表面传导电子发射平板显示器件的电子发射源制作方法技术

本发明专利技术涉及表面传导电子发射平板显示器件技术，公开了一种表面传导电子发射平板显示器件的电子源发射源制作方法。该方法首先采用用湿法刻蚀的手段，结合局部氧化工艺在１１０面单晶硅片表面制作氧化硅纳米线阵列，在采用溅射或喷墨打印的方法在氧化硅纳米线上制作“Ｌ”形的电子发射薄膜阵列，然后采用腐蚀氧化硅纳米线，并剥离氧化硅纳米线上的电子发射薄膜，形成纳米狭隙阵列，最后制作行、列电极即可。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面传导电子发射平板显示器件技术，特别涉及一种表面传 导电子发射平板显示器件的电子源发射源制作方法。
技术介绍
与传统的液晶显示技术和等离子显示技术相比，表面传导电子发射显示技术(Surface國conductionElectron國emitter Display,简称SED)正在悄然的 成长之中，并且以其对比度高，耗电量低，屏幕响应速度快而引起了广泛的 关注。上世纪六十年代，前苏联科学家率先发现在两个平行电极间沉积的氧 化锡薄膜呈现非连续颗粒状态，此时在薄膜上施加电压，颗粒之间的导电通 道会被逐渐烧毁，当氧化锡薄膜的电阻达到一定程度时，若在薄膜上方施加 阳极电压，便开始出现电子发辨现象，即为薄膜场致发射。SED技术便是基于薄膜场致发射原理而来。它的核心部件是位于玻璃基 板上的电子发射源。这是一层非常薄的比较容易获得电子发射能力的薄膜， 在薄膜的中央有一条宽度约为10nm的狭缝。当在薄膜的两侧电极给狭缝施 加10V左右的电压时，由于隧道效应，电子将从狭缝的一端飞向另一端。在 阳极电压的作用下，相当部分的隧道电子会被"拉出"而向阳极运动，进而 轰击荧光粉而产生发光。SED的阴极基板便是由多个这样的电子发射源阵列 构成的。SED的关键技术是在阴极基板的每个电子发射薄膜上形成10nm左 右的纳米狭缝，即为纳米狭缝。也就是电子发射膜上纳米狭缝的制造工艺是 SED技术中的关键。日本专利特开平7-235255号和日本专利特开平8-321254号已经对外公 开了 SED的设计和制造方法，其电子发射源的制造工艺也成为了当前国际上 的主流工艺。该电子发射源设置在玻璃衬底上，包括一对电极和连接在电极 之间的电子发射薄膜。电极材料通常使用Pd， Pt， Ag， Cu， Cr等导电性材 料，两电极的间隔为10um,宽度为100um，厚度为几纳米至几十纳米，电极 制作采用丝网印刷的方法实现。采用喷墨打印的方法在两电极之间制作具有 发射能力的氧化钯(Pd0)电子发射薄膜。然后，在真空气氛下，两电极之 间施加电压，PdO还原成Pd，在此变化时由于膜的还原收縮，可以促进狭缝 的产生，形成电子发射源。最后，采用"激活"工艺在狭缝两边形成碳和/ 或碳化合物的淀积层，增强发射效果。然而，传统的SED显示器件的电子发射源的制作工艺存在以下两个重大 问题(1) 两电极之间加脉冲电压烧制狭缝，导致电子发射薄膜上产生的狭缝 位置和宽度的不一致性，存在电子发射源间的发射特性的偏差大。(2) 两电极之间加脉冲电压烧制狭缝，狭缝中间存在部分高阻值物质， 存在局部，容易造成电子发射源失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种表面传导电子发射平板显示器件的电子发 射源制作方法，能够精确地制作出结构一致的电子发射源的纳米狭缝，消除 电子发射源间的发射特性的偏差，而且电子发射源的失效几率小。 为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案与以实现。 一种，其特征在 于，包括以下步骤-(1)采用低压化学气相淀积工艺，在单晶硅片上淀积氮化硅层，氮化硅层上涂敷光刻胶层；(2) 制作栅条形掩膜版，并以栅条形掩膜版为掩护，刻蚀光刻胶层， 得到光刻胶栅条；再以光刻胶栅条为掩护，湿法刻蚀氮化硅层，得到氮化硅 栅条；继续湿法刻蚀单晶硅片，形成U型单晶硅槽，然后化学去除氮化硅栅 条上的光刻胶栅条；(3) 高温氧化U型单晶硅槽，形成U型氧化硅槽；在湿法刻蚀掉氮化硅 栅条，以U型氧化硅槽为掩护，湿法刻蚀单晶硅片，凸出U型氧化硅槽的两侧壁，得到氧化硅纳米线；再次高温氧化单晶硅片；(4) 在氧化硅纳米线上制作"L"形的电子发射薄膜阵列，"L"形的一个臂跨越氧化硅纳米线；然后腐蚀去除氧化硅纳米线，并剥离氧化硅纳米 线之上的电子发射薄膜，形成具有纳米狭缝的电子发射源阵列；最后，制作 行电极和列电极。本专利技术的进一步特点在于所述湿法刻蚀氮化硅层，是采用质量浓度85y。的磷酸在18(TC下湿法刻蚀。所述湿法刻蚀单晶硅片，是采用质量浓度82. 596的四甲基氢氧化铵TMAH 各向异性湿法刻蚀。所述化学去除氮化硅栅条上的光刻胶栅条，是采用有机溶剂丙酮溶解并 洗掉光刻胶。所述腐蚀去除氧化硅纳米线，是采用质量浓度^的HF酸腐蚀去除 所述在氧化硅纳米线上制作"L"形的电子发射薄膜阵列，是采用喷墨 打印工艺或溅射工艺制作。所述制作行电极和列电极，是采用丝网印刷工艺制作。 本专利技术采用刻蚀等工艺直接精确地制作电子发射源的纳米狭缝，纳米狭缝结构一致，消除了电子发射源间的发射特性的偏差，而且电子发射源的失 效几率小，能够表面传导电子发射平板显示器的质量和成品率；解决由传统 SED电子发射膜间纳米狭缝的加工的不均匀性和不可靠性，以及由此所带来 的电子发射效率低，均匀性差等缺点。此外，本专利技术摒弃了传统SED烧制纳米狭缝的工艺方法，行电极和列电 极的设计载流量大幅降低，其截面也同时大幅降低，节约了用于行电极和列 电极的贵重材料。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的详细说明。 图l-图16为的电子发射源的制造流程中的结构示意图，其中，每组图 中的图(b)为图(a)的A-A剖视图。图17为UV光刻所用栅条形掩膜版示意图。图18为采用溅射工艺形成"L"形的电子发射薄膜阵列所用的掩膜版示 意图。具体实施例方式本法专利技术的表面传导电子发射平板显示器件的电子发射源的一种具体 制作方法，包括以下步骤第一步，参照图组l，采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺，在110面的 单晶硅片上淀积厚度为30nm的氮化硅层(Si3N4)。第二步，参照图组2，采用鬼胶工艺，在氮化硅层(Si3N4)上涂敷一层 厚度为200nm的紫外线光刻胶。第三步，参照图17，制作栅条形掩膜版，其中栅条宽度为500um，栅条 间隔为500um;然后利用紫外线(UV)光刻，得到如图组3所示的光刻胶栅条。第四步，以光刻胶栅条为掩护，在180*€下采用质量浓度85%的磷酸湿法刻蚀氮化硅层，得到氮化硅栅条，如图组4所示。第五步，参照图5，以光刻胶栅条为掩护，采用质量浓度2.5%四甲基氢 氧化铵(TMAH)各向异性湿法刻蚀110面的单晶硅片表面，刻蚀深度为60nm。第六步，利用有机溶剂丙酮去除氮化硅栅条上的光刻胶栅条，如图组6 所示。第七步，在950°高温下，通氧气将110面的单晶硅片表面氧化10分钟， 得到厚度为10nm左右的U型氧化硅栅条(Si02)，作为刻蚀单晶硅片的掩膜, 如图组7所示。第八步，在18(TC下，采用质量浓度85%的磷酸湿法刻蚀掉氮化硅栅条， 如图组8所示。第九步，以U型氧化硅栅条为掩护，采用TMAH各向异性湿法刻蚀110面的 单晶硅片，凸出U型氧化硅栅条的两侧壁，形成宽为10nm、高为60mn的氧化 硅纳米线，如图组9所示。第十步，在约950°高温下，通氧气将110面的单晶硅片表面氧化200分 钟，制备一层厚度为200nm左右的Si02，使单晶硅片的基底表面不导电，如 图组10所示。第十一步，清洗分布有氧化硅纳米线阵列的单晶硅片，如图组ll所示。 第十二步，在氧化硅纳米线上喷墨打印"L"形的电子发射薄膜阵列， "L"形的一个臂跨越氧化硅纳米线，如图组12所示；也可采用溅射工艺形成"L"形的电子发射薄膜阵列，其掩膜板如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面传导电子发射平板显示器件的电子发射源制作方法，其特征在于，包括以下步骤：　（１）采用低压化学气相淀积工艺，在单晶硅片上淀积氮化硅层，再在氮化硅层上涂敷光刻胶层；　（２）制作栅条形掩膜版，并以栅条形掩膜版为掩护，刻蚀光刻胶层，得到光刻胶栅条；再以光刻胶栅条为掩护，湿法刻蚀氮化硅层，得到氮化硅栅条；继续湿法刻蚀单晶硅片，形成Ｕ型单晶硅槽，然后化学去除氮化硅栅条上的光刻胶栅条；　（３）高温氧化Ｕ型单晶硅槽，形成Ｕ型氧化硅槽；在湿法刻蚀掉氮化硅栅条，以Ｕ型氧化硅槽为掩护，湿法刻蚀单晶硅片，凸出Ｕ型氧化硅槽的两侧壁，得到氧化硅纳米线；再次高温氧化单晶硅片；　（４）在氧化硅纳米线上制作“Ｌ”形的电子发射薄膜阵列，“Ｌ”形的一个臂跨越氧化硅纳米线；然后腐蚀去除氧化硅纳米线，并剥离氧化硅纳米线之上的电子发射薄膜，形成具有纳米狭缝的电子发射源阵列；最后，制作行电极和列电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，丁玉成，陈邦道，樊帆，田洪淼，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]