(57)【要約】【課題】  低テーパー角、厚膜化、Ｎａブロック能力の確保が同時に実現する上部電極を被覆する層間絶縁層を得る。【解決手段】  ガラス基板側、すなわちフィールド絶縁層１４側にドライエッチング速度の遅い酸素含有量の多いＳｉ化合物（ＳｉＯ2）１５−１、表面側すなわちエッチングレジスト１９側にドライエッチング速度の速い窒素含有量の多いＳｉ化合物（ＳｉＮ）１５−２を用い、ドライエッチングガス中の酸素添加量に関わらずガラス基板側の膜となる層間絶縁層の順テーパー形状の加工を可能とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
前記薄膜型電子源は、電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層がシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記積層膜は、前記シリコン窒化膜が前記上部バス電極配線側に位置することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
【請求項３】
下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
前記薄膜型電子源は、電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層は、シリコン酸窒化膜とシリコン窒化膜との積層膜からなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記積層膜は、前記シリコン窒化膜が前記上部バス電極配線側に位置することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
前記薄膜型電子源は、電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層問絶縁層は、シリコン酸窒化膜と該シリコン酸窒化膜の上層に形成したシリコン窒化膜とからなる積層膜であり、
前記シリコン酸窒化膜は、窒素の含有濃度が前記シリコン窒化膜側で高い濃度傾斜を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
下部電極と上部電極、および前記下部電極と上部電極の間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と前記上部電極との間に電圧を印加することで前記電子加速層と積層した領域で前記上部電極側より電子を放出する多数の薄膜型電子源をマトリクス状に配置した陰極基板と、前記電子源のそれぞれに対応して配置した複数色の蛍光体層を有する蛍光体基板とを具備する画像表示装置であって、
薄膜型電子源は、電子加速層の前記領域の外側で前記下部電極と、前記上部電極への給電線となる上部バス電極を絶縁する層間絶縁層を有しており、
前記上部電極は、前記層間絶縁膜の側縁から当該層間絶縁層の上層に有して当該上部電極に給電する上部バス電極配線を覆う如く形成されており、
前記層間絶縁層は、前記上部バス電極側で窒化シリコン濃度が高い傾斜組成を有するシリコン酸窒化膜からなることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体内で加速された電子を放出する薄膜型陰極を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷陰極アレイを形成したパネルを用いた画像表示装置に電界放出型画像表示装置（ＦＥＤ）と呼ばれるものがある。冷陰極としては、例えば固体内で加速された電子（ホットエレクトロンなど）を放出する薄膜型陰極などがある。このような薄膜型陰極を用いたＦＥＤパネルは、ホットエレクトロンを透過させるため１０ｎｍ以下の極薄の上部電極を用いる。そのため、上部電極を断線させないようカソードの層間絶縁層は低角度のテーパー加工を必要とする。
【０００３】
また、ＦＥＤパネルは、カソード基板とアノード基板をフリットガラスで封着するため、一般にフリットガラスと熱膨張係数が合うソーダライム系ガラス基板を用いる。ソーダライムガラスは封着熱工程でナトリウム（Ｎａ）を析出するため、カソードがＮａで汚染される恐れがあった。
【０００４】
さらに、ＦＥＤは配線マトリクスを用いるため、配線間の素子容量をできる限り小さくしすることで、ドライバICの電流負荷、消費電力を減らすことが求められており、厚い層間絶縁膜が必要である。
【０００５】
特許文献１には下部電極と上部バス電極間に形成する第２保護絶縁層（本発明の層間絶縁層に相当）にシリコン（Ｓｉ）窒化膜、またはＳｉ酸化膜を用い、酸素（Ｏ2）を添加したＣＦ4やＳＦ6などのフッ素系ガスを用いて下部電極およびその陽極酸化膜と選択性を確保してエッチングする技術が開示されている。また、特許文献２にはソーダライム系のガラス基板上にＳｉ窒化膜とＳｉ酸化膜またはアルミニウム（Ａｌ）酸化膜の積層膜を成膜し、ナトリウム（Ｎａ）析出をブロックするアンダーコート膜として用いる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６７５０３号公報
【特許文献２】特開２００２−３５２６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＦ4等のエッチングガスを用いてＳｉ化合物をテーパエッチするには、エッチングガス中の酸素添加量を増やし、レジストを後退させながらドライエッチングする必要がある。しかしながら、酸素添加量を増やすと同時にレジストの膜減りが速くなりレジストが消失する時間が短くなるため、テーパーエッチングできる層間絶縁層の膜厚は制限される。そのため、層間絶縁層を厚膜化して素子容量を下げることが難しい。
【０００７】
また、ＦＥＤパネルに形成するカソード回路等の素子容量を下げるため誘電率の低いＳｉ酸化物を用いた場合、このＳｉ酸化物がＳｉ窒化物に比べドライエッチング速度が低いため、Ｏ2添加エッチングガスでテーパーエッチングできる膜厚が薄く、やはり素子容量を下げることが難しい。
【０００８】
さらに、Ｓｉ酸化物はＳｉ窒化膜にくらべＮａブロック能力が低く、カソードが汚染される問題もある。Ｎａ汚染防止にはＳｉ窒化膜を含むアンダーコート膜を用いることが有効であるが、アンダーコート膜の成膜がカソード基板製造コストを上昇させる。
【０００９】
一方、Ｓｉ窒化物を用いる場合は、Ｓｉ窒化物がＳｉ酸化物よりエッチング速度が速いため、Ｏ2添加エッチングガスを用いてもＳｉ酸化物より厚い膜をテーパーエッチングすることができるが、Ｓｉ酸化物より誘電率が高いため、やはり素子容量を下げることが難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、Ｓｉ酸化膜（例えばＳｉＯ2、以下同様）とＳｉ窒化膜（例えばＳｉＮ、以下同様）の積層膜、またはＳｉ酸化膜とＳｉ酸窒化膜の積層膜、あるいはＳｉ酸窒化膜（ＳｉＯxＮy、以下単にＳｉＯＮと記す）からなる層間絶縁膜中の窒素（Ｎ）含有量をガラス基板側で少なく、層間絶縁層の表面側で多くした傾斜組成を用いた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による層間絶縁層を用いることで、低テーパー角、厚膜化、Ｎａブロック能力の確保が同時に実現可能であり、低素子容量、低コストのＦＥＤを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明によるＦＥＤを説明するホットエレクトロン放出型のＭＩＭ型陰極の構成図である。なお、ここではホットエレクトロン放出型の陰極としてＭＩＭ型を用いて説明するが、薄い上部電極を用いる他の形式の薄膜型陰極にも同様に適用できる。
【００１４】
図１（ａ）は要部平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。図１において、まずガラス基板１０上にデータ電極となる下部電極（アルミニウムＡｌとネオジムＮｄの合金:Ａｌ―Ｎｄ）１１、Ａｌ表面を陽極酸化して形成するトンネル絶縁層１２、上部電極１３が積層され電子放出部を形成している。
【００１５】
トンネル絶縁層１２以外の部分は陽極酸化で形成するフィールド絶縁膜１４と本発明の層間絶縁膜１５で走査電極と電気的に分離されており、上部電極１３は金属下層（例えばＣｒ、以下Ｃｒ）１６、ＡｌまたはＡｌ合金（Ａｌ―Ｎｄ）層の金属中間層１７、金属上層（例えばＣｒ、以下Ｃｒ）１８からなる走査電極と配線の片側（トンネル絶縁層１２方向に張り出した金属下層１６側:矢印Ａで示した）で接続されており、反対側で当該金属下層１６のアンダーカット（矢印Ｂで示した）により分離されている。層間絶縁層１５はフィールド絶縁層１４とガラス基板１０を被覆するように形成されている。
【実施例１】
【００１６】
図２は、層間絶縁層の実施例１を説明する模式断面図である。層間絶縁層の実施例１は、図２に示すＳｉ酸化物（ＳｉＯ2）１５−１とＳｉ窒化物（ＳｉＮ）１５−２の積層膜をフィールド絶縁層１４の上に積層した構成である。
【００１７】
図２において、この実施例１の層間絶縁層は、フィールド絶縁層１４の上にＳｉ酸化物１５−１とＳｉ窒化物１５−２をこの順で積層した、その上層にドライエッチング用のエッチングレジスト１９を塗布し、端面を露出した形状にパターニングする。この端面は、後工程で上部電極を被覆する部分である。エッチング加工前の状態を点線で示した。
【００１８】
ガラス基板側、すなわちフィールド絶縁層１４側にドライエッチング速度の遅い酸素含有量の多いＳｉ化合物（ＳｉＯ2）、表面側すなわちエッチングレジスト１９側にドライエッチング速度の速い窒素含有量の多いＳｉ化合物（ＳｉＮ）を用いることにより、ドライエッチングガス中の酸素添加量に関わらずガラス基板側の膜となる層間絶縁層の順テーパー形状の加工が可能となる。
【００１９】
また、ドライエッチングガス中の酸素添加量を、エッチングレジスト１９のエッチング速度が表面側の膜のエッチング速度より速くなるように、酸素添加量を調節してエッチングレジスト１９を後退させても、表面側の膜を順テーパー形状に加工することができる。
【実施例２】
【００２０】
図３は、層間絶縁層の実施例２を説明する模式断面図である。図３において、層間絶縁層の実施例２は、Ｓｉ酸窒化物（ＳｉＯＮ）１５−３の上にＳｉ窒化物（ＳｉＮ）１５−２を形成した積層膜とした。Ｓｉ酸窒化物（ＳｉＯＮ）１５−３の膜厚はＳｉ窒化物（ＳｉＮ）１５−２よりも厚くした。そして、その上層にドライエッチング用のエッチングレジスト１９を塗布し、端面を露出した形状にパターニングする。この端面は、後工程で上部電極を被覆する部分である。エッチング加工前の状態を点線で示した。
【００２１】
ガラス基板側、すなわちフィールド絶縁層１４側にドライエッチング速度の遅い酸素含有量の多いＳｉ酸窒化物（ＳｉＯＮ）１５−３、表面側すなわちエッチングレジスト１９側にドライエッチング速度の速い窒素含有量の多いＳｉ化合物（ＳｉＮ）１５−２を用いることにより、ドライエッチングガス中の酸素添加量に関わらずガラス基板側の膜となる層間絶縁層の順テーパー形状の加工が可能となる。
【００２２】
また、実施例１と同様に、ドライエッチングガス中の酸素添加量を、エッチングレジスト１９のエッチング速度が表面側の膜のエッチング速度より速くなるように、酸素添加量を調節してエッチングレジスト１９を後退させても、表面側の膜を順テーパー形状に加工することができる。
【実施例３】
【００２３】
図４は、層間絶縁層の実施例３を説明する模式断面図である。図４において、層間絶縁層の実施例３は、Ｎ含有量をガラス基板側（フィールド絶縁層側）で少なくし、層間絶縁層の表面側で多くした傾斜組成のＳｉ酸窒化膜（ＳｉＯＮ）１５−４としたものである。傾斜組成のＳｉ酸窒化膜（ＳｉＯＮ）１５−４は、ガラス基板側のフィールド絶縁層１４に接する面でＳｉ酸化物であり、エッチングレジスト１９に接する面でＳｉ窒化物である場合も含まれる。
【００２４】
実施例３も、ガラス基板側でドライエッチング速度の遅い酸素含有量の多いＳｉ化合物、表面側でドライエッチング速度の速い窒素含有量の多いＳｉ化合物を用いることにより、ドライエッチングガス中の酸素添加量に関わらずガラス基板側の膜の順テーパー形状の加工が可能となる。またドライエッチングガス中の酸素添加量をレジストのエッチング速度が、表面側の膜のエッチング速度より速くなるように、酸素添加量を調節することによりレジスト１９を後退させ、表面側の膜を順テーパー形状に加工することができるが、傾斜組成のＳｉ酸窒化膜（ＳｉＯＮ）１５−４の場合は、レジスト１９を後退させずとも、膜のエッチング速度が連続的に変化することを利用し、順テーパー形状に加工することができる。
【００２５】
また、誘電率の低い酸素量の多いＳｉ化合物とＮａブロック能力の高い窒素量の多いＳｉ化合物が積層されることにより、ＦＥＤに求められる低素子容量と、ガラス基板からのＮａ汚染防止能力を得ることが可能となる。これらの絶縁膜の形成法としてはＳｉターゲットを用いた反応性スパッタでの酸素添加量と窒素添加量を不連続あるいは連続的に変えるか、あるいはプラズマＣＶＤでの原料ガス中の酸化物材料（ＳｉＨ4―Ｎ2Ｏ,Ｏ2等）と窒化物材料（ＳｉＨ4―ＮＨ3、Ｎ2等）等の添加量を不連続あるいは連続的に変えることにより実現可能である。
【００２６】
図５は、ＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置の全体構成例を説明する模式平面図である。なお、図５では、主として電子源を有する一方のガラス基板（カソード基板或いは陰極基板となるガラス基板）１０の平面を示すが、一部に蛍光体を形成した他方のガラス基板（蛍光体基板、表示側基板、カラーフィルタ基板）は、その内面に有するブラックマトリクス１２０と蛍光体１１１，１１２，１１３のみを部分的に示し、他方のガラス基板自体は図示していない。
【００２７】
ガラス基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号線（データ線、信号電極配線）を構成する下部電極１１、走査線駆動回路６０に接続して信号線と直交配置された走査線（走査電極配線）２１を構成する金属下層１６と金属中間層１７および金属上層１８、保護絶縁膜（フィールド絶縁膜）１４、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、陰極（電子放出部、電子源）は、上部バス電極に接続し、絶縁層を介して下部電極１１に積層する上部電極（図示せず）で形成され、絶縁層の薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分を覆った上部電極から電子が放出される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるＦＥＤを説明するホットエレクトロン放出型のＭＩＭ型陰極の構成図である。
【図２】層間絶縁層の実施例１を説明する模式断面図である。
【図３】層間絶縁層の実施例２を説明する模式断面図である。
【図４】層間絶縁層の実施例３を説明する模式断面図である。
【図５】ＭＩＭ型薄膜電子源を用いた画像表示装置の全体構成例を説明する模式平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０・・・カソード基板を構成するガラス基板、１１・・・下部電極、１２・・・トンネル絶縁層、１３・・・上部電極、１４・・・フィールド絶縁層、１５・・・層間絶縁層、１５−１・・・Ｓｉ酸化物、１５−２・・・Ｓｉ窒化物、１５−３・・・Ｓｉ酸窒化物、１５−４・・・傾斜組成のＳｉ酸窒化膜、１６・・・金属下層、１７・・・金属中間層、１８・・・金属上層、１９・・・エッチングレジスト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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