[发明专利]带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源及其制作方法

权利要求书

1.一种带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述场发射电子源包括从下到上依次设置的基底、发射尖锥、绝缘层、屏蔽层和栅极；所述发射尖锥至少部分暴露于所述绝缘层外，所述屏蔽层位于由所述发射尖锥、绝缘层和栅极构成的空腔中，以隔断所述发射尖锥和栅极；

其中，所述栅极上距离所述基底最远的点到基底的距离不大于所述屏蔽层上距离所述基底最远的点到基底的距离；

所述屏蔽层的材料选自Si₃N₄；

所述绝缘层的材料为SiO₂；

所述制作方法包括如下步骤：

在硅晶片上制作倒金字塔型尖锥小孔图形阵列；

通过热氧化，在硅晶片上设有所述尖锥小孔图形阵列的面上形成绝缘层；

在所述尖锥小孔图形阵列中沉积发射尖锥材料，形成发射尖锥；

形成覆盖所述绝缘层和发射尖锥的基底；

去除硅晶片，得一体化结构；

翻转该一体化结构，在所述绝缘层上形成屏蔽层；

在所述屏蔽层上形成栅极；

在栅极上涂覆光刻胶；

依次减薄光刻胶、栅极、屏蔽层和绝缘层至与发射尖锥上方齐平的位置；

透过光刻胶孔，腐蚀绝缘层，使得所述发射尖锥至少部分暴露于所述绝缘层外；

去除光刻胶，得到带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源。

2.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述发射尖锥的材料选自高熔点、低功函数的纯金属。

3.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述发射尖锥的材料选自W或Mo。

4.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述发射尖锥暴露于所述绝缘层外的高度至少为其总高度的1/3。

5.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述发射尖锥暴露于所述绝缘层外的高度为0.2-0.6μm。

6.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述栅极的材料选自高熔点、低功函数的纯金属。

7.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述栅极的材料选自W或Mo。

8.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述栅极的厚度为100-200nm。

9.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述基底的材料选自Cu、Ni。

10.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述基底的厚度为100μm-1mm。

11.根据权利要求1所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述场发射电子源还包括设置于所述基底和发射尖锥之间的过渡层和尖锥承载层；所述过渡层位于基底和尖锥承载层之间。

12.根据权利要求11所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述过渡层的材料选自Cr、Ti、Pd、Ni的一种或几种；所述尖锥承载层的材料选自高熔点、低功函数的纯金属。

13.根据权利要求11所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述过渡层的厚度为100-200nm。

14.根据权利要求11所述的带屏蔽结构的尖锥阵列型场发射电子源的制作方法，其特征在于，所述尖锥承载层的材料选自W或Mo。