[发明专利]一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法

说明书

本发明涉及真空微电子器件的技术领域，更具体地，涉及一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法，底部阴极电极条平行排布于衬底顶部，底部栅极电极条平行排布于第一绝缘层顶部，实现底部阴极电极条和底部栅极电极条的分层独立布线，且底部阴极电极条与底部栅极电极条垂直排布，顶部阴极电极通过第一刻蚀通孔与底部阴极电极条相连，顶部栅极电极通过第二刻蚀通孔与底部栅极电极条相连，实现器件可行列寻址的电子发射，本发明的可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，实现每一行顶部栅极电极的并联，每一个顶部栅极电极的正常工作不受其他顶部栅极电极的影响，提高器件在高压大电流下的工作可靠性。

技术领域

本发明涉及真空微电子器件的技术领域，更具体地，涉及一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法。

背景技术

相比于热阴极电子源，冷阴极电子源具有功耗低、响应速度快、可实现大面积发射等优点。其中，大面积可寻址冷阴极电子源阵列可应用于液晶显示器背光源(LCDbacklight)，场致发射显示器(FED，field emission display)及X射线源等器件。

碳纳米管、半导体纳米线(如氧化锌(ZnO)纳米线，氧化铜(CuO)纳米线)等准一维纳米材料，拥有高的长径比，具有优异的电子发射特性，特别是可采用自组织生长制备，避免了昂贵的电子束光刻，是大面积冷阴极电子源的理想冷阴极材料。要实现准一维纳米材料冷阴极(简称纳米冷阴极)在真空微电子器件的应用，不仅要能够将纳米冷阴极与栅极结构集成，而且还需要集成聚焦结构，以减小电子束的发散实现更小的电子束斑。现有的集成聚焦结构的栅极结构纳米冷阴极存在器件结构在高压大电流下工作可靠性差的问题。

中国专利公开了一种可行列寻址的共面聚焦纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法，将聚焦电极和控制栅极制作在同一个平面，通过通孔桥联的方式，将顶部阴极电极和顶部环状栅极，分别与衬底上垂直排布的阴极电极和栅极电极相连，实现了行列寻址功能。但是该方案中，控制栅极通过刻蚀通孔桥联实现串联，栅极的正常工作依赖于该行每一个通孔的完好，若有一个通孔损坏，将导致该行损坏通孔后所有像素的栅极无法工作，器件结构在高压大电流下工作可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列及其制作方法，提高器件结构在高压大电流下的工作可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种可寻址的纳米冷阴极电子源阵列，包括：

衬底；

制作在所述衬底顶部且平行排布的底部阴极电极条；

覆盖所述底部阴极电极条的第一绝缘层，所述第一绝缘层开设有使所述底部阴极电极条裸露的第一刻蚀通孔；

制作在所述第一绝缘层顶部且平行排布的底部栅极电极条，所述底部阴极电极条与所述底部栅极电极条垂直排布；

覆盖所述底部栅极电极条的第二绝缘层，所述第二绝缘层开设有所述第一刻蚀通孔和使所述底部栅极电极条裸露的第二刻蚀通孔；

制作在所述第二绝缘层顶部的顶部阴极电极，所述顶部阴极电极通过所述第一刻蚀通孔与所述底部阴极电极条相连；

制作在所述第二绝缘层顶部的顶部栅极电极，所述顶部栅极电极环绕所述顶部阴极电极设置，所述顶部栅极电极通过所述第二刻蚀通孔与所述底部栅极电极条相连；

制作在所述顶部阴极电极顶部的纳米冷阴极。