FR2779570A1 - Cathode a emission de champ et procede de fabrication associe - Google Patents
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Abstract
Des électrodes de sortie (6) sont formées sur une couche isolante (5) et des ouvertures (7) sont formées au niveau d'un stratifié entre la couche isolante (5) et chacune des électrodes de sortie (6). Des émetteurs (4a) sont chacun agencés dans chacune des ouvertures (7). La couche isolante (5) comporte, sur une surface inférieure de celle-ci, une couche de photorésist (4) modifiée par chauffage, reliée électriquement, via une couche résistive (3), à une cathode (2). La a cathode (2) est formée suivant un motif précis sur un substrat de cathode (1) en verre ou analogue.
Description
CATHODE A EMISSION DE CHAMP ET PROCEDE DE
FABRICATION ASSOCIE
La présente invention concerne une cathode à émission de champ et un procédé de fabrication associé et, d'une manière plus particulière, une cathode à émission de champ utilisée comme source d'électrons pour une unité d'affichage, une unité d'acquisition d'image, un dispositif haute-fréquence ou analogue, ainsi qu'un procédé de
fabrication associé.
Lorsqu'un champ électrique dont le niveau atteint une valeur de l'ordre de 109 (V/m) est appliqué sur une surface d'un matériau métallique ou sur celle d'un matériau semi-conducteur, un effet tunnel intervient afin de permettre aux électrons de traverser une barrière, ce qui fait que les électrons sont déchargés dans une atmosphère sous vide même à une température normale. Un tel phénomène est appelé "émission de champ" et une cathode fabriquée de manière à émettre des électrons sur la base d'un tel principe est
appelée "cathode à émission de champ".
L'une des cathodes à émission de champ classiques que l'on connaît dans la technique est du type Spindt, laquelle comporte des émetteurs formés chacun d'un métal, tel que du molybdène (Mo) ou analogue, dans une puce de forme conique, ainsi que des électrodes de grille. Un champ électrique de niveau faible est appliqué entre les électrodes de grille à proximité des émetteurs afin de permettre aux émetteurs d'émettre des électrons. Malheureusement, la cathode à émission de champ du type Spindt nécessite que soit déposé un matériau métallique à point de fusion élevé, tel que du molybdène ou analogue, par dépôt par faisceau d'électrons (EB), et que soient formés des trous dans les électrodes de grille (électrodes de sortie) et une couche isolante, ce qui provoque une augmentation des coûts de fabrication de la cathode à émission de champ et se traduit par des difficultés pour produire en masse une cathode à émission de
champ de plus grandes dimensions.
On sait dans la technique que le carbone du type diamant émet des électrons dans un champ électrique de faible niveau. On connaît une cathode à émission de champ
utilisant un tel phénomène, qui utilise un photorésist (matériau photosensible) modifié.
D'une manière plus particulière, dans le photorésist, des saillies sont formées en utilisant un moule de transfert, puis le photorésist est chauffé, ce qui fait qu'il est modifié. Ceci
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permet au photorésist ainsi modifié de présenter un plus grand nombre de liaisons covalentes carbone-carbone, au point de présenter une conductivité électrique. La liaison carbone-carbone contient, mélangée dans celle-ci, du carbone du type diamant
plus fortement cristallisé.
Cependant, le moule de transfert est constitué d'une pastille de silicium, ce qui signifie que l'on est limité à des dimensions ne dépassant pas 30,5 cm (12 pouces). Par ailleurs, le moule de transfert est enlevé de la couche de photorésist modifiée par attaque chimique, ce qui signifie qu'on ne peut l'utiliser qu'une seule fois. En outre, le processus ou procédé classique utilisant du carbone du type diamant pour les émetteurs ne permet pas de former facilement les électrodes de sortie en les maintenant à proximité des émetteurs. L'absence des électrodes de sortie fait que l'on ne peut obtenir, comme on le souhaiterait, les avantages que procure le carbone du type diamant, tels
qu'un signal de commande faible-tension.
La présente invention a pour but de résoudre l'inconvénient sus- mentionné de la
technique antérieure.
En conséquence, un but de la présente invention est de fournir une cathode à
émission de champ qui soit capable d'émettre des électrons sous une tension réduite.
Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ, qui soit capable de fournir une cathode à émission de
champ atteignant le but décrit ci-dessus.
Selon un premier aspect de la présente invention, on fournit une cathode à émission de champ. La cathode à émission de champ comporte une couche isolante, des électrodes de sortie formées sur la couche isolante, des ouvertures formées au niveau d'un stratifié entre la couche isolante et chacune des électrodes de sortie, des émetteurs agencés chacun dans chacune des ouvertures, une cathode, et une couche de photorésist modifiée agencée sur une surface inférieure de la couche isolante et modifiée par chauffage. La cathode est reliée électriquement à la couche de photorésist. La couche de photorésist comporte des saillies à nu sortant de la couche isolante. Les émetteurs sont chacun constitués par l'extrémité distale de chacune des saillies de la couche de
photorésist.
Dans un mode préféré de réalisation de la présente invention, la cathode à émission de champ comporte en outre une couche résistivc agencée de manière à ce que
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la cathode soit électriquement reliée, via la couche résistive. à la couche de photorésist modifiée. Selon un autre aspect de la présente invention, on fournit un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ. Le procédé comporte les étapes consistant à former un motif de cathode sur un substrat de cathode, former une couche de photorésist, superposer une intaille, comportant des évidements destinés à la formation de saillies et enduite d'un agent de démoulage, à la couche de photorésist, soumettre la couche de photorésist à un moulage sous pression, tout en la chauffant, pour former ainsi sur la couche de photorésist les saillies et modifier la couche de photorésist, enlever l'intaille, soumettre une surface de la couche de photorésist modifiée à une attaque chimique, former une couche isolante sur la couche de photorésist modifiée, former un motif d'électrode de grille sur la couche isolante et soumettre à une attaque chimique un stratifié entre les électrodes de sortie formées sur le motif d'électrode de grille et la couche isolante, pour former ainsi dans le stratifié des ouvertures, les saillies de la couche de photorésist se trouvant chacune à nu au niveau de leur extrémité distale à partir d'une partie de la couche isolante positionnée au niveau de chacune des ouvertures. Dans un mode préféré de mise en oeuvre de la présente invention, le procédé comporte en outre l'étape consistant à former un motif de couche résistive sur le motif
de cathode, puis à former le motif de la couche de photorésist.
Conformément à cet aspect de la présente invention, on fournit un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ. Le procédé comporte les étapes consistant à former un motif de cathode sur un substrat de cathode, former une couche de photorésist sur une intaille dans laquelle sont formés des évidements destinés à la formation de saillies et enduite d'un agent démoulant, superposer la couche de cathode et l'intaille de manière à obtenir que le motif de la cathode et la couche de photorésist soient situés en vis-à-vis l'un de l'autre, former une couche de photorésist, superposer une intaille comportant des évidements destinés à la formation de saillies et enduite d'un agent de démoulage à la couche de photorésist, soumettre la couche de photorésist à un moulage sous pression, tout en la chauffant, pour former ainsi dans la couche de photorésist les saillies et modifier la couche de photorésist, enlever l'intaille, soumettre une surface de la couche de photorèsist modifiée à une attaque chimique, former une couche isolante sur la couche de photorésist modifiée, former un motif d'électrode de grille sur la
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couche isolante, et soumettre à une attaque chimique un stratifié entre les électrodes de sortie formées sur le motif de l'électrode de grille et la couche isolante, pour former ainsi dans le stratifié des ouvertures, les saillies de la couche de photorésist étant chacune à nu au niveau de leur extrémité distale à partie d'une partie de la couche isolante positionnée au niveau de chacune des ouvertures. Dans un mode préféré de mise en oeuvre de la présente invention, le procédé comporte en outre les étapes consistant à former un motif de couche résistive sur le motif de la cathode et à superposer le substrat de cathode et l'intaille de manière à obtenir que le motif de la couche résistive et la couche de photorésist soient situés en vis-à-vis l'un de l'autre. Une telle construction empêche d'une manière efficace que ne circule un courant excessif et que ne se concentre un courant au niveau d'un émetteur spécifique. Par conséquent, le procédé de la présente invention permet de fabriquer facilement, pour un coût réduit, une cathode à émission de champ capable d'émettre des 1 5 électrons en appliquant simplement une tension de faible niveau entre les électrodes de
sortie et les saillies.
Ces buts, ainsi que d'autres buts, et de nombreux avantages inhérents à la présente invention apparaîtront plus clairement à mesure que celle-ci sera mieux
comprise en se reportant à la description détaillée qui va suivre faite en référence aux
dessins annexés, sur lesquels des références identiques indiquent des parties identiques ou correspondantes et sur lesquels: - la figure I est une vue en coupe partielle illustrant un mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention, - les figures 2(a) à 2(c) sont chacune une vue schématique illustrant une première étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, - la figure 3 est une vue schématique illustrant une deuxième étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, - la figure 4 est une vue schématique illustrant une troisième étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, -s 2779570 - la figure 5 est une vue schématique illustrant une quatrième étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, - la figure 6 est une vue schématique illustrant une cinquième étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, - la figure 7 est une vue schématique illustrant une sixième étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, - la figure 8 est une vue schématique illustrant une première étape d'un second mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ selon la présente invention, et - la figure 9 est une vue schématique illustrant une deuxième étape d'un second mode de mise en oeuvre d'un procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ
selon la présente invention.
On va maintenant décrire la présente invention en se reportant aux dessins annexes. En se reportant tout d'abord à la figure 1, un mode de réalisation d'une cathode à émission de champ selon la présente invention est illustré. Sur la figure 1, la référence 1 indique un substrat de cathode, la référence 2 indique une cathode, la référence 3 indique une couche résistive, la référence 4 indique des couches de photorésist modifiées, la référence 4a indique des émetteurs, la référence 5 indique une couche isolante, la référence 6 indique des électrodes de sortie et la référence 7 indique des ouvertures. Sur la couche isolante 5 est formée l'électrode de sortie 6, et l'ouverture 7 est formée au niveau d'un stratifié constitué de la couche isolante 5 et de l'électrode de sortie 6. Les émetteurs 4a sont chacun agencés dans chacune des ouvertures 7. La couche isolante 5 comporte, sur une surface inférieure de celle-ci, les couches de photorésist modifiées 4 qui sont modifiées par chauffage. Les couches de photorésist modifiées 4 sont chacune reliées électriquement, via la couche résistive 3, à la cathode 2. La cathode 2 est formée suivant un motif précis sur le substrat de cathode 1 constitué de verre ou analogue. Les émetteurs 4a sont chacun constitués par l'extrémité distale de
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chacune des saillies de la couche de photorésist modifiée 4 qui sont à nu à partir de la couche isolante 5. Les électrodes de sortie 6 constituent une partie d'un motif d'électrode
de grille.
Un photorésist est modifié par chauffage, ce qui fait qu'il présente une conductivité électrique. Un photorésist du type résine novolak, disponible dans le commerce, communément utilisé pour la gravure durant la fabrication d'un circuit intégré, peut être utilisé comme photorésist. On mentionnera, comme photorésist disponible dans le commerce, par exemple, un photorésist fabriqué sous le nom commercial déposé "OFPR-800 Type", par TOKYO OHKA KOGYO CO,. LTD et analogue. Le chauffage du photorésist amène les atomes d'oxygène et d'hydrogène à se détacher de celui-ci, ce qui conduit à une réduction de l'épaisseur de la couche de photorésist et se traduit par une augmentation des liaisons carbone- carbone. Par ailleurs, la couche de photorésist 4 modifiée par chauffage contient une liaison carbone du type diamant, ce qui fait qu'elle présente des caractéristiques d'émission électronique stables sous une faible tension. Lorsqu'il n'est pas indispensable d'effectuer la gravure durant la fabrication de la cathode à émission de champ, un matériau principalement constitué de carbone peut être déposé à la place du matériau utilisé pour la couche de photorésist. Le matériau de remplacement se présente d'une manière préférée sous la forme d'un liquide
du fait qu'une telle forme facilite l'application du matériau.
En plus de la construction décrite ci-dessus du mode de réalisation illustré dans lequel l'émetteur 4a est constitué par le photorésist modifié, ce dernier est construit de manière à permettre de réduire la distance existant entre l'électrode de sortie 6 et l'émetteur 4a à un niveau inférieur au micron, ce qui fait que l'application d'une tension de niveau extrêmement faible entre l'électrode de sortie 6 et l'émetteur 4a peut permettre
à l'émetteur 4a d'émettre des électrons.
Une structure permettant de relier électriquement l'un à l'autre l'émetteur 4a et la cathode 2 peut être réalisée d'une manière quelconque, comme souhaité. Le mode de réalisation illustré est construit de manière à ce qu'un courant soit injecté par l'émetteur 4a sur la cathode 2 via la couche résistive 3 agencée sur la couche de cathode 2 et la couche de photorésist modifiée 4 agencée sur la couche résistive 3. En variante, la couche de photorésist modifiée 4 peut être directement superposée à la cathode 2 sans
interposer la couche résistive 3.
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En remplacement, le mode de réalisation illustré peut être construit de manière à ce que la cathode 2 se présente sous la forme d'un îlot et de manière à ce que la couche de photorésist modifiée 4 et la cathode 2 en forme d'îlot soient reliées électriquement à une zone de connexion d'un motif de la cathode. En variante, le mode de réalisation illustré peut être construit de manière à ce que, juste au-dessous de la couche de photorésist modifiée 4, seule la couche résistive 3 soit formée sur le substrat de cathode I et la zone de connexion du motif de la cathode soit formée sur une autre partie (non-représentée) de la couche de photorésist modifiée 4, la couche de photorésist modifiée 4 étant de ce fait reliée, via la couche résistive 3, à la zone de connexion du
motif de la cathode.
La formation de la couche résistive 3 entre la cathode 2 et la couche de photorésist modifiée 4 a pour but d'empêcher la circulation d'un courant excessif lors d'un court-circuit entre l'émetteur 4a et l'électrode de sortie 6 dû à la présence de poussières ou analogue, empêchant la circulation d'un courant excessif lors d'une décharge entre l'émetteur 4a et l'électrode de sortie 6 ou entre l'émetteur 4a et l'électrode d'anode suite à un dégazage, et empêchant la concentration d'un courant au niveau d'un ou de plusieurs émetteurs 4a spécifiques. L'agencement de la couche résistive 3 contribue à une augmentation des rendements de fabrication de la cathode à émission de
champ et à une stabilisation du fonctionnement de la cathode à émission de champ.
Un motif d'électrode de grille inclut les électrodes de sortie 6, formées chacune avec une pluralité d'ouvertures 7. L'émetteur 4a unique, ou une matrice d'émetteurs situés sur une unité comportant une pluralité d'émetteurs 4a, est agencé pour chacune
des électrodes de sortie 6 et est relié à la cathode 2 via la couche résistive 3 commune.
Lorsque la cathode à émission de champ du mode de réalisation illustré est utilisée comme cathode à émission de champ pour un dispositif d'affichage, une pluralité d'électrodes de sortie 6 sont formées en correspondance avec des cellules d'image et les
trois couleurs primaires sur le substrat de cathode 1 unique.
Le motif de l'électrode de grille et le motif de la cathode sont soumis à un câblage matriciel, pour permettre ainsi à la matrice d'émetteurs ou à l'émetteur unique 4a appartenant à une électrode de sortie spécifique sur le substrat de cathode 1 d'être commandé d'une manière indépendante, comme souhaité. Par exemple, une pluralité de lignes pour cathode sont formées sur le substrat de cathode 1 et une pluralité de lignes pour électrode de grille sont formées sur la couche isolante 5, de manière à ce que les
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lignes coopèrent les unes avec les autres afin de constituer une matrice. Les lignes pour cathode sont chacune formées sur des centaines d'émetteurs 4a agencés d'une manière ponctuelle, ce qui fait que les émetteurs 4a sont sélectionnés en fonction d'un signal d'entrée appliqué en entré sur chacune des lignes sur la cathode 2 et de l'application d'une tension positive sur la ligne pour électrode de grille reliée à l'électrode de sortie 6
perpendiculaire à celle-ci.
On va maintenant décrire la fabrication de la cathode à émission de champ ainsi construite en se reportant aux dessins annexés. Sur la figure 1, le motif de la cathode 2 est tout d'abord formé sur le substrat de cathode I et, ensuite, le motif de la couche
résistive 3 est formé sur la cathode 2, suivi de la formation des couches de photorésist 4.
Séparément de ce qui précède, une intaille dans laquelle sont formés des évidements destinés à la formation des saillies est fabriquée. L'intaille dans laquelle les évidements ont ainsi été formés et sur laquelle a été déposé un agent de démoulage ou de séparation est superposée à la couche de photorésist et la couche de photorésist est soumise à un moulage sous pression, tout en étant chauffée. Ceci fait que, dans la couche de photorésist, sont formées les saillies qui sont destinées à jouer le rôle des émetteurs 4a et que la couche de photorésist est modifiée. Ensuite, l'intaille est enlevée et une surface de la couche de photorésist ainsi modifiée est soumise à une attaque chimique. Ensuite, sur la couche de photorésist modifiée est formée la couche isolante 5, sur laquelle est ensuite formé le motif de l'électrode de grille. Ensuite, les électrodes de sortie 6 du motif de l'électrode de grille et les stratifiés constitués de la couche isolante 5 sont soumis à une attaque chimique, ce qui fait que les ouvertures 7 sont formées dans chacun des stratifiés et que les saillies de la couche de photorésist modifiée 4 peuvent se retrouver chacune à nu au niveau de leur extrémité distale à partir d'une partie de la
couche isolante 5 positionnée au niveau de chacune des ouvertures 7.
Maintenant, les étapes de la fabrication décrite ci-dessus de la cathode à
émission de champ du mode de réalisation illustré vont faire l'objet d'une description en
référence aux figures 2(a) à 7, les figures 2(a) à 2(c) illustrant une première étape d'un premier mode de mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention et la figure 3 illustrant une deuxième étape du premier mode de mise en oeuvre. Les première et deuxième étapes concernent la fabrication de l'intaille décrite ci-dessus. Sur les figures 2(a) à 3, la référence numérique 11 indique une pastille de silicium, la référence I la
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indique des évidements, la référence 12 indique un film d'oxyde, la référence 12a
indique des trous et la référence 21 indique un substrat métallique.
Tout d'abord, comme illustré sur la figure 2(a), la pastille de silicium qui est constituée d'un monocristal de silicium comporte, sur une surface de celle-ci, le film d'oxyde 12, qui est constitué de SiO2 et qui est formé sur une épaisseur de 0,5 gm. Ensuite, sur le film d'oxyde 12 est formé le film de photorésist (non-représenté) et les trous 12a de I tm à plusieurs pm de diamètre sont gravés à des intervalles prédéterminés, comme illustré sur la figure 2(b). Ensuite, une attaque à l'acide en utilisant du BHF, unc attaque à sec en utilisant du SF6 ou du CHF3, ou analogue, est effectuée en utilisant le film d'oxyde 12 comme couche de masque, d'o il résulte qu'une
attaque anisotrope est effectuée.
Ceci se traduit par la formation d'une pluralité d'évidements la de forme similaire à celle d'une pyramide quadrangulaire inversée, entourés chacun par une face (111) qui est une structure cristalline de la pastille de silicium 11. Ensuite, le film d'oxyde 12 jouant le rôle de couche de masque est enlevé, puis la pastille de silicium 11 est fixée sur le substrat métallique 21 par l'intermédiaire d'un adhésif organique, d'o l'obtention de l'intaille d'estampage, telle que représentée sur la figure 3. L'intaille utilisant la pastille de silicium 11 est fixée sur le substrat métallique 21 ou analogue de manière à servir de base. Ceci permet d'utiliser d'une manière répétée l'intaille en la nettoyant et en l'enduisant par pulvérisation d'un film huileux de démoulage, à moins
qu'une partie importante de celle-ci n'ait été endommagée ou ne se soit rompue.
La figure 4 illustre une troisième étape du premier mode de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, sur laquelle la référence numérique 31 indique une couche de photorésist. Le substrat de cathode 1 en verre comporte, formé sur celui-ci, le motif de la cathode 2, sur lequel est ensuite formé un motif d'un film épais ou mince servant de couche résistive 3. Le motif du film épais ou mince peut être formé en silicium amorphe (a-Si) ou analogue, par gravure. Ensuite, le motif du film épais ou mince est recouvert du motif de la couche de photorésist 31 dont l'épaisseur est de l'ordre de 10 gm, puis est soumis à une précuisson à une température de l'ordre de
100 C.
Les figures 5, 6 et 7 illustrent les quatrième, cinquième et sixième étapes du premier mode de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, 1o 2779570 respectivement, sur lesquelles la référence numérique 41 indique un film métallique et
la référence numérique 42 indique un résist.
Une surface de la pastille de silicium 11 de l'intaille représentée sur la figure 3 est soumise à un lavage, puis est recouverte d'un lubrifiant, tel qu'une huile de silicone ou analogue, servant d'agent de séparation ou de démoulage, par pulvérisation, d'o
l'obtention d'une matrice constituée de l'intaille formée de la pastille de silicium.
Ensuite, une surface de la couche de photorésist 31 (figure 4) est amenée contre la matrice constituée de l'intaille formée de la pastille de silicium et est comprimée sous vide ou dans une atmosphère constituée d'un gaz inerte, tout en étant superposée à la matrice. Une telle compression est effectuée tout en chauffant le substrat de cathode et la matrice à une température de l'ordre de 300 à 800 C. La couche de photorésist 31 est modifiée grâce au chauffage ainsi effectué, ce qui augmente les liaisons carbone-carbone et se traduit par une conductivité électrique. Ensuite, l'intaille et le substrat de cathode sont séparés l'un de l'autre, ce qui fait que les saillies peuvent être formées sur la couche de photorésist modifiée 4. Ensuite, une surface de la couche de photorésist modifiée 4 est légèrement soumise à une attaque anisotrope par l'intermédiaire d'un oxydant 02 ou analogue, de manière à éliminer autant que faire se
peut la couche de photorésist 4, sauf au niveau des saillies.
Ensuite, la couche isolante 5 est formée sur une épaisseur de 0,4 à I gm sur la couche de photorésist 4 par des résines adaptées. telles que par dépôt chimique en phase vapeur par plasma, dépôt chimique en phase vapeur sous pression normale, dépôt chimique en phase vapeur sous pression réduite, dépôt chimique en phase vapeur par filament chaud ou analogue. Par ailleurs, le film métallique 31 constitué de Nb ou analogue et jouant le rôle d'électrode de grille est formé sur une épaisseur de 0,2 à 0,4 pm sur la couche isolante 5 par dépôt par pulvérisation. Ensuite, sur le film métallique 41 est formé le résist 42 de manière à noyer l'extrémité distale de chacune des saillies du film métallique 41 dans celui-ci, comme représenté sur la figure 7. A cet effet, le résist 42 est formé sur une épaisseur de I p.m ou plus. Le résist peut être
identique au photorésist 31 ou peut différer de celui-ci.
Sur la figure 7, le résist 42 est attaqué chimiquement par l'intermédiaire d'un oxydant 02 ou analogue, ce qui fait que l'extrémité distale de chacune des saillies du
film métallique 41 peut être mise à nu sur une hauteur de l'ordre de 0,1 à 0,3 pm.
Ensuite, les saillies à nu du film métallique 41 sont soumises à une attaque chimique par attaque à sec en utilisant du SF6 ou analogue, d'o la formation des ouvertures. En outre, une attaque à l'acide en utilisant du BHF ou une attaque à sec en utilisant du SF6 ou du CHF3, ou analogue, est effectuée de manière à attaquer sélectivement la couche isolante agencée sous le film métallique 41 dans lequel sont formées les ouvertures, pour mettre ainsi à nu l'extrémité distale de chacune des saillies de la couche de photorésist modifiée 4, d'o l'obtention de la cathode à émission de champ représentée sur la figure 1. On va maintenant décrire un second mode de mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention. Sur la figure 1, le motif de la cathode 2 est formé sur le substrat de cathode 1. Par ailleurs, parallèlement à la formation du motif de la cathode, l'intaille dans laquelle sont formés les évidements destinés à la formation des saillies et sur laquelle est déposé un agent de démoulage comporte, formée sur celle-ci, une couche de photorésist. Ensuite, le substrat de cathode et l'intaille sont superposés, tout en maintenant en vis-à-vis l'un de l'autre le motif de la cathode 2 et la couche de photorésist, puis ceux-ci sont soumis à un moulage sous pression, tout en étant chauffés, ce qui se traduit par la formation, dans la couche de photorésist, des saillies servant d'émetteurs 4a et par sa modification concurrente. Ensuite, l'intaille est enlevée, puis la couche de photorésist ainsi modifiée est soumise, sur une surface de celle-ci, à une attaque chimique. Ensuite, la couche isolante 5 peut être formée sur la couche de photorésist modifiée, puis le motif de l'électrode de grille est formé sur la couche isolante 5. Ensuite, un stratifié entrel'électrode de sortie 6 du motif de l'électrode de grille et la couche isolante 5 est soumis à une attaque chimique, pour former ainsi dans la partie du stratifié les ouvertures 7, ce qui fait que les saillies de la couche de photorésist modifiée sont à nu au niveau de leur extrémité distale à partir d'une partie de
la couche isolante positionnée au niveau de chacune des ouvertures 7.
La figure 8 illustre une première étape du second mode de mise en oeuvre du procédé de la présente invention et la figure 9 illustre une deuxième étape du second
mode de mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
Un agent de démoulage est déposé sur une surface de l'intaille constituée de la pastille de silicium 11 représentée sur la figure 3, puis le photorésist 31 est formé sur celle-ci par dépôt par centrifugation, ce qui se traduit par l'obtention d'un produit intermédiaire représenté sur la figure 8. La couche de photorésist. à l'exception du photorésist reçu dans chacun des évidements 1 la, est soumise à une attaque chimique
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par l'intermédiaire d'un oxydant 02 ou analogue. Par ailleurs, le motif de la cathode 2 est formé sur le substrat de cathode I constitué de verre, comme sur la figure 4, puis le motif d'un film épais ou mince constitué de silicium amorphe (a-Si) ou analogue est formé sur le motif de la cathode de manière à jouer le rôle de couche résistive 3, ce qui se traduit par l'obtention d'un autre produit intermédiaire représenté sur la figure 9. Ensuite, le photorésist 31 représenté sur la figure 8 et la couche résistive 3 représentée sur la figure 9 sont superposés, tout en étant mutuellement alignés. Comme sur la figure 5, tous deux sont comprimés sous vide ou dans une atmosphère constituée d'un gaz inerte tout en étant chauffés à une température de l'ordre de 300 à 800 C. puis soumis à un démoulage, ceci se traduisant par la formation des saillies dans la couche de photorésist modifiée, comme représenté sur la figure 6. Pour le reste, la procédure suivie est pratiquement la même que celle du premier mode de mise en oeuvre du procédé de la présente invention décrit ci-dessus. Ainsi, la couche isolante et la couche métallique sont formées sur la couche de photorésist modifiée et les saillies du film métallique sont
soumises à une attaque chimique, ce qui se traduit par la formation des ouvertures.
Ensuite, la couche isolante 5 est soumise à une attaque chimique, pour permettre ainsi à l'extrémité distale de chacune des saillies de la couche de photorésist modifiée d'être à
nu à travers chacune des ouvertures.
Dans chacun des modes de mise en oeuvre décrits ci-dessus, la pastille de silicium 11 est utilisée comme intaille. En variante, un matériau tel qu'un monocristal d'un semi-conducteur composite ou un film métallique peut être utilisé comme intaille, aussi longtemps qu'il est possible de former dans le matériau les évidements destinés à
la formation des saillies sur la couche de photorésist 31.
Comme on peut le voir d'après ce qui précède, la présente invention penrmet de réaliser une cathode à émission de champ possédant une efficacité accrue en termes d'émission électronique. Par ailleurs, le procédé de la présente invention permet de réaliser une cathode à émission de champ qui présente une efficacité accrue en termes d'émission électronique et une reproductibilité satisfaisante, ainsi qu'une grande homogénéité, pour un coût réduit. Par conséquent, l'utilisation de la cathode à émission de champ de la présente invention comme cathode à émission de champ pour un affichage à émission de champ augmente d'une manière significative la plage de
variation de l'affichage et conduit à une réduction importante des coûts de fabrication.
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Bien que des modes préférés de mise en oeuvre de la présente invention aient été décrits d'une manière relativement spécifique en référence aux dessins, des modifications et des changements évidents peuvent lui être apportés à la lumière des
enseignements fournis.
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Claims (6)
1. Cathode à émission de champ, caractérisée en ce qu'elle comporte:
- une couche isolante (5).
- des électrodes de sortie (6) formées sur ladite couche isolante (5), des ouvertures (7) formées au niveau d'un stratifié entre ladite couche isolante (5) et chacune desdites électrodes de sortie (6), - des émetteurs (4a) agencés chacun dans chacune desdites ouvertures (7), - une cathode (2), et - une couche de photorésist modifiée (4) agencée sur une surface inférieure de ladite couche isolante (5) et modifiée par chauffage, ladite cathode (2) étant reliée électriquement à ladite couche de photorésist (4), - ladite couche de photorésist (4) ayant des saillies à nu qui sortent de ladite couche isolante (5), - lesdits émetteurs (4a) étant chacun constitués par l'extrémité distale de chacune
desdites saillies de ladite couche de photorésist (4).
2. Cathode à émission de champ selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une couche résistive (3) agencée de manière à ce que ladite cathode (2) soit reliée électriquement, via ladite couche résistive (3), à ladite couche de
photorésist modifiée (4).
3. Procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - former un motif de cathode sur un substrat de cathode (1), - former une couche de photorésist (31), superposer une intaille comportant des évidements (1 la) destinés à la formation de saillies et sur laquelle a été déposé un agent de démoulage à la couche de
photorésist (31).
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- soumettre la couche de photorésist (31) à un moulage sous pression, tout en étant chauffée, pour former ainsi dans la couche de photorésist (31) les saillies et modifier la couche de photorésist (31), - enlever l'intaille, - soumettre une surface de la couche de photorésist modifiée (4) à une attaque chimique. - former une couche isolante (5) sur la couche de photorésist modifiée (4), - former un motif d'électrode de grille sur la couche isolante (5), et - soumettre à une attaque chimique un stratifié entre les électrodes de sortie (6) formées sur le motif de l'électrode de grille et la couche isolante (5), pour former ainsi dans le stratifié des ouvertures (7), - les saillies de la couche de photorésist (4) étant chacune à nu au niveau de leur extrémité distale à partir d'une partie de la couche isolante (5) positionnée au niveau de
chacune des ouvertures (7).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à former un motif de couche résistive (3) sur le motif de la cathode
(2), puis à former le motif de la couche de photorésist (31).
5. Procédé pour fabriquer une cathode à émission de champ, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - former un motif de cathode (2) sur un substrat de cathode (1), - former une couche de photorésist (31) sur une intaille comportant des évidements (1 la) destinés à la formation de saillies et sur laquelle a été déposé un agent de démoulage, - superposer la couche de cathode et l'intaille de manière à obtenir que le motif de la cathode (2) et la couche de photorésist (31) soient situés en vis-à-vis l'un de l'autre, - former une couche de photorésist, superposer une intaille comportant des évidements (I la) destinés à la formation de saillies et sur laquelle a été déposé un agent de démoulage à la couche de photorésist (31), soumettre la couche de photorésist (31) à un moulage sous pression,
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tout en la chauffant, pour former ainsi dans la couche de photorésist (31) les saillies et
modifier la couche de photorésist (31).
- enlever l'intaille, - soumettre une surface de la couche de photorésist modifiée (4) à une attaque chimique, - former une couche isolante (5) sur la couche de photorésist modifiée (4), - former un motif d'électrode de grille sur la couche isolante (5), et - soumettre à une attaque chimique un stratifié entre les électrodes de sortie (6) formées sur le motif de l'électrode de grille et la couche isolante (5), pour former ainsi dans le stratifié des ouvertures (7), - les saillies de la couche de photorésist (4) étant chacune à nu au niveau de leur extrémité distale à partir d'une partie de la couche isolante (5) positionnée au niveau de
chacune des ouvertures (7).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre 1 5 l'étape consistant à former un motif de couche résistive (3) sur le motif de la cathode (2) et - superposer le substrat de cathode (1) et l'intaille de manière à obtenir que le motif de la couche résistive (3) et la couche de photorésist (31) soient situés en vis-à- vis
l'un de l'autre.
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