur la couche épitaxiale de type n 13. D'autre part, la couche diffusée de type p peut être formée, de manière sélective, sur la couche épitaxiale de type n 13. Maintenant, le quatrième exemple de la présente invention va être décrit. La figure 10 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon le quatrième exemple de la présente invention. Sur la figure 10, une couche encastrée de type p 12 d'une concentration d'environ 1015 cm 3 et d'une épaisseur d'environ 5 um est formée sur un substrat de silicium de type n 11 connecté à une électrode de substrat 8 qui devient une électrode de cathode. De plus, une couche épitaxiale de type n 13 d'une épaisseur d'environ 6 um est formée sur le substrat de silicium de type n 11 et sur la couche encastrée de type p 12. La couche encastrée de type p 12 est connectée, via une couche conductrice de type p 14, à une électrode encastrée de type p 4d formée sur la couche conductrice de type p 14. De plus, une couche diffusée de type p 9 d'une concentration d'environ 2X1015 cm3 est formée, de manière sélective, d'une épaisseur d'environ 1 um à la surface de la couche épitaxiale de type n 13, de manière à être partiellement connectée à la couche conductrice de type p 14. Sur la couche épitaxiale de type n 13 et sur la couche diffusée de type p 9 est formé un film d'isolation 3 sous la forme d'un film d'oxyde d'une épaisseur d'environ 500 nm. Le film d'isolation 3 est formé avec des ouvertures dans les régions de formation d'émetteurs. Des émetteurs coniques pointus 7 constitués de molybdène sont formés aux ouvertures du film d'isolation 3 et une électrode de grille 4b est formée sur le film d'isolation 3 de manière à entourer les émetteurs 7a. En court-circuitant l'électrode de substrat 8, qui devient une électrode de cathode, et l'électrode encastrée de type p 4d ou en fixant une différence de potentiel constante entre celles-ci, la couche épitaxiale de type n 13 intercalée entre la couche diffusée de type p 9 et la couche encastrée de type p 12 fonctionne comme une résistance de pincement. Avec cet agencement, même lorsque l'électrode de cathode est mise en conduction à partir du dessous du substrat, il est possible de ne pas produire de couche conductrice à la surface de la couche épitaxiale de type n sous l'électrode de grille. Maintenant, le cinquième exemple de la présente invention va être décrit. La figure 11 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ électrique selon le cinquième exemple de la présente invention. Dans le cinquième exemple, en plus de la connexion entre l'électrode encastrée de type p 4d et la couche conductrice de type p 14 montrée sur le quatrième exemple, l'électrode encastrée de type p 4d est connectée à l'électrode de substrat 8, qui devient une électrode de cathode, via la couche épitaxiale de type n 13 et le substrat de silicium de type n 11. Avec cet agencement, la couche diffusée de type p 9 et la couche encastrée de type p 12 peuvent etre fixées sensiblement égales en potentiel à l'électrode de cathode sur l'élément, de sorte que la couche épitaxiale de type n 13, intercalée entre la couche diffusée de type p 9 et la couche encastrée de type p 12, fonctionne comme une résistance de pincement. La figure 12 est une vue plane de la cathode froide à émission de champ électrique selon le cinquième exemple de la présente invention. Une vue en coupe prise le long de la ligne A-B sur la figure 12 correspond à la figure 11. Comme montré sur la figure 12, une partie de contact de couche encastrée 4e et une partie de contact de couche épitaxiale 4f sont connectées à l'électrode encastrée de type p 4d. La couche conductrice de type p 14 est connectée à l'électrode encastrée de type p 4d au niveau de la partie de contact de couche encastrée 4e, tandis que la couche épitaxiale de type n 13 est connectée à l'électrode encastrée de type p 4d au niveau de la partie de contact de couche épitaxiale 4f. Avec cet agencement, étant donné que l'électrode de cathode, la couche diffusée de type p 9 et la couche encastrée de type p 12 peuvent etre mises en conduction à partir du dessous du substrat, l'électrode de grille 4b est la seule électrode à être mise en conduction vers l'extérieur à partir du côté supérieur du substrat, de sorte que l'assemblage de l'élément peut être simplifié. Les figures 13A et 13B montrent un exemple d'une caractéristique de courant de saturation de la résistance de pincement dans la cathode froide à émission de champ électrique de la présente invention. La figure 13A montre une caractéristique de courant lorsque la tension est appliquée à l'émetteur 7a dans les conditions où la concentration de la couche 15 -3 épitaxiale de type n 13 est de 10 cm 3 et son épaisseur est de 5 um et où la longueur de la résistance de pincement, c'est-à-dire la longueur de la couche diffusée de type p 9, est fixée à 20 um. Comme montré sur la figure 13A, lorsque la tension supérieure à plusieurs volts est appliquée, le courant devient constant à environ 2,5 mA du fait de l'effet de pincement. La figure 13B montre une relation entre la longueur de la couche diffusée de type p 9, c' est-à- dire la longueur de résistance de la résistance de pincement, et sa valeur de courant de saturation. Comme montré sur la figure 13B, la valeur de courant de saturation diminue alors que la longueur de la couche diffusée de type p 9 augmente. Donc, en ajustant la longueur de la couche diffusée de type p 9, le courant qui circule dans l'émetteur 7a peut être facilement contrôlé, par exemple, à une valeur inférieure à 10 mA qui correspond au courant de claquage par court-circuit pour l'émetteur constitué de molybdène. La valeur de courant de saturation peut également être contrôlée en modifiant la concentration ou l'épaisseur de la couche épitaxiale de type n 13. Dans les exemples précédents, l'émetteur est formé par le film métallique de molybdène ou similaire. Cependant, le matériau d'émetteur n' est pas limité à un métal. Spécifiquement, la présente invention est également applicable à une cathode froide à émission de champ électrique comportant un émetteur pointu constitué de silicium ou à une cathode froide à émission de champ électrique comportant un émetteur formé en recouvrant du silicium d'un mince film métallique. Dans ce cas, le courant de claquage par court-circuit lors d'une décharge varie en fonction de la résistivité du matériau d'émetteur, de la forme de l'émetteur et même de la réactivité d'un matériau de la couche de masse. De plus, dans la description précédente, une seule résistance de pincement sous la forme de la couche diffusée de type n ou de la couche épitaxiale de type n est prévue pour un émetteur ou une pluralité d'émetteurs, de sorte que le courant de saturation de la résistance de pincement est fixé de manière à fournir un courant pour l'émetteur qui soit inférieur au courant de claquage par court-circuit de l'émetteur. Cependant, la présente invention est également applicable à un cas où une pluralité d'émetteurs sont divisés ou fractionnés et le nombre correspondant de résistances de pincement est prévu pour ceux-ci. Spécifiquement, la couche diffusée de type n ou la couche épitaxiale de type n sous les émetteurs est divisée d'une manière isolée ou par jonction pn afin de former l'élément comportant une pluralité de résistances de pincement indépendantes. Avec cet agencement, l'élément est applicable à un dispositif, tel qu'un tube à onde progressive, qui requiert une valeur de courant supérieure au courant de claquage par court-circuit, par exemple, supérieure à 10 mA, auquel l'émetteur en molybdène est fondu. Spécifiquement, dans le cas de l'élément qui requiert le courant de cathode de 50 mA, en divisant la couche diffusée de type n ou la couche épitaxiale de type n pour fournir plus de cinq résistances de pincement, chaque résistance de pincement peut être réglée pour fournir un courant pour l'émetteur qui soit inférieur à une valeur à laquelle l'émetteur est fondu. De plus, lorsque la cathode froide à émission de champ électrique est appliquée à un dispositif d'affichage tel qu'un canon à électrons, étant donné que le fonctionnement est normalement requis sous vide, son remplacement est difficile après l'incorporation du canon à électrons dans le dispositif d'affichage. Particulièrement, dans le cas d'un affichage à panneau plat, lorsque l'élément est endommagé du fait d'un court-circuit lors d'une décharge entraînant la modification de la quantité de courant de décharge du canon à électrons dans cette partie, une différence est provoquée par rapport à la luminance périphérique ou un point sombre subsiste, de sorte qu'il en résulte une défaillance du dispositif. Compte tenu de cela, en appliquant les cathodes à émission de champ électrique, présentant chacune la caractéristique de courant de saturation atteinte par la résistance de pincement, au dispositif d'affichage à panneau plat comme canons à électrons, chacun d'eux n'étant pas sujet à des dommages par court-circuit même lors de l'apparition d'une décharge, les canons à électrons peuvent fonctionner sans dommages, de sorte que le fonctionnement d'affichage de longue durée est atteint. Le dispositif d'affichage n'est pas limité à l'affichage à panneau plat, mais concerne également un tube à rayons cathodiques (CRT) pour affichage ou similaire. REVENDICATIONS 1. Cathode froide à émission de champ électrique comprenant un émetteur pointu (Va), une électrode de grille (4b) présentant une ouverture entourant ledit émetteur (7a) et une électrode de cathode (4a) connectée audit émetteur (Va), dans laquelle une résistance de pincement, présentant une caractéristique de courant de saturation, est prévue entre ledit émetteur (7a) et ladite électrode de cathode (4a). 2. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 1, dans laquelle ladite résistance de pincement est formée sur un film de silicium de type n connecté audit émetteur (7a) et à ladite électrode de cathode (4a), et dans laquelle ledit film de silicium de type n est en contact avec un film de silicium de type p qui est connecté électriquement à ladite électrode de cathode (4a), au moins à un de ses côtés faisant face audit émetteur (7a). 3. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 2, dans laquelle une couche de silicium de type p connectée électriquement audit film de silicium de type p est formée, de manière sélective, à une surface dudit film de silicium de type n à un côté de ladite électrode de grille (4b). 4. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 2, dans laquelle ladite résistance de pincement présente une tension de maintien non inférieure à une tension appliquée entre ladite électrode de grille (4b) et ladite électrode de cathode (4a) et une valeur de courant de saturation plus petite qu'un courant de claquage par court-circuit dudit émetteur (7a). 5. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 3, dans laquelle ladite résistance de pincement présente une tension de maintien non inférieure à une tension appliquée entre ladite électrode de grille (4b) et ladite électrode de cathode (4a) et une valeur de courant de saturation plus petite qu'un courant de claquage par court-circuit dudit émetteur (7a). 6. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 4, dans laquelle ledit film de silicium de type n est formé sur un substrat de silicium de type n (11) connecté à ladite électrode de cathode (4a) à son dessous et sur ledit film de silicium de type p formé sur ledit substrat de silicium de type n (11). 7. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 6, dans laquelle ledit film de silicium de type p et ledit film de silicium de type n sont connectés, via une électrode métallique à un côté supérieur dudit substrat de silicium de type n (11). 8. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 5, dans laquelle ledit film de silicium de type n est formé sur un substrat de silicium de type n (11) connecté à ladite électrode de cathode (4a) à son dessous et sur ledit film de silicium de type p formé sur ledit substrat de silicium de type n (11). 9. Cathode froide à émission de champ électrique selon la revendication 8, dans laquelle ledit film de silicium de type p, ladite couche de silicium de type p et ledit film de silicium de type n sont connectés, via une électrode métallique, à un côté supérieur dudit substrat de silicium de type n (11). 10. Cathode froide à émission de champ électrique comprenant une pluralité d'émetteurs pointus (7a), une électrode de grille (4b) présentant des ouvertures entourant chacune un desdits émetteurs (7a) et une électrode de cathode (4a) connectée auxdits émetteurs (Va), dans laquelle des résistances de pincement présentant chacune une caractéristique de courant de saturation sont prévues entre lesdits émetteurs (7a) et ladite électrode de cathode (4a), respectivement. 11. Dispositif d'affichage, caractérisé en ce qu'il utilisant ladite cathode froide à émission de champ électrique de la revendication 1 comme canon à électrons du dispositif d'affichage. 12. Dispositif d'affichage selon la revendication 11, dans lequel le dispositif d'affichage est un affichage à panneau plat. 13. Dispositif d'affichage selon la revendication 11, dans lequel le dispositif d'affichage est un tube à rayons cathodiques pour affichage.