CN1515015A - 集成式聚焦发射器 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生电子透镜(28)的方法，包括在电子发射器(60)的发射器表面(36)上施加一聚合物层(12)，然后固化所述聚合物层(12)以减少挥发物含量的步骤。

Description

集成式聚焦发射器
发明背景
本发明涉及电子发射器的透镜设计的制造，尤其涉及那些用于大容量存储器以及显示设备的电子发射器，其中所述大容量存储器和显示设备往往被并入许多电子设备中。
随着计算技术的发展，其价格日益低廉，同时提供了更大的能力。为了让计算技术继续这些正面趋势，诸如大容量存储设备以及显示设备的外围设备必须继续推进。在商业出版物中已经提出了大量批评，这些批评是关于在同时代的个人计算机中发现诸如磁盘驱动器、CD-ROM以及DVD驱动器的大容量存储设备(当然仅是举几个例子)都提高它们的数据速率却没有跟上微处理器的速度的发展。然而，例如在过去的十年里，硬盘驱动器的存储密度得以极大地提高，但是现在遇到了阻止该领域进一步发展的物理限制。因为以接近无缺陷的条件制造这些设备的复杂性，故而诸如LCD监视器的显示设备在满足需要方面有困难。此外，使用无源LCD技术需要附加背光，以便允许在不同环境光的条件下进行观看，由此增加了成本并提高了功率需求。
在诸如电视(TV)管以及计算机监视器的消费产品中，电子束技术已经存在多年了。这些设备使用大家所熟悉的“热阴极”电极来创建电子源，其中所述电子被射向以及聚焦在该观看屏上。尽管一直在采用发射器件的多个新技术领域进行研究，但是诸如spindt-tip以及平面发射器的“冷阴极”电子发射器领域却引起许多厂商的注意。
将该冷阴极技术转换为产品的过程中还存在一些问题。这种问题之一就是创建可用于多种应用的电子聚焦结构，所述应用需要诸如使用大容量存储器以及显示设备的高密度冷阴极发射器件。通常，电介质材料被用作电子聚焦结构和电子发射器之间的衬料。然而，利用电介质材料构造电子聚焦结构的成本和复杂性阻碍了使用冷阴极技术的新产品的迅速发展。为了进一步介绍使用冷阴极技术的新产品，需要用于构造电子聚焦结构和最终的大容量存储器和显示设备的更多经济效益以及更简单的工艺。
发明内容
一种用于产生电子透镜的方法，包括在电子发射器的发射器表面上施加一聚合物层，然后固化所述聚合物层以减少挥发物含量的步骤。
附图简述
参照以下附图能够更好地理解本发明。附图中的元件相互之间未必成比例。而是当清楚地图解本发明时被所设置的重点代替。此外，贯穿几个视图，相同的参考标记自始至终表示相应的类似部件，不过未必完全相同。
图1A是集成式聚焦发射器的示范性实施例的俯视图。
图1B是图1A中举例说明的示范性实施例的剖视图。
图2是具有直接隧道发射器的集成式聚焦发射器的可供选择实施例的示范性剖视图。
图3是并入本发明的显示设备的示范性实施例的透视图。
图4是并入本发明的显示设备的可供选择示范性实施例的剖视图。
图5是并入本发明的大容量存储设备的示范性实施例的透视图。
图6是并入本发明的大容量存储设备的可供选择示范性实施例的剖视图。
图7是用于产生集成式聚焦发射器的示范性过程的框图，所述过程包括产生并入聚合物隔开区层的电子透镜的步骤。
图8-14是用于产生电子发射器的示范性工艺步骤的图示，所述电子发射器提供本发明电子透镜的基底。
图15-16是举例说明用于产生电子发射器的可供选择的退火工艺的示范性温度分布图。
图17是将聚合物层施加到电子发射器基底的图解。
图18是用于从图17中所示的聚合物层提取挥发物含量的示范性固化过程的图表。
图19是在聚合物层上淀积导电层的图解。
图20是掩模以及蚀刻图19的导电层以便产生电子透镜开口的图解。
图21是选择性蚀刻过程的结果的图解，所述蚀刻过程蚀刻聚合物层以便使电子发射器表面暴露。
图22是淀积发射器阴极层的结果，以便结束集成式聚焦发射器的产生的图解。
优选的以及可供选择的实施例的详细说明
为了降低成本并且提供减少的处理步骤，本发明包括了在电子发射器与聚焦透镜之间使用聚合物层作为衬料，由此来产生集成式聚焦透镜。为了提供聚合物隔开区层的并入，必须克服几个问题。
第一，聚合物材料一般具有随时间而逸出的挥发成分。这种逸出在电子发射器在通常小于10-5托的气压真空中操作时会受到关注。聚合物材料的逸出气体能够影响气压级，因此需要有源的真空泵或者吸气剂来消除释放的挥发物含量。此外，如果在操作期间聚合物的挥发含量释放到真空中，那么发射的电子能够触击一部分挥发含量并且使其电离。如果在并入电子发射器的设备的部件之间存在很大的电压电势，那么电离的挥发含量朝向发射器的阴极加速并且与其相撞，由此造成损坏。因此，通常使用不逸出气体的衬料。本发明包括对聚合物材料的固化过程，这样做能够显著地减少聚合物材料的挥发物含量，从而在没有有源的抽真空的情况下，能够保持小于10-5托的真空。
第二，由于材料接口特征，在聚合物衬料与导电材料之间可以存在高应力接口，其中上述材料是用于制造电子透镜的。高应力接口能在导电材料中引起粗糙表面以及裂缝，这可能会影响电子透镜的性能。本发明包括优选地将基本上是黄金材料用作导电层，该导电层用于所述电子透镜。
第三，由于所述聚合物材料是通过使用导电层中的开口来进行蚀刻的，其中所述导电层对于电子透镜来说作为蚀刻聚合物材料的掩模，故而蚀刻工艺优选地说明这样一种蚀刻轮廓，该轮廓在用于电子透镜的导电层下面、具有最小的底切(undercutting)。太多的底切会造成导电层不具有足够的支撑并且可能引起电子透镜变得变形以及不正确地操作。
第四，聚合物材料的蚀刻工艺既不可明显地蚀刻用于所述电子透镜的导电层，也不可在发射器表面上剩下来自于该蚀刻工艺的残留物。在发射器表面上的任何材料，诸如导电透镜层的踪迹或者聚合物材料，都能通过改变其发射特性而影响电子发射器的性能。
第五并且是最主要的，聚合物蚀刻工艺的蚀刻选择性是十分重要的，以致于无法有效地蚀刻发射器表面，而损坏电子发射器。因此，本发明的蚀刻工艺平衡蚀刻条件，以便折衷选择使用蚀刻速率、蚀刻残留物、导电透镜层的蚀刻选择性、发射器表面的蚀刻选择性、和所用的蚀刻功率。通过选择适当的参数，实现了聚合物和发射器表面之间的蚀刻选择性大于1000∶1。
本发明的更多方面将在下面对本发明优选以及可供选择的实施例的描述中变得显而易见。本发明的半导体器件可适用于大范围的半导体器件技术，并且可以用各种半导体材料加以制造。
因为大多数现行的半导体器件都是以硅衬底制造的，并且本发明最常遇到的应用也将涉及硅衬底，故而以下的描述将讨论优选地以硅衬底实现本发明的半导体器件的几个目前的优选实施例。然而，将本发明应用于砷化镓、锗及其它半导体材料也是十分有益的。由此，本发明不意味着要被限制在那些以硅半导体材料中制造的器件，而是将包括以一个或多个可用的半导体材料以及本领域技术人员可利用的技术制造的那些器件，其中所述可利用的技术，例如在玻璃衬底上使用多晶硅的薄膜晶体管(TFT)技术。
应注意的是，所述附图不是真实的比例。此外，有源元件的不同部分没有按比例描绘。确定的尺寸已经相对于其它尺寸被夸大了，以便提供更清楚的图解以及提供对本发明的理解。
此外，尽管在此举例说明的实施例以二维视图的形式示出，各个区域具有深度以及宽度，但是应该清楚理解的是，这些区域实际上是三维结构的器件的一部分的图解。由此，当被在实际器件上制造时，这些区域将具有包括长度、宽度以及深度的三维维度。
此外，虽然通过针对有源以及电子设备的优选以及可供选择的实施例举例说明了本发明，但是这并不意指将本发明的范围或者可应用性限制在这些图解。这不意指将本发明的有源以及电子设备应该受限于举例说明的物理结构。这些结构被包括以便示范本发明目前优选的以及可供选择的实施例的的实用性以及应用。
图1A是本发明的一个示范性实施例的俯视图，该实施例将电子透镜、优选的但非强制性的静电屏蔽与电子发射器集成在一起。在图1A中，电子发射器20发射电子，所述电子被使用具有透镜开口18的共面电子透镜16聚焦。所述共面透镜16是在导电层上形成的，并且被保持在与电子发射器20的阴极表面相关的电压电势上。所选择的电压量、透镜几何形状以及与电子发射器20的距离确定由共面电子透镜16执行的聚焦量。作为选择，与共面透镜16处于同一导电层上的是共面屏蔽14，该共面屏蔽14保持在与共面透镜16不同的电压上。共面屏蔽14的电压优选地保持在大约与电子束的阳极目标相同的电压上，其中所述电子束是由电子发射器20发射的。共面透镜16与共面屏蔽14相隔间隙22以便提供电隔离。
图1B包括沿图1A的I-I部分的聚焦发射器的剖视图。该图还包括阳极76，该阳极76是来自于电子发射器20的电子束的目标。电子发射器20可以是诸如直接隧道发射器、金属-绝缘体-金属发射器、金属-绝缘半导体发射器、spindt-tip发射器阵列或者单个spindt-tip发射器的多个类型中的一个，以上仅举几个例子。电子发射器20在衬底10之内形成和/或设置在其上，所述衬底优选地是硅衬底，但是例如玻璃、锗、砷化镓之类的其它衬底也可以代替使用，并且仍然满足本发明的精神和范围。设置在衬底10上的是聚合物层12，用作在导电层中形成的共面透镜16和共面屏蔽14的隔开区。由电子发射器20发射的电子由在透镜开口18之内形成的电场加以聚焦，并且被吸引到阳极76，该阳极76优选地保持相对于与电子发射器20的高正电压。为阳极76设置了阳极到透镜距离24以便在该阳极上实现聚焦的斑点。如果所选择的透镜设计是这样的，以致于阳极-透镜距离24要求了小的距离，并由此产生了很大的静电引力26，那么可选地使用共面屏蔽层14并且保持在大约与阳极76相同的电势上，以便减少静电力26。如果阳极76这样保持在阳极-透镜距离24处，对于给定的应用来说所述静电力26足够弱，那么共面屏蔽14就不是必要的。
图2是示范性的直接隧道发射器的图解，该发射器并入了本发明的集成式电子透镜以便产生集成式聚焦发射器60。在该实施例中，衬底10优选地是重掺杂的硅衬底。做为选择，衬底10还可以是任何其它的导电材料，或者可以是提供电子供给的衬底。在衬底10上，施加或者加工薄膜层38的堆叠，以便产生直接隧道发射器。在衬底10上设置隧道层30并且其优选地小于500埃，100埃左右更好。在隧道层上优选地是设置诸如50到100埃左右的铂的金属薄膜阴极层36，不过也可以使用其它的金属。例如，其它的金属包括但不局限于金、铱、钼、铬以及钨。在薄膜层38的堆叠上设置聚合物层12，用于将电子透镜28与电子发射器隔开。所述聚合物层优选地具有大约2到12微米之间的厚度或者更大。阳极76设置在阳极-透镜间隔24中。电子透镜28保持在相对于与阴极层36一个电压电势，并且产生电场34，所述电场34聚焦从电子发射器发射的电子以便产生聚焦光束32。电场34、透镜开口以及阳极-透镜间隔24被选择以便在阳极76上提供想得到的斑点大小。
图3是并入本发明的示范性显示设备70的实施例的局部视图。阴极层78具有在其内设置或者形成的电子发射器20，用于产生电子束50。设置在阴极层上的是聚合物层12，该聚合物层12进一步具有设置在其上的透镜层40。在透镜层40以及聚合物层12之内形成开口42，该开口允许电子束50出射并且到达阳极76上的像素72，该阳极76优选地是显示屏。所述像素优选地由荧光体的材料以单色或者以多个色彩顺序诸如红、绿、蓝构成。当电子束50到达像素72时，荧光体材料被电子激发并且发射产生可见光的光子。
图4是以横截面形成举例说明的集成显示设备80的可供选择的实施例。所述集成显示设备80具有衬底10，优选地是硅衬底，该硅衬底利用半导体工艺进行处理以包括薄膜层38的堆叠，其中所述薄膜层38并入了电子发射器20。电子发射器20产生电子束50，所述电子束用来激发由荧光体材料制成的显示像素84。在薄膜层38的堆叠上设置有聚合物层12，该层具有这样的开口，该开口允许电子束50穿过以便到达设置在聚合物层12上的透镜层40。透镜层40具有用于将电子束50聚焦到显示像素84上的开口。显示像素84在捕获任何散失电子的阳极86之内形成。显示像素84以及阳极86均设置在显示屏82上，其中所述显示屏优选地是玻璃或者其它的透明衬底。阳极86与透镜层40相隔一隔开区88，该隔开区88优选地是空气密封的。选择性地，在显示器周围配置可供选择的密封86，以便进一步提供具有薄膜层38的堆叠以及聚合物层12的衬底10和显示屏82之间的空气密封或者附着接头(adhesive joint)。
图5是并入本发明的大容量存储设备90的示范性实施例的局部视图。在该实施例中，大容量存储设备90具有至少三个衬底，衬底10、转片衬底92以及定片衬底94。衬底10具有在其上加工的薄膜层堆叠，该薄膜层包含诸如电子发射器20的有源器件。在薄膜层38的堆叠上设置聚合物层12，用于提供电子透镜28的间隔。电子透镜28产生聚焦束32，用于在转片衬底92的介质96的表面上读/写信息。所述介质表面优选地由相变材料组成，该相变材料以结晶状态或者以非晶形状态存在，取决于由聚焦电子束在其上消耗的时间以及能量的量。当使用低功率电子束读取结晶或者非晶形状态时，通过读取器电路98在转片衬底92中检测电子。读取器电路98包括用于检测处于介质接触91和衬底接触97之间的转片衬底92中的电流的放大器95。当聚焦束32触击非晶态的斑点93时，流向放大器电路的电流量不同于聚焦束32触击结晶区域时的电流量。更适宜的是，使用常规的数字介质记录格式来将信息记录在介质96中。为了产生非晶态的斑点，让高能聚焦束在介质96的表面上出现很短的时间，并且允许快速地冷却。为了消除非晶态的斑点并且将介质96返回到结晶状态，利用高能聚焦束32使非晶态的斑点93受热，并且允许通过慢慢地改变聚焦束32的能量来渐渐冷却。
图6是示范性的集成大容量存储设备100，其并入了以截面的形式举例说明的本发明。衬底10具有并入电子发射器20的薄膜层38的堆叠。在薄膜层38的堆叠上设置聚合物层12。在聚合物层12上设置电子透镜层28，用于将来自于电子发射器20的电子聚焦为聚焦束32。
衬底10和其薄膜层32的堆叠以及聚合物层12利用隔开区88以及密封89附着于转片衬底92，以便提供优选地是小于10-5托的真空环境。所述转片衬底92具有包含介质96的可移动部分。可移动部分利用弹簧152附着于转片衬底92，其优选地利用微机械的加工技术从转片衬底92来形成或者蚀刻。转片衬底92由密封/粘合剂158附着于定片衬底94。电接触由衬底间接触156构成。定片衬底94以及转片衬底92通过利用静电步进电动机154来控制转片衬底92的可移动部分的移动。静电步进电动机154优选地可以在第一和第二方向上移动，但是一些实施例可限制为在单个方向上移动。通过提供介质96的移动，每个电子发射器20可以读/写介质96上的多个位置，由此提供信息存储的增加密度。聚合物层12提供了电子透镜层28与电子发射器20的分离。
图7是用于产生集成式聚焦发射器的示范性一般工艺的流程图，所述过程包括使用聚合物隔开区层来产生电子透镜的步骤。这些工艺步骤可以利用多个不同的技术来实现，这些技术用于产生集成式聚焦发射器，所述集成式聚焦发射器利用了本领域技术人员所熟知的常规半导体工艺技术。集成式聚焦发射器从衬底的选择开始，优选地是硅衬底，但是本领域技术人员所熟知的其它衬底可以代替，并且仍然满足本发明的精神和范围。所述衬底的效用在于提供电子源以及为薄膜层堆叠的进一步处理以及集成电子透镜的处理提供稳定平台，其中该薄膜层包含电子发射器。
在步骤102中，通过诸如掩模以及成长(grow)或者淀积电介质材料在具有至少一个开口的衬底上产生隔离层，用于定义电子发射器的位置。对于硅衬底来说，绝缘层优选地是场氧化成长(field oxide growth，FOX)或者诸如热氧化物、四氮化三硅、二氧化硅或者金刚砂的其它的电介质，这里仅举了几个例子。在可选步骤104中，根据使用的绝缘层，可以在绝缘层上安插诸如钽的粘合层，以便提供第一导电层的更好附着，其中所述第一导电层在步骤106中施加。在步骤108中，优选地利用光刻胶形成第一导电层的图案，以便产生用于电子发射器的井的开口。在步骤110中，在所述开口中蚀刻第一导电层，优选地采用湿法蚀刻以便产生非各向同性的轮廓，不过可以使用其它蚀刻技术来代替，诸如干法蚀刻。在步骤112中，粘合层优选地进行干法蚀刻以便产生各向同性的轮廓。如果在步骤104中不使用或者不施加可选的粘合层，那么自然不执行粘合层的蚀刻。在步骤116中，隧道层优选地淀积在暴露的衬底表面上，以及用来产生第一导电和粘合层的开口的图案材料上。在步骤118中，优选地使用剥离过程来消除图案材料，并且剥离设置在形成图案的材料上的隧道材料，而不消除在衬底上设置的隧道材料。对于正性光刻胶来说，优选的剥离过程是使用氧气灰法(oxygen ash)蚀刻工艺。
在步骤120中，处理过的衬底要经受退火工艺，这增加了电子发射器的发射电流密度。
在步骤122中，在处理后的衬底上淀积聚合物层。然后是步骤124，具有聚合物层的加工衬底通过固化聚合物层而加以调整，以便从聚合物材料中消除挥发成分以及化合物。所使用的实际固化过程将根据选择的聚合物材料的类型而定。在步骤126中，在聚合物层上淀积第二导电层，供产生电子透镜以及可选择的屏蔽之用。
在步骤128中，对第二导电层进行掩模并且形成图案以便产生聚焦透镜。在步骤130中，在图案开口之内蚀刻第二导电层以便产生透镜开口。然后在步骤132中，在聚合物层上执行选择性的蚀刻直到电子发射器的表面，并且在电子透镜下面优选地进行少许的底切。在步骤134中，将第三导电层淀积在第二导电层之上并且在电子发射器的表面的透镜开口之内，以便在电子发射器的隧道层上产生阴极层。
图8-22是利用半导体加工步骤的特定实施例来加工衬底10以便产生集成电子发射器的示范性图解，所述衬底优选地是硅衬底。在特定的实施例中，所示出的工艺步骤是借助于举例来使对本发明的理解更加清楚，而不意味着限制实现本发明的方法。
图8示出其上形成图案的具有FOX-掩模44的衬底10，用于定义电子发射器表面的位置。所述Fox-掩模44优选地是硬掩模，诸如是电介质而且可以是光刻胶。
图9示出场氧化的成长以及来自于图8的FOX-掩模44的去除。场氧化厚度通常在3000-10,000埃的范围内。
图10示出在衬底10的表面上的发射器表面区域和FOX上施加可选的粘合层48，其中所述粘合层优选地是钽。粘合层48优选地利用淀积工艺来施加，直到500埃左右的厚度。
图11示出在粘合层48顶上的第一金属层52的施加，其中所述金属优选地是金。第一金属层52更适合的厚度大约为2000埃。对于所选择的绝缘层来说，如果选择具有良好附着属性的第一金属层52，那么就不需要该粘合层48。
图12举例说明蚀刻第一金属层52以及粘合层48的结果。为了执行该蚀刻，首先在第一金属层52上施加第一金属光刻胶并且形成图案，以便定义一个开口，在该开口中将发生蚀刻。第一金属光掩模中的开口优选地对准在FOX材料中定义的发射器表面之上。第一导电层优选地被湿法蚀刻以便形成非各向同性的轮廓，其中紧接于第一金属光刻胶54的第一金属层52的部分从该开口被底切。作为选择，也可以使用干法蚀刻工艺。如果使用了粘合层48，那么优选地用干法蚀刻该粘合层48以便形成各向同性轮廓，该各向同性轮廓具有从第一金属层52到衬底10表面的基本上平行的侧壁。蚀刻第一金属层52以及粘合层48产生了发射器井68。
图13举例说明了在加工的衬底10上淀积隧道层30的结果。在第一金属光掩模54的表面上以及在发射器井68之内的衬底10的暴露表面上施加以及设置该隧道层30。优选地利用高电介质膜给隧道层30施加50埃左右到100埃左右的厚度，所述高电介质膜诸如是TiOx、WSiN、TaAlOx、AlOx、AlOxNy以及TaAlOxNy，但是优选地利用TiOx来产生100埃左右的厚度。其它可能的电介质膜包括基于硅的电介质，诸如200到500埃左右的SiN以及SiC。可用于产生金属绝缘体半导体发射器的其它电介质为本领域技术人员所熟知。
图14是用于消除第一金属光刻胶54以及在其上淀积的隧道层30的工艺的图解。使用富氧灰法蚀刻来消除第一金属光刻胶54以及第一金属光刻胶54上的部分隧道层30。所使用的工艺优选地具有相当的方向性以便不会影响设置在发射器井68中的部分隧道层30。
图15和16是随着时间的推移用于可供选择的退火工艺140和142的温度图表，所述退火工艺140和142分别用于增加来自于发射器的发射极电流。在图15中，在图14中的灰法蚀刻之后，将加工过的衬底10的温度在约10分钟之内升高到400 C并且保持30分钟左右。然后，将加工过的衬底10在约55分钟的时间以上渐渐恢复到室温。在图16中，将加工过的衬底10在约10分钟之内、从室温升高到600 C左右的温度，并且保持30分钟左右。然后使加工过的衬底10在100分钟左右的时间以上渐渐恢复到室温。
图17举例说明了在加工过的衬底10上将聚合物层56施加到薄膜层38堆叠上。聚合物层56优选地利用正性光刻胶来施加，所述正性光刻胶诸如是基于树脂的抗蚀剂，不过可以预见的是，SU8材料也会使用。抗蚀剂优选地被旋转涂覆(spin-coated)5.5微米左右到6.5微米左右的厚度并且在触点加热板上以125C左右的温度焙烧2分钟。聚合物材料的厚度由透镜设计确定，并且通常可能处于约2微米左右到12微米左右之间。由于聚合物材料可能具有挥发成分，故而优选地执行聚合物材料的固化过程以便消除大部分挥发物含量。
图18是用于从聚合物层56材料中消除挥发物含量的示范性固化过程的图表。具有已施加聚合物层56的处理后的衬底10被设置在上方，而温度在1小时左右内从室温(25C左右)升高到180C。然后，在1小时左右内使衬底温度下降到室温以前，将聚合物在180C烘焙4小时左右。固化过程可以容易地调节以便适合使不同的聚合物材料优化。利用基于树脂的抗蚀剂使用该过程时，可以在使用聚合物层56时保持所示出的5×10-8托的真空试验结果。
图19举例说明了在聚合物层56上施加第二导电层58的结果，其中该第二导电层58用作透镜层。第二导电层58与聚合物之间的接口应该具有低应力以便提供一个光滑表面并且防止裂缝和空洞。根据经验测试标明：对于第二导电层58使用有延展性的金可以提供这种低应力接口。也可以将其它有延展性的导电层或者金属以及具有与所选择的聚合物材料基本上相似的温度膨胀系数的半导体用作第二导电层58。因此，第二导电层材料的实际选择取决于用于产生发射器和透镜层之间隔开区的聚合物材料的选择。
图20举例说明了蚀刻第二导电层58以便产生具有透镜直径64的透镜开口的结果。为了执行所述蚀刻，将第二导电掩模62施加到第二导电层58表面并且形成图案，以便提供一个开口，在该开口中蚀刻第二导电层58，其中第二导电掩模优选为光刻胶。所述开口由期望的透镜几何形状确定，但是优选地位于发射器井68中的发射器表面上方中心处。透镜开口还用于执行聚合物层56的蚀刻，由此暴露衬底10表面上的隧道层30。
图21举例说明了聚合物层56蚀刻的结果。所述蚀刻优选地以DryTek 384T执行。第二导电掩模62优选地被放置在第二导电层58上，以便防止在聚合物蚀刻过程期间、第二导电层被局部地蚀刻。在蚀刻聚合物期间，O2级大约为200sccms，压力大约为2500mT，功率设置为85瓦特左右，He压力设置为10托左右并且顶部温度设置为20C左右且底部温度设置为12C左右。所述蚀刻过程花费135分钟左右，直到清除6.5微米左右的抗蚀剂。所述蚀刻方法产生95伏左右的直流偏压。所述蚀刻过程平衡蚀刻速率、蚀刻残留物以及用来保持尽可能小的直流偏压的功率。功率越高，蚀刻速率越快，但是会产生更多的残留物。所述功率应该被选择以便防止第二导电层58溅射，由此产生难以消除的残留物。作为结果的蚀刻轮廓优选地产生底切61，该底切61对于被蚀刻的聚合物层56的每个大约6.5微米厚度而言大约为1到2微米。通过使用聚合物蚀刻过程，聚合物和隧道层材料之间的蚀刻选择度具有很高的选择性，优选地大于100∶1，其中所述隧道层材料诸如是TiOx。试验测试结果表明：对于更适宜的过程来说，蚀刻选择度大约为6000∶1，这指的是聚合物的蚀刻速率大约为6000埃/分钟，并且TiOx小于约1埃/分钟。
图22举例说明了在消除第二导电掩模62之后、向隧道层30的表面、发射器井68的侧壁以及第二导电层58的表面施加阴极层36。更适宜的是，阴极层36被淀积到50埃左右到150埃左右厚的铂，优选地是100埃左右。用于阴极层36的其它材料包括铱、金以及钨，仅举几个例子，但是优选地是铂。
应注意的是，在基本上不脱离本发明的情况下，能够对所公开的实施例作出许多变化以及修改，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。所有这些变化以及修改在此规定为包括在本发明范围内，本发明的范围如以下的权利要求书所阐明。

Claims (10)

1.一种聚焦发射器(60)，包括：
隧道层(30)，被设置在半导体衬底(10)上并具有小于500埃左右的厚度；
聚合物隔开区层(12)，被设置在所述半导体衬底(10)上，并用于定义在隧道层(30)之上设置的第一开口；
聚焦透镜层(28)，被设置在所述聚合物隔开区层(12)上，并且用于定义在隧道层(30)之上设置的第二开口；以及
被设置在所述隧道层上的阴极层(36)。
2.如权利要求1所述的聚焦发射器(60)，其中所述聚合物隔开区层(12)具有大约2微米到大约12微米之间的厚度。
3.如权利要求1所述的聚焦发射器(60)，其中所述聚合物隔开区层(12)已经被固化以便消除挥发物含量。
4.如权利要求1所述的聚焦发射器(60)，其中所述聚焦透镜层(28)和聚合物隔开区层(12)具有基本上相同的温度膨胀系数。
5.一种用于产生电子透镜的方法，包括以下步骤：
在发射器表面上施加聚合物层(122)；
固化所述聚合物层(124)以减少挥发物含量；
在所述聚合物层上施加第一导电层(126)；
在第一导电层上施加光刻胶层；
使光刻胶层(128)形成图案以便定义电子透镜；并且
蚀刻第一导电层(130)以便产生开口。
6.如权利要求5所述的方法，其中使光刻胶层(128)形成图案的步骤包括如下步骤：使光刻胶层形成图案以便定义屏蔽层。
7.如权利要求5所述的方法，还包括在所述开口内利用选择性的蚀刻(132)来蚀刻该聚合物层的步骤，以至于使对发射器表面的聚合物层蚀刻比率为大于1000∶1。
8.如权利要求7所述的方法，其中在利用选择性的蚀刻来蚀刻所述聚合物层的步骤以前，不消除所述光刻胶层。
9.如权利要求7所述的方法，其中设置所述聚合物蚀刻工艺条件，以便平衡蚀刻比率、蚀刻残留物、蚀刻轮廓以及最小直流偏压之间的条件。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述蚀刻轮廓在每6.5微米左右的蚀刻深度具有1微米左右到2微米左右的底切。
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