CN100490047C - 场致发射器件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供根据能够提高生产率的工艺利用廉价的大尺寸基板来形成场致发射显示装置的场致发射器件的技术。根据本发明的场致发射器件包括阴极电极和凸起的电子发射部分，该阴极电极形成在基板的绝缘表面上，该凸起的电子发射部分形成在阴极电极的表面处，并且该阴极电极和电子发射部分包括相同的半导体薄膜。该电子发射部分具有圆锥形状或晶须形状。

Description

场致发射器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种场致发射器件以及制造这种场致发射器件的方法，同时也涉及包含这种场致发射器件的场致发射显示装置。
背景技术
如今，一种平面型(平板型)的显示装置已经作为代替阴极射线管(CRT)的图像显示器件进行研究。作为这种平板型的显示装置，可以有液晶显示装置(LCD)、电致发光显示装置(ELD)、以及等离子体显示装置(PDP)。另外，建议了一种使用因电场效应发射的电子来用电子束激发发光的显示器件，称为场致发射显示器件(FED：场致发射显示器)，其由于具有显示动态图象的高性能而引起了关注。
FED包括具有阴极电极的第一基板和具有阳极电极的第二基板，在阳极电极上放置荧光层，第一基板和第二基板被布置成互相面对，并且与一个密封部件结合在一起，由第一基板、第二基板和密封部件密封的空间保持高真空。从阴极发射的电子移动通过密封的空间以便激发放置在阳极电极上的荧光层，从而发光以获得图象显示。
FED可以按照电极分类为二极管类型、三极管类型或四极管类型。在二极管类型的FED中，条状的阴极电极在第一基板的表面上形成，条状的阳极电极在第二基板的表面上形成，阴极电极与阳极电极在以从几微米到几毫米的距离正交。在阴极电极和阳极电极经过真空的相交处，施加高至10kV的电压以在阴极电极和阳极电极之间发射电子。电子到达放置在阳极电极上的荧光层而激发荧光，然后发出光以便显示图象。
在三极管类型的FED的情况下，在形成在第一基板上的阴极电极之上，一个与阴极电极正交的栅极电极通过绝缘薄膜形成。阴极电极和栅极电极具有条状或矩阵形状，电子发射部分(电子发射器)作为电子源通过绝缘薄膜形成在它们的相交部分。通过为每个阴极电极和栅极电极提供电压，从电子发射部分发射电子。电子被吸引到第二基板的阳极电极，该电极被施加比栅极电极更高的电压，用来激发放置在阳极电极上的荧光层，由此发光以显示图象。
在四极管类型的FED中，一个平板状的或薄膜状的会聚电极，具有与每个点相关的一个开口部分，在三极管类型FED的一个栅极电极和阳极电极之间形成。由于提供了会聚电极，从电子发射部分发射的电子关于每个点会聚，激发放置在阳极电极上的荧光层，由此发光从而显示图象。
场致发射器件具有发射电子的电子发射部分，其形成在阴极电极上。场致发射器件可以具有在阴极电极之上穿过绝缘薄膜的栅极电极。现在，作为场致发射显示装置的场致发射器件，可以具有各种结构。尤其是，有一种spint类型的场致发射器件，一种表面类型的场致发射器件，一种边缘类型的场致发射器件，以及MIM((金属-绝缘体-金属)。
Spint类型的场致发射器件是一种在阴极电极上形成有圆锥电子发射部分的场致发射器件。它可以具有以下优点：1)由于电子发射部分布置在电场最集中的栅极电极的中央附近，它的电子绘图效率很高，2)可以精确地绘制一个场致发射器件的布置图形以使优化电场分布布置变得容易，同时，绘制电流的平面内一致性很高，3)与其它的场致发射器件相比，其电子发射的方向性是有规则的。
作为传统的spint类型的场致发射器件，有由金属蒸发(已公开的日本专利2002-175764中11页和图9A到10C)形成的圆锥形场致发射器件和采用MOSFET(已公开的日本专利平11-102637中3-4页和图1)形成的圆锥形场致发射器件。
参考图28A—28D，将图示在已公开日本专利2002-175764中记载的场致发射器件的制造方法。如图28A所示，一个层间绝缘薄膜1103和一个栅极电极1104形成在一个玻璃基板1101上形成的条状阴极电极1102上。
下面，如在图28B中所示，蚀刻栅极电极1104和层间绝缘薄膜1103以形成一个开口部分1105。于是，执行与栅极电极相关的铝倾斜蒸发以形成一个剥落层1106，其以雨蓬形状突出于栅极电极的开口端。
接下来，如图28C中所示，与整个基板垂直地执行例如钼的金属蒸发。因为金属层1107沉积在雨蓬形状的剥落层1106上，同时开口部分1105的尺寸减少，将被沉积在开口部分1105的底部平板上，即在阴极电极1102上的金属逐渐被限制到在开口部分1105中央附近通过的金属。于是，圆锥形淀积物1108形成在底部平板上，成为电子发射部分。
接下来，如图28D所示，对栅极电极1104下面的层间绝缘薄膜1103执行湿法蚀刻，形成从层间绝缘层的上部突出的栅极电极的形状1109。
然而，通过倾斜蒸发，按照均匀尺寸形成一个雨蓬状的剥落层是很困难的，一些类型的平面内(in-plane)变化或批与批(lot-to-lot)变化是不可避免的。另外，也有一些问题，即需要大尺寸的蒸发系统，生产量降低，在除去大面积上形成的剥落层过程中的残余物造成阴极电极或场致发射器件的污染，从而降低制造显示装置的产量。
另一方面，在日本已公开专利平11-102637中记载的场致发射器件使用了MOSFET，并且使用了一个半导体基板。因此，基板的尺寸被限制，同时，还有一个问题就是大批量生产很难以致降低了产量。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是根据使能提高生产率的工艺，形成一种采用廉价的大尺寸的基板的场致发射器件。
根据本发明，在一个基板的绝缘表面上形成半导体薄膜，第一处理是将半导体薄膜形成为一个带凸起部分的结晶半导体薄膜。第一处理是用激光束照射半导体薄膜，或向半导体薄膜增加金属元素，使金属元素在半导体薄膜晶粒间界处分离出来，并且在包括半导体元素的气氛中加热。
根据本发明，一个脉冲振荡激光束照射到形成在基板的绝缘表面上的半导体薄膜上，形成场致发射器件的一个电子发射部分(电子发射体)。根据本发明形成的电子发射部分形成在场致发射器件的阴极电极的一个表面上，阴极电极和电子发射部分包括相同的半导体薄膜。按照脉冲振荡激光束照射处理形成的电子发射部分具有圆锥形状。另外，可以应用在本发明中的脉冲振荡激光束具有从100到600nm的波长，同时照射激光束的条件具有激光束能量密度从300到700mJ/cm2及照射脉冲频率从30到400次。
作为选择，根据本发明，一种金属元素被添加到形成在基板的绝缘表面的半导体薄膜上，金属元素聚集在半导体薄膜的晶粒间界上，加热处理是在包括半导体元素的气氛中进行的以形成场致发射器件的电子发射部分(电子发射体)。根据本发明形成的电子发射部分是在场致发射器件的阴极电极的表面上形成，阴极电极和电子发射部分包括相同的半导体薄膜。根据脉冲振荡激光束的照射处理过程形成的电子发射部分具有晶须形状。晶须形状被称为针形或非常细的纤维的聚集体的形状。
作为根据本发明的在半导体薄膜的晶粒间界上聚集金属元素的处理，可以包括加热(热退火)以及激光照射(激光结晶化)。作为给半导体薄膜添加金属元素的方法，可以采用涂敷、溅射、CVD方法。
基于本发明的构思，根据本发明的场致发射器件以及该场致发射器件的制造方法，可以包括以下描述的任何结构。
根据本发明的场致发射器件包括一个在基板的绝缘表面之上形成的阴极电极以及在阴极电极的表面上形成的凸起电子发射部分(凸起电子发射体)，并且阴极电极和电子发射部分包括相同的结晶半导体薄膜。电子发射部分具有圆锥形状或晶须形状。阴极电极可以是平板形或条形。
更进一步地，根据本发明的一个场致发射器件包括形成在基板的绝缘表面之上的条状阴极电极、形成在阴极电极上和绝缘表面上的绝缘薄膜、形成在绝缘薄膜上的栅极电极、通过栅极电极和绝缘薄膜用于暴露出阴极电极的开口部分、和形成在阴极电极的开口部分中的凸起电子发射部分，阴极电极和电子发射部分包括相同的结晶半导体薄膜。电子发射部分具有一个圆锥形状或晶须形状。半导体薄膜具有n型导电性。
更进一步地，根据本发明的一个场致发射器件包括在基板的绝缘表面之上形成的条状的源极布线、包含源极区域和漏极区域的结晶半导体薄膜、形成在结晶半导体薄膜上的绝缘膜、形成在绝缘薄膜上的栅极电极、通过栅极电极和绝缘薄膜用于暴露出结晶半导体薄膜的开口部分、形成在漏极区域的开口部分中的凸起电子发射部分，电子发射部分和漏极区域包括相同的结晶半导体薄膜，并且源极布线与源极区域接触。电子发射部分具有圆锥形状或晶须形状。半导体薄膜的源极区域和漏极区域具有n型导电性。另外，源极布线与栅极电极通过绝缘薄膜相交。
在制造场致发射器件的方法中，根据本发明，半导体薄膜是在基板的绝缘表面之上形成的，激光束照射到半导体薄膜上以形成圆锥形的凸起部分(电子发射部分)。作为选择，在激光束照射到半导体薄膜以形成圆锥形的凸起部分(电子发射部分)之前，也可以在基板的绝缘表面之上形成条状的半导体薄膜。
更进一步地，在制造场致发射器件的一种方法中，根据本发明，条状的半导体薄膜在基板的绝缘表面之上形成，绝缘薄膜形成在半导体薄膜和绝缘表面上，条状的栅极电极形成在绝缘薄膜上，栅极电极的一部分和绝缘薄膜的一部分被除去以暴露出半导体薄膜，激光束照射到半导体薄膜上以形成圆锥形的凸起部分(电子发射部分)。半导体薄膜被掺杂给予n型的杂质。
更进一步地，在制造场致发射器件的一种方法中，根据本发明，条状的第一导电薄膜形成在基板的绝缘表面之上，第一绝缘薄膜形成在绝缘表面上，半导体薄膜形成在第一导电薄膜和第一绝缘薄膜上，半导体薄膜被蚀刻成期望的形状，第二绝缘薄膜以期望的形状形成在半导体薄膜上，第二导电薄膜形成在第二绝缘薄膜上，第二导电薄膜的一部分和第二绝缘薄膜的一部分被除去以暴露出半导体薄膜，以及激光束照射到半导体薄膜上以形成圆锥形的凸起部分(电子发射部分)。
更进一步地，在制造场致发射器件的一种方法中，根据本发明，半导体薄膜在基板的绝缘表面上形成，半导体薄膜被蚀刻成期望的形状，第一绝缘薄膜以期望的形状形成在半导体薄膜上，第一导电薄膜形成在第一绝缘薄膜上，第二绝缘薄膜形成在第一导电薄膜和第一绝缘薄膜上，第一绝缘薄膜的一部分和第二绝缘薄膜的一部分被除去以暴露出半导体薄膜的第一和第二部分，形成第二导电薄膜(源电极)与第一部分相接触，激光束照射到半导体薄膜上以在第二部分上形成圆锥形的凸起部分(电子发射部分)。
在将半导体薄膜蚀刻成期望的形状后，在期望的形状的半导体薄膜的一部分被掺杂给予n型的杂质以形成源极区域和漏极区域。
另外，激光束是一种脉冲振荡激光束，波长从100到600nm，激光束的能量密度从300到700mJ/cm2，照射的脉冲频率从30到400次。优选照射的激光束的气氛中包含1％和更多的氧。
根据本发明，用于电子发射部分的半导体薄膜包括硅，也可以使用硅锗(Si1-xGex：0<x<1，通常，x＝0.001到0.05)。
另外，在制造场致发射器件的一种方法中，根据本发明，半导体薄膜在基板的绝缘表面之上形成，金属元素被添加到半导体薄膜上，执行第一处理以使得半导体薄膜结晶并在结晶的半导体薄膜的晶粒间界处分离金属元素或金属硅化物，在包括含有半导体元素的气体的气氛中执行第二处理，在金属元素或金属硅化物的表面(附近)形成一个晶须形状的电子发射部分。
采用涂敷、PVD和CVD方法中的一种来添加金属元素。第一处理采用在300到650℃的温度下加热和激光照射中的一种方法。作为气体包括半导体元素的实例，有包括硅，例如硅烷、乙硅烷或丙硅烷的气体。第二处理是在400到650℃的温度下加热。半导体薄膜被掺杂给予n型的杂质。金属元素是金、铝、锂、镁、镍、钴、铂及铁中之一。
根据本发明，用于电子发射部分的半导体薄膜包括硅，也可以使用硅锗(Si1-xGex：0<x<1，通常，x＝0.001到0.05)。
在本发明中使用的第一基板，即具有阴极的基板，至少具有由绝缘材料形成的表面。通常，一种商用的非碱性的玻璃基板，例如钡硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃，石英基板、蓝宝石基板、在其表面上形成有绝缘薄膜的半导体基板，以及在其表面上形成有绝缘薄膜的金属基板。另外，第二基板，即，具有阳极电极的基板由半透明的材料形成，阳极电极上放置有荧光层。通常，可以是一种商用非碱性的玻璃基板，例如钡硼硅酸盐玻璃或铝硼硅酸盐玻璃，石英基板、蓝宝石基板以及有机树脂基板。
附图说明
在这些附图中：
图1是根据本发明实施例1的场致发射显示器件的显示面板的透视图，图1B和1C是根据本发明实施例1的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图2是根据本发明实施例2的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图3A到3C是根据本发明实施例2的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图4A到4D是根据本发明实施例3的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图5是根据本发明实施例4的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图6A到6D是根据本发明实施例4的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图7是根据本发明实施例5的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图8A到8D是根据本发明实施例5的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图9是根据本发明实施例6的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图10A到10D是根据本发明实施例6的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图11是根据本发明实施例7的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图12A到12D是根据本发明实施例7的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图13是表示根据本发明实施例1制造的阴极电极表面的简图；
图14A和14B是根据本发明实施例1制造的阴极电极的一部分的简图；
图15是表示根据本发明实施例8的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图16A到16C是表示根据本发明实施例8的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图17A到17D是表示根据本发明实施例9的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图18A到18C是表示根据本发明实施例10的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图19是根据本发明实施例11的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图20A到20C是根据本发明实施例11的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图21是根据本发明实施例12的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图22A到22E是根据本发明实施例12的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图23是根据本发明实施例13的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图24A到24E是根据本发明实施例13的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图25是根据本发明实施例14的场致发射显示器件的显示面板的透视图；
图26A到26E是根据本发明实施例14的场致发射器件的制造工艺的剖面图；
图27是表示三态点密度的简图；
图28A到28D是表示传统的场致发射器件的制造方法实例的简图；
具体实施方式
【实施例】
以下，将参考图描述本发明的实施例。
【实施例模式1】
在本实施例中，场致发射器件具有这种结构，其中，作为电子源的电子发射部分可容易地在阴极电极上提供而不提供栅极电极，即，示出了一个二极管类型FED的场致发射器件及具有这种场致发射器件的显示装置。具体地，将给出这种场致发射器件的一个说明，其中，在整个第一基板上形成一个平面的阴极电极，在整个第二基板上形成一个平面的阳极电极，其上放置有荧光层，在阴极电极的表面上提供电子发射部分，以及给出具有这种场致发射器件的显示装置的制造方法。注意，电子发射部分具有圆锥形状。
图1A表示了根据本发明实施例的显示面板的透视图。半导体薄膜的平板阴极电极102在第一基板100之上形成，平板阳极电极104在第二基板103之上形成。在阴极电极的表面上，形成电子发射部分105。
图1B表示图沿1A的A-A’的剖面图。参考图1B，示出了根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图1B所示，绝缘薄膜101在第一基板100上形成。由于绝缘薄膜101，阻止了包含在玻璃基板中的少量碱性金属，例如钠(Na)的扩散。在绝缘薄膜101上，利用例如CVD或PVD的公知的方法，生成半导体薄膜102。
作为第一基板，有可能采用玻璃基板，石英基板、蓝宝石基板、在其表面上形成有绝缘薄膜的半导体基板，在其表面上形成有绝缘薄膜的金属基板。尽管基板具有任意尺寸，但有可能采用例如600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm或2600mm×3100mm这样的大尺寸的基板。另外，半导体薄膜102可以是非晶的半导体薄膜或结晶的半导体薄膜。当非晶的半导体薄膜按照公知的结晶方法，例如激光结晶、快速的热退火(RTA)、用炉子退火的热结晶、或采用金属元素用于促进结晶的热结晶等方法进行结晶时，可以形成一个结晶的半导体薄膜。尽管优选半导体薄膜102的膜厚度从0.03到0.3μm，但是膜厚度也不局限于此。半导体薄膜102优选是掺杂给予n型的杂质元素以提高导电率。作为给予n型的杂质元素，可以采用属于元素周期表中族15的元素，通常是磷(P)或砷(As)。
接下来，激光束110照射到半导体薄膜102上以形成半导体薄膜的凸起部分，进而形成电子发射部分105。作为激光束110，一定波长范围内的一个脉冲振荡的激光束吸收进半导体薄膜，即，波长范围在100到600nm。凸起部分具有圆锥形状。
作为产生激光束110的激光振荡器，可以采用气体激光振荡器、固体激光振荡器、或金属激光振荡器。作为气体激光振荡器，应用采用例如CO、CO2或N2的气体的激光振荡器或采用例如KrF、XeCl或Xe的气体的准分子激光振荡器。作为固体激光振荡器，应用采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶体，并掺杂Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振荡器。作为金属激光振荡器，可应用铜蒸汽激光振荡器或氦—镉激光振荡器。在使用从固体激光振荡器发射的激光束的情况下，优选采用基波的二次谐波至四次谐波之一。当激光束在从5到300Hz的重复脉冲频率情况下照射时，照射脉冲的能量密度在100到900mJ/cm2，优选在300到700mJ/cm2，照射脉冲频率从30到400次，有可能形成在5到30/μm2的凸起部分，其底部平面的直径为300nm或更小，优选为50到300nm，更优选是60到200nm，高度(底部平面与顶点之间的差)为150到400nm。照射激光束中的气氛优选包括1％或更多的氧。
图13表示根据本发明实施例制造的场致发射显示器件的电子发射部分的顶视图，其采用SEM观察得到。图14A表示了同一样本的一部分，用扫描电子显微镜(SEM)进行观察，图14B表示出图14A作为一类图形的示意图。在图14B中，区域a表示作为基板的一个玻璃基板，区域b和c表示作为绝缘薄膜的氮氧化硅薄膜，区域d表示半导体薄膜，区域e表示碳薄膜。区域d的底部平面(即从顶部上看的平面区域)包括在阴极电极中，阴极电极上的一个凸起部分是电子发射部分。于是，区域a和b形成了一个场致发射器件。需注意，该样本具有为叠层结构的绝缘薄膜，其中，区域b是第一氮氧化硅薄膜，其氮含量大于或接近等于氧的含量，区域c是第二氮氧化硅薄膜，其氧含量大于氮的含量。另外，淀积表示为区域e的碳薄膜以易于用SEM对该样本进行观察。
为了制造样本，在能量密度为485mJ/cm2、频率为30Hz以及照射脉冲频率为60次的情况下使用XeCl激光束。在区域d中，形成一个具有直径80到200μm、高度(在锥形物的底部平面与顶点之间的垂直距离差)从250到350nm的底部平面的锥形物。锥形物的密度是10/μm2。从图14A和14B中，可以理解半导体薄膜(区域d)具有形成的凸起部分。
根据上述步骤，有可能形成一个包括阴极电极和在阴极电极的表面形成有圆锥形电子发射部分的场致发射器件。
应注意到，金属元素的薄膜可以淀积在按照本实施例制造的电子发射部分的表面上，其形成在阴极电极的表面。在这种情况下，作为薄膜，可以应用包括金属元素，例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的薄膜。
另外，包括金属元素的薄膜的阴极电极可以在半导体薄膜102和绝缘薄膜101之间形成。作为阴极电极的材料，可以采用例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的金属元素或合金或包括该金属元素的化合物(通常为，例如氮化钽或氮化钛的氮化合物，例如硅化钨、硅化镍、硅化钼的硅化合物)。
接下来，如图1A所示，在第二基板103上按照公知的方法形成荧光层106，在其上形成一个厚度在0.05到0.1μm的导电薄膜，进而形成阳极电极104。作为导电薄膜，包括例如铝、镍或银的金属元素的薄膜或例如ITO(铟—锡氧化物合金)、铟—锌氧化物合金(In2O3-ZnO)、或锌氧化物(ZnO)的透明导电薄膜可以按照公知的方法进行淀积，同时可以采用公知的构图技术。
作为荧光层，有红荧光层、蓝荧光层和绿荧光层。阳极电极可以在每个荧光层上形成。在使用包括例如铝、镍或银的金属元素的薄膜或者在使用包含金属元素的合金薄层作为导电薄膜以形成阳极电极的情况下，从荧光层发射的光反射到第二基板侧，以使得提高显示屏幕的亮度。
按照本实施例模式形成的第一和第二基板使用一个密封部件结合在一起，被第一和第二基板及密封部件包围的部分内的压力减小，以形成场致发射显示器件的显示面板。
在第一基板100之上形成的阴极电极102与阴极电极驱动电路相连接，在第二基板103之上形成的阳极电极104与阳极电极驱动电路相连接。有可能在基板的延伸部分上形成阴极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。可选的，可以应用例如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路，通过阴极电极提供一个相对为负的电压，一个相对为正的电压从阳极电极驱动电路提供给阳极电极。响应由于施加电压所产生的电场，根据量子隧道效应，电子从电子发射部分的顶端发射出去，到达阳极电极侧。当电子与阳极电极上的荧光层发生碰撞时，激发荧光层以发出光，由此可以获得显示。
根据上述的工艺，形成场致发射显示装置。
根据上述的工艺，有可能形成包括阴极电极和在阴极电极的一个表面上形成的圆锥形电子发射部分的场致发射器件，以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。
根据本实施例的模式，有可能不需要复杂的工艺而形成一个场致发射器件。另外，也可能生成具有便宜的大尺寸的基板的场致发射器件。应用此场致发射器件，有可能制造液晶显示器件的表面光源或区域彩色(area-colored)的显示装置，在不需要复杂工艺的情况下就成为一个电的特大的显示器件。
【实施例模式2】
在本实施例模式中，一个与实施例1相似，示出了二极管类型的FED场致发射器件和具有该场致发射器件的显示装置。尤其是，将参考图2和图3A到3C给出对场致发射器件以及具有该场致发射器件的场致发射显示装置的说明，在场致发射器件中电子发射部分生成在第一基板之上的条状阴极电极和第二基板之上的条状阳极电极的相交部分上。要注意的是，在实施例1中已经提到的电子发射部分的制造工艺同样适用于本实施例的电子发射部分的制造工艺，电子发射部分具有圆锥形的形状。
图2表示出本实施例模式的一个显示面板的透视图。电子发射部分205形成于在第一基板200之上形成的半导体薄膜的条状阴极电极202和第二基板之上形成的条状阳极电极207的经过一定距离的相交处。尽管在作为一种图形模式的图2中，一个圆锥形的电子发射部分形成在阴极电极和阳极电极的相交部分，但也可以形成多个电子发射部分。
图3A到3C是沿图2的B-B’的截面图。参考图3A到3C，将示出本实施例模式的一种阴极电极和电子发射部分的制造方法。需注意，与图2中相同的部分将使用同样的标记号。
与实施例1类似，在第一基板200上形成绝缘薄膜201之后，使用公知的例如CVD或PVD的方法形成一个半导体薄膜301。在此，半导体薄膜最好掺杂给予n型的杂质元素以提高导电率。作为给予n型的杂质元素，可能采用属于元素周期表族15中的元素，通常是，磷(P)或砷(As)。
接下来，在一部分上生成掩模抗蚀剂掩模302以便生成阴极电极之后，半导体薄膜301被蚀刻成条状的半导体薄膜202(图3B)。
于是，用激光束310照射到条状的半导体薄膜202上以在半导体薄膜的表面上形成凸起部分，进而生成圆锥形的电子发射部分205。作为激光束310，采用波长在半导体薄膜的吸收范围之内，即波长从100到600nm的脉冲振荡激光束。
作为用于激光束110的激光振荡器，可以采用气体激光振荡器、固体激光振荡器、或金属激光振荡器。作为气体激光振荡器，采用例如CO、CO2或N2的气体的激光振荡器或采用例如KrF、XeCl或Xe的气体的准分子激光振荡器。作为固体激光振荡器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶体，掺杂Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振荡器。作为金属激光振荡器，可采用铜蒸汽激光振荡器或氦—镉激光振荡器。在采用从固体激光振荡器发射的激光束的情况下，最好采用基波的二次至四次谐波之一。当激光束在重复脉冲频率在从5到300Hz的情况下照射时，照射的脉冲能量密度在100到900mJ/cm2，最好在300到700mJ/cm2，照射脉冲频率从30到400次。照射激光束中的气氛最好包含1％或更多的氧。根据激光照射，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，其底部平面的直径为50—300nm，最好为80到200nm，高度(底部平面与顶点之间的差)为150到400nm。基于上述工艺，可以生成一个场致发射显示装置的场致发射器件。
应注意到，可以在按照本实施例模式制造的电子发射部分的表面上淀积金属元素的薄膜，其形成在阴极电极的表面处。在这种情况下，作为薄膜，可以使用包括金属元素，例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的薄膜。
另外，包括金属元素的条状薄膜的阴极电极可以在半导体薄膜202和绝缘薄膜201之间形成。这时，包含金属元素的条状薄膜的阴极电极平行于半导体薄膜生成。作为阴极电极的一种材料，可以采用例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的金属元素或合金或包括该金属元素的化合物(通常为，例如，氮化钽或氮化钛的氮化合物，例如硅化钨、硅化镍、硅化钼的硅化合物)。
接下来，如图2所示，使用公知的方法在第二基板203上形成荧光层206，其上形成厚度是0.05到0.1μm的导电薄膜，进而形成条状的阳极电极207。作为导电薄膜，可以采用实施例1中的导电薄膜。
作为荧光层，有红荧光层、蓝荧光层、绿荧光层，一个象素包括一组红、蓝、绿色荧光层。为了增强对比度，可在荧光层之间生成黑色矩阵(BM)。阳极电极可以在每个荧光层上形成，或在包括红、蓝、绿的荧光层的象素之上生成。
按照本实施例模式执行的第一和第二基板使用密封部件结合在一起，被第一和第二基板及密封部件包围的部分内的压力减小，形成场致发射显示器件的显示面板。
在本实施例中，提供一种无源驱动方法。在第一基板200之上生成的阴极电极202与阴极电极驱动电路相连接，在第二基板203之上生成的阳极电极207与阳极电极驱动电路相连接。有可能在第一基板的延伸部分上形成阴极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。可选的，可以使用例如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路，通过阴极电极提供一个相对为负的电压，一个相对为正的电压从阳极电极驱动电路提供给阳极电极。响应由于施加电压而产生的电场，根据量子隧道效应，电子从电子发射部分的顶端发射出去，到达阳极电极侧。当电子与阳极电极上的荧光层发生碰撞时，激发荧光层发出光，于是可以获得显示。
根据上述的工艺，生成场致发射显示装置。
根据上述的工艺，有可能生成包括阴极电极和在阴极电极的表面上形成的圆锥形电子发射部分的场致发射器件，以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。
根据本实施例的模式，有可能不需要复杂的工艺而生成一个场致发射器件以及在一个大尺寸的基板上生成包括该场致发射器件的显示装置。
【实施例模式3】
在本实施例模式中，将参考图4A到4C描述一种根据与实施例2不同的工艺制造如实施例2的模式示出的场致发射器件的方法。图4A到4C是沿图2的B-B’的剖面图。与图2中相同的部件采用同样标号。
与实施例1类似，在第一基板200上形成绝缘薄膜201之后，使用例如CVD或PVD的公知方法形成半导体薄膜401。在此，半导体薄膜最好被掺杂给予n型的杂质元素以提高导电率。作为n型的杂质元素，可能采用属于元素周期表族15中的元素，通常是，磷(P)或砷(As)。
接下来，激光束410照射到半导体薄膜401上以在半导体薄膜的表面处形成凸起部分，进而生成圆锥形的电子发射部分405。关于激光束410以及在照射激光束中的条件可以参考实施例2。
接下来，按照公知的光刻工艺(图4C)在一部分上生成抗蚀剂掩模402以便形成阴极电极之后，半导体薄膜被蚀刻成条状的具有电子发射部分405的表面的阴极电极。
根据上述的工艺，有可能生成具有阴极电极和在阴极电极的表面上形成的圆锥形电子发射部分的场致发射器件。
根据本实施例的模式，有可能不需要复杂的工艺而在一个大尺寸的基板上生成一个场致发射器件。
【实施例模式4】
在本实施例模式中，将参考图5和图6A到6D描述一种三极管型FED的场致发射器件以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。本实施例涉及的场致发射器件包括1)蚀刻成条状的阴极电极，其由n型导电率的半导体薄膜构成，2)通过绝缘薄膜与阴极电极相交的栅极电极，以及3)在栅极电极和绝缘薄膜的开口部分中的阴极电极的表面上形成的凸起电子发射部分。
图5给出本实施例模式的显示面板的透视图。在第一基板501之上，生成半导体薄膜的条状的阴极电极502和与该阴极电极正交的条状的栅极电极503。栅极电极在阴极电极之上生成(图中未示出)，其间具有绝缘薄膜，该绝缘薄膜使栅极电极与阴极电极绝缘。在阴极电极与栅极电极的相交部分，形成开口部分507，圆锥形的电子发射部分508形成在开口部分507内的阴极电极的表面上。在第二基板505上，生成荧光层510和阳极电极511。
图6A到6D是沿图5的C-C’的截面图。参考图6A到6D，示出一种根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图6A中所示，与实施例1类似，第一绝缘薄膜601形成在第一基板501上。由于第一绝缘薄膜601的存在，可阻止包含在玻璃基板中的少量的碱性金属的扩散。在第一绝缘薄膜601上，使用例如CVD或PVD的公知方法生成半导体薄膜。尽管此时优选半导体薄膜具有0.03到0.3μm的膜厚，但是该薄膜的厚度并不局限于此。
半导体薄膜102可以是非晶半导体薄膜或结晶的半导体薄膜。当采用公知的结晶方法，例如激光结晶、RTA、用炉子退火的热结晶、或采用金属元素用于加速结晶化的热结晶等的方法来结晶非晶半导体薄膜，可以生成结晶的半导体薄膜。
于是，在根据公知的光刻方法在一部分上生成抗蚀剂掩模以便形成阴极电极之后，采用干法蚀刻或湿法蚀刻来腐蚀半导体薄膜的暴露部分以形成条状的半导体薄膜502，其在以后起到阴极电极的作用。
接下来，第二绝缘薄膜602在作为阴极电极的半导体薄膜上形成。作为第二绝缘薄膜，可以生成为单层或叠层的结构，包含氧化硅、氮化硅、包含氮的氧化硅、SOG(玻璃上旋涂，通常为硅氧烷聚合体)，丙烯酸，聚酰亚胺，聚酰亚胺酰胺(polyimideamide)和苯并环丁烯中的至少一种。第二绝缘薄膜具有从0.5到2μm的膜厚，并且利用公知的诸如CVD、PVD、涂敷或丝网印刷等方法形成。
然后，用给予n型的杂质元素掺杂半导体薄膜502以提高导电率。作为给予n型的杂质元素，可以采用属于元素周期表族15的元素，通常为磷(P)或砷(As)。掺杂n型杂质的处理可以在生成第二绝缘薄膜602之前进行。
接下来，生成导电薄膜603。作为导电薄膜603，可以采用包含金属元素，例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍或包括上述金属元素的合金的薄膜。掩模在使用公知的光刻工艺在导电薄膜603上形成抗蚀剂掩模之后，执行蚀刻以除去导电薄膜603的不需要的部分，于是形成了条状的栅极电极。
然后，如图6B所示，开口部分507生成在阴极电极与栅极电极通过绝缘薄膜602相交的区域内。掩模在根据公知的光刻工艺将抗蚀剂掩模形成为期望形状，蚀刻栅极电极和第二绝缘薄膜以暴露出半导体薄膜，从而形成开口部分507。
接下来，用激光束照射610以形成半导体薄膜的凸起部分，从而生成电子发射部分508(图6C)。作为激光束610，采用波长在半导体薄膜的吸收范围之内，即波长从100到600nm的脉冲振荡激光束。作为激光束110的激光振荡器，可以采用气体激光振荡器、固体激光振荡器、或金属激光振荡器。作为气体激光振荡器，采用例如CO、CO2或N2的气体的激光振荡器或采用例如KrF、XeCl或Xe的气体的准分子激光振荡器。作为固体激光振荡器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶体并掺杂Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振荡器。作为金属激光振荡器，可采用铜蒸汽激光振荡器或氦—镉激光振荡器。在采用从固体激光振荡器发射的激光束的情况下，最好采用基波的二次至四次谐波之一。另外，照射激光束中的气氛最好包含1％或更多的氧。当激光束照射是在重复脉冲频率在从5到300Hz、照射的激光束的能量密度在100到900mJ/cm2，最好在300到700mJ/cm2，照射脉冲的频率从30到400次的情况下时，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，底部平面的直径为50到300nm，最好80到200μm，高度(底部平面与顶点之间的差)为150到400nm。
在此之后，如图6D所示，最好执行各向同性蚀刻例如湿法蚀刻以除去在栅极电极503下面的第二绝缘薄膜的一部分，以便形成突出于第二绝缘薄膜的雨蓬形状的栅极电极503’。
需注意，金属元素的薄膜可以淀积在按照本实施例模式制造的电子发射部分508的表面上。在这种情况下，薄膜可以使用包含例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的金属元素的薄膜。
在图5中，尽管在阴极和栅极的相交部分509生成了4(2×2)个电子发射部分，但是没有限制，可以生成更多的电子发射部分。在一个开口部分中，可以形成多个电子发射部分。
作为阴极电极，可以在半导体薄膜502和第一绝缘薄膜601之间形成包含金属元素的条状薄膜，其与半导体薄膜接触。作为阴极电极的材料，其可以使用实施例模式1中的材料。
根据上述工艺，可以生成包括形成在第一基板上的圆锥形电子发射部分的场致发射器件。
如图5所示，使用公知的方法在第二基板505上生成荧光层510，其上生成具有膜厚在0.05到0.1μm的阳极电极511。作为阳极电极511，可以用公知的方法进行电极包含例如铝、镍或银的金属元素的薄膜或者例如ITO(铟锡氧化物合金)、铟—锌氧化物合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO)的透明导电薄膜。在本实施例中，阳极电极可以是条状，矩形矩阵形状，或片状。作为荧光层，有红荧光层、蓝荧光层、绿荧光层，并且一个象素包括一组红、蓝、绿色荧光层。为了增强对比度，优选可在荧光层之间生成黑色矩阵512。在采用包含例如铝、镍或银的金属元素的薄膜或者包含金属的合金薄层作为导电薄膜以成为阳极电极的情况下，从荧光发射的光反射到第二基板侧，以提高显示屏幕的亮度。
采用密封部件将根据本实施例模式形成的第一和第二基板结合在一起，被第一和第二基板及密封部件包围的部分内的压力减小，以形成场致发射显示装置的显示面板。
在本实施例中，提供一个无源驱动方法。阴极电极502与阴极电极驱动电路相连接，栅极电极503与栅极电极驱动电路相连，阳极电极511与阳极电极驱动电路相连接。有可能在基板的一个延伸部分上形成阴极电极驱动电路、栅极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。可选的，可以使用例如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路，通过阴极电极提供一个相对为负的电压(例如0kV)，一个相对为正的电压(例如50V)从栅极电极驱动电路提供给栅极电极。响应由于施加电压而产生的电场，根据量子隧道效应，电子从凸起部分的顶端发射出去。从阳极电极驱动电路，提供一个比提供给栅极电极的正电压更高的电压(例如5kV)，引导电子从电子发射部分发射到阳极电极上的荧光层。当电子与荧光层发生碰撞时，激发荧光层发出光，于是可以获得显示。在本实施例中，也可以与场致发射器件一起生成阴极电极驱动电路和栅极电极驱动电路。
根据上述的工艺，可生成场致发射显示装置。
根据本实施例的模式，有可能不需要复杂的工艺而生成场致发射器件，以及在一个大尺寸的基板上生成包含该场致发射器件的场致发射显示装置。
【实施例模式5】
在本实施例模式中，将参考图7和图8A到8D描述一种三极管型FED的场致发射器件以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。本实施例涉及的场致发射器件包括1)蚀刻成期望形状的半导体薄膜，其包括源极区域和漏极区域，2)按照条状蚀刻的源极布线，其与半导体薄膜的源极区域相接触，3)通过绝缘薄膜与源极布线相交的栅极电极，其控制在半导体薄膜的源极和漏极区域之间的载流子浓度，以及4)在栅极和绝缘薄膜的开口部分中在半导体薄膜的漏极区域的表面上形成的凸起电子发射部分。在本实施例中，栅极电极是梳状的。另外，本实施例中，场致发射器件的阴极电极至少包括漏极区域。
图7给出本实施例模式的显示面板的透视图。在第一基板701之上，生成条状的源极布线702，按期望形状蚀刻的与源极布线相连的半导体薄膜703，以及通过绝缘薄膜(图中未示出)与源极布线正交的梳状的栅极电极704。栅极电极在半导体薄膜之上生成。在栅极电极和和绝缘薄膜中，形成开口部分705，以暴露出半导体薄膜703与源极布线不相连的区域。在开口部分705中，圆锥形的电子发射部分706在半导体薄膜703的漏极区域的表面处生成。
如图7所示，在第二基板707上生成荧光层708和阳极电极709。
图8A到8D表示沿图7的D-D’的剖面图。参考图8A到8D，示出一种根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图8A所示，在第一基板701上生成第一导电薄膜之后，使用抗蚀剂掩模以生成条状的源极布线702。于是，在生成第一绝缘薄膜之后，采用例如CMP的方法对第一绝缘薄膜抛光以暴露出平面化的源极布线，绝缘薄膜801在源极布线之间生成。在绝缘薄膜801和源极布线702上，采用例如CVD或PVD的公知方法生成半导体薄膜。之后，蚀刻半导体薄膜以便以期望形状形成生成半导体薄膜703。作为第一基板，有可能采用玻璃基板，石英基板、蓝宝石基板、在其表面上形成有绝缘薄膜的半导体基板，和在其表面上形成有绝缘薄膜的金属基板。尽管基板具有任意尺寸，但有可能采用例如600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm、1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm或2600mm×3100mm这样的大尺寸的基板。在第一基板上生成源极布线之前，可以生成绝缘薄膜以阻止包含在玻璃基板中的少量碱性金属例如钠(Na)的扩散。
接下来，如图8B所示，第二绝缘薄膜802在半导体薄膜703和绝缘薄膜801上生成。作为第二绝缘薄膜，可以生成为单层或叠层的结构，包含氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅、SOG(玻璃上的旋涂，通常为硅氧烷聚合体)，丙烯酸，聚酰亚胺，聚酰亚胺酰胺(polyimideamide)和苯并环丁烯中的至少一种。第二绝缘薄膜具有从0.5到2μm的膜厚，并且利用公知的CVD、PVD、涂敷或丝网印刷等方法形成。
接下来，形成第二导电薄膜803。作为第二导电薄膜，有可能采用包含与实施例4中导电薄膜(图6A中的导电薄膜603)相同的金属元素的薄膜，或包含该金属元素的合金薄层。在导电薄膜803上生成抗蚀剂掩模之后，进行构图以除去导电薄膜803上不需要的部分，以形成梳状的栅极电极，其通过半导体薄膜703和第二绝缘薄膜802与源极布线相交。
如图8C所示，形成将成为源极和漏极区域的区域。栅极电极和第二绝缘薄膜具有在源极布线之上的一部分和半导体薄膜上的一部分，用以形成电子发射部分(距与源极布线相接触的区域预定距离的区域)，其被蚀刻以暴露出源极布线上的半导体薄膜(源极区域)804同时生成开口部分705。
接下来，用激光束照射以生成半导体薄膜的凸起部分，进而生成电子发射部分706。作为激光束610，采用波长在半导体薄膜的吸收范围之内，即波长从100到600nm的脉冲振荡激光束。作为激光束110的激光振荡器，可以采用气体激光振荡器、固体激光振荡器、或金属激光振荡器。作为气体激光振荡器，采用例如CO、CO2或N2的气体的激光振荡器或采用例如KrF、XeCl或Xe的气体的准分子激光振荡器。作为固体激光振荡器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶体，掺杂Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振荡器。作为金属激光振荡器，可采用铜蒸汽激光振荡器或氦—镉激光振荡器。在采用从固体激光振荡器发射的激光束的情况下，最好采用基波的二次谐波至四次谐波之一。另外，照射激光束中的气氛最好包含1％或更多的氧。当激光束照射是在重复脉冲频率从5到300Hz、照射的激光束的能量密度在100到900mJ/cm2，优选在300到700mJ/cm2，照射脉冲的频率从30到400次的情况下时，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，底部平面的直径为50到300nm，优选80到200μm，高度(底部平面与顶点之间的差)为150到400nm。
于是，执行给予n型的杂质元素的掺杂以生成源极区域(710)和漏极区域(706)。作为给予n型的杂质元素，有可能使用属于元素周期表中族15中的元素，通常是磷(P)或砷(As)。
在此之后，如图8D所示，最好执行各向同性蚀刻例如湿法蚀刻以除去在栅极电极704下面的第二绝缘薄膜的一部分，从而形成突出于第二绝缘薄膜的雨蓬形状的栅极电极704’。
需注意的是，金属元素的薄膜可以淀积在按照本实施例模式制造的电子发射部分706的表面上。在这种情况下，薄膜可以使用包含例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的金属元素的薄膜。
尽管在作为一种图形简图的图7中已经表示出在开口部分705中的一个电子发射部分，但是也可以形成更多的电子发射部分。
根据上述的工艺，生成一种场致发射器件，其包括具有源极区域和漏极区域的半导体薄膜、与半导体薄膜的源极区域接触的源极布线、栅极电极和在半导体薄膜的漏极区域的表面处形成的圆锥形的电子发射部分。为了更精确地控制场致发射器件的开/关转换，在每个场致发射器件中可以另外提供一种例如薄膜晶体管或二极管的开关元件。
按照本实施例模式生成的第一基板和根据类似于实施例4的工艺生成的第二基板与一个密封部件结合在一起，在第一和第二基板及密封部件包围的部分内的压力减少，以生成场致发射显示装置的显示面板。
源极布线702与源极布线驱动电路连接，栅极电极704与栅极电极驱动电路连接，阳极电极709与阳极电极驱动电路连接。有可能在第一基板的延展部分上生成源极布线驱动电路、栅极驱动电路和阳极驱动电路。或者，可以一使用例如IC芯片的外部电路。源极布线与半导体薄膜的源极区域接触，漏极区域是生成场致发射器件的元件之一。当从栅极电极驱动电路提供正电压给栅极电极时，在源极和漏极区域之间的沟道形成区域中产生载流子，并且从漏极区域的电子发射部分发射电子。从阳极电极驱动电路，提供一个比提供给栅极电极的正电压更高的电压，以引导电子从电子发射部分发射到放置在阳极电极上的荧光层。当电子与荧光层发生碰撞时，激发荧光层发出光，于是可以获得显示。在本实施例中，也可以与场致发射器件一起形成源极布线驱动电路和栅极电极驱动电路。
根据上述的工艺，可生成场致发射显示装置。
根据本实施例模式，有可能不需要复杂的工艺而生成场致发射器件，以及在一个大尺寸的基板上生成包含该场致发射器件的场致发射显示装置。根据本实施例的场致发射器件具有在每个象素的开关元件的漏极区域内形成的电子发射部分。同时，由于可以在每个象素内控制电子发射，有可能生成具有高分辨率的显示装置。
【实施例模式6】
在本实施例模式中，将参考图9和图10A到10D描述一种根据与实施例5的模式不同的方法制造的三极管型FED的场致发射器件以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。本实施例涉及的场致发射器件包括1)蚀刻成期望形状的半导体薄膜，其包括源极和漏极区域，2)蚀刻成条状的源极布线，其与半导体薄膜上的源极区域相接触，3)通过绝缘薄膜与源极布线相交的栅极电极，其控制源极和漏极区域之间的载流子浓度，以及4)在栅极电极和绝缘薄膜的开口部分内的半导体薄膜的漏极区域的表面处形成的凸起电子发射部分。在本实施例模式中，栅极电极具有条形形状。另外，本实施例的场致发射器件的阴极电极至少包括漏极区域。
图9给出本实施例模式的显示面板的透视图。在第一基板901之上，生成条状的源极布线902，以期望形状蚀刻的与源极布线接触的半导体薄膜903，和在与源极布线正交的方向上生成的条状的栅极电极904。栅极电极在半导体薄膜之上生成，其间有绝缘薄膜(图中未示出)。在栅极电极和绝缘薄膜中，形成一个开口部分905，以暴露出半导体薄膜903与源极布线不接触的一部分。在开口部分905中，圆锥形的电子发射部分906在半导体薄膜903的漏极区域的表面处形成。在本实施例模式中的场致发射器件的在第一基板之上生成的栅极电极，其具有不同于实施例5中公开的形状。
如图9所示，在第二基板907上生成荧光层908和阳极电极909。
图10A到10D表示沿图9的E-E’的剖面图。参考图10A到10D，示出一种根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
与实施例5类似，在第一基板901上以期望形状生成源极布线902、第一绝缘薄膜1001以及半导体薄膜903。在第一基板上生成源极布线之前，可以生成绝缘薄膜以阻止玻璃基板中包含的少量碱性金属例如钠(Na)的扩散。
接下来，在半导体薄膜903上生成抗蚀剂掩模(图中未示出)之后，掺杂给予n型的杂质元素从而生成源极区域1002和漏极区域1003。作为给予n型的杂质元素，有可能采用属于元素周期表中族15中的元素，通常为磷(P)或砷(As)。
接下来，如图10B所示，第二绝缘薄膜1004和导电薄膜1005在半导体薄膜903和第一绝缘薄膜1001上生成，类似于实施例5。作为每个第二绝缘薄膜1004和导电薄膜1005，实施例4或5中采用的材料同样适用。
接下来，如图10C所示，利用抗蚀剂掩模(图中未示出)生成成为条状的栅极电极904的导电薄膜。之后，在漏极区域的一部分上生成的栅极电极和第二绝缘薄膜被蚀刻以生成栅极电极904和开口部分905。
接下来，类似于实施例5，用激光束照射半导体薄膜以生成半导体薄膜的一个凸起部分，进而生成电子发射部分906。关于激光束和照射激光束中的条件，同样可以参考实施例5。
之后，如图10D所示，最好执行各向同性蚀刻例如湿法蚀刻以除去在栅极电极904下面的第二绝缘薄膜的一部分，从而形成突出于第二绝缘薄膜的雨蓬形状的栅极电极904’。
需注意的是，金属元素的薄膜可以淀积在按照本实施例模式制造的电子发射部分906的表面上，其形成在漏极区域的表面处。在这种情况下，有可能，薄膜可以使用包含例如钨、铌、鉭、钼、铬、铝、铜、金、银、钛或镍的金属元素的薄膜。
尽管在作为一种图形简图的图9中已经表示出在开口部分905中的一个电子发射部分，但是也可以形成更多的电子发射部分。
根据上述的工艺，有可能在第一基板上生成一种场致发射器件。为了更精确地控制场致发射器件的开/关转换，在每个场致发射器件中可以另外提供一种例如薄膜晶体管或二极管的开关元件。
按照本实施例模式生成的第一基板和根据类似于实施例4的工艺生成的第二基板与密封部件结合在一起，在第一和第二基板及密封部件包围的部分内的压力减少，以生成场致发射显示装置的显示面板。
之后，根据类似于实施例5的工艺以生成场致发射显示装置。
根据上述的工艺，形成场致发射器件，其包括具有源极和漏极区域的半导体膜，与半导体薄膜的源极区域接触的源极布线，栅极电极，和在半导体薄膜的漏极区域的表面处生成的圆锥形电子发射部分，以及形成场致发射显示装置包括该场致发射器件。
根据本实施例的模式，不需要复杂的工艺就可以在一个大尺寸的基板上生成场致发射器件。根据本实施例的模式生成的场致发射器件具有在每个象素的开关元件的漏极区域内生成的电子发射部分。因此，由于可以在每个象素内控制电子发射，有可能生成具有高分辨率的显示装置。
【实施例模式7】
将参考图11和图12A到12D描述一种三极管型FED的场致发射器件以及包含该场致发射器件的场致发射显示装置。本实施例涉及的场致发射器件包括1)蚀刻成期望形状的半导体区域，其包括源极和漏极区域，2)与半导体薄膜的源极区域接触的源极电极，3)通过绝缘薄膜控制源极和漏极区域之间的载流子浓度的栅极电极(栅极布线)，以及4)在栅极电极和绝缘薄膜的开口部分内的半导体薄膜的漏极区域的表面上形成的凸起电子发射部分。
如图11所示，类似于实施例4的模式，在第二基板1805上生成荧光层1806和阳极电极1807。
图12A到12D表示沿图11的F-F’的剖面图。参考图12A到12D，示出一种根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图12A所示，在第一基板1800上生成第一绝缘薄膜1811，与实施例1的模式类似。然后，如实施例1中所示的，采用公知的方法生成结晶半导体薄膜，结晶半导体薄膜的一部分被蚀刻以生成期望形状的半导体区域(图11中的区域1801)。
接下来，用公知的方法生成第二绝缘薄膜1812。作为第二绝缘薄膜1812，可以形成包括硅和氧作为其主要元素的薄膜，例如氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、或(不同成分比例的)氮氧化硅薄膜。
接下来，生成第一导电薄膜。作为第一导电薄膜，有可能生成包含与实施例4中的导电薄膜603相同的金属元素的薄膜。于是，在第一导电薄膜上生成抗蚀剂掩模之后，执行构图以除去第一导电薄膜上不需要的部分以生成栅极电极1802。在此之后，利用栅极电极1802作为掩模，对结晶半导体薄膜的一部分掺杂n型杂质以生成源极和漏极区域1801a和1801b。
接下来，如图12B所示，生成第三绝缘薄膜1821。有可能采用与实施例4中所示的第二绝缘薄膜602相同的材料以生成第三绝缘薄膜1821。
接下来，将蚀刻第二和第三绝缘薄膜的一部分，并淀积第二导电薄膜。将第二导电薄膜蚀刻成期望图形以形成源极电极1803。
接下来，如图12C所示，在第三绝缘膜1821上形成第四绝缘膜1831之后，蚀刻第二到第四绝缘膜的一部分以暴露半导体区域的一部分。
接着，如图12D所示，相似于实施例5，将激光束照射到半导体膜以形成半导体膜的凸起部分从而形成电子发射部分1804。关于激光束和照射激光束的条件，可以适当地参考实施例5。
在图11中，省略了在图12A到12D中示出的第一到第四绝缘膜1811，1812，1821和1831。
为了更精确地控制场致发射器件的ON/OFF转换，可以在每个场致发射器件内另外提供如薄膜晶体管或二极管的开关元件。此外，可以将用于控制电子数量的控制电极提供在绝缘膜上，例如在第三绝缘膜1821或第四绝缘膜1831上。对于该结构，可以更稳定的控制电子发射。尽管在该实施例中，场致发射装置具有顶栅(top-gate)结构，但并没有限制，而且也可以使用底部—底部栅极(bottom-bottom gate)结构以便类似地形成场致发射器件。
用密封部件将根据上述工艺形成的第一基板和根据类似于实施例4的工艺形成的第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封件包围的部分中的压力，以形成场致发射显示装置的显示面板。
之后，根据相似于实施例5的工艺形成场致发射显示装置。
根据上述工艺，形成了场致发射器件和包括该场致发射器件的场致发射显示装置，该场致发射器件包括具有源极和漏极区域的半导体膜，与半导体膜的源极区域相接触的源极电极，栅极电极，和形成在半导体膜的漏极区域的表面上的圆锥形电子发射部分。
根据本实施例，无需复杂的工艺就可以在大尺寸的基板上形成场致发射器件。根据本实施例的场致发射显示装置具有形成在每个象素中的开关元件的漏极区域内的电子发射部分。因此，可以形成具有高分辩率的显示装置，因为在每个象素内都可以控制电子发射。
[实施例模式8]
在该实施例中，场致发射器件具有一种结构，在该结构中，将作为电子源的电子发射部分简单地提供在阴极电极上而无需提供栅极电极，也就是说，将示出二极管类型FED的场致发射器件和具有场致发射器件的显示装置。具体的，将给出场致发射器件和具有该场致发射器件的显示装置的制造工艺的说明，在该场致发射器件中，平面阴极电极形成在整个第一基板上，荧光层放在其上的平面阳极电极形成在整个第二基板上，将电子发射部分提供在阴极电极的表面处。应该注意到，电子发射部分具有须状。
图15示出了本实施例中的显示面板的透视图。半导体膜的平面阴极电极2102形成在第一基板2100上，而平面阳极电极2104形成在第二基板2103上。在阴极电极的表面处形成晶须形状的电子发射部分2105。
图16A到16C示出了沿着图15的G-G’的截面图。参照图16A-16C，将示出根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图16A所示，在第一基板2100上形成绝缘薄膜1501。使用该绝缘薄膜1501，能够防止包含在玻璃基板中的微量碱金属如钠(Na)的扩散。在该绝缘薄膜1501上，用一种如CVD或PVD的公知方法形成一种非晶半导体薄膜1502。作为第一基板，可以使用玻璃基板、石英基板、蓝宝石基板、在其表面上形成有绝缘膜的半导体基板、以及在其表面上形成有绝缘膜的金属基板。尽管基板可以为任何尺寸，但可以使用大尺寸的基板，如600mm×720mm，680mm×880mm，1000mm×1200mm，1100mm×1250mm，1150mm×1300mm，1500mm×1800mm，1800mm×2000mm，2000mm×2100mm，2200mm×2600mm或2600mm×3100mm。
接下来，使非晶半导体薄膜1502结晶。可以使用公知的结晶方法，如激光结晶、快速热退火(RTA)、用炉子退火的热结晶、或使用促进结晶的金属元素的热结晶。在该实施例中，使用促进结晶的金属元素的热结晶来将非晶半导体薄膜1502结晶。将金属元素1503添加到整个非晶半导体薄膜1502，并且进行热处理。在此，使用Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe之一用作促进结晶的金属元素，并且将旋转涂覆应用于包含金属元素从1到100ppm的溶液，特别是，包含5ppm的镍的溶液。之后，在500到650℃的温度下进行热处理1到12小时。代替涂敷包含金属元素的溶液，也可以淀积包含金属元素的薄膜。尽管优选的半导体薄膜具有0.03到0.3μm的膜厚，但该膜厚不限于此。如图16B所示，当进行加热过程时，在晶粒间界(在此指三态点)的表面处将金属元素或金属硅化物(1507)分离出，同时将非晶半导体薄膜1502结晶以变成结晶半导体薄膜1506(阴极电极2102)。应该注意，晶粒间界可以是三态点、四态点、或多态点。可以用结晶的条件，如结晶温度和薄膜中氢的的浓度来控制晶粒间界。即，当控制晶粒间界时，可以控制晶须的密度，也就是电子发射部分的密度。在热处理之后，用激光束照射到结晶半导体膜上。
接着，在结晶半导体薄膜和分离的金属元素或金属硅化物的表面氢化后，用热CVD或等离子体CVD来使包括半导体元素的气体形成晶须形状的电子发射部分2105。在电子发射部分的底部或顶端中存在金属元素聚集。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中执行加热以使在气相阶段的半导体元素(硅)聚集在金属元素或金属硅化物的表面处结晶，从而形成晶须形状的电子发射部分2105(图16D)，该金属元素或金属硅化物在此用作催化剂。
优选的，为了提高电导率，对结晶半导体薄膜掺杂给予n型的杂质元素。作为给予n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
根据上面提到的工艺，可以形成晶须形状的电子发射部分，并且也可以形成包括阴极电极和在阴极电极的表面处形成的晶须形状的电子发射部分的场致发射器件。
另外，在结晶半导体薄膜1506和绝缘薄膜1501之间可以形成包括金属元素的阴极电极膜。作为阴极电极的材料，可以使用金属元素如，钨、铌、钽、钼、铬、铝、铜、金、银、钛、或镍，或包括该金属元素的合金或化合物(典型的，氮化物如氮化钽或氮化钛，硅化物如硅化钨，硅化镍，硅化钼)。
接着，如图15所示，用公知的方法在第二基板2103上形成荧光层2106，其上形成具有膜厚度为0.05到0.1μm的导电薄膜以形成阳极电极2104。作为导电薄膜，能用公知的方法淀积将包括如铝、镍、或银、或透明的导电薄膜如ITO(氧化铟-氧化锡的合金)、氧化铟-氧化锌的合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO)的金属元素的薄膜。根据公知的光刻工艺，可将导电薄膜处理成期望的形状。
作为荧光层，有红荧光层，蓝荧光层，和绿荧光层。在安排多种颜色的荧光层的情况下，为了提高对比度，在荧光层之间可以形成黑色矩阵(BM)。在每个荧光层上都可以形成阳极电极。在使用包含金属元素如铝、镍、或银的薄膜或包含该金属元素的合金薄膜作为导电薄膜以便成为阳极电极的情况下，将从荧光层发出的光反射到第二基板侧以提高显示屏幕的亮度。
用密封部件将根据本实施例形成的第一和第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封件包围的部分中的压力以形成场致发射显示装置的显示面板。
将形成在第一基板2100上的阴极电极2104连接到阴极电极驱动电路，并且将形成在第二基板2103上的阳极电极2104连接到阳极电极驱动电路。可以在基板的延伸部分上形成阴极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。或者，可以使用例如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路看，通过阴极电极将提供相对负的电压，并且将相对正的电压从阳极电极驱动电路提供到阳极电极。响应于由于施加电压而产生的电场，根据量子隧道效应，电子从电子发射部分的顶端发射，并且被引导至阳极电极侧。当电子与放置在阳极电极上的荧光层碰撞时，荧光层被激发发光，然后就能获得显示。
根据上面提到的工艺，形成了场致发射显示装置。
根据上面提到的工艺，可以形成包括阴极电极和形成在阴极电极表面上的晶须形状的电子发射部分的场致发射器件，以及形成包括场致发射器件的场致发射显示装置。
根据该实施例，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。进一步地，根据本实施例，可以控制在晶粒间界上形成的电子发射部分的密度，因为能利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。而且，无需复杂工艺就可能制造大尺寸液晶显示装置的表面光源或对于彩色显示装置来说，可以将该装置变得能够用于电的大规模(electric spectacular)显示器。
[实施例模式9]
在该实施例中，将示出二极管类型FED的场致发射器件的另一种制造工艺，其类似于在实施例8中的场致发射器件。
图17A到17D类似于图16A到16C，是沿着图15的G-G’的剖面图。与实施例8类似，顺序地将绝缘薄膜1401和非晶半导体薄膜1402形成在基板1400上。然后，使非晶半导体薄膜1402结晶。在该实施例中，使用激光结晶用作结晶方法。用从气体激光振荡器、固体激光振荡器、或金属激光器振荡器发射的激光束1403照射到非晶半导体薄膜1402以形成结晶半导体薄膜1404。作为激光束1403，可以使用连续波或脉冲振荡激光束。
接着，如图17B所示，将金属元素添加到结晶半导体膜1404。在该实施例中，包括金属元素的薄膜1405形成在结晶半导体膜上。作为金属元素，可以使用Au，Al，Li，Mg，Ni，Co，Pt和Fe之一。在该实施例中，用溅射法淀积包括金属元素的薄膜1405以具有2到5nm的厚度。之后，在400到600℃的温度下执行加热，这使得在薄膜1405内的金属元素或金属硅化物在结晶半导体膜(在图17C的区域1406)的晶粒间界的表面处分离。如图27所示，应该注意到，用激光束形成的结晶半导体膜的晶粒间界根据激光照射的条件具有不同的密度。图27示出了在将XeCl激光照射到具有50nm厚度的非晶硅薄膜的情况下的三态点的密度。可以理解，三态点具有不同的密度，这取决于激光束的能量密度。使用上述的控制，可以控制电子发射部分的晶须的密度。
在结晶半导体薄膜和分离的金属元素或金属硅化物的表面氢化之后，利用热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体以形成晶须形状的电子发射部分。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中在400到600℃的温度下执行加热以使在气相阶段的半导体元素(硅)的聚集在分离的金属元素或金属硅化物的表面处结晶，从而形成晶须形状的半导体薄膜1407。在电子发射部分的顶端中存在金属元素的聚集1408(图17D)。
根据上面提到的工艺，可以形成包括阴极电极和在阴极电极的表面处形成的晶须形状的电子发射部分的场致发射器件。根据本实施例，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。
优选的，为了提高电导率，对结晶半导体薄膜掺杂给予n型的杂质元素。作为给予n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
类似于实施例8，在该实施例中，在半导体薄膜和绝缘薄膜之间可以形成包括金属元素的阴极电极薄膜。
根据上面提到的工艺，也可以形成包括阴极电极和在阴极电极的表面处形成的晶须形状的电子发射部分的场致发射器件。
根据本实施例，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。另外，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。
[实施例模式10]
在该实施例中，类似于实施例8和9，使用图18A到18C示出了二极管类型FED的场致发射器件的制造方法。
图18A到18C是类似于图16A到16C及17A到17D，沿着图15的G-G’的面图。如图18A所示，类似于实施例8，在基板1300上形成绝缘薄膜1301之后，形成非晶半导体薄膜1302。然后，将金属元素添加到非晶半导体膜1302中。在该实施例中，使用等离子体CVD在非晶半导体膜1302的表面上形成金属薄膜1303，特别是，具有2到5nm厚度的金薄膜。作为金属元素，可以使用Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe。
接下来，用激光束1305照射到非晶半导体薄膜以使非晶半导体薄膜结晶，从而形成结晶半导体膜1306。在这点上，在结晶半导体薄膜的晶粒间界(三态点)的表面处分离金属元素或金属硅化物1307(图18B)。作为激光束1305，可以使用与实施例9中的激光束1301相同的激光束。
接着，在结晶半导体膜1306和分离的金属元素或金属硅化物1307的表面氢化后，利用热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体来形成晶须形状的电子发射部分。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中执行加热以使在气相阶段的半导体元素(硅)的聚集在分离的金属元素或金属硅化物的表面处结晶，从而形成晶须形状的结晶半导体膜1308，金属元素或金属硅化物作用为催化剂。在电子发射部分的顶端中存在金属元素的聚集1309(图18C)。
优选的，为了提高电导率，对结晶半导体膜掺杂给予n型的杂质元素。作为给予n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
根据上面提到的工艺，可以形成晶须形状的电子发射部分。
而且在该实施例中，类似于实施例8，在半导体薄膜和绝缘薄膜之间可以形成包括金属元素的阴极电极薄膜。
另外，类似于实施例8，可以使用根据本实施例制造的基板作为第一基板来制造显示面板。
根据上面提到的工艺，可以形成包括阴极电极和在阴极电极的表面处形成的晶须状的电子发射部分的场致发射器件。根据本实施例，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。另外，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。
[实施例模式11]
在该实施例中，类似于实施例8到10，将示出二极管类型FED的场致发射器件和具有场致发射器件的显示装置。具体的，将参照图19和图20A到20C，说明场致发射器件和具有场致发射器件的场致发射显示装置，在该场致发射装置中，电子发射部分形成在条状阴极电极和条状阳极电极的相交处，该条状阴极电极形成在第一基板上而条状的阳极电极形成在第二基板上。将实施例8中提到的电子发射器件的制造工艺应用到该实施例的电子发射部分的制造工艺中，并且该电子发射部分具有晶须形状。也可应用实施例9或10中的工艺。
图19示出了本实施例中的显示面板的透视图。电子发射部分1205经过一段距离，形成在半导体薄膜的条状阴极电极1202和条状阳极电极1207的相交处，该条状阴极电极形成在第一基板上而条状的阳极电极形成在第二基板上。尽管在作为一种图形简图的图19中，在阴极电极和阳极电极的相交处形成了一个晶须形状的电子发射部分，但也可以形成多个电子发射部分。
图20A到20C示出了沿着图19的H-H’的剖面图。参照图20A-20C，将示出本实施例的阴极电极和电子发射部分的制造方法。应该注意，使用和图19相同的附图标记显示相同的部分。
如图20A所示，类似于实施例10，在第一基板1200上形成绝缘薄膜1201，使用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半导体膜1601，然后使用CVD形成具有2到5nm厚度的金属薄膜1602。作为金属薄膜，可以形成包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe的薄膜。
之后，用激光束照射以形成结晶半导体膜。在这点上，在结晶半导体薄膜的晶粒间界(三态点)的表面处分离金属元素或金属硅化物1607(图20B)。作为激光束，可以使用与实施例9中的激光束1301相同的激光束。
接下来，将结晶半导体薄膜蚀刻以形成条状的结晶半导体薄膜1202。可选择的，在将结晶半导体薄膜蚀刻成条状后，用激光束照射以形成晶粒间界。
接着，在结晶半导体膜1202和分离的金属元素或金属硅化物1607的表面氢化后，利热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体形成晶须形状的电子发射部分。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中，在400到600℃的温度下执行加热以使金属元素或金属硅化物与在气相阶段的半导体元素反应，从而使半导体元素在晶粒间界(三态点)的表面处以晶须形状分离出来。在电子发射部分的顶端内存在金属元素的聚集1608(图20C)。
优选的，为了提高电导率，对结晶半导体膜掺杂n型的杂质元素。作为n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
如图19所示，用公知的方法在第二基板1203上形成荧光层1206，并且在其上形成膜厚为0.05到0.1μm的导电薄膜以形成条状的阳极电极1207。作为导电薄膜，可以应用实施例8中的导电薄膜。
作为荧光层，有红荧光层，蓝荧光层，和绿荧光层，并且一个象素包括一组红，蓝，绿荧光层。优选的，为了提高对比度，在荧光层之间可以形成黑色矩阵(BM)。在每个荧光层上，或在包括红，蓝，绿荧光层的象素上可以形成阳极电极。
用密封部件将根据本实施例形成的第一和第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封部件包围的部分中的压力以形成场致发射显示装置的显示面板。
在该实施例中，将应用无源驱动方法。将形成在第一基板1200上的阴极电极1202连接到阴极电极驱动电路，并且将形成在第二基板1203上的阳极电极1207连接到阳极电极驱动电路。可以在基板的延伸部分上形成阴极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。可选择的，可以使用如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路，通过阴极电极提供相对负的电压，并且将相对正的电压从阳极电极驱动电路提供到阳极电极。响应由于施加电压而产生的电场，根据量子隧道效应，电子从电子发射部分的顶端发射，并且被引导至阳极电极侧。当电子与放置在阳极电极上的荧光层碰撞时，激发荧光层发光，并且然后就能获得显示。
根据上面提到的工艺，形成了场致发射显示装置。
根据上面提到的工艺，可以形成包括阴极电极和形成在阴极电极表面处的晶须形状的电子发射部分的场致发射器件，以及形成包括场致发射器件的场致发射显示装置。根据该实施例，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。另外，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。
[实施例模式12]
在该实施例中，将参照图21和图22A到22E，说明二极管类型FED的场致发射器件和包括场致发射器件的场致发射显示装置。在该实施例中将被提到的场致发射器件包括：1)阴极电极，该电极被蚀刻形成条状并且由具有n型导电性的半导体薄膜形成，2)栅极电极，该电极通过绝缘膜与阴极电极相交，和3)凸起的电子发射部分，该部分形成在栅极电极和绝缘薄膜的开口内的阴极电极的表面上。尽管将实施例8中提到的电子发射部分的制造工艺应用到该实施例中的电子发射部分的制造工艺，但也可应用实施例9或10中的工艺。在这种情况下，电子发射部分具有晶须形状。
图21示出了本实施例中的显示面板的透视图。在第一基板1501上，形成半导体薄膜的条状阴极电极1502和正交于该阴极电极的条状栅极电极1503。栅极电极形成在阴极电极上，并且在它们之间具有绝缘薄膜(图中未示)。在阴极电极和栅极电极的相交处，形成了开口部分1507，并且在开口部分1507中的阴极电极的表面上形成了晶须形状的电子发射部分1508。在第二基板1505上，形成了荧光层1510和阳极电极1511。
图22A到22E示出了沿着图21的I-I’的剖面图。参照图22A-22E，将示出根据本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图22A所示，类似于实施例8，在第一基板1501上形成第一绝缘薄膜1701。具有第一绝缘膜1701，能够防止包含在玻璃基板中的微量的碱金属的扩散。在第一绝缘薄膜1701上，使用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半导体薄膜1703。尽管在这点上，优选半导体薄膜具有从0.03到0.3μm的膜厚，但是该膜厚不限于此。然后将包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe之一的溶液应用到非晶半导体薄膜1703的表面。之后，在500到650℃的温度下执行热处理从而形成结晶半导体薄膜。
然后，如图22B所示，在根据公知的光刻工艺在一部分上形成抗蚀剂掩模以便生成阴极电极之后，对该结晶半导体薄膜的一部分蚀刻以形成条状的结晶半导体膜1502，该膜用作阴极电极。
接下来，在用作阴极电极的结晶半导体薄膜1502上形成第二绝缘薄膜1705。作为第二绝缘薄膜1705的材料，可以使用实施例4中的材料。
接着，为了提高电导率，对半导体薄膜掺杂给予n型的杂质元素。作为给予n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。在形成第二绝缘薄膜之前可以掺杂n型杂质。
接着，形成导电薄膜1706。作为导电薄膜1706的材料，可以使用实施例4中的材料。在导电薄膜1706上形成抗蚀剂掩模之后，进行构图以除去导电薄膜1706的不需要部分从而形成条状的栅极电极。
接着，如图22C所示，在条状的阴极电极通过第二绝缘薄膜1705与条状的栅极电极相交的区域内形成开口部分1507。在将抗蚀剂掩模形成期望的形状之后，将条状的栅极电极和第二绝缘薄膜蚀刻成一个形状以暴露半导体薄膜，从而形成开口部分1507。在该工艺中，为了避免第二绝缘薄膜残留，对结晶半导体薄膜进行过蚀刻。从而，将结晶半导体薄膜(图中未示)表面上的金属元素或金属硅化物除去。
接着，将包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe金属元素的金属薄膜1707形成在结晶半导体膜的表面上，该金属薄膜具有2到5nm的厚度。在该实施例中，形成了包括金的薄膜。之后，使金属元素或金属硅化物1710照射激光束在晶粒间界(三态点)处分离出(图22D)。
接着，在结晶半导体膜和在晶粒间界处的金属元素或金属硅化物的表面氢化后，如图22E所示，利用热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体形成晶须形状的电子发射部分。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中，在400到600℃的温度下执行加热以使金属元素或金属硅化物与在气相阶段的半导体元素反应，并且形成晶须形状的结晶半导体薄膜1508。在电子发射部分的顶端处存在金属元素的聚集1712。
在图21中，尽管在阴极电极和栅极电极的相交处1509形成了四(2×2)个开口部分，但也可以形成一个或多个开口部分。
作为阴极电极，在半导体薄膜1502和第一绝缘薄膜1701之间可以形成包括金属元素的、与半导体薄膜接触的条状薄膜。作为阴极电极的材料，可以使用实施例8中的材料。
根据上述的工艺，可以在第一基板上形成包括晶须形状的电子发射部分的场致发射器件。
如图21所示，用公知的方法在第二基板1505上形成荧光层1510，其上形成具有膜厚为0.05到0.1μm的阳极电极1511。作为阳极电极1511，能够使用公知的方法来淀积包括金属元素如，铝、镍或银的薄膜、或者透明导电薄膜如ITO(氧化铟-氧化锡的合金)、氧化铟-氧化锌的合金(In2O3-ZnO)、或氧化锌(ZnO)。在该实施例中，阳极电极可以具有条状、矩形矩阵状、或片状。作为荧光层，有红荧光层，蓝荧光层，和绿荧光层，并且一个象素包括一组红，蓝，绿荧光层。为了提高对比度，在荧光层之间可以形成黑色矩阵1512。在使用包含金属元素如铝、镍或银的薄膜或包含该金属元素的合金薄膜作为导电薄膜以成为阳极电极的情况下，将从荧光层发射出的光反射到第二基板侧以提高显示屏幕的亮度。
用密封部件将根据本实施例形成的第一和第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封部件包围的部分中的压力以形成场致发射显示装置的显示面板。
在该实施例中，将应用无源驱动方法。将阴极电极1502连接到阴极电极驱动电路，将栅极电极1503连接到栅极电极驱动电路，并且将阳极电极1511连接到阳极电极驱动电路。可以在基板的延伸部分上形成阴极电极驱动电路，栅极电极驱动电路和阳极电极驱动电路。可选择的，可以使用如IC芯片的外部电路。从阴极电极驱动电路，通过阴极电极提供相对负的电压(如，0kV)，从栅极电极驱动电路提供相对正的电压(如，50V)到栅极电极。响应由于施加电压而产生的电场，根据量子隧道效应，电子从凸起部分的顶端发射。从阳极电极驱动电路，施加高于提供到栅极电极的正电压的电压(如，5kV)以便将从电子发射部分发射的电子引导至放置到阳极电极上的荧光层。当电子与该荧光层碰撞时，激发荧光层发光，并且然后就能获得显示。在该实施例中，也可以将阴极电极驱动电路和栅极电极驱动电路与场致发射器件形成在一起。
根据上面提到的工艺，形成了场致发射显示装置。
根据上面提到的工艺，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。另外，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够利用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。
[实施例模式13]
在该实施例中，将参照图23和图24A到24E，说明二极管类型FED的场致发射器件和包括场致发射器件的场致发射显示装置。在该实施例中将被提到的场致发射器件包括：1)被蚀刻成期望形状的半导体薄膜，该薄膜包括源极区域和漏极区域，2)源极布线，该源极布线被蚀刻成条状并且与半导体薄膜的源极区域接触，3)栅极电极，该电极通过绝缘薄膜与源极布线相交，该栅极电极控制半导体薄膜的源极和漏极区域之间的载流子浓度，以及4)凸起的电子发射部分，即，晶须形状的电子发射部分形成在栅极电极和绝缘薄膜的开口部分内的半导体薄膜的漏极区域的表面处。另外，场致发射装置的阴极电极至少包括该实施例中的漏极区域。
如图23所示，类似于实施例4或12，荧光层1908和阳极电极1909形成在第二基板1907上。
图24A到24E示出了沿着图23的J-J’的剖面图。参照图24A-24E，将示出本实施例的场致发射器件的制造方法。
如图24A所示，在第一基板1901上形成第一导电薄膜之后，使用抗蚀剂掩模以形成条状的源极布线1902。作为第一基板，可以使用玻璃基板、石英基板、蓝宝石基板、在其上形成有绝缘薄膜的半导体基板、以及在其上形成有绝缘薄膜的金属基板。尽管基板可以为任何尺寸，但也可以使用大尺寸的基板，如600mm×720mm，680mm×880mm，1000mm×1200mm，1100mm×1250mm，1150mm×1300mm，1500mm×1800mm，1800mm×2000mm，2000mm×2100mm，2200mm×2600mm或2600mm×3100mm。
然后，在形成第一绝缘薄膜之后，用例如CMP的方法来对第一绝缘薄膜进行抛光以便暴露具有平面化的源极布线，以及在源极布线之间形成绝缘薄膜2001。在绝缘膜2001和源极布线1902上，利用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半导体薄膜。之后，用公知的方法对非晶半导体薄膜结晶并且将其蚀刻以使该结晶半导体膜1903形成期望的形状。在第一基板上形成源极布线之前，可以形成绝缘薄膜用于阻挡包括在玻璃基板中的微量的碱金属如钠(Na)。
接着，在半导体薄膜1903上形成抗蚀剂掩模(图中未示出)之后，进行n型的杂质元素掺杂以形成源极区域2002和漏极区域2003。作为给予n型的杂质元素，可以使用属于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
接着，如图24B所示，在半导体薄膜和第一绝缘薄膜上形成了第二绝缘薄膜2004。作为第二绝缘膜2004的材料，可以使用实施例12中的材料。
接着，形成第二导电薄膜2005。作为第二导电薄膜的材料，可以使用与实施例11中的导电薄膜(图22B中的导电薄膜1706)相同的材料。在导电薄膜上形成抗蚀剂掩模之后，进行构图以除去导电薄膜的不需要部分从而形成第二导电薄膜2005，该第二导电薄膜通过半导体薄膜和第二绝缘薄膜2004与源极布线相交。
接着，如图24C所示，在漏极区域2003上形成的第二导电薄膜和第二绝缘薄膜被蚀刻以便将半导体薄膜的一部分暴露，使得形成栅极电极1904和开口部分1905。
接着，在处于开口部分1905处的结晶半导体薄膜的表面上和在第二导电薄膜上形成包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe金属元素的、厚度为2到5nm的薄膜1907之后，执行加热。该工艺使得半导体元素和熔化的金属元素以及金属元素或金属硅化物1910在晶粒间界处(三态点)分离出来(图24D)。
接着，在结晶半导体薄膜和在晶粒间界处分离出来的金属元素或金属硅化物的表面氢化之后，利用热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体以形成晶须形状的电子发射部分，如图24E所示。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的气氛中，在400到600℃的温度下执行加热以使金属元素或金属硅化物与气相阶段的半导体元素反应，并且形成晶须形状的结晶半导体薄膜1906。在电子发射部分的顶端内存在金属元素的聚集1911。
根据上面提到的工艺，可以在第一基板上形成场致发射器件。为了更精确的控制场致发射器件的ON/OFF转换，在每个场致发射器件中可以另外提供开关元件如薄膜晶体管或二极管。另外，同实施例5一样，该栅极电极具有梳状。
用密封部件将根据该实施例形成的第一基板和根据类似于实施例11的工艺形成的第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封部件包围的部分中的压力以形成场致发射显示装置的显示面板。
之后，根据类似于实施例5的工艺形成场致发射显示装置。
根据本实施例，无需复杂工艺就可在大尺寸的基板上形成场致发射器件。另外，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。而且，根据本实施例的场致发射显示装置具有形成在每个象素中的开关元件的漏极区域中的电子发射部分。因此，可以形成高分辨率的显示装置，因为在每个象素中可以控制电子发射。
[实施例模式14]
将参照图25和图26A到26E，说明二极管类型FED的场致发射器件和包括场致发射器件的场致发射显示装置。在该实施例中将被提到的场致发射器件包括：1)被蚀刻成期望形状的半导体区域，该区域包括源极区域和漏极区域，2)与半导体薄膜的源极区域接触的源极电极，3)通过绝缘薄膜控制源极和漏极区域之间的载流子浓度的栅极电极(栅极布线)，以及4)晶须形状的电子发射部分，该部分形成在栅极电极和绝缘薄膜的开口部分内的半导体薄膜的漏极区域的表面上。
如图25所示，类似于实施例4或12，在第二基板2205上形成荧光层2206和阳极电极2207。
图26A到26E示出了沿着图25的K-K’的剖面图。参照图26A-26E，将示出本根据实施例的场致发射器件的制造方法。
如图26A所示，在第一基板2200上形成第一绝缘薄膜2211。然后如实施例1所示的那样，使用公知方法形成结晶半导体薄膜，并且将结晶半导体薄膜的一部分蚀刻以将半导体区域(图25所示的区域2201)形成期望形状。
接着，用公知的方法形成第二绝缘薄膜2212。作为第二绝缘薄膜2212，形成包含作为主要成分的硅和氧的薄膜，如氧化硅薄膜，氮氧化硅薄膜，或(不同的成分比率)氮氧化硅薄膜。
接着，形成第一导电薄膜。作为第一导电薄膜，可以形成包括与实施例4中的导电薄膜603相同的金属元素的薄膜。然后，掩模在第一导电薄膜上形成抗蚀剂掩模之后，进行构图以将第一导电薄膜的不需要部分除去，从而形成栅极电极2202。之后，使用作为掩模的栅极电极2202，对结晶半导体薄膜的一部分掺杂给予n型的杂质以形成源极和漏极区域2201a和2201b。
接着，如图26B所示，形成第三绝缘薄膜2221。可以使用与实施例4所示的第二绝缘薄膜602相同的材料来形成第三绝缘薄膜2221。
接着，蚀刻第二和第三绝缘薄膜的一部分，并且淀积第二导电薄膜。然后，将第二导电薄膜蚀刻成期望形状以形成源极电极2203。
接着，如图26C所示，在第三绝缘薄膜2221上形成第四绝缘薄膜2231之后，蚀刻第二到第四绝缘薄膜的一部分以便暴露半导体区域的一部分。之后，使用公知的方法如CVD或PVD在基板上形成薄膜2232，该薄膜包括金属元素并且具有2到5nm的膜厚。作为金属元素，可以使用例如镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铂(Pt)、钛(Ti)、钯(Pd)。在该实施例中，淀积包括金的薄膜。
接着，在100到1100℃的温度下，优选在400到650℃的温度下加热1到5小时，使金属元素或金属硅化物2208在晶粒间界处(三态点)(图26D)分离出来。
接着，在结晶半导体膜和在晶粒间界处分离出来的金属元素或金属硅化物的表面氢化之后，利用热CVD或等离子体CVD，使用包括半导体元素的气体形成晶须形状的电子发射部分，如图26E所示。在该实施例中，在包含0.1％硅烷气体的空气中，在400到600℃的温度下执行加热以使金属元素或金属硅化物与气相阶段的半导体元素反应，并且形成晶须形状的结晶半导体薄膜2204。在电子发射部分的顶端内存在金属元素的聚集2209。
在图25中，忽略了图26A到26E所示的第一到第四绝缘薄膜2211，2212，2221和2231。
为了更精确的控制场致发射器件的ON/OFF转换，在每个场致发射器件中可以另外提供开关元件如薄膜晶体管或二极管。另外，用于控制电子数量的控制电极可以提供在绝缘薄膜上，如第三绝缘薄膜2221或第四绝缘薄膜2231上。对于该结构，可以更稳定地控制电子发射。
尽管在本实施例中场致发射器件具有顶部栅极(top-gate)结构，但不限于此，类似地，可以使用底部栅极(bottom-gate)结构以形成场致发射器件。
用密封部件将根据上述工艺形成的第一基板和第二基板结合到一起，并且减少在被第一和第二基板以及密封部件包围的部分中的压力以形成场致发射显示装置的显示面板。
之后，根据类似于实施例5的工艺形成场致发射显示装置。
根据本实施例，无需复杂工艺就可能在大尺寸的基板上形成场致发射器件。另外，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。而且，根据本实施例的场致发射显示装置具有形成在每个象素中的开关元件的漏极区域中的电子发射部分。因此，可以形成高分辨率的显示装置，因为在每个象素中可以控制电子发射。
[实施例]
[实施例1]
在该实施例中，将参照图3A到3C，描述形成场致发射器件的工艺，该场致发射器件具有根据实施例模式2的圆锥形电子发射部分。
首先，在基板200上形成绝缘薄膜201。在此，第一绝缘薄膜201是由第一氮氧化硅薄膜(膜厚：50nm)和第二氮氧化硅薄膜(膜厚：100nm)的叠层结构形成的，该第一氮氧化硅薄膜包含的氮大于或接近等于氧，其是用等离子体CVD，使用SiH4、NH3和N2O作为反应气体淀积的，该第二氮氧化硅薄膜包含的氧大于氮，其是用等离子体CVD，使用SiH4和N2O作为反应气体淀积的。
接着，使用低压CVD来形成膜厚为50nm的非晶硅薄膜作为半导体薄膜。然后，为了提高非晶硅薄膜的导电率，对非晶硅薄膜掺杂给予n型的杂质元素。在此，将1×1020/cm3的磷(P)用作给予n型的杂质元素以形成n型非晶硅薄膜301。
接着，在一部分上形成抗蚀剂掩模302以便形成阴极电极之后，执行蚀刻以除去不需要的部分并且形成条状的非晶硅薄膜202。然后，在氮气气氛中在500℃下执行1小时加热以进行非晶硅薄膜的脱氢。
接着，在除去由于热处理而在表面上形成的氧化膜之后，用激光束照射以便在非晶硅薄膜处形成凸起部分。在该实施例中，脉冲振荡XeCl激光束被用作激光束并且在485mJ/cm2的能量密度，30Hz的频率和60次的照射脉冲频率的条件下，用该激光束照射非晶硅薄膜。因此，在整个结晶硅薄膜上形成具有10/μm2密度的圆锥体，该圆锥体具有直径为80到200μm的底部平面和250到350nm的高度(底部平面和圆锥顶点之间的垂直间距)。
根据上述工艺，可以形成圆锥形电子发射部分。
[实施例2]
在该实施例中，参照图6A到6D，描述形成具有根据实施例模式4的圆锥形电子发射部分的场致发射器件的工艺。
首先，在基板501上形成第一绝缘薄膜601。类似于实施例1，可以形成第一绝缘薄膜601。
接着，使用低压CVD形成膜厚为50nm的非晶硅薄膜。之后，使非晶硅薄膜结晶以形成结晶硅薄膜。在该实施例中，将用于促进结晶的金属元素添加到非晶硅薄膜的整个表面，并且执行热处理。在此，将镍用作促进结晶的金属元素，并且涂敷包含5ppm镍的溶液。然后，在500℃下执行1小时加热以便进行非晶硅薄膜的脱氢。之后，使用灯作为光源的快速热退火(之后称作RTA)或使用加热的气体的RTA(气体RTA)被用来在预定的加热温度740℃下执行RTA180秒以形成结晶硅薄膜。然后，除去添加到结晶硅薄膜的金属元素。
接着，为了提高结晶硅薄膜的导电率，对结晶硅薄膜掺杂给予n型的杂质元素。在此，将1×1020/cm3的磷(P)用作给予n型的杂质元素以形成n型结晶硅薄膜。
接着，在一部分上形成抗蚀剂掩模(图中未示出)以便形成阴极电极之后，执行蚀刻以除去不需要的部分并且形成条状的结晶硅薄膜502。
接着，在使用低压CVD形成第二绝缘薄膜602以便成为栅极绝缘薄膜之后，将淀积导电薄膜603用于形成栅极电极。在该实施例中，形成氧化硅薄膜作为第二绝缘薄膜602并且形成包括金属元素钨的薄膜作为导电薄膜603。之后，执行干法蚀刻以形成开口部分507和条状的栅极电极503。
接着，用激光束610照射以在结晶硅薄膜处形成凸起部分。在该实施例中，脉冲振荡XeCl激光束被用作激光束并且该激光束在485mJ/cm2的能量密度、30Hz的频率和60次的照射脉冲频率下照射到结晶硅薄膜。因此，在整个结晶硅薄膜上形成了圆锥体，该圆锥体具有直径为80到200μm的底部平面和250到350nm的高度。
之后，对第二绝缘薄膜进行各向同性蚀刻以暴露栅极电极的开口的端部(开口端)。
根据上述工艺，可以形成圆锥形电子发射部分。
根据本发明，在场致发射显示装置的场致发射器件的制造工艺中，无需复杂工艺就可能形成场致发射器件，并且能避免批与批之间(lot-to-lot)变化。即，可以提高生产率。另外，由于无需复杂的工艺而使用廉价的大尺寸基板也可以形成场致发射器件，因此将可以减少成本。而且，可以控制在晶粒间界处形成的电子发射部分的密度，因为能够用在结晶半导体薄膜过程中的条件来控制晶粒间界。
尽管已经参照图通过实施例对本发明进行了充分的描述，但可以理解各种变化和修改对于本领域的普通技术人员来说也是明显的。因此，如果这些变化和修改不脱离本发明后面的权利要求书限定的范围，则它们都应该包括在内。

Claims (20)

1.一种场致发射器件，包括：
形成在基板的绝缘表面上的条状源极布线；
形成在基板的绝缘表面上的第一绝缘薄膜；
包括源极区域和漏极区域的结晶半导体薄膜，其中该漏极区域具有凸起的电子发射部分；
形成在结晶半导体薄膜和该第一绝缘薄膜上的第二绝缘薄膜；
形成在第二绝缘薄膜上的栅极电极；以及
形成在第二绝缘薄膜中的开口部分，
其中结晶半导体薄膜形成在第一绝缘薄膜和条状源极布线上；并且
其中条状源极布线与源极区域接触。
2.根据权利要求1的场致发射器件，其中结晶半导体薄膜的源极区域和漏极区域具有n型导电性。
3.根据权利要求1的场致发射器件，其中凸起的电子发射部分具有圆锥形状和晶须形状之一。
4.根据权利要求1的场致发射器件，其中结晶半导体薄膜形成为期望的形状。
5.根据权利要求1的场致发射器件，其中凸起的电子发射部分形成在开口部分中。
6.根据权利要求1的场致发射器件，其中栅极电极为梳状。
7.根据权利要求1的场致发射器件，其中该漏极区域具有多个凸起的电子发射部分。
8.一种制造场致发射器件的方法，包括：
在基板的绝缘表面上形成条状的第一导电薄膜；
在绝缘表面上形成第一绝缘薄膜；
在第一导电薄膜和第一绝缘薄膜上形成半导体薄膜；
将半导体薄膜处理成期望形状；
在期望形状的半导体薄膜上形成第二绝缘薄膜；
在第二绝缘薄膜上形成第二导电薄膜；
将第二导电薄膜的一部分和第二绝缘薄膜的一部分除去以便暴露半导体薄膜；和
将激光束照射到半导体薄膜以形成圆锥形的凸起部分。
9.根据权利要求8的方法，其中将半导体薄膜蚀刻成期望形状并且对期望形状的半导体薄膜的一部分用给予n型的杂质掺杂。
10.根据权利要求8的方法，其中激光束是脉冲振荡激光束。
11.一种制造场致发射器件的方法，包括：
在基板的绝缘表面上形成半导体薄膜；
将半导体薄膜处理成期望形状；
在期望形状的半导体薄膜上形成第一绝缘薄膜；
在第一绝缘薄膜上形成第一导电薄膜；
在第一导电薄膜和第一绝缘薄膜上形成第二绝缘薄膜；
将第一绝缘薄膜的一部分和第二绝缘薄膜的一部分除去以便暴露半导体薄膜的第一和第二部分；
形成第二导电薄膜以与第一部分接触；和
将激光束照射到半导体薄膜以便在第二部分内形成圆锥形的凸起部分。
12.根据权利要求11的方法，其中将半导体薄膜蚀刻成期望形状并且对期望形状的半导体薄膜的一部分用给予n型的杂质掺杂。
13.根据权利要求11的方法，其中激光束是脉冲振荡激光束。
14.一种制造场致发射器件的方法，包括：
在基板的绝缘表面上形成半导体薄膜；
将金属元素添加到半导体薄膜中；
执行第一处理以使半导体薄膜结晶并且在结晶的半导体薄膜的晶粒间界处使金属元素或金属硅化物分离；和
在包括含有半导体元素的气体的气氛中执行第二处理以便在金属元素或金属硅化物的表面附近形成晶须形状的凸起部分。
15.根据权利要求14的方法，其中用涂覆、PVD和CVD之一来添加金属元素。
16.根据权利要求14的方法，其中第一处理是在300到650℃的温度下加热和激光束照射之一。
17.根据权利要求14的方法，其中包括半导体元素的气体包括硅烷、乙硅烷或丙硅烷至少之一。
18.根据权利要求14的方法，其中第二处理是在400到650℃的温度下的热处理。
19.根据权利要求14的方法，其中对半导体薄膜用给予n型的杂质掺杂。
20.根据权利要求14的方法，其中金属元素是金、铝、锂、镁、镍、钴、铂和铁之一。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7271079B2 (en) * 2005-04-06 2007-09-18 International Business Machines Corporation Method of doping a gate electrode of a field effect transistor
US7238611B2 (en) * 2005-04-13 2007-07-03 United Microelectronics Corp. Salicide process
TWI266426B (en) * 2005-04-13 2006-11-11 Ind Tech Res Inst Method for manufacturing protection structure of active matrix triode field emission device
KR100659100B1 (ko) * 2005-10-12 2006-12-21 삼성에스디아이 주식회사 디스플레이 장치와 이의 제조 방법
TW200726312A (en) * 2005-12-29 2007-07-01 Ind Tech Res Inst Field emission display
GB2440783A (en) * 2006-08-07 2008-02-13 Quantum Filament Technologies Improved field emission backplate
KR20080075360A (ko) * 2007-02-12 2008-08-18 삼성에스디아이 주식회사 발광 장치 및 이를 이용한 표시장치
WO2011136028A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same
KR101838627B1 (ko) 2010-05-28 2018-03-14 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 축전 장치 및 그 제작 방법
US8852294B2 (en) 2010-05-28 2014-10-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same
JP5859746B2 (ja) 2010-05-28 2016-02-16 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置およびその作製方法
WO2011152190A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and method for manufacturing the same
WO2011155397A1 (en) 2010-06-11 2011-12-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
US8846530B2 (en) 2010-06-30 2014-09-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for forming semiconductor region and method for manufacturing power storage device
KR101874935B1 (ko) 2010-06-30 2018-07-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 축전 장치 및 그 제조 방법
WO2012002136A1 (en) 2010-06-30 2012-01-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of power storage device
JP5841752B2 (ja) 2010-07-02 2016-01-13 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
WO2012053625A1 (ja) * 2010-10-22 2012-04-26 ソニー株式会社 パターン基体およびその製造方法ならびに情報入力装置および表示装置
KR101899374B1 (ko) 2010-11-26 2018-09-17 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체막, 반도체막의 형성 방법 및 축전 장치
KR101884040B1 (ko) 2010-12-07 2018-07-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 축전 장치
KR101912674B1 (ko) 2011-01-21 2018-10-29 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 수소 발생체, 수소 발생 장치, 발전 장치 및 구동 장치
JP6035054B2 (ja) 2011-06-24 2016-11-30 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置の電極の作製方法
KR20130024769A (ko) 2011-08-30 2013-03-08 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 축전 장치
JP6034621B2 (ja) 2011-09-02 2016-11-30 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置の電極および蓄電装置
US9401247B2 (en) 2011-09-21 2016-07-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Negative electrode for power storage device and power storage device
JP6050106B2 (ja) 2011-12-21 2016-12-21 株式会社半導体エネルギー研究所 非水二次電池用シリコン負極の製造方法
CN104407473B (zh) * 2014-11-14 2017-09-29 深圳市华星光电技术有限公司 一种透明液晶显示装置
JP6603487B2 (ja) * 2015-06-22 2019-11-06 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置および基板処理方法
RU205789U1 (ru) * 2020-12-18 2021-08-11 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Автоэмиссионная ячейка на основе наноразмерного углеродного материала

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5266530A (en) * 1991-11-08 1993-11-30 Bell Communications Research, Inc. Self-aligned gated electron field emitter
US5550435A (en) * 1993-10-28 1996-08-27 Nec Corporation Field emission cathode apparatus
US5688707A (en) * 1995-06-12 1997-11-18 Korea Information & Communication Co., Ltd. Method for manufacturing field emitter arrays
CN1223459A (zh) * 1993-10-29 1999-07-21 株式会社半导体能源研究所 半导体器件
CN1249525A (zh) * 1998-09-25 2000-04-05 松下电工株式会社 场致发射型电子源
CN1320943A (zh) * 2000-04-26 2001-11-07 三星Sdi株式会社 具有碳纳米管的场致发射阵列和制造场致发射阵列的方法
CN1352462A (zh) * 2001-12-07 2002-06-05 清华大学 一种双绝缘层薄膜场发射阴极
CN1361918A (zh) * 1999-06-10 2002-07-31 光实验室股份公司 生产场致发射阴极的方法、场致发射阴极及光源

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5197971A (zh) * 1975-02-26 1976-08-28
JPH04118916A (ja) * 1990-04-20 1992-04-20 Hitachi Ltd 半導体装置およびその製造方法
JPH05314892A (ja) * 1992-05-01 1993-11-26 Fujitsu Ltd 電界放出陰極装置
US5923962A (en) 1993-10-29 1999-07-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device
KR100225561B1 (ko) * 1993-11-29 1999-10-15 니시무로 아츠시 전계방출형 전자원
US5886459A (en) * 1996-12-23 1999-03-23 The University Of Chicago Enhanced field emission from microtip structures
JP3627836B2 (ja) * 1997-06-20 2005-03-09 ソニー株式会社 冷陰極の製造方法
KR100300193B1 (ko) * 1997-09-05 2001-10-27 하제준 절연층상에 형성된 실리콘(soi)기판상의 전계방출어레이(fea)제조방법
JP3867118B2 (ja) 1997-09-29 2007-01-10 独立行政法人産業技術総合研究所 Ｍｏｓｆｅｔ型電子放出素子
JP4321897B2 (ja) * 1999-02-25 2009-08-26 株式会社小松製作所 半導体ダイ
US6780687B2 (en) 2000-01-28 2004-08-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device having a heat absorbing layer
JP2002175764A (ja) 2000-12-07 2002-06-21 Sony Corp 表示用パネル及びこれを用いた表示装置
JP4071005B2 (ja) * 2001-01-29 2008-04-02 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6855584B2 (en) 2001-03-29 2005-02-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
KR100730808B1 (ko) * 2001-08-11 2007-06-20 더 유니버시티 코트 오브 더 유니버시티 오브 던디 전계 방출 백플레이트 및 그의 제조방법과 전계 방출 장치

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5266530A (en) * 1991-11-08 1993-11-30 Bell Communications Research, Inc. Self-aligned gated electron field emitter
US5550435A (en) * 1993-10-28 1996-08-27 Nec Corporation Field emission cathode apparatus
CN1223459A (zh) * 1993-10-29 1999-07-21 株式会社半导体能源研究所 半导体器件
US5688707A (en) * 1995-06-12 1997-11-18 Korea Information & Communication Co., Ltd. Method for manufacturing field emitter arrays
CN1249525A (zh) * 1998-09-25 2000-04-05 松下电工株式会社 场致发射型电子源
CN1361918A (zh) * 1999-06-10 2002-07-31 光实验室股份公司 生产场致发射阴极的方法、场致发射阴极及光源
CN1320943A (zh) * 2000-04-26 2001-11-07 三星Sdi株式会社 具有碳纳米管的场致发射阵列和制造场致发射阵列的方法
CN1352462A (zh) * 2001-12-07 2002-06-05 清华大学 一种双绝缘层薄膜场发射阴极

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菅原 et al. Laser Crystallization of Non Two-dimensional Silicon Substrate for Thin Film Device Application

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