(57)【要約】【課題】製造プロセスが容易で、電子ビーム径の制御性が良好な電子放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板１上に、カソード電極を形成するための第１の導電層１２、電子放出膜を形成するための電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３、保護層１４、集束電極を形成するための第２の導電層１５、絶縁層１６、ゲート電極を形成するための第３の導電層１７を積層し、第３の導電層１７より保護層１４までドライエッチングにより開口２０を形成し、次いで、ウエットエッチングにより、保護層１４をエッチングして、開口２０内に電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３の一部を露出させる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子の製造方法であって、
（Ａ）基板上に、第１の導電層と、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層と、保護層と、第２の導電層と、絶縁層と、第３の導電層と、をこの順序で積層した積層体を配置する工程と、
（Ｂ）前記第３の導電層表面から前記保護層まで到達する開口を、ドライエッチングで形成する工程と、
（Ｃ）前記開口を有する、保護層と第２の導電層と絶縁層と第３の導電層からなる積層体をマスクとして、前記保護層をウエットエッチングすることにより、前記電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層の一部を前記開口部内に露出させる工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法。
【請求項２】
前記保護層が、前記工程（Ｂ）において、前記第２の導電層のエッチングレートよりもエッチングレートの低い材料からなる請求項１に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記保護層の材料が金属である請求項１または２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項４】
前記保護層の材料がシリコン窒化物またはシリコン酸化物である請求項１または２に記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１の導電層よりカソード電極が、前記第２の導電層より集束電極が、前記第３の導電層よりゲート電極が、それぞれ構成される請求項１乃至４のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記電子放出体の主成分がカーボンである請求項１乃至５のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記電子放出体が、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンファイバーのいずれかである請求項１乃至５のいずれかに記載の電子放出素子の製造方法。
【請求項８】
複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法であって、前記電子放出素子が請求項１乃至７のいずれかに記載の製造方法により製造されることを特徴とする電子源の製造方法。
【請求項９】
電子源と、電子の照射によって発光する発光部材とを有するディスプレイ装置の製造方法であって、前記電子源が請求項８に記載の製造方法により製造されることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出素子、電子源、画像表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子放出素子には、電界放出型（以下、「ＦＥ型」と称する）や、表面伝導型電子放出素子などがある。
【０００３】
ＦＥ型ではスピントタイプが高効率で期待されているが、スピントタイプの電子放出素子では製造工程が複雑な上、電子ビームが発散しやすい。そのため、電子ビームの広がりを防ぐために、電子放出部上方に集束電極を配置する必要がある。
【０００４】
一方、電子ビーム径がスピントタイプほど広がらない電子放出素子の例として、カソード電極上に、連通する開口（ゲートホール）を有する絶縁層及びゲート電極を配置するともに、開口の底に平坦な薄膜（電子放出膜）を配置し、この膜から電子放出を行わせるものがある。このような平坦な電子放出膜を有する電子放出素子では、電子放出膜上に比較的平坦な等電位面が形成され電子ビームの広がりが小さくなるとともに、比較的簡易に製造できる。また電子放出に必要な駆動電圧の低減を図ることができる。さらに電子放出が面で行われるために、電界の集中を緩和することができる。そのため、電子放出素子の長寿命化を図ることができる。このような平坦な電子放出膜として炭素系電子放出膜が提案されている。また、さらに電子ビーム径を小さくする方法として、カソード電極の形状を改善する手法を用いた例などがある。
【０００５】
上記ＦＥ型の電子放出素子としては、例えば、特許文献１〜１１などに記載されたものがある。また、表面伝導型の電子放出素子としては、特許文献１２、１３などに開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−９６７０３号公報
【特許文献２】
特開平８−９６７０４号公報
【特許文献３】
特開平８−２９３２４４号公報
【特許文献４】
特開平８−２６４１０９号公報
【特許文献５】
特開平８−５５５６４号公報
【特許文献６】
特開平８−１１５６５４号公報
【特許文献７】
特開平１０−１２５２１５号公報
【特許文献８】
特開２０００−６７７３６号公報
【特許文献９】
特開２００１−２５６８８４号公報
【特許文献１０】
特許第２６３６６３０号公報
【特許文献１１】
米国特許第５４７３２１８号明細書
【特許文献１２】
特許第３０１０３０５号公報
【特許文献１３】
特開平３−２６１０２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記ゲートホール内に電子放出膜を配置する方法には、大きく分けて、ゲートホールを形成した後に、電子放出膜をホール内に堆積させる方法と、カソード電極上に電子放出膜、絶縁層、ゲート電極を積層した後に、ゲート電極と絶縁層を貫通する開口（ゲートホール）を形成する方法の２種類に分けられる。
【０００８】
しかし、前者の方法では、電子放出膜の成膜時に孔内の側壁部に電子放出膜の付着が起こり、ゲート−カソード間でリーク電流が生じる場合がある。一方、後者の方法では、上記リーク電流の問題は生じないが、開口を作製するプロセスにおいて電子放出膜がエッチングのストップ層となるために、電子放出膜がエッチングに対して十分に遅いエッチングレートを持つ必要がある。このことが、絶縁材料、電子放出膜材料の選択やエッチングプロセスの選択等のプロセスマージンを小さくしてしまう。さらに、長時間エッチングプロセスに電子放出膜が曝されているために、プラズマ等により電子放出膜の劣化が起こってしまう場合がある。
【０００９】
また、放出される電子ビームを集束させるために、ゲートホール内に位置するカソード電極の表面を凹部状に形成し、該カソード電極の凹部内に収まる様に電子放出層を配置する構造が開示されている。このような構造の場合、カソード電極の凹部の幅と深さにより、電子ビームの軌道が制御されるので、凹部形状を高精度に制御しなくてはならない。
【００１０】
そこで、本発明は、製造プロセスが容易で、電子ビーム径の制御性が良好な電界放出型の電子放出素子、電子源、及び画像表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために成された本発明の構成は、以下のとおりである。
【００１２】
即ち、本発明は、電子放出素子の製造方法であって、
（Ａ）基板上に、第１の導電層と、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層と、保護層と、第２の導電層と、絶縁層と、第３の導電層と、をこの順序で積層した積層体を配置する工程と、
（Ｂ）前記第３の導電層表面から前記保護層まで到達する開口を、ドライエッチングで形成する工程と、
（Ｃ）前記開口を有する、保護層と第２の導電層と絶縁層と第３の導電層からなる積層体をマスクとして、前記保護層をウエットエッチングすることにより、前記電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層の一部を前記開口部内に露出させる工程と、
を有することを特徴とする電子放出素子の製造方法を提供する。
【００１３】
上記本発明の電子放出素子の製造方法においては、下記の構成を好ましい形態として含む。
前記保護層が、前記工程（Ｂ）において、前記第２の導電層のエッチングレートよりもエッチングレートの低い材料からなる。
前記保護層の材料が金属である。
前記保護層の材料がシリコン窒化物またはシリコン酸化物である。
前記第１の導電層よりカソード電極が、前記第２の導電層より集束電極が、前記第３の導電層よりゲート電極が、それぞれ構成される。
前記電子放出体の主成分がカーボンである。
前記電子放出体が、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンファイバーのいずれかである。
【００１４】
また、本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源の製造方法であって、該電子放出素子が前記本発明の製造方法により製造されることを特徴とする電子源の製造方法を提供する。
【００１５】
さらに、本発明は、電子源と、電子の照射によって発光する発光部材とを有する画像表示装置の製造方法であって、電子源が前記本発明の製造方法により製造されることを特徴とする画像表示装置の製造方法を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但し、下記の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載の無い限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
図１に本発明の電子放出素子の製造方法のフローを示す。図２は本発明の製造方法により製造される電子放出素子の最も基本的な構成を示す模式図であり、図２（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であり、（ａ）中のＡ−Ａ’断面に対応する。図２において、１は基板、２はカソード電極、３は電子放出膜、４は保護層、５は集束電極、６は絶縁層、７はゲート電極、８はアノード電極、９は駆動電源、１０高圧電源、Ｗ１は開口径である。
【００１８】
図２の構成においては、カソード電極２と集束電極５とは等電位になるように短絡しており、Ｖｂはゲート電極７とカソード電極２の間に印加される電圧、Ｖａはアノード電極８に印加される電圧、Ｉｅは電子放出電流である。
【００１９】
素子を駆動させるために、Ｖｂ、Ｖａを印加すると、孔の中に強い電界が形成され、Ｖｂや絶縁層６の厚さ、形状、絶縁層の誘電率などにより孔内部の等電位面の形状が定められる。孔の外では主にアノード電極８との距離ＨにもよるがＶａによりほぼ平行な等電位面となる。電子放出膜３にかかる電界がある閾値を超えると電子放出膜３から電子が放出される。孔から出た電子は今度はアノード電極８に衝突するようになっている。
【００２０】
また、図３に、図１のフローに対応する、本発明の電子放出素子の製造工程の一例を示した模式断面図を示す。図中、１２は第１の導電層、１３は電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層、１４は保護層、１５は第２の導電層、１６は絶縁層、１７は第３の導電層である。
【００２１】
（工程Ａ）
〔工程ａ−１〕
予め、その表面を十分に洗浄した基板１上に、カソード電極２を構成する第１の導電層１２を積層する。
【００２２】
基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、或いは、シリコン基板等にスパッタ法等によりＳｉＯ２を積層した積層体、アルミナ等セラミックスの絶縁性基板などが用いることができる。
【００２３】
第１の導電層１２は、導電性を有する材料から構成され、蒸着法、スパッタ法等の一般的真空成膜技術、フォトリソグラフィー技術により形成することができる。第１の導電層１２の材料は、例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属、またはこれらの金属を含む合金を用いることができる。また、その厚さとしては、数十ｎｍから数ｍｍの範囲で設定され、好ましくは数百ｎｍから数μｍの範囲で選択される。
【００２４】
〔工程ａ−２〕
第１の導電層１２の表面に、電子放出膜３を形成するための、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３を配置する。電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３は蒸着法、スパッタ法、印刷法などにより形成することができる。
【００２５】
本発明にかかる電子放出体は、カーボンを主成分とするものが好ましい。例えば、グラファイト、Ｃ６０などのフラーレン、カーボンナノチューブやグラファイトナノファイバーなどのカーボンファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、ダイヤモンドを分散した炭素、及び、炭素化合物等から適宜選択される。好ましくは仕事関数の低いダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン、カーボンファイバーである。
【００２６】
電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３の膜厚としては、数ｎｍから数μｍの範囲で設定され、好ましくは数ｎｍから数百ｎｍの範囲で選択される。
【００２７】
〔工程ａ−３〕
電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３上に、図２の保護層４を構成する保護層１４を成膜する。保護層１４は蒸着法、スパッタ法、印刷法などにより形成することができる。保護層１４の材料は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮｘなどの誘電体やＢｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属または、これら金属を含む合金材料、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＨｆＢ２、ＺｒＢ２、ＬａＢ６、ＣｅＢ６、ＹＢ４、ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体等から適宜選択される。中でも、シリコン窒化物やシリコン酸化物、或いは金属が好ましく用いられる。
【００２８】
また、後に記述するウエットエッチング工程におけるエッチング速度が、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３よりも大きい材料を選択することが好ましい。また、望ましくはウエットエッチング工程におけるエッチング速度が、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３よりも１０倍以上の速度があればよい。保護層１４の膜厚としては、数ｎｍから数μｍの範囲で設定され、好ましくは数ｎｍから数百ｎｍの範囲で選択される。
【００２９】
〔工程ａ−４〕
保護層１４上に、集束電極５を構成する第２の導電層１５を配置する。第２の導電層１５は導電性を有しており、蒸着法、スパッタ法、印刷法等により形成することができる。第２の導電層１５の材料は、例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等の金属または、これら金属を含む合金などを用いることができる。第２の導電層１５の厚さとしては、数十ｎｍから数ｍｍの範囲で設定され、好ましくは数百ｎｍから数μｍの範囲で選択される。
【００３０】
〔工程ａ−５〕
第２の導電層１５上に、図２の絶縁層６を構成する絶縁層１６を堆積する。絶縁層１６は、スパッタ法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、印刷法などで形成することができる。絶縁層１６の厚さとしては、数ｎｍから数μｍの範囲で設定され、好ましくは数十ｎｍから数百ｎｍの範囲から選択される。望ましい材料としてはＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ、アンドープダイヤモンドなどの高電界に絶えられる耐圧の高い材料が望ましい。
【００３１】
〔工程ａ−６〕
絶縁層１６上に、ゲート電極７を構成する第３の導電層１７を配置する。第３の導電層１７は、導電性を有しており、上述した第１の導電層１２の形成方法と同様の手法により形成することができる。第３の導電層１７の材料は、上述した第１の導電層１２に適用可能な材料群から適宜選択することができる。第３の導電層１７の厚さとしては、数ｎｍから数十μｍの範囲で設定され、好ましくは数十ｎｍから数μｍの範囲で選択される。
【００３２】
尚、第１の導電層１２、第２の導電層１５、及び、第３の導電層１７は、同一材料でも異種材料でも良く、また、同一形成方法でも異種方法でも良い。また、ここでは、〔工程ａ−１〕〜〔工程ａ−６〕にかけて、各層を順次積層した例を示したが、予め上記〔工程ａ−１〕〜〔工程ａ−６〕において形成する全ての層のうちのいくつか又は全てを予め積層体として用意しておき、これを、上記〔工程ａ−１〕〜〔工程ａ−６〕に合うように、基板上に積層することもできる。
【００３３】
（工程Ｂ）
第３の導電層１７上に、フォトリソグラフィー技術などにより上記（工程Ａ）で形成した第２の導電層１５、絶縁層１６、第３の導電層１７を貫通する開口２０を形成するためのパターン（開口）を有するマスク（不図示）を形成する。そして、該マスクを用い、保護層１４をエッチングストップ層として、第２の導電層１５、絶縁層１６、第３の導電層１７を貫通し、保護層１４上面にまでおよぶ（保護層１４を露出させる）開口２０を形成する、ドライエッチング工程を行う。尚、開口２０の平面形状は、円形に限られるものではない。
【００３４】
上記ドライエッチング工程においては、保護層１４のエッチングレートが第２の導電層１５のエッチングレートよりも低いことが好ましく、具体的には、１／１０以下のエッチングレートであることが望ましい。上記ドライエッチング後、マスクパターンを除去する。
【００３５】
（工程Ｃ）
保護層１４のウエットエッチング工程を行う。この工程により、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３の一部が開口２０内に露出する。ウエットエッチング工程は、保護層１４がエッチングでき、第３の導電層１７、絶縁層１６、第２の導電層１５と比較して、エッチングレート比が大きいものが好ましく、且つ電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３がエッチングされない、或いは実質的に劣化しないものであることが望ましい。
【００３６】
尚、〔工程ａ−２〕で形成する、「電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３」における、「層」とは、連続した膜のみを指すものではなく、第１の導電層１２とは異なる部材が、互いに分離した状態（或いは一部が繋がった状態）で第１の導電層１２上に配置されているものも含む。
【００３７】
このため、「電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３」は、電子放出体でのみ構成される層であってもよいし、電子放出体を印刷ペーストなどの分散媒に分散させて塗布することで得た層であってもよい。さらには、〔工程ａ−２〕以降のプロセスによって、電子放出体となるような、最終的に得られる電子放出体の一部を構成する部材を含むものであっても良いし、〔工程ａ−２〕以降のプロセスによって、電子放出体を形成するための複数の触媒粒子から形成されるものであってもよい。
【００３８】
従って、〔工程ａ−２〕では、電子放出体の一部（或いは電子放出体を形成するための触媒）を形成し、上記（工程Ｃ）の後に、電子放出体の残りの部分を形成する方法を採用することもできる。この手法は、例えば、カーボンファイバーをＣＶＤ成長させる場合などに用いることができる。つまり、〔工程ａ−２〕では、第１の導電層１２上に、複数の触媒粒子（或いは複数の触媒粒子を含む層）を配置し、（工程Ｃ）の後に、炭素化合物ガス雰囲気中で加熱処理することで、開口２０内に露出した触媒粒子の触媒作用を用いて第１の導電層１２上にカーボンナノチューブやグラファイトナノファイバーなどのカーボンファイバーを電子放出体として成長させることができる。
【００３９】
また、このように、〔工程ａ−２〕以降に残る電子放出体を形成する場合には、最終的に得られる電子放出膜３（電子放出体からなる層、または、電子放出体を含む層）の厚みが、カソード電極１２と第２の導電層１５との間隔よりも小さくなるように制御する。
【００４０】
次に、本発明の製造方法により製造された電子放出素子を適用した応用例について以下に述べる。本発明の製造方法により製造された電子放出素子は、その複数個を同一の基体表面上に配列することによって、例えば電子源、或いは画像表示装置を構成することができる。
【００４１】
図４を用いて、本発明の製造方法により製造された電子放出素子を複数配して得られる電子源について説明する。図４において、４１は電子源基体、４２はＸ方向配線、４３はＹ方向配線、４４は本発明による電子放出素子である。
【００４２】
Ｘ方向配線４２は、Ｄｘ１、Ｄｘ２、…Ｄｘｍのｍ本の配線からなり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成することができる。配線の材料、膜厚、幅は適宜設計される。Ｙ方向配線４３は、Ｄｙ１、Ｄｙ２、…Ｄｙｎのｎ本の配線からなり、Ｘ方向配線４２と同様に形成される。これらｍ本のＸ方向配線４２とｎ本のＹ方向配線４３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に分離している。ここで、ｍ及びｎは共に正の整数である。不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ２等で構成される。Ｘ方向配線４２とＹ方向配線４３は、それぞれ外部端子として引き出すことができる。
【００４３】
電子放出素子４４を構成するカソード電極及びゲート電極は、それぞれ、ｍ本のＸ方向配線４２のうちの一つ、及びｎ本のＹ方向配線４３のうちの一つとに電気的に接続される。
【００４４】
Ｘ方向配線４２、Ｙ方向配線４３、及びカソード電極及びゲート電極を構成する材料は、その構成元素の一部或いは全部が同一であっても、またそれぞれ異なっていても良い。カソード電極及びゲート電極を構成する材料と配線材料が同一である場合には、Ｘ方向配線４２、Ｙ方向配線４３は、それぞれカソード電極或いはゲート電極ということもできる。
【００４５】
Ｘ方向配線４２には、Ｘ方向に配列した電子放出素子４４の行を選択するための、走査信号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一方、Ｙ方向配線４３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子４４の各列を入力信号に応じて変調するための、不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。
【００４６】
上記構成においては、個別の電子放出素子を選択し、独立に駆動可能とすることができる。このようなマトリクス配置の電子源を用いて構成した画像表示装置について、図５を用いて説明する。図５は、画像表示装置の表示パネルの一例を示す模式図である。
【００４７】
図５において、４１は電子放出素子を複数配した電子源基体、５１は電子源基体４１を固定したリアプレート、５６はガラス基体５３の内面に蛍光体などの発光体からなる蛍光体膜５４とアノード電極としてのメタルバック５５とが形成されたフェースプレートである。５２は支持枠であり、支持枠５２には、リアプレート５１、フェースプレート５６がフリットガラス等を用いて接続されている。５７は外囲器であり、例えば、大気中或いは窒素中で、４００〜５００℃の温度範囲で１０分以上焼成することで、封着して構成される。
【００４８】
外囲器５７は、上述した通り、フェースプレート５６、支持枠５２、リアプレート５１で構成される。リアプレート５１は主に基体４１の強度を補強する目的で設けられるため、基体４１自体で十分な強度を持つ場合は、別体のリアプレート５１は不要とすることができる。即ち、基体５１に直接支持枠５２を封着し、フェースプレート５６、支持枠５２及び基体４１で外囲器５７を構成しても良い。一方、フェースプレート５６、リアプレート５１間に、スペーサーとよばれる不図示の支持体を設置することにより、大気圧に対して十分な強度をもつ外囲器５７を構成することもできる。
【００４９】
本発明の画像形表示装置は、テレビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンターとしての画像表示装置等としても用いることができる。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００５１】
（実施例１）
図２に示した構成の電子放出素子を、図３に示した工程に従って作製した。
【００５２】
〔工程１〕
基板１に石英を用い、十分洗浄を行った後、スパッタ法により、基板１上に第１の導電層１２としてＡｌを３００ｎｍの厚さで成膜した。
【００５３】
〔工程２〕
第１の導電層１２上にプラズマＣＶＤ法を用いて、ダイヤモンドライクカーボン膜を約３０ｎｍ堆積させ、電子放出膜３とした。
【００５４】
〔工程３〕
スパッタ法により、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３上に保護層１４として、Ｃｒを５０ｎｍの厚さになるように成膜した。
【００５５】
〔工程４〕
保護層１４上に、第２の導電層１５として、Ｔａを５０ｎｍの厚さになるように成膜した。
【００５６】
〔工程５〕
絶縁層１６の作製のために、原料ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２を使用してプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を約１０００ｎｍ成膜した。
【００５７】
〔工程６〕
次に、絶縁層１６上に、第３の導電層１７として、Ｔａを１００ｎｍの厚さになるように成膜した。
【００５８】
〔工程７〕
第３の導電層１７上に、ポジ型フォトレジストのスピンコートし、フォトマスクパターン（円形）を露光、現像し、マスクパターン（円形の開口）を形成した。このときの開口径Ｗ１は１．５μｍとした。
【００５９】
〔工程８〕
エッチングガスとしてＣＦ４、Ｈ２の混合ガス、エッチングパワーとして１５０Ｗ、エッチング圧力として５Ｐａの条件で、ドライエッチングを行い、保護層１４上面でエッチングをストップし、開口２０を形成した。
【００６０】
〔工程９〕
残ったマスクパターン（不図示）を、剥離液（剥離液１０４／東京応化製）にて除去した。
【００６１】
〔工程１０〕
次に、露出した保護層１４を（ＮＨ４）２Ｃｅ（ＮＯ）６、ＨＣｌＯ４、Ｈ２Ｏの混合溶液にて、３０秒ウエットエッチングし、水洗３０秒を行い、本実施例の電子放出素子を完成させた。
【００６２】
（実施例２）
図２に示した構成の電子放出素子を、図３に示した工程に従って作製した。
【００６３】
〔工程１〕
基板１に石英を用い、十分洗浄を行った後、スパッタ法により、基板１上に、第１の導電層１２として厚さ３００ｎｍのＰｔを成膜した。
【００６４】
〔工程２〕
第１の導電層１２上にプラズマＣＶＤ法を用いて、ダイヤモンドライクカーボン膜を約１００ｎｍ堆積させ、電子放出膜３とした。
【００６５】
〔工程３〕
原料ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２を使用してプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を約５０ｎｍ成膜し、保護層１４とした。
【００６６】
〔工程４〕
スパッタ法により、保護層１４上に、第２の導電層１５として厚さ５０ｎｍのＣｒを成膜した。
【００６７】
〔工程５〕
絶縁層１６の作製のために、原料ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２を使用してプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を約１０００ｎｍ成膜した。
【００６８】
〔工程６〕
絶縁層１６上に、第３の導電層１７として、Ｔａを１００ｎｍの厚さになるように抵抗加熱蒸着により成膜した。
【００６９】
次に、第３の導電層１７上に、ポジ型フォトレジストをスピンコートし、フォトマスクパターン（円形）を露光、現像し、マスクパターン（円形の開口）を形成した。このときの開口径Ｗ１は１．５μｍとした。
【００７０】
〔工程７〕
エッチングガスとしてＣＦ４、Ｈ２の混合ガス、エッチングパワーとして１５０Ｗ、エッチング圧力として５Ｐａの条件で、ドライエッチングを行い、第２の導電層１５上面でエッチングをストップした。次に、エッチングガスとしてＯ２、エッチングパワー、１５０Ｗ、エッチング圧力として１０Ｐａとして、第２の導電層１５のドライエッチングを行い、保護層１４上部でエッチングをストップし開口２０を形成した。
【００７１】
〔工程８〕
残ったマスクパターンを、剥離液（剥離液１０４／東京応化製）にて除去した。
【００７２】
〔工程９〕
ＢＨＦ〔ＨＦ（５０％）：ＮＨ４Ｆ（４０％）＝１：５〕に、１０秒間浸すことにより、保護層１４をウエットエッチングし、水洗３０秒行い、本実施例の電子放出素子を完成させた。
【００７３】
（実施例３）
〔工程１〕
基板１に石英を用い、十分洗浄を行った後、スパッタ法により、基板１上に、第１の導電層１２として厚さ３００ｎｍのＰｔを成膜した。
【００７４】
〔工程２〕
第１の導電層１２上にスパッタ法を用いて、電子放出体を構成する材料の少なくとも一部を含む層１３として、Ｃｏ粒子（触媒粒子）を多数堆積させた。
【００７５】
〔工程３〕
原料ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２を使用してプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を約５０ｎｍ成膜し、保護層１４とした。
【００７６】
〔工程４〕
スパッタ法により、保護層１４上に、第２の導電層１５として厚さ５０ｎｍのＣｒを成膜した。
【００７７】
〔工程５〕
絶縁層１６の作製のために、原料ガスとしてＳｉＨ４、Ｏ２を使用してプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２を約１０００ｎｍ成膜した。
【００７８】
〔工程６〕
絶縁層１６上に、第３の導電層１７として、Ｔａを１００ｎｍの厚さになるように抵抗加熱蒸着により成膜した。
【００７９】
次に、第３の導電層１７上に、ポジ型フォトレジストをスピンコートし、さらにフォトマスクパターン（円形）を露光、現像し、マスクパターン（円形の開口）を形成した。このときの開口径Ｗ１は１．５μｍとした。
【００８０】
〔工程７〕
次に、エッチングガスとしてＣＦ４、Ｈ２の混合ガス、エッチングパワーとして１５０Ｗ、エッチング圧力として５Ｐａの条件で、ドライエッチングを行い、第２の導電層１５上面でエッチングをストップした。次に、エッチングガスとしてＯ２、エッチングパワー１５０Ｗ、エッチング圧力として１０Ｐａとして、第２の導電層１５のドライエッチングを行い、保護層１４上部でエッチングをストップさせ、開口２０を形成した。
【００８１】
〔工程８〕
残ったマスクパターンを、剥離液（剥離液１０４／東京応化製）にて除去した。
【００８２】
〔工程９〕
次に、ＢＨＦ〔ＨＦ（５０％）：ＮＨ４Ｆ（４０％）＝１：５〕に、１０秒間浸すことにより、保護層１４をウエットエッチングし、水洗３０秒行なった。
【００８３】
〔工程１０〕
Ｃ２Ｈ４中で、６００℃で加熱することで、円形の開口２０内に露出したＣｏ粒子を介してカーボンファイバーを、第１の導電層１２上に、第２の導電層１５上面以下の高さになるように成長させ、電子放出膜３を形成した。尚、成長条件はこの条件に限定されるものではない。
【００８４】
（実施例４）
本実施例では、図２に示すように、実施例１で作製した電子放出素子の上方にアノード電極８を配置し、アノード電極８、及びカソード電極２とゲート電極７との間にそれぞれ電圧を印加してその電子放出特性を測定した。
【００８５】
印加電圧はＶａ＝１０ｋＶ、Ｖｂ＝２０ｋＶで、電子放出膜３とアノード電極８との距離Ｈを２ｍｍとした。ここで、アノード電極８として蛍光体を塗布した電極を用い、電子ビームのサイズを観察した。ここで言う電子ビームサイズとは、発光した蛍光体のピーク輝度が１０％の領域までのサイズのことをいう。電子ビーム径は径８０μｍ／８０μｍ（ｘ／ｙ）となった。
【００８６】
また、実施例２、３で作製した電子放出素子についても、同様にして電子放出特性を測定したところ、ビーム径を小さくすることができ、また、低電圧で駆動することができた。
【００８７】
（実施例５）
上記実施例３で作製した電子放出素子を用いて画像表示装置を作製した。実施例３で示した素子を１００×１００のマトリクス状に配置した。配線は図５に示したようにＸ方向配線（Ｄｘ１〜Ｄｘｍ）側をカソード電極２に接続し、Ｙ方向配線（Ｄｙ１〜Ｄｙｎ）側をゲート電極７に接続した。各電子放出素子は、横３００μｍ、縦３００μｍのピッチで配置した。各電子放出素子の上方には蛍光体を配置した。この結果、マトリクス駆動が可能な高精細で輝度ばらつきの少ないな画像表示装置が形成できた。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、集束電極の開口幅制御及びプロセスマージンの増加による、ディスプレイ画面内での輝度ムラの減少、及び電子ビームの広がりの均一化による混色の防止により、にじみが小さく鮮やかなディスプレイを歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子放出素子の製造方法のフロー図である。
【図２】本発明にかかる電子放出素子の構成を示す断面及び平面図である
【図３】本発明にかかる電子放出素子の製造方法の一例を示した模式図である。
【図４】本発明にかかる単純マトリクス配置の電子源を示す構成図である。
【図５】本発明にかかる単純マトリクス配置の電子源を用いた画像表示装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明にかかる画像形成装置おける蛍光膜を示す図である。
【符号の説明】
１  基板
２  カソード電極
３  電子放出膜
４  保護層
５  集束電極
６  絶縁層
７  ゲート電極
８  アノード電極
９  駆動電源
１０  高圧電源
１２  第１の導電層
１３  電子放出体を構成する材料を少なくとも一部含む層
１４  保護層
１５  第２の導電層
１６  絶縁層
１７  第３の導電層
２０  開口
４１  電子源基体
４２  Ｘ方向配線
４３  Ｙ方向配線
４４  電子放出素子
５１  リアプレート
５２  指示枠
５３  ガラス基体
５４  蛍光体
５５  メタルバック
５６  フェースプレート
５７  外囲器
６１  黒色導電材
６２  蛍光体
【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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【図６】
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