防止场致发射器件中电子发射产生缺陷的方法
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1.一种用于防止沿场致发射器件栅电极叠层侧面的电子发射产 生缺陷的方法，包括：
在所述栅电极叠层和所述栅电极叠层的侧面上生长共形层；及
对所述共形层执行各向异性蚀刻，其在所述栅电极叠层的侧面上 留下至少一部分所述共形层。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述栅电极叠层的侧面相对于 衬底具有大于80度的角度。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述共形层包含二氧化硅、氮 化硅、和旋涂玻璃中的一种。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述各向异性蚀刻为干法蚀刻。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述共形层包括垂直晶粒结构。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述各向异性蚀刻为通过所述 垂直晶粒结构的湿法蚀刻。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述共形层包括多层叠层。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述各向异性蚀刻为通过所述 多层叠层的湿法蚀刻。
9.一种用于防止场致发射器件栅电极侧面上的电子发射产生缺 陷的方法，所述栅电极具有远离阳极设置的表面和靠近发射电极的侧 面，所述方法包括：
在所述栅电极的所述表面和侧面上生长电介质层；及
垂直于所述表面执行各向异性蚀刻，以从所述表面移除所述电介 质层且在所述侧面上留下至少一部分所述电介质层。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述执行步骤包括：执行至 少CHF3的干法蚀刻。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述执行步骤包括：执行干 法蚀刻，以使在所述侧面上的电介质层具有足以降低所述栅电极的电 场电势的厚度。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述生长步骤包括：生长具 有在100埃到10000埃范围厚度的电介质层。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述栅电极的侧面相对于衬 底具有大于80度的角度。
14.如权利要求9所述的方法，其中所述电介质层包含二氧化硅、 氮化硅、和旋涂玻璃中的一种。
15.一种用于从防止场致发射显示器栅电极侧壁进行电子发射的 方法，所述场致发射显示器包括：在衬底的第一部分上面形成的阴极、 位于所述阴极上面的电介质层、和位于所述电介质层上面的栅电极、 以及位于所述衬底的第二部分上面并且与所述阴极电接触的发射电 极，其中所述栅电极具有远离阳极设置的表面和靠近发射电极的侧面， 所述方法包括：
在所述表面和所述侧面上生长电介质材料；和
垂直于所述表面执行各向异性蚀刻，以从所述表面移除所述电介 质材料且在所述侧面上留下至少一部分所述电介质材料。
16.一种场致发射显示器，包括：
具有第一和第二部分的衬底；
位于所述衬底的所述第一部分上面的阴极；
位于所述阴极上面的电介质层；
位于所述电介质层上面的栅电极，所述阴极、电介质层和栅电极 限定了所述衬底的所述第二部分上方的阱，所述栅电极具有邻接所述 阱的侧面；
设置在所述阱中且位于所述衬底所述第二部分上面的多个发射电 极；以及
设置在所述栅电极的侧面和所述阱之间的电介质侧壁。
技术领域
本发明总体涉及一种场致发射器件，更具体地，本发明涉及一种 防止电子从场致发射器件的栅电极的侧壁和该栅极叠层的边缘发射和 泄漏的方法。
背景技术
场效应器件通常包括在衬底上的金属阴极，阴极上长有碳纳米管。 在该阴极和该碳纳米管之间可以设置金属催化剂，用来促进碳纳米管 的生长。在阳极和该碳纳米管的顶部之间设有栅极用来控制电子从该 碳纳米管的发射。电子从金属阴极流动，如果该金属催化剂存在，通 过该金属催化剂，并且从该碳纳米管流出，到达与其间隔的阳极。
彩色场致发射显示器件通常包括位于传导阳极下面的阴极发光材 料。该阳极位于光学透明的前板上，与传导阴极平行设置。该阴极典 型地附着于玻璃后板并且场致发射位置的二维阵列布置于该阴极上。 该阳极被分为多个像素，并且每一个像素被分为三个子像素。每个子 像素由相应于三原色例如红、绿和蓝的不同颜色的荧光材料形成。相 应地，阴极上的电子发射位置分组为像素和子像素，其中每个发射体 子像素与阳极上的红、绿或蓝色子像素对准。通过单独地激活每个子 像素，所得到的颜色可以在色域三角形中的任何位置变化。该色域三 角形是用于彩色显示领域的标准三角形图。该色域三角形由每个单独 的荧光材料的色度坐标来限定，并且显示通过激活每个原色达到给定 输出强度所得到的颜色。
然而，真空场致发射器件一般会受到从不同类型的非计划中的发 射位置发射的电子(漏电流)困扰。这些假发射位置经常作为生产过程的 非计划中的结果形成。非计划中的发射体可能是由金属电极的不规则 锋利边缘、高电场区域中的传导粒子、构图缺陷、提升金属(lifting metal)、在错误地方淀积的发射体(如纳米管)等所导致的。另外，很多 类型的场致发射阴极结构具有栅电极叠层。这种部件典型地并入淀积 在绝缘体顶部的金属栅电极，该绝缘体然后淀积在阴极电极上或者非 常接近阴极电极。这些部件的边缘典型地暴露于侧壁部件。一些情况 下，该壁是垂直的，在一些情况下，该“壁”具有平缓的斜坡，并且一些 情况下，该壁为凹形部件。不管该壁的精确结构如何，该“壁”部件是非 计划中的发射的典型位置，因为它是高电场区域。
一种导致非计划中的发射的缺陷的实例是在栅电极金属的侧壁的 锋利的点。这个缺陷可以在栅电极叠层的边缘出现，但是它也可以在 栅极金属的任意边缘出现。这个缺陷典型地由在制造过程中的湿法蚀 刻导致，但是也可以由光刻、冲压、滤网印刷或者任何其他提供栅极 异常的方法导致。在阳极电场单独足以引发电子发射的情况下，该所 不希望的发射位置通常称为阳极引线(anode leader)。该电子发射的强度 随着施加的阳极电压增加。此外，当场致发射器件处于它们的“关闭” 状态时，驱动栅电极电势低于该阴极电极电势，产生反向偏压条件。 这种情况下，该阴极电极本身提供电场，其将电子拉离栅极金属粗糙。 该发射位置经常被称为反向偏压引线(reverse bias leader)。这两种情况 都导致了图象缺陷，其中子像素总是被照亮，导致对比度和亮度的下 降，且不能在最佳的条件下运行器件。
另一种类型的非计划中的发射由栅极叠层的边缘处的缺陷导致。 传导粒子可能是位于栅极叠层的底部的缺陷。它们可能由生产线上存 在的粒子、构图缺陷、湿法蚀刻过程中的再淀积的材料或者在错误地 点错误地淀积的发射体部件(如纳米管)所导致。栅极叠层的底部形成导 体、绝缘体和真空之间的结合部，其一般称为三重点。这个结合部在 传导缺陷处产生增强的电场，并且在栅极电势和/或阳极电势的影响下， 该传导缺陷可以发射电子。这些电子典型地瀑布般地落到侧壁上，在 阳极和阴极间产生不需要的漏电流，且经常在阳极产生发射电子。由 于场致发射结构中的串联电阻，使这些缺陷典型地不平稳，所以它们 促使在子像素处产生过多的(且不均匀的)光。它们还变热并产生在缺陷 的爆炸中结束的逃逸电流条件，并且有时候造成器件短路缺陷。
另一种缺陷，在栅极叠层侧壁上剩余的传导材料，也可以产生在 栅极和阴极之间的漏电流。该剩余的传导材料允许一些电子在栅极和 阴极之间沿该绝缘体表面通过(发射电子的表面跃迁)。随着电极之间的 更高的偏压，更多的电流流动。在经常在侧壁区域的爆炸中结束的正 向反馈条件下，足够的电流流动导致该区域变热，并且导致电流增加。
相应地，需要提供一种防止场致发射器件的栅极侧壁和栅极叠层 边缘处电子发射产生各种缺陷的方法。此外，本发明其它所需的特征 和特性将会通过下述结合附图和本发明的背景技术的本发明的具体实 施方式以及所附权利要求书而变得显而易见。
发明内容
附图说明
图1为已知的场致发射显示器的部分剖视图；
图2为说明本发明的示例性实施方案的第一步骤的部分剖视图；
图3为说明本发明的示例性实施方案的第二步骤的部分剖视图； 及
图4为本发明的示例性实施方案的部分剖视图。
具体实施方式
为了消除场致发射显示器的栅极侧面上的锋利点处、栅极叠层边 缘底部的粒子处、在栅极金属叠层边缘的绝缘体表面的剩余传导材料 处的电子发射，及栅极金属叠层的边缘处出现的其他缺陷，电介质材 料淀积在栅极及其侧面上。然后进行各向异性蚀刻以从栅极上移除该 电介质材料，留下该电介质材料的侧壁层，在所有垂直面上呈现更平 滑的表面。这个更平滑的表面是良好的绝缘体。
参照图1，可以用在本发明中的之前已知的形成阴极10的方法， 包括淀积阴极金属14到衬底12上。该衬底12包括硅；然而，本公开 预测了可替代的材料，例如，硅、玻璃、陶瓷、金属、半导体材料或 者有机材料。衬底12可以包括控制电路或其他电路，为简化起见没有 在这个实施方案中示出。该阴极金属14为钼，但可以包括任何金属。 半导体材料的镇流电阻器层16淀积在阴极金属14和衬底12上。共形 层(conformal layer)(例如，电介质层18)淀积在阴极金属14上的镇流电 阻器上以提供间隔给栅电极20。栅电极20包括导体，例如，铬-铜-铬 层。上面的层和材料通过本领域已知的标准薄或厚膜技术来形成。栅 极金属层20、电介质层18、镇流电阻器层16和阴极金属14的组合可 以称为栅电极叠层。该栅电极叠层的侧面26、28相对于衬底12的顶 部，优选具有大于80°(可以为凹形)、更优选具有在80°和100°之间的 角度。
根据本发明的示例性实施方案，电介质材料22淀积在栅电极20 的表面24和侧面26上，以及电介质层18的侧面28上和在阱30中的 镇流电阻器16上面(不需要掩膜的毡毯状淀积(blanket deposition))。该 电介质材料22利用低压技术如PECVD进行淀积，使得形成例如100 埃到10000埃的均匀厚度。也可利用其他技术如溅射，但是厚度可能 不均匀。该电介质材料优选包括氧化硅或者氮化硅，但是可以包括任 何至少包含二氧化硅、氮氧化硅和旋涂玻璃的电介质材料。
在优选的实施方案中，然后垂直于栅电极20的表面24进行该各 向异性的或定向的蚀刻，如图3中的箭头32所示的干法蚀刻，导致从 表面24和镇流电阻器16上移除电介质材料22。该干法蚀刻优选包括 氯气，但是可以包括用在如干法蚀刻工业中的任何材料。该干法蚀刻， 例如可以应用于下列条件，例如，350W RF，70毫托，20sccm Ar，7sccm CHF3，其中蚀刻压力和Ar与CHF3比率对于平面蚀刻对侧壁蚀刻的选 择性是关键的。该RIE参数产生了聚合物，其通过以比蚀刻侧壁聚合 物更快的速率在侧壁上形成聚合物来阻止侧壁蚀刻。该工艺参数保持 平面表面的蚀刻速率比聚合物积累速率高，使得蚀刻各向异性。因为 干法蚀刻在垂直于表面冲击时移除了更多(例如10倍)量的电介质材料 22的物理特性，该电介质材料22的侧壁34在干法蚀刻之后纵向相对 地保持在栅电极20的侧面26(也在电介质层18的侧面28)上。优选地， 该电介质材料22的50％到80％的厚度在干法蚀刻后作为侧壁34保持。 该侧壁34需要足够厚以降低栅电极20的电场电势。作为选择，可以 应用湿法蚀刻，如当共形层22包括垂直晶粒结构或者多层叠层的时候。
根据已知方法，催化剂36淀积在镇流电阻器16上。催化剂36优 选包括镍，但是可以包括，包括钴、铁和过渡金属或者它们的氧化物 和合金的许多其他材料中的任何一种。另外，催化剂36可以通过在本 发明进行申请之前工业中任何已知的方法，例如，蒸发、溅射、沉淀、 湿法化学浸渍、初始湿法浸渍、吸附、水性介质或者固态中的离子交 换形成。一种优选的方法会形成相对平滑的膜，随后蚀刻该膜以提供 粗糙的表面。
碳纳米管38然后以本领域的技术人员公知的方式从催化剂36生 长。虽然只有很少量的碳纳米管38被示出，但是本领域的技术人员懂 得可以形成任何数量的碳纳米管38。可以理解，例如，任何具有大于 100的高径比的纳米管或者电子发射体，会起到与本发明的一些实施方 案完全相同的作用。
阳极衬底40包括固体、透明的材料，例如玻璃。典型地，黑矩阵 材料(未示出)位于阳极板上，以本领域的技术人员已知的方式来限定代 表包含荧光材料(未示出)的像素和子像素的开口(未示出)。该荧光材料 是阴极发光的且通过由碳纳米管38发射的电子激活而发光。
如这里所使用的，碳纳米管包括任何延长的碳结构。优选地，该 碳纳米管38在从阴极10(更具体地，在这个示例性实施方案中的催化 剂36)向阳极40的线上生长。
该电介质材料22的侧壁隔离物34使栅电极20与阴极14(例如， 通过镇流电阻器16和催化剂材料36)分离。由于该侧壁隔离物34位于 场致发射器件10的非有源区域，所以它不会由阳极40负向碰撞显示 器。
尽管在本发明前面的具体实施方式中已经给出了至少一个示例性 实施方案，但是应当理解还存在很多数量的变形。还应当理解，一个 或多个示例性实施方案仅是实施例，并不会以任何方式限定本发明的 范围、应用或者轮廓。更确切地，前面的具体实施方式可以向本领域 的技术人员提供实施本发明的示例性实施方案的方便的路线图，同时 应当理解可以在示例性实施方案中描述的元件的功能和组合上进行各 种变化，而不脱离如所附的权利要求书中所阐述的本发明的范围。
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