EP0708473B1 - Manufacturing method for micropoint electron source - Google Patents

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EP0708473B1
EP0708473B1 EP95402312A EP95402312A EP0708473B1 EP 0708473 B1 EP0708473 B1 EP 0708473B1 EP 95402312 A EP95402312 A EP 95402312A EP 95402312 A EP95402312 A EP 95402312A EP 0708473 B1 EP0708473 B1 EP 0708473B1
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EP
European Patent Office
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layer
lift
electrically insulating
deposition
une
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95402312A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0708473A1 (en
Inventor
Robert Meyer
Michel Borel
Marie-Dominique Bruni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method of fabrication of a microtip electron source ("microtips").
  • the invention applies to any field where is likely to use such an electron source to microtips, in particular the field of flat display also called "flat screens”.
  • the invention makes it possible for example to manufacture large micropoint flat screens, the surface area of which can be of the order of 1000 cm 2 and can even go up to around 1 m 2 .
  • document (1) describes a matrix point electron source with microtips and a method of manufacturing this source.
  • Documents (2) to (4) relate to source improvements described in document (1).
  • microtips are produced by a method vacuum evaporation.
  • This method involves two steps.
  • a first step is to evaporate, under grazing incidence, a sacrificial layer ("lift off layer "in articles in the English language), for example nickel.
  • this layer 12 under incidence grazing allows to selectively deposit nickel on the grid layer 8 without putting holes at the bottom.
  • a second step is to deposit on the entire structure thus obtained a layer 14 of an electron emitting material like for example the molybdenum.
  • This deposit is made by evaporation of molybdenum under almost normal incidence.
  • the major drawback of the technique just remembered basically lies in evaporation of the sacrificial layer under incidence grazing.
  • the grazing incidence means that place on a crown, in the evaporation device, the structures on which we want to form the layer of nickel.
  • the processing time is long, in particular due to the evaporation of nickel which must be made at low speed to avoid projections.
  • Evaporation of the material leading to microtips is done at an angle of incidence less than 10 ° (almost normal incidence).
  • the object of the present invention is to remedy to the previous drawbacks, replacing evaporation under grazing incidence by a wet chemical deposit.
  • the invention makes it possible in particular to simplify the evaporation device it was question above and increase the ability to production of it, as will be seen better by the after.
  • the present invention allows deposit microtips on large areas.
  • the wet chemical deposition is an electrolytic deposition.
  • the grid layer as a cathode for this electrolytic deposition.
  • the sacrificial layer is eliminated by electrolysis.
  • This sacrificial layer can be made of a material chosen from the group comprising the metals Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag and alloys of these metals.
  • this sacrificial layer is made of an alloy of iron and nickel.
  • Figure 2 illustrates schematically a structure that was discussed in the description of FIG. 1 and which comprises, on the surface, the grid layer 8, this structure not comprising not layers 12 and 14.
  • FIG. 2 The structure of Figure 2 has been coated a sacrificial layer 18 in accordance with the invention, by electrolytic deposition.
  • the technique used in the present invention leads to a selective deposition on the grid layer 8, like the allowed evaporation under grazing incidence.
  • This electrolysis deposition technique which can be used in the present invention, has the advantage of being fast and inexpensive since it does not requires only electrolysis equipment.
  • Figure 3 shows a device evaporation under vacuum allowing, in accordance with prior art, the deposition of a layer sacrificial under grazing incidence and the deposit of a layer of electron-emitting material under incidence almost normal.
  • FIG. 3 We have represented very schematically on the FIG. 3 a vacuum enclosure 20 and, therein, substrates 22 on which we want to do first evaporation of the sacrificial layer under incidence grazing then depositing the layer of emitting material of electrons under almost normal incidence.
  • Tilting means 26, which are shown schematically by arrows in Figure 3, are planned to go from grazing incidence deposit to almost normal incidence deposition from a source 28 of electron emitting material.
  • Figure 4 shows a device of evaporation usable in the present invention.
  • This device is much simpler than that of FIG. 3 since, in a conforming process to the invention, only the evaporation of a electron-emitting material, under an incidence almost normal, to form microtips.
  • the deposition of the sacrificial layer can be easily performed on malls.
  • a structure 29 comprising a glass substrate 30 on which is formed a layer of silica 32.
  • Cathodic conductors made of niobium 34 are formed on the silica layer 32.
  • cathode conductors 34 have a 0.2 ⁇ m thick and have a lattice structure with for example square meshes whose pitch is worth 25 ⁇ m.
  • cathode conductors 34 made of niobium constitute the columns of the electron source to form.
  • a resistive layer 36 of amorphous silicon doped with phosphorus is deposited on the conductors cathodic.
  • This layer 36 is around 1 ⁇ m.
  • An insulating layer 38 of silica is deposited on this resistive layer 36.
  • the thickness of the silica layer 38 is also of the order of 1 ⁇ m.
  • a metallic layer 40 of niobium is deposited on the silica layer 38.
  • This layer 40 constitutes a layer of wire rack.
  • This grid layer 40 is around 0.4 ⁇ m.
  • Holes 42 of 1.4 ⁇ m in diameter are etched in the grid layer 40 and in the layer insulating 38.
  • These holes 42 are placed in the area central mesh of the trellis and lead to the resistive layer 36.
  • sacrificial layer 44 of iron alloy and of nickel on the gate layer 40 by electrolysis.
  • the layer of grid 40 serves as a cathode.
  • This deposition is carried out by evaporation under almost normal incidence.
  • Microdots 54 are thus formed in the holes 42.
  • microtips 42 rest on the layer resistive 36.
  • the sacrificial layer 44 is dissolved by electrolysis.
  • an electric voltage source appropriate 58 By means of an electric voltage source appropriate 58, an electrical voltage is established between the sacrificial layer 44 and an appropriate electrode 60 placed in the electrolytic bath 52.
  • the sacrificial layer 44 serves as an anode and electrode 60 acts as a cathode during electrolysis.
  • the voltage applied by the source 58 enters the layer 44 and the electrode 60 is approximately 2V.
  • the time required for the dissolution of the sacrificial layer 44 generally varies between 30 min and 60 mins.

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes ("microtips").The present invention relates to a method of fabrication of a microtip electron source ("microtips").

L'invention s'applique à tout domaine où l'on est susceptible d'utiliser une telle source d'électrons à micropointes, en particulier le domaine des dispositifs de visualisation plat encore appelés "écrans plats".The invention applies to any field where is likely to use such an electron source to microtips, in particular the field of flat display also called "flat screens".

L'invention permet par exemple de fabriquer des écrans plats à micropointes de grande taille, dont la superficie peut être de l'ordre de 1000 cm2 et peut même aller jusqu'à environ 1 m2.The invention makes it possible for example to manufacture large micropoint flat screens, the surface area of which can be of the order of 1000 cm 2 and can even go up to around 1 m 2 .

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART

Des sources d'électrons à cathodes émissives à micropointes et leurs procédés de fabrication sont décrits dans les documents suivants auxquels on se rapportera :

  • (1) FR-A-2 593 953 correspondant à EP-A-0 234 989 et à US-A-4 857 161
  • (2) FR-A-2 623 013 correspondant à EP-A-0 316 214 et à US-A-4 940 916
  • (3) FR-A-2 663 462 correspondant à EP-A-0 461 990 et à US-A-5 194 780
  • (4) FR-A-2 687 839 correspondant à EP-A-0 558 393 et à la demande de brevet américain du 26 février 1993, numéro de série 08/022,935 (Leroux et al.).
    • Sources of electrons with microtip emissive cathodes and their manufacturing methods are described in the following documents to which reference will be made:
  • (1) FR-A-2 593 953 corresponding to EP-A-0 234 989 and US-A-4 857 161
  • (2) FR-A-2 623 013 corresponding to EP-A-0 316 214 and to US-A-4 940 916
  • (3) FR-A-2 663 462 corresponding to EP-A-0 461 990 and US-A-5 194 780
  • (4) FR-A-2 687 839 corresponding to EP-A-0 558 393 and to the American patent application of February 26, 1993, serial number 08 / 022,935 (Leroux et al.).

    • En particulier, le document (1) décrit une source d'électrons à micropointes à structure matricielle et un procédé de fabrication de cette source.In particular, document (1) describes a matrix point electron source with microtips and a method of manufacturing this source.

    Les documents (2) à (4) concernent des améliorations de la source décrite dans le document (1).Documents (2) to (4) relate to source improvements described in document (1).

    Dans tous les cas considérés dans ces documents, les micropointes sont réalisées par une méthode d'évaporation sous vide.In all cases considered in these documents, the microtips are produced by a method vacuum evaporation.

    Cette méthode comprend deux étapes.This method involves two steps.

    Ces étapes sont décrites ci-après en faisant référence à la figure 1 des dessins annexés.These steps are described below by doing reference to Figure 1 of the accompanying drawings.

    Une première étape consiste à évaporer, sous incidence rasante, une couche sacrificielle ("lift off layer" dans les articles en langue anglaise), par exemple en nickel.A first step is to evaporate, under grazing incidence, a sacrificial layer ("lift off layer "in articles in the English language), for example nickel.

    Plus précisément, on a représenté de façon schématique et partielle sur la figure 1 une structure comprenant :

    • un substrat électriquement isolant 2, par exemple en verre,
    • des conducteurs cathodiques 4 sur ce substrat,
    • une couche électriquement isolante 6 qui recouvre chaque conducteur cathodique, et
    • une couche de grille 8 électriquement conductrice qui recouvre cette couche électriquement isolante.
    More specifically, there is shown schematically and partially in FIG. 1 a structure comprising:
    • an electrically insulating substrate 2, for example made of glass,
    • cathode conductors 4 on this substrate,
    • an electrically insulating layer 6 which covers each cathode conductor, and
    • an electrically conductive grid layer 8 which covers this electrically insulating layer.

    Après avoir fabriqué cette structure, on forme des trous 10 à travers la couche de grille 8 et la couche électriquement isolante 6, au niveau de chaque conducteur cathodique 4. After making this structure, we form holes 10 through the grid layer 8 and the layer electrically insulating 6, at each conductor cathodic 4.

    On voit sur la figure 1 la couche sacrificielle qui porte la référence 12 et qui est formée sur la couche de grille 8.We see in Figure 1 the layer sacrificial which bears the reference 12 and which is formed on the grid layer 8.

    Le dépôt de cette couche 12 sous incidence rasante permet de déposer sélectivement le nickel sur la couche de grille 8 sans en mettre au fond des trous.The deposition of this layer 12 under incidence grazing allows to selectively deposit nickel on the grid layer 8 without putting holes at the bottom.

    Une deuxième étape consiste à déposer sur l'ensemble de la structure ainsi obtenue une couche 14 d'un matériau émetteur d'électrons comme par exemple le molybdène.A second step is to deposit on the entire structure thus obtained a layer 14 of an electron emitting material like for example the molybdenum.

    Ce dépôt est fait par évaporation du molybdène sous une incidence quasiment normale.This deposit is made by evaporation of molybdenum under almost normal incidence.

    Dans ces conditions, dans chaque trou se forme une micropointe 16 en molybdène qui repose sur le conducteur cathodique correspondant à ce trou.Under these conditions, in each hole is formed a molybdenum microtip 16 which rests on the cathode conductor corresponding to this hole.

    Ensuite, on élimine la couche sacrificielle 12 ce qui entraíne l'élimination de la couche de molybdène 14.Then we remove the sacrificial layer 12 which results in the elimination of the molybdenum layer 14.

    L'inconvénient majeur de la technique que l'on vient de rappeler réside essentiellement dans l'évaporation de la couche sacrificielle sous incidence rasante.The major drawback of the technique just remembered basically lies in evaporation of the sacrificial layer under incidence grazing.

    Une telle étape complique considérablement l'équipement d'évaporation et limite la capacité de celui-ci.Such a step considerably complicates the evaporation equipment and limits the capacity thereof.

    En particulier, l'incidence rasante oblige à placer sur une couronne, dans le dispositif d'évaporation, les structures sur lesquelles on veut former la couche de nickel.In particular, the grazing incidence means that place on a crown, in the evaporation device, the structures on which we want to form the layer of nickel.

    Ceci limite le taux de remplissage de ce dispositif.This limits the filling rate of this device.

    De plus, un système de basculement est nécessaire pour passer de l'incidence rasante à l'incidence quasiment normale. In addition, a tilting system is necessary to go from grazing incidence to almost normal incidence.

    Le temps de traitement est long, en particulier du fait de l'évaporation du nickel qui doit être faite à faible vitesse pour éviter des projections.The processing time is long, in particular due to the evaporation of nickel which must be made at low speed to avoid projections.

    L'évaporation du matériau conduisant aux micropointes se fait sous un angle d'incidence inférieur à 10° (incidence quasiment normale).Evaporation of the material leading to microtips is done at an angle of incidence less than 10 ° (almost normal incidence).

    De ce fait, il est seulement possible de traiter, dans le dispositif d'évaporation, des substrats dont la taille (diagonale dans le cas de substrats rectangulaires) ne dépasse pas 14 pouces (environ 35 cm).Therefore, it is only possible to treat, in the evaporation device, substrates whose size (diagonal in the case of substrates rectangular) does not exceed 14 inches (about 35 cm).

    Il est en effet difficile d'utiliser une distance d'évaporation supérieure à 1 m dans le dispositif.It is indeed difficult to use a evaporation distance greater than 1 m in the device.

    Au-delà de cette distance de 1 m, il n'est pas facile d'obtenir la vitesse d'évaporation suffisante et les risques de pollution des couches évaporées sont accrues.Beyond this distance of 1 m, it is not easy to get sufficient evaporation rate and the risks of pollution of the evaporated layers are increased.

    EXPOSE DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION

    La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents, en remplaçant l'évaporation sous incidence rasante par un dépôt chimique humide.The object of the present invention is to remedy to the previous drawbacks, replacing evaporation under grazing incidence by a wet chemical deposit.

    De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes, procédé selon lequel :

    • on fabrique une structure comprenant un substrat électriquement isolant, au moins un conducteur cathodique sur ce substrat, une couche électriquement isolante qui recouvre chaque conducteur cathodique, une couche de grille électriquement conductrice qui recouvre cette couche électriquement isolante,
    • on forme des trous à travers la couche de grille et la couche électriquement isolante au niveau de chaque conducteur cathodique,
    • on forme sur la couche de grille une couche sacrificielle,
    • on dépose sur l'ensemble de la structure ainsi obtenue une couche d'un matériau émetteur d'électrons, d'où la formation, dans chaque trou, d'une micropointe, et
    • on élimine la couche sacrificielle, ce qui entraíne l'élimination du matériau émetteur d'électrons placé au-dessus de cette couche sacrificielle,
    ce procédé étant caractérisé en ce que la couche sacrificielle est formée par une méthode de dépôt chimique humide.Specifically, the subject of the present invention is a method for manufacturing a microtip electron source, method according to which:
    • a structure is made up comprising an electrically insulating substrate, at least one cathode conductor on this substrate, an electrically insulating layer which covers each cathode conductor, an electrically conductive grid layer which covers this electrically insulating layer,
    • holes are formed through the grid layer and the electrically insulating layer at the level of each cathode conductor,
    • a sacrificial layer is formed on the grid layer,
    • a layer of an electron-emitting material is deposited over the entire structure thus obtained, hence the formation, in each hole, of a microtip, and
    • the sacrificial layer is eliminated, which results in the elimination of the electron emitting material placed above this sacrificial layer,
    this process being characterized in that the sacrificial layer is formed by a wet chemical deposition method.

    L'invention permet en particulier de simplifier le dispositif d'évaporation dont il a été question plus haut et d'accroítre la capacité de production de celui-ci, comme on le verra mieux par la suite.The invention makes it possible in particular to simplify the evaporation device it was question above and increase the ability to production of it, as will be seen better by the after.

    De plus, la présente invention permet de déposer des micropointes sur de grandes surfaces.In addition, the present invention allows deposit microtips on large areas.

    On peut utiliser les méthodes suivantes en tant que méthodes de dépôt chimique humide : dépôt électrolytique ou dépôt chimique en solution.The following methods can be used in as wet chemical deposition methods: deposition electrolytic or chemical deposition in solution.

    Cependant, selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de la présente invention, le dépôt chimique humide est un dépôt électrolytique.However, according to one mode of implementation preferred method of the present invention, the wet chemical deposition is an electrolytic deposition.

    Dans ce cas, on utilise la couche de grille comme cathode pour ce dépôt électrolytique.In this case, we use the grid layer as a cathode for this electrolytic deposition.

    De préférence, la couche sacrificielle est éliminée par électrolyse.Preferably, the sacrificial layer is eliminated by electrolysis.

    Cette couche sacrificielle peut être faite d'un matériau choisi dans le groupe comprenant les métaux Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag et les alliages de ces métaux.This sacrificial layer can be made of a material chosen from the group comprising the metals Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag and alloys of these metals.

    Selon un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, cette couche sacrificielle est faite d'un alliage de fer et de nickel. According to a preferred embodiment of the present invention, this sacrificial layer is made of an alloy of iron and nickel.

    L'élimination d'une telle couche de fer-nickel, après le dépôt de la couche de matériau émetteur d'électrons, est particulièrement aisée.The elimination of such an iron-nickel layer, after deposition of the material layer electron emitter, is particularly easy.

    BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

    La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :

    • la figure 1, déjà décrite, illustre schématiquement des étapes de fabrication d'une source d'électrons à micropointes selon un procédé connu,
    • la figure 2 illustre schématiquement une étape de fabrication d'une telle source selon un procédé conforme à l'invention,
    • la figure 3 est une vue schématique et partielle d'un dispositif d'évaporation permettant une évaporation sous incidence rasante d'une couche sacrificielle selon une technique antérieure,
    • la figure 4 est une vue schématique et partielle d'un dispositif d'évaporation utilisable pour la mise en oeuvre de la présente invention, et
    • les figures 5 et 6 illustrent schématiquement des étapes d'un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention.
    The present invention will be better understood on reading the description of exemplary embodiments given below, by way of purely indicative and in no way limiting, with reference to the appended drawings in which:
    • FIG. 1, already described, schematically illustrates steps for manufacturing a microtip electron source according to a known method,
    • FIG. 2 schematically illustrates a step of manufacturing such a source according to a method according to the invention,
    • FIG. 3 is a diagrammatic and partial view of an evaporation device allowing evaporation under grazing incidence of a sacrificial layer according to a prior technique,
    • FIG. 4 is a schematic and partial view of an evaporation device usable for the implementation of the present invention, and
    • Figures 5 and 6 schematically illustrate steps of a particular embodiment of the method of the invention.

    EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

    La figure 2 illustre de façon schématique une structure dont il a été question dans la description de la figure 1 et qui comprend, en surface, la couche de grille 8, cette structure ne comprenant pas les couches 12 et 14.Figure 2 illustrates schematically a structure that was discussed in the description of FIG. 1 and which comprises, on the surface, the grid layer 8, this structure not comprising not layers 12 and 14.

    La structure de la figure 2 a été revêtue d'une couche sacrificielle 18 conformément à l'invention, par un dépôt électrolytique.The structure of Figure 2 has been coated a sacrificial layer 18 in accordance with the invention, by electrolytic deposition.

    Comme on le voit sur la figure 2, la technique utilisée dans la présente invention conduit à un dépôt sélectif sur la couche de grille 8, comme le permettait l'évaporation sous incidence rasante.As seen in Figure 2, the technique used in the present invention leads to a selective deposition on the grid layer 8, like the allowed evaporation under grazing incidence.

    Il suffit de polariser la couche de grille 8 pour qu'elle constitue une cathode au cours de l'électrolyse.Just polarize the grid layer 8 so that it constitutes a cathode during electrolysis.

    Cette technique de dépôt par électrolyse, qui est utilisable dans la présente invention, a l'avantage d'être rapide et peu coûteuse puisqu'elle ne nécessite qu'un équipement d'électrolyse.This electrolysis deposition technique, which can be used in the present invention, has the advantage of being fast and inexpensive since it does not requires only electrolysis equipment.

    La figure 3 montre un dispositif d'évaporation sous vide permettant, conformément à la technique antérieure, le dépôt d'une couche sacrificielle sous incidence rasante et le dépôt d'une couche de matériau émetteur d'électrons sous incidence quasiment normale.Figure 3 shows a device evaporation under vacuum allowing, in accordance with prior art, the deposition of a layer sacrificial under grazing incidence and the deposit of a layer of electron-emitting material under incidence almost normal.

    On a représenté très schématiquement sur la figure 3 une enceinte à vide 20 et, dans celle-ci, des substrats 22 sur lesquels on veut faire d'abord l'évaporation de la couche sacrificielle sous incidence rasante puis le dépôt de la couche de matériau émetteur d'électrons sous incidence quasiment normale.We have represented very schematically on the FIG. 3 a vacuum enclosure 20 and, therein, substrates 22 on which we want to do first evaporation of the sacrificial layer under incidence grazing then depositing the layer of emitting material of electrons under almost normal incidence.

    On voit également en pointillé une couronne 24 sur laquelle on positionne les substrats 22 pour le dépôt sous incidence rasante.We also see a dotted crown 24 on which the substrates 22 are positioned for the deposition under grazing incidence.

    Des moyens de basculement 26, qui sont schématisés par des flèches sur la figure 3, sont prévus pour passer du dépôt sous incidence rasante au dépôt sous incidence quasiment normale à partir d'une source 28 de matériau émetteur d'électrons.Tilting means 26, which are shown schematically by arrows in Figure 3, are planned to go from grazing incidence deposit to almost normal incidence deposition from a source 28 of electron emitting material.

    La figure 4 montre un dispositif d'évaporation utilisable dans la présente invention.Figure 4 shows a device of evaporation usable in the present invention.

    Ce dispositif est beaucoup plus simple que celui de la figure 3 puisque, dans un procédé conforme à l'invention, seule subsiste l'évaporation d'un matériau émetteur d'électrons, sous une incidence quasiment normale, pour former les micropointes.This device is much simpler than that of FIG. 3 since, in a conforming process to the invention, only the evaporation of a electron-emitting material, under an incidence almost normal, to form microtips.

    On voit encore sur la figure 4 l'enceinte 20 dans laquelle se trouvent les substrats 22 et la source de matériau émetteur d'électrons 28.We still see in Figure 4 the enclosure 20 in which the substrates 22 and the source of electron emitting material 28.

    La capacité de production de ce dispositif est améliorée, par rapport à celle du dispositif de la figure 3, grâce à un temps de traitement plus court et à la possibilité de mettre davantage de substrats dans l'enceinte 20 que dans le cas de la figure 3.The production capacity of this device is improved, compared to that of the device of the Figure 3, thanks to a shorter processing time and the possibility of putting more substrates in the enclosure 20 as in the case of FIG. 3.

    En effet, dans le dispositif de la figure 4, on n'est plus obligé de se limiter à la disposition des substrats sur une couronne.Indeed, in the device of the figure 4, we no longer have to limit ourselves to the provision substrates on a crown.

    De plus, grâce à la méthode de dépôt par électrolyse utilisable dans l'invention, le dépôt de la couche sacrificielle peut être aisément réalisé sur de grandes surfaces.In addition, thanks to the deposit method by electrolysis usable in the invention, the deposition of the sacrificial layer can be easily performed on malls.

    On explique ci-après un procédé conforme à l'invention, permettant d'obtenir une source d'électrons à micropointes du genre de celle qui est décrite dans le document (3) auquel on se reportera.A process in accordance with the invention, to obtain a source of microtip electrons like the one described in document (3) to which reference will be made.

    On voit sur la figure 5 une structure 29 comprenant un substrat en verre 30 sur lequel est formée une couche de silice 32.We see in Figure 5 a structure 29 comprising a glass substrate 30 on which is formed a layer of silica 32.

    Des conducteurs cathodiques en niobium 34 sont formés sur la couche de silice 32.Cathodic conductors made of niobium 34 are formed on the silica layer 32.

    Ces conducteurs cathodiques 34 ont une épaisseur de 0,2 µm et ont une structure en treillis avec par exemple des mailles carrées dont le pas vaut 25 µm.These cathode conductors 34 have a 0.2 µm thick and have a lattice structure with for example square meshes whose pitch is worth 25 µm.

    Ces conducteurs cathodiques 34 en niobium constituent les colonnes de la source d'électrons à former.These cathode conductors 34 made of niobium constitute the columns of the electron source to form.

    Une couche résistive 36 en silicium amorphe dopé au phosphore est déposée sur les conducteurs cathodiques.A resistive layer 36 of amorphous silicon doped with phosphorus is deposited on the conductors cathodic.

    L'épaisseur de cette couche 36 est de l'ordre de 1 µm.The thickness of this layer 36 is around 1 µm.

    Une couche isolante 38 en silice est déposée sur cette couche résistive 36.An insulating layer 38 of silica is deposited on this resistive layer 36.

    L'épaisseur de la couche de silice 38 est également de l'ordre de 1 µm.The thickness of the silica layer 38 is also of the order of 1 µm.

    Une couche métallique 40 en niobium est déposée sur la couche de silice 38.A metallic layer 40 of niobium is deposited on the silica layer 38.

    Cette couche 40 constitue une couche de grille.This layer 40 constitutes a layer of wire rack.

    L'épaisseur de cette couche de grille 40 est de l'ordre de 0,4 µm.The thickness of this grid layer 40 is around 0.4 µm.

    Des trous 42 de 1,4 µm de diamètre sont gravés dans la couche de grille 40 et dans la couche isolante 38.Holes 42 of 1.4 µm in diameter are etched in the grid layer 40 and in the layer insulating 38.

    Ces trous 42 sont placés dans la zone centrale des mailles du treillis et débouchent sur la couche résistive 36.These holes 42 are placed in the area central mesh of the trellis and lead to the resistive layer 36.

    Conformément à la présente invention, on dépose une couche sacrificielle 44 en alliage de fer et de nickel sur la couche de grille 40 par électrolyse.In accordance with the present invention, it is deposits a sacrificial layer 44 of iron alloy and of nickel on the gate layer 40 by electrolysis.

    Pour ce faire, on place la structure 29 dans un bain électrolytique approprié 46 et l'on place également dans ce bain électrolytique une électrode 48 constituant l'anode au cours de l'électrolyse.To do this, we place the structure 29 in an appropriate electrolytic bath 46 and place also in this electrolytic bath an electrode 48 constituting the anode during electrolysis.

    Au cours de cette électrolyse, la couche de grille 40 sert de cathode. During this electrolysis, the layer of grid 40 serves as a cathode.

    On applique une tension électrique appropriée, grâce à une source de tension 50, entre la couche de grille 40 et l'électrode 48.We apply an electrical voltage suitable, thanks to a voltage source 50, between the grid layer 40 and electrode 48.

    A titre purement indicatif et nullement limitatif, les conditions de dépôt sont les suivantes :

  • 1) La composition du bain électrolytique est :
  • NiCl2, 6H2O : 50g.l-1
  • NiSO4, 6H2O : 21,4g.l-1
  • FeSO4 : 2g.l-1
  • H3BO3 : 25g.l-1
  • Saccharinate de Na : 0,8g.l-1
  • Saccharine : 0,8 g.l-1
  • 2) Le pH du bain électrolytique est maintenu à 2,5 avec, éventuellement, l'addition de tétraborate de sodium.
  • 3) L'électrode 48 servant d'anode (que l'on peut appeler aussi "contre-électrode") est en nickel ou en alliage de fer et de nickel.
  • 4) La distance D entre cette électrode 48 et la couche de grille 40 vaut 3 cm.
  • 5) Le dépôt de Fe-Ni est effectué à température ambiante, avec une densité de courant voisine de 2 mA/cm2.
    • As a purely indicative and in no way limitative, the deposit conditions are as follows:
  • 1) The composition of the electrolytic bath is:
  • NiCl 2 , 6H 2 O: 50g.l -1
  • NiSO 4 , 6H 2 O: 21.4 g.l -1
  • FeSO 4 : 2g.l -1
  • H 3 BO 3 : 25g.l -1
  • Na saccharinate: 0.8g.l -1
  • Saccharin: 0.8 gl -1
  • 2) The pH of the electrolytic bath is maintained at 2.5 with, optionally, the addition of sodium tetraborate.
  • 3) The electrode 48 serving as anode (which can also be called "counter-electrode") is made of nickel or an alloy of iron and nickel.
  • 4) The distance D between this electrode 48 and the grid layer 40 is 3 cm.
  • 5) The deposition of Fe-Ni is carried out at ambient temperature, with a current density close to 2 mA / cm 2 .

    • On obtient ainsi, environ en 8 minutes, une couche de Fe-Ni de 200 nm d'épaisseur.We thus obtain, approximately in 8 minutes, a 200 nm thick layer of Fe-Ni.

    On dépose ensuite (figure 6), sur la couche sacrificielle 44, une couche 52 en molybdène d'épaisseur égale à environ 2 µm.We then deposit (Figure 6), on the layer sacrificial 44, a layer 52 of molybdenum thickness equal to approximately 2 µm.

    Ce dépôt est effectué par évaporation sous incidence quasiment normale.This deposition is carried out by evaporation under almost normal incidence.

    On forme ainsi des micropointes 54 dans les trous 42.Microdots 54 are thus formed in the holes 42.

    Ces micropointes 42 reposent sur la couche résistive 36. These microtips 42 rest on the layer resistive 36.

    Après cette obtention des micropointes 54, la couche sacrificielle 44 est dissoute par électrolyse.After this obtaining of the microtips 54, the sacrificial layer 44 is dissolved by electrolysis.

    Pour ce faire, on place la structure 53, obtenue après le dépôt de la couche de molybdène 54, dans un bain électrolytique approprié 56.To do this, we place the structure 53, obtained after the deposition of the molybdenum layer 54, in an appropriate electrolytic bath 56.

    Au moyen d'une source de tension électrique appropriée 58, on établit une tension électrique entre la couche sacrificielle 44 et une électrode appropriée 60 placée dans le bain électrolytique 52.By means of an electric voltage source appropriate 58, an electrical voltage is established between the sacrificial layer 44 and an appropriate electrode 60 placed in the electrolytic bath 52.

    La couche sacrificielle 44 sert d'anode et l'électrode 60 sert de cathode au cours de l'électrolyse.The sacrificial layer 44 serves as an anode and electrode 60 acts as a cathode during electrolysis.

    A titre purement indicatif et nullement limitatif, les conditions d'enlèvement de cette couche sacrificielle 44 et de la couche de molybdène 52 sont les suivantes :

  • 1) L'électrode 60 (que l'on peut appeler "contre-électrode") est en nickel.
  • 2) La distance D1 entre cette électrode 60 et la couche sacrificielle 44 est de 3 cm environ.
  • 3) L'électrolyte est constitué d'acide chlorhydrique dilué à 10% dans l'eau.
  • 4)La dissolution anodique a lieu en maintenant la couche sacrificielle 44 à une tension de + 110 mV par rapport à une électrode de référence au calomel 62 grâce à une source de tension appropriée 64.
    • As a purely indicative and in no way limitative, the conditions for removing this sacrificial layer 44 and the molybdenum layer 52 are as follows:
  • 1) The electrode 60 (which can be called "counter electrode") is made of nickel.
  • 2) The distance D1 between this electrode 60 and the sacrificial layer 44 is approximately 3 cm.
  • 3) The electrolyte consists of hydrochloric acid diluted to 10% in water.
  • 4) The anodic dissolution takes place by maintaining the sacrificial layer 44 at a voltage of + 110 mV relative to a reference electrode to calomel 62 by means of an appropriate voltage source 64.

    • La tension appliquée par la source 58 entre la couche 44 et l'électrode 60 vaut environ 2V.The voltage applied by the source 58 enters the layer 44 and the electrode 60 is approximately 2V.

    Au cours de la dissolution de la couche 44, le courant électrique circulant entre la couche 44 et l'électrode 60 décroít progressivement.During the dissolution of layer 44, the electric current flowing between layer 44 and the electrode 60 decreases gradually.

    La dissolution est terminée quand ce courant devient nul. The dissolution is complete when this current becomes zero.

    Les moyens de mesure de ce courant ne sont pas représentés sur la figure 6.The means of measuring this current are not not shown in Figure 6.

    Le temps nécessaire à la dissolution de la couche sacrificielle 44 varie généralement entre 30 mn et 60 mn.The time required for the dissolution of the sacrificial layer 44 generally varies between 30 min and 60 mins.

    Pour terminer la fabrication de la source d'électrons à micropointes des figures 5 et 6, on forme ensuite les grilles, perpendiculairement aux conducteurs cathodiques, par gravure de la couche de grille.To finish manufacturing the source of microtip electrons in Figures 5 and 6, we form then the grids, perpendicular to the cathode conductors, by etching the layer of wire rack.

    Claims (5)

    1. Process for the production of a microtip electron source, in which:
      a structure is produced having an electrically insulating substrate (2, 32), at least one cathode conductor (4, 34) is located on said substrate an electrically insulating layer (6, 38) covers each cathode conductor, an electrically conductive grid layer (8, 40) covering said electrically insulating layer,
      holes (10, 42) are formed through the grid layer and the electrically insulating layer level with each cathode conductor,
      on the grid layer is formed a lift-off layer (18, 44),
      on the complete structure obtained in this way is deposited an electron emitting material layer (52) leading to the formation in each hole of a microtip (54), and
      the lift-off layer (18, 44) is eliminated and this leads to the elimination of the electron emitting material layer placed above the lift-off layer,
      characterized in that the lift-off layer (18,44) is formed by a wet chemical deposition method.
    2. Process according to claim 1, characterized in that the wet chemical deposition is an electrolytic deposition.
    3. Process according to claim 2, characterized in that the lift-off layer (18, 44) is eliminated by electrolysis.
    4. Process according to any one of the claims 1 to 3, characterized in that the lift-off layer (18, 44) is made from a material chosen from within the group including Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag and alloys of said metals.
    5. Process according to claim 4, characterized in that the lift-off layer (18, 44) is made from an alloy of iron and nickel.
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