EP1000433B1 - Procede de fabrication d'une source d'electrons a micropointes, a grille de focalisation auto-alignee - Google Patents

Procede de fabrication d'une source d'electrons a micropointes, a grille de focalisation auto-alignee Download PDF

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EP1000433B1
EP1000433B1 EP99920914A EP99920914A EP1000433B1 EP 1000433 B1 EP1000433 B1 EP 1000433B1 EP 99920914 A EP99920914 A EP 99920914A EP 99920914 A EP99920914 A EP 99920914A EP 1000433 B1 EP1000433 B1 EP 1000433B1
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EP
European Patent Office
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holes
etching
layer
grid
insulating layer
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP99920914A
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German (de)
English (en)
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EP1000433A1 (fr
Inventor
Aimé Perrin
Brigitte Montmayeul
Régis BLANC
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/021—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source
    • H01J3/022—Electron guns using a field emission, photo emission, or secondary emission electron source with microengineered cathode, e.g. Spindt-type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2329/00—Electron emission display panels, e.g. field emission display panels

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a microtip electron source, self-aligned focusing grid.
  • a source of microtip electrons is particularly usable in a display device by cathodoluminescence excited by field emission.
  • FR-A-2 593 953 and FR-A-2 623 013 disclose devices for visualization by cathodoluminescence excited by field emission. These devices include a Electron source with emitting cathodes with microtips.
  • FIG. cross-sectional view of such a screen of microtip visualization.
  • the screen is constituted by a cathode 1, which is a flat structure, disposed opposite another plane structure forming the anode 2.
  • the cathode 1 and the anode 2 are separated by a space in which one has evacuated.
  • the cathode 1 comprises a glass substrate 11 on which is deposited the conductive level 12 in contact with the tips 13.
  • the driver level 12 is covered with an insulating layer 14, for example in silica, itself covered with a conductive layer 15.
  • the anode 2 comprises a substrate transparent 21 covered with a transparent electrode 22 on which are deposited phosphors luminescent or phosphor 23.
  • Anode 2 is brought to an positive voltage of several hundred volts per compared to the tips 13 (typically 200 to 500 V). Sure the extraction grid 15, a tension is applied positive of a few tens of volts (typically 60 at 100 V) with respect to the points 13. Electrons are then torn off at the tips 13 and are attracted by the anode 2. The electron trajectories are included in a cone of half-angle at the top ⁇ dependent on different parameters, among others the 13. This angle causes a defocusing of the electron beam 31 all the more important that the distance between the anode and the cathode is tall.
  • Figure 2 illustrates the case where the grid of focusing is arranged on the cathode.
  • Figure 2 the example of Figure 1 but limited to one single microtip for clarity in the drawing.
  • An insulating layer 16 has been deposited on the grid extraction 15 and supports a metal layer 17 serving as a focus grid. Holes 19, of adequate diameter (typically between 8 and 10 ⁇ m) and concentric to holes 18, have been engraved in layers 16 and 17.
  • the insulating layer 16 serves to isolate electrically the extraction grid 15 and the grid 17.
  • the focusing grid is polarized with respect to the cathode so as to give the electron beam 32 the shape shown in FIG. figure 2.
  • Simulation calculations show that the centering the holes 19 of the focusing grid by ratio to holes 18 of the extraction grid is extremely critical.
  • This structure is usually realized with the classical techniques of photolithography used in microelectronics.
  • a second level of photolithography makes it possible to make the holes 18 in which will be placed the tips.
  • the second level must be positioned extremely precisely by report at the first level. This can not be achieved than with a very efficient equipment and therefore very expensive, which will be all the more penalizing that one will deal with large areas.
  • JP 07-0294 84A discloses a manufacturing process a microtip electron source for self-alignment holes of the extraction grid with the openings of the focusing grid using the side wall of a layer sacrifice as a mask.
  • the invention makes it possible to remedy the problem accurate alignment of holes located at levels different. This is achieved through a process that does not requires only one photolithography step, the one allowing to make the holes of the grid extraction.
  • connection means cathodic are obtained by a deposit of drivers cathode on the support, followed by a deposit of resistive layer.
  • the engraving of the holes in the first insulating layer can be first conducted so anisotropic, said housings being subsequently defined by isotropic etching.
  • a second way to achieve engraving of the second insulating layer is to proceed from the following way.
  • the first and second layers insulators being able to be etched simultaneously, the engraving of the second insulating layer is first conducted isotropically to obtain drafts of cavities, reach the first conductive layer and reveal areas to make the holes of the extraction grid, the grid holes extraction are then etched into the first conductive layer, an isotropic etching being finally continued to obtain the said housing simultaneously in the first insulating layer and said cavities said dimension in the second insulating layer.
  • Figures 3A to 3F are sectional views cross-section of a micropoint electron source in manufacturing course according to a first mode of implementation process of the invention.
  • a layer is deposited (see Figure 3A) metal which is engraved to form cathode conductors 51 parallel to each other. These cathode conductors 51 will serve for example to columns for a matrix display.
  • a diaper resistive 52 is then deposited uniformly. On this resistive layer 52, one deposits successively a first insulating layer 53, a first layer conductor 54 intended to constitute the grid extraction of the microtip electron source, a second insulating layer 55 and a second layer conductor 56 intended to constitute the grid of focusing.
  • the thicknesses of the insulating layers 53 and 55 are chosen according to the planned height for the microtips and the distance to separate the extraction grid of the focusing grid.
  • a layer of photoresist 57 is then uniformly deposited on the second layer conductor 56.
  • the photoresist layer 57 is insolated through a mask then developed for making holes 58 of axes corresponding to the axes of the micropoints to form (see Figure 3B where only one hole 58 has been shown). These holes allow the engraving of the underlying layers. So the holes 58 are extended with holes 59 etched in the second conductive layer 56, which are in turn extended holes 60 etched in the second layer insulating 55.
  • the holes 62 made in the first insulating layer 53 are enlarged by etching isotropic. We obtain the housing 63 visible on the 3D figure. Then the second conductive layer 56 is engraved to widen the holes of this layer up to the cavity size 68 of the second insulation layer 55. The openings 64 are thus obtained. of the focusing grid.
  • each aperture 64 of the focusing grid 66 is perfectly aligned with the corresponding hole 61 of the extraction grid 65.
  • the last step of the process consists of make the microtips by a known method of the skilled person.
  • Each microtip 67 is thus perfectly aligned with the axis of the corresponding hole 61 of the extraction grid 65 and on the axis of the corresponding aperture 64 of the grid of focusing 66.
  • Figures 4A to 4D are sectional views cross-section of a micropoint electron source in manufacturing course according to a second mode of implementation process of the invention. This mode of putting can be used in the case where both Insulating layers are of the same nature or do not engrave not chemically selectively.
  • FIGS. 4A to 4D the same references in FIGS. 3A to 3F refer to the same elements, only the nature of the materials switch.
  • the resin layer photosensitive 57 is insolated through a mask then developed to make holes 58 and these holes 58 are extended with holes 59 etched into the second conductive layer 56 (see Figure 4A).
  • cavities 70 such as their maximum dimension has a determined value, less than the size of the grid openings focus to achieve (see Figure 4B).
  • an anisotropic etching of the first conductive layer 54 can be used in this one of the holes 61 in the extension of the holes 58 and 59.
  • These holes 61 constitute the holes of the grid extraction. They reveal the first insulating layer 53.
  • the isotropic etching is then carried out the first insulating layer 53 to obtain in this layer of the housings 71 centered on the axis of the holes 61 (see Figure 4C).
  • the two insulating layers 53 and 55 being of the same nature, this engraving leads to a enlargement of the cavities already made in the second insulating layer 55 to obtain cavities 72.
  • the two stages of etching of the second layer insulation 55 are provided to finally obtain cavities 72 whose maximum dimension corresponds to the openings of the focusing grid.
  • the second conductive layer 56 is engraved to widen the holes of this layer up to the maximum dimension of the cavities 72 of the second insulating layer 55. This gives the apertures 64 of the focusing grid.
  • microtips 67 can be deposited on the resistive layer 52.
  • Each microtip 67 is thus perfectly aligned on the axis of the corresponding hole 61 of the grid 65 and on the axis of the opening 64 corresponding to the focusing grid 66.
  • FIG. 5 shows a example of electron source with microtips obtained by the first embodiment of the method of the present invention.
  • the holes 61 of the extraction grid 65 and the microtips 67 are arranged in parallel lines. The distance separating two successive holes 61 of the same line is lower than the opening 64 of the grid of 66. The distance between two lines of adjacent microtips is greater than this opening. Widening holes in layers 55 and 56 up to the desired diameter for the grid of focusing 66 renders secants these holes.
  • the openings of the focusing grid corresponding to the same line of microtips 67 then constitute slots with scalloped edges, the axes of these slots being confused with the lines on which are arranged the corresponding microtips.
  • the focus of the electrons is only in the direction perpendicular to the planes of symmetry of the slits.
  • the phosphors placed on the anode which, in the display device, makes facing the cathode must then be arranged according to lines parallel to the lines of emitters.
  • Figure 6 shows another example of electron sources with microtips obtained by the first mode of implementation of this invention.
  • the holes 61 of the grid 65 are located relative to each other others at a greater distance than the diameter of openings 64 of the focusing grid 66.
  • the openings 64 of the focusing grid 66 are concentric holes at holes 61 of the grid 65. The electrons emitted by micropoints 67 are then focused regardless their direction of emission.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

Domaine technique
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes, à grille de focalisation auto-alignée. Une telle source d'électrons à micropointes est notamment utilisable dans un dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitée par émission de champ.
Etat de la technique antérieure
Les documents FR-A-2 593 953 et FR-A-2 623 013 divulguent des dispositifs de visualisation par cathodoluminescence excitée par émission de champ. Ces dispositifs comprennent une source d'électrons à cathodes émissives à micropointes.
A titre d'illustration, la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un tel écran de visualisation à micropointes. Par souci de simplification, seulement quelques micropointes alignées ont été représentées. L'écran est constitué par une cathode 1, qui est une structure plane, disposée en regard d'une autre structure plane formant l'anode 2. La cathode 1 et l'anode 2 sont séparées par un espace dans lequel on a fait le vide. La cathode 1 comprend un substrat de verre 11 sur lequel est déposé le niveau conducteur 12 en contact avec les pointes émettrices d'électrons 13. Le niveau conducteur 12 est recouvert d'une couche isolante 14, par exemple en silice, elle-même recouverte d'une couche conductrice 15. Des trous 18, d'environ 1,3 µm de diamètre, ont été réalisés au travers des couches 14 et 15 jusqu'au niveau conducteur 12 pour déposer les pointes 13 sur ce niveau conducteur. La couche conductrice 15 sert de grille d'extraction pour les électrons qui seront émis par les pointes 13. L'anode 2 comprend un substrat transparent 21 recouvert d'une électrode transparente 22 sur laquelle sont déposés des phosphores luminescents ou luminophores 23.
Le fonctionnement de cet écran va maintenant être décrit. L'anode 2 est portée à une tension positive de plusieurs centaines de volts par rapport aux pointes 13 (typiquement 200 à 500 V). Sur la grille d'extraction 15, on applique une tension positive de quelques dizaines de volts (typiquement 60 à 100 V) par rapport aux pointes 13. Des électrons sont alors arrachés aux pointes 13 et sont attirés par l'anode 2. Les trajectoires des électrons sont comprises dans un cône de demi-angle au sommet  dépendant de différents paramètres, entre autres de la forme des pointes 13. Cet angle entraíne une défocalisation du faisceau d'électrons 31 d'autant plus importante que la distance entre l'anode et la cathode est grande. Or, l'une des façons d'augmenter le rendement des phosphores, donc la luminosité des écrans, est de travailler avec des tensions anode-cathode plus grandes (entre 1 000 et 10 000 V), ce qui implique d'écarter davantage l'anode et la cathode afin d'éviter la formation d'un arc électrique entre ces deux électrodes.
Si on désire conserver une bonne résolution sur l'anode, il faut refocaliser le faisceau d'électrons. Cette refocalisation est obtenue classiquement grâce à une grille qui peut être soit placée entre l'anode et la cathode, soit disposée sur la cathode.
La figure 2 illustre le cas où la grille de focalisation est disposée sur la cathode. La figure 2 reprend l'exemple de la figure 1 mais limité à une seule micropointe pour plus de clarté dans le dessin. Une couche isolante 16 a été déposée sur la grille d'extraction 15 et supporte une couche métallique 17 servant de grille de focalisation. Des trous 19, de diamètre adéquat (typiquement entre 8 et 10 µm) et concentriques aux trous 18, ont été gravés dans les couches 16 et 17. La couche isolante 16 sert à isoler électriquement la grille d'extraction 15 et la grille de focalisation 17. La grille de focalisation est polarisée par rapport à la cathode de façon à donner au faisceau d'électrons 32 la forme représentée à la figure 2.
Des calculs de simulation montrent que le centrage des trous 19 de la grille de focalisation par rapport aux trous 18 de la grille d'extraction est extrêmement critique. Cette structure est généralement réalisée avec les techniques classiques de photolithogravure utilisées en microélectronique. Par exemple, avec un premier niveau de photolithogravure on définit les trous 19 de la grille de focalisation, puis un second niveau de photolithogravure permet de réaliser les trous 18 dans lesquels seront placées les pointes. Pour un bon fonctionnement, le second niveau doit être positionné de façon extrêmement précise par rapport au premier niveau. Ceci ne peut être réalisé qu'avec un appareillage très performant et donc très onéreux, ce qui sera d'autant plus pénalisant que l'on traitera de grandes surfaces. En outre, si les trous de la grille d'extraction sont réalisés par photolithographie à partir d'un réseau de microbilles, leur disposition est aléatoire, ce qui interdit l'utilisation d'un photomasque pour réaliser les ouvertures de la grille de focalisation. Le document JP 07-0294 84A divulgue on procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes permettant d'obtenir l'auto-alignement des trous de la grille d'extraction avec les ouvertures de la grille de focalisation en utilisant la paroi latérale d'une couche sacrifice en tant que masque.
Exposé de l'invention
L'invention permet de remédier au problème de précision d'alignement de trous situés à des niveaux différents. Ceci est obtenu grâce à un procédé qui ne nécessite qu'une seule étape de photolithographie, celle permettant de réaliser les trous de la grille d'extraction.
L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes, à grille d'extraction et à grille de focalisation, comprenant :
  • le dépôt successif sur une face d'un support électriquement isolant de moyens de connexion cathodiques, d'une première couche isolante d'épaisseur adaptée à la hauteur des futures micropointes, d'une première couche conductrice destinée à former la grille d'extraction, d'une deuxième couche isolante d'épaisseur correspondant à la distance devant séparer la grille d'extraction de la grille de focalisation, d'une deuxième couche conductrice destinée à former la grille de focalisation et d'une couche de résine photosensible ;
  • la gravure, par photolithographie, de la couche de résine photosensible pour y réaliser des trous débouchant sur la deuxième couche conductrice, dont les axes correspondent aux axes des futures micropointes et dont le diamètre est adapté à la taille des futures micropointes, ces trous permettant la gravure des autres couches déposées sur le support ;
  • la gravure de la deuxième couche conductrice pour y réaliser des trous débouchant sur la deuxième couche isolante ;
  • la gravure de la deuxième couche isolante pour y réaliser des cavités prévues pour s'étendre latéralement jusqu'à une dimension correspondant aux ouvertures de la grille de focalisation et révélant la première couche conductrice ;
  • la gravure de la première couche conductrice pour y réaliser les trous de la grille d'extraction ;
  • la gravure de trous dans la première couche isolante jusqu'à atteindre les moyens de connexion cathodiques en vue d'obtenir des logements pour les micropointes ;
  • l'élargissement par gravure des trous de la deuxième couche conductrice pour obtenir les ouvertures de la grille de focalisation ;
  • l'élimination de la couche de résine photosensible subsistante après les opérations de gravure ;
  • la formation des micropointes dans leur logement, sur les moyens de connexion cathodiques.
Préférentiellement, les moyens de connexion cathodique sont obtenus par un dépôt de conducteurs cathodique sur le support, suivi d'un dépôt d'une couche résistive.
Une première manière de réaliser la gravure de la deuxième couche isolante consiste à procéder de la façon suivante :
  • on grave d'abord la deuxième couche isolante pour obtenir des trous dans le prolongement des trous de la couche de résine photosensible et débouchant sur la première couche conductrice ;
  • on grave ensuite la première couche conductrice pour obtenir des trous borgnes dans le prolongement des trous de la couche de résine photosensible, ces trous borgnes constituant des amorces des trous de la grille d'extraction ;
  • on poursuit enfin la gravure de la deuxième couche isolante jusqu'à y obtenir lesdites cavités.
La gravure des trous dans la première couche isolante peut être d'abord menée de manière anisotrope, lesdits logements étant ensuite définis par gravure isotrope.
Une seconde manière de réaliser la gravure de la deuxième couche isolante consiste à procéder de la façon suivante. Les première et deuxième couches isolantes étant aptes à être gravées simultanément, la gravure de la deuxième couche isolante est d'abord menée de manière isotrope pour obtenir des ébauches de cavités, atteindre la première couche conductrice et y révéler des zones permettant de réaliser les trous de la grille d'extraction, les trous de la grille d'extraction étant ensuite gravés dans la première couche conductrice, une gravure isotrope étant enfin poursuivie pour obtenir simultanément lesdits logements dans la première couche isolante et lesdites cavités à ladite dimension dans la deuxième couche isolante.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaítront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des figures annexées parmi lesquelles :
  • la figure 1, déjà décrite, est illustrative d'un écran plat à micropointes selon l'art connu ;
  • la figure 2, déjà décrite, est illustrative d'un écran plat à micropointes et à grille de focalisation selon l'art connu ;
  • les figures 3A à 3F illustrent la fabrication d'une source d'électrons à micropointes selon une première façon de mettre en oeuvre le procédé de la présente invention ;
  • les figures 4A à 4D illustrent la fabrication d'une source d'électrons à micropointes selon une seconde façon de mettre en oeuvre le procédé de la présente invention ;
  • la figure 5 est une vue partielle et en perspective d'une source d'électrons à micropointes réalisée par le procédé selon la présente invention et dont les micropointes sont disposées en lignes, la distance entre les micropointes adjacentes d'une même ligne étant inférieure au diamètre des trous de la grille de focalisation ;
  • la figure 6 est une vue partielle et en perspective d'une source d'électrons à micropointes réalisée par le procédé selon la présente invention, la distance entre deux micropointes adjacentes étant supérieure au diamètre des trous de la grille de focalisation.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention
Les figures 3A à 3F sont des vues en coupe transversale d'une source d'électrons à micropointes en cours de fabrication selon un premier mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Sur un support 50, constitué par une lame de verre, on dépose (voir la figure 3A) une couche métallique qui est gravée pour constituer des conducteurs cathodiques 51 parallèles entre eux. Ces conducteurs cathodiques 51 serviront par exemple de colonnes pour un affichage matriciel. Une couche résistive 52 est ensuite déposée de manière uniforme. Sur cette couche résistive 52, on dépose successivement une première couche isolante 53, une première couche conductrice 54 destinée à constituer la grille d'extraction de la source d'électrons à micropointes, une deuxième couche isolante 55 et une deuxième couche conductrice 56 destinée à constituer la grille de focalisation. Les épaisseurs des couches isolantes 53 et 55 sont choisies en fonction de la hauteur prévues pour les micropointes et de la distance devant séparer la grille d'extraction de la grille de focalisation. Une couche de résine photosensible 57 est ensuite déposée de manière uniforme sur la deuxième couche conductrice 56.
La couche de résine photosensible 57 est insolée au travers d'un masque puis développée pour y réaliser des trous 58 d'axes correspondant aux axes des micropointes à former (voir la figure 3B où un seul trou 58 a été représenté). Ces trous permettent la gravure des couches sous-jacentes. Ainsi, les trous 58 sont prolongés de trous 59 gravés dans la deuxième couche conductrice 56, lesquels sont à leur tour prolongés de trous 60 gravés dans la deuxième couche isolante 55.
Ces enfilades de trous 58, 59 et 60 sont ensuite prolongées de trous 61 gravés dans l'épaisseur de la première couche conductrice 54. A ce stade, les trous 61 ne traversent pas la première couche conductrice 54.
On procède ensuite, toujours par gravure, à l'élargissement des trous 60 réalisés dans la deuxième couche isolante 55 jusqu'à à un diamètre déterminé correspondant au diamètre des ouvertures à créer dans la grille de focalisation. On obtient des cavités 68 comme le montre la figure 3C.
On poursuit ensuite la gravure des trous 61 dans la première couche conductrice 54 afin de révéler la première couche isolante 53. Les trous 61 sont alors prolongés, par gravure, de trous 62 réalisés dans la première couche isolante 53 jusqu'à atteindre la couche résistive 52 qui est ainsi révélée.
Afin d'assurer des logements appropriés pour les micropointes, les trous 62 réalisés dans la première couche isolante 53 sont élargis par gravure isotrope. On obtient les logements 63 visibles sur la figure 3D. Ensuite, la deuxième couche conductrice 56 est gravée de façon à élargir les trous de cette couche jusqu'à la dimension des cavités 68 de la deuxième couche isolante 55. On obtient ainsi les ouvertures 64 de la grille de focalisation.
La résine photosensible est alors éliminée et l'on obtient la structure représentée à la figure 3E. La grille d'extraction 65 et la grille de focalisation 66 sont alors définitivement formées. Grâce au procédé selon la présente invention chaque ouverture 64 de la grille de focalisation 66 est parfaitement alignée avec le trou 61 correspondant de la grille d'extraction 65.
La dernière étape du procédé consiste à réaliser les micropointes par une méthode connue de l'homme de l'art. Chaque micropointe 67 est ainsi parfaitement alignée sur l'axe du trou 61 correspondant de la grille d'extraction 65 et sur l'axe de l'ouverture 64 correspondante de la grille de focalisation 66.
Les figures 4A à 4D sont des vues en coupe transversale d'une source d'électrons à micropointes en cours de fabrication selon un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Ce mode de mise en oeuvre est utilisable dans le cas où les deux couches isolantes sont de même nature ou ne se gravent pas chimiquement de façon sélective.
Sur les figures 4A à 4D, les mêmes références que sur les figures 3A à 3F désignent les mêmes éléments, seule la nature des matériaux pouvant changer.
Comme précédemment, la couche de résine photosensible 57 est insolée au travers d'un masque puis développée pour y réaliser les trous 58 et ces trous 58 sont prolongés de trous 59 gravés dans la deuxième couche conductrice 56 (voir la figure 4A).
A partir des enfilades de trous 58 et 59, on réalise dans la deuxième couche isolante 55, par gravure isotrope, des cavités 70 telles que leur dimension maximale ait une valeur déterminée, inférieure à la dimension des ouvertures de grille de focalisation à réaliser (voir la figure 4B).
Ensuite, une gravure anisotrope de la première couche conductrice 54 permet de réaliser dans celle-ci des trous 61 dans le prolongement des trous 58 et 59. Ces trous 61 constituent les trous de la grille d'extraction. Ils révèlent la première couche isolante 53.
On procède ensuite à la gravure isotrope de la première couche isolante 53 pour obtenir dans cette couche des logements 71 centrés sur l'axe des trous 61 (voir la figure 4C). Les deux couches isolantes 53 et 55 étant de même nature, cette gravure entraíne un élargissement des cavités déjà réalisées dans la deuxième couche isolante 55 pour obtenir des cavités 72. Les deux étapes de gravure de la deuxième couche isolante 55 sont prévues pour obtenir finalement des cavités 72 dont la dimension maximale correspond aux ouvertures de la grille de focalisation.
Ensuite, la deuxième couche conductrice 56 est gravée de façon à élargir les trous de cette couche jusqu'à la dimension maximale des cavités 72 de la deuxième couche isolante 55. On obtient ainsi les ouvertures 64 de la grille de focalisation.
La résine photosensible est ensuite éliminée (voir la figure 4D) et les micropointes 67 peuvent être déposées sur la couche résistive 52. Chaque micropointe 67 est ainsi parfaitement alignée sur l'axe du trou 61 correspondant de la grille d'extraction 65 et sur l'axe de l'ouverture 64 correspondante de la grille de focalisation 66.
Suivant la nature des matériaux utilisés pour réaliser les différentes couches et suivant la précision désirée, de nombreuses variantes du procédé selon l'invention sont possibles, en regroupant certaines étapes ou en modifiant leur ordre.
Différentes géométries sont possibles pour la grille de focalisation. La figure 5 montre un exemple de source d'électrons à micropointes obtenue par le premier mode de mise en oeuvre du procédé de la présente invention. Dans cet exemple les trous 61 de la grille d'extraction 65 et les micropointes 67 sont disposés suivant des lignes parallèles. La distance séparant deux trous 61 successifs d'une même ligne est inférieure à l'ouverture 64 de la grille de focalisation 66. La distance entre deux lignes de micropointes adjacentes est supérieure à cette ouverture. L'élargissement des trous dans les couches 55 et 56 jusqu'au diamètre voulu pour la grille de focalisation 66 rend sécants ces trous. Les ouvertures de la grille de focalisation correspondant à une même ligne de micropointes 67 constituent alors des fentes aux bords festonnés, les axes de ces fentes étant confondus avec les lignes sur lesquelles sont disposés les micropointes correspondantes. Pour une telle structure, la focalisation des électrons se fait uniquement dans la direction perpendiculaire aux plans de symétrie des fentes. Les luminophores placés sur l'anode qui, dans le dispositif de visualisation, fait face à la cathode doivent alors être disposés suivant des lignes parallèles aux lignes d'émetteurs.
La figure 6 montre un autre exemple de sources d'électrons à micropointes obtenue par le premier mode de mise en oeuvre de la présente invention. Dans cet exemple les trous 61 de la grille d'extraction 65 sont situés les uns par rapport aux autres à une distance supérieure au diamètre des ouvertures 64 de la grille de focalisation 66. Dans ce cas, les ouvertures 64 de la grille de focalisation 66 sont des trous concentriques aux trous 61 de la grille d'extraction 65. Les électrons émis par les micropointes 67 sont alors focalisés quelle que soit leur direction d'émission.

Claims (5)

  1. Procédé de fabrication d'une source d'électrons à micropointes (67), à grille d'extraction (65) et à grille de focalisation (66), comprenant :
    le dépôt successif sur une face d'un support électriquement isolant (50) de moyens de connexion cathodiques (51, 52), d'une première couche isolante (53) d'épaisseur adaptée à la hauteur des futures micropointes, d'une première couche conductrice (54) destinée à former la grille d'extraction, d'une deuxième couche isolante (55) d'épaisseur correspondant à la distance devant séparer la grille d'extraction de la grille de focalisation, d'une deuxième couche conductrice (56) destinée à former la grille de focalisation et d'une couche de résine photosensible (57) ;
    la gravure, par photolithographie, de la couche de résine photosensible (57) pour y réaliser des trous (58) débouchant sur la deuxième couche conductrice (56), dont les axes correspondent aux axes des futures micropointes et dont le diamètre est adapté à la taille des futures micropointes, ces trous (58) permettant la gravure des autres couches déposées sur le support (50) ;
    la gravure de la deuxième couche conductrice (56) pour y réaliser des trous (59) débouchant sur la deuxième couche isolante (55) ;
    la gravure de la deuxième couche isolante (55) pour y réaliser des cavités (68, 72) prévues pour s'étendre latéralement jusqu'à une dimension correspondant aux ouvertures de la grille de focalisation et révélant la première couche conductrice (54) ;
    la gravure de la première couche conductrice (54) pour y réaliser les trous (61) de la grille d'extraction ;
    la gravure de trous dans la première couche isolante (53) jusqu'à atteindre les moyens de connexion cathodiques (51, 52) en vue d'obtenir des logements (63, 71) pour les micropointes ;
    l'élargissement par gravure des trous (59) de la deuxième couche conductrice (56) pour obtenir les ouvertures (64) de la grille de focalisation ;
    l'élimination de la couche de résine photosensible subsistante après les opérations de gravure ;
    la formation des micropointes (67) dans leur logement (63, 71), sur les moyens de connexion cathodiques (51, 52).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de connexion cathodiques sont obtenus par un dépôt de conducteurs cathodiques (51) sur le support (50), suivi d'un dépôt d'une couche résistive (52).
  3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la gravure de la deuxième couche isolante (55) est effectuée de la façon suivante :
    on grave d'abord la deuxième couche isolante (55) pour obtenir des trous (60) dans le prolongement des trous (58) de la couche de résine photosensible (57) et débouchant sur la première couche conductrice (54) ;
    on grave ensuite la première couche conductrice (54) pour obtenir des trous borgnes dans le prolongement des trous (58) de la couche de résine photosensible (57), ces trous borgnes constituant des amorces des trous (61) de la grille d'extraction ;
    on poursuit enfin la gravure de la deuxième couche isolante (55) jusqu'à y obtenir lesdites cavités (68).
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gravure des trous dans la première couche isolante (53) est d'abord menée de manière anisotrope, lesdits logements (63) étant ensuite définis par gravure isotrope.
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, les première (53) et deuxième (55) couches isolantes étant aptes à être gravées simultanément, la gravure de la deuxième couche isolante (55) est d'abord menée de manière isotrope pour obtenir des ébauches (70) de cavités, atteindre la première couche conductrice (54) et y révéler des zones permettant de réaliser les trous (61) de la grille d'extraction, les trous (61) de la grille d'extraction étant ensuite gravés dans la première couche conductrice (54), une gravure isotrope étant enfin poursuivie pour obtenir simultanément lesdits logements (71) dans la première couche isolante (53) et lesdites cavités (72) à ladite dimension dans la deuxième couche isolante (55).
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