Способ изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом

Способ изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 609!44

@своа Советских

Социалистических

Реслублик

1р у >т ° (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.76 (21) 2347613/18-25 с присоединением заявки № (51) М. Кл Н 01J 9/02

Государственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.05,78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 10.05.78 (53) УДК 621.385.032.212 (088.8) (72) Авторы изобретения В. В. Чесноков, В. М. Гайлес, А. M. Домахина и Л. С. Сименштейн (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДНО-СЕТОЧНОГО УЗЛА

С АВТОЭЛЕКТРОННЫМ КАТОДОМ

Изобретение относится к электронной технике, и может найти применение при создании холодных катодов для электровакуумиых приборов и приборов иа основе таких катодов.

Известен способ изготовления многоострийных автокатодов путем подтравливания подложки под островками не травящейся маски (1). По этому способу на подложку из катодного материала наносят островки из материала, не растворяющегося в травителе, действующем на катодный материал. Затем подложки с островками травят до образования под островками острий, после чего островки стравливают избирательным травлением.

Этот способ сам по себе не позволяет изготавливать одновременно с катодными остриями и управляющий электрод. Управляющий электрод в виде пластины с отверстиями может быть изготовлен отдельно, а затем смонтирован параллельно подложке с катоднымп остриями так, чтобы острия располагались против центров отверстий, однако совмещение катодных острий с отверстиями при монтаже и их закреплении в случае большого числа острий представляет сложную техническую задачу.

Известен способ изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом (2), по которому вначале на поверхности плоской подложки формуют сэндвич из изолирующего слоя и проводящего молибденового слоя, в котором с помощью литографического процесса н избирательного травления образук>т полость.

Иа поверхность подложки с сэндвичем, вра5 щающейся с постоянной скоростью, наносят косым напылением (в вакууме) окись алюминия, и одновременно из другого источника паров — молибден, отвесно к подложке. При этом на поверхности сэндвича образуется за10 щитный слой, затягивающий отверстие полости, а на дне полости образуется конус из молибдена и являющийся автоэлектронным эмпттером.

Существенным недостатком этого способа

15 является большая сложность: требуется изготавливать эмиттирующие острия в глубоком вакууме, с помощью напыления тугоплавких материалов, причем необходимо очень точно выдерживать соотношение между скоростями напыления из двух отдельных источников, напыление проводится на подло>кку, вращающуюся в вакууме. Сложность технологии приводит к тому, что эмнттеры работают недостаточно стабильно.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом и повышение стабильности работы автокатода.

Поставленная цель достигается тем, что

ЗО травление в пленке изолятора производят до

609144

Корректор Л. Денискина

Техред Л. Гладкова

Редактор Н. Коляда

Заказ 801/6

Изд. № 440

Подписное

Тираж 964

Типография, пр, Сапунова, 2 получения вскрытой области подложки, большей по диаметру полости управляющего электрода, наносят на подложку слой маскирующего материала толщиной, меньшей толщины изолирующей пленки, и осуществляют формирование острий через кольцевой зазор, полученный на. дне полости, после чего маскирующий материал удаляют.

Способ характеризуется следующей последовательностью операций.

Вначале на подложку из катодного материала, например, монокристаллического кремния, наносят известным способом сэндвич из изолирующего (пленка SiO>) и проводящего (пленка вольфрама) слоев. С помощью литографии в верхнем слое изготавливают отверстие, сквозь которое, используя слой металла в качестве защитного слоя, вытравливают отверстие в пленке изолятора, причем травление проводят до тех пор, пока не вскроется область подложки, большая по диаметру, чем отверстие в пленке металла. Образуется полость. На полученную структуру напыляют любым известным способом (например напылением в вакууме или катодным распылением) пленку маскирующего слоя, например, окиси алюминия. Толщина маскирующей пленки должна быть меньше толщины изолирующего слоя. При напылении материал маскирующего слоя осядет по всей поверхности заготовки, в том числе и на дне полостей, образуя тем круглый островок, по форме и размерам повторяющий размер отверстия в слое металла. Между островком и изолирующим слоем по поверхности подложки имеется кольцевой зазор, сквозь который на следующей стадии изготовления избирательным травителем, не действующим на слои сэндвича и маскирующего слоя, растворяют подложку до образования острия под островком маскирующего слоя.

Последняя операция — удаление маскирующего слоя в своем избирательном травителе.

При этом освобождается управляющий пленочный электрод, против центра отверстия, в котором, в подложке вытравлено острие.

При экспериментальном опробовании предложенного способа была принята следующая последовательность приемов:

Монокристаллическая пластина кремния и-типа окислена на толщину 1 мкм.

Поверх слоя окисла катодным распылением нанесен слой вольфрама толщиной 0,5 мкм.

В пленке вольфрама с помощью фотолитографии вытравлены отверстия диаметром

6 мкм.

С использованием вольфрама как резистивной маски в отверстиях вытравлен до кремния слой окиси кремния, причем кремний вскрыт на площадке диаметром 8 — 10 мкм.

Произведено напыление на всю подложку в вакууме пленки окиси алюминия толи иной

0,5 мкм.

Далее подвергастся травлсншо кремний на глубину 3 мкм в смеси плавиковой и азотной кислот. При этом под островками плснки окиси алюминия и образовались острия из кремния высотой 3 мк (над дном вытравленной в кремнии лунки) .

10 Последняя операция — удаление пленки окиси алюминия травлением в ортофосфорной кислоте.

Отличия предлагаемого способа от известного приводят к новым положительным и по15 лезным эффектам.

Способ позволяет изготавливать низковольтные управляемые автокатоды с большим числом микроострий более просто, чем известный.

Основное упрощение — на этапах накопления защитного слоя и образования острий.

Способ позволяет изготавливать управляемые автокатоды, работающие более стабильно, так как позволяет выбирать в качестве катодного более широкий класс материалов. Например, в качестве катодного материала может быть использован монокристаллический кремний, позволяющий изготовленным из него катодам стабильно работать в вакууме 10 — 6—

10 7 мм рт. ст., тогда как для стабильной работы металлических острийных катодов необходим вакуум не хуже 10 — мм рт. ст. Применимы и другие материалы типа боридов, карбидов.

Формула изобретения

Способ изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом, включающий нанесение на проводящую подложку пленок изолятора и управляющего электрода, образова40 не в последних травлением сквозных полостей и формирование в них на подложке острий автокатода, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и повышения стабильности работы автокато45 да, травление в пленке изолятора производят до получения вскрытой области подложки, большей по диаметру полости управляющего электрода, наносят на подложку слой маскирующего материала толщиной, меньшей толщины изолирующей пленки, и осуществляют формирование острий через кольцевой зазор, полученный на дне полости, после чего маскирующий материал удаляют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Thomas R. N. et all., Fabrication and some

applications of large-arrea field emission

arrows, — «Solid-state Electron», 1974, № 2, 155 †1.

60 2. Патент США № 3755704, кл. 313 — 309, оп> блик. 1973.