FR2748847A1 - Procede de fabrication d'une cathode froide a emission de champ - Google Patents

Procede de fabrication d'une cathode froide a emission de champ Download PDF

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Abstract

Procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ, comprenant les étapes consistant, dans l'ordre, à (a) former une première couche isolante sur un substrat et une première couche d'électrodes sur la première couche isolante, (b) former au moins une ouverture dans la première couche d'électrodes, (c) former une seconde couche isolante sur la première couche d'électrodes et une seconde couche d'électrodes sur la seconde couche isolante, (d) former au moins une ouverture dans la seconde couche d'électrodes, (e) répéter les étapes (c) et (d) un nombre de fois prédéterminé, (f) former une cavité s'étendant depuis une couche d'électrodes en dessus jusqu'au substrat, (g) former une première couche sacrificielle autour d'une première ouverture d'une première couche d'électrodes, (h) former une seconde couche sacrificielle autour d'une seconde ouverture d'une seconde couche d'électrodes et (i) former une électrode d'émetteur sur le substrat avec la première couche sacrificielle utilisée comme masque. La méthode permet de réaliser une cathode froide à émission de champ comportant une électrode de concentration ayant un faible désalignement entre une ouverture de la couche d'électrode et une électrode d'émetteur, du même ordre que celui d'une cathode froide à émission de champ n'ayant pas d'électrode de concentration.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE CATHODE FROIDE A EMISSION
DE CHAMP
CONTEXTE DE L' INVENTION
Domaine de l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ et, plus particulièrement, un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ capable de réduire un angle de divergence de faisceaux d'électrons émis.
DESCRIPTION DE L'ART CONNEXE
Une cathode froide à émission de champ attire l'attention en tant que nouvelle source d'électrons remplaçant une cathode chaude utilisant l'émission thermoionique. Une cathode froide à émission de champ est pourvue de ce qu'on appelle une électrode d'émetteur comportant un bout pointu et émet une masse d'électrons lorsqu'un champ de grande intensité, particulièrement dans la plage de 2 X 107 V/cm à 5 X 107 V/cm ou plus, est produit autour du bout pointu de l'électrode d'émetteur. Par conséquent, les performances d'un dispositif dépendent considérablement de la finesse du bout. On dit qu'un point d'une électrode d'émetteur doit avoir un rayon de courbure égal ou inférieur à des centaines d'angströms.
Afin de produire un champ électrique, il est nécessaire que des électrodes d'émetteur soient disposées avec un espacement entre les électrodes contiguës d'environ 1 m ou inférieur et qu'une tension dans la plage de dizaines à des centaines de volts soit appliquée aux électrodes d'émetteur. Dans un produit actuellement utilisé, des électrodes d'émetteur, dans la plage de milliers à des dizaines de milliers en nombre, sont disposées sur un substrat commun.
Ainsi, une cathode froide à émission de champ est fabriquée, en général, au moyen d'une technologie de traitement fine largement utilisée dans le domaine de la fabrication des semi-conducteurs. Une cathode froide à émission de champ est appliquée à un tube électronique tel qu'un dispositif d'affichage à panneau plat, un microtube à vide, un tube micro-ondes et un tube cathodique (CRT) et une source d'électrons pour divers détecteurs.
Une cathode froide à émission de champ est ce qu'on appelle une cathode froide à émission de champ de type
Spindt, dont une vue en perspective est illustrée sur la figure 1. La cathode froide à émission de champ de type Spindt comprend un substrat électriquement conducteur 51, une pluralité d'électrodes d'émetteur en forme de cônes 56 réalisées en matériau électriquement conducteur et formées sur le substrat 51, une couche isolante 52 formée avec une pluralité de cavités et formée sur le substrat 51 et une électrode de grille 53 formée avec une pluralité d'ouvertures entourant chacune l'électrode d'émetteur 56.
Comme illustré sur la figure 1, les faisceaux d'électrons 59 émis à partir des électrodes d'émetteur 56 sont, dans une certaine mesure, divergents par rapport à un axe s'étendant perpendiculairement aux électrodes d'émetteur 56. Si chacun des faisceaux d'électrons 59 émis à partir de chacune des électrodes d'émetteur 56 présente une plus grande divergence, tous les faisceaux d'électrons 59 émis à partir d'un réseau d'émetteurs présentent, par conséquent, une plus grande divergence. Par exemple, lorsque le réseau d'émetteurs illustré est utilisé pour un affichage à panneau plat, la divergence des faisceaux d'électrons 59 entraîne une excitation du matériau fluorescent d'un élément d'image voisin, résultant en une détérioration de type couplage parasite.
La Publication de brevet japonais non-examiné N" 7122179 a proposé une cathode froide à émission de champ formée avec une électrode de concentration afin de diminuer la divergence des faisceaux d'électrons. Comme illustré sur la figure 21, la cathode froide à émission de champ proposée comprend un substrat 61 comprenant un substrat 61 composé d'un substrat de verre 71, d'une couche électriquement conductrice 72 formée sur le substrat de verre 71 et d'une couche d'arrêt 73 formée sur la couche 72, une pluralité d'électrodes d'émetteur coniques 66 formées sur le substrat 61, une première couche isolante 62 formée sur la couche d'arrêt 73, une électrode de grille 63 formée sur la première couche isolante 62 et formée avec une ouverture entourant un point de l'électrode d'émetteur 66, une seconde couche isolante 64 formée sur la couche d'électrodes de grille 63 et une électrode de concentration 65 formée sur la seconde couche isolante 64 formée avec une ouverture alignée avec l'ouverture formée avec l'électrode de grille 63. Une tension inférieure à une tension appliquée à l'électrode de grille 63 est appliquée à l'électrode de concentration 65 pour, de ce fait, faire converger les faisceaux d'électrons émis à partir des électrodes d'émetteur 66.
Un procédé de fabrication de la cathode froide à émission de champ mentionnée ci-dessus est expliqué cidessous avec référence aux figures 2A à 21.
D'abord, comme illustré sur la figure 2A, la couche électriquement conductrice 72 et la couche d'arrêt 73 sont déposées sur le substrat de verre 71. Ensuite, une couche de dioxyde de silicium (SiO2), en tant que première couche isolante 62, et une couche de niobium (Nb), en tant qu'électrode de grille 63, sont formées sur la couche d'arrêt 73.
Ensuite, comme illustré sur la figure 2B, une couche d'aluminium, en tant que couche de masque 68, est déposée par-dessus l'électrode de grille 63.
Ensuite, une première couche de "résist" (ou de réserve) 75, dessinée par photolithographie, est formée sur la couche de masque 68, comme illustré sur la figure 2C. La couche de masque 68 est gravée avec la première couche de réserve 75 utilisée comme un masque pour, de ce fait, former une couche de masque en forme d'anneau 69, comme illustré sur la figure 2D.
La seconde couche isolante 64 et l'électrode de concentration 65 sont ensuite déposées par-dessus, comme illustré sur la figure 2E.
Ensuite, une seconde couche de "résist" (ou de réserve) 76 est formée par-dessus et est dessinée par lithographie, de sorte que la couche 76 comporte une ouverture d'un diamètre égal à un diamètre externe S du masque en forme d'anneau 69. Ensuite, une gravure ionique réactive (RIE) est exécutée avec la seconde couche de réserve dessinée 76 utilisée comme un masque pour, de ce fait, graver l'électrode de concentration 65 et la seconde couche isolante 64. En conséquence, une première ouverture 78 est formée, dans laquelle le masque en forme d'anneau 69 et l'électrode de grille 63 apparaissent, comme illustré sur la figure 2F.
Ensuite, la couche de niobium ou l'électrode de grille 63 est gravée à sec avec du SF6 et la couche de dioxyde de silicium ou la première couche isolante 62 sont gravées à sec avec du CHF3 toutes deux avec le masque en forme d'anneau 69 utilisé comme un masque pour, de ce fait, former une seconde ouverture 79 dans l'électrode de grille 63 et la première couche isolante 62, comme illustré sur la figure 2G.
Ensuite, comme illustré sur la figure 2H, une vaporisation oblique est réalisée avec la résultante tournée pour, de ce fait, former une couche sacrificielle 77 sur la seconde couche de réserve 76 et, de plus, sur une paroi latérale interne de la première ouverture 78, de sorte qu'une surface d'ouverture de la première ouverture 78 soit pratiquement égale à une surface d'ouverture de la seconde ouverture 79. Ici, la couche sacrificielle 77 est composée de métal tel que du nickel (Ni) et de l'aluminium (Al).
Ensuite, du molybdène (Mo) est vaporisé perpendiculairement sur la couche d'arrêt 73. Etant donné que les particules de molybdène destinées à être déposées sont masquées par une ouverture 77a définie par la couche sacrificielle 77 formée autour de la première ouverture 78, les particules de molybdène sont déposées sur la couche d'arrêt 73 comme si une forme de l'ouverture 77a était projetée sur la couche d'arrêt 73. Les particules de molybdène se déposent également sur la couche sacrificielle 77 pour, de ce fait, former une couche de molybdène 67. De là, avec le dépôt des particules de molybdène sur la couche sacrificielle 77, le diamètre de l'ouverture 77a de la couche sacrificielle 77 est progressivement diminué. Par conséquent, le diamètre du dépôt des particules de molybdène sur la couche d'arrêt 73 est progressivement diminué, résultant en ce qu'une électrode d'émetteur conique 66 est formée, comme illustré sur la figure 2H.
Ensuite, la structure obtenue est trempée dans de l'acide phosphorique pour, de ce fait, enlever la couche de molybdène 67, la couche sacrificielle 77 et la seconde couche de réserve 76. Ainsi, une cathode froide à émission de champ 70 est réalisée, comme illustré sur la figure 21.
Comme illustré sur la figure 3, le masque en forme d'anneau 69 peut être conçu de manière à avoir un diamètre externe plus grand que le diamètre interne de la première ouverture 78. Selon la Publication N" 7122179 mentionnée ci-dessus, cette structure présente un avantage en ce que la précision de concordance pour la formation de la première ouverture 78 peut être diminuée.
Une cathode froide à émission de champ ne comportant pas d'électrode de concentration est proposée dans la demande de brevet japonais N" 7-60886, qui ne constitue pas un art antérieur, mais qui est décrite ci-dessous pour une meilleure compréhension de la présente invention. Comme illustré sur la figure 4A, la cathode froide à émission de champ proposée comprend un substrat 101, une première couche isolante 104 formée sur le substrat 101, une seconde couche isolante 105 formée sur la première couche isolante 104, une électrode de grille 103 formée sur la seconde couche isolante 105 et une électrode d'émetteur 106 formée sur le substrat 101. La cathode illustrée est caractérisée par les deux couches isolantes formées avec des ouvertures de diamètres internes différents.
La formation des deux couches isolantes avec des ouvertures de diamètres internes différents améliore les performances d'isolation entre le substrat 101 et l'électrode de grille 103. Dans la cathode à émission de champ illustrée sur la figure 4A, le diamètre Dg d'une ouverture formée avec l'électrode de grille 103 est égal au diamètre Di d'une ouverture formée avec la seconde couche isolante 105. Cependant, comme illustré sur la figure 4B, le diamètre Dg peut être conçu de manière à être plus grand que le diamètre Di (Dg > Di).
La publication de brevet japonais non-examiné N0 6131970 a proposé un procédé de formation d'une électrode d'émetteur comprenant les étapes consistant à former deux couches sacrificielles. Le procédé proposé est expliqué ci-dessous.
Comme illustré sur la figure 5A, une couche d'oxyde 82, une couche de tungstène 83 et une première couche sacrificielle 91 sont formées sur un substrat 81.
Ensuite, une couche de réserve 89 est formée par-dessus la première couche sacrificielle 91 et est dessinée.
Ensuite, la première couche sacrificielle 91 est formée avec une ouverture par gravure avec la couche de réserve dessinée 89 utilisée comme un masque.
Puis, après l'enlèvement de la couche de réserve 89, une seconde couche sacrificielle 92 est déposée, comme illustré sur la figure 5B. Ensuite, la seconde couche sacrificielle 92 est formée avec une ouverture et, ensuite, une cavité est formée dans la couche de tungstène 83 et la couche d'oxyde 82. Ensuite, des particules de molybdène sont vaporisées sur le substrat 81 pour, de ce fait, former une petite électrode d'émetteur 86, comme illustré sur la figure 5C. En même temps, une couche de molybdène 86a est formée pardessus la seconde couche sacrificielle 92.
La seconde couche sacrificielle 92 est gravée dans des zones sélectives pour, de ce fait, enlever ou décoller la couche de molybdène 86a déposée sur celleci. Ensuite, des particules de molybdène sont vaporisées sur la petite électrode d'émetteur 86 avec la première couche sacrificielle 91 utilisée comme un masque pour, de ce fait, faire croître l'électrode d'émetteur 86, comme illustré sur la figure 5D.
Ensuite, la première couche sacrificielle 91 et une couche de molybdène déposée sur la première couche sacrificielle 91 sont gravées ou décollées. Ainsi, une cathode froide à émission de champ 90 est réalisée, comme illustré sur la figure 5E.
La cathode froide à émission de champ classique mentionnée ci-dessus comprenant une électrode de concentration décrite avec référence aux figures 2A à 21, proposée dans la publication de brevet japonais non-examiné N" 7-122179, présente les problèmes suivants.
Le premier problème est qu'une électrode d'émetteur est formée inclinée si elle est formée près d'un bord externe du substrat et qu'une électrode d'émetteur est formée non-alignée avec une ouverture formée avec une électrode de grille. La raison en est expliquée cidessous avec référence aux figures 6A et 6B.
Un substrat 1 et une source d'évaporation 2 sont positionnés comme illustré sur la figure 6A lorsqu'une couche est formée par un procédé de métallisation sous vide. Des particules destinées à être déposées sont émises perpendiculairement sur une région centrale du substrat 1, c'est-à-dire que des particules sont émises selon un angle d'incidence perpendiculaire au substrat, et des particules destinées à être déposées sont émises selon un plus petit angle d'incidence sur une région plus éloignée de la région centrale du substrat. Des particules destinées à être déposées sont émises sur un bord externe du substrat 1 selon un angle d'incidence o.
La figure 6B est une vue en coupe transversale d'une partie proche du bord externe du substrat 1.
Comme illustré, la couche sacrificielle 77 formée sur la couche d'électrodes 5 agit comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 6. Cependant, la couche sacrificielle 77 agissant comme un masque est située à une certaine distance du substrat sur lequel l'électrode d'émetteur 6 doit être formée. De plus, les particules destinées à être déposées sont pratiquement un flux laminaire parallèle pour la région centrale du substrat 1, mais arrivent aux parties proches du bord externe du substrat 1 selon un angle d'incidence 0. De là, comparé à une cathode froide à émission de champ ne comportant pas d'électrode de concentration dans laquelle une électrode d'émetteur est formée en utilisant une couche sacrificielle comme masque, laquelle couche sacrificielle est formée avec une ouverture et formée sur une électrode de grille, le sommet d'une électrode d'émetteur est rendu plus excentrique par rapport à une ouverture formée avec une électrode de grille et une électrode d'émetteur est formée plus inclinée pour le même angle d'incidence 0, parce que la couche sacrificielle agissant comme un masque est située plus éloignée du substrat sur lequel une électrode d'émetteur doit être formée.
Le second problème consiste en une grande variation de forme des électrodes d'émetteur. Selon la
Publication N 7-122179 mentionnée ci-dessus, comme illustré sur la figure 2H, ceci est dû au fait que le diamètre d'une ouverture de l'électrode de concentration 65 est conçu pour être 1,2-2,0 fois plus grand que le diamètre d'une ouverture de l'électrode de grille 63 et la couche sacrificielle 77 formée autour d'une ouverture de l'électrode de çoncentration 65 est utilisée comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 66. C'est-à-dire que, dans le procédé classique, il est nécessaire de déposer une grande quantité de matériau de couche sacrificielle sur l'électrode de concentration 65 afin d'égaliser le diamètre d'une grande ouverture de l'électrode de concentration 65 avec le diamètre d'une petite ouverture de l'électrode de grille 63.
La couche sacrificielle 77 est formée par vaporisation oblique avec le substrat 71 mis en rotation. Une ouverture formée dans la couche sacrificielle 77 déposée sur la seconde couche de réserve 76 est initialement circulaire, cependant, comme l'épaisseur de la couche sacrificielle 77 est augmentée, l'ouverture comprend une importante déformation de forme. Par conséquent, cette déformation de forme de l'ouverture entraîne la déformation de la forme de l'électrode d'émetteur 66, parce que la forme déformée de l'ouverture est projetée sur la forme de l'électrode d'émetteur 66. Ainsi, on trouve une grande variation de forme dans une pluralité d'électrodes d'émetteur.
Le troisième problème consiste en la faible concevabilité à la fois du diamètre d'une ouverture de l'électrode de concentration 65 et de la distance entre l'électrode de grille 63 et l'électrode de concentration 65, laquelle distance est égale à l'épaisseur de la seconde couche isolante 64. Ce sont des facteurs importants pour la diminution de la divergence des faisceaux d'électrons. Les raisons de la faible concevabilité mentionnée ci-dessus sont que, si une ouverture de l'électrode de concentration 65 est conçue de manière à avoir un plus grand diamètre, la couche sacrificielle 77 doit avoir une plus grande épaisseur, résultant en une difficulté à obtenir une forme correcte d'une électrode d'émetteur, et que, si la seconde couche isolante 64 est conçue de manière à avoir un plus grand diamètre, comme mentionné avec référence au premier problème, il sera difficile pour toutes les électrodes d'émetteur 66, en particulier les électrodes d'émetteur situées près d'un bord externe du substrat 71, de présenter une forme commune.
Le quatrième problème est que les électrodes d'émetteur sont formées en désalignement par rapport à une ouverture de l'électrode de grille sur tout le substrat. La raison est la suivante. Dans le procédé classique, les ouvertures de l'électrode de grille et de l'électrode de concentration sont positionnées l'une par rapport à l'autre au moyen de deux étapes de photolithographie et, de là, il n'est pas possible d'éviter complètement le défaut d'alignement lors de la photolithographie. En conséquence, lorsqu'une électrode d'émetteur est formée dans une ouverture de l'électrode de grille avec l'électrode de concentration comportant une ouverture utilisée comme un masque, l'électrode d'émetteur est formée conformément au défaut d'alignement.
Le cinquième problème est la difficulté de sélection du matériau dont le masque en forme d'anneau 69 est constitué. Dans le mode de réalisation décrit dans la Publication N" 7-122179 mentionnée ci-dessus, le masque en forme d'anneau 69 est constitué d'aluminium et de l'acide phosphorique est utilisé pour le décollement. Cependant, l'aluminium est attaqué par l'acide phosphorique lors de l'exécution du décollement. Si l'aluminium dont le masque en forme d'anneau 69 est constitué est attaqué, la durabilité et/ou la fiabilité d'un dispositif sont détériorées, en particulier dans un dispositif où, comme illustré sur la figure 3, le masque en forme d'anneau 69 est conçu de manière à avoir un diamètre externe plus grand qu'un diamètre interne d'une ouverture de l'électrode de concentration.
Le sixième problème est le dépôt de matériau d'émetteur sur une ouverture de l'électrode de grille.
Dans la publication N" 7-122179 mentionnée ci-dessus, une fois qu'une surface d'une ouverture de la couche sacrificielle 77 formée sur l'électrode de concentration 65 est pratiquement égale à une surface d'une ouverture de l'électrode de grille 63, le matériau d'émetteur est déposé pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 66 sur le substrat. Cependant, des particules du matériau d'émetteur peuvent se déposer sur une ouverture de l'électrode de grille 63 sur laquelle aucune couche sacrificielle n'est formée, du fait d'une déformation d'une ouverture, d'une variation de forme des ouvertures et de l'inexactitude d'un angle d'incidence des particules de vaporisation comme exposé dans le premier problème. De là, certaines particules de vaporisation ne peuvent être enlevées même par décollement.
De même, dans une cathode froide à émission de champ illustrée sur la figure 4B qui n' a pas d'électrode de concentration, mais comporte deux couches isolantes, le matériau d'émetteur peut se déposer sur une partie d'extrémité saillante de la seconde couche isolante 105 et ne peut pas être enlevé même par décollement.
Dans le procédé classique proposé dans la publication de brevet japonais non-examiné N" 6-131970, les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92 sont déposées l'une sur l'autre et, ensuite, des ouvertures sont formées par gravure dans les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92, comme illustré sur la figure 5A. Les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92 sont utilisées comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 86.
Le procédé proposé dans la Publication mentionnée cidessus nécessite de répéter deux fois la vaporisation de matériau d'émetteur et le décollement. De là, afin d'exécuter le procédé, la seconde couche sacrificielle 92 doit pouvoir être enlevée de manière sélective par rapport à la première couche sacrificielle 91.
Ainsi, deux étapes doivent être exécutées séparément, la première pour enlever la première couche sacrificielle 91 et l'autre pour enlever la seconde couche isolante 92. Cela prend beaucoup de temps et rend le procédé plus compliqué. De plus, la seconde couche sacrificielle 92 doit être constituée d'un matériau différent de celui de la première couche sacrificielle 91, ce qui diminue la concevabilité et augmente les coûts de fabrication.
RESUME DE L'INVENTION
Compte tenu des problèmes ci-dessus des procédés antérieurs, c'est un objet de la présente invention de prévoir un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ qui permette d'assurer une concevabilité suffisante à la fois d'un diamètre d'une ouverture d'une électrode de concentration et d'une distance entre une électrode de grille et une électrode de concentration et une plus grande précision de formation des électrodes d'émetteur.
Un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ est prévu comprenant les étapes consistant à, dans l'ordre, (a) former une première couche isolante sur un substrat et, de plus, former une première couche d'électrodes sur la première couche isolante, (b) former au moins une ouverture dans la première couche d'électrodes, (c) former une seconde couche isolante sur la première couche d'électrodes et, de plus, former une seconde couche d'électrodes sur la seconde couche isolante, (d) former au moins une ouverture dans la seconde couche d'électrodes, (e) répéter les étapes (c) et (d) un nombre de fois prédéterminé, (f) former une cavité s'étendant depuis une couche d'électrodes en dessus jusqu'au substrat et (g) former une électrode d'émetteur sur le substrat dans les premières couches isolante et d'électrode.
Le procédé mentionné ci-dessus peut, de plus, comprendre l'étape consistant à (h) former une première couche sacrificielle autour d'une ouverture d'une des couches d'électrodes, auquel cas la première couche sacrificielle agit comme un masque lorsque l'électrode d'émetteur est formée. L'étape (h) est exécutée entre les étapes (f) et (g).
Le procédé peut comprendre, de plus, les étapes consistant à (i) former une première couche sacrificielle (ou "résistive") autour d'une première ouverture d'une première couche d'électrodes et (j) former une seconde couche sacrificielle (ou "résistive") autour d'une seconde ouverture d'une seconde couche d'électrodes, auquel cas la première couche sacrificielle agit comme un masque lorsque l'électrode d'émetteur est formée. Les étapes (i) et (j) sont exécutées entre les étapes (f) et (g).
La cavité est formée à l'étape (f), de préférence par gravure des couches isolantes avec les couches d'électrodes se trouvant sur les couches isolantes utilisées comme masques. Il est préférable qu'une ouverture formée dans une couche d'électrodes présente une surface plus grande qu'une surface d'une ouverture formée dans les couches d'électrodes situées au-dessous de celle-ci.
Il est préférable que la première couche sacrificielle soit formée autour d'une ouverture de la première couche d'électrodes. Lorsque la cavité est formée à l'étape (f), il est préférable que les couches d'électrodes soient gravées par gravure ionique réactive (RIE) et que les couches isolantes soient gravées avec de l'acide fluorhydrique tamponné (BHF).
La première couche sacrificielle est formée à l'étape (g) par vaporisation oblique de matériau de source. Un angle d'incidence du matériau de source à déposer autour de l'ouverture peut être défini de sorte que la vaporisation du matériau de source ne soit pas interrompue par les bords d'une ouverture formée dans une couche en dessus et que le matériau de source se dépose autour d'une ouverture formée dans une couche d'électrodes.
Il est préférable que la première couche sacrificielle soit formée sur une couche d'électrodes en dessus. Lorsque la première couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, le matériau de source peut être déposé selon un premier angle d'incidence défini de sorte que le matériau de source vaporisé obliquement recouvre également une paroi latérale interne d'une ouverture formée dans la couche d'électrodes en dessus. Lorsque la seconde couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, le matériau de source peut être déposé selon un second angle d'incidence défini de sorte que la vaporisation du matériau de source ne soit pas interrompue par les bords d'une ouverture formée dans une couche en dessus et que le matériau de source se dépose sur une paroi latérale interne d'une ouverture formée dans une couche d'électrodes située au-dessous de la couche en dessus.
Il est préférable que la seconde couche sacrificielle présente une densité supérieure à la densité de la première couche sacrificielle. Lorsque la seconde couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, le matériau de source peut être déposé selon un second angle d'incidence défini de sorte que la seconde couche sacrificielle recouvre la première couche sacrificielle selon celui-ci.
Le procédé peut également comprendre l'étape consistant à former une seconde couche sacrificielle (ou "résistive") sur la première couche sacrificielle qui est formée sur une couche en dessus.
Il est préférable que les première et seconde couches sacrificielles soient formées selon des angles d'incidence différents de vaporisation de matériau de source. Les angles d'incidence pour la vaporisation oblique de matériau de source peuvent être modifiés continuellement. Alternativement, l'angle d'incidence peut augmenter ou diminuer depuis un premier angle d'incidence pour former la première couche sacrificielle jusqu'à un second angle d'incidence pour former la seconde couche sacrificielle. L'angle d'incidence peut être modifié en alternance entre des premier et second angles prédéterminés. Les angles d'incidence de vaporisation oblique de matériau de source peuvent être modifiés par étapes.
Il est préférable que la seconde couche sacrificielle comporte une partie formée par vaporisation oblique de matériau de source selon un angle d'incidence de 70 degrés ou supérieur par rapport à un axe perpendiculaire au substrat.
Un procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ est, de plus, prévu comprenant les étapes consistant à, dans l'ordre, (a) former une première couche isolante sur un substrat et, de plus, former une première couche d'électrodes sur la première couche isolante, (b) former au moins une première ouverture dans la première couche d'électrodes, (c) former une seconde couche isolante sur la première couche d'électrodes et, de plus, former une seconde couche d'électrodes sur la seconde couche isolante, (d) former au moins une seconde ouverture dans la seconde couche d'électrodes, (e) répéter les étapes (c) et (d) un nombre de fois prédéterminé, (f) former une cavité s'étendant depuis une couche d'électrodes en dessus jusqu'au substrat, (g) déposer une première couche sacrificielle autour de la seconde ouverture selon un angle d'incidence plus grand, (h) déposer une seconde couche sacrificielle autour de la première ouverture selon un angle d'incidence plus petit et (i) former une électrode d'émetteur sur le substrat avec la seconde couche sacrificielle utilisée comme un masque.
Encore un autre procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ est prévu comprenant les étapes consistant à, dans l'ordre, (a) former une première couche isolante sur un substrat et, de plus, former une seconde couche isolante sur la première couche isolante, (b) former une couche d'électrodes sur la seconde couche isolante, (c) former une cavité à travers la couche d'électrodes et les première et seconde couches isolantes de sorte que la seconde couche isolante déborde vers l'intérieur de la cavité au-delà de la première couche isolante et de la couche d'électrodes, (d) former une première couche sacrificielle recouvrant la couche d'électrodes et une partie saillante de la seconde couche isolante avec celle-ci en déposant un matériau de couche sacrificielle selon un premier angle, (e) former une seconde couche sacrificielle uniquement au-dessus de la couche d'électrodes en déposant un matériau de couche sacrificielle selon un second angle et (f) former une él
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 est une vue en perspective illustrant une cathode froide à émission de champ, sans excitation extérieure, de type Spindt.
Les figures 2A à 21 sont des vues en coupe transversale d'une cathode à émission de champ, sans excitation extérieure, comportant une électrode de concentration, illustrant les étapes respectives d'un procédé classique de fabrication de la susdite.
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ classique comportant une électrode de concentration.
Les figures 4A à 4B sont des vues en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ sans excitation extérieure ne comportant pas d'électrode de concentration, mais comportant deux couches isolantes.
Les figures 5A à 5E sont des vues en coupe transversale d'une cathode à émission de champ sans excitation extérieure, illustrant les étapes respectives d'un procédé classique de fabrication de la susdite utilisant deux couches sacrificielles.
La figure 6A est une vue schématique illustrant la relation de position relative entre un substrat et une source de vaporisation.
La figure 6B est une vue en coupe transversale d'une partie proche d'un bord externe d'un substrat illustré sur la figure 6A.
Les figures 7A à 71 sont des vues en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ, illustrant les étapes respectives d'un procédé de fabrication de la susdite selon le premier mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 8A à 8C sont des vues en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ, illustrant les étapes respectives d'un procédé de fabrication de la susdite selon le second mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 9A à 9C sont des vues en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ, sans excitation extérieure, illustrant les étapes respectives d'un procédé de fabrication de la susdite selon le troisième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 10A à 10C sont des vues en coupe transversale d'une cathode froide à émission de champ, sans excitation extérieure, illustrant les étapes respectives d'un procédé de fabrication de la susdite selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention.
Les figures 11A à îlG sont des vues en coupe transversale d'un procédé de fabrication de la susdite selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Un procédé selon le premier mode de réalisation de la présente invention est expliqué ci-dessous avec référence aux figures 7A à 71.
Comme illustré sur la figure 7A, une couche d'oxyde 12, en tant que première couche isolante, est formée sur un substrat de silicium 11 d'une épaisseur d'environ 0,5 pm. Ensuite, une couche de tungstène, en tant qu'électrode de grille électriquement conductrice 13, est déposée par-dessus la couche d'oxyde 12, sur une épaisseur d'environ 0,2 pm, par pulvérisation cathodique. Ensuite, une première couche d'agent de réserve (ou "résist") 21 est déposée par-dessus la couche de tungstène 13 et est dessinée par photolithographie avec une pluralité d'ouvertures circulaires (une seule d'entre elles est illustrée sur la figure 7A) ayant chacune un diamètre d'environ 0,6 plm .
Ensuite, l'électrode de grille 13 est gravée avec la première couche d'agent de réserve 21 utilisée comme un masque par gravure ionique réactive (RIE) en employant un gaz de mélange comprenant les gaz SF6 et
Hbr pour, de ce fait, former une ouverture 25 dans l'électrode de grille 13. Ensuite, la première couche d'agent de réserve 21 est enlevée, comme illustré sur la figure 7B.
Ensuite, une couche de dioxyde de silicium (SiO2) 14, en tant que seconde couche isolante, est formée sur une épaisseur d'environ 0,5 Hm, par-dessus la structure obtenue, par déposition en phase gazeuse par procédé chimique (CVD) . Une couche de tungstène 15, en tant qu'électrode de concentration (ou de focalisation) électriquement conductrice, est formée sur une épaisseur d'environ 0,2 pm sur la couche de dioxyde de silicium 14 par pulvérisation cathodique. Ensuite, une seconde couche d'agent de réserve 22 est déposée pardessus l'électrode de concentration 15 et est dessinée par photolithographie afin de comporter une ouverture 22a ayant un diamètre d'environ 1,6 pm alignée avec l'ouverture de grille 25, comme illustré sur la figure 7C.
Ensuite, l'électrode de concentration 15 est gravée avec la seconde couche d'agent de réserve dessinée 22 utilisée comme un masque par gravure ionique réactive en employant un gaz de mélange comprenant les gaz SF6 et Hbr et, de même, la seconde couche isolante 14 et gravée par gravure ionique réactive en employant un gaz de mélange comprenant les gaz CF4 et Ar pour, de ce fait, faire apparaître l'électrode de grille 13 et la première couche isolante 12, comme illustré sur la figure 7D.
Après l'enlèvement de la seconde couche d'agent de réserve 22, la première couche isolante 12 est gravée par gravure ionique réactive présentant une sélectivité à la fois par rapport à l'électrode de grille 13 et à l'électrode de concentration 15 et en employant un gaz de mélange comprenant les gaz CF4 et Ar, de sorte qu'il reste seulement une épaisseur d'environ 0,1 Fm de la première couche isolante 12, comme illustré sur la figure 7E. Ensuite, les première et seconde couches isolantes 12 et 14 sont davantage gravées avec de l'acide fluorhydrique tamponné (BHF) pour, de ce fait, entraîner l'électrode de grille 13 et l'électrode de concentration 15 à déborder horizontalement au-delà des première et seconde couches isolantes 12 et 14, respectivement, comme illustré sur la figure 7F.
Ainsi, la combinaison de la gravure ionique réactive et de la gravure humide en employant du BHF évite une gravure excessive du substrat de silicium 11.
Lorsqu'un gaz de mélange comprenant du CF4 et de l'Ar est utilisé comme gaz de traitement, un taux de sélection de gravure entre le dioxyde de silicium et le tungstène est d'environ 50:1 et, de là, le problème de gravure des surfaces à la fois de l'électrode de concentration 15 et de l'électrode de grille 13 ne se pose pas.
Il n'est plus nécessaire dans le mode de réalisation présent d'utiliser une électrode en forme d'anneau, laquelle devait absolument être utilisée dans les procédés classiques et, de là, il n' est plus nécessaire de sélectionner le matériau afin d'assurer une sélectivité pour des gravures compliquées. Par conséquent, le présent mode de réalisation peut être facilement appliqué aux procédés utilisés actuellement.
Dans le présent mode de réalisation, une cathode froide à émission de champ (sans excitation extérieure) est décrite comme comportant deux électrodes, spécifiquement l'électrode de grille 13 et l'électrode de concentration 15 formée par-dessus l'électrode de grille 13 avec la seconde couche isolante 14 prise en sandwich entre celles-ci. Cependant, on devrait noter qu'on pourrait former trois électrodes ou plus dans une cathode froide à émission de champ, auquel cas les étapes suivantes sont répétées : former une couche isolante et une couche d'électrodes électriquement conductrice sur une couche d'électrodes déjà formée, former une ouverture ou des ouvertures dans la couche d'électrodes, former de nouveau une couche isolante et une couche d'électrodes électriquement conductrice sur une couche d'électrodes déjà formée et graver les couches isolantes avec les couches d'électrodes déposées juste sur celles-ci utilisées comme un masque.
De nouveau avec référence à la figure 7F, une électrode d'émetteur est formée sur le substrat de silicium 11 comme suit. Tandis que le substrat de silicium 11 tourne autour d'un axe perpendiculaire au substrat 11, de l'oxyde d'aluminium (au203) est métallisé sous vide obliquement sur une résultante pour, de ce fait, former une couche sacrificielle 30, comme illustré sur la figure 7G. Un angle d'incidence O 0 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé de manière à être un angle selon lequel la vaporisation d'oxyde d'aluminium n' est pas interrompue par les bords supérieurs d'une ouverture 26 formée dans l'électrode de concentration 15 et l'oxyde d'aluminium se dépose sur une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25. Dans le présent mode de réalisation, la couche sacrificielle 30 est formée selon un angle d'incidence d'environ 50 degrés. En conséquence, comme illustré sur la figure 7G, la couche sacrificielle 30 recouvre une surface supérieure de l'électrode de concentration 15 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de concentration 26 selon celui-ci et une couche sacrificielle 30G recouvre une surface supérieure exposée de l'électrode de grille et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25.
Il est possible de contrôler la hauteur de l'électrode d'émetteur 16 en faisant varier l'épaisseur de la couche sacrificielle 30G. Dans le présent mode de réalisation, la couche sacrificielle est formée de manière à avoir une épaisseur comprise entre 0,2 pm et 0,5 pm, les deux valeurs étant des valeurs converties en épaisseurs obtenues lorsque l'oxyde d'aluminium est vaporisé perpendiculairement sur un substrat.
Ensuite, comme illustré sur la figure 7H, du molybdène est métallisé sous vide perpendiculairement au substrat 11 pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 16. Lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, la couche sacrificielle 30G agit comme un masque pour les particules de molybdène.
Simultanément à la formation de l'électrode d'émetteur 16, un dépôt en forme d'ombrelle 17 présentant une coupe en forme de V inversé, comme illustré sur la figure 7H, est déposée sur la couche sacrificielle 30G et une couche de molybdène 18 est formée sur l'électrode de concentration 15.
Ensuite, les couches sacrificielles 30 et 30G sont gravées avec de l'acide phosphorique pour, de ce fait, décoller le dépôt en forme d'ombrelle 17 et la couche de molybdène 18. Ainsi, la cathode froide à émission de champ 10 est réalisée, comme illustré sur la figure 71.
Selon le présent mode de réalisation, comme mentionné précédemment, la couche sacrificielle 30G formée sur l'électrode de grille 13 et comportant une ouverture agit comme un masque lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, l'électrode d'émetteur 16 étant, de ce fait, située au centre de l'ouverture d'électrode de grille 25. Ainsi, un champ électrique est produit symétriquement autour d'un point de l'électrode d'émetteur 16, résultant en une émission stable.
De plus, le masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 16 est situé plus près du substrat 11 que l'électrode de concentration 15, c'est-à-dire que le masque est formé sur l'électrode de grille 13, il est possible d'éviter une déformation de forme des électrodes d'émetteur 16 situées à proximité d'un bord externe d'un substrat, même si un substrat de grande taille est utilise.
Lorsqu'un rapport d'un diamètre de l'ouverture d'électrode de concentration 26 sur un diamètre de l'ouverture d'électrode de grille 25 est relativement élevé (le rapport dans le présent mode de réalisation est de 1,6/0,6 = 2,7), une ouverture d'un masque présente plus d'inégalités du fait d'un important dépôt d'une couche sacrificielle dans un procédé classique pour former un masque sur l'électrode de concentration 15. Par contraste, en formant un masque sur l'électrode de grille 13 comme le présent mode de réalisation, il est possible de former une couche sacrificielle relativement mince.
Ainsi, la couche sacrificielle 30G forme un masque définissant une ouverture ayant une forme assez proche d'une forme de l'ouverture d'électrode de grille 25, résultant en ce que les électrodes d'émetteur 16, ayant une forme à laquelle une forme de l'ouverture de masque est projetée, peuvent être formées de manière uniforme.
De plus, il y a moins de variation du diamètre des ouvertures 25 et 26, les électrodes d'émetteur 16 ayant, de ce fait, une hauteur uniforme. De là, chacune des électrodes d'émetteur peut présenter des performances d'émission uniformes dans un réseau d'émetteur dans lequel une pluralité des électrodes d'émetteur 16 sont agencées.
Dans le mode de réalisation mentionné ci-dessus, le substrat électriquement conducteur 11 est utilisé.
Alternativement, un substrat isolant peut être utilisé tel que du verre et de la céramique comprenant une couche mince électriquement conductrice déposée sur sa surface supérieure. Une structure en couches peut être utilisée comme substrat qui comprend une couche résistive, telle qu'une couche de silicium dopée au phosphore ou au bore, et une couche électriquement conductrice déposée sur la couche résistive.
Bien que le présent mode de réalisation emploie la pulvérisation cathodique et la déposition en phase gazeuse par procédé chimique pour la formation d'une couche isolante et d'une électrode, les hommes du métier peuvent comprendre qu'un autre matériau et un autre procédé peuvent être employés. Par exemple, une couche isolante peut être constituée d'azoture de silicium, de dioxyde d'aluminium et de composés de ceux-ci et une couche électriquement conductrice peut être constituée de métal réfractaire tel que du molybdène et du niobium ou une combinaison siliciée de ceux-ci. La métallisation sous vide et le plaquage ionique peuvent être employés au lieu de la pulvérisation cathodique et de la déposition en phase gazeuse par procédé chimique.
Dans le présent mode de réalisation, l'ouverture d'électrode de grille 25 a un diamètre de 0,6 pm et la seconde couche isolante a une épaisseur de 0,5 um et l'ouverture d'électrode de concentration 26 a un diamètre de 1,6 pm. Cependant, on devrait noter que le diamètre et l'épaisseur ne sont pas limités à ces valeurs.
Dans le présent mode de réalisation, les couches d'électrodes sont constituées de tungstène et les couches isolantes sont constituées de dioxyde de silicium. Cependant, les couches d'électrodes et isolantes peuvent être constituées d'autres matériaux, à moins que les matériaux choisis aient un taux de sélection de gravure suffisant en pratique, par rapport aux électrodes, pendant la gravure de la première couche isolante 12.
Un procédé selon le second mode de réalisation est expliqué ci-dessous avec référence aux figures 8A à 8C.
Les figures 8A à 8C illustrent les étapes à exécuter une fois qu'une couche sacrificielle est formée. Les étapes à exécuter avant la formation d'une couche sacrificielle sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation qui a été expliqué avec référence aux figures 7A à 7F.
Comme illustré sur la figure 8A, de l'oxyde d'aluminium (au203) est métallisé sous vide obliquement sur la structure obtenue, avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat pour, de ce fait, former une première couche sacrificielle 31 uniquement sur l'électrode de concentration 15. La première couche sacrificielle 31 facilite l'enlèvement d'une couche de molybdène 18 qui sera déposée sur l'électrode de concentration 15 dans une étape ultérieure. Un angle d'incidence O 11 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé de manière à être un angle selon lequel la première couche sacrificielle 31 recouvre selon celui-ci une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de concentration 26. Dans le second mode de réalisation, l'angle d'incidence O 11 est déterminé pour etre d'environ 80 degrés. La première couche sacrificielle 31 est formée de manière à avoir une épaisseur d'environ 0,02 pm ou plus qui est une valeur convertie en épaisseur obtenue lorsque l'oxyde d'aluminium est vaporisé perpendiculairement sur un substrat.
La première couche sacrificielle 31 est constituée de particules d'oxyde d'aluminium ayant été émises selon un angle O 11 relativement grand, de sorte que les particules soient déposées sur l'électrode de concentration 15 selon un angle relativement petit réalisé entre l'électrode de concentration 15 et les particules. De là, la première couche sacrificielle 31 a une densité plus faible que celle d'une couche formée sur un substrat en émettant des particules presque perpendiculairement au substrat et, de là, a un taux de gravure supérieur à celui de la couche mentionnée cidessus par rapport à une solution de gravure commune.
Comme illustré sur la figure 8B, de l'oxyde d'aluminium (A1203) est métallisé sous vide obliquement sur la première couche sacrificielle 31 selon un angle d'incidence O 12 avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat 11 pour, de ce fait, former une seconde couche sacrificielle 32.
L'angle d'incidence O 12 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé pour être un angle selon lequel la vaporisation d'oxyde d'aluminium n' est pas interrompue par les bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de concentration 26 recouverte de la première couche sacrificielle 31 et selon lequel l'oxyde d'aluminium se dépose également sur une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25. Dans le second mode de réalisation, l'angle d'incidence O 12 est choisi pour être d'environ 50 degrés. En conséquence, comme illustré sur la figure 8B, la seconde couche sacrificielle 32 recouvre selon celui-ci la première couche sacrificielle 31 formée sur l'électrode de concentration 15 et une seconde couche sacrificielle 32G recouvre selon celui-ci une partie d'extrémité distale de l'électrode de grille 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25. Les secondes couches sacrificielles 32 et 32G y définissent toutes deux une ouverture.
Ensuite, comme illustré sur la figure 8C, du molybdène est métallisé sous vide perpendiculairement au substrat 11 pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 16. Lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, la seconde couche sacrificielle 32G formée sur l'électrode de grille 13 agit comme un masque pour les particules de molybdène. Simultanément à la formation de l'électrode d'émetteur 16, un dépôt en forme d'ombrelle 17 ayant une coupe en forme de V inversé est déposé sur la seconde couche sacrificielle 32G et une couche de molybdène 18 est formée sur la seconde couche sacrificielle 32.
Ensuite, les première et secondes couches sacrificielles 31, 32 et 32G sont gravées avec de l'acide phosphorique pour, de ce fait, décoller le dépôt en forme d'ombrelle 17 et la couche de molybdène 18. Ainsi, la cathode à émission de champ sans excitation extérieure 10 est réalisée, comme illustré sur la figure 71.
Lors de la gravure des couches sacrificielles, la solution de gravure, qui est de l'acide phosphorique dans le second mode de réalisation, pénètre dans les couches sacrificielles à travers leurs surfaces latérales et progresse transversalement dans les couches sacrificielles à mesure que la solution de gravure attaque les couches sacrificielles. En particulier, il existe une grande surface des couches sacrificielles sur l'électrode de concentration 15 et, donc, il faudrait un temps relativement long pour les graver. Cependant, étant donné que la première couche sacrificielle 31 ayant une faible densité est formée à l'avance sur l'électrode de concentration 15 dans le second mode de réalisation, il est possible d'enlever une grande surface de la couche de molybdène 18 formée sur l'électrode de concentration 15 en peu de temps.
Seule la seconde couche sacrificielle 32G ayant une densité relativement élevée est formée sur l'électrode de grille 13. Ainsi, il est possible d'uniformiser la forme des électrodes d'émetteur 16 qui sont formées en utilisant les secondes couches sacrificielles 32G définissant une ouverture à l'intérieur de celles-ci au-dessus du substrat 11 où l'électrode d'émetteur 16 doit être formée.
Afin d'enlever le dépôt en forme d'ombrelle 17 formé sur l'électrode de grille 13, il est nécessaire de graver la seconde couche sacrificielle 32G ayant un taux de gravure relativement faible. Cependant, une distance de gravure transversale est seulement de quelques microns (um), au plus. Etant donné qu'une distance de gravure transversale sur l'électrode de concentration 15 est de quelques millimètres, le temps nécessaire pour la gravure de la seconde couche sacrificielle 32G n'a pas du tout d'importance.
Selon le second mode de réalisation, il est possible d'enlever un dépôt superflu, tel que la couche de molybdène 18 et le dépôt en forme d'ombrelle 18 avec certitude et en peu de temps dans l'étape de décollement qui doit être exécutée après la vaporisation de molybdène. Les inventeurs ont réalisé des expériences concernant l'angle d'incidence O 11 de vaporisation d'oxyde d'aluminium pour la formation de la première couche sacrificielle 32 et ont confirmé que la période de temps nécessaire pour le décollement peut être raccourcie de manière significative lorsque l'angle d'incidence O 11 est de 70 degrés ou plus.
Comme mentionné précédemment, le procédé présenté dans la Publication de brevet japonais non-examiné NO 6-131970 emploie les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92 (voir figures 5A à 5E). Dans ce procédé, les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92 sont déposées l'une sur l'autre. Les première et seconde couches sacrificielles 91 et 92 sont toutes deux utilisées comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 86. Le procédé doit répéter deux fois la vaporisation de matériau d'émetteur et le décollement. De là, afin d'exécuter le procédé, la seconde couche sacrificielle 92 doit pouvoir être enlevée de manière sélective par rapport à la première couche sacrificielle 91.
Par contraste, les première et secondes couches sacrificielles 31, 32 et 32G ne sont pas déposées les unes sur les autres dans le second mode de réalisation.
La première couche sacrificielle 31 est formée dans le but de réaliser le décollement en moins de temps et n'agit pas comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur 16. Seule la seconde couche sacrificielle 32G agit comme un masque. De plus, les première et secondes couches sacrificielles 31, 32 et 32G sont gravées simultanément au premier décollement.
Ainsi, l'homme de l'art comprendra facilement que le second mode de réalisation est relativement différent du point de vue structure par rapport à la Publication mentionnée ci-dessus.
Un procédé selon le troisième mode de réalisation est expliqué ci-dessous avec référence aux figures 9A à 9C. Les figures 9A à 9C illustrent les étapes à exécuter après la formation d'une couche sacrificielle.
Les étapes à exécuter avant la formation d'une couche sacrificielle sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation qui a été expliqué avec référence aux figures 7A à 7F.
Comme illustré sur la figure 9A, de l'oxyde d'aluminium (A1203) est métallisé sous vide obliquement avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat pour, de ce fait, former une première couche sacrificielle 33. Un angle d'incidence O 21 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé pour être un angle selon lequel la vaporisation d'oxyde d'aluminium n' est pas interrompue par les bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et selon lequel l'oxyde d'aluminium se dépose à la fois sur une surface supérieure exposée de la grille d'électrode 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25. Dans le troisième mode de réalisation, l'angle d'incidence O 21 est déterminé pour être d'environ 50 degrés. En conséquence, comme illustré sur la figure 9A, la première couche sacrificielle 33 recouvre selon celuici une surface supérieure de l'électrode de concentration 15 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et une première couche sacrificielle 33G recouvre selon celuici une surface supérieure exposée de l'électrode de grille 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25.
Ensuite, comme illustré sur la figure 9B, de l'oxyde d'aluminium (au203) est métallisé sous vide obliquement sur la première couche sacrificielle 33 selon un angle d'incidence O 22 avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat 11 pour, de ce fait, former une seconde couche sacrificielle 34 sur la première couche sacrificielle 33. Comme mentionné plus loin, la seconde couche sacrificielle 34 facilite l'enlèvement d'une couche de molybdène 18 déposée sur l'électrode de concentration 15 pendant la formation de l'électrode d'émetteur 16.
L'angle d'incidence O 22 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé pour être un angle selon lequel la seconde couche sacrificielle 34 est formée recouvrant la première couche sacrificielle selon celui-ci. Dans le troisième mode de réalisation, l'angle d'incidence O 22 est déterminé pour être d'environ 80 degrés. La seconde couche sacrificielle 34 est formée de manière à avoir une épaisseur d'environ 0,02 um ou plus qui est une valeur convertie en épaisseur obtenue lorsque l'oxyde d'aluminium est vaporisé perpendiculairement sur un substrat.
La seconde couche sacrificielle 34 est constituée de particules d'oxyde d'aluminium ayant été émises selon un angle O 22 relativement grand, de sorte que les particules soient déposées sur la première couche sacrificielle 33 selon un angle relativement petit réalisé entre la première couche sacrificielle 33 et les particules. De là, la seconde couche sacrificielle 34 a une densité plus faible que celle d'une couche formée sur un substrat en émettant des particules d'oxyde d'aluminium pratiquement perpendiculairement au substrat et, de là, a un taux de gravure plus élevé que la couche mentionnée ci-dessus par rapport à une solution de gravure commune.
Ensuite, comme illustré sur la figure 9C, du molybdène est métallisé sous vide perpendiculairement au substrat 11 pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 16 sur le substrat 11. Lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, la première couche sacrificielle 33G formée sur l'électrode de grille 13 agit comme un masque pour les particules de molybdène.
Simultanément à la formation de l'électrode d'émetteur 16, un dépôt en forme d'ombrelle 17 ayant une coupe en forme de V inversé est déposé sur la première couche sacrificielle 33G et une couche de molybdène 18 est formée sur la seconde couche sacrificielle 34.
Ensuite, les premières et seconde couches sacrificielles 33, 33G et 34 sont gravées avec de l'acide phosphorique pour, de ce fait, décoller le dépôt en forme d'ombrelle 17 et la couche de molybdène 18. Ainsi, la cathode froide à émission de champ 10 est réalisée, comme illustré sur la figure 71.
Etant donné que la seconde couche sacrificielle 34 est gravée à une grande vitesse, la couche de molybdène 18 formée sur l'électrode de concentration 15 est décollée en peu de temps. Ensuite, la première couche sacrificielle 33 formée sur l'électrode de concentration 15 est exposé à l'extérieur et, de là, exposée à la solution de gravure. La première couche sacrificielle 33 a un taux de gravure inférieur à celui de la seconde couche sacrificielle 34. Cependant, ce qu'il faut faire c' est graver la première couche sacrificielle 33 dans le sens de l'épaisseur et, ainsi, la gravure de la première couche sacrificielle 33 est terminée en peu de temps.
Afin d'enlever le dépôt en forme d'ombrelle 17 formé sur l'électrode de grille 13, il est nécessaire de graver la première couche sacrificielle 33G ayant un taux de gravure relativement faible. Cependant, le temps nécessaire pour graver la première couche sacrificielle 33G n'a pas du tout d'importance pour la même raison que celle exposée pour le second mode de réalisation.
Si l'ouverture d'électrode de grille 25 a un diamètre presque égal au diamètre de l'ouverture d'électrode de concentration 26, l'angle d'incidence8 21 de vaporisation d'oxyde d'aluminium, qui est déterminé pour être l'angle selon lequel la vaporisation d'oxyde d'aluminium n' est pas interrompue par les bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et selon lequel l'oxyde d'aluminium se dépose à la fois sur une surface supérieure exposée de l'électrode de grille 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25, doit être déterminé de manière à etre un petit angle. C'est-àdire que l'oxyde d'aluminium doit être vaporisé sur le substrat 11 presque perpendiculairement, mais en formant, de manière significative, un léger angle par rapport à un axe vertical. Cependant, si l'angle d'incidence O 21 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé pour être petit, l'oxyde d'aluminium peut se déposer sur une partie inférieure d'une paroi latérale interne de la première couche isolante 12. Si l'angle d'incidence O 21 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé de manière à être relativement petit, l'oxyde d'aluminium peut se déposer sur une surface supérieure du substrat 11 sur lequel l'électrode d'émetteur 16 doit être formée, résultant en une détérioration de l'adhérence de l'électrode d'émetteur 16 sur le substrat 11.
Dans le troisième mode de réalisation, avant que l'ouverture d'électrode de concentration 26 ne soit couverte par la seconde couche sacrificielle 34, la première couche sacrificielle 33G est formée, laquelle agira comme un masque lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16. De là, un angle d'incidence selon lequel l'oxyde d'aluminium est vaporisé sur l'ouverture d'électrode de grille 25 pour, de ce fait, former une couche sacrificielle qui agira comme un masque lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16 peut être déterminé pour être plus grand dans le troisième mode de réalisation que celui du second mode de réalisation. Spécifiquement, l'angle d'incidence O 21 dans le troisième mode de réalisation (voir figure 9A) peut être déterminé de manière à être plus grand que l'angle d'incidence O 12 dans le second mode de réalisation (voir figure 8B). Ceci procure un avantage en ce que, lorsque l'ouverture d'électrode de grille 25 a un diamètre presque égal au diamètre de l'ouverture d'électrode de concentration 26, ou lorsque la seconde couche isolante 14 est relativement épaisse, les particules d'oxyde d'aluminium vaporisées n'atteignent pas le substrat 11 sur lequel l'électrode d'émetteur 16 doit être formée et, de là, les conditions pour la formation de la première couche sacrificielle 33G peuvent être étendues.
Un procédé selon le quatrième mode de réalisation est expliqué ci-dessous avec référence aux figures 10A à 10C. Les figures 10A à 10C illustrent les étapes à exécuter après la formation d'une couche sacrificielle.
Les étapes à exécuter avant la formation d'une couche sacrificielle sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation qui a été expliqué avec référence aux figures 7A à 7F.
Comme illustré sur la figure 10A, de l'oxyde d'aluminium (au203) est ensuite métallisé sous vide obliquement avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat pour, de ce fait, former une première couche sacrificielle 35. Un angle d'incidence O 31 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé de manière à être un angle selon lequel la vaporisation d'oxyde d'aluminium n'est pas interrompue par les bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et selon lequel l'oxyde d'aluminium se dépose à la fois sur une surface supérieure exposée de l'électrode de grille 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25. Dans le présent mode de réalisation, l'angle d'incidence O 31 est déterminé pour être d'environ 50 degrés. En conséquence, comme illustré sur la figure 10A, la première couche sacrificielle 35 recouvre selon celui-ci une surface supérieure de l'électrode de concentration 15 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et recouvre, de plus, selon celui-ci une surface supérieure exposée de l'électrode de grille 13 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de grille 25.
Ensuite, comme illustré sur la figure 10B, on fait varier un angle d'incidence de manière continue ou par étapes depuis l'angle O 31 jusqu'à un angle O 32 avec le substrat 11 mis en rotation et de l'oxyde d'aluminium métallisé sous vide de manière continue obliquement. Ici, l'angle d'incidence O 32 est un angle selon lequel l'oxyde d'aluminium n' atteint pas l'ouverture d'électrode de grille 25, mais recouvre selon celui-ci la première couche sacrificielle 35 ayant déjà été formée sur l'électrode de concentration 15. Dans le présent mode de réalisation, l'angle d'incidence O 32 est déterminé pour être d'environ 80 degrés. En continuant la vaporisation d'oxyde d'aluminium selon l'angle d'incidence O 32, comme illustré sur la figure 10B, une seconde couche sacrificielle 35a recouvre selon celui-ci la première couche sacrificielle 35 formée sur l'électrode de concentration 15 et une paroi latérale interne de l'ouverture d'électrode de concentration 26 et recouvre, de plus, selon celui-ci une paroi latérale de la seconde couche isolante 14.
Ensuite, comme illustré sur la figure 10C, du molybdène est métallisé sous vide perpendiculairement au substrat 11 pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 16 sur le substrat 11. Lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, la première couche sacrificielle 35 formée sur l'électrode de grille 13 agit comme un masque pour les particules de molybdène.
Simultanément à la formation de l'électrode d'émetteur 16, un dépôt en forme d'ombrelle 17 ayant une coupe en forme de V inversé est déposé sur la première couche sacrificielle 35 et une couche de molybdène 18 est formée sur la seconde couche sacrificielle 35a.
Ensuite, les première et seconde couches sacrificielles 35 et 35a sont gravées avec de l'acide phosphorique pour, de ce fait, décoller le dépôt en forme d'ombrelle 17 et la couche de molybdène 18.
Ainsi, la cathode froide à émission de champ 10 est réalisée, comme illustré sur la figure 71.
Sur les figures 10A et 10B, il semble que le substrat 11 soit fixe et qu'une source de vaporisation (non illustrée) se déplace. Dans la métallisation sous vide réelle, une source de vaporisation est disposée au-dessous d'un dispositif de formation de couche étant donné que le matériau de vaporisation doit être fondu dans la source de vaporisation et le substrat est supporté par un support de substrat disposé au-dessus de la source de vaporisation. Le support de substrat est conçu pour tourner autour d'un axe perpendiculaire au substrat et un dispositif pour tourner le support de substrat peut être incliné par rapport à l'axe. Ainsi, l'angle d'incidence de vaporisation d'oxyde d'aluminium peut être ajusté conformément à un angle d'inclinaison du support de substrat et, de là, l'angle d'incidence de vaporisation d'oxyde d'aluminium peut être modifié même lorsque l'oxyde d'aluminium est vaporisé sur un substrat.
Dans les second et troisième modes de réalisation mentionnés ci-dessus, les étapes de vaporisation d'oxyde d'aluminium doivent être exécutées deux fois pour la formation des couches sacrificielles. Par contraste, selon le quatrième mode de réalisation mentionné ci-dessus, la couche sacrificielle peut etre formée en exécutant la vaporisation une seule fois, résultant en une amélioration de la production.
Dans le quatrième mode de réalisation, étant donné qu'on fait varier l'angle d'incidence continuellement ou par intermittence, la couche sacrificielle 35a est formée sur une paroi latérale interne de la seconde couche isolante 14, comme illustré sur la figure 10B.
De là, même si les particules de vaporisation de molybdène dispersées par les molécules de gaz résiduelles pendant la formation de l'électrode d'émetteur 16 approchent d'une paroi latérale interne de la seconde couche isolante 14, ces particules se déposent sur la couche sacrificielle 35a. Ces particules de vaporisation telles que déposées sur la couche sacrificielle 35a peuvent être enlevées dans l'étape de décollement et, donc, la caractéristique d'isolation entre l'électrode de grille 13 et l'électrode de concentration 15 n'est pas détériorée.
Dans le quatrième mode de réalisation mentionné cidessus, l'angle d'incidence pour la formation de la seconde couche sacrificielle 35a est modifié de manière croissante, spécifiquement il varie de 50 degrés à 80 degrés. Au contraire, on peut modifier l'angle d'incidence de manière décroissante, par exemple, de 80 degrés à 50 degrés. Alternativement, l'angle d'incidence peut être modifié en alternance entre deux angles prédéterminés.
Un procédé selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention est expliqué ci-dessous avec référence aux figures IlA à 11G.
Comme illustré sur la figure 11A, une couche de dioxyde de silicium (SiO2) 41, en tant que première couche isolante, est formée sur un substrat de silicium 11 d'une épaisseur d'environ 0,4 pm. Ensuite, une couche d'azoture de silicium (Si3N4) 42, en tant que seconde couche isolante, est formée sur la première couche isolante 41 d'une épaisseur d'environ 0,1 um par déposition en phase gazeuse par procédé chimique.
Ensuite, une couche de tungstène (W), en tant qu'électrode de grille électriquement conductrice 13, est déposée par-dessus la seconde couche isolante d'une épaisseur d'environ 0,2 um par pulvérisation cathodique. Ensuite, une couche d'agent de réserve 23 est déposée par-dessus l'électrode de grille 13 et est formée par photolithographie avec une pluralité d'ouvertures circulaires (une seule d'entre elles est illustrée sur la figure 11A) ayant chacune un diamètre d'environ 0,6 um.
Ensuite, l'électrode de grille 13, la seconde couche isolante 42 et la première couche isolante 41 sont gravées par gravure ionique réactive avec la couche d'agent de réserve dessinée 23 utilisée comme un masque, de sorte que la première couche isolante 41 reste seulement d'une épaisseur d'environ 0,1 um, comme illustré sur la figure 11B. Ensuite, la première couche isolante 41 est davantage gravée avec de l'acide fluorhydrique tamponné (BHF) pour, de ce fait, entraîner le débordement de la seconde couche isolante 42 horizontalement au-delà de la première couche isolante 41 et l'électrode de grille 13, comme illustré sur la figure llC. Ensuite, la couche d'agent de réserve 23 est enlevée.
Les taux d'anisotropie et de sélection lors de la gravure par rapport au matériau à graver sont modifiés selon le gaz de gravure et les conditions pour la gravure ionique réactive. Ainsi, en sélectionnant de manière adéquate le gaz de gravure et les conditions pour la gravure ionique réactive, il est possible d'avoir une configuration où la seconde couche isolante 42 déborde au-delà de la première couche isolante 41 et l'électrode de grille 13, comme illustré sur la figure llC.
Ensuite, comme illustré sur la figure llD, de l'oxyde d'aluminium (au203) est métallisé sous vide obliquement sur une résultante selon un angle d'incidence O 41 pour, de ce fait, former une première couche sacrificielle 36 avec le substrat 11 mis en rotation autour d'un axe perpendiculaire au substrat 11. L'angle d'incidence O 41 de vaporisation d'oxyde d'aluminium est déterminé de manière à être un angle selon lequel les particules d'oxyde d'aluminium vaporisées sont partiellement interrompues par les bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de grille 25, mais peuvent atteindre les bords inférieurs d'une ouverture définie par la seconde couche isolante 42, au côté opposé aux bords supérieurs de l'ouverture d'électrode de grille 25. Dans le présent mode de réalisation, l'angle d'incidence O 41 est déterminé pour être d'environ 60 degrés. En conséquence, comme illustré sur la figure llD, la première couche sacrificielle 36 recouvre une surface supérieure et une paroi latérale interne de l'électrode de grille 13, une surface supérieure de la partie saillante de la seconde couche isolante 42 et une paroi latérale interne d'une ouverture définie par la seconde couche isolante 42.
Dans le présent mode de réalisation, la première couche sacrificielle 36 est formée de manière à avoir une épaisseur comprise entre environ 0,05 um et environ 0,1 um les deux étant des valeurs converties en épaisseurs obtenues lorsque l'oxyde d'aluminium est vaporisé perpendiculairement sur un substrat. Ainsi, une partie étagée entre la seconde couche isolante 42 et l'électrode de grille 13 est recouverte avec la première couche sacrificielle 36.
Ainsi, comme illustré sur la figure llE, de l'oxyde d'aluminium est vaporisé selon l'angle d'incidence O 42 sur la première couche sacrificielle 36 pour, de ce fait, former une seconde couche sacrificielle 37 sur la première couche sacrificielle 36, de sorte qu'une ouverture définie par la seconde couche sacrificielle 37 ait un diamètre interne plus petit que celui d'une ouverture définie par la première couche sacrificielle 36 déposée sur une paroi latérale interne d'une ouverture définie par la seconde couche isolante 42.
Dans le cinquième mode de réalisation, l'angle d'incidence O 42 est déterminé pour être d'environ 80 degrés.
Ensuite, comme illustré sur la figure 11F, du molybdène est métallisé sous vide perpendiculairement au substrat 11 pour, de ce fait, former l'électrode d'émetteur 16. Lors de la formation de l'électrode d'émetteur 16, la seconde couche sacrificielle 37 formée au-dessus de l'électrode de grille 13 agit comme un masque pour les particules de molybdène. Dans la fabrication pratique, étant donné qu'il peut y avoir une variation des formes des ouvertures formées dans l'électrode de grille 13 et la seconde couche isolante 42 et également des formes des couches sacrificielles formées, la première couche sacrificielle 36 formée sur la seconde couche isolante 42 peut comporter une saillie s'étendant vers l'intérieur au-delà d'un diamètre interne d'une ouverture définie par la seconde couche sacrificielle 37. Ainsi, les particules de molybdène se déposent également sur une telle saillie de la seconde couche isolante 42 pour, de ce fait, former un dépôt superflu 19. De plus, de même que pour les modes de réalisation mentionnés précédemment, simultanément à la formation de l'électrode d'émetteur 16, une couche de molybdène 18 est formée sur la seconde couche sacrificielle 37.
Ensuite, les première et seconde couches sacrificielles 36 et 37 sont gravées avec de l'acide phosphorique pour, de ce fait, décoller la couche de molybdène 18. Ainsi, une cathode à émission de champ sans excitation extérieure 20 est réalisée, comme illustré sur la figure 11G. La saillie superflue 19 est également enlevée lorsque la première couche sacrificielle 36 formée sur la seconde couche isolante 42 est gravée.
Selon le cinquième mode de réalisation mentionné ci-dessus, même si une cavité comporte une partie étagée à sa paroi latérale interne ou s'il y a une variation de forme de l'électrode de grille et des couches sacrificielles avec pour résultat la formation d'un dépôt superflu, il est possible d'enlever un tel dépôt superflu dans une étape de décollement. Ainsi, la forme d'une cathode froide à émission de champ, sans excitation extérieure, n'est pas influencée.
Dans le cinquième mode de réalisation, les première et seconde couches sacrificielles 36 et 37 sont formées séparément, mais on devrait noter qu'elles peuvent être formées par vaporisation continue d'oxyde d'aluminium selon un angle d'incidence de vaporisation modifié de manière continue de la même manière que dans le quatrième mode de réalisation.
La présente invention expliquée jusqu'ici avec référence aux modes de réalisation préférés procure les divers avantages suivants.
Le premier avantage est qu'une cathode froide à émission de champ comportant une électrode de concentration est égale à une cathode froide à émission de champ ne comportant pas d'électrode de concentration en ce qui concerne une inclinaison des électrodes d'émetteur disposées près d'un bord externe d'un substrat et un défaut d'alignement d'une électrode d'émetteur avec une ouverture d'électrode de grille.
Ceci est dû au fait qu'une ouverture d'une électrode de grille située plus près d'un substrat sur lequel une électrode d'émetteur est formée qu'une électrode de concentration agit comme un masque pour la formation d'une électrode d'émetteur et, de là, le défaut d'alignement pour fluctuation d'un angle d'incidence de vaporisation du matériau d'émetteur peut être rendu plus petit dans un sens horizontal.
Le second avantage est la haute concevabilité d'un diamètre d'une ouverture formée dans l'électrode de concentration et d'une distance depuis l'électrode de grille jusqu'à l'électrode de concentration, laquelle distance correspond à une épaisseur de la seconde couche isolante, et la faible variation de forme des électrodes d'émetteur. Cet avantage est procuré par le fait que, étant donné que l'ouverture d'électrode de grille est utilisée comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur, il est à peine nécessaire de modifier l'épaisseur des couches sacrificielles, même lorsque le diamètre de l'ouverture d'électrode de concentration est agrandi.
Le troisième avantage est que le défaut d'alignement des électrodes d'émetteur avec l'ouverture d'électrode de grille peut être diminué. Cet avantage est procuré par le fait que, étant donné que l'ouverture d'électrode de grille est utilisée comme un masque pour la formation de l'électrode d'émetteur, l'emplacement de l'électrode d'émetteur dépend de l'électrode de grille, même si l'électrode de grille n' est pas alignée avec l'ouverture d'électrode de concentration.
Le quatrième avantage est qu'un procédé pour la formation d'électrodes d'émetteur est simplifié. Cela est dû au fait qu'il n'est plus nécessaire d'utiliser une couche de masque en forme d'anneau, laquelle était nécessaire dans les procédés classiques. De là, le procédé peut être raccourci et il n'est plus nécessaire de choisir le matériau dont la couche de masque en forme d'anneau est constituée, en prenant en considération diverses conditions. De plus, une étape de décollement peut être exécutée en moins de temps en formant une couche sacrificielle d'une structure à deux couches.
Le cinquième avantage est qu'il est possible d'enlever un dépôt superflu déposé sur l'ouverture d'électrode de grille. La raison est la suivante. Dans une cathode froide à émission de champ comportant une électrode de concentration, étant donné que l'ouverture d'électrode de grille est utilisée comme un masque pour la formation d'une électrode d'émetteur, une couche sacrificielle recouvre l'ouverture d'électrode de grille selon celui-ci. Dans une cathode froide à émission de champ ne comportant pas d'électrode de concentration, une couche sacrificielle est formée à l'avance sur une région où un dépôt superflu peut etre déposé. Dans les deux cas, la formation d'une couche sacrificielle simplifie l'enlèvement d'un dépôt superflu déposé sur l'ouverture d'électrode de grille.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (22)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une cathode à émission de champ sans excitation extérieure, comprenant les étapes consistant, dans l'ordre, à
(a) former une première couche isolante sur un substrat et former, de plus, une première couche d'électrodes sur ladite première couche isolante
(b) former au moins une ouverture dans ladite première couche d'électrodes
(c) former une seconde couche isolante sur ladite première couche d'électrodes et former, de plus, une seconde couche d'électrodes sur ladite seconde couche isolante
(d) former au moins une ouverture dans ladite seconde couche d'électrodes
(e) répéter lesdites étapes (c) et (d) un nombre de fois prédéterminé
(f) former une cavité s'étendant depuis une couche d'électrodes en dessus jusqu'audit substrat ; et
(g) former une électrode d'émetteur (16) sur ledit substrat dans ladite première couche isolante et lesdites couches d'électrodes.
2. Procédé selon la revendication 1 comprenant, de plus, l'étape consistant à (h) former une première couche sacrificielle autour d'une ouverture desdites couches d'électrodes, ladite première couche sacrificielle agissant comme un masque lorsque ladite électrode d'émetteur est formée, ladite étape (h) étant exécutée entre lesdites étapes (f) et (g).
3. Procédé selon la revendication 1 comprenant, de plus, les étapes consistant à
(i) former une première couche sacrificielle autour d'une première ouverture d'une première couche d'électrodes ; et
(j) former une seconde couche sacrificielle autour d'une seconde ouverture d'une seconde couche d'électrodes,
ladite première couche sacrificielle agissant comme un masque lorsque ladite électrode d'émetteur est formée,
lesdites étapes (i) et (j) étant exécutées entre lesdites étapes (f) et (g).
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite cavité est formée dans ladite étape (f) en gravant lesdites couches isolantes avec lesdites couches d'électrodes se trouvant sur lesdites couches isolantes étant utilisées comme masques.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une ouverture formée dans une couche d'électrodes présente une surface supérieure à celle d'une ouverture formée dans les couches d'électrodes situées au-dessous.
6. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite première couche sacrificielle est formée autour d'une ouverture de ladite première couche d'électrodes.
7. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite cavité est formée dans ladite étape (f) en gravant lesdites couches d'électrodes par gravure ionique réactive (RIE) et en gravant lesdites couches isolantes avec de l'acide fluorhydrique tamponné (BHF).
8. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite première couche sacrificielle est formée dans ladite étape (g) par vaporisation oblique de matériau de source, ledit matériau de source étant déposé autour de ladite ouverture selon un angle d'incidence défini de sorte que la vaporisation de matériau de source ne soit pas interrompue par les bords d'une ouverture formée dans une couche en dessus et que le matériau de source se dépose autour d'une ouverture formée dans une couche d'électrodes.
9. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite première couche sacrificielle est formée sur une couche d'électrodes en dessus.
10. Procédé selon la revendication 3 ou 9, caractérisé en ce que ladite première couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, ledit matériau de source étant déposé selon un premier angle d'incidence défini de sorte que le matériau de source vaporisé obliquement recouvre selon celui-ci une paroi latérale interne d'une ouverture formée dans ladite couche d'électrodes en dessus.
11. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, ledit matériau de source étant déposé selon un second angle d'incidence défini de sorte que la vaporisation de matériau de source ne soit pas interrompue par les bords d'une ouverture formée dans une couche en dessus et que le matériau de source se dépose sur une paroi latérale interne d'une ouverture formée dans une couche d'électrodes située au-dessous de ladite couche en dessus.
12. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde couche sacrificielle a une densité supérieure à la densité de ladite première couche sacrificielle.
13. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde couche sacrificielle est formée par vaporisation oblique de matériau de source, ledit matériau de source étant déposé selon un second angle d'incidence défini de sorte que ladite seconde couche sacrificielle recouvre ladite première couche sacrificielle selon celui-ci.
14. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite première couche sacrificielle est formée, de plus, dans l'étape (g) sur une couche en dessus, et comprenant, de plus, l'étape consistant à (j) former une seconde couche sacrificielle sur ladite première couche sacrificielle, ladite étape (j) étant exécutée entre lesdites étapes (g) et (h).
15. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites première et seconde couches sacrificielles sont formées selon différents angles d'incidence de vaporisation oblique de matériau de source.
16. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites première et seconde couches sacrificielles sont formées selon des angles d'incidence de vaporisation oblique de matériau de source continuellement modifiés.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit angle d'incidence est modifié en alternance entre des premier et second angles prédéterminés.
18. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites première et seconde couches sacrificielles sont formées selon des angles d'incidence de vaporisation oblique de matériau de source modifiés par étapes.
19. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite seconde couche sacrificielle comporte une partie formée par vaporisation oblique de matériau de source selon un angle d'incidence de 70 degrés ou supérieur par rapport à un axe perpendiculaire audit substrat (11).
20. Procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ, comprenant les étapes consistant, dans l'ordre, à
(a) former une première couche isolante sur un substrat et former, de plus, une première couche d'électrodes sur ladite première couche isolante
(b) former au moins une première ouverture dans ladite première couche d'électrodes
(c) former une seconde couche isolante sur ladite première couche d'électrodes et former, de plus, une seconde couche d'électrodes sur ladite seconde couche isolante
(d) former au moins une seconde ouverture dans ladite seconde couche d'électrodes
(e) répéter lesdites étapes (c) et (d) un nombre de fois prédéterminé ;
(f) former une cavité s'étendant depuis une couche d'électrodes en dessus jusqu'audit substrat
(g) déposer une première couche sacrificielle autour de ladite seconde ouverture selon un angle d'incidence plus grand
(h) déposer une seconde couche sacrificielle autour de ladite première ouverture selon un angle d'incidence plus petit ; et
(i) former une électrode d'émetteur sur ledit substrat avec ladite seconde couche sacrificielle utilisée comme un masque.
21. Procédé de fabrication d'une cathode froide à émission de champ sans excitation extérieure, comprenant les étapes consistant, dans l'ordre, à
(a) former une première couche isolante sur un substrat et former, de plus, une seconde couche isolante sur ladite première couche isolante
(b) former une couche d'électrodes sur ladite seconde couche isolante
(c) former une cavité à travers ladite couche d'électrodes et lesdites première et seconde couches isolantes de sorte que ladite seconde couche isolante déborde vers l'intérieur de ladite cavité au-delà de ladite première couche isolante et ladite couche d'électrodes
(d) former une première couche sacrificielle recouvrant ladite couche d'électrodes et une partie saillante de ladite seconde couche isolante avec celleci en déposant un matériau de couche sacrificielle selon un premier angle
(e) former une seconde couche sacrificielle uniquement au-dessus de ladite couche d'électrodes en déposant un matériau de couche sacrificielle selon un second angle ; et
(f) former une électrode d'émetteur sur ledit substrat avec ladite seconde couche sacrificielle agissant comme un masque.
22. Procédé selon la revendication 21 comprenant, de plus, l'étape consistant à former, de plus, au moins une couche sacrificielle sur ladite seconde couche sacrificielle.
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