[发明专利]用于密封地封闭基片中腔体的方法

说明书

本发明一般涉及集成微电子器件，并且尤其是涉及具有特定简化结构的器件，它适合于用于显示的及适合于制备这样的微电子器件的简化方法，包括用于在基片中密封地封闭腔体的制备方法。

由于场发射显示器的制造成本低，工艺简单，功耗低，亮度高，且能改善视角，所以被认为发展前景很好，是液晶显示器的很好替代品。微电子场发射器件更一般作为半导体器件的替代品也有很多应用，如高性能、和能从更广泛的材料来制备但对材料的纯度不需严格控制，但是其制备工艺和设备与半导体制备中所用的相似。1992年Heinz H.Busta在“Journal of Micromechanicsand Microengineer-ing”的第二卷第二期(1992年6月)上发表了题为“Vacuum Microelectro-nics-1992”的关于真空微电子的一般性综述文章。Katherine Derbyshire在“Solid State Technology”第37卷11期(1994年11月)的55-65页的文章“BeyondAMLCDs:Field Emissionisplays？”中，概括了场发射器件的一些好的设计的制造方法和工作原理，并讨论了其在平板显示器中的一些应用。有很多教科书和专著，如R.O.Jenkins和W.G.Trodden的“固体的电子和离子发射”(Dover Publications,Inc.,New York,NY,1965)的第4章，讨论了电子从金属的冷场发射理论。

在本说明书中术语发射极和阴极可以互换，都指场发射阴极。这里所用术语“控制极”是指和真空三极管中控制栅极的功能类似的电极。在已有技术的场发射器件中，这种电极还被称为“栅”。这里所用欧姆接触表示非整流电接触。说明书中所用的荧光粉是指阴极发光的材料。在说明荧光粉时，这里用常规的表示方法，即首先给出主或基本化合物的化学式，接着是冒号，再就是活化剂的化学式(活化主晶体发光的杂质)，如ZnS:Mn，其中硫化锌为主晶体而锰为活化剂。

为了开发利用其高速开关，对温度变化和辐射的不敏感性，低功耗等优点，已经研制了各种不同的微电子器件，这些器件使用冷阴极发射极发射电子的场发射。在已有技术中，多数微电子场发射器件的发射极垂直指向基片，通常背离基片，但有时朝向基片发射。这类器件有：如Spindt等的美国专利3,789,471,Brodie的美国专利4,721,885,Pribat等人的美国专利5,127,990,Zimmerman的美国专利5,141,459和5,203,731，以及前面提到的Derbyshire的文章。在这些结构中，阳极通常是平行于基片的透明平板并且带有荧光粉，荧光粉通过阴极发光产生显示光输出。有些冷阴极微电子器件的场发射极在基本平行于基片的平面内取向，如Lambe的美国专利4,728,851,Lee等人的美国专利4,827,177,Cronin等人的美国专利5,233,263和5,308,439。这里使用Cronin等人的两个专利中的术语“横向场发射”和“横向阴极”或“横向发射极”，代表场发射尖或边在横向方向即基本平行基片方向的结构。在已有技术的这种横向阴极结构中，阳极基本垂直于基片和发射极(如Cronin等人的美国专利5,233,263和5,308,439)取向，或与发射极共面(如Lee等人的美国专利4,827,177)，或需要透明基片(如Lambe的美国专利4,728,851)。已经发现用横向阴极结构的器件中，其结构和制造工艺有明显优点，如阴极边缘或尖精细，能精确控制内部元素的尺寸、对准、电容和所需偏压。

但将横向场发射器件用于覆盖了荧光粉的阳极的显示单元中时，有很多问题。在一些已有结构中，阴极发光只在面对横向发射极的阳极边缘的非常狭小的区域发生。另外，从荧光粉发射的光由于不透明电极的缘故而变暗淡、或被荧光粉本身或在平面内被吸收。在一些已有结构中，须用非常高的阳极电压。对低压电子场发射显示元件(如相对于发射极阳极电位小于约10伏)，电子实际仅穿透1nm量级的荧光粉。因此，在用已有横向电子场发射器件显示元件的显示器中，阴极发光导致的光发射沿面对发射极元件的荧光粉的边缘产生。而且，如Spindt型(Spindt等人的专利中和H.H.Busta的回顾文章中说明的)等其他电子场发射显示器，通常在面对观察者的反方向的荧光粉表面发光。