(57)【要約】  陰極構造（１２）、陰極構造（１２）から離間された陽極構造（１３）および制御格子（１５）を含み、陰極構造（１２）および陽極構造（１３）は個別に形成されると共にスペーサ（１４）を挿設して一緒に接合され、ならびに、制御格子（１５）が陽極構造（１２）に組み込まれている、高周波、冷陰極、三極管タイプ、フィールドエミッタ真空管が本明細書において開示されている。
2010515217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極構造（１２）、陰極構造（１２）から離間された陽極構造（１３）および制御格子（１５）を含み、陰極構造（１２）および陽極構造（１３）は個別に形成されると共にスペーサ（１４）の挿設を伴って一緒に接合され；制御格子（１５）が陽極構造（１２）に組み込まれていることを特徴とする、冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管（１１；１１’）。
【請求項２】
陰極構造（１２）が、第１の導電性基板（１６）、第１の導電性基板（１６）上に形成された第１の絶縁層（１７）、第１の導電性基板（１６）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（１７）を貫通して形成された第１のリセス（１８）、および第１のリセス（１８）中に、第１の導電性基板（１６）とオーミック接触で形成された放出端（１９）を含む、請求項１に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項３】
陽極構造（１３）が、第２の導電性基板（２０）、第２の導電性基板（２０）と格子（１５）との間に形成された第２の絶縁層（２１）、格子（１５）とスペーサ（１４）との間に形成された第３の絶縁層（２２）、第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）、格子（１５）および第２の絶縁層（２１）を貫通して形成された第１のリセス構造（２３，２４）を含む、請求項１または２に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項４】
第１のリセス構造（２３，２４）が、第２の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して形成された第１の広幅リセス（２３）と、第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２１）を貫通して第１の広幅リセス（２３）中に形成された第１の狭幅リセス（２４）とを含む、請求項３に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項５】
リセス（１８，２３，２４）が、放出端（１９）が第２の導電性基板（２０）の露出面に対向する様式で垂直に位置合わせされており、ならびに、スペーサ（１４）が、リセス（１８，２３，２４）および放出端（１９）がスペーサ（１４）の間に配置されるようリセス（１８，２３，２４）の外に配置されている、請求項２から４に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項６】
第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）、格子（１５）および第２の絶縁層（２１）を貫通して形成された第２のリセス構造（５１，５２）；ならびに、第２のリセス構造（５１，５２）中に形成されたゲッター材料（４７）をさらに含む、請求項３から５のいずれかに記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項７】
第２のリセス構造（５１，５２）が、第２の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して形成された第２の広幅リセス（５１）と、第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２１）を貫通して第２の広幅リセス（５１）中に形成された第２の狭幅リセス（５２）とを含み；ならびに、ゲッター材料（４７）が第２の狭幅リセス（５２）中に配置されている、請求項６に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項８】
第１のリセス構造（２３，２４）がスペーサ（１４）により第２のリセス構造（５１，５２）から分離されている、請求項６または７に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項９】
・陰極構造（１２）および陽極構造（１３）を個別に形成する工程；
・制御格子（１５）を形成する工程；
・スペーサ（１４）を挿設して、陰極構造（１２）と陽極構造（１３）とを一緒に接合する工程；
を含み、ならびに
制御格子（１５）が陽極構造（１２）に組みこまれて形成されることを特徴とする、冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管（１１；１１’）の製造方法。
【請求項１０】
陰極構造（１２）を形成する工程が：
・第１の導電性基板（１６）を形成する工程；
・第１の絶縁層（１７）を第１の導電性基板（１６）上に形成する工程；
・第１の導電性基板（１６）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（１７）を貫通して第１のリセス（１８）を形成する工程；ならびに
・第１のリセス（１８）中に、第１の導電性基板（１６）とオーミック接触させて放出端（１９）を形成する工程
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
陽極構造（１３）を形成する工程が：
・第２の導電性基板（２０）を形成する工程；
・第２の絶縁層（２１）を第２の導電性基板（２０）と格子（１５）との間に形成する工程；
・第３の絶縁層（２２）を格子（１５）とスペーサ（１４）との間に形成する工程；ならびに
・第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）、格子（１５）および第２の絶縁層（２１）を貫通して第１のリセス構造（２３，２４）を形成する工程
を含む、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１のリセス構造（２３，２４）を形成する工程が：
・第２の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して第１の広幅リセス（２３）を形成する工程；ならびに
・第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２１）を貫通して第１の狭幅リセス（２４）を第１の広幅リセス（２３）中に形成する工程
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
リセス（１８，２３，２４）が、放出端（１９）が第２の導電性基板（２０）の露出面に対向する様式で垂直に位置合わせされており、ならびに、スペーサ（１４）が、リセス（１８，２３，２４）および放出端（１９）がスペーサ（１４）の間に配置されるようリセス（１８，２３，２４）の外に配置されている、請求項１０から１２に記載の方法。
【請求項１４】
・第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）、格子（１５）および第２の絶縁層（２１）を貫通して第２のリセス構造（５１，５２）を形成する工程；ならびに
・ゲッター材料（４７）を第２のリセス構造（５１，５２）中に形成する工程
をさらに含む、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２のリセス構造（５１，５２）を形成する工程が：
・第２の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して第２の広幅リセス（５１）を形成する工程；ならびに
・第２の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２１）を貫通して第２の狭幅リセス（５２）を第２の広幅リセス（５１）中に形成する工程；
を含み、
ならびに、ゲッター材料（４７）が第２の狭幅リセス（５２）中に形成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１のリセス構造（２３，２４）がスペーサ（１４）により第２のリセス構造（５１，５２）から分離されている、請求項１５または１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、高周波用途用の半導体真空管の群に属するミクロ／ナノサイズの装置に関し、より具体的には、高周波、冷陰極、三極管タイプ、フィールドエミッタ真空管、ならびに、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知であるとおり、過去３０年において、特に、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｓｐｉｎｄｔによる彼の冷陰極真空管の製造に関する最初の論文（非特許文献１）が発表された後は、高周波、広帯域、放射線非感応性真空管の製造に新たな関心がある。この新たな関心は、従来の旧世代の真空管により利用されてきた熱電子現象の代わりに、電子ビームを発生させるためにフィールドエミッション現象を利用するこのタイプの電子素子が、進行する一方である小型化に適している、という事実により正当化されている。
【０００３】
実際には、従来の真空管は電子放射のために熱電子陰極を使用するという制限をうけており、この陰極は、電子を放射するために約８００から１２００℃もの高い動作温度に達する必要があり、結果として、真空管を作動させるために必要な電力の管理（低電力、すなわち１０Ｗ未満で作動する管において、陰極を加熱するために必要な電力は動作電力より高い場合がある）およびいわゆる加熱時間（熱電子効果開始時間）の管理に関連する問題、ならびに、高周波用途では陰極に近すぎていた（＜２５μｍ）制御格子の安定化にも関連する問題が伴った（例えば非特許文献２を参照のこと）。
【０００４】
逆に、Ｓｐｉｎｄｔにより提案されたフィールドエミッションアレイ（ＦＥＡ）陰極（一般にＳｐｉｎｄｔ陰極として公知である）を有する真空管は、真空電子工学によりもたらされる利点を享受することが可能であり、すなわち、真空においては半導体材料よりもより速い速度に達するという電子の特性を享受することが可能である。すべてのこれらの利点は実質的に加熱時間なしで達成され、電極の熱による不安定性問題を伴うことなく制御格子を陰極に近接して配置することが可能であり、それ故、より高い動作周波数（公称ＧＨｚからＴＨｚ）に達して、熱電子管において必要とされるよりも低い電力で電子生成プロセスを開始させることが可能である。
【０００５】
特に、Ｓｐｉｎｄｔ陰極は、導電性基板上に形成された微細加工された金属フィールドエミッタコーンまたは先端から構成される。各エミッタは、二酸化ケイ素層により基板およびエミッタから絶縁されている、ゲート電極により形成された加速場に、制御格子としても知られる同心状のアパーチャをそれぞれ有する。数十マイクロアンペアを形成することが可能である個別の先端では、大型アレイは、理論的には大きな放射電流密度を形成することが可能である。
【０００６】
Ｓｐｉｎｄｔ陰極の性能は、放出端の、その素材の磨耗による破壊により大幅に限定されており、このために、これら放出端を製造するための画期的な材料の探求に、世界中で多くの試みがなされてきている。
【０００７】
特に、Ｓｐｉｎｄｔ構造は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を冷陰極エミッタとみなすことにより向上された（例えば非特許文献３、または非特許文献４を参照のこと）。カーボンナノチューブは、異なる製造方法を用いて約２から１００ｎｍの範囲の直径および数ミクロンの長さで形成されることが可能である、完全に黒鉛化された、円柱状のチューブである。ＣＮＴは、事実上最良のエミッタと評価され得（例えば非特許文献５を参照のこと）、Ｓｐｉｎｄｔタイプデバイスにおいて理想的なフィールドエミッタであり、これらのフィールドエミッション特性の研究において世界中できわめて多くの試みがなされてきた。
【０００８】
図１は、陰極構造２；側壁スペーサ４により陰極構造２から離間された陽極３；および陰極構造２に組み込まれた制御格子５を含む公知のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極三極管１の概略図を示す。制御格子５が組み込まれた陰極構造２と陽極３とは個別に形成されており、側壁スペーサ４が挿設されて一緒に接合されている。陽極３は陽極として機能する第１の導電性基板から形成されており、一方で、陰極構造２は、第２の導電性基板７；第２の導電性基板７と格子５との間に配置された絶縁層８；第２の導電性基板７の表面が露出されるよう、格子５および絶縁層８を貫通して形成されたリセス９；ならびに、リセス９中に第２の導電性基板７とオーミック接触で形成されて、陰極として機能するＳｐｉｎｄｔタイプ放出端１０を含む多層構造である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔら、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃａｔｈｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ  ｃｏｎｅｓ、  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、第４７巻、１９７６年１２月、５２４８から５２６３ページ
【非特許文献２】Ｃ．Ｂｏｗｅｒ、Ｗ．Ｚｈｕ、Ｄ．Ｓｈａｌｏｍ、Ｄ．Ｌｏｐｅｚ、Ｇ．Ｐ．Ｋｏｃｈａｎｓｋｉ、Ｐ．Ｌ．Ｇａｍｍｅｌ、Ｓ．Ｊｉｎ、Ａ  ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ  ｖａｃｕｕｍ  ｔｒｉｏｄｅ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄｅ、ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、第４９巻、２００２年８月、１４７８から１４８３ページ
【非特許文献３】Ｓ．Ｉｉｊｉｍａ、Ｈｅｌｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅｓ  ｏｆ  ｇｒａｐｈｉｔｉｃ  ｃａｒｂｏｎ、Ｎａｔｕｒｅ、１９９１年、第３５４巻、５６から５８ページ
【非特許文献４】Ｗ．Ｈｅｅｒ、Ａ．Ｃｈａｔｅｌａｉｎ、Ｄ．Ｕｇａｒｔｅ、Ａ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｅｌｄ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｓｏｕｒｃｅ、Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９５年、第２７０巻、第５２３９号、１１７９から１１８０ページ
【非特許文献５】Ｊ．Ｍ．Ｂｏｎａｒｄ、Ｊ．−Ｐ．Ｓａｌｖｅｔａｔ、Ｔ．Ｓｔｏｃｋｌｉ、Ｌ．Ｆｏｒｒｏ、Ａ．Ｃｈａｔｅｌａｉｎ、Ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ：ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ  ｆｏｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｃｌｕｅｓ  ｔｏ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ａ、１９９９年、第６９巻、２４５から２５４ページ
【非特許文献６】Ｙ．Ｍ．Ｗｏｎｇ、Ｗ．Ｐ．Ｋａｎｇ、Ｊ．Ｌ．Ｄａｖｉｄｓｏｎ、Ｂ．Ｋ．Ｃｈｏｉ、Ｗ．Ｈｏｆｍｅｉｓｔｅｒ、Ｊ．Ｈ．Ｈｕａｎｇ、Ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｔｒｉｏｄｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，Ｄｉａｍｏｎｄ  ａｎｄ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ、２００５年、第１４巻、１１から１２号、２０６９から２０７３ページ
【非特許文献７】Ｄｏｕｇｌａｓ  Ｒ．Ｓｐａｒｋｓ、Ｓ．Ｍａｓｓｏｕｄ−ＡｎｓａｒｉおよびＮａｄｅｒ  Ｎａｊａｆｉ、Ｃｈｉｐ−Ｌｅｖｅｌ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  ＮａｎｏＧｅｔｔｅｒｓ、ＩＥＥＥ  ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  ａｄｖａｎｃｅｄ  ｐａｃｋａｇｉｎｇ、第２６巻、第３号、２００３年８月、２７７から２８２ページ
【非特許文献８】Ｙｕｆｅｎｇ  Ｊｉｎ、Ｚｈｅｎｆｅｎｇ  Ｗａｎｇ、Ｌｅｉ  Ｚｈａｏ、Ｐｅｃｋ  Ｃｈｅｎｇ  Ｌｉｍ、Ｊｕｎ  ＷｅｉおよびＣｈｅｅ  Ｋｈｕｅｎ  Ｗｏｎｇ、Ｚｒ／Ｖ／Ｆｅ  ｔｈｉｃｋ  ｆｉｌｍ  ｆｏｒ  ｖａｃｕｕｍ  ｐａｃｋａｇｉｎｇ  ｏｆ  ＭＥＭＳ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、第１４巻、２００４年、６８７から６９２ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本出願人は、制御格子が陰極を覆って形成された、公知のＳｐｉｎｄｔタイプ真空管のトポグラフィ配置構成が、特に以下のような異なる問題を被ることに注目した。
・制御格子に組み込まれた放出端の製造は、典型的には、多層構造（導電性基板−絶縁性酸化物−格子金属）中に放出陰極を配置する必要があるために複雑な技術的プロセスを必要とし、このプロセスは、典型的には、数多くの技術的ステップを必要とし、その複雑さは、異なる技術を統合する困難性に起因する。カーボンナノチューブ製の放出陰極に関しては、その後のカーボンナノチューブの成長を、この目的のために用いられる典型的な技術（ＨＦ−ＣＶＤ、ＰＥ−ＣＶＤ、レーザアブレーション）を用いることにより可能とするよう、例えば、基板の製造に関連する技術的ステップ、従って、典型的には製造に用いられる材料および構造のトポグラフィに関連する技術的ステップを研究する必要がある；
・絶縁層における開口から出る放出端を備えるデバイスにおいて、例えばカーボンナノチューブが放出端として用いられる場合には、制御格子の陰極に対する近接度は、制御格子と放出端との間に短絡を生じさせ、結果的にこのデバイスの機能不良を生じさせ得る；
・金属格子は陰極により放出された電子の無視できない割合を吸収し（約１０％、例えば非特許文献６を参照のこと）、従って、デバイス性能を悪化させる；ならびに
・このタイプのデバイスの動作周波数は、格子と陰極との間の寄生キャパシタンスによって大きく制限されている。実際には、格子および陰極は２枚の平坦、かつ、平行な平面としてモデルされ得ると仮定すると、寄生キャパシタンスはＣ＝ε０εｒ（Ａ／ｄ）であり、式中、ε０は真空誘電率であり、εｒは陰極と格子との間の絶縁材料の比誘電率であり、Ａは格子の面積であり、およびｄは陰極と格子との間の距離である。前述のことから、このタイプのデバイスの動作周波数は、デバイス自体のトポグラフィ特徴に大きく依存していることが明らかである。
【００１１】
本発明は、従って、前述の欠点を少なくとも克服することが可能である冷陰極真空管の画期的なトポグラフィ配置構成、ならびに、画期的な製造方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、添付の特許請求の範囲に定義されているとおり、高周波、冷陰極、三極管タイプ、フィールドエミッタ真空管に関すると共に、その製造方法に関する本発明により達成される。
【００１３】
本発明は、真空管の典型的なトポグラフィを変更することにより、特に、公知のＳｐｉｎｄｔタイプ真空管にあるとおり陰極を覆うのではなく陽極を覆って制御格子を形成し、次いで、陽極およびこれを覆って形成された制御格子と、陽極（および格子）とは常に個別に製造される陰極とを、スペーサを挿設して組み立てることにより前述の目的を達成する。陽極を覆う格子の形成の最中に、陽極と格子との間に追加の絶縁層を形成し、漏れ電流を低減させることが好都合である。
【００１４】
本発明のより良好な理解のために、純粋に一例として意図され、制限的であるとして解釈されるべきではない好ましい実施形態を、添付の図面（すべてが縮尺どおりではない）を参照して説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、公知のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極三極管の概略図を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態による高周波冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管の概略図を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｃ】図３ｃは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｄ】図３ｄは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｅ】図３ｅは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｆ】図３ｆは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｇ】図３ｇは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｈ】図３ｈは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｉ】図３ｉは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｊ】図３ｊは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｋ】図３ｋは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図３ｌ】図３ｌは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陰極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハ横断面図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｅ】図４ｅは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｆ】図４ｆは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｇ】図４ｇは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｈ】図４ｈは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｉ】図４ｉは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｊ】図４ｊは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｋ】図４ｋは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｌ】図４ｌは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図４ｍ】図４ｍは、本発明の実施形態による、図２のＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの横断面図である。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｄ】図５ｄは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｅ】図５ｅは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｆ】図５ｆは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｇ】図５ｇは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｈ】図５ｈは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｉ】図５ｉは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｊ】図５ｊは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｋ】図５ｋは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｌ】図５ｌは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｍ】図５ｍは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｎ】図５ｎは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｏ】図５ｏは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｐ】図５ｐは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図５ｑ】図５ｑは、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、Ｓｐｉｎｄｔタイプ冷陰極フィールドエミッタ三極管の、ゲッター材料が設けられた陽極構造の上面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による、ゲッター材料が設けられたＳｐｉｎｄｔタイプ冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の考察は、当業者が本発明を形成しおよび実施することを可能とするために提示されている。実施形態に対する種々の変更は当業者に対して直ちに明らかであり、本明細書における一般的原理は、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適応され得る。それ故、本発明は表示の実施形態に限定されることは意図されず、本明細書において開示されていると共に添付の特許請求の範囲に定義されている原理および機構に一致する最も広い範囲に従うことが意図される。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態による高周波冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管の概略図を示す。
【００１８】
１１が付された冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管は、陰極構造１２；側壁スペーサ１４により陰極構造１２から離間された陽極構造１３；および陽極構造１３に組み込まれた制御格子１５を含む。陰極構造１２および組み込まれた格子１５を含む陽極構造１３は個別に形成され、次いで、側壁スペーサ１４を挿設して一緒に接合されている。
【００１９】
特に、陰極構造１２は、第１の導電性基板１６；第１の導電性基板１６上に形成された第１の絶縁層１７；第１の導電性基板１６の表面が露出されるよう、第１の絶縁層１７を貫通して形成されたリセス１８；ならびに、第１の導電性基板１６とオーミック接触でリセス１８中に形成されて陰極として機能する、カーボンナノチューブ、ナノワイヤーまたはＳｐｉｎｄｔタイプ先端の形態の放出端１９を含む多層構造である。
【００２０】
陽極構造１３は、陽極として機能する第２の導電性基板２０；第２の導電性基板２０と格子１５との間に形成された第２の絶縁層２１；第２の絶縁層２１の表面が露出されるよう格子１５を貫通して形成された広幅リセス２３と、第２の導電性基板２０の表面が露出されるよう第２の絶縁層２１を貫通して広幅リセス２３中に形成された狭幅リセス２４とを含む二重リセス構造；ならびに、格子１５と側壁スペーサ１４との間に形成され、格子１５の側壁をも覆う第３の絶縁層２２を含む多層構造である。
【００２１】
リセス１８，２３および２４は、放出端１９が第２の導電性基板２０の露出面に対向すると共に、リセス１８，２３および２４および放出端１９が側壁スペーサ１４の間に配置されるよう、側壁スペーサ１４がリセス１８，２３および２４の外に配置されるような様式で、垂直に位置合わせされている。
【００２２】
図３ａから３ｌは、本発明の実施形態による図２の陰極構造１２の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図であり、ここで、同一の符号は、同一の構成部品を指す。さらに、単純化する目的のために、以下の説明は、２つの隣接する陰極構造１２の製造に言及することとし、陰極構造１２のアレイの製造は、単に同一の構造が反復されているリソグラフィマスクの使用を必要とするのみである。
【００２３】
図３ａから３ｌを参照すると、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）製の１から５μｍ厚の絶縁層１７が、例えば単結晶ケイ素（Ｓｉ）製の３００μｍ厚の導電性基板１６上に、考慮されている例においては酸化により形成される（図３ａ）。次いで、例えばフォトレジスト製のマスク層３０が例えば蒸着により絶縁層１７上に形成され（図３ｂ）、次いで、考慮されている例においては３１により指示されるマスクＵＶ露光によりパターン化され（図３ｃ）、その後現像されて、絶縁層１７の選択的部分を露出させるアパーチャを備えるマスク３２が形成される（図３ｄ）。これらのアパーチャは、有利にはシートに対して直角な方向に延びるストリップの形態であり、互いにおよそ５から２０μｍ離間されており、および１から５μｍの幅を有する。
【００２４】
マスク３２を用いて、絶縁層１７の露出された部分がウェットエッチまたはドライエッチされてトレンチ３３が絶縁層１７に形成され、これらのトレンチ３３は絶縁カラム３４により横方向に区切られており、導電性基板１６まで深さ方向に延び、ならびに、マスク３２のアパーチャに対応する形状、幅および間隔を有する（図３ｅ）。さらに、各トレンチ３３は、次いで放出端１９が形成されることとなる、絶縁層１７におけるリセス１８のそれぞれを画定する（図２）。
【００２５】
次いで、図３ｆ、３ｇおよび３ｈに示される第１の実施形態においては、マスク３２が除去される（図３ｆ）と共に、垂直に位置合わせされたカーボンナノチューブ放出端１９（図３ｈ）が、２０ｎｍ厚の触媒層３５（例えばＦｅまたはＮｉ）をウェハ上にキャスティングにより蒸着させることにより、トレンチ３３中に合成される（用いられ得る溶液は、例えば、アセトン中のＦｅ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏである）（図３ｇ）。
【００２６】
第２の、図３ｉおよび３ｌに示される代替的な実施形態においては、マスク３２は除去されず、ウェハ上にスパッタリングにより蒸着される２０ｎｍ厚の触媒層３５用のマスクとして用いられ（図３ｉ）、次いで、絶縁カラム３４とトレンチ３３の側壁とからリフトオフ技術を用いることにより除去される（図３ｌ）。
【００２７】
第３の、代替的な実施形態（図示せず）においては、さらなるリソグラフィステップが、トレンチ３３における触媒層３５をパターン化するために提供され得る。
【００２８】
カーボンナノチューブ放出端１９が、図３ｆおよび３ｇを参照して既述したとおり、すなわち、キャスティングにより蒸着された溶液における触媒から成長される場合、選択性は、反応チャンバにおけるＦｅ（ＮＯ３）３を還元させることにより保証され、この還元は、導電性基板１６のリソグラフィプロセスを経て露出された領域でのみ生じ、一方で、カーボンナノチューブ放出端１９が、図３ｉおよび３ｌを参照して既述したとおり、すなわち、スパッタリングにより蒸着された触媒を経て成長される場合、選択性は、触媒が存在する領域を画定するリソグラフィプロセスにより保証され、この触媒は、合成の最中にクラスター化されなければならない。
【００２９】
図４ａから４ｍは、本発明の実施形態による図２の陽極構造１３の製造における逐次的なステップの最中の半導体ウェハの断面図であり、ここで、同一の符号は、同一の構成部品を指す。さらに、単純化する目的のために、以下の説明は、２つの隣接する陽極構造１３の製造に言及することとし、陽極構造１３のアレイの製造は、単に同一の構造が反復されているリソグラフィマスクの使用を必要とするのみである。
【００３０】
図４ａから４ｍを参照すると、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）製の数ミクロンから数十ミクロンの厚さを有する絶縁層２１が、例えば単結晶ケイ素（Ｓｉ）製の３００μｍ厚の導電性基板２０上に、考慮されている例においては酸化により形成される（図４ａ）。次いで、例えばフォトレジスト製の第１のマスク層３６が例えば蒸着により絶縁層２１上に形成され（図４ｂ）、次いで、考慮されている例においては３７により指示されるマスクＵＶ露光によりパターン化され（図４ｃ）、絶縁層２１の選択的部分を露出させるアパーチャを備える第１のマスク３８が形成されるようその後現像される（図４ｄ）。これらのアパーチャは、有利にはシートに対して直角な方向に延びるストリップの形態であり、互いにおよそ５から５０μｍ離間されており、および１から５μｍの幅を有する。
【００３１】
第１のマスク３８を用いて、絶縁層２１の露出された部分がウェットエッチまたはドライエッチされてトレンチ３９が絶縁層２１に形成され、これらのトレンチは絶縁カラム４０により横方向に区切られており、導電性基板２０まで深さ方向に延び、ならびに、第１のマスク３８のアパーチャに対応する形状、幅および間隔を有する（図４ｅ）。
【００３２】
次いで、第１のマスク３８が除去され（図４ｆ）、トレンチ３９を完全に埋めると共に絶縁カラム４０を覆う例えばフォトレジスト製の第２のマスク層４１が、考慮されている例においては蒸着により形成される（図４ｇ）。次いで、第２のマスク層４１は、第２のマスク層４１の絶縁カラム４０上の部分のみが露出される一方で第２のマスク層４１のトレンチ３９上の部分が覆われたままにされるよう、考慮されている例においては４２により指示されるマスクＵＶ露光によりパターン化され（図４ｈ）、その後、トレンチ３９の底壁および側壁を完全に覆うと共に絶縁カラム４０上にも約１から５０μｍ部分的に延在する第３のマスク４３が形成されるよう現像される（図４ｉ）。
【００３３】
次いで、５０から５００ｎｍ厚の金属格子層４４が、トレンチ３９を完全に埋めると共に絶縁カラム４０を覆うように例えば蒸着によりウェハ上に形成され（図４ｌ）、次いで、第３のマスク４３により露出された絶縁カラム４０の領域を除いて、ウェハの全表面のすべてにわたってリフトオフプロセスを用いて除去され、これにより格子１５が形成される。最後に、格子１５を覆って格子の放出端１９との短絡を防止する目的を有する格子絶縁層２２が、考慮されている例においては酸化により、格子１５上に陽極処理により形成され、それ故、格子の内部垂直側が絶縁カラム４０の内部垂直側から１から２０μｍ離間されたままである図４ｍに示される構造が得られ、これにより、放出された電子は酸化物により被覆されている格子１５によっては集められないため漏れ電流が著しく制限される。通則として、格子１５の寸法は格子−トレンチ距離および格子−格子距離に依存するため、格子１５は、冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管１１の設計用途に応じて変更され得る構造配列プロセスに一致して寸法化されなければならない。
【００３４】
陰極構造１２と、図３および４を参照して記載されているとおり形成された格子１５が組み込まれた陽極構造１３とが位置合わせされ、側壁スペーサ１４の挿設およびこれらの間の真空の形成を介して接合される（真空接合）。側壁スペーサ１４の機能は、陰極構造１２と陽極構造１３との間の電気絶縁性の形成および効果的な真空接合の形成を許容するものである。特に、陽極接合、ガラスフリット接合、共融点接合、はんだ接合、反応接合および融着接合を含む標準的なウェハ−ウェハ真空接合技術が、陰極構造１２および陽極構造１３を結合するために用いられ得る。
【００３５】
このタイプのパッキング技術の主な問題の１つは、陰極構造１２と陽極構造１３との間の空洞内で達する圧力に関係している。例えば、陽極接合においては、空洞内の圧力は酸素の発生により１００から４００Ｔｏｒｒの値に達し、一方で、はんだ接合においてこの空洞内の圧力はガス脱着により２Ｔｏｒｒの値に達し、この圧力は、ウェハがアセンブリの前に加熱されている場合には、１Ｔｏｒｒに低減され得る。従って、真空ウェハ接合技術を用いることによりμＴｏｒｒ未満の圧力を得ることは可能であるが、接合（またはアセンブリ）の結果として生じる材料脱着が生じることとなり、最終圧力は常に比較的高くなってしまう。
【００３６】
フィールドエミッタ真空管１１の良好な作動のためには高品質の真空が必要であるため、本発明の他の態様によれば、通例ゲッターとして知られる、Ｂａ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｆｅなどの特に反応性の材料を含有する領域の形成は、適切に励起される場合には、接合の最中に脱着した分子の捕獲を可能とする。ゲッター材料の詳細な説明については、非特許文献７、および非特許文献８が参考になり得る。
【００３７】
ゲッター材料の本明細書中以降１１’により指示されるフィールドエミッタ真空管への導入は、図５ａから５ｑに示されるとおり陽極構造１３の製造プロセスにおける追加のステップによりなされ得、ここで、図５ａから５ｇは図４ａから４ｇと同一であり、従って再度説明はしないこととする。
【００３８】
図５ａから５ｑを参照すると、一旦第１のマスク３８が除去される（図５ｆ）と共に第２のマスク層４１が形成されると（図５ｇ）、第２のマスク層４１は、第２のマスク層４１の一方のトレンチ３９上の部分のみが露出される一方で第２のマスク層４１の絶縁カラム４０上および他のトレンチ３９上の残りの部分が覆われたままにされるよう、考慮されている例においては４５により指示されるマスクＵＶ露光によりパターン化され（図５ｈ）、その後、絶縁カラム４０とマスクＵＶ露光の際に露出されていなかったトレンチ３９の底壁および側壁とを完全に覆う一方でマスクＵＶ露光の際に露出されていたトレンチ３９の底壁および側壁のみを露出されたままにする第３のマスク４６が形成されるよう現像される（図５ｉ）。
【００３９】
次いで、ミクロン範囲の厚さを有する金属ゲッター層４７が例えば蒸着によりウェハ上に形成され（図５ｌ）、次いで、第３のマスク４６によって覆われていなかったトレンチ３９を除きウェハの全表面のすべてにわたって、リフトオフプロセスを用いて除去した（図５ｍ）。次いで、例えばフォトレジスト製の第３のマスク層４８が、トレンチ３９を完全に埋めると共に絶縁カラム４０を覆うように、考慮されている例においては蒸着によりウェハ上に形成され、次いで、第３のマスク層４８の絶縁カラム４０上の部分のみを露出させる一方で第３のマスク層４８のトレンチ３９上の、および特にゲッター層４７上の部分が覆われたままにされるよう、考慮されている例においては４９により指示されるマスクＵＶ露光によりパターン化される（図５ｎ）。次いで、第３のマスク層４８は、ゲッター４７を含むトレンチ３９を完全に覆うと共に隣接する絶縁カラム４０上にも約１から５０μｍ部分的に延在し、ならびに、ゲッター４７を含まない他のトレンチ３９の底壁および側壁を完全に覆うと共に隣接する絶縁カラム３９上にも約１から５０ｍｍ部分的に延在する第４のマスク５０が形成されるよう現像される（図５ｏ）。
【００４０】
次いで、５０から５００ｎｍ厚の金属格子層４４が、例えば蒸着によりウェハ上に形成され（図５ｐ）、次いで、第４のマスク５０により露出された絶縁カラム３９の領域を除いて、ウェハの全表面のすべてにわたってリフトオフプロセスを用いて除去され、これにより格子１５が形成される。最後に、格子を覆って格子の放出端１９との短絡を防止する目的を有する格子絶縁層２２が、考慮されている例においては酸化により、格子１５上に陽極処理により形成され、それ故、格子の内部垂直側が絶縁カラム３９の内部垂直側から１から５０μｍ離間されたままである図５ｑに示される構造が得られ、これにより、漏れ電流が著しく制限される。格子１５およびゲッター４７は、上面図において、格子絶縁層２２によって完全に覆われているために格子１５が視認可能ではない図６に示されるタイプの環状のパターンを有することが好ましい。
【００４１】
最後に、格子１５およびゲッター４７が組み込まれた陽極構造１３が陰極構造１２に接合されて、図７に示される冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管１１’が形成され、ここで、左側は図２に示されるものと同等であると共に右側は構造的にこの左側に類似しており、すなわち、この右側は、第２の絶縁層２１の表面が露出されるよう格子１５を貫通して形成された広幅リセス５１と、第２の導電性基板２０の表面が露出されるよう第２の絶縁層２１を貫通して広幅リセス５１中に形成された狭幅リセス５２とを含む二重リセス構造を含み、ここで、広幅および狭幅リセス５１，５２は側壁スペーサ１４により広幅および狭幅リセス２３，２４から分離されており、ならびに、ゲッター４７が狭幅リセス５２中に形成されている。
【００４２】
本発明によるフィールドエミッタ真空管の利点は前述から明らかである。特に：
・陰極構造１２ではなく、陽極構造１３への格子１５の組み込みは、格子１５と放出端１９との間のいかなる短絡も防止すると共に、より簡単で、かつ、高度に再現性のある製造プロセスの達成を許容する。
・格子１５と側壁スペーサ１４との間の追加の絶縁層２２、および格子１５の内部垂直側が絶縁層２１の内部垂直側から離間されているという事実は、漏れ電流を著しく低減させる。
・陽極構造１３における導電性基板２０および絶縁層２１の厚さは、陽極２０と格子１５との間のより低い寄生キャパシタンスの達成を許容し、結果的に、より高い動作周波数の到達を許容する。
【００４３】
最後に、本発明のフィールドエミッタ真空管に数多くの変更および変形をなすことが可能であり、添付の特許請求の範囲に定義されているとおり、そのすべてが本発明の範囲に属する。
【００４４】
特に、本発明のフィールドエミッタ真空管の種々の層の厚さおよびそれぞれの製造プロセスの種々のステップは単なる指標であり、特定の必要性に応じて変更され得ることは当業者に理解され得る。
【図１】
2010515217.tif 000003
【図２】
2010515217.tif 000004
【図３ａ】
2010515217.tif 000005
【図３ｂ】
2010515217.tif 000006
【図３ｃ】
2010515217.tif 000007
【図３ｄ】
2010515217.tif 000008
【図３ｅ】
2010515217.tif 000009
【図３ｆ】
2010515217.tif 000010
【図３ｇ】
2010515217.tif 000011
【図３ｈ】
2010515217.tif 000012
【図３ｉ】
2010515217.tif 000013
【図３ｌ】
2010515217.tif 000014
【図４ａ】
2010515217.tif 000015
【図４ｂ】
2010515217.tif 000016
【図４ｃ】
2010515217.tif 000017
【図４ｄ】
2010515217.tif 000018
【図４ｅ】
2010515217.tif 000019
【図４ｆ】
2010515217.tif 000020
【図４ｇ】
2010515217.tif 000021
【図４ｈ】
2010515217.tif 000022
【図４ｉ】
2010515217.tif 000023
【図４ｌ】
2010515217.tif 000024
【図４ｍ】
2010515217.tif 000025
【図５ａ】
2010515217.tif 000026
【図５ｂ】
2010515217.tif 000027
【図５ｃ】
2010515217.tif 000028
【図５ｄ】
2010515217.tif 000029
【図５ｅ】
2010515217.tif 000030
【図５ｆ】
2010515217.tif 000031
【図５ｇ】
2010515217.tif 000032
【図５ｈ】
2010515217.tif 000033
【図５ｉ】
2010515217.tif 000034
【図５ｌ】
2010515217.tif 000035
【図５ｍ】
2010515217.tif 000036
【図５ｎ】
2010515217.tif 000037
【図５ｏ】
2010515217.tif 000038
【図５ｐ】
2010515217.tif 000039
【図５ｑ】
2010515217.tif 000040
【図６】
2010515217.tif 000041
【図７】
2010515217.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月9日(2008.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、真空管の典型的なトポグラフィを変更することにより、特に、公知のＳｐｉｎｄｔタイプ真空管にあるとおり陰極を覆うのではなく陽極を覆って制御格子を形成し、次いで、陽極およびこれを覆って形成された制御格子と、陽極（および格子）とは常に個別に製造される陰極とを、スペーサを挿設して組み立てることにより前述の目的を達成する。陽極を覆う格子の形成の最中に、陽極と格子との間に追加の絶縁層を形成して格子の側壁をも覆い、これにより、漏れ電流をさらに低減させる。国際公開第００／２４０２７号パンフレットは、電子エミッタを有するカソードプレートと、電子エミッタによって放出される電子により励起される燐光体を有するアノードプレートと、電子エミッタにより放出された電子を集束するための真空ブリッジ集束構造とを含むフィールドエミッションデバイスを開示する。真空ブリッジ集束構造は、アノードプレートに装着されたランディングを有し、またアノードプレートから離間した自立構造を設けるためにランディングの上およびそれを超えて延在するブリッジをさらに有する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別に形成されると共にスペーサ（１４）の挿設を伴って一緒に接合された陰極構造（１２）および陽極構造（１３）、ならびに、陽極構造（１２）に組み込まれた制御格子（１５）を含み；陽極構造（１３）が、第１の導電性基板（２０）、第１の導電性基板（２０）と格子（１５）との間に形成された第１の絶縁層（２１）、格子（１５）とスペーサ（１４）との間に形成された第２の絶縁層（２２）、ならびに、第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）、格子（１５）および第１の絶縁層（２１）を貫通して形成された第１のリセス構造（２３，２４）を含み；第１のリセス構造（２３，２４）が、第１の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して形成された第１の広幅リセス（２３）と、第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（２１）を貫通して第１の広幅リセス（２３）中に形成された第１の狭幅リセス（２４）とを含み；ならびに、第２の絶縁層（２２）が第１の広幅リセス（２３）における格子（１５）の側壁を覆うよう形成されている、冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管（１１；１１’）。
【請求項２】
陰極構造（１２）が、第２の導電性基板（１６）、第２の導電性基板（１６）上に形成された第３の絶縁層（１７）、第２の導電性基板（１６）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（１７）を貫通して形成された第３のリセス（１８）、および第３のリセス（１８）中に、第２の導電性基板（１６）とオーミック接触で形成された放出端（１９）を含む、請求項１に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項３】
リセス（１８，２３，２４）が、放出端（１９）が第１の導電性基板（２０）の露出面に対向する様式で垂直に位置合わせされており、ならびに、スペーサ（１４）が、リセス（１８，２３，２４）および放出端（１９）がスペーサ（１４）の間に配置されるようリセス（１８，２３，２４）の外に配置されている、請求項２に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項４】
第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）、格子（１５）および第１の絶縁層（２１）を貫通して形成された第２のリセス構造（５１、５２）；ならびに、第２のリセス構造（５１，５２）中に形成されたゲッター材料（４７）をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項５】
第２のリセス構造（５１，５２）が、第１の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して形成された第２の広幅リセス（５１）と、第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（２１）を貫通して第２の広幅リセス（５１）中に形成された第２の狭幅リセス（５２）とを含み；ならびに、ゲッター材料（４７）が第２の狭幅リセス（５２）中に配置されている、請求項４に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項６】
第１のリセス構造（２３，２４）がスペーサ（１４）により第２のリセス構造（５１，５２）から分離されている、請求項４または５に記載のフィールドエミッタ真空管。
【請求項７】
・陰極構造（１２）および陽極構造（１３）を個別に形成する工程；
・陽極構造（１２）に組み込まれた制御格子（１５）を形成する工程；ならびに
・スペーサ（１４）を挿設して、陰極構造（１２）と陽極構造（１３）とを一緒に接合する工程；
を含み、
陽極構造（１３）を形成する工程が；
・第１の導電性基板（２０）を形成する工程；
・第１の絶縁層（２１）を第１の導電性基板（２０）と格子（１５）との間に形成する工程；
・第２の絶縁層（２２）を格子（１５）とスペーサ（１４）との間に形成する工程；ならびに
・第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）、格子（１５）および第１の絶縁層（２１）を貫通して第１のリセス構造（２３，２４）を形成する工程；
を含み、
第１のリセス構造（２３，２４）を形成する工程が：
・第１の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して第１の広幅リセス（２３）を形成する工程；ならびに
・第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（２１）を貫通して第１の狭幅リセス（２４）を第１の広幅リセス（２３）中に形成する工程；
を含み、
ならびに、第２の絶縁層（２２）が第１の広幅リセス（２３）における格子（１５）の側壁を覆うよう形成される、冷陰極三極管タイプフィールドエミッタ真空管（１１；１１’）の製造方法。
【請求項８】
陰極構造（１２）を形成する工程が；
・第２の導電性基板（１６）を形成する工程；
・第３の絶縁層（１７）を第２の導電性基板（１６）上に形成する工程；
・第２の導電性基板（１６）の表面が露出されるよう、第３の絶縁層（１７）を貫通して第３のリセス（１８）を形成する工程；および
・放出端（１９）を第３のリセス（１８）中に、第２の導電性基板（１６）とオーミック接触させて形成する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
リセス（１８，２３，２４）が、放出端（１９）が第１の導電性基板（２０）の露出面に対向する様式で垂直に位置合わせされて形成されており、ならびに、スペーサ（１４）が、リセス（１８，２３，２４）および放出端（１９）がスペーサ（１４）の間に配置されるようリセス（１８，２３，２４）の外に配置されている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
・第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）、格子（１５）および第１の絶縁層（２１）を貫通して第２のリセス構造（５１，５２）を形成する工程；ならびに
・ゲッター材料（４７）を第２のリセス構造（５１，５２）中に形成する工程
をさらに含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第２のリセス構造（５１，５２）を形成する工程が：
・第１の絶縁層（２１）の表面が露出されるよう、第２の絶縁層（２２）および格子（１５）を貫通して第２の広幅リセス（５１）を形成する工程；ならびに
・第１の導電性基板（２０）の表面が露出されるよう、第１の絶縁層（２１）を貫通して第２の狭幅リセス（５２）を第２の広幅リセス（５１）中に形成する工程；
を含み、
ならびに、ゲッター材料（４７）が第２の狭幅リセス（５２）中に形成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１のリセス構造（２３，２４）がスペーサ（１４）により第２のリセス構造（５１，５２）から分離されている、請求項１０または１１に記載の方法。
【国際調査報告】
2010515217.tif 000043
2010515217.tif 000044
2010515217.tif 000045