DE19800555A1 - Feldemissionskomponente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben - Google Patents
Feldemissionskomponente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselbenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet
von Komponenten, welche von dem Effekt Gebrauch machen, aus
einem Festkörper in ein Vakuum Elektronen zu emittieren,
was auf hohe elektrische Feldstärke zurückzuführen ist.
Diese Komponenten werden im allgemeinen
Feldemissionskomponenten genannt. Die vorliegende Erfindung
betrifft Komponenten dieser Art, ein Verfahren zu ihrer
Herstellung und ihre Verwendung.
Feldemissionskomponenten können zum Ersatz konventioneller
thermischer Emissionskomponenten als Elektronenquellen,
beispielsweise für Elektronenmikroskope, Hochleistungs- und
Hochfrequenz-Vakuumröhren und allgemein für
mikroelektronische Vakuumvorrichtungen Verwendung finden.
Von hohem Interesse ist der Einsatz miniaturisierter
Feldemissionskomponenten auf dem Gebiet von emissiven
Flachbildschirmen. Eine miniaturisierte Anordnung von
Komponenten, in der viele Spitzen oder Mikrospitzen zur
gleichzeitigen Emission von Elektronen Anwendung finden und
mit der hohe elektrische Feldstärken erreicht werden, indem
verhältnismäßig niedrige Spannungen aufgrund von Spitzen
zu Elektrodenabständen im Mikrometerbereich angewendet
werden, wurde zuerst von C. A. Spindt in Journal of Applied
Physics, Vol. 39 (1968), No. 7, Seiten 3504-3505
beschrieben. Von den gleichen Autoren erfolgten einige
Publikationen in den letzten zwanzig Jahren. Ein
verständlicher Überblick ist beispielsweise gegeben in
IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 38 (1991), No.
10, Seiten 2289-2400. Außerdem gibt es zahlreiche Patente
auf diesem Gebiet.
Eine typische Feldemissionskomponente besteht aus einer
leitenden Spitze, welche auf einer leitenden Elektrode, die
üblicherweise die Kathoden-Elektrode bildet, angeordnet
ist. Das Spitzenende ist von der Gate-Elektrode umgeben.
Bei Anlegen einer geeigneten Spannung zwischen der Kathode
und der Gate-Elektrode werden Elektronen in das Vakuum
emittiert. Zur Verwendung dieser Feldemissionskomponenten
auf dem Gebiet der Flachbildschirme wird die Spitzen- und
die Gate-Anordnung durch eine obere und eine untere
Glasplatte eingekapselt. Die obere Glasplatte enthält die
Anoden-Elektrode und eine phosphoreszierende Schicht. Eine
zwischen der Kathoden- und der Anoden-Elektrode angelegte
Spannung beschleunigt die Elektronen, die von den Spitzen
emittiert werden, auf die phosphoreszierende Schicht zu,
welche sichtbares Licht emittiert, wie es in einer
Anzeigevorrichtung üblich ist. Gate- und Kathoden-
Elektroden sind typischerweise in orthogonalen Streifen
angeordnet, welche eine Matrixadressierung der Elektronen
emittierenden Spitzen gestattet. Im allgemeinen bildet eine
Anordnung von typischerweise etwa 30 bis 1000 Spitzen ein
Pixel.
Ein Problem bei der Anwendung von Feldemissionskomponenten
als Licht emittierende Quellen in Flachbildschirmen ist die
sog. Strom-Spannungs-Emissionscharakteristik einer Vielzahl
von Spitzen. Besondere Herausforderungen werden deshalb bei
der Herstellung solcher Komponenten an die Prozeß-
Uniformität gestellt, weil diese über die Dimensionen der
Spitzen direkt in die Funktionalität mit eingeht. Die
Emissionscharakteristik hängt unter anderem von Dimensionen
wie Spitzenradius, Lochdurchmesser der Gate-Elektrode,
Abstand Spitzenhöhe zu Gate-Elektrodenebene, Reinheit der
Spitzen, Vakuumqualität und dergl. ab. Damit alle Spitzen
bei der gleichen angelegten Spannung emittieren, müssen
einige dieser Dimensionen eine Toleranz von Spitze zu
Spitze von wenigen Nanometern besitzen. Dies ist selbst mit
großem prozeßtechnischem Aufwand nicht zu erreichen.
Einen Ausweg aus diesem Dilemma stellt ein in die Spitze
integrierter Vorwiderstand zur individuellen
Strombegrenzung dar. In der Europäischen Patentanmeldung
EP-A-0 700 063 wird eine Struktur einer
Feldemissionskomponente beschrieben, welche einen
individuellen Serienwiderstand für jede Elektronen
emittierende Spitze umfaßt, wobei der Serienwiderstand
durch die Spitze selbst gebildet wird. Die Spitze besteht
aus einem Körper eines ersten Materials mit hohem
Widerstand und aus einem wenigstens teilweisen Überzug
eines zweiten Materials mit niedriger Austrittsarbeit,
wobei der Körper aus dem ersten Material den
Serienwiderstand bildet und der Überzug aus dem zweiten
Material die Elektronen emittiert. Der Aufwand und damit
die Kosten für diese Lösung sind allerdings beträchtlich.
Dieser Prozeß ist daher auf großflächigen Substraten, was
eine wichtige Voraussetzung für Flachbildschirme ist, nicht
praktikabel.
Einen weiteren Nachteil der neuesten, nach dem Stand der
Technik hergestellten Komponenten stellen Leckströme
zwischen Gate-Elektrode und Kathode dar. Diese sind meist
prozeßtechnisch bedingt. Insbesondere beim Aufdampfen des
Isolators und des Gate-Metalls ist eine Bildung von
Kurzschlüssen zwischen Gate-Elektrode und Spitze (=
Kathode) sehr wahrscheinlich. Es wurden eine Reihe
verschiedener Komponenten im Hinblick auf das Problem hoher
Leckströme getestet, beispielsweise eine Komponente, die in
der Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 789 382 beschrieben
ist und eine Spitze für die Emission von Elektronen umfaßt,
wobei die Spitze aus einem ersten Material (amorphem oder
polykristallinem Silicium), welches einen Serienwiderstand
bildet und einem Überzug aus einem zweiten Material (W oder
Mo) besteht und besagte Spitze im Zentrum einer kreisrunden
Gate-Öffnung, welche eine Elektrode bildet, angeordnet ist
und über die Oberfläche derselben hinausragt. Auch diese
Komponente zeigte einen hohen Leckstrom auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Komponente in verschiedenen Ausführungsformen, die
mehrere der zuvor geschilderten Nachteile des Standes der
Technik, insbesondere das Problem hoher Leckströme
überkommt.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine
Feldemissionskomponente, welche gemäß Anspruch 1 Spitzen
zur Emission von Elektronen umfaßt, die in kreisförmigen,
durch Elektroden gebildeten Gate-Löchern angeordnet sind
und die dadurch gekennzeichnet ist, daß in jedem Gate-
Elektrodenloch (5) eine Vielzahl von Spitzen (2) angeordnet
ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
von Feldemissionskomponenten und deren Verwendung in
Flachbildschirmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4
näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,
hergestellt nach dem Verfahren zur Herstellung von
Feldemissionskomponenten;
Fig. 2 eine andere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung, hergestellt nach einem etwas
modifizierten Verfahren zur Herstellung von
Feldemissionskomponenten;
Fig. 3 eine Anordnung einer Vielzahl von
Feldemissionskomponenten in schematischer
Darstellung.
Fig. 4 ein SEM Bild einer Feldemissionskomponente.
Verfahren zur Herstellung von Feldemissionskomponenten
verwenden bestimmte Lithographie-, Abscheidungs- und
Ätzprozesse, die im allgemeinen auf dem technischen Gebiet
der Halbleiterprozeß-Technologie verwendet werden. In S. M.
Sze: "VLSI Technology", Mc Graw Hill, New York, 1988 sind
theoretische und praktische Aspekte der VLSI (Very Large
Scale Integration) Technologie als der gegenwärtige
Standard der Halbleiterprozeß-Technologie beschrieben.
Ein wesentliches Merkmal der Komponenten und Anordnung
gemäß der Erfindung ist aus den schematischen Zeichnungen
und auf dem SEM Bild leicht zu erkennen: In jedem Gate-
Elektrodenloch, welches typischerweise einen Durchmesser
von von 1 µm bis einige µm aufweist, befindet sich eine
Vielzahl von Spitzen anstatt wie bisher nur eine Spitze.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß
diese Spitzen nicht durch einen lithographischen
Einzelspitzenprozeß hergestellt werden, sondern durch
spezielle Prozeßschritte, die eine statistische Menge von
Spitzen liefern. Dieses Merkmal ist aus den schematischen
Zeichnungen nicht zu erkennen. Die erfindungsgemäß
hergestellten Spitzen können durchaus verschiedene
Krümmungsradien und Konuswinkel besitzen, es muß lediglich
gewährleistet werden, daß in jedem Gate-Elektrodenloch eine
solche Verteilung von Spitzen enthalten ist, daß bei einer
bestimmten Gate-Kathoden-Spannung mindestens eine, oder
durchaus auch mehrere Spitzen Elektronen emittieren. Wie
bereits eingangs dargestellt, ist die Elektronenemission
von den Dimensionen der Spitze stark abhängig, so daß es
gemäß der Erfindung mit einer Vielzahl statistisch
verteilter Spitzen sehr viel leichter ist, in jedem Loch
eine identische Spitze zu haben, als wenn man durch
gezielte Prozeßschritte versuchen würde, in jedem
Elektrodenloch genau eine Spitze zu erzeugen.
In den Einzelspitzenkomponenten gemäß dem Stand der Technik
konnten etwa 1×106 Spitzen/cm2, was einer Spitze pro Loch
entspricht, hergestellt werden. In den erfindungsgemäßen
Komponenten dagegen können etwa 5 bis 50 Spitzen pro Loch,
aber auch deutlich mehr hergestellt werden. Der gesamte
Emissionsstrom pro cm2 ist ein wichtiges Maß für die
Leistungsfähigkeit einer Komponente. Da die
erfindungsgemäßen Komponenten aber um Größenordnungen mehr
Spitzen/cm2 besitzen können, ist ein wesentlicher Vorteil
der Erfindung darin zu sehen, daß ein wesentlich größerer
Gesamtemissionsstrom pro Fläche bei geringer Strombelastung
der Einzelspitze geliefert werden kann. Weitere Vorteile
sind in den geringen Herstellungskosten und den wesentlich
geringeren Leckströmen zu sehen.
In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung ist die
Gatemetall-Elektrode durch eine Isolatorschicht von den
Kathodenspitzen getrennt. Ein weiterer, wesentlicher
Unterschied gegenüber dem Stand der Technik ist, neben der
Vielzahl von Spitzen pro Elektrodenloch, die geometrische
Lage der Spitzenenden relativ zu der Isolatorschicht.
Während im Stand der Technik sich die Spitzenenden auf Höhe
der Grenzfläche Isolator/Gatemetall befinden, befinden sie
sich gemäß der Erfindung auf Höhe der unteren Grenzfläche
Isolator/Kathode.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Prozeßsequenz ist
wesentlich zur Vermeidung der oben genannten Leckströme.
Auf die Oberfläche aus einkristallinem oder
polykristallinem Silicium werden nacheinander eine
Isolatorschicht, eine Gatemetall-Schicht und eine
Photoresistschicht aufgebracht. Das gewünschte Lochmuster
wird mittels Standardlithographie in den Resist
eingebracht. Dann wird die Gatemetall-Schicht strukturiert
und anschließend die Isolatorschicht geöffnet.
Zur Herstellung der Siliciumspitzen wird ein
Plasmaätzschritt angewendet. In der Literatur über
Plasmaätzen wurde bereits über das Phänomen "grasartiger"
Rückstände beim Plasmaätzen berichtet. Diese wurden auch
als "Black Silicon" bezeichnet, weil die grasartigen
Rückstände das einfallende Licht zum großen Teil
absorbierten, so daß die Oberfläche schwarz erschien.
Allerdings fand diese Grasbildung bevorzugt auf großen,
nichtmaskierten Siliciumflächen statt, während gemäß der
Erfindung für die Bildung einer Vielzahl von Spitzen nur
jeweils wenige µm2 freie Siliciumflächen zur Verfügung
stehen. Es gibt zwar Hinweise, wie man diese grasartigen
Rückstände vermeidet, aber es gibt bisher keine Anweisung,
wie man gezielt und mit großer Dichte Siliciumspitzen ohne
einen speziellen Lithographieschritt für jede einzelne
Spitze erzeugt. Des weiteren wird bei der erfindungsgemäßen
Anwendung gefordert, daß jede Mikrospitze möglichst
dieselbe Höhe hat, außerdem soll sie an der ursprünglichen
Siliciumoberfläche beginnen, während das grasartige
Silicium üblicherweise unterhalb der ursprünglichen
Siliciumoberfläche beginnt. Das Plasmaätzverfahren wird
weiter unten bei der Herstellung der einzelnen Komponenten
näher beschrieben. Es wurde auch experimentell
festgestellt, daß das ganzflächige Aufbringen einer
polykristallinen Siliciumschicht zu einer reproduzierbaren
Spitzenbildung mit Submikrometer-Abständen führt (Fig. 2
und SEM Bild Fig. 4).
Zur Herstellung der einfachsten Ausführungsform der
Erfindung, einer Komponente, welche in Fig. 1 gezeigt ist,
wird zunächst auf einem Halbleitersubstrat (1),
vorzugsweise einem einkristallinen Siliciumwafer eine
Isolatorschicht (3) aufgewachsen oder abgeschieden, welche
die gesamte Oberfläche des Substrats (1) bedeckt. Die
Isolatorschicht (3) kann z. B. aus durch thermische
Oxidation hergestelltem SiO2 oder aus durch chemische
Dampfphasenabscheidung, CVD hergestelltem Si3N4 bestehen.
Typische Isolatorschichtdicken liegen zwischen 0,5 bis 1
µm. Danach werden eine einheitliche Schicht (4) aus Au oder
Au/Cr mittels Elektronenstrahlverdampfung in einer
Schichtdicke von 0,1 bis 0,5 µm aufgebracht und dann eine
Photoresistschicht (nicht gezeigt) aufgebracht. In der
Photoresistschicht wird mittels Standardlithographie das
Lochmuster (5) für die Gate-Elektroden definiert. Dann wird
die Gate-Metallschicht (4) mittels eines Naß oder
Trockenätzverfahrens strukturiert, anschließend wird die
Isolatorschicht (3) durch selektives Naßätzen oder
Trockenätzen geöffnet.
Die Spitzen (2) im Elektrodenloch (5) werden mittels eines
geeigneten Plasmaätzschrittes hergestellt. Zum Plasmaätzen
von Silicium kann als Ätzmedium beispielsweise eine
Argon/C12- oder eine SF6/O2-Mischung verwendet werden. Bei
der zuletzt genannten Mischung kann beispielsweise die
Spitzenbildung (2) dadurch gesteuert werden, daß die
SF6/O2-Mischung eine bestimmte Menge Sauerstoff enthält.
Das Verhältnis SF6/O2 ist von der jeweils verwendeten
Plasmaätzvorrichtung abhängig, bewegt sich aber
typischerweise in einem Flußverhältnis SF6 : O2 von etwa
95 : 5, wobei der SF6- bzw. O2-Fluß in sccm angegeben wird.
Durch das beschriebene Plasmaätzen werden in jedem
Elektrodenloch (5) gezielt und mit großer Dichte
Siliciumspitzen (2) erzeugt, ohne daß ein spezieller
Lithographieschritt für jede einzelne Spitze erforderlich
ist. Die Mikrospitzen haben alle, wie gefordert, etwa die
gleiche Höhe, und alle Spitzenenden befinden sich auf Höhe
der Grenzfläche Isolator/Siliciumsubstrat (= Kathode).
Nach Aufbringen der Siliciumwafer-Rückseitenmetallisierung
(nicht gezeigt) ist die Komponente fertiggestellt.
Es wurde festgestellt, daß in einer ganzflächigen durch
nichtmaskiertes Aufbringen, vorzugsweise durch Sputtern,
hergestellten polykristallinen Siliciumschicht ebenfalls
reproduzierbar Spitzen in Submikrometer-Abständen
hergestellt werden können. In Fig. 2 wird die Herstellung
einer Komponente beschrieben, bei der die Mikrospitzen (2)
nicht in einkristallinem Silicium nicht in einkristallinem
Silicium (1), sondern in einer polykristallinen
Siliciumschicht (6) ausgebildet werden. Diese Version hat
gegenüber der von Fig. 1 den Vorteil, daß die Spitzen sehr
viel hochohmiger gemacht werden können. Jede Spitze hat
dadurch ihren integrierten Vorwiderstand zur
Strombegrenzung.
Zur Herstellung gemäß Fig. 2 wird auf einem
Siliciumsubstrat (1) eine polykristalline Siliciumschicht
(6) durch Sputtern hergestellt. Anschließend wird, wie oben
beschrieben, eine Isolatorschicht (3) aus SiO2 oder Si3N4
aufgebracht, dann wird eine einheitliche Gate-Metallschicht
(4) aus Au oder Au/Cr aufgebracht. Die Gate-Metallschicht
(4) wird mittels Standardlithographie und Naß- oder
Trockenätzen strukturiert und die Isolatorschicht (3) durch
Naß- oder Trockenätzen geöffnet. Die Spitzen werden, wie
oben beschrieben, durch Plasmaätzen des freigelegten
polykristallinen Siliciums (6) in dem Gate-Elektrodenloch
(5) hergestellt. Alle Spitzenenden befinden sich auf Höhe
der Grenzfläche Isolator/polykristallines Silicium (=
Kathode).
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen haben alle
Spitzen in allen Gate-Elektrodenlöchern dasselbe
Kathodenpotential. Dadurch ist keine Einzelansteuerung der
Gate-Elektrodenlöcher (Pixel) möglich.
In Fig. 3 ist schematisch eine Anordnung mit einer Vielzahl
von Feldemissionskomponenten gezeigt, bei der die
Möglichkeit einer Pixel-Adressierung vorhanden ist und die
deshalb von hohem Interesse für emissive Flachbildschirme
ist. Zu ihrer Herstellung wird auf ein Substrat (7),
vorzugsweise aus Glas, eine Schicht (8) aus dem
Kathodenmaterial aufgebracht. Als Kathodenmaterial kommen
Metalle, wie beispielsweise Aluminium, Indium-Zinnoxid oder
Niob und dergl. in Frage. Die Schicht (8) wird mittels
Standardlithographie und Naß- oder Trockenätzen
strukturiert unter Ausbildung von leitenden Streifen,
welche in der fertiggestellten Vorrichtung die
Kathoden-Elektroden sind. Dann wird eine Halbleiterschicht
(6), vorzugsweise eine polykristalline Siliciumschicht, auf
die leitenden Streifen aufgesputtert und ebenfalls
strukturiert. Danach wird eine Isolatorschicht (3) aus SiO2
sowie die Gate-Metallschicht (4), beispielsweise aus Au
oder Au/Cr, aufgebracht. Wie bei den Komponenten anhand der
Fig. 1 und 2 beschrieben, wird in der Gate-Metallschicht
(4) mittels Standardlithographie und Naß- oder Trockenätzen
das Gate-Elektroden-Lochmuster (5) erzeugt. Gleichzeitig
kann das Gate-Metall auch in Streifen strukturiert werden,
die gegenüber den Kathodenstreifen um 90° gedreht sind.
Anschließend wird die Isolatorschicht (3) durch selektives
Naß- oder Trockenätzen geöffnet. Wie in den Fig. 1 und 2
beschrieben, wird durch Plasmaätzen des freigelegten
polykristallinen Siliciums (6) in den
Gate-Elektroden-Löchern (5) eine Vielzahl von Spitzen (2)
hergestellt. Alle Spitzenenden befinden sich, wie bereits
oben beschrieben, auf Höhe der Grenzfläche
Isolator/polykristallines Silicium.
Gegenüber dem Stand der Technik, bei dem Spitzen durch
Aufdampfen in einer Art Abhebe-Technologie (lift-off)
erzeugt werden, hat das beschriebene Verfahren das
Potential, auf beliebig große Substrate und damit auf für
LCD-Flachbildschirme verwendbare Substrate ohne Probleme
anwendbar zu sein.
Weitere Vorteile der Erfindung sind, daß das Verfahren
unkritisch durchführbar ist und bei niedrigen
Herstellungskosten zu hohen Ausbeuten führt. Die große
Anzahl von Spitzen ermöglicht einen großen
Gesamtemissionsstrom pro Fläche bei geringer Strombelastung
der Einzelspitze, wodurch die Lebensdauer der einzelnen
Komponenten erhöht wird.
Durch die Prozeßabfolge werden Kurzschlüsse zwischen
Gate-Elektrode und Spitze (= Kathode) und die damit
verbundenen hohen Leckströme vermieden.
Claims (21)
1. Feldemissionskomponente, welche Spitzen zur Emission
von Elektronen umfaßt, die in kreisförmigen, durch
Elektroden gebildeten Gate-Löchern angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
in jedem Gate-Elektrodenloch (5) eine Vielzahl von
Spitzen (2) angeordnet ist.
2. Feldemissionskomponente nach Anspruch I, dadurch
gekennzeichnet, daß in jedem Gate-Elektrodenloch (5)
mindestens 5 Spitzen angeordnet sind.
3. Feldemissionskomponente nach Anspruch 1 oder Anspruch
2, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Gate-
Elektrodenloch (5) mindestens 50 Spitzen angeordnet
sind.
4. Feldemissionskomponente nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen (2) aus
einkristallinem Silicium (1) oder aus polykristallinem
Silicium (6) gebildet sind.
5. Feldemissionskomponente nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spitzen (2) aus
einkristallinem Silicium (1) etwa die gleiche Höhe
aufweisen und auf Höhe der Grenzfläche einkristallines
Siliciumsubstrat (1)/Isolator (3) enden (Fig. 1).
6. Feldemissionskomponente nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spitzen (2) aus
polykristallinem Silicium (6) etwa die gleiche Höhe
aufweisen und auf Höhe der Grenzfläche
polykristallines Silicium (6)/Isolator (3) enden
(Fig. 2 und 3).
7. Verfahren zur Herstellung einer
Feldemissionskomponente, welches folgende Schritte
umfaßt:
1. Bereitstellen eines Substrats (1) aus
einkristallinem Silicium,
2. Beschichten des Substrats (1) aus einkristallinem
Silicium mit einer Isolatorschicht (3),
3. Aufbringen einer einheitlichen Gate-Metallschicht
(4) und einer Photoresistschicht (nicht gezeigt) auf
die Isolatorschicht (3),
4. Einbringen eines Lochmusters in die Resistschicht
mittels Photolithographie und Übertragen desselben
in die Gate-Metallschicht (4) mittels Naß oder
Trockenätzen,
5. Öffnen der Isolatorschicht (3) mittels Naß- oder
Trockenätzen,
6. Herstellen von Spitzen (2) in dem Substrat (1) aus
einkristallinem Silicium im Bereich des Gate-
Metall-Lochs (5) mittels Plasmaätzen,
7. Aufbringen einer Rückseitenmetallisierung auf das
Substrat (1) aus einkristallinem Silicium (nicht
gezeigt).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Substrat (1) aus einkristallinem Silicium
in einem Schritt Ia eine Schicht (6) aus
polykristallinem Silicium aufgebracht und diese in
einem Schritt 2a mit einer Isolatorschicht (3)
beschichtet wird, das Verfahren gemäß den Schritten 3
bis 5 (Anspruch 7) fortgesetzt wird und daß anstelle
von Schritt 6 in einem Schritt 6a Spitzen (2) in der
Schicht (6) aus polykristallinem Silicium im Bereich
des Gate-Metall-Lochs (5) mittels Plasmaätzen erzeugt
werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Herstellung einer Anordnung von
Feldemissionskomponenten auf ein Glassubstrat (7) eine
Kathodenmetall-Schicht (8) aufgebracht und auf diese
eine Schicht (6) aus polykristallinem Silicium
aufgebracht wird, daß beide Schichten strukturiert
werden, das Verfahren gemäß den Schritten 3 bis 5
(Anspruch 7) fortgesetzt wird und daß Spitzen (2) in
der Schicht (6) aus polykristallinem Silicium im
Bereich der Gate-Metall-Löcher (5) mittels Plasmaätzen
erzeugt werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß als Isolatorschicht (3) eine SiO2-Schicht
oder eine Si3N4-Schicht aufgebracht wird.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Plasmaätzen der
einkristallinen Siliciumschicht (1) bzw. der
polykristallinen Siliciumschicht (6) mit einer
Argon/C12- oder einer SF6/O2-Mischung vorgenommen
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Plasmaätzen von einkristallinem bzw.
polykristallinem Silicium mit einer SF6/O2-Mischung
bei einem Flußverhältnis SF6 : O2 von etwa 95 : 5
vorgenommen wird.
13. Verwendung der Feldemissionskomponenten nach den
Ansprüchen 1 bis 6 in einer Anordnung mit einer
Vielzahl von Feldemissionskomponenten.
14. Verwendung der Anordnung mit einer Vielzahl von
Feldemissionskomponenten nach Anspruch 13 in emissiven
Flachbildschirmen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19800555A DE19800555A1 (de) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Feldemissionskomponente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben |
KR1019990000043A KR19990067713A (ko) | 1998-01-09 | 1999-01-05 | 전계 방출 장치, 그의 제작방법, 그의 용도 |
JP301999A JP3086445B2 (ja) | 1998-01-09 | 1999-01-08 | 電界放出素子の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19800555A DE19800555A1 (de) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Feldemissionskomponente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19800555A1 true DE19800555A1 (de) | 1999-07-15 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19800555A Ceased DE19800555A1 (de) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | Feldemissionskomponente, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3086445B2 (de) |
KR (1) | KR19990067713A (de) |
DE (1) | DE19800555A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013101716A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Utc Fire & Security Corporation | Two-wafer mems ionization device |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100612271B1 (ko) * | 2000-01-21 | 2006-08-11 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전계 방출 표시 소자 및 그의 제조 방법 |
US7564178B2 (en) * | 2005-02-14 | 2009-07-21 | Agere Systems Inc. | High-density field emission elements and a method for forming said emission elements |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3453478A (en) * | 1966-05-31 | 1969-07-01 | Stanford Research Inst | Needle-type electron source |
US3497929A (en) * | 1966-05-31 | 1970-03-03 | Stanford Research Inst | Method of making a needle-type electron source |
GB1248442A (en) * | 1967-09-21 | 1971-10-06 | Western Electric Co | Cold cathode field emitter |
EP0555074A1 (de) * | 1992-02-05 | 1993-08-11 | Motorola, Inc. | Elektronenquelle für Verarmungsbetrieb einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung |
EP0687018A2 (de) * | 1994-05-18 | 1995-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vorrichtung zur Emission von Elektronen |
EP0700063A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-03-06 | International Business Machines Corporation | Aufbau und Verfahren zur Herstellung einer Feldemissionsanordnung |
US5587588A (en) * | 1995-03-28 | 1996-12-24 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Multiple micro-tips field emission device |
-
1998
- 1998-01-09 DE DE19800555A patent/DE19800555A1/de not_active Ceased
-
1999
- 1999-01-05 KR KR1019990000043A patent/KR19990067713A/ko not_active Application Discontinuation
- 1999-01-08 JP JP301999A patent/JP3086445B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3453478A (en) * | 1966-05-31 | 1969-07-01 | Stanford Research Inst | Needle-type electron source |
US3497929A (en) * | 1966-05-31 | 1970-03-03 | Stanford Research Inst | Method of making a needle-type electron source |
GB1248442A (en) * | 1967-09-21 | 1971-10-06 | Western Electric Co | Cold cathode field emitter |
EP0555074A1 (de) * | 1992-02-05 | 1993-08-11 | Motorola, Inc. | Elektronenquelle für Verarmungsbetrieb einer Elektronen-emittierenden Vorrichtung |
EP0687018A2 (de) * | 1994-05-18 | 1995-12-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Vorrichtung zur Emission von Elektronen |
EP0700063A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-03-06 | International Business Machines Corporation | Aufbau und Verfahren zur Herstellung einer Feldemissionsanordnung |
US5587588A (en) * | 1995-03-28 | 1996-12-24 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Multiple micro-tips field emission device |
US5662815A (en) * | 1995-03-28 | 1997-09-02 | Samsung Display Devices Co., Ltd. | Fabricating method of a multiple micro-tip field emission device using selective etching of an adhesion layer |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
IANAZZO, S.: A survey of the present status of vacuum microelectronics. In: Solid-state elec- tronics, Vol. 36, No. 3, 1993, S. 301-326 * |
Patent Abstracts of Japan, 1996, JP 8-306303 A * |
Patent Abstracts of Japan, 1997, JP 9-270228 A * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013101716A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Utc Fire & Security Corporation | Two-wafer mems ionization device |
US8779531B2 (en) | 2011-12-28 | 2014-07-15 | Utc Fire & Security Corporation | Two-wafer MEMS ionization device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3086445B2 (ja) | 2000-09-11 |
KR19990067713A (ko) | 1999-08-25 |
JPH11260247A (ja) | 1999-09-24 |
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