DE60224808T2 - Hintere feldemissionsplatte - Google Patents

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft eine Feldemissions-Gegenelektrode und eine damit verbundene Anordnung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung eine Feldemissions-Gegenelektrode, die mehrere Emissionsstellen oder "Siliciumspitzen" aufweist, die durch Laserkristallisation und selektives Umschmelzen mit Aufwachsen gebildet werden. Die Erfindung findet Anwendung in Sichtgeräten.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Flachbildschirme sind von enormer Bedeutung in der Elektronik. In gegenwärtigen Entwicklungen beginnen Aktivmatrix-Flüssigkristalldisplays (AMLCD), die Vorherrschaft der Kathodenstrahlröhren-(CRT-)Technologie herauszufordern. AMLCD-Geräte sind nichtemissiv und erfordern eine komplexe Lithographie. Zur Erzeugung von Farbe sind Filter und passende spektrale Hintergrundbeleuchtungen erforderlich. Wegen der nichtlinearen Natur von Flüssigkristallmaterialien treten jedoch in AMLCD-Geräten viele Lichtverluste und eine inhärente Komplexität auf. Dies führt zu einem Display, das weniger hell als eine Kathodenstrahlröhre ist und eine kleinere Farbpalette und einen schlechteren Beobachtungswinkel und Kontrast aufweist. Außerdem wird wegen der nichtemissiven Natur des Displays die elektrische Eingangsleistung oft ineffizient genutzt, wobei weit über 70% der Energie als nicht nutzbare Energie verloren gehen.
  • Feldemissionsdisplays, die auf der herkömmlichen "Spindt-Spitzen-"Technologie basieren, versprachen eine Lösung für Flachbildschirm-Probleme. Feldemissionsdisplays (FEDs) sind im wesentlichen flache Kathodenstrahlröhren-(CRT-)Geräte. Statt einer Elektronenkathode, die Elektronen durch eine Lochmaske auf einen Leuchtstoff an einem Bildschirm schießt, weist jedoch das FED-zig oder Hunderte von einzelnen Spitzen in jedem Displaypixel auf. Die Spitzen werden nach dem Erfinder Cap Spindt als Spindt-Spitzen bezeichnet. Der Herstellungsprozeß stützt sich auf die Definition einer Lochstruktur in einem Gate-Metall durch Photolithographie. Ein darunterliegender Isolator wird dann in einem isotropen Naßätzverfahren geätzt, das "unterätzt" und eine Mulde unter dem Metall zurückläßt. Dann wird eine Opferschicht (gewöhnlich Nickel) in einem schiefen Winkel auf die Oberfläche aufgedampft, um sicherzustellen, daß die Mulde nicht gefüllt wird. Das Emittermaterial (gewöhnlich Wolfram oder Molybdän) wird dann durch die Löcher in die Mulde verdampft. Während sich das verdampfte Metall auf der Oberfläche der Opferschicht aufbaut, schließt es die Löcher mit zunehmender Dicke und bewirkt die Bildung einer Emitterspitze in der Mulde. Das Deckmetall wird dann durch Ätzen der Opferschicht entfernt und läßt die Spitze, die Mulde und das ursprüngliche Gate-Metall zurück. Dadurch wird die Gegenelektrode mit Spindt-Spitzen geformt. Dann wird eine Deckplatte, die einen strukturierten Leuchtstoff enthält, mit Distanzstücken bezüglich der Gegenelektrode angeordnet. Das fertige Gerät wird evakuiert, um den emittierten Elektronen eine große mittlere freie Weglänge zu ermöglichen. Das Prinzip der Feldemission von Mikrospitzen ist gut verständlich und wird durch die Fowler-Nordheim-Tunnelung bestimmt. Der Emissionsstrom, und daher die Helligkeit des Displays, ist dann nur von der Stromdichte, der Anzahl von Spitzen und ihrer Schärfe abhängig, d. h. es gilt I = JFNnα
  • Dabei sind n = Anzahl der Spitzen, α die Spitzenschärfe und JFN die Fowler-Nordheim-Tunnelstromdichte.
  • Die Spitzen bilden eine scharfe Elektronenquelle, die für die Injektion heißer Elektronen beispielsweise in einen Leuchtstoff sorgt.
  • Leider hat die außergewöhnliche Kompliziertheit bei der Fertigung die Anwendung dieser Technologie beschränkt. Außerdem werden kristalline Siliciumemitter durch die Wafergröße begrenzt.
  • Andere Dünnschichtmaterialien können auch für Feldemission genutzt werden. Kohlenstoff ist der Hauptkandidat, wobei Diamant, diamantartiger Kohlenstoff und Kohlenstoff-Nanoröhrchen gleichfalls geeignet sind. Die Verwendung von Diamant schien eine gute Wahl zu sein, obwohl dieser schwer zu fertigen ist und außerdem der Mechanismus einer angeblichen negativen Elektronenaffinität, die Diamant aufweisen sollte, jetzt in Zweifel gezogen worden ist.
  • Eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform mindestens eines Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, mindestens eines der oben erwähnten Probleme im Stand der Technik aus dem Weg zu räumen oder wenigstens zu mildem.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist:
    Bereitstellen eines ebenen Körpers aus amorphem Material auf Halbleiterbasis auf einem Substrat; und
    Laserkristallisation zumindest eines Teils des amorphen Materials auf Halbleiterbasis;
    wobei nach der Kristallisation des amorphen Materials auf Halbleiterbasis eine Vielzahl von Emitterpunkten gebildet werden.
  • Vorzugsweise wird der ebene Körper aus amorphem Material auf Halbleiterbasis durch Abscheiden einer Dünnschicht aus dem Material auf einem Substrat gebildet.
  • Günstigerweise ist das Material auf Halbleiterbasis Silicium oder eine Siliciumlegierung.
  • Vorzugsweise wird die Laserkristallisation unter Verwendung eines Excimerlasers oder Nd:YAG-Lasers durchgeführt.
  • Günstigerweise ist der Excimerlaser ein KrF-Laser.
  • Man wird erkennen, daß im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Begriff "Dünnschicht" zur Definition einer Schicht von wenigen Nanometer benutzt wird, zum Beispiel von 1 bis 100 nm und typischerweise von 10 nm.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, die eine Vielzahl von Emitterpunkten aufweist, die durch Laserkristallisation einer Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis gebildet werden.
  • Günstigerweise ist das Material auf Halbleiterbasis Silicium oder eine Siliciumlegierung.
  • Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Feldemissionsvorrichtung bereitgestellt, die eine Feldemission-Gegenelektrode mit einer Vielzahl von Emitterpunkten aufweist, die durch Laserkristallisation einer Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis gebildet werden.
  • Die Feldemissionsvorrichtung kann eine Vakuumvorrichtung sein, wobei die Emitterpunkte der Gegenelektrode als Emissionsquellen in der Vorrichtung wirken.
  • Günstigerweise weist die Feldemissionsvorrichtung ein Substrat, eine Feldemissions-Gegenelektrode und einen evakuierten Raum sowie ein lichtdurchlässiges Fenster auf zum Beispiel eine Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall oder metallisiertem Leuchtstoff, wobei die Feldemissions-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist und der evakuierte Raum zwischen der Feldemissions-Gegenelektrode und der Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall oder metallisiertem Leuchtstoff liegt.
  • Alternativ weist die Feldemissionsvorrichtung ein lichtemittierendes Material mit großem Bandabstand auf, z. B. ein lichtemittierendes Polymer, in das Elektronen von den Emitterpunkten der Gegenelektrode eingestrahlt werden.
  • Günstigerweise weist die Feldemissionsvorrichtung auf: ein Substrat, eine Feldemissions-Gegenelektrode, auf deren einer Seite eine Vielzahl von Emitterpunkten ausgebildet sind, ein lichtemittierendes Polymer und eine Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall oder metallisiertem Leuchtstoff die Feldemission-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist und eine Oberfläche des lichtemittierenden Polymers auf der Vielzahl von Emitterpunkten der Feldemission-Gegenelektrode angeordnet ist, wobei die Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall auf der anderen Oberfläche des lichtemittierenden Polymers angeordnet ist.
  • Günstigerweise ist die Feldemissionsvorrichtung eine Sichtanzeigevorrichtung.
  • Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, die eine Vielzahl aufgewachsener Spitzen aufweist. wobei die Gegenelektrode im wesentlichen aus Material auf Halbleiterbasis hergestellt wird.
  • Vorzugsweise wird die Vielzahl von Spitzen auf einer Dünnschicht aus Material auf Halbleiterbasis ausgebildet.
  • Vorzugsweise werden die aufgewachsenen Spitzen "profiliert", das heißt so gezüchtet, daß eine scharfe, spitze Form entsteht.
  • Günstigerweise werden die Spitzen gezüchtet und gleichzeitig geätzt.
  • Günstigerweise ist das Material auf Halbleiterbasis Silicium oder eine Siliciumlegierung.
  • Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, die ein ebenes Element aus im wesentlichen amorphem Material und darauf eine Vielzahl von Spitzen aus kristallinem Material aufweist.
  • Vorzugsweise werden die Spitzen auf kristallinen oder kristallisierten Bereichen des ebenen Elements ausgebildet.
  • Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung wird eine Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, die eine Vielzahl von aufgewachsenen Spitzen aufweist, wobei die Gegenelektrode im wesentlichen aus einem Dünnschichtmaterial auf Siliciumbasis hergestellt wird.
  • Vorzugsweise wird die Vielzahl von Spitzen durch das Aufwachsen von kristallinem Silicium auf einer Vielzahl von kristallisierten Bereichen der Dünnschicht aus amorphem Silicium ausgebildet.
  • Nach einem siebenten Aspekt der Erfindung wird eine Feldemissionsvorrichtung mit einer Gegenelektrode bereitgestellt, die eine Anordnung von (profilierten) Spitzen aufweist, die durch selektives Aufwachsen von kristallinem Material auf Halbleiterbasis auf einer Vielzahl von kristallisierten Bereichen einer Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis gebildet werden.
  • Die Feldemissionsvorrichtung kann eine Vakuumvorrichtung sein, in der die Emitterspitzen der Gegenelektrode als Emissionsquelle in der Vorrichtung wirken.
  • Günstigerweise weist die Feldemissionsvorrichtung ein Substrat, eine Feldemissions-Gegenelektrode, einen evakuierten Raum und ein lichtdurchlässiges Fenster auf, z. B. eine Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall, wobei die Feldemission-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist und der evakuierte Raum zwischen der Feldemission-Gegenelektrode und der Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall angeordnet ist.
  • Alternativ kann die Feldemissionsvorrichtung ein lichtemittierendes Material mit großem Bandabstand aufweisen, z. B. ein lichtemittierendes Polymer, in das im Gebrauch Elektronen von den Emitterpunkten der Gegenelektrode eingestrahlt werden.
  • Günstigerweise weist die Feldemissionsvorrichtung ein Substrat, eine Feldemissions-Gegenelektrode, auf deren einer Seite eine Vielzahl von Spitzen ausgebildet sind, ein lichtemittierendes Polymer und eine Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall auf wobei die Feldemissions-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist, eine Oberfläche des lichtemittierenden Polymers auf der Vielzahl von Spitzen angeordnet ist und die Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall auf der anderen Oberfläche des lichtemittierenden Polymers angeordnet ist.
  • Günstigerweise ist die Feldemissionsvorrichtung eine Sichtanzeigevorrichtung.
  • Vorzugsweise haben die Spitzen der Feldemission-Gegenelektrode der Sichtanzeigevorrichtung eine Dichte von mindestens 100 pro Quadratmikrometer.
  • Nach einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Feldemissions-Gegenelektrode bereitgestellt, das aufweist:
    Abscheiden einer Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis auf einem Substrat;
    lokale Kristallisation einer Vielzahl von Bereichen der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis; und
    Aufwachsen von kristallinem Material auf Halbleiterbasis auf jedem der Vielzahl von kristallisierten Bereichen der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis.
  • Günstigerweise wird die Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis z. B. durch plasmagestützte chemische Dampfabscheidung (PECVD) auf einem Substrat abgeschieden.
  • Vorzugsweise wird die Vielzahl von Bereichen der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis durch Belichten mit mindestens einem Impuls eines Laserinterferenzmusters kristallisiert.
  • Nach einem neunten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kristallisation von Bereichen einer Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis zur Anwendung in einer Feldemission-Gegenelektrode bereitgestellt, das aufweist:
    Ausbilden eines Laserinterferometers durch Teilen und Rekombinieren eines Laserstrahls;
    Anordnen der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis in einer Rekombinationsebene des Laserstrahls;
    lokale Kristallisation von Bereichen der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis, indem die Dünnschicht mindestens einem Laserimpuls ausgesetzt wird, wobei die kristallisierten Bereiche, die in der Dünnschicht aus amorphem Material auf Halbleiterbasis erzeugt werden, dem Interferenzmuster des Lasers entsprechen.
  • Für eine Gegenelektrode aus amorphem Material auf Halbleiterbasis, in der das Material auf Halbleiterbasis hydriertes amorphes Silicium ist, arbeitet der Laser vorzugsweise bei einer Wellenlänge von etwa 532 nm, um die Absorption zu maximieren, und vorzugsweise ist der Laser ein Nd:YAG-Laser.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Dabei zeigen:
  • die 1A–1F einen erfindungsgemäßen, bei verschiedenen Energien kristallisierten Dünnschichthalbleiter;
  • 2 eine Feldemissionsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ein Diagramm des Feldemissionsstroms in Abhängigkeit vom elektrischen Feld für eine Feldemission-Gegenelektrode der Feldemissionsvorrichtung von 2;
  • 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Dünnschicht aus amorphem Silicium, auf die bei der Ausbildung einer Feldemission-Gegenelektrode ein Laserinterferenzmuster projiziert wird;
  • 5 einen Querschnitt eines Seitenprofils einer aufgewachsenen kristallinen Siliciumgegenelektrode nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine schematische Seitenansicht einer Feldemissionsvorrichtung mit kristallinen Siliciumspitzen nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 7 eine schematische Seitenansicht einer Feldemissionsvorrichtung mit kristallinen Siliciumspitzen nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine schematische Seitenansicht einer Feldemissionsvorrichtung mit kristallinen Siliciumspitzen nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • die 9A–9E eine Reihe von seitlichen Schnitten, die ein Verfahren zum Ausbilden einer Feldemissions-Gegenelektrode nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen;
  • die 10A und 10B photographische Aufnahmen der Feldemissions-Gegenelektrode gemäß den 9A–9E;
  • die 11A–11C eine Reihe von seitlichen Schnitten, die ein Verfahren zum Ausbilden einer Feldemissions-Gegenelektrode darstellen, die nach einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird, einschließlich der Anwendung eines Einebnungsmittels.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Wie zunächst am den 1A–1F erkennbar, sind photographische Aufnahmen von Feldemissions-Gegenelektroden 12a bis 12f dargestellt, die jeweils aus einem amorphen Material auf Halbleiterbasis bestehen, in diesem Fall aus n-leitendem hydriertem amorphem Silicium, auf dessen Oberfläche eine Vielzahl von Emitterpunkten 20a–20f ausgebildet sind. Die Feldemission-Gegenelektrode 12a–12f wird durch Abscheidung einer Dünnschicht von annähernd 100 nm aus n-leitendem hydriertem amorphem Silicium auf ein Substrat, beispielsweise aus Aluminium, durch plasmagestützte chemische Dampfabscheidung (PECVD) gebildet. Die abgeschiedene Dünnschicht erfährt dann eine Laserkristallisation durch einen Excimerlaser oder Nd:YAG-Laser, in diesem Fall einen KrF-Laser, der bei einer Wellenlänge von 248 nm mit einer Abtastung mit 2 mm/s in einer Sauerstoffatmosphäre arbeitet und dann gelöscht wird. Alternativ wird ein Nd:YAG-Laser eingesetzt, der bei einer Wellenlänge von 532 nm arbeitet. Der Laser wird in Abständen von 3 bis 7 Nanosekunden gepulst und im Step-und-Repeat-Verfahren gesteuert, um ein Muster zu bilden. Dieser Vorgang führt dazu, daß die Oberfläche des Siliciums eine rauhe Textur aufweist. Die durch das Silicium absorbierte Energie beeinflußt das Ausmaß der Aufrauhung der Oberfläche, wie aus den 1A–1F erkennbar, wobei 1A die Emitterspitzen 20a darstellt, die das Ergebnis einer kleinen absorbierten Energiemenge sind, d. h. von etwa 100 mJ/cm. Dies kann mit 1F verglichen werden, welche die abgerundeten Emitterspitzen 20f darstellt, die durch eine relativ große absorbierte Energiemenge im Bereich von 300 mJ/cm erzielt werden. In jedem Fall wirkt jede der Spitzen 20a–20f als Emitterpunkt. Wenn die Gegenelektrode 12 in eine Feldemissionsvorrichtung (nicht dargestellt) eingebaut wird, emittiert jeder Emitterpunkt 20a–20f Elektronen bei niedrigen Feldstärken in einer Feldemissionskonfiguration. Die Gegenelektrode 12a–12f führt zu Emissionsströmen von mehr als 10–5 A und einem niedrigen Feldstärkeschwellwert von etwa 10 V/μm.
  • Eine als Beispiel dargestellte erste Ausführungsform der Feldemissionsvorrichtung 10g mit einer Feldemission-Gegenelektrode 12g, die ausgebildet wird, wie unter Bezugnahme auf die 1A–1F beschrieben, ist in 2 dargestellt. Die dargestellte Vorrichtung 10g ist ein Triodenelement, die eine Feldemission-Gegenelektrode 12g mit einem Substrat 14g aus Aluminium und einer Dünnschicht 16g aus n-leitendem hydriertem amorphem Silicium aufweist, die durch einen Excimerlaser behandelt worden ist und daher auf der Oberfläche eine Vielzahl von Emitterpunkten 20g aufweist. Auf das kristallisierte Silicium ist eine Isolierschicht aufgebracht worden, z. B. eine Schicht am einem Isoliermaterial wie etwa Siliciumnitrid, und ist anschließend geätzt worden, wodurch Abstandselemente 22g gebildet wurden. Auf jedem dieser Abstandselemente 22g ist eine Dünnschicht 26g aus Leuchtstoff angeordnet, z. B. aus metallisiertem Leuchtstoff, und das Bauelement wird mit einer Schicht aus Glas 28g vervollständigt, wodurch eine dreipolige Gate-Steuerungsanordnung entsteht. Der Bereich 24g zwischen dem Glas 28g und den Emitterpunkten 20g wird evakuiert, wodurch die Emission mit niedrigen Spannungen gesteuert werden kann, und dies ist wichtig für eine effektive räumliche Steuerung, wenn das Bauelement 10g in Sichtgerät- bzw. Display-Anordnungen eingesetzt wird.
  • Emissionsströme, die in einem solchen Bauelement 10g mit einem Vakuum unter 5 × 10– mbar gemessen werden, sind in 3 dargestellt, die eine graphische Darstellung des Emissionsstroms in Abhängigkeit vom elektrischen Feld ist. Außerdem wird geschätzt, daß der Stromverstärkungsfaktor (Beta-Faktor) für das beschriebene Bauelement 10g bei dieser Figur, die sowohl geometrische Verstärkung als auch interne Verstärkung einschließt, größer als 450 ist.
  • In 4 ist eine Dünnschicht aus amorphem Silicium 16h dargestellt, die auf einem Substrat aus Aluminium 14h aufgebracht ist, wobei eine Struktur von Punkten 18h, die durch ein Laserinterferenzmuster hervorgerufen wird, auf einem Bereich der Oberfläche des Siliciums 16h erkennbar ist. Diese Anordnung veranschaulicht eine Verfeinerung des Verfahren, das zur Bildung einer Gegenelektrode wie derjenigen nach der ersten Ausführungsform angewandt wird, wobei das Verfahren benutzt wird, um eine Feldemissions-Gegenelektrode herzustellen.
  • Die Dünnschicht aus amorphem Silicium 16h wird durch plasmagestützte chemische Dampfabscheidung (PECVD) auf das Aluminiumsubstrat 14h aufgebracht. Ein Nd:YAG-Impulslaser mit einer Impulsdauer im Bereich von 3 bis 7 Nanosekunden wird zur Bildung eines Interferometers benutzt, wobei der Strahl geteilt und wieder zusammengeführt wird und ein Punktmuster 18h erzeugt. Die Siliciumdünnschicht 16h ist in einer Ebene angeordnet, in der das Interferenzmuster des Lasers entsteht. Das Laserinterferenzmuster wirkt auf die Siliciumschicht 16h ein und erzeugt Kristallisationsbereiche oder Kristallisationspunkte 18h. Um den Bereich lokal zu kristallisieren, wird ein Einzelimpuls eines Nd:YAG-Lasers verwendet. Der Laserstrahl wird mit einem Step-und-Repeat-System in der Ebene der Siliciumdünnschicht 16h synchronisiert, wodurch Laserpunkte und daher die Kristallisationspunkte 18h gebildet werden, die über die gesamte Deckplatte der Siliciumdünnschicht 16h verteilt sind und dadurch eine hohe Dichte der Spitzen ermöglichen. Durch Anwendung dieses Step-und-Repeat-Systems kann die Gegenelektrode 12h in jeder gewählten Größe hergestellt werden. Eine Fläche von 30 μm × 30 μm ist typisch für ein einzelnes Pixel, und daher wird eine Mikrospitzendichte von 300 × 300 erreicht, die 9 × 104 Spitzen pro Rot-Grün-Blau-(RGB-)Pixel entspricht. Eine solche Emitterdichte ist von entscheidender Bedeutung, da der Emissionsstrom einer Feldemissionsvorrichtung von der Anzahl der Spitzen und ihrer Schärfe abhängig ist.
  • Ein selektiver Ätz- und Aufwachsprozeß, der ein verdünntes Silan/Wasserstoff-Plasma erfordert, bildet mikrokristallines Silicium, indem er gestreckte Bindungen innerhalb einer Siliciummatrix zuläßt, die durch den beweglichen Wasserstoff aufzuspalten sind, während abgeschiedene Siliciumatome thermodynamisch stabile Kristallgitterplätze bilden. Um auf der laserbehandelten Siliciumdünnschicht 16h Emitterspitzen 20h zu bilden, die zu einem Querschnitt der Spitzen 20h wie z. B. den in 5 dargestellten führen, wird die mittels PECVD abgeschiedene Siliciumdünnschicht 16h in einem Reaktionsbehälter einem verdünnten Silan/Wasserstoff-Plasma ausgesetzt.
  • Während dieses Prozesses erfolgt eine Abscheidung von Siliciumatomen nur auf einem kristallinen Substrat, und daher in diesem Fall auf den kristallisierten Punkten 18h der Siliciumdünnschicht 16h. Amorphe oder schwach gebundene Bereiche der Struktur werden gleichzeitig geätzt. Fortgesetztes Wachstum hat die Wirkung, daß die Kanten der aufwachsenden Schicht profiliert werden, wo die Ätzwirkung drastischer ist. Da jeder kristalline Bereich 18h in der Größe auf weniger als 100 nm beschränkt ist, ist das Seitenverhältnis so beschaffen, daß die Kanten konvergieren. Daher wachst jeder kreisförmige Punkt 18h von 100 nm oder weniger der Emitterplatte 12h effektiv zu einer Profilspitze 20h. Die Aufwachs- und Ätzvorgänge werden durch beweglichen Wasserstoff und das Ätzen mit Profilieren des Seitenverhältnisses vermittelt, wodurch scharfe Spitzen 20h über der gesamten Aufwachsfläche der Platte der Siliciumdünnschicht 16h entstehen. Diese Profilierung führt zu einer Feldverstärkung der Emissionsplatte 12h, die daher einen niedrigen Schwellwert (von etwa 15 V/μm) für Feldemission und folglich einen höheren Emissionsstrom (d. h. von mehr als 10–5 A) als denjenigen ergibt, der mit der Feldemission-Gegenelektrode gemäß der ersten Ausführungsform erreichbar ist.
  • Eine Schnittansicht derartiger aufgewachsener Spitzen 20i ist 5 dargestellt, ebenso wie eine Schnittansicht von Abstandselementen 22i, die gebildet worden sind, indem man den Impulslaser auf bestimmten Bereichen der Siliciumdünnschicht ruhen ließ, um eine kristalline Linien- oder Punktstruktur (nicht dargestellt) mit viel größeren Abmessungen als denen der Emitterpunkte (nicht dargestellt) zu erzeugen. Dies führt zur Bildung einer dickeren abgeschiedenen Schicht auf diesen kristallinen Bereichen. Daher wachsen gleichzeitig mit den Emitterspitzen 20i Abstandselemente 22i auf, die den Einbau von Gates für dreipolige Bauelemente ermöglichen.
  • Der Emissionsstrom und daher die Helligkeit des Sichtgeräts sind von der Stromdichte, der Anzahl der Spitzen und ihrer Schärfe abhängig, entsprechend I = JFNnα. Die Spitzen bilden eine scharfe Elektronenquelle, die, wenn sie in einem Bauelement 10 eingebaut ist, die Injektion heißer Elektronen in die Lichtemissionsschicht des Bauelements bewirkt, entweder durch einen evakuierten Raum 24 oder in ein Lichtemissionsmaterial 25 mit großem Bandabstand. Jedes Elektron gewinnt Energie aus dem angelegten Feld, d. h. dem Feld, das an das Bauelement 10 angelegt wird, wobei ein Aluminiumsubstrat 12 als Elektrode wirkt.
  • Eine Feldemissionsvorrichtungs-Konfiguration 10j mit kristallisierten Silicium-Emitterspitzen 20j, die ausgebildet wurden, wie unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben, ist in 6 dargestellt.
  • Die Feldemissionsvorrichtung 10j ist eine Vakuumvorrichtung mit aufgewachsenen Abstandselementen 22j im Mikrometermaßstab. Das Substrat 14j besteht aus Aluminium, auf welches das Dünnschichtmaterial auf Halbleiterbasis 16j durch PECVD aufgebracht wird, in diesem Fall eine Dünnschicht aus hydriertem amorphem Silicium. Wie weiter oben ausführlich beschrieben, werden eine Vielzahl von Bereichen 18j, 21j des hydrierten amorphen Siliciums durch ein Laserinterferometer kristallisiert, und unter Anwendung des Aufwachs- und Ätzsystems läßt man Spitzen 20j und Abstandselemente 22j aufwachsen. Eine auf einem Glassubstrat 28j aufgebrachte Platte aus strukturiertem Indium-Zinnoxid (ITO) 26j wird so angeordnet, daß sie auf den aufgewachsenen Abstandselementen 22j der Emitter-Gegenelektrode 12j sitzt. Der Bereich 24j zwischen den Emitterspitzen 20j und dem Indium-Zinnoxid 26j wird evakuiert.
  • In 7 ist eine alternative Feldemissionsvorrichtung 10k dargestellt. In dieser Konfiguration ist die Feldemissionsvorrichtung 10k mit einem Lichtemissionsmaterial 25k mit großem Bandabstand angeordnet, in diesem Fall einem Polymer, das zur Verwendung als Lichtemissionsmedium auf die Feldemissionsspitzen 20k aufgebracht wird. Eine Diodenkonfiguration wird mit einer Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall hergestellt, wie z. B. Indium-Zinnoxid (ITO) 26k, das auf einem Glassubstrat 28k aufgebracht ist. Die Vorrichtung 10k weist die Feldemission-Gegenelektrode 12k auf die aus Silicium 16k besteht, das auf einem Substrat 14k aufgebracht ist, das in diesem Fall aus Aluminium besteht. Die Dünnschicht (in der Größenordnung von vielen Mikrometer) aus lichtemittierendem Polymer 25k mit großem Bandabstand wird auf die Platte aus strukturiertem ITO 26k auf einem Glassubstrat 28k beispielsweise durch Siebdruck aufgebracht. Das lichtemittierende Polymer 25k wird dann auf die kristallinen Siliciumspitzen 20k der Gegenelektrode 12k gepreßt. Auf diese Weise wird eine Al-Si-Polymer-ITO-Diodenstruktur gebildet, wobei das Polymer 25k beim Ausheizen der Vorrichtung 10k bei einer Temperatur von etwa 100°C gehärtet wird. Eine derartige Anordnung der Vorrichtung ist besonders nützlich in dem Fall, wo der Dünnschichthalbleiter nicht n-leitend ist und kein Metall mit niedrigem Potentialwall vorhanden ist, das die Injektion von Elektronen ermöglicht.
  • In 7 ist eine weitere alternative Feldemissionsvorrichtung 10l dargestellt, die ein metallbeschichtetes Leuchtstoffschichtelement 30l aufweist, das auf einer Frontplatte 32l angeordnet ist. Die Vorrichtung 10l ist ferner so angepaßt, daß sie durch die Abscheidung eines Isolators 34l mit einem darüber angeordneten Metall-Gate 36l eine Triodenkonfiguration bildet.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Feldemissions-Gegenelektrode 12m beinhaltet den Aufbau eines dreipoligen Bauelements mit selbstjustierenden Gates für jeden Emitter 20m. Diese Feldemissions-Gegenelektrode wird auf eine in den 9A–9E dargestellte Weise aufgebaut. In 9A ist eine Gegenelektrode 12m dargestellt, die aus einem Substrat 14m, einer Metallkathode 15m und einer Dünnschicht aus amorphem Silicium 16m besteht. Die Siliciumdünnschicht 16m wird auf die anhand der 1A–1F beschriebene Weise unter Verwendung eines Nd:YAG-Lasers kristallisiert, wobei Emissionsspitzen 20m durch den Kristallisationsprozeß ausgebildet werden, wie weiter oben ausführlich beschrieben.
  • Der erste Schritt zur Ausbildung der selbstjustierenden Gates beinhaltet die Ausbildung durch Abscheidung eines dünnen SiN-(Siliciumnitrid-)Isolators 38m mittels PEVCD auf der freiliegenden Oberfläche aus kristallisiertem Silicium, wobei jede der Emitterspitzen 20m vollständig eingekapselt wird, wie in 9B dargestellt.
  • Der zweite Schritt des Verfahrens, dessen Ergebnisse in 9C dargestellt sind, beinhaltet die Abscheidung einer Schicht aus Metallschicht 40m, in diesem Fall Chrom, auf der SiN-Schicht durch thermisches Aufdampfen.
  • Im dritten Schritt des Verfahrens wird die Plattenanordnung dann mittels Plasma geätzt, in diesem Fall unter Verwendung von CF-Gas (Freon). Dies führt dazu, daß das obere Ende jeder Emitterspitze sein Metall verliert und die SiN-Isolatorschicht 38m freigelegt wird, wie in 9D dargestellt.
  • Wie in 9E dargestellt, wird der SiN-Isolator 38m dann geätzt, wobei ein tragender Metallring 41m rund um die freiliegende Spitze 20m zurückbleibt, der als Gate wirkt.
  • Die entstehende Emission-Gegenelektrode 12m, die in 10A und vergrößert in 10B dargestellt ist, kann zur Ausbildung einer Feldemissionsvorrichtung 10m verwendet werden, die vollständig lithographiefrei ist.
  • Wie aus den 11A–11C erkennbar, kann dieser Prozeß verbessert werden, indem ein Einebnungsmittel 37n, das heißt eine Flüssigkeit, die bei Erhitzen oder Verdampfen des Lösungsmittels zu einer dünnen ebenen Schicht wird, nach dem zweiten Schritt des Verfahren auf die kristallisierte Gegenelektrode 12n aufgebracht wird, wodurch eine Anordnung entsteht, wie sie in 11A dargestellt ist. Diese zeigt, daß das Einebnungsmittel 37n die Gegenelektrode 12n beschichtet und die Emitterspitzen 20n hervorstehen läßt.
  • Der Schritt zum Ätzen der Anordnung mittels Plasma führt folglich zu der in 11B dargestellten Anordnung.
  • Der SiN-Isolator wird dann wie zuvor geätzt, wodurch ein Zwischenraum zwischen der Metallschicht und der Spitze zurückbleibt, wie in 11C dargestellt. Durch Verwendung des Einebnungsmittels 37n auf diese Weise wird die darunterliegende Silicium-Gegenelektrodenstruktur gegen korrodierende Ätzwirkungen geschützt. Das Einebnungsmittel kann dann entfernt werden, wodurch ein Metall-Gate entsteht, das jede Spitze umgibt, wie in den 10A und 10B dargestellt.
  • Vorrichtungen wie diejenigen, die in den früheren Ausführungsformen ausführlich dargestellt wurden, eignen sich für viele Display-Anwendungen, da sie einen niedrigen Energieverbrauch aufweisen und relativ einfach herzustellen sind. Solche Vorrichtungen können auch als Kathoden für Hochleistungstransistoren für Mikrowellenverstärker auf den Satelliten- und Mobilkommunikationsmärkten eingesetzt werden.
  • An den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist die Verwendung eines einzigen Laserimpulses bei der lokalen Kristallisation des Bereichs während der Laserbehandlung der amorphen Siliciumdünnschicht 16a–m beschrieben worden, jedoch kann alternativ auch eine Anzahl von Impulsen angewandt werden, wodurch so niedrige Energien wie 20 mJcm–1 verwendet werden können. Außerdem ist beschrieben worden, wie die Kristallisation größerer Linien- oder Punktstrukturen 21a–m benutzt werden kann, um während des selektiven Ätz- und Aufwachsprozesses der Spitzen 20a–m Abstandselemente 22a–n aufwachsen zu lassen, jedoch kann man im gleichen Prozeß auch Silicium in Blöcken auf einem Isolator aufwachsen lassen und Dünnschichttransistorelemente für aktive Adressen strukturieren.
  • Der Prozeß der Kristallisation der amorphen Siliciumdünnschicht 16a–n ist in der Durchführung durch einen Impulslaser beschrieben worden, kann jedoch auch durch andere Mittel ausgeführt werden, wie z. B. intensive Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl oder energiereichem Ionenstrahl/Teilchenstoß oder sogar durch thermisches Ausheizen.
  • Die Abscheidung der Dünnschicht aus amorphem Silicium 16a–m, das eigenleitend oder dotiert n-leitend sein kann, ist durch plasmagestützte chemische Dampfabscheidung beschrieben worden. Die Dünnschicht kann jedoch auch durch Sputtern, Aufdampfen oder andere derartige Mittel aufgebracht werden.
  • Das Substrat 14a–m, auf dem die Siliciumdünnschicht 16a–m abgeschieden worden ist, ist als Aluminium beschrieben worden, kann jedoch alternativ ein Metall wie z. B. Molybdän, Chrom oder ein ähnliches Metall sein. Zu beachten ist, daß die Elektrode nicht integriert mit dem Substrat 14a–m ausgebildet zu werden braucht und tatsächlich auch aus einem anderen Material als dem des Substrats 14a–m gebildet werden kann. Außerdem wird ausführlich die Verwendung eines Nd:YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 532 nm beschrieben, die so gewählt ist, daß die Absorption in Silicium maximiert wird, jedoch kann irgendeine andere Wellenlänge benutzt werden, und insbesondere können andere Wellenlängen zur Maximierung der Absorption in anderen geeigneten Materialien auf Halbleiterbasis verwendet werden. Die Verwendung eines lichtdurchlässigen Metalls zur Bildung einer Feldemissionsvorrichtung in Diodenkonfiguration wird beschrieben, jedoch kann alternativ ein geeignetes leitfähiges Polymer eingesetzt werden.
  • Ferner können TFT-Steuerschaltungen auf die gleiche Weise wie die beschriebene Feldemissions-Gegenelektrode 12a–m entweder auf Pixelniveau oder mittels integrierter peripherer Treiber hergestellt werden.
  • Der Dünnschichthalbleiter in den ausführlich beschriebenen Ausführungsformen ist ein n-leitendes hydriertes amorphes Silicium, jedoch kann der Halbleiter alternativ Germanium oder eine Germaniumlegierung oder ähnliches sein. Das Substrat 14a–m, auf das der Dünnschichthalbleiter 16a–m aufgebracht wird, ist ausführlich als Aluminium beschrieben worden, kann jedoch am verschiedenen anderen Metallarten bestehen, wie z. B. Mobidium, Chrom oder ähnlichen. Die Verwendung eines KrF-(Krypton-Fluor-)Excimerlasers wird beschrieben, jedoch kann jeder beliebige Excimerlaser eingesetzt werden.
  • Die in 8 dargestellte Vorrichtung wird ausführlich mit einer metallbeschichteten Leuchtstoffschicht 30l beschrieben, die auf einer Frontplatte 32l aufgebracht ist; es versteht sich jedoch, daß die anderen ausführlich beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung auch dieses Merkmal aufweisen können. Ferner kann jede Ausführungsform der Vorrichtung 10a–m so angepaßt werden, daß durch die Abscheidung eines Isolators 34a–m mit einem darüber angeordneten Metall-Gate 36a–m eine Triodenkonfiguration gebildet wird.
  • Die unter Bezugnahme auf 9 beschriebene Silicium-Gegenelektrode wird ausführlich als mit einem Nd:YAG-Laser kristallisiert beschrieben; sie kann jedoch auch mit einem Excimerlaser kristallisiert werden und kann durch Anwendung eines Laserinterferometrieverfahrens kristallisiert werden. Ferner wird der auf dem kristallisierten Silicium 16m aufgebrachte Isolator 38m als SiN beschrieben, kann jedoch auch irgendein geeigneter Isolator sein und kann durch Anwendung irgendeines konturgetreuen Beschichtungsverfahrens aufgebracht werden. Die auf dem Isolator aufgebrachte Metallschicht 40m ist als durch thermische Aufdampfung aufgebracht beschrieben worden, jedoch kann auch Sputtern oder irgendein anderes geeignetes Verfahren angewandt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Ausbilden einer Feldemission-Gegenelektrode (12a–12f; 12g; 12k); wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines ebenen Körpers aus amorphem Material auf Halbleiterbasis auf einem Substrat (14g; 14h; 14j); und Laserkristallisation zumindest eines Teils des amorphen Materials auf Halbleiterbasis; wobei nach der Kristallisation des amorphen Materials auf Halbleiterbasis eine Vielzahl von Emitterpunkten (20a–20f; 20g; 20i; 20h) gebildet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der ebene Körper aus amorphem Material auf Halbleiterbasis durch Abscheiden einer Dünnschicht (16g; 16h) aus Material auf ein Substrat (14g; 14h; 14j) bereitgestellt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Material auf Halbleiterbasis Silicium oder eine Siliciumlegierung ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner den Schritt zur Durchführung der Laserkristallisation unter Verwendung eines Excimerlasers oder Nd:YAG-Lasers aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Excimerlaser ein KrF-Laser ist.
  6. Feldemissions-Gegenelektrode (12a–12f; 12g; 12k), die eine Vielzahl von Emitterpunkten (20a–20f; 20g; 20i; 20j) aufweist, die durch Laserkristallisation eines ebenen Körpers oder einer Dünnschicht (16g; 16h) am amorphem Material auf Halbleiterbasis gebildet werden.
  7. Feldemissions-Gegenelektrode nach Anspruch 6, wobei das Material auf Halbleiterbasis Silicium oder eine Siliciumlegierung ist.
  8. Feldemissionsvorrichtung (10g; 10j; 10k; 10l), die eine Feldemission-Gegenelektrode (12a–12f; 12g; 12k) mit einer Vielzahl von Emitterpunkten (20a–20f; 20g; 20i; 20j) aufweist, die durch Laserkristallisation eines ebenen Körpers oder einer Dünnschicht (16g; 16h) aus amorphem Material auf Halbleiterbasis gebildet werden.
  9. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Feldemissionsvorrichtung eine Vakuumvorrichtung ist, wobei die Emitterpunkte der Gegenelektrode im Gebrauch als Emissionsquellen in der Vorrichtung wirken.
  10. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 9, die ferner ein Substrat (14g; 14h; 14j), einen evakuierten Raum (24) und ein lichtdurchlässiges Fenster (26g) aufweist, wobei die Feldemissions-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist und der evakuierte Raum zwischen der Feldemissions-Gegenelektrode und dem lichtdurchlässigen Fenster liegt.
  11. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 8, die ferner ein lichtemittierendes Material (25; 25k) mit großem Bandabstand aufweist, in das im Gebrauch Elektronen von den Emitterpunkten der Gegenelektrode eingestrahlt werden.
  12. Feldemissionsvorrichtung nach Anspruch 11, die aufweist: ein Substrat, die Feldemissions-Gegenelektrode auf dessen einer Seite eine Vielzahl von Emitterpunkten ausgebildet ist, das lichtemittierende Material mit großem Bandabstand, das ein lichtemittierendes Polymer aufweist, und ein lichtdurchlässiges Fenster mit einer Dünnschicht aus lichtdurchlässigem Metall oder metallisiertem Leuchtstoff, wobei die Feldemission-Gegenelektrode auf dem Substrat ausgebildet ist und eine Oberfläche des lichtemittierenden Polymers auf der Vielzahl von Emitterpunkten der Feldemission-Gegenelektrode angeordnet ist, wobei das lichtdurchlässige Fenster auf einer anderen Oberfläche des lichtemittierenden Polymers angeordnet ist.
  13. Feldemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Vorrichtung eine Sichtanzeigevorrichtung ist.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003015117A1 (en) * 2001-08-11 2003-02-20 The University Court Of The University Of Dundee Field emission backplate
US7015496B2 (en) * 2002-12-27 2006-03-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Field emission device and manufacturing method thereof
US7674149B2 (en) * 2005-04-21 2010-03-09 Industrial Technology Research Institute Method for fabricating field emitters by using laser-induced re-crystallization
KR100787630B1 (ko) * 2006-05-24 2007-12-21 경희대학교 산학협력단 표시 소자 및 그 제조 방법
TW200816266A (en) * 2006-09-22 2008-04-01 Innolux Display Corp Field emission display and method of fabricating the same
CN101381492B (zh) * 2007-09-06 2011-07-06 比亚迪股份有限公司 一种复合聚丙烯材料及其制备方法
GB0722120D0 (en) * 2007-11-10 2007-12-19 Quantum Filament Technologies Improved field emission backplate
KR101610260B1 (ko) * 2008-12-15 2016-04-08 삼성전자주식회사 전자빔 어닐링 장치 및 이를 이용한 어닐링 방법
CN106744659B (zh) * 2016-12-13 2018-09-07 杭州电子科技大学 基于激光控制纳米结构硅基表面形态的研究方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0365630B1 (de) * 1988-03-25 1994-03-02 Thomson-Csf Herstellungsverfahren von feldemissions-elektronenquellen und anwendung zur herstellung von emitter-matrizen
JPH01290598A (ja) * 1988-05-17 1989-11-22 Res Dev Corp Of Japan 微細マルチプローブの製造方法
JPH05274998A (ja) * 1992-03-23 1993-10-22 Shimadzu Corp 電子放出素子
US5329207A (en) * 1992-05-13 1994-07-12 Micron Technology, Inc. Field emission structures produced on macro-grain polysilicon substrates
JP3267418B2 (ja) 1993-06-25 2002-03-18 双葉電子工業株式会社 電界放出カソード素子
US5804919A (en) * 1994-07-20 1998-09-08 University Of Georgia Research Foundation, Inc. Resonant microcavity display
JP3239285B2 (ja) 1993-11-22 2001-12-17 双葉電子工業株式会社 電界放出カソードの製造方法
RU2074444C1 (ru) 1994-07-26 1997-02-27 Евгений Инвиевич Гиваргизов Матричный автоэлектронный катод и электронный прибор для оптического отображения информации
US5804910A (en) * 1996-01-18 1998-09-08 Micron Display Technology, Inc. Field emission displays with low function emitters and method of making low work function emitters
TW472273B (en) * 1999-04-23 2002-01-11 Matsushita Electric Works Ltd Field emission-type electron source and manufacturing method thereof
US6765342B1 (en) * 1999-10-18 2004-07-20 Matsushita Electric Work, Ltd. Field emission-type electron source and manufacturing method thereof
US6451631B1 (en) * 2000-08-10 2002-09-17 Hitachi America, Ltd. Thin film crystal growth by laser annealing
US6572425B2 (en) 2001-03-28 2003-06-03 Intel Corporation Methods for forming microtips in a field emission device
GB2378569B (en) 2001-08-11 2006-03-22 Univ Dundee Improved field emission backplate
WO2003015117A1 (en) * 2001-08-11 2003-02-20 The University Court Of The University Of Dundee Field emission backplate
GB2378570B (en) 2001-08-11 2005-11-16 Univ Dundee Improved field emission backplate
GB2389959B (en) * 2002-06-19 2006-06-14 Univ Dundee Improved field emission device
US7358165B2 (en) * 2003-07-31 2008-04-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US7247527B2 (en) * 2003-07-31 2007-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device, and laser irradiation apparatus
KR101188356B1 (ko) * 2003-12-02 2012-10-08 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 레이저 조사장치, 레이저 조사방법 및 반도체장치의제조방법
EP1553643A3 (de) * 2003-12-26 2009-01-21 Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laserbestrahlungsmethode une Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Halbleiter-Schicht
JP2007078350A (ja) 2004-02-17 2007-03-29 Masao Yoshida キズ検査用基準ゲージの製造方法
US7902002B2 (en) * 2004-07-30 2011-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US7674149B2 (en) * 2005-04-21 2010-03-09 Industrial Technology Research Institute Method for fabricating field emitters by using laser-induced re-crystallization
DE602006004913D1 (de) * 2005-04-28 2009-03-12 Semiconductor Energy Lab Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Halbleitern mittels Laserstrahlung
CN101479777B (zh) * 2006-05-31 2011-07-06 株式会社半导体能源研究所 显示设备和电子装置
EP2038684B1 (de) * 2006-05-31 2016-03-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anzeigeeinrichtung
TWI412079B (zh) * 2006-07-28 2013-10-11 Semiconductor Energy Lab 製造顯示裝置的方法
KR101346246B1 (ko) * 2006-08-24 2013-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시장치 제작방법
TW200816266A (en) * 2006-09-22 2008-04-01 Innolux Display Corp Field emission display and method of fabricating the same
WO2008069219A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Antireflective film and display device

Also Published As

Publication number Publication date
CN1639820A (zh) 2005-07-13
HK1077919A1 (en) 2006-02-24
JP2005505101A (ja) 2005-02-17
US20040197942A1 (en) 2004-10-07
JP4532108B2 (ja) 2010-08-25
WO2003015117A1 (en) 2003-02-20
CN1639820B (zh) 2010-05-26
EP1417695A1 (de) 2004-05-12
US7592191B2 (en) 2009-09-22
ATE385038T1 (de) 2008-02-15
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