DE69204629T2 - Herstellungsverfahren einer Feldemissionsvorrichtung mit integraler elektrostatischer Linsenanordnung. - Google Patents
Herstellungsverfahren einer Feldemissionsvorrichtung mit integraler elektrostatischer Linsenanordnung.Info
- Publication number
- DE69204629T2 DE69204629T2 DE69204629T DE69204629T DE69204629T2 DE 69204629 T2 DE69204629 T2 DE 69204629T2 DE 69204629 T DE69204629 T DE 69204629T DE 69204629 T DE69204629 T DE 69204629T DE 69204629 T2 DE69204629 T2 DE 69204629T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- conductive
- insulator layer
- opening
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 17
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 13
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J3/02—Electron guns
- H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
- H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kaltkathoden-Feldemissionsvorrichtungen im allgemeinen und im besonderen ein Verfahren zum Herstellen einer elektrostatischen Linse als ein integraler Teil einer Feldemissionsvorrichtung.
- Feldemissionsvorrichtungen (FEDs) sind in der Technik bekannt und können mit Hilfe einer Vielfalt von Verfahren hergestellt werden, von denen einige komplexe Material-Depositionsverfahren erfordern und andere, die Prozeßschritte, wie z.B. anisotropische Ätzschritte, benötigen. FEDs bestehen typischerweise aus einem Elektronenemitter, einer Gate-Extraktionselektrode und einer Anode, wenngleich Zweielement- Strukturen, die nur einen Elektronenemitter und eine Anode umfassen, bekannt sind. Bei einer üblichen Anwendung einer FED wird ein geeignetes Potential an wenigstens die Gate-Extraktionselektrode angelegt, um in einer Zone bei/nahe dem Elektronenemitter ein elektrisches Feld von geeignter Größe und Polarität hervorzurufen, so daß Elektronen mit erhöhter Wahrscheinlichkeit durch eine reduzierte Oberflächen-Potentialbarriere begrenzter Ausdehnung tunneln können. Diejenigen Elektronen, die der Oberfläche des Elektronenemitters in den freien Raum entkommen sind, werden im allgemeinen vorzugsweise auf der Anode der Vorrichtung gesammelt. Bei manchen Anwendungen, z.B. Anzeigen, ist es erwünscht, eine elektrostatische Fukussierungslinse zur Verfügung zu stellen, die die Flugbahn der emittierten Elektronen in einer Weise verändert, daß die Auflösung des Anzeigebildes verbessert wird. Bestehende elektrostatische Linsenstrukturen sehen jedoch keine Veränderung der Elektronenstrahlbahn vor, die ein für viele Anwendungen geeignetes Elektronenstrahlprofil ergeben wird.
- Ein Artikel in den IEEE Transactions on Electron Devices, Band 38, Nr. 10, Oktober 1991, Seiten 2355-2363, betitelt "Field-Emitter Arrays for Vacuum Microelectronics" beschreibt eine Merfachelektroden-FED, die einen Elektronenemitter, eine Gate-Elektrode und eine Feldformungslektrode umfaßt, die die Flugbahnen der emittierten Elektronen ordnet. Der Artikel beschriebt nicht, wie die Merfachelektroden-FED hergestellt wird.
- PCT-Anmeldungsnummer WO-A-9209095 offenbart eine FED mit einem Elektronenemitter, einer Gate-Elektrode sowie einer Elektrode, die als eine Fokussierungselektrode wirrkt. Diese PCT-Anmeldung betrifft jedoch den Stand der Technik, der unter die Bestimmungen des Artikels 54(3) EPC fällt.
- Es besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Herstellung einer Feldemissionsvorrichtung mit wenigstens einer integralen elekstrostatischen Linse.
- Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer feldemissionsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Elektronenemitter zum Emittleren von Elektronen, eine Gate-Elektrode mit einer Öffnung mit einer Größe, durch die emittierte Elektronen hlndurchtreten, eine Anode, die so angenordnet ist, daß sie emittierte Elektronen, die durch die Gate-Öffnung hindurchtreten, einfängt, und wenigstens eine elektrostatische Linsenelektrode umfaßt, die zwischen der Gate-Elektrode und der Anode angeordnet ist und eine Öffnung für den Durchtritt emittierter Elektronen durch selbige aufweist, wobei die Größe der Öffnung der wenigstens einen elektrostatischen Linse größer ist als die erste Größe der Öffnung der Gate- Elektrode, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- Schaffen einer Vielzahl von Materialschichten einschließlich eines Trägersubstrats mit einer Oberfläche, einer Vielzahl isolierender Schichten, einer Vielzahl leitender/halbleitender Schichten sowie einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht, die sämtlich nahe beieinander in einer festen Beziehung angeordnet sind und eine einzelne mehrschichtige Struktur bilden;
- Ausführen einer ersten gerichteten Ätzung, um selektiv Material von einigen der Materialschichten der mehrschichtigen Struktur in einem Bereich zu entfernen, der im wesentlichen einer Struktur der selektiv struturierten Ätzmaske entspricht, wobei der Schritt der ersten gerichteten Ätzung die Größe der Öffnung wenigstens einer elektrostatischen Linsenelektrode bestimmt;
- Auftragen einer im wesentlichen konformen Isolatorschicht auf die geätzte Struktur;
- Ausführen einer zweiten gerichteten Ätzung, um einen Teil der konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß eine Seitenwand hergestellt wird;
- Ausführen einer dritten gerichteten Ätzung, um einen Teil des Materials einiger anderer der Materialschichten der mehrschichtigen Struktur zu entfernen, so daß wenigstens ein Teil der Oberfläche des Trägersubstrats freigelegt wird, wobei der Schritt der dritten gerichteten Ätzung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die Seitenwand begrenzt wird, so daß die Dicke der Seitenwand die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode bestimmt;
- Entfernen im wesentlichen der gesamten verbleibenden, konform aufgetragenen Isolatorschicht, wobei diese Schicht die Seitenwand bildete, und
- Herstellen des Elektronenemitters, der im wesentlichen auf dem freiliegenden Teil der Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Elektronenemitter zum Emittieren von Elektronen, eine Gate-Elektrode mit einer Öffnung mit einer Größe, durch die emittierte Elektronen hindurchtreten, eine Anode, die so angenordnet ist, daß sie emittierte Elektronen, die durch die Gate-Öffnung hindurchtreten, einfängt, sowie eine Vielzahl elektrostatischer Linsenelektroden umfaßt, die zwischen der Gate-Elektrode und der Anode angeordnet sind, wobei jede der elektrostatischen Linsenelektroden eine Öffnung für den Durchtritt emittierter Elektronen durch selbige aufweist, wobei sich die Größe jeder Öffnung von der Größe der anderen Öffnungen unterscheidet und größer ist als die erste Größe der Öffnung der Gate- Elektrode, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
- Schaffen einer Vielzahl von Materialschichten einschließlich eines Trägersubstrats mit einer Oberfläche, einer Vielzahl isolierender Schichten, einer Vielzahl leitender/halbleitender Schichten sowie einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht, die sämtlich nahe beieinander in einer festen Beziehung angeordnet sind und eine einzelne mehrschichtige Struktur bilden;
- Ausführen einer ersten gerichteten Ätzung, um selektiv Material von einigen der Materialschichten der mehrschichtigen Struktur in einem Bereich zu entfernen, der im wesentlichen einer Struktur der selektiv strukturierten Ätzmaske entspricht, wobei der Schritt der ersten gerichteten Ätzung die Größe der Öffnung einer ersten elektrostatischen Linsenelektrode bestimmt;
- Auftragen einer ersten im wesentlichen konformen Isolatorschicht auf die geätzte Struktur;
- Ausführen einer zweiten gerichteten Ätzung, um einen Teil der konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß eine erste Seitenwand hergestellt wird;
- Ausführen einer dritten gerichteten Ätzung, um Material von einigen anderen Materialschichten der mehrschichtigen Struktur zu entfernen, wobei der Schritt der dritten gerichteten Ätzung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die erste Seitenwand begrenzt wird, so daß die Dicke der ersten Seitenwand die Größe der Öffnung einer zweiten elektrostatischen Linsenelektrode bestimmt;
- Auftragen einer zweiten im wesentlichen konformen Isolatorschicht auf die dritte gerichtet geätzte Struktur;
- Ausführen einer weiteren gerichteten Ätzung, um einen Teil der zweiten konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß eine zweite Seitenwand hergestellt wird;
- Ausführen einer gerichteten Ätzung, um Material von einigen anderen der Materialschichten der mehrschichtigen Struktur zu entfernen, so daß wenigstens ein Teil der Oberfläche des Trägersubstrats freigelegt wird, wobei der Schritt der gerichteten Ätzung in einem Bereich ausgeführt wird, der durch die zweite Seitenwand begrenzt wird, so daß die Dicke der zweiten Seitenwand die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode bestimmt;
- Entfernen im wesentlichen der gesamten verbleibenden ersten und zweiten konform aufgetragenen Isolierschicht, wobei die Schichten die erste und zweite Seitenwand bilden, und
- Herstellen eines Elektronenemitters, der im wesentlichen auf dem freiliegenden Teil der Oberfläche des Trägersubstrats angeordnet ist.
- Bei einem Beispiel einer nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten FED mit integral gebildeten elektrostatischen Linsen wird eine elektrostatische Linse benutzt, um eine Veränderung der Flugbahnen von emittierten Elektronen, die einen Elektronenstrahl bilden, zu erzeugen, so daß der Querschnitt des Elektronenstahls in einer Entfernung von 1000 um vom Elektronenemitter weniger als etwa 10 um und in einer Entfernung von 3000 um vom Elektronenemitter weniger als etwa 20 um beträgt.
- Bei einem anderen Beispiel einer nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten FED wird eine Mehrzahl von elektrostatischen Linsen bereitgestellt, wobei jede der Mehrzahl von Linsen eine Öffnung mit einem bevorzugten Durchmesser, der sich von dem der anderen der Mehrzahl von elektrostatischen Linsen unterscheidet, definiert, und wobei wenigstens einige der Durchmesser der Linsenöffnungen vom Durchmesser einer Öffnung in dem Gate abweichend sind.
- Bei noch einem weiteren Beispiel einer nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten FED mit integral gebildeten elektrostatischen Linsen wird eine Bildanzelgeeinrichtung verwirklicht, bei der das elektrostatische Llnsensystem einen Elektronenstrahlquerschnitt von reduzierter Größe liefert, so daß eine Bildpixelgröße von etwa 2 bis 25 um verwendet werden kann.
- Fig. 1A ist eine Computermodell-Darstellung einer im Stand der Technik bekannten Feldemissionsvorrichtung und zeigt weiter Flugbahnen von emittierten Elektronen.
- Fig. 1B ist eine Darstellung einer Verlängerung der in Fig. 1A gezeigten Elektronenflugbahnen.
- Fig. 2A ist eine Computermodell-Darstellung einer im Stand der Technik bekannten Feldemissionsvorrichtung und zeigt weiter Flugbahnen von emittierten Elektronen.
- Fig. 2B ist eine Darstellung einer Verlängerung der in Fig. 2A gezeigten Elektronenflugbahnen.
- Fig. 3A ist eine Computermodell-Darstellung einer erfindungsgemäß konstruierten Feldemissionsvorrichtung und zeigt weiter Flugbahnen von emittierten Elektronen.
- Fig. 3B ist eine Darstellung einer Verängerung der in Fig. 3A gezeigten Elektronenflugbahnen.
- Fig. 4A - 4F sind geschnittene Seitenansichten von verschiedenen Strukturen, die jeweils durch Ausführen wenigstens einiger der Schritte einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung verwirklicht werden.
- Fig. 5A - 5F sind geschnittene Seitenansichten von verschiedenen Strukturen, die jeweils durch Ausführen wenigstens einiger der Schritte einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung verwirklicht werden.
- Fig. 6A - 6E sind geschnittene Seitenansichten von verschiedenen Strukturen, die jeweils durch Ausführen wenigstens einiger der Schritte einer anderen Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung verwirklicht werden.
- Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Anode einer Bilddarstellungseinrichtung.
- Fig. 8 ist eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Anode einer Bilddarstellungseinrichtung.
- Wie in der Technik bekannt ist, werden Elektronen von einem Kaltkathoden-Feldemitter mit ungleichmäßiger Geschwindingkeit in dem Sinne emittiert, daß jeder Bestandteil des gesamten Elektronenflusses nicht unbedlngt eine identische Radialgeschwindigkeitskomponente (in bezug auf die Normalachse der Emitterstruktur) besitzt. Diese ungleichmäßige Radialkomponente der Geschwindigkeit ist hauptsächlich der Tatsache zuzuschreiben, daß emittierte Elektronen von der Emitteroberfläche durch ein sehr starkes elektrisches Feld beschleunigt werden, das notwendigerweise senkrecht (normal) zur Emitteroberfläche verläuft. Da das elektrische Feld in dem Bereich eines Feldemissions-Elektronenemitters im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Elektronenemitters verläuft, werden die emittierten Elektronen Flugbahnen annehmen, die im wesentlichen parallel zur Richtung des elektrischen Feldes verlaufen.
- Fig. 1A zeigt eine Computermodell-Darstellung einer Hälfte einer Seitenansicht einer FED 10 des Standes der Technik, bei der ein Elektronenemitter 13 in der Nähe einer Beschleunigungselektrode (Gate) 11 angeordnet ist, die einen ersten Durchmesser aufweist, der eine Öffnung 16 definiert, durch die Elektronen, die vom Elektronenemitter 13 emittiert werden, hindurchtreten können. In Fig. 1A sind die Dimensionen in Mascheneinheiten entlang einer Ordinate und einer Abszisse angegeben, wobei bei dieser einzelnen Darstellung eine Mascheneinheit 0.02 um beträgt. Durch Anlegen eines geeigneten, von außen bereitgestellten Potentials (nicht gezeigt) an das Gate 11, wird, wie in der Technik bekannt und ausführlich beschrieben, ein verstärktes elektrisches Feld bei/nahe dem Elektronenemitter 13 hervorgerufen werden. Wenn der Elektronenemitter 13 betriebsfähig mit einem extern bereitgestellten Bezugspotential (nicht gezeigt), wie z.B. einem Massebezug, verbunden ist, werden Elektronen vom Elektronenemitter 13 in einen Freiraumbereich emittiert, der unmittelbar an die Oberfläche des Elektronenemitters 13 angrenzt. Eine Anode 12, deren Zweck darin besteht, wenigstens einen Teil der emittierten Elektronen aufzufangen, ist in bezug auf den Elektronenemitter 13 entfernt angeordnet. Ein elektrisches Feld, das in dem Freiraumbereich vorhanden ist, ist durch die Äquipotentiallinien 14 dargestellt. Die Elektronen, die von der Oberfläche des Elektronenemitters 13 emittiert werden, fliegen nach Maßgabe der Anforderungen, die ein elektrisches Feld, durch das ein Elektron läuft, auferlegt, und nehmen im Fall der vorliegenden Vorrichtung die gezeigten Elektronenflugbahnen 15 an. Für die FED 10 ist klar ersichtlich, daß, sowie sich die Elektronen vom Elektronenemitter 13 in Richtung auf die Anode 12 wegbewegen, der Querschnitt des Elektronenstrahls zunimmt.
- Alternativ kann, wie nachfolgend benutzt, eine Anode mehr/weniger entfernt vom Elektronenemitter angeordnet werden und die Betriebselgenschaften der Vorrichtung im wesentlichen identisch halten, wenn die Spannung an der Anode entsprechend verändert wird, so daß das elektrische Feld in dem Freiraumbereich unverändert bleibt.
- Fig. 18 ist eine Computermodell-Darstellung eines verlängerten Elektronenweges, die Elektronenbahnen 15 der FED 10 über einer Durchgangstrecke von 0.01 Meter zeigt, wobei die Elektronenbahnen 15 an der Stelle ihren Ursprung haben, die als 1.0 (Ordinate) und -0.01 (Abszisse) dargestellt ist. Dimensionen auf der Ordinate und der Abszisse sind in Einheiten von (1.0 um). Mann sollte beachten, daß sich bei der FED 10 ohne Fokussierungseinrichtungen der Elektronenstrahl bei einer Durchgangsstrecke von 1000 um vom Elektronenemitter 13 auf einen Gesamtquerschnitt von mehr als 100 um und bei einer Durchgangsstrecke von 3000 um auf einen Gesamtquerschnitt von mehr als 180 um verbreitert. Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, den Gesamtquerschnitt des Elektronenstrahls zu minimieren/reduzieren. Des weiteren wird bei vielen Anwendungen die Anode bei Abständen von 1000 - 10,000 um von dem (den) Elektronenemitter(n) angeordnet sein.
- Fig. 2A ist eine Computermodell-Darstellung einer Hälfte einer Seitenansicht einer FED 20 des Standes der Technik mit einem Elektronenemitter 23, einer Anode 22 und einem Gate 21, die alle im allgemeinen wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 1A beschrieben arbeiten. Die FED 20 umfaßt weiter eine elektrostatische Linse 26, die eine zentrale Öffnung mit einem Durchmesser dorthindurch definiert, der im wesentlichen gleich dem der zentralen Öffnung des Gates 21 ist. Wie Fig. 2A zeigt, hat die Einbeziehung der Linse 26 mit einem geeigneten, extern erzeugten Potential, das daran angelegt wird, eine Veränderung der Elektronenflugbahnen zur Folge.
- Fig. 2B zeigt eine Computermodell-Darstellung eines verlängerten Elektronenweges, die Elektronenflugbahnen 25 der FED 20 über einer Durchgangstrecke von 0.01 Meter zeigt, wobei die Elektronenbahnen 25 an der Stelle ihren Ursprung haben, die als 1.0 (Ordinate) und -0.01 (Abszisse) dargestellt ist. Mann sollte beachten, daß sich bei der FED 20 der Elektronenstrahl bei einer Durchgangsstrecke von 1000 um vom Elektronenemitter auf einen Gesamtquerschnitt von mehr als 35 um und bei einer Durchgangsstrecke von 3000 um auf einen Gesamtquerschnitt von mehr als 60 um verbreitert.
- Die unannehmbare Elektronenstrahlstreuung bei der FED 20 ist hauptsächlich auf Abweichungen zurückzuführen, die durch die Geometrie und die Anordnung der elektrostatischen Linse 26 hervorgerufen werden. Um die Strahlstreuung von fast paraxialen Elektronenstrahlen zu reduzieren, überkorrigiert diese Ausführung des Standes der Technik die Elektronen, die in Bahnen mit größeren Winkeln fliegen. Als solches werden einige der Elektronen in dem Elektronenstrahl überfokussiert und tragen zur Verbreiterung des Elektronenstrahlquerschnitts bei. Diese Abweichung der elektrostatischen Linse 26 ist wenigstens zum Teil einer Forderung zuzuschreiben, daß die Linse 26 sehr dünn sein soll.
- Fig. 3A ist eine Computermodell-Darstellung einer Hälfte einer Seitenansicht einer FED 30 mit einem Elektronenemitter 33, einer Anode 32 und einem Gate 31, die alle im allgemeinen wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 1A beschrieben arbeiten. Die FED 30 umfaßt weiter eine erfindungsgemäße elektrostatische Linse 37. Wie Fig. 3A zeigt, hat die Einbeziehung der Linse 37 mit einem geeigneten, extern erzeugten Potential, das daran angelegt wird, eine Veränderung der Elektronenflugbahnen zur Folge. Die elektrostatische Linse 37 unterscheidet sich von den Linsen des Standes der Technik dadurch, daß eine dahindurch gebildete zentrale Öffnung einen anderen Durchmesser als eine zentrale Öffnung durch das Gate 31 aufweist. Im Fall der FED 30 beträgt der Durchmesserunterschied, das heißt, die Erhöhung im Durchmesser der Öffnung durch die elektrostatische Linse 37 gegenüber der Öffnung durch das Gate 31 2600 Å. Andere Ausführungen können elektrostatische Linsenstrukturen mit Durchmesserunterschieden in der Größe von 1000 Å bis über 5000 Å verwenden.
- Die Verwirklichung einer FED, bei der eine erfindungsgemäße elektrostatische Linse gebildet wird, stellt eine Lockerung einer Anzahl von Einschränkungen zur Verfügung, die elektrostatischen Linsen des Standes der Technik auferlegt sind.
- Erstens, die erfindungsgemäß hergestellte elektrostatische Linse kann dicker sein als Linsen des Standes der Technik. Die Betriebsempfindlichkeiten werden reduziert, da Abweichungen in der Linsendicke, die durch Abweichungen im Herstellungsprozeß versursacht werden, bei der Linse der FED der vorliegenden Erfindung einen kleineren Prozentsatz der Gesamtlinsendicke ausmachen. Eine praktische Dicke für eine elektrostatische Linse des Standes der Technik beträgt z.B. 1000 Å, während eine praktische Dicke für eine Linse einer FED der vorliegenden Erfindung im Bereich von 3000 Å bis über 10,000 Å liegen kann. Abweichungen des Herstellungsprozesses, die eine Abweichung von der nominellen Dicke von 200 Å zur Folge haben, entsprechen folglich bei der herkömmlichen Linse des vorliegenden Beispiels einer Abweichung von 20%, während eine gleiche Abweichung im Herstellungsprozeß für die in einer FED der vorliegenden Erfindung benutzte Linse nur 2% (für eine Linse von 10,000 Å Dicke) ausmachen kann.
- Zweitens, bei einer FED mit einer erfindungsgemäß hergestellten elektrostatischen Linse ist die Linse von dem Elektronenemitter weiter entfernt angeordnet als die nach dem Stand der Technik bekannten elektrostatischen Linsen, und hat aus diesem Grund einen verminderten Einfluß auf das elektrische Feld, das an/nahe der Oberfläche des Elektronenemitters hervorgerufen wird. Mann erinnere sich, daß es zur richtigen Funktion der Vorrichtung erforderlich ist, ein starkes elektrisches Feld im Bereich der Oberfläche des Elektronenemitters zu erzeugen und daß das elektrische Feld im wesentlichen durch das Anlegen einer geeigenten Spannung an die Gate-Elektrode hervorgerufen wird. Bei FEDS, die elektrostatische Linsen verwenden, ist die an die Linse angelegte Spannung niedriger als die an die Gate-Elektrode angelegte Spannung und vermindert wirksam das maximale elektrische Feld, das an/nahe der Oberfläche des Elektronenemitters hervorgerufen wird. Das weiter entfernte Anordnen der elektrostatischen Linse durch Bereitstellen einer Linse mit einer zentralen Öffnung mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Öffnung der Gate-Elektrode ist, vermindert die Wirkung, die die elektrostatische Linse auf das erzeugte elektrische Feld ausübt.
- Drittens, eine FED, die eine erfindungsgemäß hergestellte elektrostatische Linse verwendet, stellt eine wesentliche Verringerung der Linsenabweichung zur Verfügung, was einen Elektronenstrahlquerschnitt zur Folge hat, der nicht überfokussiert ist.
- Viertens, bei einer FED, die eine erfindungsgemäß hergestellte elektrostatische Linse verwendet, kann die Linse von der Gate-Elektrode weiter entfernt angeordnet werden als es bei Linsen des Standes der Technik praktisch ist. Diese erhöhte Flexibiltät vermindert das Problem eines Spannungsdurchbruchs zwischen der Gate-Elektrode und der elektrostatischen Linse.
- Fig. 3B zeigt eine Computermodell-Darstellung eines verlängerten Elektronenweges, die Elektronenflugbahnen 35 der FED 30 über einer Durchgangsstrecke von 0.01 Meter zeigt, wdbei die Elektronenbahnen 35 an der Stelle ihren Ursprung haben, die als 1.0 (Ordinate) und -0.01 um (Abszisse) dargestellt ist. Mann kann beobachten, daß sich bei der FED 30, die die erfindungsgemäße elektrostatische Linse 37 verwendet, der Elektronenstrahl bei einer Durchgangsstrecke in der Größe von 1000 um vom Elektronenemitter 33 auf einen Gesamtquerschnitt von weniger als etwa 10 um und bei einer Durchgangsstrecke von 3000 um auf einen Gesamtquerschnitt von weniger als etwa 16 um verbreitert.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine FED mit einer integral gebildeten elektrostatischen Linse als ein Mittel zur Minimierung des emittierten Elektronenstrahlquerschnitts zur Verfügung zu stellen. Eine so konstruierte FED kann in einer ersten von vielen möglichen Anwendungen als eine Elektronenquelle für eine Blldanzeigeeinrichtung verwendet werden, die eine sehr hohe Auflösung aufweist und einzelne Pixelquerschnitte in der Größe von etwa 2.0 bis 25.0 um besitzt. Im Fall der Anwendung in einem Bildanzeigegerät kann die Anode der FED eine im wesentlichen optisch transparente Schirmplatte mit einer Oberfläche besitzen, auf der wenigstens eine Schicht aus Kathodolumineszenzmaterial angebracht ist, und wenigstens eine Schicht aus im wesentlichen leitendem Material auf der Schicht aus Kathodolumineszenzmaterlal angebracht ist, so daß irgendwelche emittierten Elektronen die Schicht aus Kathodolumineszenzmaterial in einer Weise erregen werden, die eine Photonenemission hervorruft.
- Fig. 4A bis 4F sind geschnittene Seitenansichten von Strukturen, die durch Ausführen verschiedener Schritte einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer FED mit einer integralen elektrostatischen Linse verwirklicht werden.
- Die in Fig. 4A gezeigte Struktur umfaßt ein Trägersubstrat 101, eine erste Isolatorschicht 102, eine erste leitende/halbleitende Schicht 103, eine zweite Isolatorschicht 104, eine zweite leitende/halbleitende Schicht 105, eine dritte Isolatorschicht 106 sowie eine selektiv gemusterte Ätzmaskenschicht 107, die alle nahe beieinander in einer festen Beziehung angeordnet sind, um eine einzige Mehrschichtstruktur zu bilden, bei der jede Schicht in bezug auf jede vorangehende oder folgende Schicht flächenparallel angeordnet ist.
- Fig. 4B ist eine Struktur, die wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 4A beschrieben gebildet ist und weitere Prozeßschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer FED erfahren hat, wobei ein erster gezielter Ätzschritt ausgeführt wird, um jeweils einen Teil der dritten Isolatorschicht 106, der zweiten leitenden/halbleitenden Schicht 105 und der zweiten Isolatorschicht 104 in einem Bereich 112 zu entfernen, der mit dem Muster übereinstimmt, das durch die vorangehend mit Verweis auf Fig. 4A beschriebene selektiv gemusterte Ätzmaskenschicht 107 definiert wird. Fig. 4B zeigt außerdem, daß die selektiv gemusterte Ätzmaske 107 anschließend entfernt worden ist.
- Fig. 4C zeigt eine vierte Isolatorschicht 113, die konform auf der Struktur von Fig. 4B aufgetragen ist. In Fig. 4D wird ein zweiter gezielter Ätzschritt ausgeführt, um einen Teil des Materails der vierten Isolatorschicht 113 zu entfernen, so daß eine Seitenwand 114 gebildet wird. Eine dritte gezielte Ätzung wird so durchgeführt, daß ein Teil des Materials der ersten leitenden/halbleitenden Schicht 103 und der ersten Isolatorschicht 102 in einem Bereich 115 so weit entfernt wird, daß ein Teil der Oberfläche des Trägersubstrats 101 in dem Bereich 115 freigelegt wird. Fig. 4E zeigt einen Schritt, bei dem im wesentlichen die ganze Seitenwand 114 entfernt und ein Teil des ersten und zweiten Isolators 102, 104 selektiv entfernt wird. Fig. 4F zeigt einen Schritt, bei dem innerhalb des Bereiches 115 ein Elektronenemitter 116 mit Hilfe eines von zahlreichen allgemein bekannten Verfahren, z. B. normalen Inzidenz-Bedampfungsverfahren, aufgetragen wird.
- Eine gemäß dem mit Verweis auf Fig. 4A - 4F gezeigten und beschriebenen Verfahren konstruierte FED wird mit einer elektrostatischen Linse, die die zweite leitende/halbleitende Schicht 105 umfaßt, gebildet, deren Innengröße größe als die des Gates ist, das die erste leitende/halbleitende Schicht 103 umfaßt. Die Innengröße des Gates und der elektrostatischen Linsen werden hierin im allgemeinen als ein Durchmesser bezeichnet, aber man sollte verstehen, daß unter besonderen Umständen andere als runde Öffnungen gebildet werden können, und es beabsichtigt ist, alle derartigen Ausführungen hierin einzuschließen. Der Unterschied des Innendurchmessers zwischen der elektrostatischen Linse und dem Gate wird durch die Dicke der konform aufgetragenen Isolatorschicht 113 bestimmt, aus der anschließend die Seitenwand 114 gebildet wird.
- Fig. 5A bis 5F sind geschnittene Seitenansichten von Strukturen, die durch Ausführen verschiedener Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer anderen Ausführung einer FED mit einem integralen elektrostatischen Linsensystem verwirklicht werden.
- Fig. 5A zeigt eine Struktur, die der zuvor mit Verweis auf Fig. 4A beschriebenen ähnlich ist, wobei ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen mit einem Präfix "2" bezeichnet sind, um eine andere Ausführung anzudeuten. Die Struktur von Fig. 5A umfaßt gemäß einem anderen Verfahren zum Herstellen einer FED der Erfindung weiter eine dritte Isolatorschicht 208, die auf der leitenden/halbleitenden Schicht 205 auftragen ist, und eine dritte leitende/halbleitende Schicht 209, die zwischen den Schichten 205 und 206 auf der Isolatorschicht 208 aufgetragen ist.
- Fig. 5B zeigt einen weiteren Prozeßschritt, wobei eine erste gezielte Ätzung wie zuvor mit Verweis auf Fig. 4B beschrieben durchgeführt wird und wobei die gezielte Ätzung des weiteren einen Teil des Materials der dritten leitenden/halbleitenden Schicht 209 und der dritten Isolatorschicht 208 in einem Bereich 212 entfernt, der im wesentlichen mit dem Muster übereinstimmt, das durch die selektiv gemusterte Ätzmaskenschicht 207 bestimmt wird. Fig. 5B zeigt außerdem, daß die selektiv gemusterte Ätzmaske anschließnd entfernt worden ist. Fig. 5C zeigt einen weiteren Prozeßschritt, bei dem eine fünfte Isolatorschicht 213 konform auf die Struktur aufgetragen worden ist. Fig. 5D zeigt einen weiteren Prozeßschritt, vorangehend mit Verweis auf Fig. 4D beschrieben, so daß eine Seitenwand 214 gebildet wird. Fig. 5E zeigt weitere Prozeßschritte, die denen mit Verweis auf Fig. 4E beschriebenen ähnlich sind und darin einen Bereich 215 gebildet haben und des weiteren einschließen, daß ein Teil des Materials der dritten Isolatorschicht 208 selektiv entfernt wird. Fig. 5F zeigt weitere Prozeßschritte wie zuvor mit Verweis auf Fig. 4F beschrieben, so daß in dem Bereich 215 ein Elektronenemitter 216 gebildet wird.
- Die oben mit Verweis auf Fig. 5A - 5F beschriebene und gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellte FED umfaßt zwei integral gebildete elektrostatische Linsenelektroden, von denen jede einen einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser der Gate-Elektrode der FED ist. Wie vorangehend beschrieben, ist der Durchmesserunterschied des elektrostatischen Linsensystems in bezug auf den Durchmesser der Gate-Elektrode eine Funktion der Dicke der vorangehend aufgetragenen Isolatorschicht.
- Fig. 6A bis 6E sind geschnittene Seitenansichten von Strukturen, die durch Ausführen verschiedener Schritte eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Ausführung einer FED mit einem integralen elektrostatischen Linsensystem verwirklicht werden.
- Fig. 6A zeigt eine Struktur, die wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 5A beschrieben gebildet ist, wobei ähnliche Teile ähnliche Bezugszeichen und ein Präfix "3" besitzen, um eine andere Ausführung zu bezeichnen. In Fig. 6A wird ein erster Bereich 312 gebildet, indem ein Teil des Materials einer vierten Isolatorschicht 306, einer dritten leitenden/nichtleitenden Schicht 309 und einer dritten Isolatorschicht 308 durch einen Prozeßschritt selektiv entfernt wird, wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 5B beschrieben und gemäß einem anderen Verfahren zur Herstellung einer FED der vorliegenden Erfindung. Fig. 6B zeigt einen weiteren Prozeßschritt, bei dem eine vierte, im wesentlichen konforme Isolatorschicht 313 auf die Struktur aufgetragen wird. Fig. 6C zeigt einen weiteren Prozeßschritt wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 4D beschrieben, so daß eine Seitenwand 314 gebildet wird. Fig. 6D zeigt weitere Prozeßschritte wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 5B - 5D und 4D beschrieben, so daß eine zweite Seitenwand 317 und ein zweiter Bereich 318 darin gebildet werden. Fig. 6E zeigt weitere Prozeßschritte wie vorangehend mit Verweis auf Fig. 5E und 5F beschrieben, so daß ein Elektronenemitter 316 im wesentlichen innerhalb des Bereiches 318 angeordnet wird.
- Die FED, die eine gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wie oben mit Verweis auf Fig. 6A bis 6E beschrieben, gebildetes elektrostatisches Linsensystem verwendet, verwirklicht eine Mehrzahl von elektrostatischen Linsen jede mit verschiedenen Durchmessern in bezug auf jede andere elektrostatische Linse des Linsensystems und jede mit einem Durchmesser, der dem Durchmesser der Gate-Elektrode der FED unähnlich ist. Eine Aufgabe zur Herstellung einer FED mit einem Linsensystem, das eine Mehrzahl elektrostatischer Linsen von verschiedenen Durchmessern verwendet, besteht darin, eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Flugbahnen von emittierten Elektronen, die den Elektronenstrahl einer arbeitenden Vorrichtung bilden, mehrfach verändert.
- Fig. 7 zeigt eine allgemein verwendete Struktur einer ersten Anode 400 für eine Bildanzeigeeinrichtung, wobei die Anode eine im wesentlichen optisch transparente Schirmplatte 410 mit einer Hauptoberfläche umfaßt, auf der eine Schicht aus Kathodolumineszenzmaterial 411 angeordnet ist, wobei eine im wesentlichen leitende Schicht 412 auf der Oberfläche des Materials 411 angeordnet ist. In FEDS, die normalerweise die Anzeigeanode 400 verwenden, durchlaufen wenigstens einige emittierte Elektronen zuerst die leitende Schicht 412 und verleihen dem Kathodolumineszenzmaterial 411 wenigstens einige Energie, um eine Photonenemission hervorzurufen, die von einem Beobachter betrachtet werden kann.
- Fig. 8 zeigt eine alternative Ausführung einer zweiten Anode 500 für eine Blldanzeigeeinrichtung, die eine im wesentlichen optisch transparente Schirmplatte 510 mit einer Hauptoberfläche umfaßt, auf der eine Schicht aus im wesentlichen optisch transparentem leitenden Material 512 angeordnet ist, auf der eine Schicht aus Kathodolumineszenzmaterial 511 angeordnet ist. In FEDS, die normalerweise die Anzeigeanode 500 verwenden, verleihen wenigstens einige emittierte Elektronen dem Kathodolumineszenzmaterial 511 wenigstens einige Energie, wenn sie die Dicke der Schicht durchlaufen, um eine Photonenemission hervorzurufen, die von einem Beobachter betrachtet werden kann, wobei die Elektronen anschließend in der leitenden Schicht 512 aufgefangen werden.
- Indem, wie oben beschrieben, eine Anzeigeanode eingeschlossen wird, stellen die genau steuerbaren FEDS eine sehr nützliche, kleine und steuerbare Anzeigeeinrichtung zur Verfügung.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung,
die einen Elektronenemitter (116, 216) zum Emittieren von
Elektronen, eine Gate-Elektrode (103,203) mit einer
Öffnung mit einer ersten Größe, durch die emittierte
Elektronen hindurchtreten, eine Anode, die so angeordnet ist, daß
sie emittierte Elektronen, die durch die Gate-Öffnung
hindurchtreten, einfängt, und wenigstens eine
elektrostatische Linsenelektrode (105,205,209) umfaßt, die zwischen
der Gate-Elektrode (103,203) und der Anode angeordnet ist
und eine Öffnung für den Durchtritt emittierter Elektronen
durch selbige aufweist, wobei die Größe der Öffnung der
wenigstens einen elektrostatischen Linse größer ist als
die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Schaffen einer Vielzahl von Materialschichten
einschließlich eines Trägersubstrats (101,201) mit einer Oberfläche,
einer Vielzahl isolierender Schichten (102,104,106,202,
204,206,208), einer Vielzahl leitender/halbleitender
Schichten (103,105,203,205,209) sowie einer wahlweise
strukturierten Ätzmaskenschicht (107), die sämtlich nahe
beieinander in einer festen Beziehung angeordnet sind und
eine einzelne mehrschichtige Struktur bilden;
Ausführen einer ersten gerichteten Ätzung, um selektiv
Material von einigen (104,105,106,204,205,208,209,206) der
Materialschichten der mehrschichtigen Struktur in einem
Bereich (112,212) zu entfernen, der im wesentlichen einer
Struktur der selektiv strukturierten Ätzmaske entspricht,
wobei der Schritt der ersten gerichteten Ätzung die Größe
der Öffnung wenigstens einer elektrostatischen
Linsenelektrode (105,205,209) bestimmt;
Auftragen einer im wesentlichen konformen Isolatorschicht
(113,213) auf die geätzte Struktur;
Ausführen einer zweiten gerichteten Ätzung, um einen Teil
der konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß eine
Seitenwand (114,214) hergestellt wird;
Ausführen einer dritten gerichteten Ätzung, um einen Teil
des Materials (115,215) einiger anderer der
Materialschichten der mehrschichtigen Struktur zu entfernen, so
daß wenigstens ein Teil der Oberfläche des Trägersubstrats
(101,201) freigelegt wird, wobei der Schritt der dritten
gerichteten Ätzung in einem Bereich ausgeführt wird, der
durch die Seitenwand begrenzt wird, so daß die Dicke der
Seitenwand die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode
(103,203) bestimmt;
Entfernen im wesentlichen der gesamten verbleibenden,
konform aufgetragenen Isolatorschicht, wobei diese Schicht
die Seitenwand bildete (114,214); und
Herstellen des Elektronenemitters (116,216), der im
wesentlichen auf dem freiliegenden Teil der Oberfläche des
Trägersubstrats (101,201) angeordnet ist.
2. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Schaffens einer
Vielzahl von Materialschichten die folgenden Schritte
umfaßt:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (101);
Herstellen einer ersten Isolatorschicht (102) auf dem
Trägersubstrat (101);
Herstellen einer ersten leitenden/halbleitenden Schicht
(103) auf der ersten Isolatorschicht (102);
Herstellen einer zweiten Isolatorschicht (104) auf der
ersten leitenden/halbleitenden Schicht (103);
Herstellen einer zweiten leitenden/halbleitenden Schicht
(105) auf der zweiten Isolatorschicht (104);
Herstellen einer dritten Isolatorschicht (106) auf der
zweiten leitenden/halbleitenden Schicht (105); und
Herstellen einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht
(107) auf der dritten Isolatorschicht (106),
wobei die Gate-Elektrode aus der ersten
leitenden/halbleitenden Schicht (103) hergestellt wird, und die
elektrostatische Linsenelektrode aus der zweiten
leitenden/halbleitenden Schicht (105) hergestellt wird.
3. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 1, wobei die Feldemissionsvorrichtung zwei
elektrostatische Linsen (205) und (209) umfaßt, die
zwischen der Gate-Elektrode (203) und der Anode angeordnet
sind, wobei die erste elektrostatische Linsenelektrode
(209) eine erste Öffnung für den Durchtritt emittierter
Elektronen durch selbige aufweist, und die zweite
elektrostatische Linsenelektrode (205) eine zweite Öffnung für
den Durchtritt emittierter Elektronen durch selbige
aufweist, wobei der Schritt der ersten gerichteten Ätzung die
Größe der Öffnungen der ersten (209) und der zweiten (205)
elektrostatischen Linsenelektrode bestimmt, so daß die
Größe der ersten und der zweiten Öffnung größer ist als
die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode.
4. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 3, wobei der Schritt des Schaffens einer
Vielzahl von Materialschichten die folgenden Schritte
umfaßt:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (201);
Herstellen einer ersten Isolatorschicht (202) auf dem
Trägersubstrat (201);
Herstellen einer ersten leitenden/halbleitenden Schicht
(203) auf der ersten Isolatorschicht (202);
Herstellen einer zweiten Isolatorschicht (204) auf der
ersten leitenden/halbleitenden Schicht (203);
Herstellen einer zweiten leitenden/halbleitenden Schicht
(205) auf der zweiten Isolatorschicht (204);
Herstellen einer dritten Isolatorschicht (208) auf der
zweiten leitenden/halbleitenden Schicht (205);
Herstellen einer dritten leitenden/halbleitenden Schicht
(209) auf der dritten Isolatorschicht (208);
Herstellen einer vierten Isolatorschicht (206) auf der
dritten leitenden/halbleitenden Schicht (209); und
Herstellen einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht
(207) auf der vierten Isolatorschicht (206),
wobei die Gate-Elektrode aus der ersten
leitenden/halbleitenden Schicht (203) hergestellt wird, und die erste
elektrostatische Linsenelektrode aus der dritten
leitenden/halbleitenden Schicht (209) hergestellt wird, und die
zweite elektrostatische Linsenelektrode aus der zweiten
leitenden/halbleitenden Schicht (205) hergestellt wird.
5. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die konforme
Isolatorschicht in einer Dicke in der Größenordnung von
1000 Å bis 5000 Å (1 Å = 10&supmin;¹&sup0; m) aufgetragen wird.
6. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Anode
durch die folgenden Schritte hergestellt wird:
Bereitstellen einer im wesentlichen optisch durchlässigen
Schirmplatte (410);
Herstellen einer Schicht aus Kathodolumineszenzmaterial
(411) auf einer Oberfläche der Schirmplatte (410); und
Herstellen einer Schicht von im wesentlichen leitendem
Material (412) auf der Kathodolumineszenzschicht (411).
7. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung,
die einen Elektronenemitter (316) zum Emittieren von
Elektronen, eine Gate-Elektrode (303) mit einer Öffnung mit
einer ersten Größe, durch die emittierte Elektronen
hindurchtreten, eine Anode, die so angeordnet ist, daß sie
emittierte Elektronen, die durch die Gate-Öffnung
hindurchtreten, einfängt, sowie eine Vielzahl
elektrostatischer Linsenelektroden (305,309) umfaßt, die zwischen der
Gate-Elektrode (303) und der Anode angeordnet sind, wobei
jede der elektrostatischen Linsenelektroden eine Öffnung
für den Durchtritt emittierter Elektronen durch selbige
aufweist, wobei sich die Größe jeder Öffnung von der Größe
der anderen Öffnungen unterscheidet und größer ist als die
erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode, wobei das
Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Schaffen einer Vielzahl von Materialschichten
einschließlich eines Trägersubstrats (301) mit einer Oberfläche,
einer
Vielzahl von Isolierschichten (302,304,308,306), einer
Vielzahl leitender/halbleitender Schichten (303,305,309),
sowie einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht, die
sämtlich nahe beieinander in fester Beziehung angeordnet
sind und eine einzelne mehrschichtige Struktur bilden;
Ausführen einer ersten gerichteten Ätzung, um selektiv
Material von einigen (306,309,308) der Materialschichten
der mehrschichtigen Struktur in einem Bereich (312) zu
entfernen, der im wesentlichen einer Struktur der selektiv
strukturierten Ätzmaske entspricht, wobei der Schritt der
ersten gerichteten Ätzung die Größe der Öffnung einer
ersten elektrostatischen Linsenelektrode (309) bestimmt;
Auftragen einer ersten im wesentlichen konformen
Isolatorschicht (313) auf die geätzte Struktur;
Ausführen einer zweiten gerichteten Ätzung, um einen Teil
der konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß eine
erste Seitenwand (314) hergestellt wird;
Ausführen einer dritten gerichteten Ätzung, um Material
von einigen anderen der Materialschichten der
mehrschichtigen Struktur zu entfernen, wobei der Schritt der dritten
gerichteten Ätzung in einem Bereich ausgeführt wird, der
durch die erste Seitenwand (314) begrenzt wird, so daß die
Dicke der ersten Seitenwand (314) die Größe der Öffnung
einer zweiten elektrostatischen Linsenelektrode (305)
bestimmt;
Auftragen einer zweiten im wesentlichen konformen
Isolatorschicht (317) auf die dritte gerichtet geätzte
Struktur;
Ausführen einer weiteren gerichteten Ätzung, um einen Teil
der zweiten konformen Isolatorschicht zu entfernen, so daß
eine zweite Seitenwand (317) hergestellt wird;
Ausführen einer gerichteten Ätzung, um Material von
einigen anderen (303,302) der Materialschichten der
mehrschichtigen Struktur zu entfernen, so daß wenigstens ein
Teil der Oberfläche des Trägersubstrats (301) freigelegt
wird, wobei der Schritt der gerichteten Ätzung in einem
Bereich ausgeführt wird, der durch die zweite Seitenwand
(317) begrenzt wird, so daß die Dicke der zweiten
Seitenwand die erste Größe der Öffnung der Gate-Elektrode (303)
bestimmt;
Entfernen im wesentlichen der gesamten verbleibenden
ersten und zweiten konform aufgetragenen Isolatorschicht,
wobei die Schichten die erste (314) und zweite (317)
Seitenwand bildeten; und
Herstellen eines Elektronenemitters (316), der im
wesentlichen auf dem freiliegenden Teil (318) der Oberfläche des
Trägersubstrats (301) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Schaffens einer
Vielzahl von Materialschichten die folgenden Schritte
umfaßt:
Bereitstellen eines Trägersubstrats (301);
Herstellen einer ersten Isolatorschicht (302) auf dem
Trägersubstrat (301);
Herstellen einer ersten leitenden/halbleitenden Schicht
(303) auf der ersten Isolatorschicht (302);
Herstellen einer zweiten Isolatorschicht (304) auf der
ersten leitenden/halbleitenden Schicht (303);
Herstellen einer zweiten leitenden/halbleitenden Schicht
(305) auf der zweiten Isolatorschicht (304);
Herstellen einer dritten Isolatorschicht (308) auf der
zweiten leitenden/halbleitenden Schicht (305);
Herstellen einer dritten leitenden/halbleitenden Schicht
(309) auf der dritten Isolatorschicht (308);
Herstellen einer vierten Isolatorschicht (306) auf der
dritten leitenden/halbleitenden Schicht (309); und
Herstellen einer selektiv strukturierten Ätzmaskenschicht
auf der vierten Isolatorschicht (306),
wobei die Gate-Elektrode aus der ersten
leitenden/halbleitenden Schicht (306) hergestellt wird, und die erste
elektrostatische Linsenelektrode aus der dritten
leitenden/halbleitenden Schicht (309) hergestellt wird, und die
zweite elektrostatische Linsenelektrode aus der zweiten
leitenden/halbleitenden Schicht (305) hergestellt wird.
9. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste konforme
Isolatorschicht (313) in einer Dicke in der Größenordnung von
1000 Å bis 5000 Å (1 Å = 10&supmin;¹&sup0; m) aufgetragen wird.
10. Verfahren zum Herstellen einer Feldemissionsvorrichtung
nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei die zweite konforme
Isolatorschicht (317) in einer Dicke in der Größenordnung von
1000 Å bis 5000 Å (1 Å = 10&supmin;¹&sup0; m) aufgetragen wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US80081091A | 1991-11-29 | 1991-11-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69204629D1 DE69204629D1 (de) | 1995-10-12 |
DE69204629T2 true DE69204629T2 (de) | 1996-04-18 |
Family
ID=25179426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69204629T Expired - Fee Related DE69204629T2 (de) | 1991-11-29 | 1992-11-25 | Herstellungsverfahren einer Feldemissionsvorrichtung mit integraler elektrostatischer Linsenanordnung. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5430347A (de) |
EP (1) | EP0545621B1 (de) |
JP (1) | JPH05242794A (de) |
DE (1) | DE69204629T2 (de) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5659224A (en) | 1992-03-16 | 1997-08-19 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Cold cathode display device |
US5675216A (en) | 1992-03-16 | 1997-10-07 | Microelectronics And Computer Technololgy Corp. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
US6127773A (en) | 1992-03-16 | 2000-10-03 | Si Diamond Technology, Inc. | Amorphic diamond film flat field emission cathode |
JP2653008B2 (ja) * | 1993-01-25 | 1997-09-10 | 日本電気株式会社 | 冷陰極素子およびその製造方法 |
US5564959A (en) * | 1993-09-08 | 1996-10-15 | Silicon Video Corporation | Use of charged-particle tracks in fabricating gated electron-emitting devices |
US7025892B1 (en) | 1993-09-08 | 2006-04-11 | Candescent Technologies Corporation | Method for creating gated filament structures for field emission displays |
KR0148615B1 (ko) * | 1993-10-20 | 1998-10-15 | 가네꼬 히사시 | 음극선관용 냉음극 전자총구체 |
GB2285168B (en) * | 1993-12-22 | 1997-07-16 | Marconi Gec Ltd | Electron field emission devices |
US5731228A (en) * | 1994-03-11 | 1998-03-24 | Fujitsu Limited | Method for making micro electron beam source |
JPH08315721A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Nec Kansai Ltd | 電界放出冷陰極 |
JP2910837B2 (ja) * | 1996-04-16 | 1999-06-23 | 日本電気株式会社 | 電界放出型電子銃 |
JP2907113B2 (ja) * | 1996-05-08 | 1999-06-21 | 日本電気株式会社 | 電子ビーム装置 |
JPH09306332A (ja) * | 1996-05-09 | 1997-11-28 | Nec Corp | 電界放出型電子銃 |
JP3171121B2 (ja) * | 1996-08-29 | 2001-05-28 | 双葉電子工業株式会社 | 電界放出型表示装置 |
JP3745844B2 (ja) * | 1996-10-14 | 2006-02-15 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電子管 |
FR2756417A1 (fr) * | 1996-11-22 | 1998-05-29 | Pixtech Sa | Ecran plat de visualisation a grilles focalisatrices |
FR2757999B1 (fr) * | 1996-12-30 | 1999-01-29 | Commissariat Energie Atomique | Procede d'auto-alignement utilisable en micro-electronique et application a la realisation d'une grille de focalisation pour ecran plat a micropointes |
JPH10289650A (ja) * | 1997-04-11 | 1998-10-27 | Sony Corp | 電界電子放出素子及びその製造方法並びに電界電子放出型ディスプレイ装置 |
GB2339961B (en) * | 1998-07-23 | 2001-08-29 | Sony Corp | Processes for the production of cold cathode field emission devices and cold cathode field emission displays |
US6297587B1 (en) | 1998-07-23 | 2001-10-02 | Sony Corporation | Color cathode field emission device, cold cathode field emission display, and process for the production thereof |
GB2349271B (en) * | 1998-07-23 | 2001-08-29 | Sony Corp | Cold cathode field emission device and cold cathode field emission display |
US6373176B1 (en) | 1998-08-21 | 2002-04-16 | Pixtech, Inc. | Display device with improved grid structure |
US6204597B1 (en) | 1999-02-05 | 2001-03-20 | Motorola, Inc. | Field emission device having dielectric focusing layers |
DE19907164C2 (de) * | 1999-02-19 | 2002-10-24 | Micronas Gmbh | Meßeinrichtung sowie Verfahren zu deren Herstellung |
US6255768B1 (en) | 1999-07-19 | 2001-07-03 | Extreme Devices, Inc. | Compact field emission electron gun and focus lens |
US6429596B1 (en) | 1999-12-31 | 2002-08-06 | Extreme Devices, Inc. | Segmented gate drive for dynamic beam shape correction in field emission cathodes |
US6815875B2 (en) * | 2001-02-27 | 2004-11-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Electron source having planar emission region and focusing structure |
US6683414B2 (en) * | 2001-10-25 | 2004-01-27 | Northrop Grumman Corporation | Ion-shielded focusing method for high-density electron beams generated by planar cold cathode electron emitters |
US7446601B2 (en) * | 2003-06-23 | 2008-11-04 | Astronix Research, Llc | Electron beam RF amplifier and emitter |
EP1702345A2 (de) * | 2003-12-30 | 2006-09-20 | Commissariat à l'Energie Atomique | Divergenzgesteuerte hybride mehrfach-elektronenstrahl-emissionseinrichtung |
EP1760762B1 (de) * | 2005-09-06 | 2012-02-01 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Vorrichtung und Verfahren zur Auswahl einer Emissionsfläche einer Emissionsstruktur |
KR20070083112A (ko) | 2006-02-20 | 2007-08-23 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전자 방출 디바이스와 이를 이용한 전자 방출 표시디바이스 |
US20110057164A1 (en) * | 2007-06-18 | 2011-03-10 | California Institute Of Technology | Carbon nanotube field emission device with overhanging gate |
JP5062761B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2012-10-31 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 集束電極一体型電界放出素子及びその作製方法 |
WO2010037085A1 (en) | 2008-09-29 | 2010-04-01 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Dna sequencing and amplification systems using nanoscale field effect sensor arrays |
JP2012195096A (ja) * | 2011-03-15 | 2012-10-11 | Canon Inc | 荷電粒子線レンズおよびそれを用いた露光装置 |
US10658144B2 (en) | 2017-07-22 | 2020-05-19 | Modern Electron, LLC | Shadowed grid structures for electrodes in vacuum electronics |
US10811212B2 (en) | 2017-07-22 | 2020-10-20 | Modern Electron, LLC | Suspended grid structures for electrodes in vacuum electronics |
US10424455B2 (en) | 2017-07-22 | 2019-09-24 | Modern Electron, LLC | Suspended grid structures for electrodes in vacuum electronics |
CN111696847A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-22 | 北京卫星环境工程研究所 | 适用于星载大气原位探测的电子源 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4857799A (en) * | 1986-07-30 | 1989-08-15 | Sri International | Matrix-addressed flat panel display |
GB8720792D0 (en) * | 1987-09-04 | 1987-10-14 | Gen Electric Co Plc | Vacuum devices |
FR2623013A1 (fr) * | 1987-11-06 | 1989-05-12 | Commissariat Energie Atomique | Source d'electrons a cathodes emissives a micropointes et dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitee par emission de champ,utilisant cette source |
FR2633763B1 (fr) * | 1988-06-29 | 1991-02-15 | Commissariat Energie Atomique | Ecran fluorescent trichrome a micropointes |
US5012153A (en) * | 1989-12-22 | 1991-04-30 | Atkinson Gary M | Split collector vacuum field effect transistor |
FR2669465B1 (fr) * | 1990-11-16 | 1996-07-12 | Thomson Rech | Source d'electrons et procede de realisation. |
-
1992
- 1992-11-25 EP EP92310779A patent/EP0545621B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-11-25 DE DE69204629T patent/DE69204629T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-25 JP JP33677892A patent/JPH05242794A/ja active Pending
-
1993
- 1993-07-16 US US08/093,134 patent/US5430347A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05242794A (ja) | 1993-09-21 |
EP0545621A1 (de) | 1993-06-09 |
US5430347A (en) | 1995-07-04 |
EP0545621B1 (de) | 1995-09-06 |
DE69204629D1 (de) | 1995-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69204629T2 (de) | Herstellungsverfahren einer Feldemissionsvorrichtung mit integraler elektrostatischer Linsenanordnung. | |
DE69301275T2 (de) | Kathodolumineszente Anzeigevorrichtung und Herstellungsverfahren | |
DE69104653T2 (de) | Elektronenquelle mit Mikropunktkathoden. | |
DE60114132T2 (de) | Kopruskularstrahlbilddetektor mit hilfe von gasverstärkung und bildelektroden | |
DE3504714A1 (de) | Lithografiegeraet zur erzeugung von mikrostrukturen | |
DE60129514T2 (de) | Organische Electrolumineszenzvorrichtung mit zusätzlichem Kathodenbusleiter | |
DE69512722T2 (de) | Kathode eines flachen Bildschirmes mit konstantem Zugriffswiderstand | |
DE69604166T2 (de) | Quadrupolmassenspektrometern | |
DE69407015T2 (de) | Fokussier- und Ablenkelektroden für Elektronenquellen | |
DE60118104T2 (de) | Feldemissionsvorrichtung und Herstellungsverfahren dafür | |
DE3307138A1 (de) | Belichtungssystem mit einem strahl geladener teilchen | |
DE69202634T2 (de) | Feldemissionsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung. | |
DE4103585A1 (de) | Gekapselte feldemissionsvorrichtung | |
DE2146941A1 (de) | Strahlenformungs- und Abbildungssystem | |
DE2948660A1 (de) | Influenzsondenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE4292934C2 (de) | Schreibkopf für einen Fluoreszenzdrucker | |
DE2743299A1 (de) | Ladungskopplungsanordnung | |
DE2738918C3 (de) | Ionisationskammer mit zwei Meßkammern | |
DE2342923C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Zweiphasen-Ladungsverschlebeanordnung und nach diesem Verfahren hergestellte Zweiphasen-Ladungs Verschiebeanordnung | |
DE69909708T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer mikrospitzen-elektronenquelle, mit selbstjustierter fokussierelektrode | |
DE69500403T2 (de) | Elektronenquelle mit Mikrospitzenemissionskathoden | |
DE1181271B (de) | Farbfernseh-Bildroehre | |
DE2420001A1 (de) | Speichertarget fuer eine kathodenstrahlroehre und verfahren zu dessen herstellung | |
DE69516071T2 (de) | Elektronenquelle | |
DE2446789A1 (de) | Korpuskularstrahloptisches geraet zur korpuskelbestrahlung eines praeparats |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |