FR2744834A1 - Cathode a emission de champ et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Une cathode à émission de champ capable d'empêcher une augmentation du courant d'émission de sortie depuis des émetteurs coniques (115), suite à une variation de la température ambiante. La cathode à émission de champ comprend une structure en couche résistive (102), qui est composée de deux couches résistives ayant des caractéristiques thermiques différentes. Une telle construction empêche sensiblement une variation de la résistance de toute la structure en couche résistive (102) due à une augmentation de la température ambiante.
Description
Cathode à émission de champ et son procéde de fabrication
La présente invention concerne des techniques de fabrication de cathodes a à emission d e champ et, plus particulièrement, une cathode à émission de champ connue dans l'art anterieur pour etre une cathode froide et un procédé de sa fabrication.
La présente invention concerne des techniques de fabrication de cathodes a à emission d e champ et, plus particulièrement, une cathode à émission de champ connue dans l'art anterieur pour etre une cathode froide et un procédé de sa fabrication.
Lorsqu'un champ électrique deter n, ine à environ 10@ (V/m) est appliqué sur la surface d'un matériau métallique ou celle d'un materiau semi-conducteur, un ettet tunnel a lieu permettant a des électrons de tranchir une barrière, les électrons etant déchargés sous vide, meme a une température normale. Un tel phénomène est appelé dans l'art anterieur "emission de champ" et une cathode fabriquée pour émettre des électrons basee sur ce principe est denommée dans l'art antérieur "cathode a émission de champ ou "élément à émission de champ".
Récemment, le développement des techniques de traitement tin des semi-conducteurs a permis à une cathode à emission de champ (appelée également ci-apres "FEC"), du type à emission en surtace d'etre constituee d'éléments de cathode à émission de champ ayant une taille aussi petite que de quelques microns. Des agencements constitués des cathodes à émission à champ ainsi construites, placées en grand nombre sur un substrat, permettent d'espérer que les cathodes à émission de champ agissent comme une source d'électrons pour un dispositif d'affichage du type plat ou pour différents dispositifs électroniques.
Une telle cathode à emrss-lon de champ classique est typiquement representee par une cathode à émission de champ (FEC) du type de Spindt, à titre d'exemple, qui est géneralement construite de la manière représentée sur la t-leure 4.
Plus particulierement, la FEC comprend un substrat 100 sur lequel une couche de cathode 101 est formée. Ensuite, la couche de cathode 101 0 1 est formée par déposition s u r- I e substrat, avec une couche résistive 102, une couche isolante lu et une électrode de grille 104, dans cet ordre, à la raçon d'un film. La couche isolante 103 est formée avec des trous dans chacun desquels est agence un emetteur 1 15 de forme conique, de maniere à être exposé à son bout, en passant par chacune des ouvertures de la couche de grille 104 formée de manière à communiquer respectivement avec les trous de la couche isolante 103.
L'utilisation des techniques de traitement fin pour la tabrication d'une telle FEC permet à ia distance que l'on a entre les émetteurs coniques 115 et la couche de grille 104 d'être réduite à un niveau intérieur a celui d'un micron si bien que l'application d'une tension aussi faible que quelques dizaines de volts entre les émetteurs coniques 115 et la couche de grille 104 permette aux émetteurs coniques 115 de décharger des électrons.
Ainsi, lorsque les tensions VCE et VA sont appliquées sur un dispositif d'aftichage dans lequel un substrat d'anode 116 ayant un matériau luminophore déposé sur lui est agence au-dessus du substrat 100 sur lequel un n certain nombre de F t L sont dgencees en une matrice comme représenté sur la figure 4. les électrons ayant été émis depuis les FEC sont autorisé s à heurter le matériau luminophore, ce qui fait que le matériau luminophore emet de la lumière.
A présent, les raisons pour lesquelles la couche résistive 102 e est agencée entre les émetteurs coniques 115 et ia couche de cathode 101 vont être decrites ci-après.
La distance que l'on a etitre les émetteurs coniques 115 et les électrodes de grille est fortement diminuee, ce qui souvent provoque une mise en court-circuit entre ces eléments suite à la présence de la poussière ou analogue entrant dans I'interstice existant entre ces élements, pendant la phase de fabrication du dispositif d'affichage. Lorsqu'un tel court-circuit se produit, même en un seul endroit, l'application d'une tension entre l'électrode de grille et les émetteurs coniques est source de panne, menant à la panne de fonctionnement du dispositif d'affichage.
Egalement, la FEC produit localement du gaz durant son fonctionnement initial, ce gaz souvent provoquant la manitestation d'une decharge entre- les émetteurs coniques et les electrodes de grille ou les électrodes d'anode, ce qui entraine le passage d'une grande quantité de courant par les électrodes de cathode, menant a une rupture des électrodes de cathode.
En outre, un certain nombre d'émetteurs coniques, étant des émetteurs coniques aptes à emettre facilement des électrons, effectuent de façon concentree une émission d'électrons, si bien qu'un courat se se tocalise sur Ies ëmetteurs électriques. Ceci entraîne le fait que des points d'une brillance excessive se produisent souvent dans un plan d'image.
La couche résistive 102, disposée entre les émetteurs coniques 115, et la couche de cathode 101, telle que decrit ci-dessus, lorsque certains émetteurs coniques 115 émettent excessivement des électrons, permet à une chute de pression de se produire dans le sens de la diminution de l'émission excessive des électrons A partir des émetteurs coniques 115, en fonction d'une augmentation du courant passant au niveau des émetteurs coniques 115, ce qui entraîne l'empêchement pratiquement total d'une émission excessive d'electrons d e la part des emetteurs.Ainsi, l'agencement de la couche résistive 102 contribue à segmenter la rentabilite de la production des FEC manufacturées et contribue a I'obtention d'un fonctionnement stable du dispositif d'affichage.
A présent, la fabrication de la FEC du type
Spindt construite comme decrit ci-dessus va être dëcrite ci-après en référence aux tigures 5(a) et 5(e) à titre d'exemple.
Spindt construite comme decrit ci-dessus va être dëcrite ci-après en référence aux tigures 5(a) et 5(e) à titre d'exemple.
Premièrement, comme représenté sur figure 5(a), le substrat lUU, reaI1se en verre ou analogue, reçoit sur lui un film de niobium (Nb), configure en une couche conductrice k ayant la forme d'un film mince prévu sur ce substrat. Ensuite, n s n i t e du < -Si (silicium amorphe) ayant été dopé avec une impurete est dépose, sous la torme d'un film, sur la couche conductrice en ti lm mince 101 par un procédé de déposition chimique en phase vapeur (CVD), pour produire de e cette manière la couche résistive 102, puis du SiO2 (dioxyde de silicium) est dépose sous la forme d'un fiIm sur t a couche resistive 10/, afin, de cette manière, de produire la couche isolante 103.Ensuite, du Nb est déposé sous la forme d'un film sur la couche isolante 103 par pulverisation cathodique, de manière à produire de cette manière ia couche de grille 104 donnant la création d'un lamine.
Ensuite, une couche de e photorésist 111 est appliquée sur la couche de grille 104 qui est la couche la plus à l'avant ou la plus au-dessus dans le laminé et, ensuite, un masque 112 est agence sur la couche photorésist 111, ce qui est suivi par la formation d'un motit avec la couche de photorésist 111, par un procédé de photolithographie, entrainant la tormation d'un motif d'ouverture sur la couche photorésist 111.
Ensuite, le laminé est soumis à une morsure anisotrope en utilisant tout gaz approprie, tel que SF ou analogue, sur une de ses faces sur laquelle la couche photoréserve 111 est déposee. A cette fin, on utilise le procédé a morsure par ions reactifs (reactive ion etching - RIF). Ceci entraîne la formation dans la couche de grille 104 d'ouvertures 113 selon le m e m e motif que le motif des ouvertures de la couche photoréserve 111, comme représenté sur la figure S(b).
Ensuite, le laminé est exposé à une morsure à sec, menant à une morsure anisotrope dans la couche isolante 103. Ceci fait que des trous 114 sont formés dans la couche isolante 103, comme représenté sur la figure 5(c). Ensuite, le laminé est soumis å une déposition oblique d'aluminium (Al) par un dépôt en phase vapeur, tout en étant mis en rotation dans le même plan. Ceci fait que l'Al est appliqué sélectiveient sur seulement une surface de la couche de grille 104, couse représente sur la figure 5(c), tout en étant enpêché d'être déposé dans les trous 114, faisant que l'on a formé une couche de pelage 105.
Ensuite, le laminé est forme par déposition sur une face de celui-ci sur laquelle les trous 114 sont pourvus de molybdène (Mo) destinés au émetteurs. Ceci fait que le Mo destiné aux émetteurs n'est pas seulement formé dans les trous 114, tout en étant dépose dans la couche résistive 102, mais est déposé sur la couche de pelage 105, comme représenté sur la figure 5(d). Le Mo ayant été déposé sur la couche de pelage 105 est désigné par le numéro de référence 106, si bien que le matériau émetteur ou Mo 106 ayant été déposé sur la couche de pelage 105 referme les ouvertures, et le matériau des émetteurs ou le Mo ayant été déposé sur la couche résistive 102 forte les émetteurs coniques 115.
Ensuite, le laminé est immergé dans une solution d'acide phosphorique afin de dissoudre la couche de pelage 105, de manière que la couche de pelage 105 et le matériau d'émetteur 10ó se trouvant sur la couche de grille 104 puissent être enlevés, faisant que l'on obtient une FEC qui a une configuration telle que celle représentée sur la figure 5(e).
Lorsque les émetteurs coniques 115 sont formés sur la couche résistive 102, comme representé sur la figure 4, la résistance, agissant entre chacun des cablages de cathode destines à la couche de cathodes 101 et chacun des émetteurs coniques 115, est souvent nodifiée, selon la distance que l'on a entre le câblage de cathode et l'émetteur conique. Plus particulièrement, la résistance que I'on a entre chacun des cablages de cathode et chacun des émetteurs
conique 115, disposés à proximité des câblages de
cathode, est réduite, tandis que celle que l'on entre
chacun des câblages de cathode et chacun des émetteurs
coniques 115, positionnés au centre du groupe
d'émetteurs coniques, afin de cette manière d'être
espacés des cablages de cathode, est augmentée.Ceci
provoque une augmentation de Rémission des électrons,
depuis les émetteurs coniques disposes à proximité des
câblages de cathode, et une diminution de ceux émis,
depuis les émetteurs coniques espacés des cablages de
cathode, si bien que 1 'émission d'électrons des
émetteurs coniques est rendue non uniforme.
conique 115, disposés à proximité des câblages de
cathode, est réduite, tandis que celle que l'on entre
chacun des câblages de cathode et chacun des émetteurs
coniques 115, positionnés au centre du groupe
d'émetteurs coniques, afin de cette manière d'être
espacés des cablages de cathode, est augmentée.Ceci
provoque une augmentation de Rémission des électrons,
depuis les émetteurs coniques disposes à proximité des
câblages de cathode, et une diminution de ceux émis,
depuis les émetteurs coniques espacés des cablages de
cathode, si bien que 1 'émission d'électrons des
émetteurs coniques est rendue non uniforme.
Pour éliminer un tel inconvénient,
l'assignataire a proposé une FEC dans laquelle les électrodes de cathode sont disposés d'une manière analogue à des îles, comme décrit dans la demande de brevet japonais No. 20923/1993. La FEC proposée est
construite de la manière représentée sur la figure 6.
l'assignataire a proposé une FEC dans laquelle les électrodes de cathode sont disposés d'une manière analogue à des îles, comme décrit dans la demande de brevet japonais No. 20923/1993. La FEC proposée est
construite de la manière représentée sur la figure 6.
Plus particulièrement, un substrat 100 comprend une
zone de câblage de cathode sur laquelle les câblages de cathode 121 sont disposes. La zone est formée avec des parties évidées, dans lesquelles des cathodes 122 analogues à des îles sont agencées tout en étant separées vis-à-vis des câblages de cathode 121,
Ensuite, une pluralité d'émetteurs coniques 126, pour chaque groupe d'émetteurs, sont agencés au-dessus de chacune des cathodes 122 en file, d'une manière à leur correspondre en position.Une tel le construction permet à la resistance que l'on a entre chacun des câblages de cathode et chacun des émetteurs coniques 126 de chaque groupe d'émetteurs d'être uniforme, de manière que l'émission des electrons de la part des émetteurs coniques puisse être rendue uniforme.
zone de câblage de cathode sur laquelle les câblages de cathode 121 sont disposes. La zone est formée avec des parties évidées, dans lesquelles des cathodes 122 analogues à des îles sont agencées tout en étant separées vis-à-vis des câblages de cathode 121,
Ensuite, une pluralité d'émetteurs coniques 126, pour chaque groupe d'émetteurs, sont agencés au-dessus de chacune des cathodes 122 en file, d'une manière à leur correspondre en position.Une tel le construction permet à la resistance que l'on a entre chacun des câblages de cathode et chacun des émetteurs coniques 126 de chaque groupe d'émetteurs d'être uniforme, de manière que l'émission des electrons de la part des émetteurs coniques puisse être rendue uniforme.
La FEC ayant été construite comme représente sur la figure 4 entraxe une réduction de la résistance au niveau de la couche resistive 102 constituée de < -Si, ce qui entraîne une augmentation du courant d'émission décharge par les émetteurs coniques 115, lorsqu'il y a augmentation de la température ambiante.
De telles caractéristiques de la FEC provoquent différents inconvenients qui se manifestent lorsqu'un dispositif d'affichage comprenant de telles FEC est disposé sur un équipement monte sur un véhicule, parce que l'équipement subit une augmentation notable des variations de température.
Egalement, lorsque la formation des trous 114 dans la couche isolante 102; lors de la fabrication de la FEC, est effectuée par une morsure à sec, comme représenté sur la figure 5(c), la couche résistive 102 constituée en a-Si subit une morsure partielle. Ceci entraFne une détérioration de la surtace de la couche résistive 102 réalisée en a-Si, ce qui donne un défaut venant du manque d'adhesion satistaisante entre la couche résistive 102 et les émetteurs coniques 115 ayant été formés sur la couche resistive 102, menant au problème venant de la facilité avec laquelle les émetteurs coniques 115 peuvent être pelés vis-3-vis de la couche résistive 102.
En outre, la FEC, ayant les cathodes agencées a la façon dune sole, comme représenté sur la figure 6, voit ses caractéristiques d'émission de champ modifiées en fonction de la résistance que l'on a entre les émetteurs coniques 125 et les cathodes 122 en îles et celle que l'on a entre les cathodes 122 en Fles et les câblages de cathode 121. Plus spécifiquement, la diminution de la résistance entre les émetteurs coniques 126 et les cathodes 122 en iules entraFne une détérioration de l'uniformité du courant d'émission décharge par les émetteurs coniques, tandis qu'une augmentation de la résistance entre ces éléments provoque une augmentation de la tension sur la grille 125 qui agit comme une électrode de sortie.
Une approche au problème est proposée, avec une construction faite de manière qu'une couche resistive 123 soit constituée d'un matériau à résistivite augmentée, afin d'augmenter la résistance que l'on a entre les émetteurs coniques 126 et les cathodes 122 en Fles et l'intervalle que l'on a entre les câblages de cathode 121 et les cathodes 122 en 1les est réduit, afin de diminuer la résistance que l'on a entre les câblages de cathode 121 et les cathodes 122 en îles. Malheureusement, l'approche demande un traitement fin, si bien que le processus de fabrication de la FEC est fortement compliqué.
Egalement, une autre approche est proposée, adaptée pour augmenter l'épaisseur de la couche résistive 123. L'approche offre sensiblement le meme avantage sous torme d'une augmentation de la résistivité de la couche résistive 123. Cependant, les caractéristiques de couverture de relief en gradins de la couche isolante 124, de la couche de grille 125 et analogue, rendent pratiquenent impossible la mise en pratique de l'approche.
La présente invention a été faite au vu des inconvénients precédents, rencontrés dans l'art antérieur.
De manière correspondante, un objet de la presente invention est de proposer une cathode à émission de champ qui soit capable d'empêcher efficacement toute augmentation du courant d'émission déchargé depuis les émetteurs coniques, ceci du fait d'une fluctuation de la température ambiante.
Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un procedé de tabrication d'une cathode d'émission de champ qui soit en mesure d'être capable d'empêcher efficacement toute augmentation du courant d'émission déchargé par les émetteurs coniques, suite à une variation de la température ambiante.
Selon un aspect de la présente invention, il est proposé une cathode à émission de champ. La cathode å émission de champ comprend un substrat sur lequel une couche de cathode, une structure de couche résistive, une couche isolante et une couche de grille sont disposées dans l'ordre sur le substrat constituant un laminé, en cooperation avec le substrat. La couche de grille et la couche isolante sont torées avec des trous d'une manière commune à ces deux éléments. La cathode à émission de champ comprend également des émetteurs qui sont agencés dans les trous, respectivement. La structure de couche résistive est constituée d'au moins deux couches résistives ayant des caractéristiques en température différentes l'une de l'autre.
Selon un mode de réalisation préféré de a présente invention, la structure de couche résistive a sa couche la plus au-dessus réalisée en un matériau résistif, présentant une résistance à une morsure à sec.
également, selon un aspect de la présente invention, il est proposé une cathode à émission de champ. La cathode à émission de champ comprend un substrat pourvu sur lui d'une zone de câblage de cathode, sur laquelle des câblages de cathode sont agencés. La zone de câblage de cathode prévue sur le substrat a sur elle des conducteurs de cathode agencés d'une manière à être séparés vis-à-vis des câblages de cathode. La cathode à émission de champ comprend également une structure à couche résistive, une couche isolante et une couche de grille, agencées dans l'ordre sur le substrat, de maniée à couvrir les câblages de cathode et les conducteurs de cathode, ce qui donne, en coopération avec le substrat, la constitution d'un laniné. La couche de grille et la couche isolante sont formées avec des trous.La cathode à émission de champ comprend en outre des émetteurs qui sont agencés dans les trous, respectivement. La structure de couche résistive est constituée d'au moins deux couches résistives ayant une résistivité différente l'une de l'autre.
Selon un mode de réalisation préféré de la presente invention, la structure de couche résistive est constituée de manière que sa résistance entre les conducteurs de cathode et les émetteurs soit fixée à une valeur supérieure à la résistance que l'on a entre les câblages de cathode et les conducteurs de cathode.
Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, les couches résistives de la structure à couche résistive sont constituées de matériaux ayant des caractéristiques en température différentes l'un de l'autre, respectivement.
Selon un autre aspect de ia présente invention, il est proposé un procédé de fabrication d'une cathode à émission de champ. Le procédé conprend les étapes consistant a fournir un substrat et à agencer de façon laminée au moins une couche de cathode, une structure de couche résistive, une couche isolante, une couche de grille sur le substrat, dans l'ordre, de manière à produire ainsi un laminé. La structure de couche résistive a sa couche la plus haute constituée d'un matériau résistif présentant une résistance à une morsure à sec. Le procédé comprend en outre les etapes consistant à former la couche de grille et la couche isolante avec des trous, par une opération de morsure à sec, et à agencer des émetteurs dans les trous, respectivement.
Ces objets, ainsi que d'autres objets, et de nombreux avantages de la présente invention vont être facilement appréciés en étant mieux compris, en référence à la description détaillée ci-après, considérée en liaison avec les dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 est une vue en coupe fragmentaire représentant schématiquement un mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention;
les figures 2(a) à 2(e) représentent chacune une vue en coupe fragmentaire, montrant chacune des étapes dans la fabrication de la cathode à émission de champ représentée sur la figure 1;
la figure 3 est une vue en coupe fragmentaire représentant un autre mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention, comprenant des conducteurs de cathode agencés à la manière d'une île;;
la figure 4 est une vue en perspective éclatée représentant un dispositit d'affichage dans lequel est agencée une natrice de FEC;
les figures 5(a) à b(b) representent chacune une vue en coupe fragmentaire montrant chacune des étapes de la tabrication d'une cathode à émission de champ ayant été effectuée de façon classiquei et
la figure b est une vue en coupe tragmentaire
Montrant une cathode à émission de champ classique conprenant des electrodes agencées à la manière d'1les.
la figure 1 est une vue en coupe fragmentaire représentant schématiquement un mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention;
les figures 2(a) à 2(e) représentent chacune une vue en coupe fragmentaire, montrant chacune des étapes dans la fabrication de la cathode à émission de champ représentée sur la figure 1;
la figure 3 est une vue en coupe fragmentaire représentant un autre mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention, comprenant des conducteurs de cathode agencés à la manière d'une île;;
la figure 4 est une vue en perspective éclatée représentant un dispositit d'affichage dans lequel est agencée une natrice de FEC;
les figures 5(a) à b(b) representent chacune une vue en coupe fragmentaire montrant chacune des étapes de la tabrication d'une cathode à émission de champ ayant été effectuée de façon classiquei et
la figure b est une vue en coupe tragmentaire
Montrant une cathode à émission de champ classique conprenant des electrodes agencées à la manière d'1les.
A présent, la présente invention va être décrite ci-après en référence aux dessins annexés.
En se référant d'abord à la figure 1, un mode de réalisation d'une cathode à- émission de champ selon la présente invention est illustré. Une cathode à émission de champ (FEC) du mode de réalisation illustré comprend un substrat en verre 100, sur lequel est déposée une couche de cathode 101 constituée de niobiun (Nb), en une configuration analogue à un fle.
Ensuite, la couche de cathode 101 est formée par dessus, avec une première couche résistive 102. La première couche résistive 102 est constituée de < -Si (silicium amorphe), ayant été dopé avec une
impureté ou analogue, façonnée pour avoir une forme analogue à un film. La FEC du mode de réalisation
il lustre comprend également une deuxième couche résistive 2 réalisée en un matériau différent concernant les caractéristiques en température, vis-à-vis du matériau de la première couche
résistive 102, tel que de l'oxyde de chrome (Cr2O3) ou analogue, façonnée en une forme analogue à un film et agencée sur la première couche resistive 102. La première couche résistive 102 ainsi fornee et la deuxième couche resistive 2 coopèrent l'une avec l'autre pour constituer une structure en couche résistive 1.
impureté ou analogue, façonnée pour avoir une forme analogue à un film. La FEC du mode de réalisation
il lustre comprend également une deuxième couche résistive 2 réalisée en un matériau différent concernant les caractéristiques en température, vis-à-vis du matériau de la première couche
résistive 102, tel que de l'oxyde de chrome (Cr2O3) ou analogue, façonnée en une forme analogue à un film et agencée sur la première couche resistive 102. La première couche résistive 102 ainsi fornee et la deuxième couche resistive 2 coopèrent l'une avec l'autre pour constituer une structure en couche résistive 1.
La FEC du mode de réalisation illustré comprend en outre une couche isolante 103 qui est constituée de dioxyde de silicium (SiO2) et agencée sur la deuxième couche résistive 2 de la structure à couche résistive 1. La couche isolante 103 est formée avec des trous 114 dans lesquels des émetteurs coniques 115 sont agencés tout en étant placés sur la deuxième couche résistive 2, respectivement. Les émetteurs coniques 115 sont chacun constitués en un matériau quelconque approprié, tel qu'un matériau métallique à température de fusion élevée, un matériau tel que du carbone, du nitrure, un composé de silicium, un carbure ou analogue. Il est également formé sur la couche isolante 103 une électrode de gril le 104, constituée en
Nb.
Nb.
Dans la FEC du mode de réalisation illustre ainsi construite, comme décrit ci-dessus, la structure de couche résistive 1 est constituée par la première couche résistive 102, réalisée en < -Si, et la deuxième couche résistive 2, constituee d'un matériau tel que
Cr2O3 ou analogue, qui a des caractéristiques en température differentes de celles de la première couche résistive 102.
Cr2O3 ou analogue, qui a des caractéristiques en température differentes de celles de la première couche résistive 102.
Egalement, la structure de couche résistive 1 est constituee de manière à ce que sa résistance soit fixée à une valeur prédéterminée, en faisant varier l'épaisseur de la première couche résistive 102 ou de la deuxième couche résistive 2 pour ce qui concerne l'incidence sur la résistivite de chaque couche parmi les première et deuxième couches résistives 102 et 2.
Ainsi, même lorsqu'une augmentation de la température ambiante provoque une réduction de la résistance de la première couche résistive 102, cela entrain l'augmentation de la résistance de la deuxiene couche resistive 2, ce qui restreint 1 'augmentation du courant d'émission irradie ou déchargé à partir des émetteurs coniques 115.
Les matériaux résistifs utilisés pour la deuxième couche résistive 2 comprennent, en plus de
Cr203 décrit ci-dessus, du nitrure de tantale (TaN), du nitrure de di-tantale (Ta2N), du dioxyde de strontium (SrO2), Cr-SiO2, du dioxyde d'étain (SnO2), du dioxyde de ruthénium (RuO2), des composés nickel-chrome (Ni-Cr), des composés zinc-titane-nickel (Zn-Ti-Ni), des oxydes zinc-titane-nickel (Zn-Ti-Ni), un composé BaTiO3 et analogues.
Cr203 décrit ci-dessus, du nitrure de tantale (TaN), du nitrure de di-tantale (Ta2N), du dioxyde de strontium (SrO2), Cr-SiO2, du dioxyde d'étain (SnO2), du dioxyde de ruthénium (RuO2), des composés nickel-chrome (Ni-Cr), des composés zinc-titane-nickel (Zn-Ti-Ni), des oxydes zinc-titane-nickel (Zn-Ti-Ni), un composé BaTiO3 et analogues.
A présent, la fabrication de la FEC ainsi construite du mode de réalisation il lustré va entre décrite ci-après en référence aux tigures 2(a) à 2(e).
Premièrement, comme reprësenté sur la figure 2(a), Nb, qui est un materiau de cathode, est depose sous la forme d'un filn sur le substrat 100, constitué de verre ou analogue, par pulvérisation cathodique, entraînant la formation sur le substrat 100 de la couche de cathode 101.Ensuite, la première couche résistive 102 est formée sur le materiau en siliciun (Si), tel que du a-Si, dopé avec une impureté ou analogue, façonnée d'une manière analogue à un film sur la couche de cathode 101, puis la deuxième couche résistive 2 constituée de Cr2O3 ou analogue est formée, à la manière d'un film, sur la preniere couche résistive 102 par une déposition chimique en phase vapeur, CVD, produisant la structure en couche resistive 1.Un matériau pour la deuxiene couche résistive 2, tel que du Cr203 ou analogue, est de préférence résistant à un gaz mordant, tel que par exemple SF6, CHF3 ou analogue, utilisé pour la morsure de l'oxyde de silicium.
Ensuite, du SiO2 est déposé sous la forme d'un film sur la deuxième couche resistive 2 par un procédé
CVD, permettant de former la couche isolante 103 sur la deuxième couche résistive 2, ce que l'on fait suivre par la déposition de Nb ou analogue pour la couche de grille 104 sur la couche isolante 103, en effectuant une pulvérisation cathodique, si bien que l'on a constitué un laminé.
CVD, permettant de former la couche isolante 103 sur la deuxième couche résistive 2, ce que l'on fait suivre par la déposition de Nb ou analogue pour la couche de grille 104 sur la couche isolante 103, en effectuant une pulvérisation cathodique, si bien que l'on a constitué un laminé.
Ensuite, une couche photorésist 111 est appliquée sur la couche de grille 104 qui est la couche la plus haute ou la plus à l'avant du laminé ainsi formé et est ensuite recouverte d'un masque 112, ce que
I'on fait suivre par la formation d'un motif de couche photorésist 111 par un procédé photolithographique, si bien que la couche photorésist 111 est formée avec un motif d'ouvertures.
I'on fait suivre par la formation d'un motif de couche photorésist 111 par un procédé photolithographique, si bien que la couche photorésist 111 est formée avec un motif d'ouvertures.
Ensuite, le laminé est soumis sur une de ses faces sur laquelle la couche photorésist 111 est formée à une morsure anisotrope au moyen d'un gaz, tel que SF5 ou analogue, de manière que la couche de grille 104 soit formée avec des ouvertures 113 placées selon un motif sensiblement identique au motif à ouvertures de la couche photorésist 111, ainsi que représenté sur la figure 2(b). La morsure anisotrope peut être effectuée en utilisant une morsure à ions réactifs (reactive ion etching - RIE). Ensuite, le laminé ainsi formé avec les ouvertures est soumis à une morsure seche, par
I'utilisation de CllF + 02 ou analogue, si bien que la couche isolante 103 est soumise à une morsure anisotrope.
I'utilisation de CllF + 02 ou analogue, si bien que la couche isolante 103 est soumise à une morsure anisotrope.
Ceci entraxe la formation dans la couche isolante 103 des trous 114, tel que représenté sur la figure 2(c). Ensuite, de l'aluminium (Al), du nickel (Ni) ou analogue, destinés à une couche de pelage 105 sont déposés obliquement sur le laminé, tout en faisant tourner ce laminé dans le même plan, si bien que la couche de pelage 105 est déposée sélectivement sur seulement une surface de la couche de grille 104, tout en étant empêchée d'être déposée dans les trous 114.
Ensuite, un matériau à température de fusion élevée tel que pour les émetteurs coniques 114 décrits ci-dessus, tel que le molybdène (Mo) ou analogue, est déposé dans les trous 114 pendant qu'on le place sur la deuxième couche résistive 2. Ceci fait que la ho est formé sur la deuxième couche résistive 2, ainsi que sur la couche de pelage 105, ce que l'on a indiqué par le numéro de référence 106 sur la tigure 2(d). Le matériau émetteur ou le ho 106 ayant été déposé sur la couche de pelage 105 referme les trous 114 et le matériau émetteur déposé sur la couche résistive 2 constitue les émetteurs coniques 115.
Ensuite, le laminé est immergé dans une solution d'acide phosphorique, atin de dissoudre la couche de pelage 105, de manière que la couche de pelage 105 se trouvant sur la couche de grille 104 et le matériau émetteur 106 soit enlevée, produisant la
FEC comme représenté sur la figure 2(e).
FEC comme représenté sur la figure 2(e).
Comme décrit ci-dessus, lors de la fabrication de la FEC du mode de réalisation illustré, la couche, qui est la plus haute, de la structure de couche résistive 1 est constituée par la deuxième couche résistive 2 présentant une résistance à la morsure par voie sèche. Ainsi, la deuxième couche résistive 2 agit comte une couche d'arrêt, tandis que la couche isolante 103 est formée avec les trous 114 par une morsure par voie sèche, si bien que la surface de la première couche résistive 102 constituée de a-Si ou analogue est efficacement empêchée d'être détériorée par la morsure par voie sèche. Ainsi, la présente invention permet d'eftectuer tous les traitements de morsure par utilisation de morsure par voie sèche.
En se référant à present à la figure 3, un autre mode de réalisation d'une cathode à émission de champ (FEC) selon la presente invention est illustré, dans lequel le conducteur de cathode est agencé à la manière d'une Zle. Une cathode à émission de champ, appartenant au mode de réalisation illustré, comprend un substrat isolant 1110, sur lequel sont agencés des câblages de cathode 11 et des conducteurs de cathode 12 analogues à une file, ceci selon un motif prédéterminé.
Les câblages de cathode 11 et les conducteurs de cathode 12 analogues à une île peuvent être formés chacun d'un film mince constitué d'un matériau conducteur, tel que Nb, o, SI ou analogue. La FEC du ode de réalisation illustré comprend également une première couche résistive 14 constituée de α-Si ou analogue ayant ete deposée sous la torme d'un film sur les conducteurs de cathode 12 analogues à une île et les conducteurs de cathode 11, de manière à s'étendre sur toute la zone des câblages de cathode 11. Ensuite, la première couche résistive 14 est formée par dessus elle avec une deuxième couche résistive 15, coopérant avec la première couche résistive 14 pour produire une structure de couche résistive 13.La deuxième couche résistive 15 peut etre constituée en Cr203 ou analogue, à la manière d'un film.
Les matériaux prévus pour les première et deuxième couches résistives 14 et 15 peuvent être sélectionnés, de manière a assurer que la résistivité p2 de la deuxième couche résistive 15 est fixée à une valeur superieure à la résistivité pl de la première couche résistive 14.
En outre, la FEC du mode de réalisation il lustre comprend une couche isolante 16 constituée de
SiO2 et agencée sur la deuxième couche résistive 15 et une couche de gril le 1/ constituée de Nb, Mo, AI, WSi2 ou analogue et agencée sur la couche isolante 16. La couche de grille î1 et la couche isolante 16 sont pourvues d'ouvertures, agencées de manière à être communes aux deux. Les ouvertures sont agencées d'une manibre à correspondre en position aux emplacements des conducteurs de cathode 12 analogues à une île, si bien que les ouvertures correspondant à chacun des conducteurs de cathode 12 analogues à une île définissent chacun des groupes d'ouvertures.Les ouvertures de chaque groupe ont un émetteur conique 18 agencé en leur sein, tout en étant positionnées sur la couche résistive 13 constituant dans chaque groupe des émetteurs coniques 18.
SiO2 et agencée sur la deuxième couche résistive 15 et une couche de gril le 1/ constituée de Nb, Mo, AI, WSi2 ou analogue et agencée sur la couche isolante 16. La couche de grille î1 et la couche isolante 16 sont pourvues d'ouvertures, agencées de manière à être communes aux deux. Les ouvertures sont agencées d'une manibre à correspondre en position aux emplacements des conducteurs de cathode 12 analogues à une île, si bien que les ouvertures correspondant à chacun des conducteurs de cathode 12 analogues à une île définissent chacun des groupes d'ouvertures.Les ouvertures de chaque groupe ont un émetteur conique 18 agencé en leur sein, tout en étant positionnées sur la couche résistive 13 constituant dans chaque groupe des émetteurs coniques 18.
Ainsi, la structure de couche résistive 13 est constituée de la première couche resistive 14 et de la deuxième couche résistive 15, pour donner une structure à deux couches, d'une manière taisant que la première couche résistive 14 présente la résistivité #1 qui est inférieure à la résistivité p2 de la deuxième couche resistive 15.Une tel le construction permet à la résistance existant entre les émetteurs coniques 18 et les conducteurs de cathode 12 analogues à une île d'être augmentée, maintenant à une valeur uniforne le courant d'émission irradié ou déchargé depuis les émetteurs coniques 18 et réduisant la résistance que l'on a entre les conducteurs de cathode 12 analogues 3 une île et les câblages de cathode il, tout en étant rendue sensiblement égale à la résistivité de la première couche résistive 14, si bien que l'on peut éliminer la nécessité d'augmenter une tension de sortie de la couche de grille 1/.
Egalement, même lorsque la température ambiante augmente, la structure de couche résistive permet d'obtenir une variation de sa résistance imputable à la variation de température qui doit être rendue minimale, du fait qu'elle est constituée par la première couche résistive 14, constituée en a-Si, et par la deuxième couche résistive 15, constituée en Cr203, ayant des caractéristiques de résistance en température différentes de la premiere couche résistîve 14.
Egalement, la FEC du mode de réalisation illustré permet à tous les traitements de morsure d'etre effectués par des techniques de morsure par voie sèche, du fait que la couche la plus haute de la structure à couche résistive présente efficacement une résistance à une morsure par voie sèche.
Dans chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, la structure de couche résistive est constituée en une structure à deux couches. En variante, elle peut être constituée en une structure multicouche constituée de trois couches ou plus, de manière à ajuster de façon mieux appropriée la résistivité de la structure.
Ainsi qu'on peut le voir à partir de ce qui précède, la cathode à émission de champ de la présente invention peut être construite de manière que la structure à couche résistive soit constituée par une pluralité de couches résistives ayant des caractéristiques en température différentes entre elles.Ceci minimise la fluctuation de la résistance observée dans l'ensemble de la couche résistive, meme lorsqu'il y a une augmentation de la température ambiante, de manière à restreindre efficacement la fluctuation du courant d'émission des émetteurs coniques inputable à une variation de la température
Egalement, la FEC de la présente invention peut être construite de manière que la structure à couche résistive soit constituée par au moins deux couches résistives de résistivité différente l'une de l'autre, de manière à rendre la resistance entre les conducteurs de cathode et les émetteurs coniques supérieure à la résistance que l'on a entre les câblages de cathode et les conducteurs de cathode.Ceci permet au courant d'émission d'être maintenu à une valeur unlforne, tout en empêchant une augmentation de la tension de sortie de la couche à électrodes de grille.
Egalement, la FEC de la présente invention peut être construite de manière que la structure à couche résistive soit constituée par au moins deux couches résistives de résistivité différente l'une de l'autre, de manière à rendre la resistance entre les conducteurs de cathode et les émetteurs coniques supérieure à la résistance que l'on a entre les câblages de cathode et les conducteurs de cathode.Ceci permet au courant d'émission d'être maintenu à une valeur unlforne, tout en empêchant une augmentation de la tension de sortie de la couche à électrodes de grille.
En outre, le procédé de la présente invention permet à tous les traitements de morsure d'être effectués par des techniques de morsure par voie sèche, du fait que la couche la plus haute de la structure à couche résistive est constituée d'un matériau qui présente une résistance à la morsure par voie sèche, de manière à simplifier et à stabiliser la fabrication de la FEC.
Bien que des modes de réalisation préférés de 1 invention aient été decrits avec un certain degré de particularisme en référence aux dessins, il est évident que des modifications et des variations sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Il est par conséquent évident que, tout en restant dans le champ des revendications annexées, l'invention peut être mise en pratique autrement que de la maçon décrite spécifiquement.
Claims (7)
1. - Une cathode à émission de champ comprenant
un substrat (100);
une couche de cathode (lé1), une structure en couche résistive (102), une couche isolante (103) et une couche de grille (104) disposées dans l'ordre sur ledit substrat (100) et coopérant avec ledit substrat (100) pour fournir un laminé;
ladite couche de grille et la couche isolante (103) étant dotées de trous (114); et
des émetteurs (115) disposés dans lesdits trous (114), respectivement;
ladite structure en couche résistive (102) étant constituée d'au moins deux couches résistives ayant des caractéristiques thermiques dittérentes l'une de l'autre.
2. - Une cathode à émission de champ selon la revendication 1, dans laquelle ladite structure en couche résistive (102) a une couche supérieure faite en un matériau résistif présentant une résistance à une morsure à sec.
3. - Une cathode à émission de champ comprenant
un substrat (100) pourvu sur le dessus une zone de câblage de cathode sur laquel le sont disposés les câblages de cathode;
ladite zone de câblage de cathode dudit substrat (100) ayant des conducteurs de cathode disposés par dessus, de manière à être séparés desdits câblages de cathode;
une structure en couche résistive (102), une couche isolante (103) et une couche de grille (104) disposés dans l'ordre sur ledit substrat (100) de manière à recouvrir lesdits câblages de cathode et les conducteurs de cathode, afin de coopérer avec ledit substrat (100) pour fournir un lamine;
ladite couche de grille (104) et la couche isolante (103) étant dotées de trous (114); et
des émetteurs (115) disposés dans lesdits trous (114), respectivement;
ladite structure en couche résistive (102) étant constituée d'au moins deux couches résîstives ayant des caractéristiques thermiques différentes l'une de l'autre.
4. - Une cathode à émission de champ selon la revendication 3, dans laquelle ladite structure en couche résistive (102) est construite de tel le sorte qu'une résistance applique sur le dessus entre lesdits conducteurs de cathode et lesdits émetteurs (115) est déterminée de manière à être plus grande que celle appliquée entre desdits câblages de cathode et lesdits conducteurs de cathode.
5. - Une cathode à émission de champ selon la revendication 3, dans laquelle ladite structure en couche résistive (102) a une couche supérieure faite en un matériau résistif présentant une résistance à une morsure à sec.
6. - Une cathode à émission de champ selon la revendication 3, dans laquelle lesdites couches resistives de ladite structure en couche resistive (102) sont constituees en des matériaux ayant des caractéristiques thermiques différentes l'une de 1 'autre, respectivement.
7. - Un procéde de fabrication d'une cathode à émission de champ, conprenant les tapes consistant à
fournir un substrat (100);
disposer par laminage sur ledit substrat (100) et dans l'ordre au moins une couche de cathode (101), une structure en couche résistive (102), une couche isolante (103), une couche de grille (104) de manière à fournir ainsi un laminé;
ladite structure en couche résistive (102) ayant une couche supérieure faite en un matériau résistif présentant une résistance à une morsure à sec;
doter ladite couche de grille (104) et ladite couche isolante (103) de trous (114) par morsure à sec; et
disposer des émetteurs (115) dans lesdits trous (114), respectivement.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20091030 |