DE4132150A1 - Feldemissionselement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldemissionselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere auf ein Elektronenemissionselement zur Feldemission, welches zum Ge­ brauch als eine Elektronenquelle für verschiedene Einrichtun­ gen wie eine Anzeigeeinrichtung, einen Druckkopf, eine Licht­ quelle, eine Verstärkereinrichtung, eine Hochgeschwindig­ keits-Schalteinrichtung oder einen Sensor geeignet ist, sowie auf ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Fig. 14 zeigt ein herkömmliches Elektronenemissionselement zur Feldemission, wie es in der japanischen Offenlegungs­ schrift JP 33 833/1989 offenbart wurde. Dieses Feldemissionse­ lement enthält ein isolierendes Substrat 200 und einen Emit­ ter 202 auf dem Substrat 200, der einen dreieckigen Vorsprung 201 mit einem scharfen Vorderende in seinem mittleren Bereich besitzt. Das Feldemissionselement enthält weiterhin ein Gate 204, welches an den Emitter 202 auf dem Substrat 200 angrenzt und eine Öffnung 203 besitzt, die dem Vorsprung 201 ent­ spricht. Eine Sekundärelektronen-Emissionselektrode 205 ist auf dem Substrat 200 gegenüber zu dem Emitter 202 mit dem Gate 204, das zwischen ihnen steht und parallel zu dem Gate 204 angeordnet.

In dem beschriebenen herkömmlichen Feldemissionselement führt das Anlegen eines bestimmten Potentials sowohl zwischen dem Emitter 202 und dem Gate 204 als auch zwischen dem Gate 204 und der Sekundärelektronen-Emissionselektrode 205 dazu, daß Elektronen von dem Vorsprung 201 des Emitters 202 emittiert werden, sich durch die Öffnung 203 des Gates 204 bewegen und auf die zweite Elektronen-Emissionselektrode 205 stoßen, wo­ raus sich ergibt, daß an der Sekundärelektronen-Emissi­ onselektrode 205 Sekundärelektronen emittiert werden.

Beim herkömmlichen Feldemissionselement sind der Emitter 202, das Gate 204 und die Sekundärelektronen-Emissionselektrode 205 nebeneinander auf dem Substrat 200 angeordnet. Die Elek­ troden sind voneinander getrennt mittels einzeln vorbereite­ ter Mustermasken ausgebildet. Das bewirkt, daß die Abstände zwischen den Elektroden von der Belichtungsauflösung im Foto­ lithographieverfahren, der Genauigkeit der Ätzung, der Genau­ igkeit der Stammasken und der Genauigkeit der Ausrichtung zwischen den Stammasken bestimmt werden.

Eine Verringerung der Treiberspannung für das Feldemissionse­ lement wird erreicht durch die Verringerung des Abstandes zwischen den Elektroden. Das herkömmliche Feldemissionsele­ ment weist den Nachteil auf, daß das Fotolithographieverfah­ ren zur Bestimmung des Abstandes zwischen den Elektroden nicht genau durchgeführt wird. Eine derartige Beschränkung bei der Herstellung des Feldemissionselements ergibt, daß der Abstand zwischen den Elektroden nicht gleichförmig mit guter Reproduzierbarkeit verringert werden kann, was dazu führt, daß eine Verringerung der Treiberspannung für das Feldemissi­ onselement bis zu dem erforderten Betrag nicht möglich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Feldemis­ sionselement bereitzustellen, welches ermöglicht, die Span­ nung, bei der die Feldemission des Elementes beginnt, auf den erforderlichen Wert zu verringern, insbesondere soll der Ab­ stand zwischen den Elektroden in Schritten im Submikrobereich kontrollierbar sein und die Frequenzcharakteristik eines Feldemissionselements verbessert werden.

Diese Aufgabe wird durch das Feldemissionselement gemäß An­ spruch 1 beziehungsweise das Verfahren zur Herstellung eines Feldemissionselementes nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Das erfindungsgemäße Feldemissionselement kann mit hoher Ge­ nauigkeit und guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden, wobei die Reproduzierbarkeit den Bereich vergrößert und eine gleichförmige Qualität sicherstellt. Bei dem erfindungsge­ mäßen Feldemissionselement ist es ferner möglich, eine gleichförmige Feldemission zu erreichen und die Fläche der Elektronenemission wesentlich zu erhöhen. Schließlich zeich­ net sich das erfindungsgemäße Feldemissionselement durch eine einfache Herstellung aus.

Der Emitter kann, von oben betrachtet, rechteckig, gezackt mit einem entsprechend geformten Gate oder kammförmig mit rechtwinkligen Vorsprüngen an seinem Vorderende sein. Es kön­ nen zwei Emitter (oder mehr) mit einer Furche zwischen ihnen vorhanden sein. Eine Leuchtstoffschicht kann auf den Kollek­ tor aufgetragen werden.

Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung enthält das Herstellungsverfahren eines Feldemissionselements die Schritte der Abschaltung eines er­ sten leitenden Materials auf einem Substrat, Verarbeitung des ersten leitenden Materials im Emitter einer ähnlichen Anord­ nung oder einer Zusammensetzung von einem Emitter einer ähn­ lichen Anordnung und eines Kollektors, Unterziehung des Sub­ strates einer Ätzung, sowohl in die Tiefenrichtung als auch in die Ebenenrichtung, während die Emitter oder die Zusammen­ setzung von dem Emitter und dem Kollektor als eine Maske be­ nutzt werden, Ausbildung eines zweiten leitenden Materials auf dem Substrat, während die Emitter oder die Zusammenset­ zung von dem Emitter und dem Kollektor als eine Maske benutzt werden, so daß das zweite leitende Material eine Schichtdicke geringer als die Tiefe der Ätzung des Substrates besitzt, ge­ naue Verarbeitung der Emitter, welche auf dem ersten leiten­ den Material in einer ähnlichen Anordnung ausgebildet sind, in eine gewünschte Anordnung und Verarbeitung des zweiten leitenden Materials in ein Gate, das zwischen den Emittern oder zwischen dem Emitter und dem Kollektor der Zusammenset­ zung angeordnet ist.

Der Abstand zwischen dem Emitter oder Kollektor, der auf dem Substrat ausgebildet ist, und dem Gate, das in der Vertiefung angeordnet ist, die in dem Substrat entlang dem Emitter und dem Kollektor ausgebildet ist, kann fein durch Einstellung der Dicke des Gates in Richtung der Tiefe der Vertiefung ge­ steuert werden. Weiterhin erlaubt die Ausbildung des Emitters in eine rechtwinklige oder kammartige Form, daß die elektri­ sche Feldstärke im Vergleich mit einem Emitter in der Form einer flachen Platte vergrößert wird und eine zufriedenstel­ lende Reproduzierbarkeit, Stabilität und eine im Vergleich mit einem Emitter, der mit einem scharfen Vorsprung versehen ist, erhöhte Lebensdauer zeigt.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1(a) bis 1(f) schematische Schnittdarstellungen der aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung eines ersten Ausführungs­ beispiels eines Feldemissionsele­ ments;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung ei­ nes Feldemissionselements, das in den Fig. 1(a) bis 1(f) gezeigt ist;

Fig. 3 eine Draufsicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels eines Feldemissi­ onselements;

Fig. 4 eine Draufsicht eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels eines Feldemissionse­ lements;

Fig. 5, 6(a), 6(b), 7, 8, 9, 10(a), 10(b), 11(a), 11(b), 12(a), 12(b), 13(a) und 13(b) schematische Schnittdarstellungen der aufeinanderfolgenden Schritte bei der Herstellung des in Fig. 4 gezeigten Feldemissionselements; und

Fig. 14 eine schematische perspektivische Darstellung eines Beispiels eines herkömmlichen Feldemissionselements.

Die Fig. 1 und 2 stellen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feldemissionselements dar. Das Feldemissi­ onselement enthält ein isolierendes Substrat 1, das aus einem isolierenden Material wie Glas oder Quarz o. ä. hergestellt ist, sowie einen Emitter 2 und einen Kollektor 3, die mit bestimmten Abständen auf dem Substrat 1 angeordnet sind. Zwi­ schen dem Emitter 2 und dem Kollektor 3 ist das Substrat 1 mit einer Furche 4 ausgebildet, die als eine Vertiefung wirkt. Die Furche 4 ist am Boden mit einem Gate 5 versehen, das eine Dicke aufweist, die etwas geringer als die Tiefe der Furche 4 ist. Ein derartiger Aufbau eines Feldemissionsele­ ments, in dem der Emitter 2 und der Kollektor 3 auf einem Substrat 1 angeordnet sind und das Gate 5 auf dem Boden der Furche 4 ausgebildet ist, erlaubt es, die Dicke des Gates 5 mit einem Betrag der Größenordnung im Submikrobereich einzu­ stellen, so daß die Abstände zwischen dem Emitter 2 und dem Gate 5 oder dem zwischen dem Kollektor 3 und dem Gate 5 fein eingestellt werden können. Somit erlaubt es das dargestellte Ausführungsbeispiel des Feldemissionselements, den Abstand im Vergleich mit dem, der durch herkömmlich benutzte fotolitho­ graphische Techniken bestimmt wird, wesentlich zu verringern.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Drei-Elektroden-Elementes (Trioden-Röhren-Element), welches ein Ausführungsbeispiel des Feldemissionselements darstellt, wird in Bezug auf die Fig. 1(a) bis 1(f) beschrieben.

Zunächst wird, wie in Fig. 1(a), eine dünne Schicht 10 aus einem Material wie Al, Nb oder ähnlichem, das eine gute Haf­ tung zum Substrat 1 zeigt, auf dem Substrat ausgebildet und dann eine Elektrodenschicht 11 aus W oder ähnlichem auf der Schicht 10 angeordnet.

Danach wird eine Resistschicht 12 auf der Elektrodenschicht 11 aufgebracht und einer Ätzung in einem bestimmten Belich­ tungsmuster unterzogen, so daß das Muster einer Elektrodenan­ ordnung ausgebildet werden kann (Fig. 1(b)).

Anschließend werden RIE-Trocken-Ätz-Techniken unter Gebrauch von SF6- oder CF4-Gas ausgeführt, mit dem Ergebnis, daß die Ätzung bis zu einem Abstand oder einer Tiefe wirksam wird, die sich bis zur unteren Oberfläche des Substrates 1 er­ streckt, wie es in Fig. 1(c) gezeigt wird. Das bewirkt, daß die Elektrodenschicht 11 in einem Emitter 2 und einem Kollek­ tor 3 mit einem bestimmten, zwischen ihnen festgesetzten Ab­ stand herausgearbeitet oder getrennt werden.

Danach (Fig. 1(d)) wird das Substrat einer Ätzung unter Ge­ brauch von HF, BHF oder ähnlichem unterzogen, so daß eine Furche 4 mit einer Tiefe von ungefähr 1 µm in dem Substrat 1 in dem Bereich zwischen dem Emitter 2 und dem Kollektor 3 ausgebildet wird. Bei diesem Schritt wird eine seitliche Ät­ zung in der Ebene des Substrates in Bezug auf das Substrat 1 durchgeführt.

Danach wird, wie in Fig. 1(e) gezeigt, Metall 5 für eine Ga­ teelektrode auf der Furche 4 auf dem Substrat 1 abgeschieden, um ein Gate 5 des gewünschten Musters auf dem Boden 4 auszu­ bilden. Das Gate 5 wird bis zu einer Dicke ausgebildet, die geringer ist als die Tiefe der Ätzung des Substrates 1 oder die Tiefe der Furche 4. Beispielsweise kann sie zu einer Tiefe von 0.9 µm ausgebildet werden. Die Abscheidung oder Ausbildung des Gates 5 wird derart ausgeführt, daß das obere Ende des Gates 5 vor einer Ausdehnung hin zu den Elektroden oder einer Berührung des Emitters 2 und des Kollektors 3 ge­ schützt wird. Die Abstände zwischen dem Gate 5 und dem Emit­ ter 2 sowie zwischen dem Gate 5 und dem Kollektor 3 werden in Abhängigkeit von der Dicke des Gates 5 eingestellt. Die Dicke des Gates 5 kann durch die Veränderung der Zeitdauer gesteu­ ert werden, während der die Abscheidung des Gates 5 stattfin­ det, so daß die Steuerung sehr genau erreicht werden kann, wobei es möglich wird, das Gate fein in einer Dicke der Größenordnung im Submikrobereich auszubilden. Somit erlaubt es die vorliegende Erfindung, den Abstand zwischen den Elek­ troden fein oder mikroskopisch festzusetzen oder zu bestim­ men, wobei eine große Genauigkeit im Vergleich zu einem her­ kömmlichen Feldemissionselement erreicht wird, bei dem die Elektroden nebeneinander auf derselben Ebene angeordnet sind.

Schließlich werden die Resistschicht 12 und das Metall 13 auf der Resistschicht 12 entfernt, so daß sich ein Feldemissions­ element des Drei-Elektroden-Röhren-Aufbaus ergibt (Fig. 1(f)).

Fig. 3 zeigt ein Elektrodenmuster eines zweiten Ausführungs­ beispiels eines erfindungsgemäßen Feldemissionsgerätes. Ein Emitter 2a und ein Kollektor 3a sind beide auf einem Substrat 1a angeordnet und ein Gate 5a ist in einer Furche 4a vorgese­ hen, die auf dem Substrat 1a zwischen dem Emitter 2a und dem Kollektor 3a wie in dem oben beschriebenen ersten Ausfüh­ rungsbeispiel ausgebildet ist. Der Emitter 2a enthält einen Abschnitt zur Elektronenemission, der in einer gezackten Form ausgebildet ist. Die Furche 4a und das Gate 5a sind in einer ähnlich gezackten Form ausgebildet, so daß sie dem Emitter 2a in einer angepaßten Art entsprechen. Der verbleibende Teil des zweiten Ausführungbeispiels ist im wesentlichen wie das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel aufgebaut.

Das erste und das zweite Ausführungsbeispiel sind auf ein Feldemissionselement des Drei-Elektroden-Röhren-Aufbaus gerichtet. In jedem Ausführungsbeispiel erlaubt die Anordnung oder Abscheidung eines Leuchtstoffes auf dem Kollektor 3 oder 3a dem Feldemissionselement als ein fluoreszierendes Anzeigeeinrichtungszeichen zu dienen, wobei die Elektronen, welche auf den Kollektor 3 oder 3a auftreffen, den Leucht­ stoff anregen und bewirken, daß er Licht emittiert. Bei die­ sem Beispiel ermöglicht eine geeignete, ausgewählte Festset­ zung der Anordnung des Kollektors oder des Musters oder die Abscheidung des Leuchtstoffes die leuchtende Anzeige jedes gewünschten Zeichens, jeder Figur oder ähnlichem.

Außerdem können beide Ausführungsbeispiele so aufgebaut sein, daß zwei derartige Emitter auf dem Substrat angeordnet sind, die Furche in einem Bereich des Substrates zwischen den Emit­ tern ausgebildet ist und eine Anode, die als der Kollektor wirkt, und ein Leuchtstoff über dem Substrat angeordnet sind. Ein derartiger Aufbau ermöglicht es dem Feldemissionselement in ähnlicher Weise, als ein Anzeigegerät zu dienen.

Ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feldemissionselementes wird im folgenden unter Bezug auf die Fig. 4 bis 13(b) beschrieben. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden ein Emitter 20 und ein Kollektor 21 auf einem Substrat ange­ ordnet und ein Gate 22 in einer Furche angebracht, die in dem Substrat zwischen dem Emitter 20 und dem Kollektor 21 wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist. Der Emitter 20 ist mit einer kammartigen Form ausgebildet, d. h. er besitzt rechteckige Vorsprünge 31. Ein derartiger Auf­ bau erlaubt es, das elektrische Feld an jedem der rechtecki­ gen Vorsprünge 31 zu verdichten, woraus sich ergibt, daß der Emitter 20 eine im Vergleich zu einem Emitter der Form einer flachen Platte erhöhte elektrische Feldstärke zeigt. Außerdem ist das Vorderende eines jeden der rechteckigen Vorsprünge 31 gradlinig, so daß der Emitter 31 eine im Vergleich mit dem Emitter von Fig. 3, der eine dreieckige Form besitzt, ver­ größerte Lebensdauer aufweist. Der Emitter kann aus einem Me­ tall wie Mo, W oder ähnlichem hergestellt sein. Ersatzweise kann er eine zusammengesetzte Schicht aufweisen, die eine Ba­ sisschicht, die aus einem Metall wie Ti, Al oder ähnlichem hergestellt ist, und eine Deckschicht umfaßt, die aus einem Verbindungshalbleitermaterial wie LaB₆ oder ähnlichem herge­ stellt und auf der Basisschicht abgeschieden ist.

Das Verfahren nach dem der rechteckige Emitter 20, der in ei­ ner kammartigen Form ausgebildet ist, hergestellt wird, wird unter Bezug auf die Fig. 5 bis 13(b) beschrieben.

Entsprechend Fig. 5 wird eine Metallschicht 24, die ein er­ stes leitendes Material darstellt, auf einem isolierenden Substrat 23 ausgebildet. Anschließend wird gemäß Fig. 6(a) ein Resist 25 mit einem bestimmten Muster auf der Metall­ schicht 24 ausgebildet, wobei dieses dann einer Ätzung unter­ zogen wird, wobei der Emitter 20 und der Kollektor 21 ausge­ bildet werden (Fig. 6(b)).

Anschließend wird das Substrat 23 einer Ätzung sowohl in der Tiefenrichtung als auch in der Ebenenrichtung unterzogen, während der Emitter 20 und der Kollektor 21 als eine Maske benutzt werden, wobei eine Vertiefung 26 auf dem Substrat 23 ausgebildet wird, wie es in Fig. 7 gezeigt wird.

Dann wird eine Gate-Metallschicht 27, die als ein zweites leitendes Material wirkt, auf der geätzten Oberfläche des Substrates 23 mittels Vakuumabscheidung derart aufgebracht, daß es eine Dicke aufweist, die geringer ist, als die Tiefe der Ätzung des Substrates 23 (Fig. 8). Wie in Fig. 9 gezeigt, werden der Resist 25 und die unnötigen Bereiche der Gate-Me­ tallschicht 27 auf dem Resist 25 entfernt.

Danach wird ein Resist 28 über dem gesamten Substrat 23 auf­ getragen und der Bereich des Resists 28 auf dem Seitenkanten­ bereich des Emitters 20, der dem Kollektor 21 gegenübersteht, wird mittels Ätzung nach Belichtung mit einer Vielzahl von rechteckigen fensterförmigen Öffnungen 29 ausgebildet (Fig. 10(a), Fig. 10(b)). In jedem der oben unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebenen ersten und zweiten Ausführungs­ beispiele wird der Emitter anfangs in einem bestimmten Muster ausgebildet. Jedoch ermöglicht die vorliegende Erfindung auch, den Emitter in einem bestimmten Muster auf jeder Stufe auszubilden, die auf die Abscheidung auf dem Substrat folgt, wie beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 bis 13(b). Dann wird nur der Seitenkantenbereich des Emit­ ters 20, der dem Kollektor 21 gegenübersteht, einer Ätzung durch die rechteckigen Öffnungen 29 ausgesetzt, die auf dem Resist 28 ausgebildet sind, so daß der Emitter 20 eine kamm­ artige Form erhält, woraus sich ergibt, daß er mit rechtecki­ gen Vorsprüngen 31 versehen ist (Fig. 11(a) und 11(b)).

Anschließend wird ein Resist 30, wie in den Fig. 12(a) und 12(b) gezeigt, derart aufgetragen, daß es einen Teil des Be­ reiches des Seitenkantenbereiches des Emitters 20 überlappt, der sich gegenüber zu dem Kollektor 21 befindet, wobei ein Gatemuster ausgebildet wird. Diese Überlappung des Gatemu­ sters mit dem Emitter 20 wird nach einer Belichtung einer Ät­ zung unterzogen.

Danach wird eine Ätzung ausgeführt, während der Resist 30 auf dem Gatemuster erhalten wird, der in dem vorangegangenen Schritt ausgebildet wurde, wobei das Gate 22 in dem gewünsch­ ten Muster ausgebildet wird (Fig. 13(a) und 13(b)). Der Re­ sist 30 wird dann entfernt.

Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wird die Me­ tallschicht, die als das erste leitende Material wirkt, das den Emitter 20 und den Kollektor 21 bildet, als eine Einzel­ lagenstruktur abgeschieden oder ausgebildet. Jedoch kann es, falls erforderlich, aus einer Vielzahl von Materialien als eine Mehrfachlagenstruktur ausgebildet werden. Die Gate-Me­ tallschicht 27, die als das zweite leitende Material dient und das Gate 22 bildet, kann ähnlich aus einer Vielzahl von Materialien in einer Mehrlagenstruktur ausgebildet werden. Ebenso kann, während die Ausführungsbeispiele in Bezug auf einen Drei-Elektroden-Röhren-Aufbau beschrieben wurden, je­ doch die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf eine Multi- Elektroden-Röhre angewendet werden, die eine oder mehrere zu­ sätzliche Elektroden in sich aufnimmt, um ihre Eigenschaften zu verbessern.

Wie aus dem Vorangegangenen hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung derart aufgebaut, daß das Gate in einer Vertiefung angeordnet ist, die im Substrat in der Nähe zu den auf dem Substrat angeordneten Elektroden ausgebildet ist. Ein derar­ tiger Aufbau ergibt die folgenden Vorteile:
Zunächst kann der Abstand zwischen dem Emitter und dem Gate fein in Abhängigkeit von der Dicke der dünnen Schicht gesteu­ ert werden, die jede der Elektroden bildet, wobei der Abstand dann von der Genauigkeit der Verarbeitung durch Ätzung nach Belichtung abhängt und daher einfach in Schritten der Größen­ ordnung im Submikrobereich gesteuert werden kann. Damit kann der Abstand bis zu einem Grad, der einer wesentlichen Verrin­ gerung der Spannung genügt, bei der die Feldemission ausge­ löst wird, fein eingestellt werden.

Wenn die vorliegende Erfindung mit einem Drei-Elektroden-Röh­ ren-Aufbau aufgebaut ist, bei dem der Emitter und der Kollek­ tor im wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet sind, ermöglicht weiterhin der oben beschriebene Aufbau, den Abstand zwischen dem Emitter und dem Kollektor zu reduzieren, so daß die gegenseitige Leitfähigkeit erhöht werden kann, um die Hochfrequenzeigenschaften zu verbessern.

Weiterhin ist es möglich, einen sich selbst ausrichtenden Aufbau bereitzustellen, bei dem die Anordnung des Emitters und des Kollektors ermöglicht, daß das Gate genau angeordnet wird, so daß das Feldemissionselement mit hoher Genauigkeit, leicht mit erhöhter Fläche und in großen Mengen mit sicherer Gleichförmigkeit hergestellt werden kann.

Weiterhin hat ein herkömmliches Feldemissionselement im Spindt-Aufbau, bei dem der Emitter konisch ist und das Gate eine runde Öffnung darstellt, den Nachteil, daß die Feldemis­ sion entsprechend zu einer leichten Veränderung der Anordnung an dem Vorderende des Emitters ungleichförmig ist. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung eliminiert wirkungsvoll diesen Nachteil.

Weiterhin erlaubt die Ausbildung des Emitters in einer strei­ fenförmigen Form, daß das Feldemissionselement eine ver­ größerte Fläche zur Elektronenemission aufweist, woraus sich eine verbesserte Stromdichte ergibt.

Außerdem erlaubt die Ausbildung des Emitters in einer rechteckigen oder kammartigen Form, die die Ausführung des Emitters mit rechteckigen Vorsprüngen ermöglicht, daß die elektrische Feldstärke im Vergleich mit einem Emitter in Form einer flachen Platte vergrößert wird. Auch wird es damit mög­ lich, daß der Emitter eine im Vergleich zu einem Emitter, der einen in einer scharfen Form ausgebildeten Abschnitt zur Elektronenemission enthält, längere Lebensdauer besitzt.

Claims (14)

1. Feldemissionselement, gekennzeichnet durch: ein Substrat, einen Emitter (2, 2a, 2b), einen Kollektor (3, 3a, 21) und ein Gate (5, 5a, 22), die auf dem Substrat angeordnet sind, und dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Furche (4, 4a) ausgebildet ist, die sich in der Nähe der Elektroden außer dem Gate auf dem Substrat befindet, und daß das Gate in der Furche (4, 4a) angeordnet ist.

2. Feldemissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Emitter (2) eine rechteckige Form aufweist.

3. Feldemissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Emitter (2a) und das Gate (5a) eine, von oben betrachtet einander entsprechende gezackte Form aufweisen.

4. Feldemissionselement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Emitter (2a) eine kammartige Form aufweist, die rechteckige Vorsprünge an ihren Vorderen­ den enthält.

5. Feldemissionselement nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Emitter und eine zwischen ihnen angeordnete Rille enthält.

6. Feldemissionselement nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Leucht­ stoffschicht auf dem Kollektor enthält.

7. Verfahren zur Herstellung eines Feldemissionselements gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Abscheidung eines ersten leitenden Materials auf einem Substrat;
Verarbeitung des ersten leitenden Materials in Elektro­ den, die einen Emitter enthalten, wobei das Substrat einer Ätzung sowohl in die Tiefenrichtung als auch in die Richtungen parallel zu der Substratebene unterzogen wird, während die herausgearbeiteten Elektroden benutzt werden;
Ausbildung eines zweiten leitenden Materials auf dem Substrat, während die herausgearbeiteten Elektroden als eine Maske benutzt werden, so daß das zweite leitende Material eine Schichtdicke aufweist, die geringer als die Tiefe der Ätzung des Substrates ist; und
Verarbeitung des zweiten leitenden Materials in ein Gate, das zwischen den herausgearbeiteten Elektroden angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die herausgearbeiteten Elektroden einen Emitter und einen Kollektor umfassen.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die herausgearbeiteten Elektroden eine Viel­ zahl von Emittern enthalten.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die herausgearbeiteten Elektroden in einer ähnlichen Anordnung vor dem Ätzschritt und der Ausbildung des zweiten leitenden Materials auf dem Sub­ strat ausgebildet werden und dann die herausgearbeite­ ten Elektroden genau in die gewünschte Anordnung ent­ sprechend der Ausbildung des Gates umgearbeitet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Emitter in einer von oben betrachteten rechteckigen Form ausgebildet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Emitter in einer von oben betrachtet gezackten Form und das entsprechende Gate in einer entsprechenden Form ausgebildet sind.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Emitter in einer von oben betrachtet kammartigen Form ausgebildet ist, so daß es mit rechteckigen Vorsprüngen an seinen Vorde­ renden versehen ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leuchtstoffschicht auf dem Kollektor ausgebildet ist.