專利名稱：表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā)射源制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件技術(shù)，特別涉及一種表面?zhèn)?導(dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子源發(fā)射源制作方法。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的液晶顯示技術(shù)和等離子顯示技術(shù)相比，表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射顯示
技術(shù)(Surface國conductionElectron國emitter Display,簡稱SED)正在悄然的 成長之中，并且以其對比度高，耗電量低，屏幕響應(yīng)速度快而引起了廣泛的 關(guān)注。上世紀(jì)六十年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家率先發(fā)現(xiàn)在兩個平行電極間沉積的氧 化錫薄膜呈現(xiàn)非連續(xù)顆粒狀態(tài)，此時在薄膜上施加電壓，顆粒之間的導(dǎo)電通 道會被逐漸燒毀，當(dāng)氧化錫薄膜的電阻達(dá)到一定程度時，若在薄膜上方施加 陽極電壓，便開始出現(xiàn)電子發(fā)辨現(xiàn)象，即為薄膜場致發(fā)射。
SED技術(shù)便是基于薄膜場致發(fā)射原理而來。它的核心部件是位于玻璃基 板上的電子發(fā)射源。這是一層非常薄的比較容易獲得電子發(fā)射能力的薄膜， 在薄膜的中央有一條寬度約為10nm的狹縫。當(dāng)在薄膜的兩側(cè)電極給狹縫施 加10V左右的電壓時，由于隧道效應(yīng)，電子將從狹縫的一端飛向另一端。在 陽極電壓的作用下，相當(dāng)部分的隧道電子會被"拉出"而向陽極運(yùn)動，進(jìn)而 轟擊熒光粉而產(chǎn)生發(fā)光。SED的陰極基板便是由多個這樣的電子發(fā)射源陣列 構(gòu)成的。SED的關(guān)鍵技術(shù)是在陰極基板的每個電子發(fā)射薄膜上形成10nm左 右的納米狹縫，即為納米狹縫。也就是電子發(fā)射膜上納米狹縫的制造工藝是 SED技術(shù)中的關(guān)鍵。日本專利特開平7-235255號和日本專利特開平8-321254號已經(jīng)對外公 開了 SED的設(shè)計和制造方法，其電子發(fā)射源的制造工藝也成為了當(dāng)前國際上 的主流工藝。該電子發(fā)射源設(shè)置在玻璃襯底上，包括一對電極和連接在電極 之間的電子發(fā)射薄膜。電極材料通常使用Pd， Pt， Ag， Cu， Cr等導(dǎo)電性材 料，兩電極的間隔為10um,寬度為100um，厚度為幾納米至幾十納米，電極 制作采用絲網(wǎng)印刷的方法實現(xiàn)。采用噴墨打印的方法在兩電極之間制作具有 發(fā)射能力的氧化鈀(Pd0)電子發(fā)射薄膜。然后，在真空氣氛下，兩電極之 間施加電壓，PdO還原成Pd，在此變化時由于膜的還原收縮，可以促進(jìn)狹縫 的產(chǎn)生，形成電子發(fā)射源。最后，采用"激活"工藝在狹縫兩邊形成碳和/ 或碳化合物的淀積層，增強(qiáng)發(fā)射效果。
然而，傳統(tǒng)的SED顯示器件的電子發(fā)射源的制作工藝存在以下兩個重大 問題
(1) 兩電極之間加脈沖電壓燒制狹縫，導(dǎo)致電子發(fā)射薄膜上產(chǎn)生的狹縫 位置和寬度的不一致性，存在電子發(fā)射源間的發(fā)射特性的偏差大。
(2) 兩電極之間加脈沖電壓燒制狹縫，狹縫中間存在部分高阻值物質(zhì)， 存在局部，容易造成電子發(fā)射源失效。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，能夠精確地制作出結(jié)構(gòu)一致的電子發(fā)射源的納米狹縫，消除 電子發(fā)射源間的發(fā)射特性的偏差，而且電子發(fā)射源的失效幾率小。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案與以實現(xiàn)。 一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā)射源制作方法，其特征在 于，包括以下步驟-
(1)采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝，在單晶硅片上淀積氮化硅層，氮化硅層上涂敷光刻膠層；
(2) 制作柵條形掩膜版，并以柵條形掩膜版為掩護(hù)，刻蝕光刻膠層， 得到光刻膠柵條；再以光刻膠柵條為掩護(hù)，濕法刻蝕氮化硅層，得到氮化硅 柵條；繼續(xù)濕法刻蝕單晶硅片，形成U型單晶硅槽，然后化學(xué)去除氮化硅柵 條上的光刻膠柵條；
(3) 高溫氧化U型單晶硅槽，形成U型氧化硅槽；在濕法刻蝕掉氮化硅 柵條，以U型氧化硅槽為掩護(hù)，濕法刻蝕單晶硅片，凸出U型氧化硅槽的兩側(cè)
壁，得到氧化硅納米線；再次高溫氧化單晶硅片；
(4) 在氧化硅納米線上制作"L"形的電子發(fā)射薄膜陣列，"L"形的
一個臂跨越氧化硅納米線；然后腐蝕去除氧化硅納米線，并剝離氧化硅納米 線之上的電子發(fā)射薄膜，形成具有納米狹縫的電子發(fā)射源陣列；最后，制作 行電極和列電極。
本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)在于
所述濕法刻蝕氮化硅層，是采用質(zhì)量濃度85y。的磷酸在18(TC下濕法刻蝕。
所述濕法刻蝕單晶硅片，是采用質(zhì)量濃度82. 596的四甲基氫氧化銨TMAH 各向異性濕法刻蝕。
所述化學(xué)去除氮化硅柵條上的光刻膠柵條，是采用有機(jī)溶劑丙酮溶解并 洗掉光刻膠。
所述腐蝕去除氧化硅納米線，是采用質(zhì)量濃度^的HF酸腐蝕去除 所述在氧化硅納米線上制作"L"形的電子發(fā)射薄膜陣列，是采用噴墨 打印工藝或濺射工藝制作。
所述制作行電極和列電極，是采用絲網(wǎng)印刷工藝制作。 本發(fā)明采用刻蝕等工藝直接精確地制作電子發(fā)射源的納米狹縫，納米狹縫結(jié)構(gòu)一致，消除了電子發(fā)射源間的發(fā)射特性的偏差，而且電子發(fā)射源的失 效幾率小，能夠表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器的質(zhì)量和成品率；解決由傳統(tǒng) SED電子發(fā)射膜間納米狹縫的加工的不均勻性和不可靠性，以及由此所帶來 的電子發(fā)射效率低，均勻性差等缺點(diǎn)。
此外，本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)SED燒制納米狹縫的工藝方法，行電極和列電 極的設(shè)計載流量大幅降低，其截面也同時大幅降低，節(jié)約了用于行電極和列 電極的貴重材料。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 圖l-圖16為的電子發(fā)射源的制造流程中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，每組圖 中的圖(b)為圖(a)的A-A剖視圖。
圖17為UV光刻所用柵條形掩膜版示意圖。
圖18為采用濺射工藝形成"L"形的電子發(fā)射薄膜陣列所用的掩膜版示 意圖。
具體實施例方式
本法發(fā)明的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā)射源的一種具體 制作方法，包括以下步驟
第一步，參照圖組l，采用低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)工藝，在110面的 單晶硅片上淀積厚度為30nm的氮化硅層(Si3N4)。
第二步，參照圖組2，采用鬼膠工藝，在氮化硅層(Si3N4)上涂敷一層 厚度為200nm的紫外線光刻膠。
第三步，參照圖17，制作柵條形掩膜版，其中柵條寬度為500um，柵條 間隔為500um;然后利用紫外線(UV)光刻，得到如圖組3所示的光刻膠柵條。
第四步，以光刻膠柵條為掩護(hù)，在180*€下采用質(zhì)量濃度85%的磷酸濕法刻蝕氮化硅層，得到氮化硅柵條，如圖組4所示。
第五步，參照圖5，以光刻膠柵條為掩護(hù)，采用質(zhì)量濃度2.5%四甲基氫 氧化銨(TMAH)各向異性濕法刻蝕110面的單晶硅片表面，刻蝕深度為60nm。
第六步，利用有機(jī)溶劑丙酮去除氮化硅柵條上的光刻膠柵條，如圖組6 所示。
第七步，在950°高溫下，通氧氣將110面的單晶硅片表面氧化10分鐘， 得到厚度為10nm左右的U型氧化硅柵條(Si02)，作為刻蝕單晶硅片的掩膜, 如圖組7所示。
第八步，在18(TC下，采用質(zhì)量濃度85%的磷酸濕法刻蝕掉氮化硅柵條， 如圖組8所示。
第九步，以U型氧化硅柵條為掩護(hù)，采用TMAH各向異性濕法刻蝕110面的 單晶硅片，凸出U型氧化硅柵條的兩側(cè)壁，形成寬為10nm、高為60mn的氧化 硅納米線，如圖組9所示。
第十步，在約950°高溫下，通氧氣將110面的單晶硅片表面氧化200分 鐘，制備一層厚度為200nm左右的Si02，使單晶硅片的基底表面不導(dǎo)電，如 圖組10所示。
第十一步，清洗分布有氧化硅納米線陣列的單晶硅片，如圖組ll所示。 第十二步，在氧化硅納米線上噴墨打印"L"形的電子發(fā)射薄膜陣列， "L"形的一個臂跨越氧化硅納米線，如圖組12所示；也可采用濺射工藝形
成"L"形的電子發(fā)射薄膜陣列，其掩膜板如圖18所示。
第十三步，采用質(zhì)量濃度W的HF酸腐蝕去除氧化硅納米線，并將氧化硅
納米線之上的電子發(fā)射薄膜剝離，形成具有納米狹隙的電子發(fā)射源陣列，如
圖組13所示。
第十四步，采用絲網(wǎng)印刷的方法，將同一行中所有電子發(fā)射源的一邊用鉑條連接在一起的，構(gòu)成行電極，即掃描電極，如圖組圖14所示。
第十五步，采用絲網(wǎng)印刷的方法，將行電極與列電極的交匯處用絕緣圖
案隔開，如圖組15所示。
第十六步，采用絲網(wǎng)印刷的方法，將同一列中所有電子發(fā)射源的另一邊
用鉑條連接在一起的，構(gòu)成列電極即可，如圖組16所示。
盡管以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行了描述，但發(fā)明并不局限于
上述的具體實施方案，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而
不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本發(fā)
明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于
本發(fā)明保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1、一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā)射源制作方法，其特征在于，包括以下步驟(1)采用低壓化學(xué)氣相淀積工藝，在單晶硅片上淀積氮化硅層，再在氮化硅層上涂敷光刻膠層；(2)制作柵條形掩膜版，并以柵條形掩膜版為掩護(hù)，刻蝕光刻膠層，得到光刻膠柵條；再以光刻膠柵條為掩護(hù)，濕法刻蝕氮化硅層，得到氮化硅柵條；繼續(xù)濕法刻蝕單晶硅片，形成U型單晶硅槽，然后化學(xué)去除氮化硅柵條上的光刻膠柵條；(3)高溫氧化U型單晶硅槽，形成U型氧化硅槽；在濕法刻蝕掉氮化硅柵條，以U型氧化硅槽為掩護(hù)，濕法刻蝕單晶硅片，凸出U型氧化硅槽的兩側(cè)壁，得到氧化硅納米線；再次高溫氧化單晶硅片；(4)在氧化硅納米線上制作“L”形的電子發(fā)射薄膜陣列，“L”形的一個臂跨越氧化硅納米線；然后腐蝕去除氧化硅納米線，并剝離氧化硅納米線之上的電子發(fā)射薄膜，形成具有納米狹縫的電子發(fā)射源陣列；最后，制作行電極和列電極。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，其特征在于，所述濕法刻蝕氮化硅層，是采用質(zhì)量濃度85% 的磷酸在18(TC下濕法刻蝕。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，其特征在于，所述濕法刻蝕單晶硅片，是采用質(zhì)量濃度82. 5% 的四甲基氫氧化銨TMAH各向異性濕法刻蝕。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā)射源制作方法，其特征在于，所述化學(xué)去除氮化硅柵條上的光刻膠柵條，是 采用有機(jī)溶劑丙酮溶解并洗掉光刻膠。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，其特征在于，所述腐蝕去除氧化硅納米線，是采用質(zhì)量濃度 1W的HF酸腐蝕去除。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，其特征在于，所述在氧化硅納米線上制作"L"形的電子發(fā) 射薄膜陣列，是采用噴墨打印工藝或濺射工藝制作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子發(fā) 射源制作方法，其特征在于，所述制作行電極和列電極，是釆用絲網(wǎng)印刷工 藝制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件技術(shù)，公開了一種表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件的電子源發(fā)射源制作方法。該方法首先采用用濕法刻蝕的手段，結(jié)合局部氧化工藝在110面單晶硅片表面制作氧化硅納米線陣列，在采用濺射或噴墨打印的方法在氧化硅納米線上制作“L”形的電子發(fā)射薄膜陣列，然后采用腐蝕氧化硅納米線，并剝離氧化硅納米線上的電子發(fā)射薄膜，形成納米狹隙陣列，最后制作行、列電極即可。
文檔編號H01J9/02GK101556889SQ20091002256
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者丁玉成, 帆 樊, 莉 王, 田洪淼, 陳邦道 申請人:西安交通大學(xué)