保护层的选择性蚀刻制造技术

一种在平板显示设备中形成碳纤管的方法，包括：　　　　在基片上形成阴极结构，该基片包括：　　　　电极发射体，　　　　电阻层，　　　　阻挡层，　　　　催化剂层，　　　　电介质层，　　　　门控层，　　　　在所述门控层上设置的催化剂层，和　　　　门控孔；　　　　在所述门控孔中和所述门控层上的所述催化剂层上沉积保护性材料；并且在部分蚀刻步骤期间部分去除所述保护性材料以去除在所述门控层上沉积的催化剂层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于场发射体显示器的碳纤管。更为具体地说，本专利技术涉及电子发射设备的结构和制造，在该电子发射设备中，在催化剂层形成期间选择性地蚀刻保护层，该催化剂层适用于阴极射线管(“CRT”)类型的平板显示器。
技术介绍
阴极射线管(CRT)显示器通常提供现有技术计算机显示器的最佳亮度、最高对比度、最佳彩色品质和最大视角。CRT显示器典型地使用在薄玻璃面板上沉积的荧光材料层。这些CRT通过使用一个到三个电子束来产生图像，该电子束产生以光栅模式横过荧光材料扫描的高能电子。荧光材料将电子能量转换为可见光，以便形成希望的图像。然而，由于密封阴极并且从阴极延伸到显示器的面板的大的真空外壳，现有技术的CRT显示器较大并且笨重。因此，典型的，在过去已经使用其他类型的显示技术，如有源矩阵液晶显示器、等离子显示器和场致发光显示技术来形成薄显示器。最近，已经开发了平板显示器(FPD)，其使用与CRT设备中相同的产生图像的过程。这些平板显示器使用包括电极的行和列的矩阵结构的背面板。一个这样的平板显示器描述在US专利No.5,541,473中，其在此完全包括并结合作为参考。平板显示器是典型的矩阵寻址并且它们包括矩阵寻址电极。矩阵中每个行线和每个列线的交点定义像素，像素是在电子显示器中最小的可寻址元件。电子显示器的本质是能够单独的开启和关闭图像元件(像素)的性能。典型的高信息内容显示器具有33厘米对角正交阵列中的二十五万像素，且每个由电子装置单独的控制。该像素分辨率通常刚好在或低于眼睛的分辩能力。因此，从有效像素的图案中可以产生优质的图像。一种用于产生场发射阴极结构的方式依靠良好建立的半导体微制造技术。这些技术产生精密形状的场发射尖端的高度规则的矩阵。通常在这些技术中使用的光刻法包括大量的处理步骤，其中许多步骤是湿处理步骤。由可用的光致抗蚀剂和暴露辐射来确定每个单位面积中尖端的数量、尖端的大小，和它们的间隔。由该方法产生的发射体尖端典型成锥形形状，具有大约0.5到1微米级的基座直径，0.5到2微米之间的高度，几十个毫微米的尖端半径。该大小限制了可用于高分辨率显示器的每个像素的尖端的数量，在此希望较大数量(每个像素400-1000发射体)用于均匀发射以提供足够的灰度级，并且减小每个尖端的电流密度以用于稳定和长寿命。保持大面积，如较大尺寸的电视的屏幕上周期尖端阵列的二维记录，对于现有方式的门控场发射结构也是问题，这导致了低产量和高成本。US专利No.4,338,164描述了一种制备在其上具有微结构突起的平面的方法，该方法包括复杂的一系列步骤，包括具有高能离子(例如来自重离子加速器的)的可溶矩阵(例如云母)的辐射，以在矩阵中提供列状痕迹，接着蚀刻掉该列状痕迹，以在之后用合适的传导的电子放射材料填充。在附加金属沉积步骤提供用于电子放射材料的传导基片之后，最初的可溶性材料被溶解。该方法能产生每平方厘米高达106个发射体，该发射体具有大约1-2um的直径。US专利No.5,266,530描述了通过在基片，优选的结晶体上的复杂的一系列沉积和蚀刻步骤来制备门控电子场发射体。和包括人体的所有有机物的氧、氢、氮等组合的碳是最重要的组成元素，其具有包括金刚石、石墨和碳的四个单一晶体结构。碳纤管根据该管的构成能作为导体或半导体。在Michiko Kusunkoy的名为“epitaxial carbon nanotube film self-organized by sublimationdecomposition of silicon carbide”(Appl.Phys.Lett.Vol.77，pp.2620，1997)的文章中描述了制造碳纤管的现有方法。在该现有方法中，在高温下通过将激光照射在石墨碳化硅上产生碳纤管。在该特殊方法中，在大约1200℃或更高温度下从石墨中产生该碳纤管，并且对于碳化硅在大约1600℃至1700℃的温度范围内。然而，该方法需要碳材料的沉积的多级步骤。该方法制造前景黯淡，昂贵并且麻烦。其他现有方法是在硅基片上生长碳纤管。该方法需要在高于700℃的温度下沉积碳纤管材料，以确保纯净的无缺陷的垂直排列的碳纤管结构。任何在污染的催化剂上在该温度下生长碳纤管结构的尝试将导致有缺陷的结构。该现有方法也导致不能控制碳结构的高度。图3是现有技术的碳纤管结构的示意图。图3中显示的碳纤管结构包括具有催化剂金属层240的基片101，在该金属层上沉积有碳纤管层310。在碳纤管层310生长期间，该催化剂层240扩散到硅层120中。通过等离子沉积和在从500℃到900℃的温度范围内的蚀刻方法生长该碳纤管层310。在该方法中的等离子密度在1011立方厘米或更高的高密度范围内。在图3的结构中，该催化剂层240扩散到硅层11中导致大量的碳材料沉积以形成碳纤管结构。提供催化剂层240以促进碳纤管的均匀形成。对于无缺陷的碳纤管形成，催化剂层的条件，诸如催化剂层的材料、厚度、均匀性和表面条件非常重要。在形成碳纤管的现有技术方法中，催化剂层典型地暴露给化学和气体处理，该处理用于在生长碳纤管之前制造阴极。这有害的影响了催化剂层并且将导致在碳纤管形成之前催化剂层的污染。该污染的催化剂层也导致较差地生长碳纤管。因而需要形成还没有暴露给现有技术的有害条件的催化剂层的方法以提高碳纤管的生长质量。
技术实现思路
本专利技术提供电子发射设备，该设备具有形成图案以能够满足在玻璃基片上碳纤管的生长和固化的催化剂层。该催化剂层包括一方面位于电子发射碳纤管之间，另一方面在发射体电极下面的多个横向分开的区段。本专利技术提供以以减小生长碳纤管的有害作用的方式形成的催化剂层。沿着每个发射体电极将催化剂层的区段分开。该催化剂区段以各种方式位于该电子发射设备的门控孔下面。在一个概括的实施例中，该催化剂区段基本被设置为位于碳纤管下面的条带。在另一概括实施例中，该催化剂层形成在玻璃基片上，并且在大约600℃的温度下将该碳纤管形成在催化剂层上。防扩散阻挡层也交织在催化剂层和包括电阻层的其他层之间，以确保无缺陷的碳纤管形成。本专利技术的实施例包括在催化剂层上形成保护层，以保护该催化剂层在下一个阴极处理之前或期间免受有害环境条件的影响。本专利技术的碳纤管结构的实施例使用溅射过程以在玻璃基片上沉积催化剂层。也可以通过蒸发过程来沉积催化剂层。进一步执行碳纤管结构的后期生长处理来控制在等离子化学气相淀积环境中的结构的高度。本专利技术的实施例还包括半蚀刻过程，其适用于从催化剂层中部分的去除一部分保护层，以蚀刻除了碳纤管生长部分之外的催化剂层。部分保护层还保留在催化剂层上来保护催化剂层在下一个阴极形成过程中免受有害条件的影响。在阅读下面的以各种附图示意的优选实施例的详细描述之后，将不怀疑本专利技术的这些和其他目的和优点对本领域普通技术人员来说变得明显。附图说明图1是现有技术的形成图案的催化剂层结构的截面视图。图2是在阴极结构中具有损坏的催化剂层的现有技术的碳纤管结构的截面结构视图。图3是现有技术碳纤管设备的截面视图。图4是表示根据本专利技术教导的制造碳纤管设备的实施例的步骤的截面结构视图。图5是在催化剂层形成之后的碳纤管结构的一个实施例的截面结构视图。图6是根据本专利技术教导的具有保护层的碳纤管结构的一个实施例的截面结构视图。图7是部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在平板显示设备中形成碳纤管的方法，包括在基片上形成阴极结构，该基片包括电极发射体，电阻层，阻挡层，催化剂层，电介质层，门控层，在所述门控层上设置的催化剂层，和门控孔；在所述门控孔中和所述门控层上的所述催化剂层上沉积保护性材料；并且在部分蚀刻步骤期间部分去除所述保护性材料以去除在所述门控层上沉积的催化剂层。2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述部分蚀刻步骤期间，部分去除在所述门控孔中的所述保护性材料，同时留下所述保护性材料的部分层以覆盖所述催化剂层，从而保护所述催化剂层免受从所述门控层中去除所述催化剂层的有害效果。3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述催化剂层上沉积碳材料的沉积步骤之前，随后从所述催化剂层的所述顶部去除保护性材料的所述部分层。4.如权利要求2所述的方法，其中，以具有相对于在所述门控层上的过量催化剂层和所述门控孔中的所述催化剂层的良好选择性的蚀刻剂执行所述保护性材料的所述部分蚀刻。5.如权利要求4所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括铝蚀刻剂。6.如权利要求5所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙钟禹，张出河，金正宰，浩司铃木，高志桑原，
申请(专利权)人：赛得里姆显示器公司，三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：