CN1254173A - 场致发射型电子源及其制造方法以及用该电子源的显示器 - Google Patents

场致发射型电子源及其制造方法以及用该电子源的显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN1254173A
CN1254173A CN99124377A CN99124377A CN1254173A CN 1254173 A CN1254173 A CN 1254173A CN 99124377 A CN99124377 A CN 99124377A CN 99124377 A CN99124377 A CN 99124377A CN 1254173 A CN1254173 A CN 1254173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electron source
field emission
emission type
type electron
oxidation treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN99124377A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1282210C (zh
Inventor
幡井崇
菰田卓哉
本多由明
相泽浩一
渡部祥文
栎原勉
近藤行广
越田信义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Publication of CN1254173A publication Critical patent/CN1254173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1282210C publication Critical patent/CN1282210C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/312—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field perpendicular to the surface, e.g. tunnel-effect cathodes of metal-insulator-metal [MIM] type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

本发明的场致发射型电子源10,设有n型硅衬底1、直接或通过非掺杂多晶硅层3在n型硅衬底1上形成的强电场漂移层6、以及强电场漂移层6上形成的为金薄膜的导电性薄膜7。n型硅衬底1背面设有欧姆电极2。其中,从n型硅衬底1注入强电场漂移层6的电子,在强电场漂移层6内向正面漂移,经过导电性薄膜7逸出。强电场漂移层6,通过靠阳极氧化处理使n型硅衬底1上形成的多晶硅3多孔化,再用稀硝酸等氧化形成。

Description

场致发射型电子源及其制造方法 以及用该电子源的显示器
本发明涉及一种靠电场辐射来发射电子束的场致发射型电子源及其制造方法，以及用该场致发射型电子源的显示器。
作为场致发射型电子源(field emission-type electron source)，以往知道例如美国专利3,665,241号公报所揭示的所说的斯宾特型电极(spindt-type electrode)。斯宾特型电极设有：配置有许多微小三角锥形状的发射极芯的衬底；使发射极芯尖端部露出的发射孔；以及相对于发射极芯处于绝缘状态配置的控制极层。该斯宾特型电极，通过使发射极芯相对于控制极层为负极，并对此加上高电压，由发射极芯前端通过发射孔在真空中发射电子束。
但斯宾特型电极，其制造工艺复杂，而且难以以高精度形成许多三角锥形状的发射极芯，因而，应用于例如平面发光装置、显示器等场合，就有难以大屏幕化这种问题。而且，斯宾特型电极，电场集中在发射极芯前端，因而发射极芯前端周围真空度较低，而有残留气体时，所发射的电子便使得残留气体离子化为正离子，这种正离子与发射极芯前端碰撞。因此产生这样的问题，即发射极芯前端会受到损伤(例如离子冲击造成的损伤)，所发射电子的电流密度、效率等均不稳定，有的发射极芯寿命变短。所以，斯宾特型电极需要在高真空(约10-5Pa～约10-6Pa)环境下使用，以避免发生这类问题。因此，存在其成本高，而且难以使用这种问题。
为了改善这类问题，提出了MIM(Metal Insulator Metal：金属-绝缘体-金属)方式、MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)方式场致发射型电子源。前者是金属-绝缘膜-金属迭层结构的平面型场致发射型电子源，后者是金属-氧化膜-半导体迭层结构的平面型场致发射型电子源。这种场致发射型电子源，要提高电子发射效率(即，要发射很多的电子)，需要使绝缘膜、氧化膜膜厚变薄。但绝缘膜、氧化膜膜厚过薄的话，迭层结构的上下电极间加上电压时便有绝缘破坏的可能，因而，绝缘膜、氧化膜膜厚在薄膜化方面存在制约。由于必须防止这种绝缘破坏，因而存在不太可能使电子发射效率(逸出效率)有较大提高这种问题。
近年来，提出了如日本特开平8-250766号公报所揭示，为了提高电子逸出效率，通过对硅衬底等单晶半导体衬底一表面进行阳极氧化，形成多孔半导体层(多孔硅层)，在该多孔半导体层上形成金属薄膜，通过在半导体衬底和金属薄膜之间加上电压来发射电子这种场致发射型电子源(半导体冷电子逸出元件)方案。
但特开平8-250766号公报所揭示的场致发射型电子源，衬底仅限于半导体衬底，因而存在无法实现其大面积化和低成本这种问题。而且，这种场致发射型电子源，电子逸出时容易发生所说的爆发现象，电子逸出量难以均匀。因此，存在将它应用于平面发光装置、显示器便发生发光不均匀这种问题。
因此，本申请发明人在日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号和特愿平10-271876号当中，提出了这样一种场致发射型电子源，通过利用急速热氧化法(Rapid Thermal Oxidation：RTO)使多孔多晶硅层氧化，在导电性衬底和金属薄膜之间，形成一从导电性衬底注入的电子进行漂移的强电场漂移层。
其中，多孔多晶硅层通过靠阳极氧化使导电性衬底上的多晶硅层多孔化来形成。而且，急速热氧化法对多孔多晶硅层的氧化，是利用灯光退火装置在干燥氧气中进行的。这时，氧化温度为800-900℃，氧化时间为30-120分钟(日本专利申请特愿平10-271876号)。而且，需要到达强电场漂移层表面的电子(这种电子可视为热电子)在该金属薄膜内无散射地通过并逸出至真空中，所以金属薄膜可由膜厚10nm左右的金薄膜等形成。该场致发射型电子源，电子逸出特性对真空度的依赖性小，而且电子逸出时没有爆发现象发生，所以可使电子稳定地逸出。而且，除了单晶硅衬底等半导体衬底以外，还可以采用在玻璃衬底等表面形成有导电性膜(例如ITO膜)的衬底等作为导电性衬底。因此，与所利用的半导体衬底是经过多孔化后的多孔半导体层的现有电子源、或是斯宾特型电极相比，可实现场致发射型电子源的大面积化和低成本。另外，用这种场致发射型电子源构成显示器时，需要将金属薄膜制版为规定形状。
但日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号所揭示的场致发射型电子源当中，无法使急速热氧化的氧化温度高于导电性衬底的耐热温度。因此，存在衬底材料、ITO膜材料受到制约，大直径的衬底(大面积化)受到制约这种问题。
但日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号所揭示的场致发射型电子源当中，靠阳极氧化处理氧化多晶硅层所形成的多孔多晶硅层，利用急速热氧化法氧化。这里，采用氟化氢水溶液和乙醇约1∶1的混合液作为阳极氧化处理所用的电解液。
这时，靠阳极氧化处理所形成的多孔半导体层(多孔多晶硅层或多孔单晶硅层)当中，硅原子由氢原子终止。因此，如日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号所揭示的那样，经阳极氧化处理形成的多孔半导体层当中，若靠急速热氧化生成氧化膜，氧化膜中便留有氢原子，或者产生Si-OH键。其结果是，存在难以形成具有SiO2结构的致密氧化膜，故绝缘耐压低这种问题。而且，强电场漂移层中氢含量相对较多，因而强电场漂移层中氢的分布随时间变化(例如，氢原子从强电场漂移层表面脱离)。因此，有电子逸出效率长时间稳定性变差的可能。
另外，日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号所揭示的场致发射型电子源，与日本特开平8-250766号公报所揭示的场致发射型电子源相比，虽可实现低成本，并能够稳定、高效地逸出电子，但仍期望进一步改善电子逸出效率。
本发明正是为了解决上述现有问题，其一个目的在于，提供一种容易实现大面积化和低成本的场致发射型电子源及其制造方法以及显示器。
另一目的在于，提供一种电子逸出效率随时间变化小，绝缘耐压高的场致发射型电子源及其制造方法。
再一目的在于，提供一种能够稳定、高效地逸出电子的低成本场致发射型电子源的制造方法。
按照要达到上述目的的本发明第一实施例，提供一种场致发射型电子源，包含导电性衬底、导电性衬底一表面形成的强电场漂移层、和强电场漂移层上形成的导电性薄膜，通过在导电性薄膜和导电性衬底之间加上导电性薄膜相对于导电性衬底为正极的电压，导电性衬底注入的电子在强电场漂移层漂移，经过导电性薄膜逸出，其中强电场漂移层，靠包括以相对较低温度使多孔半导体层氧化的氧化工序在内的工艺所形成。
该场致发射型电子源当中，强电场漂移层，较好是靠包括在液相中使多孔半导体层氧化的氧化工序在内的工艺所形成。而多孔半导体层，较好是通过在半导体层实施阳极氧化处理形成的。该场致发射型电子源，与利用急速热氧化法使多孔半导体层氧化形成强电场漂移层的现有场致发射型电子源相比，工艺温度低。因此，对导电性衬底材料的制约小，场致发射型电子源容易大面积化和降低成本。
按照本发明第二实施例，所提供的一种场致发射型电子源制造方法，该场致发射型电子源包含导电性衬底、导电性衬底一表面形成的强电场漂移层和强电场漂移层上形成的导电性薄膜，通过在导电性薄膜和导电性衬底之间加上导电性薄膜相对于导电性衬底为正极的电压，导电性衬底注入的电子在强电场漂移层漂移，经过导电性薄膜逸出，其中，还包括通过以相对较低温度使多孔半导体层氧化形成强电场漂移层的主氧化处理工序。
主氧化处理工序中，多孔半导体层可以利用电解质溶液中的电化学反应来氧化。作为电解质溶液，可以采用例如酸。这种场合，与利用急速热氧化使多孔半导体层氧化形成强电场漂移层的现有制造方法相比，工艺温度低。因此，对导电性衬底材料的制约小，可以制造低成本、大面积的场致发射型电子源。此外，靠湿处理氧化多孔半导体层，因而与现有制造方法相比，制造工艺简化。在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形下，进行借助于急速加热法的辅助氧化工序。
另外，还可以在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前，进行靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。这时，对例如阳极氧化处理所形成的多孔半导体层的正面原子进行终止的氢原子，便由氧化性溶液置换为氧原子。因此，强电场漂移层中含氢量减少。因此，强电场漂移层中氢的分布随时间变化小，场致发射型电子源长期稳定性提高。
而主氧化处理工序，可以通过在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中向多孔半导体层照射紫外光的处理、在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中将多孔半导体层暴露于等离子的处理、在含臭氧的气氛中加热多孔半导体层的处理、向多孔半导体层照射紫外光并加热多孔半导体层的处理、以及在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中向多孔半导体层照射紫外光并加热多孔半导体层的处理这当中至少之一处理，使多孔半导体层氧化。这种场合，与利用急速热氧化法使多孔半导体层氧化形成强电场漂移层的现有制造方法相比，电子逸出效率提高。此外，工艺温度低，因而对导电性衬底材料的制约小，可以制造低成本、大面积的场致发射型电子源。另外，在导电性薄膜形成后进行主氧化处理工序的话，还具有可除去该工艺之前有机物等的污染，使电子逸出特性提高这种效果。
这里，在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形下，可以进行利用急速加热法使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序、或由酸使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序、或者再次进行上述两种辅助氧化工序。这时，电子逸出效率可得到进一步提高。
另外，在主氧化处理工序之前(没有辅助氧化处理工序的情形)，或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前，还可以进行靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。这时，如前文所述，对多孔半导体层正面原子进行终止的氢原子，便由氧化性溶液置换为氧原子，因而强电场漂移层含氢量少，场致发射型电子源长时间稳定性提高。此外，还可以在利用急速加热的氧化工序之前进行预氧化处理工序。
上述各制造方法当中，多孔半导体层可以是多孔单晶硅或多孔多晶硅。导电性衬底可以是n型硅衬底。导电性衬底可以是在绝缘性衬底例如玻璃衬底、陶瓷衬底等一表面上形成有导电性薄膜的衬底。多孔半导体层可以通过对半导体层实施阳极氧化处理来形成。
上述各制造方法当中，主氧化处理工序或辅助氧化处理工序所用的酸，较好是稀硝酸、稀硫酸或王水。而预处理工序所用的氧化性溶液，较好是浓硝酸、浓硫酸、盐酸和双氧水当中一种或多种的混合物。另外，氧化性溶液较好是加热使用，以缩短氧化处理的处理时间，提高生产量。
按照本发明第三实施例，提供一种显示器，包括：上述各种场致发射型电子源中某一种；与场致发射型电子源相对配置的集电极；集电极在场致发射型电子源一侧表面上配置的荧光体；以及可在集电极和场致发射型电子源导电性薄膜之间加上电压的电压外接部，当集电极和导电性薄膜间加上电压时，通过使场致发射型电子源所逸出的电子与荧光体碰撞，使荧光体发光，来显示图像。
本发明可通过后面的详细说明和附图得到更为充分的理解。
图1A是导电性衬底为n型硅衬底的本发明场致发射型电子源的垂直剖面图。图1B是导电性衬底为玻璃衬底上形成有导电性膜的衬底的本发明场致发射型电子源的垂直剖面图。
图2A-2D是图1A所示的场致发射型电子源其制造工艺中主要工序当中中间体或产品的垂直剖面图。
图3是示意多孔硅电化学氧化工艺概要的模式图。
图4是图1A所示的场致发射型电子源中电子逸出机理的说明图。
图5是图1A所示的场致发射型电子源电子逸出动作的说明图。
图6A是导电性衬底为n型硅衬底的本发明另一场致发射型电子源的垂直剖面图。图6B是导电性衬底为玻璃衬底上形成有导电性膜的衬底的本发明另一场致发射型电子源的垂直剖面图。
图7A-7D是图6A所示的场致发射型电子源其制造工艺中主要工序当中中间体或产品的垂直剖面图。
图8是图6A所示的场致发射型电子源其工作特性测定原理的说明图。
图9是表示本发明场致发射型电子源和对比例场致发射型电子源其电压和电流密度之间关系(电流·电压特性)的曲线图。
图10A-10B分别示出的是微晶硅层的氧化状态。
图11是本发明所应用的场致发射型电子源利用n型硅衬底的显示器的概略立体图。
图12是本发明所应用的场致发射型电子源利用玻璃衬底的显示器的垂直剖面图。
图13是表示实施例14中实例3的场致发射型电子源其工作特性的曲线图。
图14是表示实例4的场致发射型电子源其工作特性的曲线图。
图15是表示实例5的场致发射型电子源其工作特性的曲线图。
以下具体说明本发明较佳实施例。
(实施例1)
图1A是导电性衬底为n型硅衬底的本发明场致发射型电子源的垂直剖面图。另外，n型硅衬底是电阻率大致为0.1Ωcm的(100)衬底。如图1A所示，场致发射型电子源10，设有n型硅衬底1、n型硅衬底1表面形成的非掺杂的多晶硅层3、多晶硅层3上形成的强电场漂移层6、和强电场漂移层6上形成的为金薄膜的导电性薄膜7。而且，n型硅衬底1的背面设有欧姆电极2。
其中，该场致发射型电子源10是采用n型硅衬底1作为导电性衬底的。这里，导电性衬底构成场致发射型电子源10的负极，同时在真空当中支持强电场漂移层6，并向强电场漂移层6注入电子。因而，导电性衬底可构成场致发射型电子源10的负极，并能支持强电场漂移层6的话，便不限于n型硅衬底。例如，导电性衬底也可以是铬等金属衬底。
如图1B所示，导电性衬底也可以是例如玻璃(或陶瓷)等绝缘性衬底11表面上形成有导电性膜12(例如ITO膜)的衬底。这种场合，与用半导体衬底情形相比，能够实现场致发射型电子源的大面积化和低成本化。
强电场漂移层6，是通过用酸使多孔多晶硅氧化而形成的，但在导电性衬底和导电性薄膜(金属薄膜)之间加上电压时，则成为电子注入层。强电场漂移层6为许多晶粒形成的多晶体。各晶粒表面存在具有氧化膜的纳米单位结构(以下称为“纳米结构”)。注入至强电场漂移层6的电子，为了与纳米结构无碰撞(即无电子散射)地到达强电场漂移层6的表面，需要使纳米结构的大小小于单晶硅中电子平均自由程(大约50nm)。纳米结构的大小，具体来说，较好是小于10nm，更好是小于5nm。
实施例1中，用金薄膜作为导电性薄膜7(金属薄膜)。导电性薄膜7构成场致发射型电子源10的正极，在强电场漂移层6中加上电场。通过加上该电场到达强电场漂移层6表面的电子，靠隧道效应从导电性薄膜7表面逸出。这里，导电性衬底和导电性薄膜7之间加上直流电压所得到的电子能量减去导电性薄膜7的功函数得到的能量，为所逸出电子的理论能量。因而，导电性薄膜7的功函数越小越好。
实施例1中，将金用作导电性薄膜7的材料，但该材料不限于金，只要是功函数小的金属都行。例如，也可采用铝、铬、钨、镍、铂等。另外，这些金属的功函数如下：
金：5.10eV         铝：4.28eV
铬：4.50eV         钨：4.55eV
镍：5.15eV         铂：5.65eV
以下参照图2A-2D说明场致发射型电子源10的制造方法。
该制造工艺当中，首先在n型硅衬底1背面形成有欧姆电极2之后，在n型硅衬底1正面形成膜厚大约为1.5μm的非掺杂多晶硅层3，得到图2A所示结构。多晶硅层3的成膜利用LPCVD法进行。这种成膜过程中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。另外，导电性衬底为半导体衬底时，多晶硅层3的成膜也可借助于LPCVD法、溅射法进行。或者，也可以靠等离子CVD法使非晶态硅成膜后，进行退火处理，使之结晶来进行。
导电性衬底为玻璃衬底上形成有导电性膜这种衬底时，也可以靠CVD法在导电性膜上使非晶态硅成膜后，用准分子激光器(ェキシマレ-ザ)进行退火处理，形成多晶硅层。导电性膜上形成多晶硅层3的方法，不限于CVD法，也可以利用例如CGS(Continuous Grain Silicon：连续晶粒硅)法、触媒CVD法等。
形成非掺杂多晶硅层3后，采用加入了55wt％的氟化氢水溶液和乙醇按大致1∶1混合后的混合物制成的电解液的阳极氧化处理槽，将铂电极(未图示)作为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，一边对多晶硅层3进行光照射，一边以恒定电流进行阳极氧化处理，从而获得形成有多孔多晶硅层4的图2B所示结构。另外，阳极氧化处理当中，电流密度为恒定值10mA/cm2，阳极氧化时间为30秒。而阳极氧化过程中，用500W钨灯对多晶硅层3正面进行光照。结果，形成大致1μm膜厚的多孔多晶硅层4。另外，是多晶硅层3中一部分多孔化的，但也可以多晶硅层3全部多孔化。
阳极氧化处理结束后，从阳极氧化处理槽当中除去电解液，重新向阳极氧化处理槽中放入大约10％的稀硝酸。然后，用放入稀硝酸的阳极氧化处理槽，将铂电极(未图示)作为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)作为正极，在这两者之间流过恒定电流，使多孔多晶硅层4氧化，可得到图2C所示结构。图2C中，标号6表示用酸(这里是稀硝酸)使多孔多晶硅层4氧化所形成的强电场漂移层6。
这里，用稀硝酸使多孔多晶硅层4氧化时，令空穴为h+，电子为e-的话，可认为将发生以下反应式1、2所示的反应。
负极一侧：          …反应式1
正极一侧：       …反应式2
如图3所示意的那样，通过这种反应，多孔多晶硅4的细孔表面形成有氧化硅(SiO2)。
另外，稀硝酸的比例、电流值(恒定值)只要根据所要氧化的多孔多晶硅层4的厚度、膜质等进行适当变化就行。而结束时电位电压，只要在例如几V至几十V范围内选择最佳电压就行。此外，光照、温度只要适当选择即可。
对于强电场偏移层6，考虑到由阳极氧化处理所形成的纳米结构形成的硅微晶体表面，可用稀硝酸氧化。
如图4所示，强电场漂移层6可认为，至少包括：柱状多晶硅61(晶粒)；多晶硅61表面形成的硅氧化薄膜62；多晶硅61间存在的微晶硅层63；以及微晶硅层63表面形成的硅氧化膜64。
实施例1中，用酸(稀硝酸)对多孔多晶硅层4进行氧化，因而，与利用急速热氧化(RTO)法使多孔多晶硅层氧化形成强电场漂移层的现有办法(本申请发明人在日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号中揭示的)相比，工艺温度低。因此，对导电性衬底材料的制约小，可得到能实现大面积化和低成本的场辐射性电子源。此外，是接着阳极氧化处理靠湿处理使多孔多晶硅层4氧化的，因而与阳极氧化处理之后借助于急速热氧化进行氧化的情形相比，可简化工艺。
形成强电场漂移层6后，靠例如蒸镀在强电场漂移层6上形成为金薄膜的导电性薄膜7，可得到图2D(图1A)所示结构的场致发射型电子源10。实施例1中，导电性薄膜7的膜厚大约为10nm，但膜厚不限于此值。另外，场致发射型电子源10当中，形成有导电性薄膜7为正极(阳极)、欧姆电极2为负极(阴极)的二极管。而实施例1中，导电性薄膜7(金薄膜)是靠蒸镀形成的，但导电性薄膜7的形成方法不限于蒸镀。也可以采用例如溅射法。
对于实施例1的场致发射型电子源10，可认为按以下模式发生电子逸出。
具体来说，如图5所示，在与导电性薄膜7相对的位置上配置有集电极21，导电性薄膜7和欧姆电极2之间加上直流电压Vps，并且集电极21和导电性薄膜7之间加上直流电压Vc时，导电性薄膜7上加上的其相对于n型硅衬底1为正极的直流电压一旦达到规定值(临界值)，便从n型硅衬底1一侧靠热激励使电子e-注入到强电场漂移层6。另一方面，强电场漂移层6上加的电场基本上是加在硅氧化膜上的，因而所注入的电子由硅氧化膜64上所加的强电场加速。而且，电子在强电场漂移层6内使多晶硅61间的空间面向正面，按图4中箭头A方向漂移，经过强电场漂移层6最上表面的氧化层，通过导电性薄膜7放出至真空中。
上述制造方法制造的场致发射型电子源10，与本申请发明人在日本专利申请特愿平10-272340号、特愿平10-272342号或特愿平10-271876号中提出的场致发射型电子源相同，电子逸出特性对真空度的依赖性减小，而且电子逸出时没有爆发现象发生，因而电子可稳定地逸出。除了单晶硅衬底等半导体衬底以外，可采用在玻璃衬底等上面形成有导电性膜(例如ITO膜)的衬底等作为导电性衬底，因而与斯宾特型电极相比，可实现电子源的大面积化和低成本。
另外，实施例1中，用同一阳极氧化槽进行阳极氧化处理、和阳极氧化处理之后用酸进行的氧化处理，但不用说，也可以用分别不同的阳极氧化槽进行。
(实施例2)
以下说明本发明实施例2。另外，实施例2中场致发射型电子源的基本构成和制造方法与实施例1场合大致相同，仅仅在以下方面不同。
具体来说，实施例2中，阳极氧化处理结束后，从阳极氧化处理槽当中除去电解液，重新向该阳极氧化槽中放入大约10％的稀硫酸。然后，用放入稀硫酸的阳极氧化槽，将铂电极(未图示)作为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)作为正极，流过恒定电流，使多孔多晶硅层4氧化。也就是说，实施例2中，阳极氧化处理形成的纳米结构构成的硅微晶体表面用稀硫酸氧化。
这里，多孔多晶硅层4用稀硫酸氧化时，令空穴为h+，电子为e-的话，可认为将发生以下反应式3、4所示的反应。
负极一侧：          …反应式3
正极一侧：        …反应式4
另外，稀硫酸的比例、电流值只要根据所要氧化的多孔多晶硅层4的厚度、膜质等进行适当变化就行。而结束时的电位电压，只要在例如几V至几十V范围内选择最佳电压就行。此外，光照、温度只要适当选择即可。
(实施例3)
以下说明本发明实施例3。另外，实施例3中场致发射型电子源的基本构成和制造方法与实施例1场合大致相同，仅仅在以下方面不同。
具体来说，实施例3中，阳极氧化处理结束后，从阳极氧化处理槽当中除去电解液，重新向该阳极氧化槽中放入王水(浓盐酸∶浓硝酸＝3∶1)，用王水使多孔多晶硅层4氧化。硅是在王水中慢慢氧化的，因而实施例3中，可由多孔多晶硅层4的孔中浸入的王水使硅微晶体表面氧化。
另外，实施例1～3中，通过使阳极氧化处理时的电流密度恒定，多孔多晶硅层4的多孔程度在其厚度方向大体均匀。但通过使阳极氧化处理时的电流密度变化，也可以得到多孔程度高的多孔多晶硅层和多孔程度低的多孔多晶硅层交替迭层的结构，也可以得到多孔程度在厚度方向上连续变化的结构。
而且，实施例1～3中，通过用酸使多孔多晶硅层氧化，形成强电场漂移层6。但也可以通过用酸使单晶硅经阳极氧化处理而多孔化的多孔单晶硅氧化，形成强电场漂移层。
(实施例4)
以下说明本发明实施例4。实施例1～3中的场致发射型电子源10，都通过用酸使阳极氧化处理形成的多孔半导体层(多孔多晶硅层4或多孔单晶硅层)氧化，来形成强电场漂移层6。接着，在阳极氧化处理过程中使用氟化氢水溶液和乙醇的混合液作为电解液，因而多孔半导体层的硅原子由氢原子终止。因此，强电场漂移层6中氢含量相对较多，因而存在氢原子分布随时间变化，电子逸出效率其长时间稳定性变差的可能。存在例如强电场漂移层6上制版形成导电性薄膜7(金薄膜)时氢原子从强电场漂移层6当中拉出，造成长时间稳定性变差的可能。而且，多孔半导体层的硅原子由氢原子终止，因而难以形成SiO2这种致密的氧化膜。
而实施例4中，用酸(例如稀硝酸、稀硫酸、王水中任意一种)使经阳极氧化处理形成的多孔半导体层(多孔多晶硅层4或多孔单晶硅层)氧化之前(即以电化学方式形成硅氧化膜之前)，通过将多孔半导体层浸入氧化性溶液足以使其极表面氧化的时间，将终止硅原子的氢原子置换为氧原子。这里，较好是采用硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、双氧水(H2O2)这一组当中选出的一种或多种氧化剂作为氧化性溶液。
因此，实施例4如图6A所示，强电场漂移层6是通过进一步用酸对极表面经氧化性溶液氧化的多孔半导体层进行氧化形成的。因此，靠阳极氧化处理形成多孔半导体层时，终止多孔半导体层表面原子的氢原子由氧化性溶液置换为氧原子。结果是强电场漂移层6中氢含量减小，强电场漂移层6中氢分布随时间变化小，其长时间稳定性提高。此外，实施例4中，用酸使多孔半导体层氧化得到的氧化膜容易成为SiO2结构或接近SiO2的结构，因而氧化膜的致密性和膜质提高，电子逸出效率提高，同时绝缘耐压提高。这里，强电场漂移层6的功能与实施例1中强电场漂移层6的情形相同。
这里，可以通过加热氧化性溶液，缩短氧化性溶液进行氧化处理的处理时间，可提高生产量。
另外，如图6B所示，导电性衬底也可以是在玻璃(或陶瓷)等绝缘性衬底11表面上形成有导电性膜12(例如ITO膜)的那种。这时，与用半导体衬底的场合相比，可实现场致发射型电子源的大面积化和低成本。
接下来，参照图7A-7D说明实施例4的场致发射型电子源一例制造方法。该制造方法与实施例1中说明的制造方法(图2A-2D)大体相同，所以对于与实施例1相同的组成部分加相同标号，并省略其说明。此外，对于与实施例1相同的工序，简化或省略其说明。
实施例4的制造方法中，与实施例1相同，在n型硅衬底1的背面形成有欧姆电极2之后，靠LPCVD法在n型硅衬底1表面形成有膜厚为1.5μm的非掺杂多晶硅层3，得到图7A所示结构。另外，实施例4中，可采用电阻率为0.01～0.02Ωcm、厚度为525μm的n型硅衬底1((100)衬底)作为导电性衬底。
然后用加入了55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的混合物组成的电解液的阳极氧化处理槽，以铂电极(未图示)作为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，一边对多晶硅层3进行光照射，一边以恒定电流进行阳极氧化处理，通过这样形成多孔多晶硅层4，可得到图7B所示的结构。该阳极氧化处理中，电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化处理时间为10秒。而阳极氧化当中，用500W钨灯对多晶硅层3表面进行光照。另外，实施例4中，在密封状态下进行阳极氧化处理时，多晶硅层3表面中仅直径10mm的区域与电解液接触，其他部分不与电解液接触。而且，实施例4中，是使多晶硅层3的全部多孔化的。
接下来，多孔硅层3的极表面由氧化性溶液氧化。另外，实施例4中，采用浓度大约为70％、并加热至115℃的硝酸，作为氧化性溶液。氧化时间为10分钟。
然后，阳极氧化处理槽中新加入浓度大约为10％的稀硝酸。接着用加入了稀硝酸的阳极氧化处理槽，以铂电极为负极，n型硅衬底1为正极，流过恒定电流，使多孔多晶硅层4氧化，得到图7C所示的结构。图7C中，标号6表示用酸(实施例4中可以采用稀硝酸，也可以采用稀硫酸或王水)使极表面经氧化性溶液氧化的多孔多晶硅层4氧化所形成的强电场漂移层。
强电场漂移层6形成后，可得到强电场漂移层6上形成有为金薄膜的导电性薄膜7的图7D所示结构的场致发射型电子源10。另外，实施例4中，导电性薄膜7的膜厚为15nm，但膜厚不限于此。
(实施例5)
以下说明本发明实施例5。实施例5场致发射型电子源的基本构成和制造方法与实施例4(进而与实施例1)场合大致相同，故对于与实施例4相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例4不同之处。另外，实施例5参照图6A-6B、图7A-7D、图8和图9说明。另外，实施例5中采用电阻率相对接近导体电阻率的单晶n型硅衬底1(例如电阻率大约为0.1Ωcm的(100)衬底)作为导电性衬底。
图6A所示的实施例5的场致发射型电子源10，也与实施例4场合相同，从n型硅衬底1注入的电子在强电场漂移层6中漂移，通过表面电极7逸出。该场致发射型电子源10，其强电场漂移层6与以往相比，其特点在于，具有氢混入少的致密氧化膜。这里，氧化膜为SiO2结构或接近SiO2结构的致密膜。该场致发射型电子源10，混入强电场漂移层6的氢较少，因而象以往那样氢分布随时间变化所造成的电子逸出效率的下降较少。而且氧化膜与以往相比较为致密，因而绝缘耐压高。
而且实施例5中，强电场漂移层6由氧化的多孔多晶硅层构成，但强电场漂移层6也可以由氧化的多孔单晶硅构成。
以下参照图7A-7D说明实施例5的场致发射型电子源一例制造方法。另外，该制造方法与实施例4中说明的制造方法(图7A-7D)大致相同，故对于与实施例4相同的组成部分加相同标号，简化或省略其说明。此外，对于与实施例4相同的工序，也简化或省略其说明。
实施例5的制造方法中，与实施例4相同，在n型硅衬底1背面形成有欧姆电极2后，在n型硅衬底1表面形成(成膜)有规定膜厚(例如1.5μm)的半导体层即非掺杂的多晶硅层3，得到图7A所示的结构。另外，与实施例4场合相同，导电性衬底为半导体衬底时，多晶硅层3的成膜可以靠LPCVD法、溅射法等进行。而且，导电性衬底为玻璃衬底上形成有导电性膜这种衬底时，也可用与实施例4场合相同的办法进行多晶硅层3的成膜。
非掺杂多晶硅层3形成后，与实施例4相同，通过进行阳极氧化处理，形成多孔多晶硅层4，得到图7B所示结构。实施例5的阳极氧化处理，在阳极氧化处理期间，多晶硅层3表面所照射的光强和电流密度是不变的，但这些量也可以适当变更(例如也可以使电流密度变化)。
阳极氧化处理结束后，用氧化性溶液使多孔多晶硅层4极表面氧化，接下来利用急速热氧化法氧化，形成强电场漂移层6，得到图7C所示结构。这样，实施例5中，对阳极氧化处理所形成的多孔多晶硅层4的硅原子进行终止的氢原子，便由氧化性溶液置换为氧原子。这里，可采用硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、双氧水(H2O2)这一组当中选出的一种或多种氧化剂作为氧化性溶液。
强电场漂移层6形成后，在强电场漂移层6上靠例如蒸镀形成一为金薄膜的导电性薄膜7，得到如图7D所示结构的场致发射型电子源10。另外，导电性薄膜7的膜厚并没有特别限制，只要能够让电子经强电场漂移层6通过即可。而且，实施例5中，导电性薄膜7是靠蒸镀形成的，但导电性薄膜7的形成方法不限于蒸镀，也可以用例如溅射法。
这样，按照上述制造方法，对于阳极氧化处理所形成的多孔多晶硅层4的极表面层，在由氧化性溶液氧化后实施急速热氧化(热氧化处理)，因而强电场漂移层6中氢含量减少，形成有SiO2结构或接近SiO2结构的致密氧化膜。因此，可获得电子逸出效率随时间变化小，并且绝缘耐压高的场致发射型电子源。
上述制造方法制造的场致发射型电子源10，与实施例4的场致发射型电子源10相同，电子逸出特性对真空度的依赖性减小，而且电子逸出时没有爆发现象发生，因而可稳定地使电子逸出。而且，除了单晶硅衬底等半导体衬底以外，还可以将玻璃等衬底上形成有导电性膜(例如ITO膜)的衬底等用作导电性衬底，因而与斯宾特型电极相比，可实现电子源的大面积化和低成本。
(实例1)
以下，说明根据实施例5的制造方法按以下条件制造的场致发射型电子源10的实例1。
该实例1中，采用电阻率为0.01～0.02Ωcm、厚度为525μm的(100)衬底作为n型硅衬底1。多晶硅层3(参照图7A)的成膜是靠LPCVD法进行的。成膜当中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。
阳极氧化过程中，采用55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的电解液。这种阳极氧化进行了密封，使得多晶硅层3表面当中仅直径10mm区域接触电解液，其他部分不与电解液接触。接着，在电解液中浸渍铂电极，然后一边用500W钨灯按一定光功率对多晶硅层3进行照射，一边以铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过规定电流。这里，电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化时间为10秒。
氧化性溶液采用的是加热到115℃的硝酸(浓度70％)。另外，加热氧化性溶液，氧化速度便加快，因而可以缩短氧化性溶液的处理时间。
多孔多晶硅层4急速热氧化过程中，氧气流量为300sccm，氧化温度为900℃，氧化时间为1小时。而导电性薄膜7(金薄膜7)靠蒸镀法形成，其厚度为15nm。
该场致发射型电子源10送入真空室(未图示)内，接着如图8所示，在与导电性薄膜7相对的位置上配置有集电极21(发射电子收集电极)。而且，真空室内的真空度设定为5×10-5Pa，导电性薄膜7(正极)和欧姆电极2(负极)间加上直流电压Vps，集电极21和导电性薄膜7之间加上100V直流电压Vc。如此测定导电性薄膜7和欧姆电极2之间流过的二极管电流Ips，以及场致发射型电子源10通过导电性薄膜7所发射的电子e-(另外，图8中点划线表示发射电子流)在集电极21和导电性薄膜7之间流过的逸出电子电流Ie。
图9示出了其测定结果。图9中，横轴表示直流电压Vps值，纵轴表示电流密度。而且，图9中，○(①)和●(②)分别表示实例1中二极管电流Ips和逸出电子电流Ie。
此外，图9中还示出了作为对比例，对在急速热氧化之前不进行氧化性溶液的处理而其他条件完全与实例1相同制造的场致发射型电子源，进行与上述相同测定得到的结果。图9中，□(③)和■(④)分别表示对比例中的二极管电流Ips和逸出电子电流Ie。
由图9可知，比较实例1和对比例，两者逸出电子电流Ie大致相同，但实例1中二极管电流Ips比对比例的低。电子逸出效率由逸出电子电流Ie与二极管电流Ips之比Ie/Ips表示，因而可知，实例1的场致发射型电子源10的电子逸出效率比对比例的高。对比例中，直流电压Vps为22V时发生了绝缘破坏，而实例1中，直流电压Vps即便上升至28V，也未发生绝缘破坏。这样，实例1的绝缘耐压比对比例的高。
(实施例6)
以下说明本发明实施例6。实施例6的场致发射型电子源的基本构成及其制造方法与实施例5场合相同，因而对于与实施例5相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例5不同之处。另外，参照图6A-6B、图7A-7D、图8、和图10A-10B说明实施例6。
而如前文所述，图4中所示的场致发射型电子源10当中，强电场漂移层6至少设有柱状多晶硅(晶粒)61、多晶硅61表面形成的硅氧化薄膜62、多晶硅61间存在的纳米量级的微晶硅层63、以及膜厚比微晶硅层63表面所形成的该微晶硅层63的晶体粒径小的绝缘膜即硅氧化膜64。
对于这种场致发射型电子源10的强电场漂移层6，可考虑使各晶粒表面多孔化，而各晶粒中心部分则维持晶体状态。因而，强电场漂移层6上加的电场基本上加在硅氧化膜64上。如此，所注入的电子便由硅氧化膜64上加的强电场加速，在多晶硅61间沿图4中箭头A方向向表面漂移，因而可实现电子逸出效率的提高。
因此，本申请发明人着眼于硅氧化膜64进行实施例6～14的发明。换言之，本申请发明人考虑到在微晶硅层63表面完全氧化的状态下，与图10A所示整个微晶硅层63表面被氧原子65所覆盖的情形不同，在借助于急速加热法氧化时，可能是如图10B所示微晶硅层63表面没有完全被氧原子65所覆盖的情况(也就是说，氧原子65对微晶硅层63的覆盖可能不够充分)，来进行实施例6～14的发明。另外，实施例6中采用电阻率相对接近导体电阻率的单晶n型硅衬底1(例如是电阻率大约为0.1的(100)衬底)作为导电性衬底。
图6A所示实施例6的场致发射型电子源10也靠与实施例5场合相同的工艺，从导电性衬底即n型硅衬底1注入的电子在强电场漂移层中漂移，通过导电性薄膜7逸出。另外，导电性薄膜7的材料不限于金，只要是功函数小的材料(例如铝、铬、钨、镍、铂等)就行。
实施例6中，导电性薄膜7是单层的，但也可以按厚度方向上迭层的至少2层薄膜电极层构成。导电性薄膜7按2层薄膜电极层构成时，可以用例如金等作为上层薄膜电极层材料。而可以采用例如铬、镍、铂、钛、铱等作为下层薄膜电极层(强电场漂移层6一侧薄膜电极层)的材料。
接下来参照图7A-7D说明实施例6场致发射型电子源一例制造方法。另外，该制造方法与实施例4或5所说明的制造方法(图7A-7D)大致相同，因而对于与实施例4或5相同的组成部分加相同标号，简化或省略其说明。此外，对于与实施例4或5相同的工序也简化或省略其说明。
实施例6的制造方法中，与实施例4或5相同，n型硅衬底1的背面形成欧姆电极2后，n型硅衬底1表面形成(成膜)一定膜厚(例如1.5μm)半导体层即非掺杂多晶硅层3，得到图7A所示的结构。另外，多晶硅层3的成膜法与实施例4或5场合相同。
非掺杂多晶硅层3形成后，与实施例4或5场合相同，通过进行阳极氧化处理，形成多孔多晶硅层4，得到图7B所示结构。另外，实施例6中阳极氧化处理的电流密度为恒定值，阳极氧化处理中利用500W钨灯对多晶硅层3表面进行光照，多晶硅层3全部多孔化。但也可以使多晶硅层3部分多孔化。
接下来，通过使多孔多晶硅层4氧化，形成强电场漂移层6，得到图7C所示结构。这里，多孔多晶硅层4的氧化过程中，在包含氧(O2)和臭氧(O3)当中至少之一的气氛中，通过照射紫外光，使多孔多晶硅层4氧化(主氧化处理过程)。另外，可采用紫外光灯(例如主波长成分为185nm或256nm的低压汞灯)或主波长成分为172nm的准分子激光器等作为紫外光光源。而紫外光的照射时间可适当设定在几分钟至几小时之间。
强电场漂移层6形成后，可利用蒸镀法在强电场漂移层6上形成导电性薄膜7，得到图7D所示结构的场致发射型电子源10。另外，实施例6中，靠蒸镀法形成导电性薄膜7，但导电性薄膜7的形成方法不限于蒸镀法。例如也可以利用溅射法等。
不过日本专利申请特愿平10-272340号或特愿平10-272342号揭示的制造方法中，通过利用急速加热法使多孔多晶硅层4氧化，形成强电场漂移层6。这时，氧化温度为相对较高温度(800℃～900℃)，因而不得不将高价石英玻璃上形成导电性膜的衬底或单晶硅衬底等用作导电性衬底。因此，存在导电性衬底大面积化受到制约，难以实现例如大面积显示器这种问题。
反之，实施例6中场致发射型电子源制造方法，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，在包含氧和臭氧当中至少之一的气氛中，照射紫外光使多孔多晶硅层4氧化，因而，与利用急速加热法使多孔多晶硅层4氧化形成强电场漂移层的方法相比，电子的逸出效率(以下称为“电子逸出效率”)提高。另外，电子逸出效率是根据二极管电流Ips和逸出电子电流Ie，由公式(Ie/Ips)×100求得的值。电子逸出效率之所以这么高，可认为是在例如臭氧气氛中照射紫外光时，由紫外光(UV光)切断图10B所示微晶硅层63最上表面的硅键，由活性臭氧生成Si-O键，氧原子65对微晶硅层63表面的覆盖率提高(也就是说，接近图10A所示的理想状态)的缘故。另外，当然不用说，紫外光的照射可促进气体分解。
如此按照实施例6的制造方法，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，在包含氧和臭氧中至少一种的气氛中，通过照射紫外光，使多孔多晶硅层4氧化，因而电子逸出效率提高。而且，通过不进行加热这样使多孔多晶硅层4氧化，来形成强电场漂移层，因而与利用急速加热法使多孔多晶硅层氧化形成强电场漂移层的情形(此时需要加热至800℃～900℃)相比，可以以低温形成强电场漂移层6。因而，工艺温度较低，因而对导电性衬底的制约少，容易实现大面积和低成本。
(实施例7)
以下说明本发明实施例7。但实施例7的场致发射型电子源制造方法，除了多孔多晶硅层4氧化工序不同之外，与实施例6情形大体相同。因而，对于与实施例6相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例6不同之处。
实施例7中，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，通过在包含氧和臭氧当中至少之一的气氛中暴露于等离子体，使多孔多晶硅层4氧化(主氧化处理过程)。这里，等离子的生成可以采用例如13.56MHz高频。用13.56MHz高频时，RF功率以例如几十W～几百W为宜。而且，多孔多晶硅层4暴露于等离子体的时间，适当设定在几分钟～几小时之间即可。另外，也可以在上述气氛中通过放电来生成等离子体。此外，也可以用别的气体(例如惰性气体)生成等离子体。
如此按照实施例7的制造方法，与实施例6场合相同，同急速加热法形成强电场漂移层的现有情形相比，电子逸出效率提高。此外，与实施例6场合相同，容易实现场致发射型电子源10的大面积和低成本。
(实施例8)
以下说明本发明实施例8。但实施例8的场致发射型电子源制造方法，除了多孔多晶硅层4氧化工序不同之外，与实施例6情形大体相同。因而，对于与实施例6相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例6不同之处。
实施例8中，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，通过在至少包含臭氧的气氛中进行加热，使多孔多晶硅层4氧化(主氧化处理过程)。这里，加热温度设定为100℃～600℃，加热时间适当设定在几分钟～几小时之间即可。另外，加热温度也可以是高于600℃的高温。但从减少导电性衬底制约(例如将与高价石英玻璃衬底相比较为便宜的玻璃衬底形成有导电性膜等的衬底用作导电性衬底)的角度来看，较好是适当设定在100℃至600℃之间。
如此按照实施例8的制造方法，与实施例6场合相同，同急速加热法形成强电场漂移层的现有情形相比，电子逸出效率提高。此外，与实施例6场合相同，容易实现场致发射型电子源10的大面积和低成本。
(实施例9)
以下说明本发明实施例9。但实施例9的场致发射型电子源制造方法，除了多孔多晶硅层4氧化工序不同之外，与实施例6情形大体相同。因而，对于与实施例6相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例6不同之处。
实施例9中，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，通过进行紫外光照射的同时进行加热，使多孔多晶硅层4氧化(主氧化处理过程)。这里，加热温度设定为100℃～600℃，加热时间适当设定在几分钟～几小时之间即可。另外，加热温度也可以是高于600℃的高温，但因与实施例8情形相同的理由，较好是适当设定在100℃至600℃之间。
如此按照实施例9的制造方法，与实施例6场合相同，同急速加热法形成强电场漂移层的现有情形相比，电子逸出效率提高。此外，与实施例6场合相同，容易实现场致发射型电子源10的大面积和低成本。
(实施例10)
以下说明本发明实施例10。但实施例10的场致发射型电子源制造方法，除了多孔多晶硅层4氧化工序不同之外，与实施例6情形大体相同。因而，对于与实施例6相同的组成部分和制造工序，简化或省略其说明，主要说明与实施例6不同之处。
实施例10中，在多孔多晶硅层4的氧化过程中，通过在包含氧和臭氧当中至少之一的气氛中，照射紫外光的同时进行加热，使多孔多晶硅层4氧化(主氧化处理过程)。这里，加热温度设定为100℃～600℃，加热时间适当设定在几分钟～几小时之间即可。另外，加热温度也可以是高于600℃的高温，但因与实施例8情形相同的理由，较好是适当设定在100℃至600℃之间。
如此按照实施例10的制造方法，与实施例6场合相同，同急速加热法形成强电场漂移层的现有情形相比，电子逸出效率提高。此外，与实施例6场合相同，容易实现场致发射型电子源10的大面积和低成本。
(实施例11)
以下说明本发明实施例11。实施例11的场致发射型电子源制造方法，与实施例6～10中某一制造方法大体相同。但其特点在于，实施例6～10中某一制造方法其主氧化处理过程之前和之后至少一种情形，包括利用急速加热法对多孔多晶硅层4进行氧化的辅助氧化处理过程。另外，借助于急速加热法的辅助氧化处理过程中，采用例如灯退火装置，该处理在干燥氧气中，并将氧化温度设定为600℃～900℃，氧化时间设定在30分钟～120分钟之间来进行。如此按照实施例11的制造方法，便可以弥补现有急速加热法的氧化处理其氧化不足的缺陷，可进一步提高电子逸出效率。
(实施例12)
以下说明本发明实施例12。实施例12的场致发射型电子源制造方法，与实施例6～11中某一制造方法大体相同。但其特点在于，实施例6～11中某一制造方法其主氧化处理过程之前和之后至少一种情形，包括用酸对多孔多晶硅层4进行氧化的辅助氧化处理过程。具体来说，实施例12的制造方法中，对多孔多晶硅层4进行例如以下处理(1)～(10)中某一种处理，来形成强电场漂移层6。另外，下述处理中，[A]为用酸的辅助氧化处理过程，[M]为主氧化处理过程，[H]为借助于急速加热法的辅助氧化处理过程。
(1)[A]→[M]
(2)[M]→[A]
(3)[H]→[M]
(4)[M]→[H]
(5)[A]→[M]→[H]
(6)[H]→[M]→[A]
(7)[A]→[H]→[M]
(8)[H]→[A]→[M]
(9)[M]→[A]→[H]
(10)[M]→[H]→[A]
这里，用酸的辅助氧化处理过程，采用加入酸(例如HNO3、H2SO4、和王水等)的处理槽(这种处理槽也可以是实施例6的阳极氧化处理所用的处理槽)，以铂电极(未图示)为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，可通过流过规定电流来进行。
另外，主氧化处理过程之前用例如稀硝酸(例如10％稀硝酸)使多孔多晶硅层4氧化时，可认为是发生了前述反应式1、2(实施例1)所示的反应。而主氧化处理过程之前用稀硫酸(例如10％稀硫酸)使多孔多晶硅层4氧化时，可认为是发生了前述反应式3、4(实施例1)所示的反应。
如此按照实施例12的制造方法，便可以弥补现有急速加热法的氧化处理其氧化不足的缺陷，可进一步提高电子逸出效率。
(实施例13)
以下说明本发明实施例13。实施例13的场致发射型电子源制造方法，与实施例6～10中某一制造方法大体相同。但其特点在于，实施例6～10中某一制造方法其主氧化处理过程之前，包括用氧化性溶液使多孔多晶硅层4氧化的预氧化处理过程。具体来说，通过用氧化性溶液使多孔多晶硅层4极表面氧化后再进行主氧化处理过程，形成强电场漂移层6。
实施例6～10制造方法中，阳极氧化处理过程中采用氟化氢水溶液和乙醇的混合液作为电解液，从而是由氢原子终止硅原子的。因此，存在强电场漂移层6中氢含量相对较多，绝缘耐压低，有时强电场漂移层6中氢的分布随时间变化，电子逸出效率长时间稳定性变差的可能。
反之，实施例13的制造方法中，对阳极氧化处理所形成的多孔多晶硅层4的硅原子进行终止的氢原子，可由氧化性溶液置换为氧原子。这里，可采用硝酸、硫酸、盐酸、双氧水这一组当中选出的一种或多种氧化剂作为氧化性溶液。
如此按照实施例13的制造方法，经阳极氧化处理所形成的多孔多晶硅层4的极表面由氧化性溶液氧化后，才进行主氧化处理过程，因而可减少强电场漂移层6中氢含量，可得到电子逸出效率随时间变化小且绝缘耐压高的场致发射型电子源。
另外，实施例11、12的制造方法中，也可以在主氧化处理过程和辅助氧化处理过程之前，包括用氧化性溶液使多孔多晶硅层4氧化的预氧化处理过程。而加热氧化性溶液的话，氧化速度便加快，可以缩短氧化性溶液的处理时间。
(实例2)
以下，根据实施例13的制造方法，说明按以下条件制造的场致发射型电子源10的实例2。
该实例2中，采用电阻率为0.1Ωcm、厚度为525μm的(100)衬底作为n型硅衬底1。多晶硅层3(参照图7A)的成膜是靠LPCVD法进行的。成膜当中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。
阳极氧化过程中，采用55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的电解液。这种阳极氧化使多晶硅层3表面接触电解液，以电解液中浸渍的铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过规定电流。这里，电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化时间为10秒。
预氧化处理过程中，采用硫酸和双氧水混合液制成的氧化性溶液，作为氧化性溶液。接着，将形成了多孔多晶硅层4的试样浸渍于氧化性溶液30分钟。
预氧化处理过程后再进行辅助氧化处理过程。辅助氧化处理过程当中，在1摩尔重量％的硫酸溶液中，以铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过20mA/cm2的恒定电流，以电化学方式使试样氧化。接着水洗试样，在干燥之后再进行主氧化处理过程。主氧化处理过程中，一边将基板加热至500℃，一边在含有臭氧和氧的气体气氛中用波长185nm和254nm为主要波长的紫外光照射衬底主表面。主氧化处理过程氧化时间为1小时。
导电性薄膜7，利用光刻技术、蚀刻技术等对强电场漂移层6整面靠蒸镀法所蒸镀的金薄膜进行制版来形成。这里，导电性薄膜7的膜厚为10nm。
这样制造的场致发射型电子源送入真空室(未图示)内，并如图8所示，在与导电性薄膜7相对的位置上配置集电极21(发射电子收集电极)。而且，真空室内的真空度设定为5×10-5Pa，集电极21和导电性薄膜7之间加上100V直流电压Vc。接着，一边使导电性薄膜7(正极)和欧姆电极2(负极)之间加上的直流电压Vps进行种种变化，测定导电性薄膜7和欧姆电极2之间流过的二极管电流Ips，以及场致发射型电子源10通过导电性薄膜7所发射的电子e-在集电极21和导电性薄膜7之间流过的逸出电子电流Ie。结果是，可得到逸出电子电流Ie为10μA/cm2这样良好结果。
(实施例14)
以下说明本发明实施例14。图11示出一例所用的场致发射型电子源10具有与实施例6大致相同构成的显示器。另外，实施例场致发射型电子源10中，与实施例1的场致发射型电子源10存在若干不同，其中导电性薄膜7形成为条状。
如图11所示，该显示器P1设有与场致发射型电子源10导电性薄膜7相对配置的玻璃底板33。而玻璃底板33与场致发射型电子源10相对面上形成有条状集电极31。靠导电性薄膜7所发射的电子线而发出可见光的荧光体层32，形成为覆盖集电极7。另外，场致发射型电子源10和玻璃底板33间的空间为真空。
这种显示器P1，导电性薄膜7形成为条状，集电极31则在与导电性薄膜7正交的方向上延伸形成为条状。因此，在适当选择的集电极31和导电性薄膜7上加上电压(电场)，便仅仅从加上电压的导电性薄膜7发射电子。这里，发射电子的导电性薄膜7当中，仅仅加速加上电压的集电极31所对应区域发射的电子，这些电子使覆盖集电极31的荧光体发光。
这样，图11所示的显示器P1，通过在特定导电性薄膜7和特定集电极31上加电压，可以使荧光体层32当中与加上电压的导电性薄膜7和集电极31交叉区域相对应部分发光。而且，可通过适当切换加有电压的导电性薄膜7和集电极31，显示图像、文字等。
实施例14的场致发射型电子源10制造方法，与实施例6情形大致相同。制版为规定形状(实施例14中为条状)的导电性薄膜7形成后，其特点在于，可进行以下处理中至少一种处理：实施例6所述的在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中进行紫外光照射的处理；实施例7所述的在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中暴露于等离子体的处理；实施例8所述的在含臭氧的气氛中进行加热的处理；实施例9所述的进行紫外光照射的同时加热的处理；以及实施例10所述的在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中进行紫外光照射的同时并加热的处理。如此按照该制造方法，可通过进行这些处理，除了对多孔硅层进行氧化以外，还可以除去该处理以前工艺中有机物的污染，提高电子逸出效率。
另外，条状导电性薄膜7的形成可按如下顺序进行。具体来说，强电场漂移层6上整面形成有导电性薄膜7后，在导电性薄膜7上涂覆形成光刻保护层。然后，利用光刻技术对光刻保护层进行制版。接下来，将光刻保护层作为掩模，对导电性薄膜7实施蚀刻加工，除去光刻保护层。另外，也可以利用具有条状开口图案的金属掩模，靠蒸镀法等在强电场漂移层6上直接形成条状导电性薄膜7。
图12示出一例所用的场致发射型电子源10’包括在图6B所示的玻璃衬底11上形成有导电性膜12这种衬底的显示器。
如图12所示，显示器P2中，场致发射型电子源10’的上方隔着空间部41配置有阳极42，该阳极42上面与之密接配置有荧光体面玻璃底板43。接着，用封接玻璃44封闭空间部41。这里，空间部41基本上为真空。另外，场致发射型电子源10’和阳极42之间，到处配置有间隔45。场致发射型电子源10’设有多个导电性薄膜7。而阳极42的下面与各导电性薄膜7相对的位置上分别设有荧光体46。
如此，多个导电性薄膜7中的任意个和与此相对的阳极42之间加上规定电压时，该导电性薄膜7发射的电子e-便沿箭头X方向行进，与该导电性薄膜7相对的荧光体46相碰。结果，荧光体46如虚线L所示发光。
该显示器P2中，通过在特定导电性薄膜7和导电性膜12以及阳极电极42上加电压，可以使多个荧光体46当中加上电压的导电性薄膜7相对的发光体46发光。因此，可通过适当切换加有电压的导电性薄膜7和导电性膜12，显示图像、文字等。
(实例3)
以下说明按下述条件制造的实施例14的、导电性衬底为n型硅衬底的场致发射型电子源10(参照图11)的实例3。
该实例3中，采用电阻率为0.1Ωcm、厚度为525μm的(100)衬底作为n型硅衬底1。多晶硅层3(参照图7A)的成膜是靠LPCVD法进行的。成膜当中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。
阳极氧化过程中，采用55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的电解液。这种阳极氧化使多晶硅层3表面接触电解液，以电解液中浸渍的铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过规定电流。这里，阳极氧化期间电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化时间为10秒。
多孔多晶硅层4的急速热氧化过程中，氧气流量300sccm，氧化温度为900℃，氧化时间为1小时。导电性薄膜7，利用光刻技术、蚀刻技术等对强电场漂移层6整面靠蒸镀法所蒸镀的金薄膜进行制版来形成。而且，导电性薄膜7的膜厚为10nm。
导电性薄膜7形成后，在氧(O2)和臭氧(O3)混合气体(2000ppm)气氛中，实施照射紫外光的氧化处理工序(以下称为“后处理”)。采用110W低压汞灯作为紫外光光源。加热温度为200℃，处理时间为30分钟。
此外，对比例1，制造未实施过后处理的场致发射型电子源。而对比例2，则制造用金属掩模形成导电性薄膜7、而且未实施过后处理的场致发射型电子源。另外，实例3与对比例1不同之处在于有无后处理。而实例3与对比例2不同之处在于，实例3利用光刻技术等对导电性薄膜7进行制版，然后才进行后处理，而对比例2则是在成膜时利用金属掩模对导电性薄膜7进行制版，然后未进行后处理。
这样制造的场致发射型电子源10送入真空室(未图示)内，并如图8所示，在与导电性薄膜7相对的位置上配置集电极21(发射电子收集电极)。而且，真空室内的真空度设定为5×10-5Pa，集电极21和导电性薄膜7之间加上100V直流电压Vc。接着，一边使导电性薄膜7(正极)和欧姆电极2(负极)之间加上的直流电压Vps进行种种变化，测定导电性薄膜7和欧姆电极2之间流过的二极管电流Ips，以及场致发射型电子源10通过导电性薄膜7所发射的电子e-在集电极21和导电性薄膜7之间流过的逸出电子电流Ie。其结果如图13所示。
图13中，横轴表示直流电压Vps。左侧纵轴表示二极管电流Ips或逸出电子电流Ie的电流密度。右侧纵轴表示电子逸出效率(Ie/Ips×100)。而图13中各曲线分别表示以下物理量。
实线   ①(■)：实例3的二极管电流Ips
点划线 ②(■)：实例3的逸出电子电流Ie
虚线   ③(■)：实例3的电子逸出效率
实线   ④(□)：对比例1的二极管电流Ips
点划线 ⑤(□)：对比例1的逸出电子电流Ie
虚线   ⑥(□)：对比例1的电子逸出效率
实线   ⑦(○)：对比例2的二极管电流Ips
点划线 ⑧(○)：对比例2的逸出电子电流Ie
虚线   ⑨(○)：对比例2的电子逸出效率
图13中，首先对比对比例1和对比例2时，两者二极管电流Ips的电流密度大致相同(参照④、⑦)，但对比例1逸出电子电流Ie的电流密度比对比例2的小(参照⑤、⑧)。因此，对比例1电子逸出效率比对比例2的小(参照⑥、⑨)。其理由，可认为是因为，对比例1中，有导电性薄膜7制版所利用的光刻保护层中残留的抗蚀剂造成的有机物污染残留，而对比例2导电性薄膜7的制版用的是金属掩模的关系，所以有机物污染少。
接下来，对比实例3和对比例1时，实例3逸出电子电流Ie的电流密度比对比例1的大(参照②、⑤)，但实例3二极管电流Ips的电流密度比对比例1的小(参照①、④)。因此，实例3电子逸出效率比对比例1的高(参照③、⑥)。例如直流电压Vps为20V的话，实例3逸出电子电流Ie其电流密度为对比例1的大致30倍，实例3二极管电流Ips其电流密度为对比例1的大致四分之一，实例3电子逸出效率为对比例1的大致120倍。也就是说，实例3电子逸出效率与对比例1的相比，非常高。
此外，对比实例3和对比例2时，实例3逸出电子电流Ie其电流密度比对比例2的大，实例3电子逸出效率比对比例2的高。这里，实例3逸出电子电流Ie其电流密度比对比例2的高，可认为是因为后处理中场致发射型电子源10表面净化的效果，和/或构成强电场漂移层6的微晶硅层63表面的硅氧化膜64(参照图10A)膜质改善的效果(氧原子的覆盖率提高)。
(实例4)
以下，说明按以下条件制造的场致发射型电子源10的实例4。
该实例4中，采用电阻率为0.01～0.02Ωcm、厚度为525μm的(100)衬底作为n型硅衬底1。多晶硅层3(参照图7A)的成膜是靠LPCVD法进行的。成膜当中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。
阳极氧化过程中，采用55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的电解液。这种阳极氧化进行了密封，使得多晶硅层3表面当中仅直径10mm区域接触电解液，其他部分不与电解液接触。接着，在电解液中浸渍铂电极，然后一边用500W钨灯按一定光功率(光强)对多晶硅层3进行照射，一边以铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过规定电流。这里，电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化时间为10秒。
多孔多晶硅层4形成后，在1摩尔重量％的70℃硫酸溶液中，以铂电极为负极，n型硅衬底1(导电性衬底)为正极，用1mA/cm2恒定电流以电化学方式使该硅层4氧化。接着水洗该多孔多晶硅层4再进行干燥。此后，在经过氧化的多孔多晶硅层4上面形成膜厚为10nm的金(Au)制成的导电性薄膜7(表面电极)。
接着，以导电性薄膜7为正极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为负极，测定如前文所述得到的场致发射型电子源10的电子逸出效率。测定结果是，电压Vps为20V时，逸出电子电流为1μA/cm2。结果示于图14。
尽管进行的仅仅是较低温度的氧化处理，但还是观察到逸出电子的逸出电子电流。因而，用的是玻璃板等需要在较低温度工艺中处理的衬底的话，便可以制造任何所需的场致发射型电子源。
此外，酸的种类、电流密度等工艺条件并不限于上述条件。
(实例5)
以下，说明按以下条件制造的场致发射型电子源10的实例5。
该实例5中，采用电阻率为0.01～0.02Ωcm、厚度为525μm的(100)衬底作为n型硅衬底1。多晶硅层3(参照图7A)的成膜是靠LPCVD法进行的。成膜当中，真空度为20Pa，衬底温度为640℃，硅烷气体流量为600sccm。
阳极氧化过程中，采用55wt％氟化氢水溶液和乙醇按大约1∶1混合的电解液。这种阳极氧化进行了密封，使得多晶硅层3表面当中仅直径10mm区域接触电解液，其他部分不与电解液接触。接着，在电解液中浸渍铂电极，然后一边用500W钨灯按一定光功率(光强)对多晶硅层3进行照射，一边以铂电极为负极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为正极，在这两者之间流过规定电流。这里，电流密度为恒定值30mA/cm2，阳极氧化时间为10秒。
多孔多晶硅层4形成后，在1摩尔重量％的25℃硫酸溶液中，以铂电极为负极，n型硅衬底1(导电性衬底)为正极，用20mA/cm2恒定电流以电化学方式使该硅层4氧化。接着水洗该多孔多晶硅层4再进行干燥。接下来，利用急速热氧化法对该硅层4进行一辅助氧化处理。在急速热氧化工艺中，氧气流速为300sccm，氧化温度为750℃，氧化时间为1小时。
此后，在经过氧化的多孔多晶硅层4上面形成膜厚为10nm的金(Au)制成的导电性薄膜7(表面电极)。
接着，以导电性薄膜7为正极，n型硅衬底1(欧姆电极2)为负极，测定如前文所述得到的场致发射型电子源10的电子逸出效率。测定结果是，电压Vps为20V时，逸出电子电流为10μA/cm2。结果示于图15。
尽管进行的仅仅是与单独用急速热氧化法场合相比相对较低温度的氧化处理，但还是观察到很多逸出电子的逸出电子电流。因而，用的是需要在较低温度工艺中处理的衬底的话，便可以制造任何所需的场致发射型电子源。
此外，酸的种类、酸的温度、电流密度、急速热氧化种类等工艺条件并不限于上述条件。
以上，本发明是就其特定实施例说明的，本领域技术人员会清楚，除此以外许多变形例和修正例均是可行的。因此，本发明不限于这些实施例，而应由所附权利要求限定。

Claims (44)

1.一种场致发射型电子源，包含导电性衬底、导电性衬底一表面形成的强电场漂移层和强电场漂移层上形成的导电性薄膜，通过在导电性薄膜和导电性衬底之间加上导电性薄膜相对于导电性衬底为正极的电压，导电性衬底注入的电子在强电场漂移层漂移，经过导电性薄膜逸出，其特征在于，
强电场漂移层，通过包括以相对较低温度使多孔半导体层氧化的氧化工序在内的工艺所形成。
2.如权利要求1所述的场致发射型电子源，其特征在于，强电场漂移层，通过包括在液相中使多孔半导体层氧化的氧化工序在内的工艺所形成。
3.如权利要求2所述的场致发射型电子源，其特征在于，多孔半导体层通过对半导体层实施阳极氧化处理而形成。
4.一种场致发射型电子源制造方法，该场致发射型电子源包含导电性衬底、导电性衬底一表面形成的强电场漂移层和强电场漂移层上形成的导电性薄膜，通过在导电性薄膜和导电性衬底之间加上导电性薄膜相对于导电性衬底为正极的电压，导电性衬底注入的电子在强电场漂移层漂移，经过导电性薄膜逸出，其特征在于，
还包括通过以相对较低温度使多孔半导体层氧化形成强电场漂移层的主氧化处理工序。
5.如权利要求4所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，主氧化处理工序是在液相中使多孔半导体层氧化的。
6.如权利要求5所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，液相中的氧化是借助于酸氧化的。
7.如权利要求4所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，主氧化处理工序是在电解质溶液中利用电化学反应使多孔半导体层氧化的。
8.如权利要求7所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，电解质溶液为酸。
9.如权利要求4所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的借助于急速加热法的辅助氧化工序。
10.如权利要求5所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的借助于急速加热法的辅助氧化工序。
11.如权利要求6所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的借助于急速加热法的辅助氧化工序。
12.如权利要求7所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的借助于急速加热法的辅助氧化工序。
13.如权利要求8所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的借助于急速加热法的辅助氧化工序。
14.如权利要求4所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
15.如权利要求5所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
16.如权利要求6所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
17.如权利要求7所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
18.如权利要求8所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
19.如权利要求9所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
20.如权利要求10所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
21.如权利要求11所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
22.如权利要求12所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
23.如权利要求13所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前或主氧化处理工序和辅助氧化工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
24.如权利要求4所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，主氧化处理工序，通过在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中向多孔半导体层照射紫外光的处理、在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中将多孔半导体层暴露于等离子的处理、在含臭氧的气氛中加热多孔半导体层的处理、向多孔半导体层照射紫外光并加热多孔半导体层的处理、以及在含氧和臭氧其中至少之一的气氛中向多孔半导体层照射紫外光并加热多孔半导体层的处理这当中至少之一处理，使多孔半导体层氧化。
25.如权利要求24所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，导电性薄膜形成后进行所述主氧化处理。
26.如权利要求24所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的、借助于急速加热法使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序。
27.如权利要求25所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的、借助于急速加热法使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序。
28.如权利要求24所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的、借助于酸使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序。
29.如权利要求25所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前和之后至少一种情形进行的、借助于酸使多孔半导体层氧化的辅助氧化处理工序。
30.如权利要求24所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
31.如权利要求25所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
32.如权利要求26所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序和辅助氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
33.如权利要求27所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序和辅助氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
34.如权利要求28所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序和辅助氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
35.如权利要求29所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括在主氧化处理工序和辅助氧化处理工序之前进行的、靠氧化性溶液使多孔半导体层氧化的预氧化处理工序。
36.如权利要求4至35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，多孔半导体层是多孔单晶硅或多孔多晶硅。
37.如权利要求4至35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，导电性衬底是n型硅衬底。
38.如权利要求4至35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，导电性衬底是绝缘性衬底一表面形成有导电性膜的衬底。
39.如权利要求38所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，绝缘性衬底是玻璃衬底或陶瓷衬底。
40.如权利要求4至35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，包括通过在半导体层实施阳极氧化处理形成多孔半导体层的工序。
41.如权利要求6、8、11、13、16、18、21、23、28、29、34和35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，所述酸是稀硝酸、稀硫酸或王水。
42.如权利要求14至23和30至35中任一项所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，所述氧化性溶液是浓硝酸、浓硫酸、盐酸和双氧水当中一种或多种的混合物。
43.如权利要求42所述的场致发射型电子源制造方法，其特征在于，所述氧化性溶液用时加热。
44.一种显示器，其特征在于，包括：
如权利要求1至3中任一项所述的场致发射型电子源；
与场致发射型电子源相对配置的集电极；
集电极在场致发射型电子源一侧表面上配置的荧光体；以及
可在集电极和场致发射型电子源导电性薄膜之间加上电压的电压外接部，
当集电极和导电性薄膜间加上电压时，通过使场致发射型电子源所逸出的电子与荧光体碰撞，使荧光体发光，来显示图像。
CNB991243773A 1998-11-16 1999-11-16 场致发射型电子源及其制造方法以及用该电子源的显示器 Expired - Fee Related CN1282210C (zh)

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP325106/98 1998-11-16
JP325106/1998 1998-11-16
JP32510698 1998-11-16
JP108632/1999 1999-04-15
JP10863299 1999-04-15
JP108632/99 1999-04-15
JP115718/1999 1999-04-23
JP115718/99 1999-04-23
JP11571899 1999-04-23
JP26030299 1999-09-14
JP260302/99 1999-09-14
JP260302/1999 1999-09-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1254173A true CN1254173A (zh) 2000-05-24
CN1282210C CN1282210C (zh) 2006-10-25

Family

ID=27469650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB991243773A Expired - Fee Related CN1282210C (zh) 1998-11-16 1999-11-16 场致发射型电子源及其制造方法以及用该电子源的显示器

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6285118B1 (zh)
EP (2) EP1793404B1 (zh)
KR (1) KR100596189B1 (zh)
CN (1) CN1282210C (zh)
AT (2) ATE352858T1 (zh)
DE (1) DE69934958T2 (zh)
DK (2) DK1003195T3 (zh)
ES (1) ES2281158T3 (zh)
SG (1) SG86360A1 (zh)
TW (1) TW436837B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461348C (zh) * 2004-07-21 2009-02-11 三星电子株式会社 硅基材料层、方法、结构、器件、发射器和显示器

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6794805B1 (en) 1998-05-26 2004-09-21 Matsushita Electric Works, Ltd. Field emission electron source, method of producing the same, and use of the same
KR100338140B1 (ko) * 1998-09-25 2002-05-24 이마이 기요스케 전계 방사형 전자원
US6498426B1 (en) * 1999-04-23 2002-12-24 Matsushita Electric Works, Ltd. Field emission-type electron source and manufacturing method thereof
US20060127583A1 (en) * 2003-12-18 2006-06-15 Lichtenhan Joseph D Polyhedral oligomeric silsesquioxanes and polyhedral oligomeric silicates barrier materials for packaging
KR100374782B1 (ko) * 1999-10-18 2003-03-04 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 전계 방출형 전자원 및 그 제조방법
US6815875B2 (en) * 2001-02-27 2004-11-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electron source having planar emission region and focusing structure
JP3716755B2 (ja) * 2001-04-05 2005-11-16 株式会社日立製作所 アクティブマトリクス型表示装置
KR100549236B1 (ko) * 2001-04-24 2006-02-03 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 전계방사형 전자원 및 그의 제조방법
US6753544B2 (en) * 2001-04-30 2004-06-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Silicon-based dielectric tunneling emitter
US6911768B2 (en) * 2001-04-30 2005-06-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Tunneling emitter with nanohole openings
US6781146B2 (en) 2001-04-30 2004-08-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Annealed tunneling emitter
US6771010B2 (en) 2001-04-30 2004-08-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Silicon emitter with low porosity heavily doped contact layer
EP1276130A2 (en) * 2001-06-26 2003-01-15 Matsushita Electric Works, Ltd. Method of and apparatus for manufacturing field emission-type electron source
US6720717B2 (en) * 2001-09-25 2004-04-13 Matsushita Electric Works, Ltd. Field emission-type electron source
KR100497292B1 (ko) 2001-10-29 2005-06-28 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 전계방사형 전자원 및 그 구동방법
US6558968B1 (en) * 2001-10-31 2003-05-06 Hewlett-Packard Development Company Method of making an emitter with variable density photoresist layer
US6852554B2 (en) * 2002-02-27 2005-02-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Emission layer formed by rapid thermal formation process
US6940087B2 (en) * 2002-03-08 2005-09-06 Matsushita Electric Works, Ltd. Quantum device
US6815315B2 (en) * 2002-05-14 2004-11-09 Matsushita Electric Works, Ltd. Method for electrochemical oxidation
AU2003292557A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-29 Matsushita Electric Works, Ltd. Field emission-type electron source and method of producing the same
JP2004265603A (ja) * 2003-01-14 2004-09-24 Sharp Corp 電子放出装置および電子放出素子クリーニング装置および電子放出素子クリーニング方法
US20050017624A1 (en) * 2003-07-23 2005-01-27 Thomas Novet Electron emitter with epitaxial layers
EP1690264A2 (en) * 2003-11-25 2006-08-16 Matsushita Electric Works, Ltd. Method and apparatus for modifying object with electrons generated from cold cathode electron emitter
JP5441084B2 (ja) * 2003-12-18 2014-03-12 ハイブリッド・プラスティックス・インコーポレイテッド コーティング、複合材料および添加剤としての、ポリヘドラルオリゴメリックシルセスキオキサンおよび金属化されたポリヘドラルオリゴメリックシルセスキオキサン
WO2006073662A2 (en) * 2004-12-08 2006-07-13 Hybrid Plastics, Inc. Polyhedral oligomeric silsesquioxanes and polyhedral oligomeric silicates barrier materials for packaging
KR101184782B1 (ko) * 2008-02-15 2012-09-20 쇼와 덴코 가부시키가이샤 전극의 표면 처리 방법 및 전극 및 유기 전계 발광 소자의 제조 방법
JP5374432B2 (ja) 2010-03-31 2013-12-25 パナソニック株式会社 電子デバイスおよびその製造方法
US9953989B2 (en) 2014-03-31 2018-04-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited and National Taiwan University Antifuse array and method of forming antifuse using anodic oxidation
US9528194B2 (en) 2014-03-31 2016-12-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited & National Taiwan University Systems and methods for forming nanowires using anodic oxidation

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3665241A (en) 1970-07-13 1972-05-23 Stanford Research Inst Field ionizer and field emission cathode structures and methods of production
US4291318A (en) * 1979-12-03 1981-09-22 Exxon Research & Engineering Co. Amorphous silicon MIS device
US5430300A (en) 1991-07-18 1995-07-04 The Texas A&M University System Oxidized porous silicon field emission devices
US5495121A (en) * 1991-09-30 1996-02-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JPH0621509A (ja) * 1992-07-06 1994-01-28 Fujitsu Ltd ポーラスシリコンの製造方法
JPH0689891A (ja) 1992-09-08 1994-03-29 Fujitsu Ltd 多孔質シリコン層の加工方法
JPH0690018A (ja) * 1992-09-08 1994-03-29 Fujitsu Ltd 発光素子及びその製造方法
JP3027101B2 (ja) 1994-12-02 2000-03-27 シャープ株式会社 多孔質シリコンの形成方法
JP3226745B2 (ja) 1995-03-09 2001-11-05 科学技術振興事業団 半導体冷電子放出素子及びこれを用いた装置
KR100201554B1 (ko) * 1995-06-12 1999-06-15 하제준 전계방출어레이의 제조방법
US5872052A (en) * 1996-02-12 1999-02-16 Micron Technology, Inc. Planarization using plasma oxidized amorphous silicon
JP3281533B2 (ja) 1996-03-26 2002-05-13 パイオニア株式会社 冷電子放出表示装置及び半導体冷電子放出素子
JP3282535B2 (ja) 1997-04-01 2002-05-13 栗田工業株式会社 スパイラル型膜モジュール及び袋状膜並びに膜分離方法
US5869946A (en) 1997-02-27 1999-02-09 Stmicroelectronics, Inc. PWM control of motor driver
US5990605A (en) 1997-03-25 1999-11-23 Pioneer Electronic Corporation Electron emission device and display device using the same
JP3537624B2 (ja) * 1997-03-25 2004-06-14 パイオニア株式会社 電子放出素子
JPH10272340A (ja) 1997-03-31 1998-10-13 Nippon Steel Corp コークス炉排ガス脱硝方法
TW391022B (en) 1997-10-29 2000-05-21 Mitsubishi Rayon Co Field emission electron source, method of producing the same, and use of the same
JP2966842B1 (ja) * 1998-09-25 1999-10-25 松下電工株式会社 電界放射型電子源

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461348C (zh) * 2004-07-21 2009-02-11 三星电子株式会社 硅基材料层、方法、结构、器件、发射器和显示器

Also Published As

Publication number Publication date
TW436837B (en) 2001-05-28
DK1003195T3 (da) 2007-05-21
KR100596189B1 (ko) 2006-07-05
EP1003195A3 (en) 2000-12-20
SG86360A1 (en) 2002-02-19
EP1003195A2 (en) 2000-05-24
EP1793404A2 (en) 2007-06-06
US6285118B1 (en) 2001-09-04
EP1793404A3 (en) 2008-11-05
DE69934958D1 (de) 2007-03-15
CN1282210C (zh) 2006-10-25
EP1793404B1 (en) 2011-08-03
ATE352858T1 (de) 2007-02-15
EP1003195B1 (en) 2007-01-24
ATE519216T1 (de) 2011-08-15
DE69934958T2 (de) 2007-10-25
ES2281158T3 (es) 2007-09-16
DK1793404T3 (da) 2011-10-10
KR20000035507A (ko) 2000-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1282210C (zh) 场致发射型电子源及其制造方法以及用该电子源的显示器
CN1148774C (zh) 场致发射型电子源及其制造方法
CN1462463A (zh) 场致发射型电子源及其制法
TW588389B (en) Quantum device
CN1216394C (zh) 场致发射型电子源
CN1339810A (zh) 电子发射器件,电子源,图像形成装置,以及制造电子发射器件和电子发射装置的方法
CN1445820A (zh) 成膜方法及使用该方法制造的器件、和器件的制造方法
CN101060048A (zh) 电子发射装置、电子源、图像显示设备及制造电子发射装置的方法
CN1574159A (zh) 电子发射元件、电子源和图像显示装置的制造方法
CN1574155A (zh) 具有偶极子层的电子发射器件、电子源和图像显示器
CN1929072A (zh) 电子发射器件、电子源和图像显示装置的制造方法
CN1216393C (zh) 场发射型电子源阵列及其制造方法与用途
CN1217371C (zh) 电场发射型电子源及其制造方法
CN1195874A (zh) 电子源基片和电子源以及成像装置及其制造方法
CN1217374C (zh) 制造电场放射型电子源的方法和装置
CN1353453A (zh) 底部栅极型薄膜晶体管及其制造方法和显示装置
US8653519B2 (en) Electronic device and method for manufacturing same
JP3363429B2 (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法
JP3528762B2 (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法
CN1794428A (zh) GaN基化合物材料上原位淀积高介电常数Al2O3和金属膜的方法
JP2001155622A (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法およびディスプレイ
JP4616538B2 (ja) 電界放射型電子源の製造方法
JP3478279B2 (ja) 電界放射型電子源の製造方法
JP2001118489A (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法
CN100336185C (zh) Ⅲ—Ⅴ族化合物材料上原位淀积SiO2和金属膜的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20061025

Termination date: 20151116

EXPY Termination of patent right or utility model