[發明專利]帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源及其制作方法

有效

• 申請號: 201811619109.8
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109767961B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李興輝;韓攀陽;謝云竹;李含雁;李棟;蔡軍;馮進軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十二研究所
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02;H01J9/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

1.一種帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述場發射電子源包括從下到上依次設置的基底、發射尖錐、絕緣層、屏蔽層和柵極；所述發射尖錐至少部分暴露于所述絕緣層外，所述屏蔽層位于由所述發射尖錐、絕緣層和柵極構成的空腔中，以隔斷所述發射尖錐和柵極；

其中，所述柵極上距離所述基底最遠的點到基底的距離不大于所述屏蔽層上距離所述基底最遠的點到基底的距離；

所述屏蔽層的材料選自Si₃N₄；

所述絕緣層的材料為SiO₂；

所述制作方法包括如下步驟：

在硅晶片上制作倒金字塔型尖錐小孔圖形陣列；

通過熱氧化，在硅晶片上設有所述尖錐小孔圖形陣列的面上形成絕緣層；

在所述尖錐小孔圖形陣列中沉積發射尖錐材料，形成發射尖錐；

形成覆蓋所述絕緣層和發射尖錐的基底；

去除硅晶片，得一體化結構；

翻轉該一體化結構，在所述絕緣層上形成屏蔽層；

在所述屏蔽層上形成柵極；

在柵極上涂覆光刻膠；

依次減薄光刻膠、柵極、屏蔽層和絕緣層至與發射尖錐上方齊平的位置；

透過光刻膠孔，腐蝕絕緣層，使得所述發射尖錐至少部分暴露于所述絕緣層外；

去除光刻膠，得到帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源。

2.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述發射尖錐的材料選自高熔點、低功函數的純金屬。

3.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述發射尖錐的材料選自W或Mo。

4.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述發射尖錐暴露于所述絕緣層外的高度至少為其總高度的1/3。

5.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述發射尖錐暴露于所述絕緣層外的高度為0.2-0.6μm。

6.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述柵極的材料選自高熔點、低功函數的純金屬。

7.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述柵極的材料選自W或Mo。

8.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述柵極的厚度為100-200nm。

9.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述基底的材料選自Cu、Ni。

10.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述基底的厚度為100μm-1mm。

11.根據權利要求1所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述場發射電子源還包括設置于所述基底和發射尖錐之間的過渡層和尖錐承載層；所述過渡層位于基底和尖錐承載層之間。

12.根據權利要求11所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述過渡層的材料選自Cr、Ti、Pd、Ni的一種或幾種；所述尖錐承載層的材料選自高熔點、低功函數的純金屬。

13.根據權利要求11所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述過渡層的厚度為100-200nm。

14.根據權利要求11所述的帶屏蔽結構的尖錐陣列型場發射電子源的制作方法，其特征在于，所述尖錐承載層的材料選自W或Mo。