Способ изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р, 60944 Ссвоа СоветскихСоциалистических Реслублик 61) Дополнительное к авт, свид-ву(23) Приорите Совета Министров ССС по делам изобретений 3) Опубликовано 30.05 юллстень2Изобретение относится к электронной технике, и может найти применение при создании холодных катодов для электровакуумиых приборов и приборов иа основе таких катодов,Известен способ изготовления многоострийных автокатодов путем подтравливания подложки под островками не травящейся маски 1. По этому способу на подложку из катодного материала наносят островки из материала, не растворяющегося в травителе, действующем на катодный материал. Затем подложки с островками травят до образования под островками острий, после чего островки стравливают избирательным травлением.Этот способ сам по себе не позволяет изготавливать одновременно с катодными остриями и управляющий электрод. Управляющий электрод в виде пластины с отверстиями может быть изготовлен отдельно, а затем смонтирован параллельно подложке с катодными остриями так, чтобы острия располагались против центров отверстий, однако совмещение катодных острий с отверстиями при монтаже и их закреплении в случае большого числа острий представляет сложную техническую задачу.Известен способ изготовления катодцо-сеточного узла с автоэлектронным катодом 121, по которому вначале на поверхности плоской подложки формуют сэндвич из изолирующего слоя и проводящего молибденового слоя, в котором с помощью литографического процесса и избирательного травления образукт полость. Иа поверхность подложки с сэндвичем, вращающейся с постоянной скоростью, наносят косым напылением (в вакууме) окись алюминия, и одновременно из другого источника паров - молибден, отвесно к подложке. При этом на поверхности сэндвича образуется защитный слой, затягивающий отверстие полости, а на дне полости образуется конус из молибдена и являющийся автоэлектронным эмиттером,Существенным недостатком этого способа является большая сложность: требуется изготавливать эмиттирующие острия в глубоком вакууме, с помощью напыления тугоплавких материалов, причем необходимо очень точно выдерживать соотношение между скоростями напыления из двух отдельных источников, напыление проводится на подложку, вращающуюся в вакууме. Сложность технологии приводит к тому, что эмиттеры работают недостаточно стабильно.Целью изобретения является упрощение технологии изготовления катодно-сеточного узла с автоэлектронным катодом п повышение стабильности работы автокатода.Поставленная цель достигается тем, что травление в пленке изолятора производят до609144 Корректор Л. Денискина Техред Л. Гладкова Редактор Н. Коляда Изд.440 Подписное Тираж 964 Заказ 801,16 Типография, пр. Сапунова, 2 получения вскрытой области подложки, большей по диаметру полости управляющего электрода, наносят на подложку слой маскирующего материала толщиной, меньшей толщины изолирующей пленки, и осуществляют формирование острий через кольцевой зазор, полученный на дне полости, после чего маскирующий материал удаляют.Способ характеризуется следующей последовательностью операций.Вначале на подложку из катодного материала, например, монокристаллического кремния, наносят известным способом сэндвич из изолирующего (пленка 510) и проводящего (пленка вольфрама) слоев. С помощью литографии в верхнем слое изготавливают отверстие, сквозь которое, используя слой металла в качестве защитного слоя, вытравливают отверстие в пленке изолятора, причем травление проводят до тех пор, пока не вскроется область подложки, большая по диаметру, чем отверстие в пленке металла. Образуется полость. На полученную структуру напыляют любым известным способом например напылением в вакууме или катодным распылением) пленку маскирующего слоя, например, окиси алюминия. Толщина маскирующей пленки должна быть меньше толщины изолирующего слоя. При напылении материал маскирующего слоя осядет по всей поверхности заготовки, в том числе и на дне полостей, образуя тем круглый островок, по форме и размерам повторяющий размер отверстия в слое металла. Между островком и изолирующим слоем по поверхности подложки имеется кольцевой зазор, сквозь который на следующей стадии изготовления избирательным травителем, не действующим на слои сэндвича и маскирующего слоя, растворяют подложку до образования острия под островком маскирующего слоя.Последняя операция - удаление маскирующего слоя в своем избирательном травителе. При этом освобождается управляющий пленочный электрод, против центра отверстия, в котором, в подложке вытравлено острие.При экспериментальном опробовании предложенного способа была принята следующая последовательность приемов:Монокристаллическая пластина кремния и-типа окислена на толщину 1 мкм.Поверх слоя окисла катодным распылением нанесен слой вольфрама толщиной 0,5 мкм.В пленке вольфрама с помощью фотолитографии вытравлены отверстия диаметром 6 мкм.С использованием вольфрама как резистивной маски в отверстиях вытравлен до кремния слой окиси кремния, причем кремний вскрыт на площадке диаметром 8 - 10 мкм. Произведено напыление на всю подложку ввакууме пленки окиси алюминия толпиной0,5 мкм,Далее подвергастся травлсншо кремний на5 глубину 3 мкм в смеси плавиковой и азотноцкислот. При этом под островками плснки окиси алюминия и образовались острия из кремния высотой 3 мк (над дном вытравленной вкремнии лунки).10 Последняя операция - удаление пленкиокиси алюминия травлением в ортофосфорнойкислоте.Отличия предлагаемого способа от известного приводят к новым положительным и по 15 лезным эффектам.Способ позволяет изготавливать низковольтные управляемые автокатоды с большим числом микроострий более просто, чем известный.Основное упрощение - на этапах накоплениязащитного слоя и образования острий,Способ позволяет изготавливать управляемые автокатоды, работающие более стабильно,так как позволяет выбирать в качестве катодного более широкий класс материалов. Например, в качестве катодного материала можетбыть использован монокристаллический кремний, позволяющий изготовленным из него катодам стабильно работать в вакууме 10 - а -10 - 7 мм рт. ст тогда как для стабильной работы металлических острийных катодов необходим вакуум не хуже 10 -мм рт. ст. Применимы и другие материалы типа боридов, карбидов.Формула изобретения35Способ изготовления катодно-сеточного узлас автоэлектронным катодом, включающий нанесение на проводящую подложку пленок изолятора и управляющего электрода, образова 40 ние в последних травлением сквозных полостей и формирование в них на подложке острий автокатода, отличающийся тем, что,с целью упрощения технологии изготовленияи повышения стабильности работы автокато 45 да, травление в пленке изолятора производятдо получения вскрытой области подложки,большей по диаметру полости управляющегоэлектрода, наносят на подложку слой маскирующего материала толщиной, меньшей толщины изолирующей пленки, и осуществляютформирование острий через кольцевой зазор,полученный на дне полости, после чего маскирующий материал удаляют.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ТЬогпаз К. И. е 1 а 11., РаЬг 1 са 11 оп апс 1 зотпеарр 11 са 11 опз о 1 1 а где-аггеа Йе с 1 еппзз 1 опаггожз, - Ьо 1 Ы-з 1 а 1 е Е 1 ес 1 гоп, 1974,2,155 в 1.60 2. Патент США3755704, кл, 313 в 3,оп блик. 1973,