FR2734401A1 - Cathode froide a emission de champ ayant une caracteristique d'isolement amelioree et procede pour la fabriquer - Google Patents
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Abstract
Pour cette cathode froide à émission de champ, des films empilés composés de différents matériaux ou composés du même matériau fabriqué par des procédés différents ou dans des conditions différentes sont utilisés en tant que couche isolante. La couche isolante (2, 3) peut avoir une composition qui varie de façon continue dans le sens de l'épaisseur. La coupe transversale de la couche isolante peut être rendue irrégulière. De préférence, une triple jonction où un substrat, la couche isolante (2, 3) et le vide sont en contact, est située dans la position sur laquelle on ne peut pas avoir vue de l'extérieur.
Description
CATHODE FROIDE A EMISSION DE CHAMP AYANT UNE
CARACTERISTIQUE D'ISOLEMENT AMELIOREE ET PROCEDE POUR
LA FABRIQUER
La présente invention concerne une cathode froide à émission de champ et un procédé pour la fabriquer, plus particulièrement une structure de la cathode à émission de champ ayant une caractéristique d'isolement améliorée, et un procédé pour la fabriquer.
CARACTERISTIQUE D'ISOLEMENT AMELIOREE ET PROCEDE POUR
LA FABRIQUER
La présente invention concerne une cathode froide à émission de champ et un procédé pour la fabriquer, plus particulièrement une structure de la cathode à émission de champ ayant une caractéristique d'isolement améliorée, et un procédé pour la fabriquer.
Une cathode froide à rayonnement de champ a été réalisée en tant que source d'électrons qui remplace une cathode chaude utilisant une émission thermoélectronique. La cathode froide à émission de champ génère un champ électrique élevé de plus de 2 à 5 x 10 cm V/cm à son extrémité d'électrode ayant une partie aigue faisant saillie, pour remettre des électrons dans un espace. En conséquence, une caractéristique du dispositif dépend de la finesse de l'extrémité de l'électrode, et il a été dit que le ravon de courbure de l'extremite de l'électrode devait être inférieur à plusieurs centaines d'angstrôms environ.De plus, pour générer le champ électrique, les électrodes doivent étre placées à une courte distance l'une de l'autre, de 1 um environ ou moins, et on doit leur appliquer une tension de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de volts. De tels éléments en nombre atteignant plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers, corme décrit ci-dessus, sont formés dans la pratique sur un substrat unique, et ils sont souvent connectes entre eux en parallèle, de façon qu'ils soient utilisés en réseau. D'après ce qui précède, la cathode froid à émission de champ est généralement fabriquée en appliquant une technologie de traitement précise.
L'un des procédés de fabrication d'une telle cathode froide à émission de champ est celui qui a été développé par Spindt et al. du SRI (Stanford Research
Institute), et décrit dans le "Journal Applied Physics" 39, p. 3504, 1968. Dans ce procédé de fabrication, une électrode ayant une partie aiguë faisant saillie à son extrémité, peut être obtenue en déposant un métal réfractaire tel que du molybdène, sur un substrat conducteur. Ce procédé de fabrication est représenté sur les figures 20A à 20D. Avant tout, un substrat de silicium 31 est préparé, et on fait croitre un film d'oxyde sur le substrat de silicium 31, afin de former une couche isolante 32. Puis, du molybdène est déposé en tant que couche de grille 34, au moyen d'une technique d'évaporation sous vide.Après cela, une couche de résine photosensible ( photoresist ) 36, ayant une ouverture 37 d'un diamètre de 1 m environ, est formée au moyen à'une technique de photolithographie (figure 20A) . La couche de grille 34 et la couche isolante 32 sont cravées an utilisant la couche de résine photosensible 36 comme masque (figure 2tub) . Après avoir enlevé la couche de résine photosensible 36, une couche sacrifice d'aluminium 38 est formée en exécutant une technique d'évaporation oblique tournante. Puis, on fait évaporer du molybdène sur la structure résultante depuis une direction verticale, sous vide, formant ainsi une électrode d'émetteur (figure 20C).Snfin, le film de molybdène 30 déposé sur la couche sacrifice 33 est retire, en gravant de façon sélective la couche sacrifice 38, de façon à obtenir une structure de dispositif (figure 20D)
L'élément fabriqué décrit ci-dessus est alimenté par une tension d'une manière telle que l'électrode d'émetteur 35 soit polarisée négativement, et l'électrode de grille 34 soit polarisée positivement.
Institute), et décrit dans le "Journal Applied Physics" 39, p. 3504, 1968. Dans ce procédé de fabrication, une électrode ayant une partie aiguë faisant saillie à son extrémité, peut être obtenue en déposant un métal réfractaire tel que du molybdène, sur un substrat conducteur. Ce procédé de fabrication est représenté sur les figures 20A à 20D. Avant tout, un substrat de silicium 31 est préparé, et on fait croitre un film d'oxyde sur le substrat de silicium 31, afin de former une couche isolante 32. Puis, du molybdène est déposé en tant que couche de grille 34, au moyen d'une technique d'évaporation sous vide.Après cela, une couche de résine photosensible ( photoresist ) 36, ayant une ouverture 37 d'un diamètre de 1 m environ, est formée au moyen à'une technique de photolithographie (figure 20A) . La couche de grille 34 et la couche isolante 32 sont cravées an utilisant la couche de résine photosensible 36 comme masque (figure 2tub) . Après avoir enlevé la couche de résine photosensible 36, une couche sacrifice d'aluminium 38 est formée en exécutant une technique d'évaporation oblique tournante. Puis, on fait évaporer du molybdène sur la structure résultante depuis une direction verticale, sous vide, formant ainsi une électrode d'émetteur (figure 20C).Snfin, le film de molybdène 30 déposé sur la couche sacrifice 33 est retire, en gravant de façon sélective la couche sacrifice 38, de façon à obtenir une structure de dispositif (figure 20D)
L'élément fabriqué décrit ci-dessus est alimenté par une tension d'une manière telle que l'électrode d'émetteur 35 soit polarisée négativement, et l'électrode de grille 34 soit polarisée positivement.
Ainsi, des électrons sont émis depuis l'extrémité de l'électrode d'émetteur 35 dans la direction perpendiculaire au substrat de silicium 31. Une telle structure est généralement appelée cathode froide à émission de champ verticale.
Certaines structures de la cathode froide à émission de champ verticale et certains procédés de fabrication de celle-ci sont connus, outre les structures précédentes.
Dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4-167326, une technologie de fabrication d'une cathode froide à émission de champ est décrite, dans laquelle une surface latérale interne 39 d'une couche isolante 32 est taite de façon à avoir une forme effilée en coupe (figure 21). Une telle forme peut être obtenue en formant une cavité non fil dans la couche isolante 32 par une technique de gravure anisotrope, puis en gravant légèrement la surface latérale de la cavité formée dans la couche isolante 32, à l'aide d'acide fluorhydrique de 1 à 10%. Après cela, la structure ou dispositif de la cathode froide à émission de champ peut être obtenue en utilisant le même processus que sur les figures 20A à 20D.
Dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4-262337, une technologie de fabrication d'une cathode froide à émission de champ, dans laquelle un surplomb en forme de viseur est réalisé en utilisant une implantation ionique de bore, est dicr;ce comme représenté sur les figures 22A à 22D. Le résumé du processus de fabrication de la cathode froide à émission de champ décrit est le suivant. Un film d'oxyde 42 est formé sur un substrat de silicium 41, et un film de silicium polycristallin 43 est formé sur le film d'oxyde 42 au moyen d'une technique de DCV (Dépôt Chimique en phase
Vapeur).Après avoir implanté des ions de bore sur la totalité de la surface du film de silicium polycristallin 43, une partie d'ouverture 46 est formée au moyen d'une technique de photolithographie et d'une technique de gravure (figure 22A) . Puis, une oxydation thermique est effectuée de façon à former une couche d'oxyde 45 (figure 223). La couche d'oxyde 45 est éliminée en utilisant la différence entre la vitesse de gravure du film d'oxyde 44 et celle de la couche d'oxyde 45, le film d'oxyde 44 est dopé avec du bore par l'implantation ionique. De plus, la partie d'ouverture 46 est remplie d'une résine photosensible, et la surface du film d'oxyde 44 est aplatie de façon à former une partie d'ouverture 47 ayant un surplomb en forme de viseur (figure 22C).Puis un étai est déposé au moyen d'une technique d'êvaooration sous vide, afin de former simultanément une électrode d'émetteur 48 et une couche de grille 40. Ainsi, une structure de dispositif de la cathode froide à émission de chamo peut être obtenue (figure 22D).
Vapeur).Après avoir implanté des ions de bore sur la totalité de la surface du film de silicium polycristallin 43, une partie d'ouverture 46 est formée au moyen d'une technique de photolithographie et d'une technique de gravure (figure 22A) . Puis, une oxydation thermique est effectuée de façon à former une couche d'oxyde 45 (figure 223). La couche d'oxyde 45 est éliminée en utilisant la différence entre la vitesse de gravure du film d'oxyde 44 et celle de la couche d'oxyde 45, le film d'oxyde 44 est dopé avec du bore par l'implantation ionique. De plus, la partie d'ouverture 46 est remplie d'une résine photosensible, et la surface du film d'oxyde 44 est aplatie de façon à former une partie d'ouverture 47 ayant un surplomb en forme de viseur (figure 22C).Puis un étai est déposé au moyen d'une technique d'êvaooration sous vide, afin de former simultanément une électrode d'émetteur 48 et une couche de grille 40. Ainsi, une structure de dispositif de la cathode froide à émission de chamo peut être obtenue (figure 22D).
Les électrons émis par la cathooe froide à émission de champ précédente se dispersent avec un angle de divergence généralement de 303 environ. Ainsi, comme représenté sur la figure 23, une cathode froide à émission de champ ayant la structure suivante à plusieurs couches empilées a été décrite. De façon spécifique, une couche isolante intermédiaire 78 est en outre formée sur une couche de grille 7d, et une couche d'électrode de commande 79, destinée à supprimer la divergence du faisceau d'électrons, est formée sur le film isolant intermédiaire 78. Le résumé du processus de fabrication va être décrit ci-dessous.Avant tout, on fait croître une couche isolante 72 faite d'un film d'oxyde sur un substrat de silicium 71, et on fait croître un film de silicium polycristallin, servant de couche de grille 74, sur la couche isolante 72. On fait croître un film d'oxyde servant de couche isolante intermédiaire 78, et on fait croître une couche de silicium polycristallin servant de couche d'électrode de commande 79, sur la couche isolante intermédiaire 78 (figure 24A).Après cela, une couche de résine photosensible 76 est formée par une technique de résine photosensible, et la couche d'électrode de commande 76 et la couche isolante intermédiaire 78 sont gravées de façon anisotrope dans cet ordre, de façon qu'une partie d'ouverture 77 atteignant la surface de la couche de grille 74 soit formée (figure 243). Puis, après avoir enlevé la couche de résine photosensible 76, une couche d'oxyde est formée par la technique de DCV, puis la couche d'oxyde est soumise à une gravure anisotrope effectuée verticalement, de façon que la sur ace de la couche de grille 74 apparaisse.Ainsi, une paroi latérale 80 est formée (igure 24C). Puis, la couche de grille 7 et la couche isolante 73 sont soumises à une gravure anisotrope, dans cet ordre. Ainsi, une structure dans laquelle les diamètres des ouvertures dans la couche de grille V et dans la couche d'électrode de commande 79 sont rendus différents entre eux, peut être obtenue (figure 24D). Enfin, après qu'une électrode d'émetteur a t formée au moyen de la technique d'évaporation sous vice, la paroi latérale 80 est gravée de façon sélective, ain que la structure du dispositif représentée sur la figure 23 puisse être obtenue.
Dans la cathode froide à émission de champ, puisque la tension supérieure à plusieurs dizaines de volts est appliquée entre les électrodes disposées par intervalles aussi petits que 1 um environ, comme décrit ci-dessus, une caractéristique d'isolement entre les électrodes telle qu'une tension de résistance à l'isolement et un courant de fuite constitue l'une des caractéristiques essentielles. De façon spécifique, lorsque la tension de résistance à l'isolement est faible, l'élément a facilement tendance à être brisé, de sorte que la cathode froide à émission de champ souffre d'un dégât irrémédiable. De plus, lorsque le courant de fuite est important, la valeur de la consommation d'énergie augmente, et le fonctionnement stable de l'élément est perturbé.
De plus, puisque la cathode froide à émission de champ est utilisée sous la forme d'un réseau, où une pluralité d'éléments constituant le dispositif sont agencés d'une façon en réseau, si un seul des éléments est brisé pour certaines raisons, et que l'élément brisé est court-circuité, le dispositif ne parvient pas à fonctionner dans son ensemble. En conséquence, lorsque certains des éléments sont brisés, l'élément brisé doit être en circuit ouvert, et le bris de l'élément ne doit pas modifier les autres éléments situés autour de l'élément brisé.
Dans la structure en coupe représentée sur la figure 21 (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4-157326), parmi les structures en coupe connues precédentes, la couche de grille 34 n'a pas de surplomb faisant saillie depuis la couche isolante 32, et la totalité de celle-ci est soutenue par la couche isolante 32, de sorte que la structure en coupe présente une grande solidité.
Toutefois, la forme de la coupe, c 'est-à-dire, la forme en coupe de l'ouverture entourée par la surface latérale de la couche isolante 32, est effilée de façon que l'ouverture soit plus large lorsqu'elle se présente au substrat 31. Les électrons émis par la triple jonction 39, où le substrat 31, la couche isolante 32 et l'espace sont en contact, sont présents en continu avec un angle suivant lequel la paroi de la couche isolante 32 rencontre une certaine direction d'accélération par un champ électrique. En conséquence, un problème se pose en ce que la caractéristique d'isolement est détériorée en raison d'une collision d'électrons contre la surface de la couche isolante 32, et d'une émission d'électrons secondaires.
De plus, dans la structure en coupe représentée sur la figure 22 (demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4-262337), la surface sur laquelle est formée l'électrode d'émetteur 48, est située à un niveau inférieur à celui de la surface du substrat 41. Ainsi, une forme de la triple jonction 49 où le substrat de silicium 41, le film d'oxyde 42 et l'espace sont en contact, est presque circulaire concave. Pour cette raison, un cnam'p électrique a tendance à être concentre dans cette partie, de sorte que la tension de résistance à l'isolement du dispositif est malheureusement diminuée.
D'autre part, dans la cathode froide à émission de champ qui comprend la couche d'électrode de commande 79, comme représenté sur la figure 23, en raison du fait que la tension supérieure à plusieurs dizaines de volts est appliquée entre la couche de grille 74 et la couche d'électrode de commande 70, la caractéristique d'isolement entre la couche de grille 79 et la couche d'électrode de commande 79 est également mentionnée comme l'une des caractéristiques essentielles. De façon spécifique, également dans ce cas, lorsque la tension de résistance à l'isolement est faible, l'élément a facilement tendance à être brisé, de sort que la cathode froide à émission de champ souffre d'un dégât irrémédiable.De plus, lorsque le courant de fuite est important, la valeur de la consommation d'énergie augmente, et le fonctionnement stable de l'élément est perturbé.
Un objet de la présente invention consiste à fournir une structure d'élément d'une cathode froide à émission de champ qui a une excellente caractéristique d'isolement et qui, lorsqu'une partie des éléments produit un claquage de diélectrique, ne procure pas de dégât irrémédiable aux fonctions de tous les éléments, en minimisant l'influence du claquage de l'élément.
Lorsque la cathode froide à émission de champ est placée dans le vide, il est considéré qu'un claquage de diélectrique est produit principalement par une décharge de surface le long de la surface de la couche isolante. Ce claquage d'isolant peut être expliqué comme suit (IEEE Trans. Electr. Insl. Vol. 24, pp. 765- 786, 1989)
Puisqu'un champ électrique a tendance à se concentrer au niveau d'une triple jonction, située sur la surface d'un substrat, où une couche isolante, le substrat, et le vide sont en contact, des électrons sont émis depuis ce contact à trois points. Lorsque ces électrons entrent en collision avec la surface de la couche isolante, des électrons secondaires sont émis depuis la surface de la couche isolante. A ce moment, un phénomène d'amplification selon lequel les électrons secondaires, plusieurs par électron, sont émis à partir de la surface de la couche isolante, ou un phénomène selon lequel le gaz émis depuis celle-ci est ionisé, conduit au claquage diélectrique.
Puisqu'un champ électrique a tendance à se concentrer au niveau d'une triple jonction, située sur la surface d'un substrat, où une couche isolante, le substrat, et le vide sont en contact, des électrons sont émis depuis ce contact à trois points. Lorsque ces électrons entrent en collision avec la surface de la couche isolante, des électrons secondaires sont émis depuis la surface de la couche isolante. A ce moment, un phénomène d'amplification selon lequel les électrons secondaires, plusieurs par électron, sont émis à partir de la surface de la couche isolante, ou un phénomène selon lequel le gaz émis depuis celle-ci est ionisé, conduit au claquage diélectrique.
Une cathode froide à émission de champ de la présente invention est caractérisée en ce qu'un agrégat de couches empilées, qui est constitué de films faits de matériaux différents, ou de films réalisés par des techniques de croissance différentes ou dans des conditions de croissance différentes, est utilisé comme couche isolante. Dans la couche isolante, la composition peut être modifiée de façon continue dans le sens de la profondeur. Une coupe transversale de la couche isolante peut être rendue irrégulière. De préférence, une triple jonction en laquelle le substrat, la couche isolante, et le vide sont en contact les uns avec les autres, est disposée dans une position sur laquelle on ne peut avoir vue depuis l'extérieur.
Dans la cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande, une coupe transversale de la couche isolante intermédiaire est rendue irrégulière.
Pour une comprehenslon complète de la présente invention et des avantages de celle-ci, il est maintenant fait référence à la description suivante, effectuée conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels:
la figure 1 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ selon un premier mode de réalisation de la présente invention;
les figures 2A à 2D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ selon le premier mode de réalisation de la présente invention;
les figures 3A à 3C sont des vues en coupe montrant la relation entre les diamètres d'ouverture d'une couche de grille et d'une couche isolante de la cathode froide à émission de champ selon le premier mode de réa lisat Ion de la présente invention;;
les figures 4A et 4B sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention;
les figures SA et 5B sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un troisième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 6A à 6B sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 7 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention;;
les figures 8A à 8C sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 9 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 10 est une vue en coupe d'une modification de la cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
les figures llA à 11E sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un sixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 12 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le sixième mode de réalisation de la présente invention;;
la figure 13 est une vue en coupe montrant l'une des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un septième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 14A et 14B sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un huitième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 15A à 15E sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention;;
la figure 16 est une vue en coupe de la modification de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le neuvième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 17A à 17E sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un dixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 18 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le dixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 19 est une vue en coupe d'une modification de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le dixième mode de réalisation de la présente invention;;
les figures 20A à 20D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ classique;
la figure 21 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ classique;
les figures 22A à 22D sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ classique représentée sur la figure 21;
la figure 23 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ classique ayant une électrode de commande;
les figures 24A à 24D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ classique représentée sur la figure 23;
la figure 25 est une vue en coupe d'une autre cathode froide à émission de champ classique;
la figure 26 est une vue de côté pour expliquer un art classique pour augmenter une tension de résistance à l'isolement;;
la figure 27 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'une couche isolante d'une cathode froide à émission de champ classique;
la figure 28 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'un élément d'affichage utilisant la cathode froide à émission de champ classique; et
la figure 29 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'un élément d'affichage utilisant la cathode froide à émission de champ classique.
la figure 1 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ selon un premier mode de réalisation de la présente invention;
les figures 2A à 2D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ selon le premier mode de réalisation de la présente invention;
les figures 3A à 3C sont des vues en coupe montrant la relation entre les diamètres d'ouverture d'une couche de grille et d'une couche isolante de la cathode froide à émission de champ selon le premier mode de réa lisat Ion de la présente invention;;
les figures 4A et 4B sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention;
les figures SA et 5B sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un troisième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 6A à 6B sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 7 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention;;
les figures 8A à 8C sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 9 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 10 est une vue en coupe d'une modification de la cathode froide à émission de champ selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention;
les figures llA à 11E sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un sixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 12 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le sixième mode de réalisation de la présente invention;;
la figure 13 est une vue en coupe montrant l'une des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un septième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 14A et 14B sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un huitième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 15A à 15E sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ ayant une électrode de commande selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention;;
la figure 16 est une vue en coupe de la modification de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le neuvième mode de réalisation de la présente invention;
les figures 17A à 17E sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon un dixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 18 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le dixième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 19 est une vue en coupe d'une modification de la cathode froide à émission de champ ayant l'électrode de commande selon le dixième mode de réalisation de la présente invention;;
les figures 20A à 20D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication d'une cathode froide à émission de champ classique;
la figure 21 est une vue en coupe de la cathode froide à émission de champ classique;
les figures 22A à 22D sont des vues en coupe montrant les étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ classique représentée sur la figure 21;
la figure 23 est une vue en coupe d'une cathode froide à émission de champ classique ayant une électrode de commande;
les figures 24A à 24D sont des vues en coupe montrant des étapes de fabrication de la cathode froide à émission de champ classique représentée sur la figure 23;
la figure 25 est une vue en coupe d'une autre cathode froide à émission de champ classique;
la figure 26 est une vue de côté pour expliquer un art classique pour augmenter une tension de résistance à l'isolement;;
la figure 27 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'une couche isolante d'une cathode froide à émission de champ classique;
la figure 28 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'un élément d'affichage utilisant la cathode froide à émission de champ classique; et
la figure 29 est une vue en coupe montrant une structure en coupe d'un élément d'affichage utilisant la cathode froide à émission de champ classique.
Des réalisations des modes de réalisation préférés vont être décrites en référence aux dessins annexés cidessous.
Les figures 2A à 2D sont des vues en coupe montrant schématiquement un premier mode de réalisation d'un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon la présente invention. Dans le premier mode de réalisation, un film d'oxyde thermique d'une épaisseur de 0,6 um environ, servant de première couche isolante 2, est formé sur un substrat de silicium 1.
Puis, un film de nitrure de silicium d'une épaisseur de 0,2 um environ, servant de deuxième couche isolante 3, est formé sur le film d'oxyde thermique, en utilisant une technique de DCV (dépôt chimique en phase vapeur).
En outre, un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 pm environ, servant de couche de grille 4, est formé sur le film de nitrure de silicium, en utilisant une technique d'évaporation sous vide. Après cela, une couche de résine photosensible 6 ayant une ouverture 7 d'un diamètre de 1 pm environ est formée, en utilisant une technique de lithographie (figure 2A) . La couche de grille 4, la deuxième couche isolante 3, et la première couche isolante 2 sont gravées séquentiellement dans cet ordre en utilisant la couche de résine photosensible 6 comme masque, par une technique de RIE (gravure ionique réactive) qui utilise du tétrafluorure de carbone et analogue (figure 28) . Puis, la première couche isolante 2 est soumise a une gravure humide en utilisant de l'acide fluorhydr que, de façon qu'une différence en échelon 8 soit formée entre les première et deuxième couches isolantes 2 et 3 (figure 2C). Après avoir retiré la couche de résine photosensible 6, une couche sacrifice 9 est formée par évaporation d'aluminium sous vide, depuis une direction diagonale, pendant que le substrat de silicium 1 tourne. Après cela, une électrode d'émetteur 5 est formée sur le substrat de silicium 1 par évaporation de molybdène sous vide depuis une direction verticale (figure 2D).
Enfin, lorsque la couche sacrifice 9 est gravée à l'aide d'acide phosphorique, et que la couche de molybdène 10 est enlevée, la cathode froide à émission de champ est terminee, comme représenté sur la figure 1.
Dans ce mode de réalisation, le substrat de silicium est utilisé. Un agrégat de films qui est réalisé en formant un film mince conducteur, tel qu'en molybdène et en tungstène, sur un substrat isolant, tel qu'en verre et en céramique, peut également être utilisé en tant que substrat. Dans ce mode de réalisation, la couche d'oxyde thermique de silicium, et la couche de nitrure de silicium par DCV, sont utilisées en tant qu'association des première et deuxième couches isolantes. Toutefois, il est évident que d'autres matières et d'autres associations de procédés de fabrication peuvent être utilisés, lorsque les deux couches suffisent pour les propriétés isolantes, et l'association des première et deuxième couches isolantes est faite de telle façon que la gravure de la première couche isolante puisse être effectuée en présence de la deuxième couche isolante.
De plus, dans ce mode de réalisation, la première couche isolante 2 est gravée au moyen de la technique de RIE. Toutefois, le même effet peut être obtenu lorsque la couche de grille 4 et la deuxième couche isolante 3 sont gravées au moyen de la technique de
RIE, la premier couche isolante 2 étant ensuite gravée à l'aide d'acide fluorhydrique.
RIE, la premier couche isolante 2 étant ensuite gravée à l'aide d'acide fluorhydrique.
Dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 6-131970, une structure en coupe d'une cathode froide à émission de champ est décrite en tant que structure en coupe similaire à celle de ce mode de réalisation, dans laquelle un film d'oxyde 52 et un film de nitrure 53 sont empilés sur un film isolant 51, comme représenté sur la figure 25, et une différence en échelon est faite entre le film d'oxyde 52 et le film de nitrure 53. Lorsque les deux structures en coupe de la figure 25 et de ce mode de réalisation sont comparées, dans la structure en coupe de la figure 25, puisque l'électrode de grille 56 fait fortement saillie en sa partie supérieure, c'est-à-dire une partie de grille 59 faisant saillie depuis le film de nitrure 53, et qu'elle est de plus rendue mince, la solidité mécanique de la partie de grille 59 faisant saillie est diminuée.De plus, lorsque la partie de grille faisant saillie 59 est soumise à un bombardement d'ions tout en utilisant ce dispositif, les dégâts à la partie de grille faisant saillie 59 sont importants. Le claquage irrémédiable de l'ensemble du dispositif a tendance à se produire. De plus, lorsqu'il est considéré que les éléments appartenant à la même série de grilles sont utilisés en tant que réseaux, la surface occupée par un émetteur unique est grande. En conséquence, la structure en coupe représentée sur la figure 25 n'est pas convenable pour l'utilisation dans laquelle il est requis que le niveau d'intégration des éléments soit important, et que la densité de courant doit être augmente.La structure en coupe de ce mode de réalisation de la présente invention diffère de la structure en coupe classique de la figure 25, de sorte que la structure en coupe de ce mode de réalisation peut avantageusement résoudre tous les problèmes.
Dans ce mode de réalisation, le diamètre d'ouverture Dg de la couche de grille 4 et le diamètre d'ouverture Di de la deuxième couche isolante 3, la plus proche de la couche de grille 4, sont les mêmes.
I1 est toutefois possible d'avoir une relation de taille entre les deux diamètres d'ouverture Dg et Di,
Dg > Di ou Dg < Di en fixant les conditions de PIE.
Dg > Di ou Dg < Di en fixant les conditions de PIE.
Ensuite, la règle selon laquelle la relation de taille entre les deux diamètres d'ouverture Dg et Di de la couche de grille 4 et de la deuxième couche isolante 3, est limitée à -Dg/2 < Dg - Di < Dg/3 va être décrite cidessous.
Dans l'étape de formation de l'électrode d'émetteur 5 par l'évaporation sous vide de molybdène, l'angle supérieur de l'électrode d'émetteur 5 est toujours de 40 à 46 , selon les conditions d'évaporation. En conséquence, la taille de l'électrode d'émetteur 5 est déterminée d'après la valeur décroissante du diamètre de la partie d'ouverture, qui est directement déterminée d'après le diamètre de la partie d'ouverture pour former l'électrode d'émetteur 5, et les conditions de formation de la couche sacrifice 9. La description qui suit est effectuée selon les dimensions représentées dans ce mode de réalisation. Toutefois, si le rapport de dimension n'est pas modifié malgré la variation du diamètre de la partie d'ouverture, sa relation avec la couche de grille 4 et l'électrode d'émetteur 5 n'est pas modifié.
Lorsque le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 est supérieur au diamètre
Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 (figure 33), une structure en coupe est obtenue selon laquelle la couche de grille 4 fait saillie vue de l'électrode d'émetteur 5. En conséquence, afin d'obtenir la taille de l'électrode d'émetteur 5 décrite dans ce mode de réalisation, le diamètre de la partie d'ouverture Dg de la couche de grille 4 doit être de 1 um. De plus, lorsque l'on considère la résistance au claquage de l'isolant de la cathode froide à émission de champ de la présente invention, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être égal au diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4.Toutefois, la deuxième couche isolante 3 est parfois gravée selon une certaine dépendance des conditions de gravure pour la couche sacrifice. De plus, dans une dimension de traitement proche d'un réglage de dimension de traitement dans une machine d'exposition telle qu'une machine d'exposition à réduction d'échelle pas à pas, le rapport du diamètre d'une ouverture à la distance entre ouvertures adjacentes entre elles est de 2 : 1.De façon spécifique, lorsque la dimension de traitement minimale est de 1 pm, le diamètre de l'ouverture est de 1 um, et l'espacement de circonférence des ouvertures est de 1,5 ,um (la dimension minimale des ouvertures adjacentes sur la couche de grille 4 est de 0,5 um). En conséquence, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être de 1,5 um ou moins, de façon que la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3, soit limitée à -Dg/2 < Dg-Di.
Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 (figure 33), une structure en coupe est obtenue selon laquelle la couche de grille 4 fait saillie vue de l'électrode d'émetteur 5. En conséquence, afin d'obtenir la taille de l'électrode d'émetteur 5 décrite dans ce mode de réalisation, le diamètre de la partie d'ouverture Dg de la couche de grille 4 doit être de 1 um. De plus, lorsque l'on considère la résistance au claquage de l'isolant de la cathode froide à émission de champ de la présente invention, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être égal au diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4.Toutefois, la deuxième couche isolante 3 est parfois gravée selon une certaine dépendance des conditions de gravure pour la couche sacrifice. De plus, dans une dimension de traitement proche d'un réglage de dimension de traitement dans une machine d'exposition telle qu'une machine d'exposition à réduction d'échelle pas à pas, le rapport du diamètre d'une ouverture à la distance entre ouvertures adjacentes entre elles est de 2 : 1.De façon spécifique, lorsque la dimension de traitement minimale est de 1 pm, le diamètre de l'ouverture est de 1 um, et l'espacement de circonférence des ouvertures est de 1,5 ,um (la dimension minimale des ouvertures adjacentes sur la couche de grille 4 est de 0,5 um). En conséquence, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être de 1,5 um ou moins, de façon que la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3, soit limitée à -Dg/2 < Dg-Di.
Lorsque le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 est inférieur au diamètre
Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 (figure 3C), la couche isolante fait saillie vue de l'électrode d'émetteur 5. En conséquence, pour obtenir la taille de l'électrode d'émetteur décrite dans ce mode de réalisation, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être de 1 um. De plus, lorsqu'il est supposé que la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 est Dg
Di = Dg/3, le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 est de 1,5 pm. Le fait de rendre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 supérieur sans modifier la taille de l'électrode d'émetteur, affaiblit le champ électrique généré à l'extrémité en pointe de l'électrode d'émetteur 5, et détériore la caractéristique d'émission.Selon des expériences des inventeurs de la présente invention, lorsque le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 est réalisé de façon à être de 1,5 pm, la tension d'application sur la couche de grille 4 à laquelle les émissions commencent, augmente de 20 V environ par rapport au cas où le diamètre Dg est de 1,0 um. De plus, l'augmentation de la quantité d'émission par rapport à l'augmentation de la tension d'application à la couche de grille 4 devient plus faible. En conséquence lorsque la cathode froide à émission de champ est mise en usage pratique en tant que source d'électrons, la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être
Dg - Di < Dg/3.
Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 (figure 3C), la couche isolante fait saillie vue de l'électrode d'émetteur 5. En conséquence, pour obtenir la taille de l'électrode d'émetteur décrite dans ce mode de réalisation, le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être de 1 um. De plus, lorsqu'il est supposé que la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 est Dg
Di = Dg/3, le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 est de 1,5 pm. Le fait de rendre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 supérieur sans modifier la taille de l'électrode d'émetteur, affaiblit le champ électrique généré à l'extrémité en pointe de l'électrode d'émetteur 5, et détériore la caractéristique d'émission.Selon des expériences des inventeurs de la présente invention, lorsque le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 est réalisé de façon à être de 1,5 pm, la tension d'application sur la couche de grille 4 à laquelle les émissions commencent, augmente de 20 V environ par rapport au cas où le diamètre Dg est de 1,0 um. De plus, l'augmentation de la quantité d'émission par rapport à l'augmentation de la tension d'application à la couche de grille 4 devient plus faible. En conséquence lorsque la cathode froide à émission de champ est mise en usage pratique en tant que source d'électrons, la relation de taille entre le diamètre Dg de la partie d'ouverture de la couche de grille 4 et le diamètre Di de la partie d'ouverture de la deuxième couche isolante 3 doit être
Dg - Di < Dg/3.
Les figures 4A et 4B sont des vues en coupe montrant schématiquement un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Sur les figures 4A et 4B, les étapes de fabrication pour former une différence en échelon dans la couche isolante sont représentées. Les autres étapes de fabrication sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation. Dans le deuxième mode de réalisation, après avoir enlevé la couche de grille 4 et les première et deuxième couches isolantes 2 et 3, en utilisant une couche de résine photosensible (non représentée sur la figure 4A) en tant que masque, une couche sacrifice (non représentée) et l'électrode d'émetteur 5 sont formées. Puis, la couche sacrifice est éliminée par gravure.Après cela, la première couche isolante 2 est également gravée à l'aide d'acide fluorhydrique, de façon que la différence en échelon 8 soit formée (figure 4B) . Selon ce mode de réalisation, lorsque l'électrode d'émetteur 5 est formée au moyen d'une technique d'évaporation sous vide, le molybdène déposé sur la surface de la paroi interne de la première couche isolante 2 peut être éliminé. Après cela, l'électrode d'émetteur 5 n'est pas gravée à la formation de la différence en échelon 8, en utilisant une matière pour l'électrode d'émetteur 5, qui n'est pas attaquée par l'acide fluorhydrique, telle que du tungstène, du nickel, du palladium, du platine, de l'or et du silicium, outre le molybdène. De plus, en modifiant le matériau pour la première couche isolante 2 en d'autres matériaux, il est évident que l'effet peut être obtenu.
Les figures SA et SB sont des vues en coupe représentant schématiquement un troisième mode de réalisation de la présente invention. Sur les figures
SA et SB, des étapes pour former une différence en échelon dans la couche isolante sont indiquées. Les autres étapes indiquées sur les figures SA et SB sont exécutées de la même manière que celles du premier mode de réalisation. Dans le troisième mode de réalisation, une attaque de la couche isolante 2 au moyen d'une technique de RIE est arrêtée avant achèvement de l'attaque de la première couche isolante 2 (figure SA)
Puis, la première couche isolante 2 est gravée à l'aide d'acide fluorhydrique, de façon que le substrat de silicium 1 soit apparent, et la différence en échelon 8 est formée (figure SB).Selon le troisième mode de réalisation, une surgravure du substrat de silicium 1 lorsque la première couche isolante 2 est gravée à l'aide de la technique de RIE peut parfaitement être empêchée. Ainsi, aucune partie faisant saillie sur le substrat de silicium 1 n'est laissée sur le substrat de silicium. De plus, il existe une qualité selon laquelle la marge peut être agrandie du point de vue du processus.
SA et SB, des étapes pour former une différence en échelon dans la couche isolante sont indiquées. Les autres étapes indiquées sur les figures SA et SB sont exécutées de la même manière que celles du premier mode de réalisation. Dans le troisième mode de réalisation, une attaque de la couche isolante 2 au moyen d'une technique de RIE est arrêtée avant achèvement de l'attaque de la première couche isolante 2 (figure SA)
Puis, la première couche isolante 2 est gravée à l'aide d'acide fluorhydrique, de façon que le substrat de silicium 1 soit apparent, et la différence en échelon 8 est formée (figure SB).Selon le troisième mode de réalisation, une surgravure du substrat de silicium 1 lorsque la première couche isolante 2 est gravée à l'aide de la technique de RIE peut parfaitement être empêchée. Ainsi, aucune partie faisant saillie sur le substrat de silicium 1 n'est laissée sur le substrat de silicium. De plus, il existe une qualité selon laquelle la marge peut être agrandie du point de vue du processus.
Les figures 6A à 6C sont des vues en coupe représentant schématiquement un quatrième mode de réalisation de la présente invention Sur les figures 6A et 6B, des étapes de fabrication pour former une couche isolante et une différence en échelon sont principalement décrites. Les autres étapes de fabrication sont les memes que celles du premier mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,13 um environ est formé sur un substrat de silicium 1, en tant que première couche isolante 11. Puis, un film de nitrure de silicium d'une épaisseur de 0,13 um environ est formé en tant que deuxième couche isolante 12, sur la première couche isolante 11.En outre, des films d'oxyde de silicium et des films de nitrure de silicium sont formés en tant que troisième à sixième couches isolantes 13 à 16 sur la deuxième couche isolante 12.
Une couche de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ est formée en tant que couche de grille 4 dessus. Après cela, une couche de résine photosensible 6, ayant une ouverture 7 d'un diamètre de 1 um environ, est formée par une technique de photolithographie (figure 6A). La couche de grille 4 et la sixième à la première couches isolantes 16 à 11 sont gravées par une technique de RIE, à l'aide de tétrafluorure de carbone (figure 6B). Puis, la première couche isolante 11, la troisième couche isolante 13 et la cinquième couche isolante 15 sont soumises à une gravure sèche à l'aide d'acide fluorhydrique, de façon que des irrégularités telles que représentées sur la figure 6C soient formées. Après cela, une électrode d'émetteur 5 est formée de la même manière que celle du premier mode de réalisation.Ainsi, la cathode froide à émission de champ telle que représentée sur la figure 7 est achevée.
Dans ce mode de réalisation, lorsque la gravure de la première couche isolante 11 est effectuée sur plus de 0,153 um dans une direction horizontale, le contact de trois points est situé dans la position qui ne peut pas être vue depuis l'extérieur de la grille. En conséquence, lorsque des éclaboussures provenant de l'élément adjacent brisé arrivent, elles ne sont guère solidement fixées à la triple jonction.
Dans ce mode de réalisation également, de la même manière que dans le deuxième mode de réalisation, il est possible d'adopter la façon dont les irrégularités sont formées, en gravant la couche d'oxyde de silicium après la formation d'une électrode d'émetteur en forme de cône. De plus, comme dans le troisième mode de réalisation, il est également possible d'adopter la façon dont la gravure de la première couche isolante 11 est arrêtée, à l'aide de la technique de RIE, avant achèvement de la gravure de la première couche isolante, puis la surface du substrat de silicium 1 apparat grâce à la gravure humide effectuée à l'aide d'acide fluorhydrique, et en même temps, les irrégularités sont formées.
La demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4-280037 présente une technique générale concernant l'augmentation de la tension de résistance à l'isolement, comme représenté sur la figure 26. De façon spécifique, elle enseigne que les tensions de résistance à l'isolement des électrodes 61 et 62 sont améliorées en donnant la forme crénelée à un corps isolant 63 fait de céramique, pour soutenir les électrodes 61 et 62 auxquelles on applique une haute tension. Généralement, pour obtenir une structure connue comme présentée dans cette demande de brevet japonais, un usinage tel qu'un découpage et un éclaircissement, et un moulage par moule sont généralement effectués. Toutefois, dans cette demande de brevet japonais, chaque partie du dispositif a des dimensions de l'ordre du mm (millimètre) au moins.Il est impossible d'obtenir la meme structure de la cathode froide à émission de champ de ce mode de réalisation, que celle du dispositif classique décrit dans la demande de brevet japonais ci-dessus, en utilisant le procédé de fabrication classique. Puisque chaque partie de ce mode de réalisation a une dimension de l'ordre du um, ce mode de réalisation a un avantage important du fait que la structure ayant des irrégularités peut facilement être obtenue.
Les figures 8A à 8C sont des vues en coupe représentant schématiquement un cinquième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, l'étape de fabrication pour la formation de la couche isolante et l'étape de fabrication pour la formation des irrégularités de la couche isolante sont principalement décrites. Les autres étapes de fabrication de ce mode de réalisation sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation.Dans les étapes de fabrication de ce mode de réalisation, avant tout, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,8 8 environ, servant de couche isolante 22, est déposé sur le substrat de silicium 1 au moyen d'une technique de DCV, en utilisant un mélange de gaz de monosilane (SiH4) et d'oxygène (02). Dans l'étape de formation du film d'oxyde de silicium, une petite quantité de phosphine (PH3) est mélangée avec un gaz de réaction, tandis que l'épaisseur du film d'oxyde de silicium que l'on dépose est de 0,3 um à 0,5 um. Une couche de verre de silice au phosphore .23 d'une épaisseur de 0,2 um est formée au centre de la couche isolante 22.Le film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ servant de couche de grille, est déposé sur la couche isolante 22. Après cela, la couche de résine photosensible 6 ayant une ouverture 7 d'un diamètre de 1 pm environ est formée au moyen d'une technique de photolithographie (figure 8A). La couche de grille 4 et la couche isolante 22 sont gravées au moyen d'une technique de RIE, en utilisant du tétrafluorure de carbone (figure 8B). Puisque la vitesse de gravure de la couche de verre de silice au phosphore 23, au moyen de la gravure humide utilisant de l'acide fluorhydrique, est supérieure à celle du film d'oxyde de silicium normal, une structure en coupe ayant les irrégularités représentées sur la figure 8C est ensuite formée.Après cela, l'électrode d'émetteur 5 est formée de la même manière que dans le premier mode de réalisation. Ainsi, la cathode froide à émission de champ telle que représentée sur la figure 9 est achevée.
La structure en coupe telle que représentée sur la figure 22D, qui est similaire à celle de ce mode de réalisation, est décrite dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 4262337. La structure en coupe est différente de celle de ce mode de réalisation en ce que le substrat de silicium 1 est creusé. Pour cette raison, puisqu'une partie circulaire faisant saillie est formée sur le substrat de silicium 1 au contact en trois points où le substrat de silicium 1, le film d'oxyde 42 et le vide sont en contact, le champ électrique a tendance à se concentrer au niveau de cette partie. En conséquence, il existe un problème selon lequel la tension de résistance à l'isolement est diminuée. De plus, il n'y a pas d'effet selon lequel le chemin de surface des films d'oxyde 42 et 44 entre le substrat de silicium 41 et la couche de grille 40 est allongé.
De plus, la structure en coupe telle que représentée sur la figure 27 est décrite dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 3-252029. La structure en coupe décrite dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 3-252029 n'est pas de type vertical, ce qui est le but de la présente invention De façon spécifique, la cathode froide à émission de champ de la figure 27 est une technique concernant une cathode froide micronique du type latéral, dans laquelle les électrons sont émis parallèlement W la surface du substrat. De façon spécifique, une gorge 68 est formée par gravure dans une partie d'une couche de semiconducteur non dopé 62, entre une électrode de cathode 64 et une électrode d'anode 63, de sorte que le chemin de surface est allongé.Ce mode de réalisation concerne une technique pour former une irrégularité dans la couche isolante 22 entre le substrat de silicium 1 et la couche de grille la plus haute 4 empilée sur celuici, comme représenté sur la figure 9. En conséquence, la cathode froide à émission de champ de ce mode de réalisation représenté sur la figure 9 diffère de celle de la figure 27 représentant le dispositif classique.
Dans la description de ce mode de réalisation, de la phosphine est mélangée avec le gaz de réaction seulement une fois lorsque la couche isolante 22 est formée. Toutefois, la phosphine peut être mélangée plusieurs fois avec le gaz de réaction. Lorsque, par exemple, la phosphine est mélangée trois fois, la structure en coupe comme représenté sur la figure 10 peut être obtenue.
Dans la description de ce mode de réalisation, le procédé pour mélanger la phosphine avec le gaz de réaction dans la formation de la couche isolante 22 est expliqué. La vitesse de gravure du film d'oxyde de silicium peut etre diminuée en mélangeant du diborane (B6H6) en remplacement de la phosphine, de façon qu'une structure en coupe dans laquelle une irrégularité est formée puisse également être obtenue. De plus, dans la description de ce mode de réalisation, le mélange des gaz est effectué par intermittence. Dans ce cas également, puisque la composition en gaz dans la chambre de réaction ne varie pas rapidement, la composition de la couche isolante varie de façon continue.Toutefois, la composition de la couche isolante peut être modifiée en modifiant en continu le rapport de mélange des gaz, de sorte que la forme de la structure en coupe peut être déterminée selon le rapport de mélange des gaz.
Les figures 11A à llE sont des vues en coupe représentant schématiquement un sixième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, avant tout, les première et deuxième couches isolantes 2 et 3, et la couche de grille 4 sont formées séquentiellement sur le substrat de silicium 1.
Ces étapes sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation. Puis, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,6 um environ, servant de première couche isolante intermédiaire 81, est formée sur la couche de grille 4, en utilisant la technique de DCV. Puis, un film de nitrure de silicium d'une épaisseur de 0,2 um environ, servant de deuxième couche intermédiaire 82, est formé en utilisant la technique de DCV. De plus, un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ, servant de couche d'électrode de commande 89 est formé dessus par une technique d'évaporation sous vide. Après cela, la couche de résine photosensible 6 ayant une ouverture d'un diamètre de 1,4 um environ est formée (figure llA) La couche d'électrode de commande 89, les deuxième et troisième couches intermédiaires 82 et 81 sont gravées par une technique de RIE anisotrope utilisant du tétrafluorure de carbone, en utilisant la couche de résine photosensible 6 en tant que masque (figure 11B). Après avoir supprimé la couche de résine photosensible 6, le film d'oxyde de silicium de 0,2 um environ est déposé en utilisant la technique de DCV. A ce moment, l'épaisseur de la partie du film d'oxyde de silicium formé par la technique de DCV, qui est disposée sur la couche de grille 4 au fond de l'ouverture, est plus mince que celle des autres parties du film d'oxyde de silicium.
Puis, lorsque le film d'oxyde de silicium est gravé en utilisant la technique de RIE, le film d'oxyde de silicium est réalisé de façon à avoir la forme de la paroi latérale 80 ayant l'ouverture du diamètre de 1 um environ, comme représenté sur la figure llC De plus, la couche de grille 4, et les deuxième et troisième couches isolantes 3 et 2 sont gravées au moyen de la technique de RIE en utilisant séquentiellement la paroi latérale 80 en tant que masque. Ainsi, la structure en coupe telle que représentée sur la figure llD est obtenue. Puis, lorsque la paroi latérale 80, la première couche isolante 2 et la première couche isolante intermédiaire 81 sont gravées de façon sélective, la structure en coupe ayant la différence en échelon 8 peut être obtenue comme représenté sur la figure 11E.Puis, l'électrode d'émetteur 5 est formée de la même manière que le premier mode de réalisation, de façon à achever la cathode froide à émission de champ comme représenté sur la figure 12.
Dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 7-282718, comme représenté sur les figures 28 et 29, une structure empilée est décrite dans laquelle des moyens de déviation 110, capables d'appliquer une tension élevée, sont empilés sur la couche de grille 104, ou l'électrode de déviation 107, par l'intermédiaire de la couche isolante supérieure 108 et la couche isolante lîlA. Cette structure est telle que la couche isolante supérieure 108 et la couche isolante lîlA en tant que deux sortes de couches isolantes sont intercalées entre soit la couche de grille 104, soit l'électrode de déviation 107, et une autre couche isolante dessus.
Toutefois, les surfaces en coupe des deux sortes de couches isolantes sont continûment au meme niveau, et il n'existe pas d'irrégularités sur cette surface en coupe. De plus, pour obtenir cette structure en coupe, les étapes suivantes sont effectuées. De façon spécifique, la partie inférieure dans laquelle la couche isolante supérieure 108 est formée soit sur la couche de grille 104, soit sur l'électrode de déviation 107, la partie médiane dans laquelle les couches isolantes lilA et lllB sont formées sur les deux surfaces des moyens de déviation 110 faits d'une plaque métallique, puis une partie d'ouverture est formée par emboutissage ou gravure, et la partie supérieure dans laquelle un film conducteur (non représenté) et le film fluorescent 121 sont formés sur le substrat de verre 120, sont préparés séparément.Après cela, elles sont fixées les unes aux autres.
Dans ce mode de réalisation, une pluralité de couches isolantes sont empilées, et la structure en coupe sans irrégularité est formée. Après cela, la structure en coupe avec les irrégularités peut etre obtenue, en utilisant la différence des propriétés de gravure des couches isolantes respectives. En conséquence, la structure en coupe avec les irrégularités peut être obtenue avec une très haute précision.
D'autre part, dans la cathode froide à émission de champ décrite dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique de Heisei 7-282718, les deux couches isolantes sont simplement empilées, et il n'existe aucun effet selon lequel les irrégularités sont formées de façon reproductible sur la structure en coupe des deux couches isolantes, et la distance de la surface de la structure en coupe constituée par les deux couches isolantes est allongée. De plus, dans la cathode froide à émission de champ classique décrite dans la demande de brevet japonais miszà l'inspection publique de Heisei 7-282718, les trois composants fabriqués séparément sont fixés après positionnement, et l'interface entre la couche isolante supérieure 108 et la couche isolante lîlA est l'une des surfaces de fixation.Bien que la formation des irrégularités ait été essayée en utilisant le procédé classique décrit ci-dessus, il est en fait impossible de former les irrégularités si la précision de travail et la précision de positionnement sont prises en considération. De plus, il est apparemment impossible de former d'autres électrodes dans les parties d'ouvertures correspondant à toutes les électrodes d'émetteur 105, par l'intermédiaire des couches isolantes, avec la coupe de surface irrégulière.
D'après la description ci-dessus, il est évident que l'art antérieur précédent est différent de la présente invention.
La figure 13 est une vue en coupe représentant schématiquement des étapes de fabrication d'un septième mode de réalisation de la présente invention Dans ce mode de réalisation, les étapes des figures liA à llD sont les mêmes que celles du sixième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, du molybdène est évaporé sous vide depuis l'avant du substrat, de façon que l'électrode d'émetteur 5 soit formée (figure 13). Enfin, lorsque la paroi latérale 80, la première couche isolante 2 et la première couche isolante intermédiaire 8 sont gravées, la cathode froide à émission de champ représentée sur la figure 12 est terminée. Dans ce mode de réalisation, puisque le film de molybdène 10 déposé sur la couche de l'électrode de commande 89 est supprimée par gravure de la paroi latérale 80, il n'est pas nécessaire de prévoir une couche sacrifice spéciale.De plus, une partie du molybdène se tourne vers le côté de l'ouverture lorsque l'électrode d'émetteur 5 est formée par évaporation, et le film de molybdène est formé sur le côté de l'ouverture. Ainsi, le film de molybdène est déposé sur la paroi latérale 80. Puisque le film de molybdène est éliminé lorsqu'une gravure est effectuée, il n'existe aucune possibilité de détérioration de la caractéristique d'isolement entre la couche de grille 4 et l'électrode de commande 89. De plus, de la même manière que dans le deuxième mode de réalisation, le même effet peut être obtenu en composant la couche isolante en utilisant d'autres matériaux différents.
Les figures 14A et 14B sont une vue en coupe représentant un procédé de fabrication d'un huitième mode de réalisation. Sur les figures, les étapes pour former les différences d'échelon dans les couches isolantes sont représentées, et les autres étapes sont les mêmes que celles du sixième mode de réalisation.
Dans ce mode de réalisation, la gravure de la première couche isolante 2 au moyen d'une technique de RIE est immédiatement arrêtée avant achèvement de la gravure de la première couche isolante 2 (figure 14A). Puis, la paroi latérale 80, la première couche isolante 2 et la couche isolante intermédiaire 81 sont gravées à l'aide d'acide fluorhydrique, de façon que le substrat de silicium 1 devienne apparent et que les différences d'échelon soient formées (figure 14B). Selon ce mode de réalisation, le substrat de silicium 1 n'est jamais surgravé lorsque la première couche isolante 2 est gravée au moyen de la technique de RIE. En conséquence, aucune partie faisant saillie n'est laissée sur le substrat de silicium 1 De plus, il existe une qualité due à une marge pour le point de terminaison de la gravure par RIE.
Les figures lSA à 15E sont des vues en coupe représentant schématiquement des étapes de fabrication d'un neuvième mode de réalisation de la présente invention Dans la description de ce mode de réalisation, les étapes pour former la couche isolante et les différences d'échelon dans la couche isolante sont principalement décrites. Les autres étapes de ce mode de réalisation sont les mêmes que celles du sixième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, avant tout, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,13 um environ, servant de première couche isolante 11, est déposé sur le substrat de silicium 1. Puis, un film de nitrure de silicium d'une épaisseur de 0,13 pm environ, servant de deuxième couche isolante 12, est déposé sur la première couche isolante 11.En outre, des films d'oxyde de silicium et des films de nitrure de silicium servant de troisième à sixième couches isolantes 13 à 16, sont déposés de manière similaire. Un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ servant de couche de grille 4 est déposé dessus. En outre, des films d'oxyde de silicium et des films de nitrure de silicium servant de première à sixième couches isolantes intermédiaires 81 à 86, sont déposés dessus de manière similaire. Un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ servant de couche d'électrode de commande 89 est déposé dessus.
Après cela, la couche de résine photosensible 6 ayant une ouverture d'un diamètre de 1,4 pm environ est formée~ par photolithographie (figure lSA) La couche de l'électrode de commande 89, et la sixième à la première couches isolantes intermédiaires 86 à 81 sont gravées au moyen de la technique de RIE à l'aide de tétrafluorure de carbone, qui utilise la couche de résine photosensible 6 en tant que masque (figure 1SB).
Après avoir enlevé la couche de résine photosensible 6, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,2 pm environ, est déposé en utilisant la technique de DCV. A ce moment, l'épaisseur de la partie du film d'oxyde de silicium qui correspond à la couche de grille 5 tournée vers l'ouverture, est plus mince que celle des autres parties du film d'oxyde de silicium, qui est déposé au moyen de la technique de DCV.Puis, après que le film d'oxyde de silicium ait été gravé au moyen de la technique de RIE, la paroi latérale 80, ayant une ouverture d'un diamètre de 1 um environ est obtenue comme représenté sur la figure 15C. De plus, la couche de grille 4 et la sixième à la première couches isolantes 16 à 11 sont gravées au moyen de la technique de RIE, en utilisant la paroi latérale 80 en tant que masque, la structure en coupe représentée sur la figure lSD est obtenue. Puis, après que la paroi latérale 80, les première, troisième et cinquième couches isolantes 11, 13 et 15 et les première, troisième et cinquième couches isolantes intermédiaires 81, 83 et 85 aient été gravées de façon sélective, la structure en coupe ayant la forme telle que représentée sur la figure 15E peut être obtenue.Puis, la cathode froide à émission de champ représentée sur la figure 16 est achevée en formant l'électrode d'émetteur de façon similaire au premier mode de réalisation.
Dans ce mode de réalisation également, de la même manière que le deuxième mode de réalisation, il est possible d'adopter le procédé selon lequel le cône est formé dans un état dans lequel la paroi latérale 80 est présente, représenté sur la figure lSD, puis la couche d'oxyde de silicium est gravée. De plus, comme dans le huitième mode de réalisation, il est possible d'adopter le procédé selon lequel la gravure de la première couche isolante 11 au moyen de la technique de RIE est immédiatement arrêtée avant que. la première couche isolante 11 soit complètement gravée, puis la gravure humide de la première couche isolante est effectuée a l'aide d'acide fluorhydrique, afin de former des irrégularités, ainsi que pour faire apparaître le substrat de silicium.
Les figures 17A à 17E sont des vues en coupe représentant schématiquement des étapes de fabrication d'un dixième mode de réalisation de la présente invention Dans la description du dixième mode de réalisation, les étapes de formation de la couche isolante et les étapes de formation des irrégularités sont principalement décrites. Les autres étapes sont les mêmes que celles du sixième mode de réalisation.
Avant tout, le premier film d'oxyde de silicium 22 d'une épaisseur de 0,8 um environ est formé sur le substrat de silicium 1, et un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 um environ, servant de couche de grille 4 est formé. Le deuxième film d'oxyde de silicium 92 d'une épaisseur de 0,8 pm environ est déposé dessus, et un film de molybdène d'une épaisseur de 0,2 pm environ servant d'électrode de commande est déposé.A ce moment, on fait croître les premier et deuxième films d'oxyde de silicium 22 et 92 au moyen de la technique de DCV, en utilisant un mélange de gaz de mono-silane (SiH4) et d'oxygène (02). De plus, dans les étapes respectives des premier et deuxième films d'oxyde de silicium, bien que les épaisseurs des films soient de 0,3 à 0,5 um, une petite quantité de phosphine (PH3) est mélangée avec un gaz de réaction.
Ainsi, les première et deuxième couches de verre de silice au phosphore 23 et 93 d'une épaisseur de 0,2 pm, sont formées aux centres des films d'oxyde de silicium respectifs 22 et 92. Après cela, la couche de résine photosensible 6 ayant une ouverture d'un diamètre de 1,4 pm environ est formée au moyen d'une technique de photolithographie (figure 17A). La couche d'électrode de commande 89 et le deuxième film d'oxyde de silicium 92 sont gravés au moyen de la technique de RIE utilisant du tétrafluorure de carbone et analogue, en utilisant la couche de résine photosensible 6 en tant que masque (figure 17B). Après que la couche de résine photosensible 6 ait été enlevée, un film d'oxyde de silicium d'une épaisseur de 0,2 um environ est déposé.
Puis, le film d'oxyde de silicium est gravé au moyen de la technique de RIE de façon que la paroi latérale ait une ouverture d'un diamètre de 1 um environ (figure 17C). La couche de grille 4 et le premier film d'oxyde de silicium 22 sont gravés au moyen de la technique de
RIE, en utilisant la paroi latérale en tant que masque (figure 17D). Puis, la paroi latérale 80 et les premier et deuxième films d'oxyde de silicium 22 et 92 font l'objet d'une gravure humide à l'aide d'acide fluorhydrique. Puisque la vitesse de gravure du verre de silice au phosphore est supérieure à celle d'un film d'oxyde de silicium ordinaire, la structure en coupe ayant les irrégularités comme représenté sur la figure 17E est formée. Après cela, après que l'électrode d'émetteur ait été formée de la même manière que dans le premier mode de réalisation, la cathode froide à émission de champ comme représenté sur la figure 18 est achevée.
RIE, en utilisant la paroi latérale en tant que masque (figure 17D). Puis, la paroi latérale 80 et les premier et deuxième films d'oxyde de silicium 22 et 92 font l'objet d'une gravure humide à l'aide d'acide fluorhydrique. Puisque la vitesse de gravure du verre de silice au phosphore est supérieure à celle d'un film d'oxyde de silicium ordinaire, la structure en coupe ayant les irrégularités comme représenté sur la figure 17E est formée. Après cela, après que l'électrode d'émetteur ait été formée de la même manière que dans le premier mode de réalisation, la cathode froide à émission de champ comme représenté sur la figure 18 est achevée.
Dans ce mode de réalisation, pendant la formation du premier et du deuxième films d'oxyde de silicium 22 et 92, la phosphine est mélangée une fois avec le gaz de réaction. Toutefois, il est possible de mélanger la phosphine avec le gaz de réaction une pluralité de fois. Lorsque l'opération de mélange est effectuée trois fois, la structure en coupe telle que représentée sur la figure 19 peut être obtenue.
Dans la description de ce mode de réalisation, le procédé dans lequel la phosphine est mélangée avec le gaz de réaction pendant la formation des premier et deuxième films d'oxyde de silicium 22 et 92 est décrit.
Si du diborane (B2H6) est mélangé en remplacement de la phosphine pour la formation des films d'oxyde de silicium, la vitesse de gravure de l'oxyde de silicium peut être diminuée comme décrit dans le cinquième mode de réalisation, dans lequel le film isolant est formé à l'aide de diborane (B2H6). Ainsi, les irrégularités peuvent être formées dans la structure en coupe.
Dans les descriptions du sixième au dixième modes de réalisation, les procédés sont décrits dans lesquels les agrégats inférieur et supérieur des couches isolantes ayant la même constitution de couche, sont positionnés sous et sur la couche de grille 4, et les irrégularités sont formées dans les agrégats inférieur et supérieur. Les irrégularités peuvent être formées dans l'un des agrégats inférieur et supérieur, et l'agrégat sans les irrégularités peut être constitué d'une couche unique.De plus, lorsque les irrégularités sont formées dans les deux agrégats de couches, les agrégats inférieur et supérieur peuvent avoir des associations différentes de films, par exemple l'agrégat supérieur peut être formé en modifiant la composition de gaz en utilisant la technique de DCV, et l'agrégat inférieur peut être formé en empilant un film d'oxyde sur un film de nitrure, et inversement.
Dans la description des sixième au dixième modes de réalisation, la couche d'électrode de commande formée sur la couche de grille 4 est unique. Lorsque la structure est faite, dans laquelle une pluralité de couches d'électrodes de commande, par exemple, la deuxième, troisième et quatrième, ..., couches d'électrodes de commande, sont empilées en intercalant les couches isolantes intermédiaires entre les couches d'électrodes de commande adjacentes, il est possible de rendre irrégulières les coupes des couches isolantes intermédiaires respectives.
La couche isolante est placée dans la position pour soutenir la couche de grille de façon que la solidité mécanique du dispositif puisse etre maintenue à un niveau élevé prédéterminé. Les parties d'extrémité des couches isolantes sont rendues irrégulières, de sorte que le chemin de fuite formé par les parties d'extrémité des couches isolantes soit allongé et de plus, soit discontinu par rapport à la direction d'un champ électrique. Ainsi, une diminution du courant de fuite et une augmentation de la tension de résistance peuvent être obtenues.De plus, puisque la triple jonction correspondant au point d'émission d'électrons pour le courant de fuite est située dans la position sur laquelle on ne peut pas avoir vue depuis l'extérieur de la partie d'ouverture de grille, des particules d'évaporation pendant la formation de l'électrode d'émetteur en forme de cône, l'entrée de poussière après achèvement de l'élément, et des éclaboussures entrant en provenance de l'élément adjacent brisé, ne se fixent jamais au voisinage de la triple jonction. En conséquence, aucune partie faisant saillie due à la fixation des particules n'est formée, de sorte qu'une concentration de champ électrique inutile ne se produit jamais, et le claquage en chaine de l'élément adjacent peut être empêché. Ainsi, un haut rendement peut être obtenu, et une cathode froide à émission de champ de fonctionnement stable peut être fournie.
Bien que la présente invention et ses avantages aient été décrits conjointement aux modes de réalisation préférés dans la description détaillée cidessus, l'invention n'est pas limitée à ceux-ci, mais uniquement à l'étendue et à l'esprit des revendications annexées.
Claims (11)
1. Cathode froide à émission de champ qui comprend un substrat (1), au moins une surface du substrat étant conductrice, un agrégat de couches isolantes (2, 3) et une couche de grille (4) conductrice formés sur ladite surface conductrice dudit substrat, et une électrode d'émetteur (5) placée dans une cavité formée dans ladite couche isolante (2, 3) et ladite couche de grille (4) conductrice;
caractérisée en ce que laquelle ledit agrégat de couches isolantes (2, 3) est composé d'au moins deux couches isolantes (2, 3) empilées, et une surface de paroi formée par les parties d'extrémité desdites couches formant ladite cavité a une structure en coupe telle qu'une partie d'extrémité d'au moins une couche différente de la couche la plus proche de ladite couche de grille (4) est en retrait.
2. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition dudit agrégat de couches isolantes varie de façon continue.
3. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'expression
Dg/2 < Dg - Di < Dg/3 est satisfaite, dans laquelle Dg est le diamètre de l'ouverture de ladite couche de grille (4), et Di est le diamètre entre les parties d'extrémité de ladite couche isolante (2, 3), ladite couche isolante (2, 3) formant une partie de ladite cavité et étant la plus proche de ladite couche de grille.
4. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une triple jonction où une partie apparente dudit substrat, ledit agrégat de couches isolantes (2, 3) et un espace sont en contact, est située dans la position sur laquelle on n'a pas vue de l'extérieur, ladite partie apparente dudit substrat étant tournée vers ladite cavité, et ladite électrode d'émetteur (5) étant sur ladite partie apparente dudit substrat.
5. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie apparente dudit substrat se trouve au même niveau que l'interface entre ledit agrégat de couches isolantes (2, 3) et ledit substrat.
6. Cathode froide à émission de champ qui comprend soit un substrat conducteur soit un substrat formé en empilant une couche conductrice sur un substrat isolant, une association constituée d'une couche isolante (2, 3) et d'une couche de grille (4) conductrice déposée sur ledit substrat et une couche isolante intermédiaire et une couche d'électrode (5) de commande conductrice déposée sur ladite couche de grille (4), et une électrode d'émetteur (5) approximativement en forme de cône ayant un sommet pointu, disposée dans une cavité formée dans ladite couche d'électrode de commande, la couche isolante intermédiaire, la couche de grille (4) et la couche isolante (2, 3), caractérisée en ce que ladite couche intermédiaire est composée d'au moins deux films, soit formés de matériaux différents, soit fabriqués par des procédés différents à partir du même matériau, et une surface de paroi formée par les parties d'extrémité des couches isolantes (2, 3) formant ladite cavité, a une structure en coupe telle qu'une partie d'extrémité d'au moins une couche isolante (2, 3) différente de la couche isolante intermédiaire la plus proche de ladite couche de grille (4) est en retrait.
7. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 6, caractérisée en ce que la composition de ladite couche isolante intermédiaire varie de façon continue.
8. Procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après la formation de la couche de grille (4) sur la couche isolante, ou en outre, la couche isolante intermédiaire et la couche d'électrode (5) de commande, une cavité sans irrégularités est formée au moyen d'une gravure anisotrope, et les irrégularités sont formées sur la coupe par une gravure sélective.
9. Cathode froide à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite couche isolante (2, 3) et ladite couche isolante intermédiaire sont faites d'un matériau sélectionné parmi l'oxyde de silicium et le nitrure de silicium.
10. Procédé de fabrication de la cathode froide à émission de champ selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite gravure sélective est effectuée après la formation de ladite électrode d'émetteur (S).
11. Procédé de fabrication de la cathode froide à émission de champ selon la revendication 7, caractérisé en ce que la façon dont la composition du gaz de réaction dans un dépôt chimique en phase vapeur varie est adoptée en tant que façon de faire varier la composition de ladite couche isolante (2, 3) ou de ladite couche isolante intermédiaire.
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