DE885452T1 - Elektrochemische entfernung von material insbesondere von überflüssigem emitterendem material, in einer elektronenemitterenden vorrichtung - Google Patents

Elektrochemische entfernung von material insbesondere von überflüssigem emitterendem material, in einer elektronenemitterenden vorrichtung

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DE885452T1 DE0885452T DE97916717T DE885452T1 DE 885452 T1 DE885452 T1 DE 885452T1 DE 0885452 T DE0885452 T DE 0885452T DE 97916717 T DE97916717 T DE 97916717T DE 885452 T1 DE885452 T1 DE 885452T1
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insulating layer
counter electrode
electrode conductor
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Gabriela S. San Jose Ca 95123 Chakarova
Duane A. Cupertino Ca 95014 Haven
Nils Johan Palo Alto Ca 94306 Knall
John C. Palo Alto Ca 94306 Macaulay
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Peter C. Baltimore Md 21209 Searson
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Claims (34)

Patentansprüche :
1. Verfahren, das die Schritte umfaßt:
eine Struktur zu bilden, in der (a) eine erste elektrisch nicht-isolierende Schicht, die wenigstens teilweise aus einem ersten Material besteht, eine elektrisch isolierende Schicht überlagert, (b) eine Öffnung sich durch die Isolierschicht erstreckt und (c) ein elektrisch nicht-isolierendes Element, das wenigstens teilweise aus dem ersten Material besteht, wenigstens teilweise in der Öffnung angeordnet ist und von der ersten nichtisolierenden Schicht beabstandet ist; und
wenigstens einen Teil des ersten Materials der ersten nicht-isolierenden Schicht elektrochemisch zu entfernen, so daß das nicht-isolierende Element freigelegt wird, ohne das erste Material des nicht-isolierenden Elements bedeutsam chemisch anzugreifen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Entfernungsschritt mit einer elektrochemischen Zelle durchgeführt wird, die einen Elektrolyten enthält, dem die Struktur ausgesetzt wird, wobei der Betrieb der Zelle durch ein Steuersystem gesteuert wird, das (a) einen Arbeitselektrodenleiter, der elektrisch mit der ersten nichtisolierenden Schicht gekoppelt ist, und (b) einen ersten Gegenelektrodenleiter aufweist, der elektrisch mit dem nicht-isolierenden Element gekoppelt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Steuersystem weiter einen zweiten Gegenelektrodenleiter aufweist, der elektrisch mit einer Gegenelektrode gekoppelt ist, welche wenigstens teilweise im Elektrolyten angeordnet und von der Struktur beabstandet ist, wobei der zweite Gegenelektrödenleiter auf einem gesteuerten Potential im Verhältnis zum ersten Gegenelektrödenleiter gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Struktur eine zweite, elektrisch nichtisolierende Schicht, die zwischen der ersten nicht-isolierenden Schicht und der isolierenden Schicht angeordnet ist, und eine Öffnung umfaßt, die zusammenhängend mit der Öffnung durch die isolierende Schicht ist und sich durch die zweite nichtisolierende Schicht erstreckt, wobei das nicht-isolierende Element von der zweiten nicht-isolierenden Schicht beabstandet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die zweite nicht-isolierende Schicht während des Entfemungsschritts nicht wesentlich chemisch angegriffen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die zweite nicht-isolierende Schicht wenigstens teilweise aus einem zweiten Material besteht, das sich chemisch von dem ersten Material unterscheidet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem im wesentlichen die gesamte erste nichtisolierende Schicht während des Entfemungsschritts entfernt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die erste nicht-isolierende Schicht elektrisch mit der zweiten nicht-isolierenden Schicht gekoppelt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Struktur ein unteres, elektrisch nichtisolierendes Gebiet umfaßt, das unter der isolierenden Schicht angeordnet ist, wobei das nicht-isolierende Element elektrisch mit dem unteren nicht-isolierenden Gebiet gekoppelt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Entfernungsschritt mit einer elektrochemischen Zelle durchgeführt wird, die Elektrolyt enthält, dem die Struktur ausgesetzt wird, wobei der Betrieb der Zelle durch ein Steuersystem gesteuert wird, das (a) eine elektrisch mit der zweiten nicht-isolierenden Schicht gekoppelte
Arbeitselektrode und (b) einen ersten Gegenelektrodenleiter umfaßt, der mit dem unteren nicht-isolierenden Gebiet gekoppelt ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Steuersystem weiter einen zweiten Gegenelektrodenleiter aufweist, der elektrisch mit einer Gegenelektrode gekoppelt ist, welche wenigstens teilweise im Elektrolyten angeordnet und von der Struktur beabstandet ist, wobei der zweite Gegenelektrodenleiter auf einem gesteuerten Potential im Verhältnis zu dem ersten Gegenelektrodenleiter gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Entfernungsschritt in einer im wesentlichen potentiostatischen Weise durchgeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Entfernungsschritt in einer im wesentlichen galvanostatischen Weise durchgeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-13, bei dem das erste Material primär aus Molybdän besteht und das zweite Material primär aus Chrom oder/und Nickel besteht.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das gesteuerte Potential Null ist, und das Steuersystem den Arbeitselektrodenleiter im wesentlichen auf einem ausgewählten Steuerpotential im Verhältnis zu einer Normalwasserstoffelektrode hält, wobei das Steuerpotential im Bereich von 0,4 -1,0 Volt liegt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Elektrolyt enthält:
Hydroxid von wenigstens einem von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium bei einer molaren Konzentration von 0,005- 0,05; und
Nitrat von wenigstens einem von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium bei einer molaren Konzentration von 0,005 - 3,0.
17. Verfahren, das die Schritte umfaßt:
eine Struktur zu bilden, in der (a) eine elektrisch nicht-isolierende Gatterschicht eine elektrisch isolierende Schicht überlagert, die über einem unteren, elektrisch nichtisolierenden Emittergebiet angeordnet ist, (b) eine Vielzahl zusammengesetzter Öffnungen sich durch die Gatter- und die isolierende Schicht im wesentlichen bis hinunter zu dem unteren Emittergebiet erstreckt, (c) eine Überschußschicht, die wenigstens teilweise aus primärem, elektrisch nicht-isolierendem Emittermaterial besteht, die Gatterschicht überlagert und elektrisch mit derselben gekoppelt ist, und (d) eine gleiche Vielzahl von elektronenaussendenden Elementen jeweils in den zusammengesetzten Öffnungen angeordnet sind, wobei jedes elektronenaussendende Element wenigstens teilweise aus dem primären Emittermaterial besteht, mit dem unteren Emittergebiet elektrisch gekoppelt ist und von der Gatter- und Überschußschicht beabstandet ist; und
wenigstens einen Teil des primären Emittermaterials der Überschußschicht elektrochemisch zu entfernen, ohne das primäre Emittermaterial der elektronenaussendenden Elemente bedeutsam chemisch anzugreifen und ohne die Gatterschicht wesentlich chemisch anzugreifen.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Entfernungsschritt mit einer elektrochemischen Zelle durchgeführt wird, die Elektrolyt enthält, dem die Struktur " ausgesetzt wird, wobei der Betrieb der Zelle durch ein Steuersystem gesteuert wird, das (a) einen elektrisch mit der Gatterschicht gekoppelten Arbeitselektrodenleiter und (b) einen ersten Gegenelektrodenleiter aufweist, der elektrisch mit dem unteren Emittergebiet gekoppelt ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Steuersystem weiter einen zweiten Gegenelektrodenleiter aufweist, der elektrisch mit einer Gegenelektrode gekoppelt ist, die wenigstens teilweise im Elektrolyten angeordnet und von der Struktur beabstandet ist, wobei der zweite Gegenelektrodenleiter auf einem gesteuerten Potential im Verhältnis zum ersten Gegenelektrodenleiter gehalten wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Entfernungsschritt im wesentlichen die Entfernung der ganzen Überschußschicht mit sich bringt.
21. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Bildungsschritt mit sich bringt, das primäre Emittermaterial (a) über der Gatterschicht zum Bilden der Überschußschicht und (b) gleichzeitig in die zusammengesetzten Öffnungen aufzubringen, um die elektronenaussendenden Elemente zu bilden.
22. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Gatterschicht wenigstens teilweise aus Gattermaterial besteht, das sich chemisch von dem primären Emittermaterial unterscheidet.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das primäre Emittermaterial primär aus Molybdän besteht und das Gattermaterial primär aus Chrom oder/und Nickel besteht.
24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem das gesteuerte Potential Null ist, und das Steuersystem den Arbeitselektrodenleiter im wesentlichen auf einem ausgewählten Steuerpotential im Verhältnis zu einer Normalwasserstoffelektrode hält, wobei das ausgewählte Steuerpotential im Bereich von 0,4 - 1,0 Volt liegt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem der Elektrolyt enthält:
Hydroxid von wenigstens einem von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium bei einer molaren Konzentration von 0,005 - 0,05; und
Nitrat von wenigstens einem von Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium bei einer molaren Konzentration von 0,005 - 3,0.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17-22, bei dem die Struktur eine zusätzliche elektrisch nicht-isolierende Schicht umfaßt, die zwischen der Überschuß- und der isolierenden Schicht angeordnet ist und elektrisch mit der Gatterschicht gekoppelt ist, wobei die zusätzliche Schicht während des Entfernungsschritts nicht wesentlich chemisch angegriffen wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem die zusätzliche Schicht in eine Gruppe von Elektroden paralleler Struktur gemustert ist, die selektiv Teile der Gatterschicht berühren.
28. Verfahren nach Anspruch 27, bei dem das primäre Emittermaterial in der Überschußschicht in eine ähnliche Gruppe paralleler Linien gemustert ist, die jeweils eine entsprechende der Strukturelektroden überlagern.
29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem der Entfernungsschritt über einen Zeitraum durchgeführt wird, der ausreichend lang ist, um die elektronenaussendenden Elemente freizulegen, jedoch nicht lang genug ist, um im wesentlichen das gesamte primäre Emittermaterial in den Linien der Überschußschicht zu entfernen.
30. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem jedes elektronenaussendende Element (a) eine Basis aus dem primären Emittermaterial und (b) eine die Basis überlagernde Spitze aus weiterem Emittermaterial umfaßt, wobei eine Schicht des weiteren Emittermaterials die
Überschußschicht überlagert, wobei die Schicht aus weiterem Emittermaterial während des Entfernungsschritts entfernt wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem das weitere Emittermaterial im wesentlichen aus nicht elektrochemisch entfernbarem Material besteht.
32. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem das weitere Emittermaterial hitzebeständiges Metallcarbid umfaßt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, bei dem das Metallcarbid Titancarbid umfaßt.
34. Verfahren nach Anspruch 26, bei dem das primäre Emittermaterial primär aus
Molybdän besteht, die Gatterschicht primär aus Chrom besteht, und die zusätzliche
Schicht primär aus Nickel oder/und Chrom besteht.
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