EP0708473A1 - Manufacturing method for micropoint electron source - Google Patents
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- EP0708473A1 EP0708473A1 EP95402312A EP95402312A EP0708473A1 EP 0708473 A1 EP0708473 A1 EP 0708473A1 EP 95402312 A EP95402312 A EP 95402312A EP 95402312 A EP95402312 A EP 95402312A EP 0708473 A1 EP0708473 A1 EP 0708473A1
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- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
- H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a microtip electron source ("microtips").
- the invention applies to any field where it is likely to use such a source of microtip electrons, in particular the field of flat display devices also called "flat screens".
- the invention makes it possible, for example, to manufacture large micropoint flat screens, the surface area of which can be of the order of 1000 cm and can even go up to around 1 m.
- document (1) describes a source of microtip electrons with a matrix structure and a method of manufacturing this source.
- Documents (2) to (4) relate to improvements to the source described in document (1).
- the microtips are produced by a vacuum evaporation method.
- This method involves two steps.
- a first step is to evaporate, under grazing incidence, a sacrificial layer ("lift off layer” in articles in English), for example nickel.
- holes 10 are formed through the grid layer 8 and the electrically insulating layer 6, at the level of each cathode conductor 4.
- FIG. 1 shows the sacrificial layer which bears the reference 12 and which is formed on the grid layer 8.
- this layer 12 under grazing incidence makes it possible to selectively deposit the nickel on the grid layer 8 without putting holes at the bottom.
- a second step consists in depositing on the entire structure thus obtained a layer 14 of an electron-emitting material such as, for example, molybdenum.
- This deposit is made by evaporation of the molybdenum under an almost normal incidence.
- microtip 16 made of molybdenum which rests on the cathode conductor corresponding to this hole.
- the grazing incidence makes it necessary to place on a crown, in the evaporation device, the structures on which it is desired to form the nickel layer.
- the treatment time is long, in particular because of the evaporation of the nickel which must be done at low speed to avoid splashes.
- the material leading to the microtips is evaporated at an angle of incidence of less than 10 ° (almost normal incidence).
- the present invention aims to remedy the above drawbacks, by replacing evaporation under grazing incidence by a wet chemical deposit.
- the invention makes it possible in particular to simplify the evaporation device mentioned above and to increase its production capacity, as will be seen more clearly below.
- the present invention makes it possible to deposit microtips on large surfaces.
- the following methods can be used as wet chemical deposition methods: electrolytic deposition or chemical deposition in solution.
- the wet chemical deposition is an electrolytic deposition.
- the grid layer is used as a cathode for this electrolytic deposition.
- the sacrificial layer is removed by electrolysis.
- This sacrificial layer can be made of a material chosen from the group comprising the metals Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag and the alloys of these metals.
- this sacrificial layer is made of an alloy of iron and nickel.
- FIG. 2 schematically illustrates a structure which has been discussed in the description of FIG. 1 and which comprises, on the surface, the grid layer 8, this structure not including the layers 12 and 14.
- FIG. 2 has been coated with a sacrificial layer 18 in accordance with the invention, by electrolytic deposition.
- the technique used in the present invention leads to a selective deposition on the grid layer 8, as allowed by evaporation under grazing incidence.
- This electrolysis deposition technique which can be used in the present invention, has the advantage of being rapid and inexpensive since it requires only electrolysis equipment.
- FIG. 3 shows a vacuum evaporation device allowing, in accordance with the prior art, the deposition of a sacrificial layer under grazing incidence and the deposition of a layer of electron-emitting material under almost normal incidence.
- FIG. 3 There is shown very diagrammatically in FIG. 3 a vacuum enclosure 20 and, in this, substrates 22 on which it is wished to first evaporate the sacrificial layer under grazing incidence and then deposit the layer of material electron emitter under almost normal incidence.
- a dotted ring 24 is also seen on which the substrates 22 are positioned for deposition under grazing incidence.
- Tipping means 26 which are shown diagrammatically by arrows in FIG. 3, are provided for passing from deposition under grazing incidence to almost normal incidence deposition from a source 28 of electron-emitting material.
- Figure 4 shows an evaporation device usable in the present invention.
- This device is much simpler than that of FIG. 3 since, in a process according to the invention, only the evaporation of an electron emitting material remains, under an almost normal incidence, to form the microtips.
- FIG. 4 also shows the enclosure 20 in which the substrates 22 and the source of electron-emitting material 28 are located.
- the production capacity of this device is improved, compared to that of the device of FIG. 3, thanks to a shorter processing time and the possibility of putting more substrates in the enclosure 20 than in the case of the FIG. 3.
- the deposition of the sacrificial layer can be easily carried out over large areas.
- FIG. 5 shows a structure 29 comprising a glass substrate 30 on which a layer of silica 32 is formed.
- Cathodic conductors made of niobium 34 are formed on the silica layer 32.
- cathode conductors 34 have a thickness of 0.2 ⁇ m and have a lattice structure with for example square meshes whose pitch is 25 ⁇ m.
- niobium cathode conductors 34 constitute the columns of the source of electrons to be formed.
- a resistive layer 36 of amorphous silicon doped with phosphorus is deposited on the cathode conductors.
- This layer 36 is of the order of 1 ⁇ m.
- An insulating layer 38 of silica is deposited on this resistive layer 36.
- the thickness of the silica layer 38 is also of the order of 1 ⁇ m.
- a metallic layer 40 made of niobium is deposited on the silica layer 38.
- This layer 40 constitutes a grid layer.
- This grid layer 40 is of the order of 0.4 ⁇ m.
- Holes 42 of 1.4 ⁇ m in diameter are etched in the grid layer 40 and in the insulating layer 38.
- These holes 42 are placed in the central area of the mesh of the mesh and open onto the resistive layer 36.
- a sacrificial layer 44 made of an alloy of iron and nickel is deposited on the grid layer 40 by electrolysis.
- the structure 29 is placed in an appropriate electrolytic bath 46 and also placed in this electrolytic bath an electrode 48 constituting the anode during the electrolysis.
- the gate layer 40 serves as a cathode.
- An appropriate electrical voltage is applied, thanks to a voltage source 50, between the grid layer 40 and the electrode 48.
- This deposition is carried out by evaporation under almost normal incidence.
- Microtips 54 are thus formed in the holes 42.
- microtips 42 rest on the resistive layer 36.
- the sacrificial layer 44 is dissolved by electrolysis.
- the structure 53 obtained after the deposition of the molybdenum layer 54, is placed in an appropriate electrolytic bath 56.
- an appropriate electrical voltage source 58 By means of an appropriate electrical voltage source 58, an electrical voltage is established between the sacrificial layer 44 and an appropriate electrode 60 placed in the electrolytic bath 52.
- the sacrificial layer 44 serves as an anode and the electrode 60 serves as a cathode during the electrolysis.
- the voltage applied by the source 58 between the layer 44 and the electrode 60 is approximately 2V.
- the time necessary for the dissolution of the sacrificial layer 44 generally varies between 30 min and 60 min.
- the grids are then formed, perpendicular to the cathode conductors, by etching of the grid layer.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes ("microtips").The present invention relates to a method for manufacturing a microtip electron source ("microtips").
L'invention s'applique à tout domaine où l'on est susceptible d'utiliser une telle source d'électrons à micropointes, en particulier le domaine des dispositifs de visualisation plat encore appelés "écrans plats".The invention applies to any field where it is likely to use such a source of microtip electrons, in particular the field of flat display devices also called "flat screens".
L'invention permet par exemple de fabriquer des écrans plats à micropointes de grande taille, dont la superficie peut être de l'ordre de 1000 cm et peut même aller jusqu'à environ 1 m.The invention makes it possible, for example, to manufacture large micropoint flat screens, the surface area of which can be of the order of 1000 cm and can even go up to around 1 m.
Des sources d'électrons à cathodes émissives à micropointes et leurs procédés de fabrication sont décrits dans les documents suivants auxquels on se rapportera :
- (1)
- FR-A-2 593 953 correspondant à EP-A-0 234 989 et à US-A-4 857 161
- (2)
- FR-A-2 623 013 correspondant à EP-A-0 316 214 et à US-A-4 940 916
- (3)
- FR-A-2 663 462 correspondant à EP-A-0 461 990 et à US-A-5 194 780
- (4)
- FR-A-2 687 839 correspondant à EP-A-0 558 393 et à la demande de brevet américain du 26 février 1993, numéro de série 08/022,935 (Leroux et al.).
- (1)
- FR-A-2 593 953 corresponding to EP-A-0 234 989 and to US-A-4 857 161
- (2)
- FR-A-2 623 013 corresponding to EP-A-0 316 214 and to US-A-4 940 916
- (3)
- FR-A-2 663 462 corresponding to EP-A-0 461 990 and to US-A-5 194 780
- (4)
- FR-A-2 687 839 corresponding to EP-A-0 558 393 and to the American patent application of February 26, 1993, serial number 08 / 022,935 (Leroux et al.).
En particulier, le document (1) décrit une source d'électrons à micropointes à structure matricielle et un procédé de fabrication de cette source.In particular, document (1) describes a source of microtip electrons with a matrix structure and a method of manufacturing this source.
Les documents (2) à (4) concernent des améliorations de la source décrite dans le document (1).Documents (2) to (4) relate to improvements to the source described in document (1).
Dans tous les cas considérés dans ces documents, les micropointes sont réalisées par une méthode d'évaporation sous vide.In all the cases considered in these documents, the microtips are produced by a vacuum evaporation method.
Cette méthode comprend deux étapes.This method involves two steps.
Ces étapes sont décrites ci-après en faisant référence à la figure 1 des dessins annexés.These steps are described below with reference to Figure 1 of the accompanying drawings.
Une première étape consiste à évaporer, sous incidence rasante, une couche sacrificielle ("lift off layer" dans les articles en langue anglaise), par exemple en nickel.A first step is to evaporate, under grazing incidence, a sacrificial layer ("lift off layer" in articles in English), for example nickel.
Plus précisément, on a représenté de façon schématique et partielle sur la figure 1 une structure comprenant :
- un substrat électriquement isolant 2, par exemple en verre,
- des conducteurs cathodiques 4 sur ce substrat,
- une couche électriquement isolante 6 qui recouvre chaque conducteur cathodique, et
- une couche de
grille 8 électriquement conductrice qui recouvre cette couche électriquement isolante.
- an electrically insulating
substrate 2, for example made of glass, -
cathode conductors 4 on this substrate, - an electrically
insulating layer 6 which covers each cathode conductor, and - an electrically
conductive grid layer 8 which covers this electrically insulating layer.
Après avoir fabriqué cette structure, on forme des trous 10 à travers la couche de grille 8 et la couche électriquement isolante 6, au niveau de chaque conducteur cathodique 4.After having made this structure,
On voit sur la figure 1 la couche sacrificielle qui porte la référence 12 et qui est formée sur la couche de grille 8.FIG. 1 shows the sacrificial layer which bears the
Le dépôt de cette couche 12 sous incidence rasante permet de déposer sélectivement le nickel sur la couche de grille 8 sans en mettre au fond des trous.The deposition of this
Une deuxième étape consiste à déposer sur l'ensemble de la structure ainsi obtenue une couche 14 d'un matériau émetteur d'électrons comme par exemple le molybdène.A second step consists in depositing on the entire structure thus obtained a
Ce dépôt est fait par évaporation du molybdène sous une incidence quasiment normale.This deposit is made by evaporation of the molybdenum under an almost normal incidence.
Dans ces conditions, dans chaque trou se forme une micropointe 16 en molybdène qui repose sur le conducteur cathodique correspondant à ce trou.Under these conditions, in each hole is formed a
Ensuite, on élimine la couche sacrificielle 12 ce qui entraîne l'élimination de la couche de molybdène 14.Next, the
L'inconvénient majeur de la technique que l'on vient de rappeler réside essentiellement dans l'évaporation de la couche sacrificielle sous incidence rasante.The major drawback of the technique which has just been mentioned essentially resides in the evaporation of the sacrificial layer under grazing incidence.
Une telle étape complique considérablement l'équipement d'évaporation et limite la capacité de celui-ci.Such a step considerably complicates the evaporation equipment and limits the capacity thereof.
En particulier, l'incidence rasante oblige à placer sur une couronne, dans le dispositif d'évaporation, les structures sur lesquelles on veut former la couche de nickel.In particular, the grazing incidence makes it necessary to place on a crown, in the evaporation device, the structures on which it is desired to form the nickel layer.
Ceci limite le taux de remplissage de ce dispositif.This limits the filling rate of this device.
De plus, un système de basculement est nécessaire pour passer de l'incidence rasante à l'incidence quasiment normale.In addition, a tilting system is necessary to switch from grazing to almost normal incidence.
Le temps de traitement est long, en particulier du fait de l'évaporation du nickel qui doit être faite à faible vitesse pour éviter des projections.The treatment time is long, in particular because of the evaporation of the nickel which must be done at low speed to avoid splashes.
L'évaporation du matériau conduisant aux micropointes se fait sous un angle d'incidence inférieur à 10° (incidence quasiment normale).The material leading to the microtips is evaporated at an angle of incidence of less than 10 ° (almost normal incidence).
De ce fait, il est seulement possible de traiter, dans le dispositif d'évaporation, des substrats dont la taille (diagonale dans le cas de substrats rectangulaires) ne dépasse pas 14 pouces (environ 35 cm).Therefore, it is only possible to process, in the evaporation device, substrates whose size (diagonal in the case of rectangular substrates) does not exceed 14 inches (about 35 cm).
Il est en effet difficile d'utiliser une distance d'évaporation supérieure à 1 m dans le dispositif.It is indeed difficult to use an evaporation distance greater than 1 m in the device.
Au-delà de cette distance de 1 m, il n'est pas facile d'obtenir la vitesse d'évaporation suffisante et les risques de pollution des couches évaporées sont accrues.Beyond this distance of 1 m, it is not easy to obtain the sufficient evaporation rate and the risks of pollution of the evaporated layers are increased.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents, en remplaçant l'évaporation sous incidence rasante par un dépôt chimique humide.The present invention aims to remedy the above drawbacks, by replacing evaporation under grazing incidence by a wet chemical deposit.
De façon précise, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes, procédé selon lequel :
- on fabrique une structure comprenant un substrat électriquement isolant, au moins un conducteur cathodique sur ce substrat, une couche électriquement isolante qui recouvre chaque conducteur cathodique, une couche de grille électriquement conductrice qui recouvre cette couche électriquement isolante,
- on forme des trous à travers la couche de grille et la couche électriquement isolante au niveau de chaque conducteur cathodique,
- on forme sur la couche de grille une couche sacrificielle,
- on dépose sur l'ensemble de la structure ainsi obtenue une couche d'un matériau émetteur d'électrons, d'où la formation, dans chaque trou, d'une micropointe, et
- on élimine la couche sacrificielle, ce qui entraîne l'élimination du matériau émetteur d'électrons placé au-dessus de cette couche sacrificielle,
- a structure is made up comprising an electrically insulating substrate, at least one cathode conductor on this substrate, an electrically insulating layer which covers each cathode conductor, an electrically conductive grid layer which covers this electrically insulating layer,
- holes are formed through the grid layer and the electrically insulating layer at the level of each cathode conductor,
- a sacrificial layer is formed on the grid layer,
- a layer of an electron-emitting material is deposited over the entire structure thus obtained, hence the formation, in each hole, of a microtip, and
- the sacrificial layer is eliminated, which results in the elimination of the electron-emitting material placed above this sacrificial layer,
L'invention permet en particulier de simplifier le dispositif d'évaporation dont il a été question plus haut et d'accroître la capacité de production de celui-ci, comme on le verra mieux par la suite.The invention makes it possible in particular to simplify the evaporation device mentioned above and to increase its production capacity, as will be seen more clearly below.
De plus, la présente invention permet de déposer des micropointes sur de grandes surfaces.In addition, the present invention makes it possible to deposit microtips on large surfaces.
On peut utiliser les méthodes suivantes en tant que méthodes de dépôt chimique humide : dépôt électrolytique ou dépôt chimique en solution.The following methods can be used as wet chemical deposition methods: electrolytic deposition or chemical deposition in solution.
Cependant, selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé objet de la présente invention, le dépôt chimique humide est un dépôt électrolytique.However, according to a preferred embodiment of the process which is the subject of the present invention, the wet chemical deposition is an electrolytic deposition.
Dans ce cas, on utilise la couche de grille comme cathode pour ce dépôt électrolytique.In this case, the grid layer is used as a cathode for this electrolytic deposition.
De préférence, la couche sacrificielle est éliminée par électrolyse.Preferably, the sacrificial layer is removed by electrolysis.
Cette couche sacrificielle peut être faite d'un matériau choisi dans le groupe comprenant les métaux Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag et les alliages de ces métaux.This sacrificial layer can be made of a material chosen from the group comprising the metals Cr, Fe, Ni, Co, Cd, Cu, Au, Ag and the alloys of these metals.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, cette couche sacrificielle est faite d'un alliage de fer et de nickel.According to a preferred embodiment of the present invention, this sacrificial layer is made of an alloy of iron and nickel.
L'élimination d'une telle couche de fer-nickel, après le dépôt de la couche de matériau émetteur d'électrons, est particulièrement aisée.The removal of such an iron-nickel layer, after the deposition of the layer of electron-emitting material, is particularly easy.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1, déjà décrite, illustre schématiquement des étapes de fabrication d'une source d'électrons à micropointes selon un procédé connu,
- la figure 2 illustre schématiquement une étape de fabrication d'une telle source selon un procédé conforme à l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique et partielle d'un dispositif d'évaporation permettant une évaporation sous incidence rasante d'une couche sacrificielle selon une technique antérieure,
- la figure 4 est une vue schématique et partielle d'un dispositif d'évaporation utilisable pour la mise en oeuvre de la présente invention, et
- les figures 5
et 6 illustrent schématiquement des étapes d'un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention.
- FIG. 1, already described, schematically illustrates steps for manufacturing a microtip electron source according to a known method,
- FIG. 2 schematically illustrates a step of manufacturing such a source according to a method according to the invention,
- FIG. 3 is a diagrammatic and partial view of an evaporation device allowing evaporation under grazing incidence of a sacrificial layer according to a prior technique,
- FIG. 4 is a schematic and partial view of an evaporation device usable for the implementation of the present invention, and
- Figures 5 and 6 schematically illustrate steps of a particular embodiment of the method of the invention.
La figure 2 illustre de façon schématique une structure dont il a été question dans la description de la figure 1 et qui comprend, en surface, la couche de grille 8, cette structure ne comprenant pas les couches 12 et 14.FIG. 2 schematically illustrates a structure which has been discussed in the description of FIG. 1 and which comprises, on the surface, the
La structure de la figure 2 a été revêtue d'une couche sacrificielle 18 conformément à l'invention, par un dépôt électrolytique.The structure of FIG. 2 has been coated with a
Comme on le voit sur la figure 2, la technique utilisée dans la présente invention conduit à un dépôt sélectif sur la couche de grille 8, comme le permettait l'évaporation sous incidence rasante.As can be seen in FIG. 2, the technique used in the present invention leads to a selective deposition on the
Il suffit de polariser la couche de grille 8 pour qu'elle constitue une cathode au cours de l'électrolyse.It suffices to polarize the
Cette technique de dépôt par électrolyse, qui est utilisable dans la présente invention, a l'avantage d'être rapide et peu coûteuse puisqu'elle ne nécessite qu'un équipement d'électrolyse.This electrolysis deposition technique, which can be used in the present invention, has the advantage of being rapid and inexpensive since it requires only electrolysis equipment.
La figure 3 montre un dispositif d'évaporation sous vide permettant, conformément à la technique antérieure, le dépôt d'une couche sacrificielle sous incidence rasante et le dépôt d'une couche de matériau émetteur d'électrons sous incidence quasiment normale.FIG. 3 shows a vacuum evaporation device allowing, in accordance with the prior art, the deposition of a sacrificial layer under grazing incidence and the deposition of a layer of electron-emitting material under almost normal incidence.
On a représenté très schématiquement sur la figure 3 une enceinte à vide 20 et, dans celle-ci, des substrats 22 sur lesquels on veut faire d'abord l'évaporation de la couche sacrificielle sous incidence rasante puis le dépôt de la couche de matériau émetteur d'électrons sous incidence quasiment normale.There is shown very diagrammatically in FIG. 3 a
On voit également en pointillé une couronne 24 sur laquelle on positionne les substrats 22 pour le dépôt sous incidence rasante.A
Des moyens de basculement 26, qui sont schématisés par des flèches sur la figure 3, sont prévus pour passer du dépôt sous incidence rasante au dépôt sous incidence quasiment normale à partir d'une source 28 de matériau émetteur d'électrons.Tipping means 26, which are shown diagrammatically by arrows in FIG. 3, are provided for passing from deposition under grazing incidence to almost normal incidence deposition from a
La figure 4 montre un dispositif d'évaporation utilisable dans la présente invention.Figure 4 shows an evaporation device usable in the present invention.
Ce dispositif est beaucoup plus simple que celui de la figure 3 puisque, dans un procédé conforme à l'invention, seule subsiste l'évaporation d'un matériau émetteur d'électrons, sous une incidence quasiment normale, pour former les micropointes.This device is much simpler than that of FIG. 3 since, in a process according to the invention, only the evaporation of an electron emitting material remains, under an almost normal incidence, to form the microtips.
On voit encore sur la figure 4 l'enceinte 20 dans laquelle se trouvent les substrats 22 et la source de matériau émetteur d'électrons 28.FIG. 4 also shows the
La capacité de production de ce dispositif est améliorée, par rapport à celle du dispositif de la figure 3, grâce à un temps de traitement plus court et à la possibilité de mettre davantage de substrats dans l'enceinte 20 que dans le cas de la figure 3.The production capacity of this device is improved, compared to that of the device of FIG. 3, thanks to a shorter processing time and the possibility of putting more substrates in the
En effet, dans le dispositif de la figure 4, on n'est plus obligé de se limiter à la disposition des substrats sur une couronne.In fact, in the device of FIG. 4, one is no longer obliged to limit oneself to the arrangement of the substrates on a ring.
De plus, grâce à la méthode de dépôt par électrolyse utilisable dans l'invention, le dépôt de la couche sacrificielle peut être aisément réalisé sur de grandes surfaces.In addition, thanks to the electrolysis deposition method which can be used in the invention, the deposition of the sacrificial layer can be easily carried out over large areas.
On explique ci-après un procédé conforme à l'invention, permettant d'obtenir une source d'électrons à micropointes du genre de celle qui est décrite dans le document (3) auquel on se reportera.A method according to the invention is explained below, making it possible to obtain a microtip electron source of the type described in document (3) to which reference will be made.
On voit sur la figure 5 une structure 29 comprenant un substrat en verre 30 sur lequel est formée une couche de silice 32.FIG. 5 shows a
Des conducteurs cathodiques en niobium 34 sont formés sur la couche de silice 32.Cathodic conductors made of
Ces conducteurs cathodiques 34 ont une épaisseur de 0,2 µm et ont une structure en treillis avec par exemple des mailles carrées dont le pas vaut 25 µm.These
Ces conducteurs cathodiques 34 en niobium constituent les colonnes de la source d'électrons à former.These
Une couche résistive 36 en silicium amorphe dopé au phosphore est déposée sur les conducteurs cathodiques.A
L'épaisseur de cette couche 36 est de l'ordre de 1 µm.The thickness of this
Une couche isolante 38 en silice est déposée sur cette couche résistive 36.An insulating
L'épaisseur de la couche de silice 38 est également de l'ordre de 1 µm.The thickness of the
Une couche métallique 40 en niobium est déposée sur la couche de silice 38.A
Cette couche 40 constitue une couche de grille.This
L'épaisseur de cette couche de grille 40 est de l'ordre de 0,4 µm.The thickness of this
Des trous 42 de 1,4 µm de diamètre sont gravés dans la couche de grille 40 et dans la couche isolante 38.
Ces trous 42 sont placés dans la zone centrale des mailles du treillis et débouchent sur la couche résistive 36.These
Conformément à la présente invention, on dépose une couche sacrificielle 44 en alliage de fer et de nickel sur la couche de grille 40 par électrolyse.In accordance with the present invention, a
Pour ce faire, on place la structure 29 dans un bain électrolytique approprié 46 et l'on place également dans ce bain électrolytique une électrode 48 constituant l'anode au cours de l'électrolyse.To do this, the
Au cours de cette électrolyse, la couche de grille 40 sert de cathode.During this electrolysis, the
On applique une tension électrique appropriée, grâce à une source de tension 50, entre la couche de grille 40 et l'électrode 48.An appropriate electrical voltage is applied, thanks to a
A titre purement indicatif et nullement limitatif, les conditions de dépôt sont les suivantes :
- 1) La composition du bain électrolytique est :
- NiCl₂, 6H₂O : 50g.l⁻¹
- NiSO₄, 6H₂O : 21,4g.l⁻¹
- FeSO₄ : 2g.l⁻¹
- H₃BO₃ : 25g.l⁻¹
- Saccharinate de Na : 0,8g.l⁻¹
- Saccharine : 0,8 g.l⁻¹
- 2) Le pH du bain électrolytique est maintenu à 2,5 avec, éventuellement, l'addition de tétraborate de sodium.
- 3) L'électrode 48 servant d'anode (que l'on peut appeler aussi "contre-électrode") est en nickel ou en alliage de fer et de nickel.
- 4) La distance D entre cette électrode 48 et la couche de
grille 40 vaut 3 cm. - 5) Le dépôt de Fe-Ni est effectué à température ambiante, avec une densité de courant voisine de 2 mA/cm.
- 1) The composition of the electrolytic bath is:
- NiCl₂, 6H₂O: 50g.l⁻¹
- NiSO₄, 6H₂O: 21.4g.l⁻¹
- FeSO₄: 2g.l⁻¹
- H₃BO₃: 25g.l⁻¹
- Na saccharinate: 0.8g.l⁻¹
- Saccharin: 0.8 gl⁻¹
- 2) The pH of the electrolytic bath is maintained at 2.5 with, optionally, the addition of sodium tetraborate.
- 3) The
electrode 48 serving as anode (which can also be called "counter-electrode") is made of nickel or an alloy of iron and nickel. - 4) The distance D between this
electrode 48 and thegrid layer 40 is 3 cm. - 5) The deposition of Fe-Ni is carried out at ambient temperature, with a current density close to 2 mA / cm.
On obtient ainsi, environ en 8 minutes, une couche de Fe-Ni de 200 nm d'épaisseur.There is thus obtained, approximately in 8 minutes, a layer of Fe-Ni 200 nm thick.
On dépose ensuite (figure 6), sur la couche sacrificielle 44, une couche 52 en molybdène d'épaisseur égale à environ 2 µm.Then deposited (FIG. 6), on the
Ce dépôt est effectué par évaporation sous incidence quasiment normale.This deposition is carried out by evaporation under almost normal incidence.
On forme ainsi des micropointes 54 dans les trous 42.
Ces micropointes 42 reposent sur la couche résistive 36.These
Après cette obtention des micropointes 54, la couche sacrificielle 44 est dissoute par électrolyse.After obtaining the
Pour ce faire, on place la structure 53, obtenue après le dépôt de la couche de molybdène 54, dans un bain électrolytique approprié 56.To do this, the
Au moyen d'une source de tension électrique appropriée 58, on établit une tension électrique entre la couche sacrificielle 44 et une électrode appropriée 60 placée dans le bain électrolytique 52.By means of an appropriate
La couche sacrificielle 44 sert d'anode et l'électrode 60 sert de cathode au cours de l'électrolyse.The
A titre purement indicatif et nullement limitatif, les conditions d'enlèvement de cette couche sacrificielle 44 et de la couche de molybdène 52 sont les suivantes :
- 1) L'électrode 60 (que l'on peut appeler "contre-électrode") est en nickel.
- 2) La distance D1 entre cette électrode 60 et la couche sacrificielle 44 est de 3 cm environ.
- 3) L'électrolyte est constitué d'acide chlorhydrique dilué à 10% dans l'eau.
- 4) La dissolution anodique a lieu en maintenant la couche sacrificielle 44 à une tension de + 110 mV par rapport à une électrode de référence au calomel 62 grâce à une source de
tension appropriée 64.
- 1) The electrode 60 (which can be called "counter electrode") is made of nickel.
- 2) The distance D1 between this
electrode 60 and thesacrificial layer 44 is approximately 3 cm. - 3) The electrolyte consists of hydrochloric acid diluted to 10% in water.
- 4) The anodic dissolution takes place by maintaining the
sacrificial layer 44 at a voltage of + 110 mV relative to a reference electrode tocalomel 62 by means of anappropriate voltage source 64.
La tension appliquée par la source 58 entre la couche 44 et l'électrode 60 vaut environ 2V.The voltage applied by the
Au cours de la dissolution de la couche 44, le courant électrique circulant entre la couche 44 et l'électrode 60 décroît progressivement.During the dissolution of
La dissolution est terminée quand ce courant devient nul.Dissolution is complete when this current becomes zero.
Les moyens de mesure de ce courant ne sont pas représentés sur la figure 6.The means for measuring this current are not shown in FIG. 6.
Le temps nécessaire à la dissolution de la couche sacrificielle 44 varie généralement entre 30 mn et 60 mn.The time necessary for the dissolution of the
Pour terminer la fabrication de la source d'électrons à micropointes des figures 5 et 6, on forme ensuite les grilles, perpendiculairement aux conducteurs cathodiques, par gravure de la couche de grille.To complete the fabrication of the microtip electron source of FIGS. 5 and 6, the grids are then formed, perpendicular to the cathode conductors, by etching of the grid layer.
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