DE69531220T2

DE69531220T2 - Feldemissionselektronenquelle und Bildschirm mit solcher Feldemissionselektronenquelle

Info

Publication number: DE69531220T2
Application number: DE69531220T
Authority: DE
Inventors: Robert Meyer; Pierre Vaudaine; Philippe Rambaud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2015-04-25
Also published as: FR2719156B1; EP0689222A2; EP0689222A3; EP0689222B1; FR2719156A1; US5635790A; CA2146528A1; DE69514576D1; DE69514576T2; EP0856868A3; EP0856868B1; DE69531220D1; EP0856868A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft generell die Kathodenemissionssysteme mit Elektronenemission durch Feldeffekt, wie z. B. die flachen Matrixbildschirme, die für die Bildanzeige benutzt werden. Sie betrtfft noch genauer ein Verfahren, das ermöglicht, die Charakteristika der Mikrospitzenkathoden und ihre Gleichmäßigkeit auf großen Flächen zu verbessern.
Ein solches Mikrospitzen-Emissionssystem und sein Herstellungsvertahren werden detailliert z. B. in dem Dokument FR-A-2 593 953 vom 24.01.1986 beschrieben. Zunächst soll an die bekannte Herstellungstechnik solcher Mikrospitzen bei einer Struktur wie derjenigen erinnert werden, die mit Bezug auf die beigefügten 1, 2 und 3 aus dem oben erwähnten Dokument hervorgeht.
Die 1 zeigt eine schon entwickelte Struktur mit einem von einem Isolator 7 überdeckten Substrat 6, einem System aus leitenden Kathoden 8, in gekreuzter Form überdeckt von Gittern 10a und mit einem Zwischenisolator 12 sowie einer Schicht 23, z. B. aus Nickel, an der Oberfläche abgeschieden, um bei den Herstellungsoperationen der Mikrospitzen als Maske zu dienen. Diese Nickelschicht 23, die Gitter 10a und der Isolator 12 bilden Löcher 16, auf deren Boden die zukünftigen Mikrospitzen abgeschieden werden, die aus einem leitenden Metall bestehen, das elektrisch mit der Kathodenelektrode 8 verbunden ist.
Die Herstellung der Mikrospitzen erfolgt, wie in der 2 dargestellt. Man beginnt z. B. damit, auf der gesamten Struktur eine Molybdänschicht 18a abzuscheiden. Diese Schicht 18a weist eine Dicke von ungefähr 1,8 μm auf. Sie wird bezüglich der Struktur-Oberfläche mit rechtwinkligem Einfall abgeschieden. Diese Abscheidungstechnik ermöglicht, Molybdän-Kegel 18 mit einer Höhe von 1,2 bis 1,5 μm herzustellen, die sich in den Löchern 16 befinden. Anschließend löst man die Nickelschicht 23 mit einem elektrochemischen Verfahren selektiv auf, um, wie dargestellt in der 3, die perforierten Gitter 10a, z. B. aus Niobium, und die elektronenemittierenden Mikrospitzen 18 freizulegen.
Bis auf einige technische Varianten wird die derart mit Bezug auf die 1, 2 und 3 beschriebene bekannte Technik bis heute angewandt, um die Mikrospitzen der Systeme mit Emissionskathode herzustellen.
Leider weisen die derart hergestellten Mikrospitzen gewisse Mängel auf. Diese Mängel beruhen zunächst darauf, dass die vorhergehende Methode kaum zulässt, Mikrospitren herzustellen, deren Form von einer Spitze zur anderen und/oder einer Kathode zur anderen reproduzierbar wäre, vor allem nicht auf großen Flächen bei einer Serienproduktion. Sie beruhen auch auf der Tatsache, dass die hergestellten Mikrospitren außerdem weit davon entfernt sind, immer die perfekte konische Form aufzuweisen, wie sie mit Bezugszeichen 18 in den 2 und 3 zu sehen ist. Sie sind nämlich häufig von ungleichmäßiger Form und viele weisen einen viel zu großen Krümmungsradius auf, was ihnen ein kuppelförmiges Profil verleiht, wie zu sehen in der 4. Dieses kuppelförmige Profil reduziert insbesondere erheblich ihre Emissionsfähigkeit, d. h. die für eine bestimmte Mikrospitzen-Gitterspannung emittierte Stromdichte.
Andererseits erfordert die Herstellung der Kathode wenigstens einen Photolithographie-Schritt nach der Herstellung der Spitzen, insbesondere zur Definition der die Gitter bildenden leitenden Streifen. Dieser Schritt verursacht große Verunreinigungsrisiken der Spitzen (organische Rückstände, Reinigungsspuren, ...).
Nun variiert die Emissionsfähigkeit einer Mikrospitze exponential mit der Form ihrer Spitze und ihrem Oberflächenzustand.
Unter diesen Bedingungen stellt nur ein kleiner Teil der Mikrospitren den elektrischen Strom des Systems sicher. Aus diesem Grund ist der Mittelwertseffekt (effet de moyenne) schlecht und die Emission nicht gleichmäßig über die gesamte Kathode verteilt.
Die Patentanmeldung EP-434330 lehrt einen Angriff auf die Spitzen nach ihrer Herstellung, um ihren Krümmungsradius zu reduzieren. Aber dieses Verfahren eignet sich nicht für großflächige Kathoden.
Darstellung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Mikrospitzenelektronenquellen ermöglicht, zugleich den Oberflächenzustand der Mikrospitren gleichmäßig zu machen und ihre Geometrie zu verfeinern.
Dieses Verfahren ermöglicht also, indem es die Streuungen von einer Spitze zur anderen und von einer Quelle zur anderen reduziert, die vorhergehenden Nachteile zu beseitigen und die Herstellung von Mikrospitrenkathoden mit gleichmäßigen und reproduzierbaren Eigenschaften, die ein hohes Emissionsniveau haben, leichter zu machen.
Noch genauer unterzieht ein Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Mikrospitren-Elektronenquelle, die ein Kathodenleitersystem, überlagerte Gitter mit einem Zwischenisolator und Mikrospitren umfasst, wobei die Gitter geometrisch zwischen einer unteren Ebene und einer oberen Ebene enthalten sind, die Mikrospitren:

- einem ersten Reinigungsschritt, und dann
- einem Verfeinerungsschritt durch Oberflächenätzung.

Mit anderen Worten schlägt das Verfahren vor, nach der Herstellung der Mikrospitzen, so wie sie z. B. in dem Dokument FR-A-2 953 erklärt wird, zunächst einen ersten Reinigungsschritt durchzuführen, der ermöglicht, den Oberflächenzustand gleichmäßig zu machen, und dann einen Verfeinerungsschritt, aus einer zusätzlichen Ätzung bestehend, um den Mikrospitren ein Profil zu verleihen, das der erwünschten Idealform möglichst nahe kommt, d. h. mit einem Krümmungsradius, der so klein wie möglich ist (kleiner als einige Deka-Nanometer).
In der Praxis besteht diese Optimierung dann, den Mikrospitren ein Profil zu verleihen, das einem spitz zulaufenden Konus möglichst nahe kommt, oder, anders ausgedrückt, zu versuchen, einen höheren Spitzen-Effekt zu verwirklichen, um eine große Amplitude des elektrischen Feldes zu garantieren.
Vorteilhafterweise folgt auf den Verteinerungsschritt ein zweiter Reinigungsschritt, der aus einer nasschemischen Reinigung besteht.
Vorzugsweise umfasst der erste Reinigungsschritt einen ersten Teilschritt der nasschemischen Reinigung und einen zweiten Teilschritt der Reinigung mit Plasma, z.B. O₂-Plasma.
Der Verteinerungsschritt durch Oberflächenätzung kann durch. irgendeine der bekannten Methoden realisiert werden, insbesondere dem kontrollierten chemischen oder elektrochemischen Angriff, dem Angrift durch reaktives Ionenätzen und dem Angriff durch Ionenbeschuss.
Nach einer Anwendungscharakteristik des Verfahrens erfolgt der Mikrospitzen-Oberflächenangriff über eine Dicke von einigen zehn bis einigen tausend Angström.
Einer der Vorteile des Verfahrens besteht dann, dass es sich für die Behandlung sehr großer Emissionsflächen eignet, so wie man sie insbesondere bei den flachen Bildschirmen vorfindet. Das Verfahren ermöglicht also, die bis heute erhaltene Annäherungsform der Mikrospitren auf sehr einfache Weise zu verbessern und, indem man die Streuungen der Emissionscharakteristika von einem Punkt zum andern beseitigt, ein sehr hohes Elektronenemissionsniveau zu ermöglichen, das deutlich über dem der vorhergehenden Technik liegt. Dies ermöglicht auch, die zwischen den Gittern und den Kathodenleitern zur Elektronenextraktion nötige Versorgungsspannung zu reduzieren.
Generell besteht das Prinzip des Verfahrens dann, eine Herstellungsmethode der Mikrospitzen zu wählen, die diesen eine angenäherte Form verleiht (bei großen Flächen leichter und billiger herzustellen), dann die Mikrospitren zu reinigen und schließlich ihren Krümmungsradius zu verbessern und zu homogenisieren, insbesondere mittels eines reaktiven Ionenätrens oder anderer Methoden der chemischen oder elektrochemischen Ätzung.
Die Anwendung des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, wenn die Mikrospitren durch wenigstens zwei Teile gebildet werden:

– einem ersten, als Basis dienenden, im wesentlichen kegelstumpfförmigen Teil, aus einem ersten leitenden Material bestehend, derart gewählt, dass es durch den Verfeinerungsschritt nicht oder nur wenig angegriffen wird,
– einem zweiten Teil, der die eigentliche Spitze bildet und auf dem ersten Teil abgeschieden wird, wobei dieser zweite Teil aus einem zweiten leitenden Material besteht, das derart gewählt wird, dass es durch den Verfeinerungsschritt angegriffen wird.

Vorzugsweise hat der erste Teil (Basis) eine solche Höhe, dass sich seine Spitze bzw. Oberseite ungefähr auf derselben Höhe wie die untere Ebene des Gitters befindet.
Der Vorteil, dieses Verfahren in diesem speziellen Fall anzuwenden, wird in der Folge beschrieben.
Wenn die Mikrospitzen durch ein einziges, im Verteinerungsschritt empfindliches Material gebildet werden, muss die Verfeinenangszeit kontrolliert werden: wenn sie zu lang ist, kann sich die Spitze der Mikrospitze schnell unterhalb der unteren Ebene des Gitters befinden, was für die Elektronenemission sehr nachteilig ist. Wenn sie zu kurz ist, wird der Krümmungsradius nicht optimal und der durch die Verfeinerung angestrebte Effekt wird nicht erzielt.
Wenn hingegen die Mikrospitren durch zwei Teile gebildet werden, wie oben beschrieben, muss die Verfeinerungszeit zwar ausreichend lang sein, um den optimalen Krümmungsradius der Spitze zu erhalten, jedoch bleibt, wenn sie zu lang ist, die Spitze der Mikrospitze immer über der unteren Ebene des Gitters, da sie auf dem nicht angegriffenen oder wenig angegriffenen Material ruht.
Nach einem Ausführungsbeispiel besteht der erste Teil aus Niobium (Nb) und der zweite Teil aus Molybdän oder Chrom oder Silizium oder Eisen oder Nickel.
Die Erfindung hat eine Mikrospitren-Elektronenquelle zum Gegenstand, die ein Kathodenleitersystem, überlagerte Gitter mit einem Zwischenisolator und Mikrospitzen umfasst, die in Löchern abgeschieden sind, die in den Gittern und dem Isolator vorgesehen sind, wobei die Giften geometrisch zwischen einer unteren Ebene und einer oberen Ebene enthalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrospitzen jeweils wenigstens zwei Teile umfassen:

– einen ersten, kegelstumpfförmigen Teil mit der Höhe H, der durch ein erstes leitendes oder halbleitendes Material gebildet wird,
– einen zweiten Teil, einen konischen Punkt bildend, abgeschieden auf dem ersten Teil und gebildet durch ein zweites leitendes oder halbleitendes Material,

Die Höhe H wird vorzugsweise so gewählt, dass sich die Spitze bzw. Oberseite des ersten Teil im wesentlichen in Höhe der unteren Ebene der Gitter befindet.
Die Erfindung betrifft also Quellen, bei denen die Mikrospitzen nicht direkt auf den Kathodenleitern abgeschieden werden, sondern zum Beispiel auf einer resistiven Schicht; eingefügt zwischen den Mikrospitzen und den Kathodenleitern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Charakteristika und Vorteile der Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Diese Beschreibung betrifft erläuternde und nicht einschränkende Ausführungsbeispiele, bezogen auf die beigefügten Zeichnungen:
die 1 bis 3 zeigen verschiedene Schritte zur Bildung von Mikrospitzen eines bekannten Verfahrens nach dem Stand der Technik,
die 4 zeigt schematisch die Form der durch ein bekanntes Verfahren hergestellten Mikrospitzen,
die 5 stellt schematisch das erwünschte konusförmige Profil dar,
die 6a und 6b zeigen einerseits die Emissionsfähigkeit der Mikrospitzen vor und nach der Verfeinerungsbehandlung und andererseits vor und nach dem zweiten Reinigungsschritt,
die 7a, 7b und 7c zeigen schematisch die für die Mikrospitzen aus einem einzigen Metall erzielten Formen im Falle einer übertriebenen bzw. unzureichenden bzw. optimalen Verfeinerung,
die 8a bis 8c zeigen das Verfeinerungsverfahren bei einer zweiteiligen Mikrospitze.
Detailliertes Beispiel von Ausführungsarten
Die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens vervollständigen die bekannten Verfahren zur Bildung von elektronenemittierenden Mikrospitrenkathoden. Ein solches Verfahren wird z. B. in dem Dokument FR-A-2 593 953 beschrieben (entspricht dem amerikanischen Patent US-A-4 857161). Resümierend umfasst es die folgenden Schritte:

- Sputtern einer Siliziumdioxidschicht 7 von ungefähr 100 nm auf das Substrat 6 (s: 1),
– Sputtern einer ersten, leitenden Schicht aus Indiumoxid, in der die Kathodenleiter 8 realisiert werden (Dicke ungefähr 160 nm), auf die Schicht 7,
– Ätzen der ersten leitenden Schicht, um erste parallele Streifen oder Kathodenleiter 8 zu bilden,
– Chemische Gasphasenabscheidung (aus Silan-, Phosphin-, Sauerstoffgas) einer zweiten, isolierenden Schicht aus Siliziumdioxid von ungefähr 1 μm Dicke (12),
– Abscheiden einer dritten, leitenden Schicht durch Aufdampfen unter Vakuum, in der die Gitter 10a (Niobium, ungefähr 0,4 μm dick) ausgebildet werden,
– Öffnen der Löcher 16 (Durchmesser ungefähr 1,3 μm) in der dritten, leitenden Schicht durch reaktives Ionenätren (RIE) unter Verwendung eines SF₆-Plasmas, und in der zweiten Schicht 12 durch reaktives Ionenätzen in einem CHF₃-Plasma oder durch chemischen Angriff in einer Lösung aus Flusssäure und Ammoniumfluorid.
– Abscheiden einer Nickelschicht 23 (2) durch Aufdampfen unter Vakuum mit streifendem Einfall in Bezug auf die Oberfläche der Struktur, wobei der Winkel α, gebildet zwischen der Aufdampfungsachse und der Schicht 10a, ungefähr 15° beträgt. Die Nickelschicht weist eine Dicke von ungefähr 150 nm auf,
– Bildung der Mikrospitren durch ein in der Einführung der vorliegenden Anmeldung in Verbindung mit den 2 und 3 beschriebenes Verfahren,
– Ätzen der dritten Schicht, um parallel zu den Gittern die zweiten leitenden Streifen zu bilden.

Auf diese Schritte folgt zunächst ein Reinigungsschritt, der die Aufgabe hat, vor jedem anderen Schritt den Zustand der Oberfläche gleichmäßig zu machen. Diese Reinigungsschritt kann zwei Teilschritte umfassen:

– eine nasschemische Reinigung in einem Laugenbad (TFD4 mit 10% in Wasser) bei 60°C, unterstützt durch Ultraschall, während ungefähr 5 Minuten,
– eine Reinigung durch reaktives Ionenätren in einem Sauerstoffplasma z. B. mit Hilfe einer Ausrüstung, die im Handel unter der Bezeichnung NEXTRAL 550 erhältlich ist.

Letztere Operation, die ungefähr zehn Minuten dauert, erfolgt z. B. mit einer Leistung von 250 W, einem Plasmadruck von 100 mTorr und einem Durchsatz von 100 cm³/mn.
Auf den Reinigungsschrtt folgt ein Verfeinerunngs- oder Ätzschritt der Spitzen. Für Molybdänspitzen z. B. durch reaktives Ionenätren in einem SF₆-Plasma (mit der gleichen Ausrüstung wie oben). Dieser Schritt ermöglicht die Beseitigung einer Molybdänoxidschicht, die sich bei der Reinigung mit O₂-Plasma gebildet haben könnte. Er ermöglicht auch eine Ätzung der Mikrospitren, mit der ihre Form modifiziert und insbesondere ihr Krümmungsradius reduziert werden kann. Die Wirkbedingungen des Schwefelhexafluorid-Plasmas sind z. B. folgende: die Operation dauert ungefähr 20 Sekunden mit einer Leistung von 400 W, einem Durchsatz von 40 cm³/mn unter einem Plasmadruck von ungefähr 30 mTorr. Am Ende dieser Behandlung hat ein großer Teil der Mikrospitren dasselbe Profil, das sich dem Idealprofil des Kegels der 5 annähert, und einen sehr gleichmäßigen Oberflächenzustand.
Die 6a ist eine Kurve, die die Emissionsfähigkeit der Mikrospitzen vor (gestrichelt) und nach (Vollstrich) der Verfeinerungsbehandlung zeigt. In diesem Diagramm ist die Stromdichte in μA/mm² als Ordinate aufgetragen, und die Gitter-Mikrospitzen-Spannung als Abszisse. Die Zunahme der Emissionsfähigkeit infolge der Behandlung zeigt sich deutlich. Man erhält also tatsächlich Mikrospitren, bei denen der Endkrümmungsradius kleiner als einige Deka-Nanometer ist.
Die 6b zeigt die Emissionsfähigkeit (mit denselben Einheiten wie die 6a) von Mikrospitren nach der Verfeinerung aber vor (gestrichelt) und nach (Vollstrich) dem zweiten Reinigungsschritt. Man sieht, dass dieser zweite Reinigungsschritt eine weitere Verbesserung der Emissionsfähigkeit um einen großen Faktor ermöglicht.
Andere Verfeinerungsverfahren der Spitzen können alternativ zu den oben genannten angewandt werden, z. B. der kontrollierte chemische (oder elektrochemische) Angriff oder der Ionenbeschuss.
Vorteilhafterweise kann man außerdem den zweiten nasschemischen Reinigungsschrtt in dem oben erwähnten Laugenbad während einer Dauer von ungefähr 30 Minuten realisieren.
Die Dauer, während der man den Verfeinerungsschritt realisiert, muss kontrolliert werden, falls die Mikrospitren aus einem einzigen, für die Verfeinerung empfindlichen Metall bestehen, z. B. aus Molybdän.
Das Gitter 10a ist geometrisch zwischen zwei Ebenen enthalten oder wird durch diese begrenzt, nämlich eine untere Ebene (I) und eine obere Ebene (S) (s. 7a, in der wie in den 7b, 7c, 8a–c die Bezugszeichen 6, 8, 10a, 12 dieselbe Bedeutung wie in den 1 bis 5 haben).
Wenn die Verfeinerungsdauer zu groß ist, befindet sich die Spitze 18, wie dargestellt in der 7a, sehr schnell unterhalb der unteren Ebene I des Gitters 10a; was für die Emission sehr nachteilig ist.
Wenn die Verfeinerungsdauer zu kurz ist, wird der Krümmungsradius nicht optimal (s. 7b) und die erwünschte Wirkung wird nicht erzielt.
Bei der Struktur mit einem einzigen Metall muss die Verfeinerungszeit nämlich ausreichend lang sein, um den optimalen Krümmungsradius zu erhalten, darf aber, damit die Spitze über der unteren Ebene I bleibt (7c), nicht zu lang sein.
Wenn hingegen die Spitze durch wenigstens zwei übereinanderliegende Metalle gebildet wird, ist die Verfeinerungszeit, wie man in der Folge sehen wird, sehr viel weniger kritisch.
Die Struktur der Spitze vor der Verfeinerung ist in der 8a dargestellt und umfasst:

– einen ersten Teil (oder Basis) 20, kegelstumpfförmig mit der Höhe H. Er besteht aus einem ersten Material, das so gewählt wurde, dass es durch den oben beschriebenen Verteinerungsschritt nicht oder nur sehr wenig angegriffen wird. Dieses Material kann z. B. Niobium sein,
– einen zweiten Teil 22, der den eigentlichen Punkt bildet. Er wird direkt auf dem ersten Teil abgeschieden. Er besteht aus einem zweiten, für den Verfeinerungsschritt empfindlichen Material, z. B. aus Molybdän oder Chrom (Cr) oder Silizium (Si) oder Eisen (Fe) oder Nickel (Ni).

Ein Verfahren zum Herstellen von Mikrospitzen mit dieser Struktur wird von dem schon in der Einleitung beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Mikrospitzen aus nur einem einzigen Metall abgeleitet. Man beginnt mit dem Abscheiden einer Schicht 18a, z. B. aus Niobium, auf der Nickelschicht 23 durch Aufdampfen im Vakuum unter normalem bzw. rechtwinkligem Einfall, wie dargestellt in der 2. Es gibt ein direktes Verhältnis zwischen der Höhe des in dem Loch 16 abgeschiedenen Materials und der Dauer der Aufdampfung unter Vakuum. Man kann diese Aufdampfung also unterbrechen, wenn die erwünschte Höhe des die Basis bildenden Kegelstumpfs erreicht ist, und anschließend die Aufdampfung mit dem zweiten Material, z. B. Molybdän, fortsetzen, um den zweiten Teil 22 zu erhalten. Der Aufbau hat dann die im wesentlichen konische Gesamtform der 8a.
Die Höhe H der Basis 20 muss ausreichend groß sein, damit die Spitze A des Konus sich oberhalb der unteren Ebene des Gitters 10a befindet. Vorzugsweise befindet sich A nach den oben beschriebenen Abscheidungsoperationen oberhalb der oberen Ebene des Gitters 10a; zu diesem Zweck ist die Höhe H im wesentlichen gleich der Dicke des Isolators 12, d. h. bei diesem Ausführungsbeispiel gleich dem Abstand, der den Kathodenleiter 8 von der unteren Ebne des Gitters 10a trennt.
Wenn eine resistive Schicht zwischen die Mikrospitren und die Kathodenleiter eingefügt wird, muss man der Dicke dieser resistivem Schicht selbstverständlich Rechnung tragen.
Man kann anschließend die Reinigungs- und Verfeinerungsoperationen durchführen, die vorhergehend beschrieben wurden. Aufgrund einer entsprechenden Wahl der Materialien, aus denen die Teile 20 und 22 bestehen, wird nur der Teil 22 durch die Verfeinerung angegriffen. Die durch das Verfahren (8b oder 8c) realisierte Struktur hat die folgende Form:

– einen ersten, im wesentlichen kegelstumpfförmigen Teil mit der Höhe H, wobei H vorzugsweise im wesentlichen gleich dem Abstand ist, der den Kathodenleiter 8 von der unteren Ebene des Gitters 10a trennt, d. h. im wesentlichen gleich der Dicke e des Isolators 12; z. B. ist H zwischen 0,8e und 1,1e enthalten (auch hier muss man wieder dem eventuellen Vorhandensein einer resistiven Schicht zwischen den Mikrospitren und den Kathodenleitern Rechnung tragen),
– einen zweiten konischen Teil, dessen Basis einen Durchmesser d hat, der kleiner ist als der Durchmesser D des oberen Querschnitts des Kegelstumpfs 20.

Die Dauer, während der man die Verfeinerung durchführt, muss ausreichend sein, um den angestrebten Krümmungsradius (8b) zu erhalten, wenn aber diese Dauer länger ist, bleibt die Spitze A der Mikrospitze immer noch über der unteren Ebene des Gitters 10a, denn der Teil 22, angegriffen durch die Verfeinerung, ruht auf dem Teil 20, der durch die Verfeinerung nicht angegriffen wird. Die Spitze kann also nur nach einer sehr viel längeren Angriffszeit verschwinden.
Nach dem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel:

– ist das Isoliermaterial ein Siliziumdioxid mit einer Dicke von ungefähr 1 μm,
– ist das Gitter aus Niobium (Nb) mit einer Dicke von ungefähr 0,4 μm; die Löcher in dem Gitter haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 1,4 μm,
– ist das die Basis 20 der Mikrospitze bildende Material Nb mit einer Dicke enthalten zwischen 0,8 und 1,1 μm,
– ist der Teil 22 aus Molybdän mit einer Dicke, die ausreicht, um die Mikrospitze zu bilden, z. B. 1 μm vor der Verfeinerung, wobei die Verfeinerung dieses Teils so erfolgen kann wie vorhergehen in dem Ausführungsbeispiel beschrieben, wo die Mikrospitzen ganz aus Molybdän sind.

Schließlich kann eine durch die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Methode hergestellte Mikrospitzenkathode mit einer Struktur verbunden werden, die wenigstens eine Anode und ein kathodolumineszentes Material umfasst, um eine Anzeigevorrichtung zu realisieren wie beschrieben in den Dokumenten US.4 857 161 (FR-2 593 953), US.4 940 916, US.5 225 820 (FR-2 633 763) oder US.5 194 780 (FR-A-2 663 462).

Claims

Mikrospitzen-Elektronenquelle, ein System aus Kathodenleitern (8) und darüber befindlichen Gittern (10a) mit einem Zwischenisolator (12) umfassend, sowie Mikrospitzen (18), abgeschieden in Löchern (16), vorgesehen in den Gittern und dem Isolator, wobei die Gitter geometrisch zwischen einer unteren Ebene (I) und einer oberen Ebene. (S) enthalten sind und die Mikrospitzen jeweils wenigstens zwei Teile umfassen: – einen ersten, kegelstumpfförmigen Teil (20) mit der Höhe H aus einem ersten leitenden oder halb-leitenden Material, – einen zweiten Teil (22), gebildet durch eine konische Spitze, abgeschieden auf dem ersten Teil, aus einem zweiten leitenden oder halb-leitenden Material, wobei das erste und das zweite Material so gewählt werden, dass eine selektive Ätzung nur das zweite Material angreift und nicht das erste.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach Anspruch 1, wobei die selektive Ätzung vom Typ kontrollierter chemischer Angriff oder elektrochemischer Angriff oder Ionenbeschuss ist.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Höhe H des ersten Teils so ist, dass dessen Oberseite sich im Wesentlichen auf demselben Niveau wie die untere Ebene (I) der Gitter (10a) befindet.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der erste Teil (20) aus Niobium (Nb) ist.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der zweite Teil (22) aus Molybdän (Mo), aus Silicium (Si), aus Chrom (Cr), aus Eisen (Fe) oder aus Nickel (Ni) ist.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Mikrospitzen einem Reinigungsschritt unterzogen worden sind.
Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der zweite Teil der Mikrospitzen einem Verfeinerungsschritt durch Oberflächenätzung unterzogen worden ist.
Kathodolumineszenz-Bildschirm mit einer Mikrospitzen-Elektronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7.