ES2213320T3

ES2213320T3 - Fuente de electrones por emision por efecto de campo.

Info

Publication number: ES2213320T3
Application number: ES99118925T
Authority: ES
Inventors: Takuya Komoda; Tsutomu Ichihara; Koichi Aizawa; Nobuyoshi Koshida
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1999-09-25
Publication date: 2004-08-16
Anticipated expiration: 2019-09-25
Also published as: DK0989577T3; DE69914556T2; US20030197457A1; EP0989577A3; CN1182561C; KR20010101847A; CN1249525A; US6590321B1; TW436836B; KR100356244B1; EP0989577A2; SG74751A1; EP0989577B1; US6791248B2; ATE259097T1; KR100338140B1; KR20000023410A; DE69914556D1

Abstract

Se facilita una fuente de electrones en emisión de campo a bajo coste en la que los electrones se pueden emitir con alta estabilidad y alta eficiencia, y un procedimiento para producir la misma. En la fuente de emisión de electrones en campo, se forma una parte de deriva de campo eléctrico fuerte 106 en el sustrato de silicio de tipo n sobre la superficie principal del mismo y se forma un electrodo de superficie 107 hecho de una película delgada de oro sobre la parte de deriva de campo eléctrico fuerte 106. Y el electrodo óhmico 2 se forma sobre la superficie posterior del sustrato de silicio de tipo n 101. En esta fuente de electrones de emisión de campo 110, cuando el electrodo de superficie 107 está colocado en el vacío y se aplica una tensión continua al electrodo de superficie 107 que tiene una polaridad positiva con respecto al sustrato de silicio de tipo n 101 (electrodo óhmico 2) los electrones inyectados desde el sustrato de silicio de tipo n se conducen en la parte de deriva de campo eléctrico fuerte 106 y se emiten a través del electrodo superficial 107. La parte de deriva de campo eléctrico fuerte 106 comprende una región de deriva 161 que tiene una sección de cruce en la estructura de malla en ángulos rectos respecto a la dirección de grosor del sustrato de silicio de tipo n 1, que es un sustrato eléctricamente conductor, y una región de radiación de calor 162 que se rellena en los huecos de la malla y que tiene una conducción de calor más alta que la región de deriva 161.

Description

Fuente de electrones por emisión por efecto de campo.

Descripción detallada de la invención Campo de la invención

Esta invención se refiere a una fuente de electrones por emisión por efecto de campo para emitir electrones debido a la emisión por efecto de campo utilizando un material semiconductor sin calentamiento, y a un procedimiento para la fabricación del mismo. Más en particular, la presente invención se refiere a una fuente de electrones de emisión por efecto de campo aplicable a un aparato plano de emisión de luz, un aparato de visualización, y un dispositivo sólido de vacío, y a un procedimiento para producir los mismos.

Técnica anterior

Como fuentes de electrones de emisión por efecto de campo, son bien conocidas aquellas que utilizan el denominado electrodo de tipo Spindt, tal como se muestra, por ejemplo, en el documento US-A-3665241. El electrodo tipo Spindt comprende un sustrato que tiene una multitud de pastillas emisoras diminutas de forma de pirámide triangular, dispuestas sobre el mismo, y capas de compuerta que tienen huecos de emisión a través de los cuales quedan expuestas puntas de las pastillas emisoras y están aisladas de las pastillas emisoras. En esta estructura, se aplica un alto voltaje en una atmósfera de vacío a las pastillas emisoras como electrodo negativo con respecto a la capa de compuerta y los haces de electrones pueden ser emitidos desde las puntas de las pastillas emisoras a través de los huecos de emisión.

Sin embargo, el procedimiento de producción de los electrodos de tipo Spindt es complicado y es difícil producir una multitud de pastillas emisoras de forma piramidal triangular con alta precisión, y por lo tanto, es difícil producir un dispositivo que tenga una gran área de emisión cuando se aplica esta tecnología, por ejemplo, a un aparato plano de emisión de luz o un aparato de visualización. Además, con los electrodos de tipo Spindt, puesto que el campo eléctrico se concentra en la punta de la pastilla emisora, los electrones emitidos ionizan varios gases residuales a iones positivos cuando el grado de vacío es bajo y el gas residual se encuentra en la proximidad de las puntas de las pastillas emisoras. Por lo tanto, los iones positivos chocan contra la punta de las pastillas emisoras y, eventualmente, dañan las puntas de las pastillas emisoras, lo cual produce problemas tales que se hacen inestables la densidad de corriente y la eficiencia de los electrones emitidos y la vida en servicio de las pastillas emisoras disminuye. Por lo tanto, el electrodo tipo Spindt presenta el inconveniente de que la atmósfera en la cual se utiliza debe bombearse hasta alcanzar un elevado grado de vacío (10^{-5}Pa a 10^{-6} Pa), con el fin de evitar los problemas que se han descrito más arriba, lo cual origina un coste más elevado y dificultades en el manejo.

Con el fin de solucionar el inconveniente que se ha descrito más arriba, se han propuesto fuentes de electrones de emisión por efecto de campo de tipo MIM (Metal Aislante Metal) y MOS (semiconductor de óxido metálico). La primera es una fuente de electrones de emisión por efecto de campo de una configuración plana, que tiene una estructura estratificada de metal - película aislante - metal y la última es la misma estructura de metal - película de óxido - semiconductor. Sin embargo, es necesario reducir el grosor de la película aislante o de la película de óxido con el fin de mejorar la eficiencia de la emisión de electrones para incrementar, de esta manera, el número de electrones emitidos con estos tipos de fuentes de electrones de emisión por efecto de campo, aunque si se fabrica la película aislante o la película de óxido demasiado delgada, esto puede conducir a una ruptura dieléctrica cuando se aplica un voltaje entre los electrodos superior e inferior de la estructura estratificada que se ha descrito más arriba. Por lo tanto, ha existido un problema de este tipo que, con el fin de evitar la ruptura dieléctrica de la película aislante, la eficiencia de emisión de electrones (eficiencia de desplegado) no puede hacerse demasiado alta debido a que existe una limitación en la reducción del grosor de la película aislante o de la película de óxido.

Una fuente de electrones de emisión por efecto de campo diferente ha sido propuesta recientemente en el documento de patente Japonesa Kokai número 8-250766. De acuerdo con esta publicación, la fuente de electrones de emisión por efecto de campo se realiza utilizando un sustrato semiconductor de cristal único, tal como un sustrato de silicio, que forma una capa semiconductora porosa (por ejemplo, una capa porosa de silicio) anodizando una superficie del substrato semiconductor, y formando un electrodo superficial producido por una película delgada de metal sobre la capa semiconductora porosa. Se produce un voltaje entre el sustrato semiconductor y el electrodo de superficie para hacer que la fuente de electrones de emisión por efecto de campo (dispositivo semiconductor frío emisor de electrones) emita electrones.

Sin embargo, en la estructura que se muestra en la publicación de patente Japonesa Kokai número 8-250766, se presenta el inconveniente de que puede producirse el fenómeno de chasquido durante la emisión de electrones. En la fuente de electrones de emisión por efecto de campo en la cual se puede producir el fenómeno de chasquido durante la emisión de electrones, puede producirse la desigualdad en la cantidad de electrones emitidos. Por lo tanto, cuando se utiliza este tipo de fuente de electrones de emisión por efecto de campo en el dispositivo plano de emisión de luz y en un aparato de visualización, existe dicho inconveniente de que la luz no se emite uniformemente.

A continuación, se ha estudiado con dedicación los inconvenientes que se han indicado más arriba y se ha encontrado que en la fuente de electrones de emisión por efecto de campo que se muestra en la publicación de patente Japonesa Kokai número 8-250766, puesto que una capa porosa de silicio formada haciendo porosa la superficie completa del sustrato de cristal único en el lado superficial principal constituye una capa de deriva de campo eléctrico fuerte en la cual se inyectan los electrones, teniendo la capa de deriva de campo eléctrico fuerte una conductividad térmica inferior a la del sustrato de cristal y teniendo la fuente de electrones de emisión por efecto de campo unas características de aislamiento térmico elevadas, lo cual hace que la temperatura del sustrato se eleve relativamente en gran medida cuando se aplica voltaje y circula la corriente. Además, se ha encontrado que los electrones se encuentran excitados térmicamente y la resistividad térmica del sustrato de semiconductor de cristal único disminuye cuando aumenta la temperatura del sustrato, acompañado por un incremento en la cantidad de electrones emitidos. Por lo tanto, esta estructura es susceptible al fenómeno de chasquido durante la emisión de electrones, lo cual conduce a una desigualdad en la cantidad de electrones emitidos.

En base a los descubrimientos anteriores, se ha conseguido la presente invención. Esto es, el objetivo de la presente invención es proporcionar una fuente de electrones de emisión por efecto de campo que puede alcanzar una emisión estable de electrones con alta eficiencia a bajo costo, y a un procedimiento para producir la misma.

Sumario de la invención

Con el fin de alcanzar el objetivo que se ha mencionado más arriba, de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una fuente de electrones de emisión por efecto de campo que comprende:

: un sustrato conductor eléctrico que tiene superficies principales;

: una capa de deriva de campo eléctrico fuerte formada en una de las superficies principales del citado sustrato conductor eléctrico, y un electrodo de superficie de una película delgada de metal formada en la citada capa de deriva de campo eléctrico fuerte, en la que se aplica un voltaje al citado electrodo de superficie como electrodo positivo con respecto al citado sustrato conductor eléctrico, con lo cual los electrones inyectados desde el citado sustrato conductor eléctrico son dispersados en la citada capa de dispersión de efecto eléctrico fuerte y emitidos a través del citado electrodo de superficie; que se caracteriza porque la citada capa de dispersión por efecto de campo eléctrico fuerte comprende, al menos,

a): regiones de cristal semiconductor formadas de una manera orientada en la dirección del crecimiento de la película, verticalmente respecto a la superficie principal del citado sustrato conductor eléctrico, y

b): regiones de microcristal semiconductores que tienen nanoestructuras interpuestas entre las citadas regiones de cristal semiconductor con una película aislante que tiene un grosor menor que el tamaño de grano del cristal de la citada región de microcristal semiconductor, formadas en la superficie de la citada región de microcristal semiconductora.

En una realización adicional, la presente invención, se refiere a un procedimiento para fabricar una fuente de electrones de emisión por efecto de campo, que comprende los pasos de:

: proporcionar un sustrato eléctricamente conductor que tiene una región semiconductora de polisilicio en una superficie principal de la misma, aplicar una máscara que tiene una estructura de malla con los vacíos predeterminados en una parte de la región semiconductora, sobre la superficie principal del citado sustrato eléctricamente conductor;

: producir una parte de la región semiconductora en el lado superficial principal del sustrato poroso eléctricamente conductor, por anodización en la dirección del grosor a través de la máscara, estando distribuidos uniformemente los vacíos predeterminados;

: oxidar la región semiconductora que se ha hecho porosa en la estructura de la máscara, para formar la citada parte de deriva de campo eléctrico fuerte que comprende la citada región de deriva y la citada región de radiación de calor;

: formar un electrodo de superficie producido a partir de una película delgada de metal en la citada parte de deriva de campo eléctrico fuerte, que comprende la citada región de deriva y la citada región de radiación de calor.

Otras realizaciones adicionales de la presente invención serán aparentes de las reivindicaciones dependientes. Por lo tanto, 1) la dependencia del grado de vacío de la característica de emisión de electrones es baja y no se producen fenómenos de chasquido durante la emisión de electrones. Además, los electrones se pueden emitir con una alta estabilidad y alta eficiencia. 2) Como sustrato eléctricamente conductor, se pueden utilizar el sustrato semiconductor tal como un sustrato de silicio de cristal único y el sustrato tal como un sustrato de vidrio con una película conductora formada sobre el mismo, en cuyo caso es posible conseguir un área de emisión mayor y un coste de producción menor que en el caso de utilizar la capa semiconductora porosa convencional y en el caso de utilizar el electrodo tipo Spindt, como en el ejemplo convencional.

En la presente invención, el citado cristal semiconductor es, preferiblemente, polisilicio. Pero se pueden utilizar otros semiconductores de cristal único, de policristal y amorfo, por ejemplo, un semiconductor de policristal del grupo IV, un semiconductor compuestos de grupo IV - IV tal como el SiC, semiconductores compuestos del grupo III - V, tales como el GaAs, GaN e InP, y un semiconductor del grupo II - VI, tal como el ZnSe.

En la presente invención, la región semiconductora de microcristal está formada haciendo poroso el cristal único o el semiconductor de policristal por medio de la anodización, lo cual construye una región de deriva, cuyos detalles se describen en el documento US -A- 6249080, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria a título de referencia. La película aislante preferiblemente está producida por una película de óxido o por una película de nitruro.

Con el fin de conseguir los objetivos que se han mencionado más arriba, de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una fuente de electrones por efecto de campo que comprende un sustrato eléctricamente conductor, una parte de deriva de campo eléctrico fuerte formada sobre una de las superficies principales del citado sustrato eléctricamente conductor, y una superficie y un electrodo de superficie de una película delgada de metal formada en la citada parte de deriva de campo eléctrico fuerte, en la cual se aplica un voltaje de CC al citado electrodo de superficie utilizado como electrodo positivo respecto al sustrato eléctricamente conductor, con lo cual los electrones inyectados desde el citado sustrato eléctricamente conductor pueden derivar en la citada parte de deriva de efecto eléctrico fuerte, y ser emitidos a través del citado electrodo de superficie, en la que la parte de deriva de campo eléctrico fuerte comprende regiones de deriva en las cuales los electrones se derivan y regiones de radiación de calor que tienen una conductividad térmica superior a la de la región de deriva, estando mezcladas y distribuidas uniformemente las regiones de deriva y las regiones de radiación de calor. En un caso típico, las regiones de deriva tienen una sección transversal en forma de malla en ángulos rectos a la dirección del grosor del sustrato eléctricamente conductor, y las regiones de radiación de calor que se acumulan en las aberturas de la malla. Por lo tanto, el calor generado en la región de deriva es irradiado a través de la región de radiación de calor en la parte de deriva de campo eléctrico fuerte, y por lo tanto no se produce el fenómeno de chasquido durante la emisión de electrones y los electrones se pueden emitir con una elevada estabilidad y una elevada eficiencia.

La región de deriva puede ser una capa producida por capas estratificadas alternativamente, cuyas porosidades son diferentes entre sí en la dirección del grosor del sustrato eléctricamente conductor, con lo cual se puede mejorar la eficiencia de la emisión de electrones. Y la citada región de deriva puede ser una capa cuya porosidad cambia continuamente en la dirección del grosor del sustrato eléctricamente conductor, con lo cual se puede mejorar la eficiencia de la emisión de electrones.

Las aberturas o vacíos en la región de deriva en forma de malla preferiblemente tiene la forma de un polígono diminuto o de un círculo diminuto.

Las regiones de deriva y las regiones de radiación de calor se pueden seleccionar del grupo que consiste en un silicio o carburo de silicio de cristal único, de policristal y amorfo. La región de radiación de calor es, preferiblemente, un silicio o carburo de silicio con una película aislante sobre su superficie, y por lo tanto, la región de radiación de calor tiene una característica de conducción de calor elevada y una característica de aislamiento eléctrico, lo cual produce un incremento en la radiación de calor. La película aislante, preferiblemente, es una película de óxido o una película de nitruro.

El electrodo de superficie, preferiblemente, está producido de un metal delgado, pero se pueden utilizar películas transparentes y conductoras de ITO, SnO2 Y ZnO2 para el electrodo de superficie.

El sustrato eléctricamente conductor preferiblemente es un sustrato en una de las superficies principales de la cual se forma la película eléctricamente conductora, y por lo tanto se hace posible alcanzar un área de emisión mayor y unos costes de producción menores que en el caso en el que se utiliza un sustrato semiconductor tal como un sustrato de silicio de cristal único como un sustrato eléctricamente conductor.

Con el fin de producir la fuente de electrones de emisión por efecto de campo, una parte de la región semiconductora en la superficie principal del sustrato eléctricamente conductor se hace porosa por la anodización en la dirección del grosor, y a continuación, se oxidan la región semiconductora y la región semiconductora porosa, para formar una región de radiación de calor y una región de deriva, finalmente un electrodo de superficie hecho de una película delgada de metal que se forma en la parte de deriva de campo eléctrico fuerte, comprende la región de deriva y la región de radiación de calor.

Debido a que parte de la región semiconductora en la superficie principal del sustrato eléctricamente conductor se ha hecho porosa y a continuación, se ha oxidado, se pueden formar la región de deriva y la región de radiación de calor utilizando el mismo material semiconductor. Por lo tanto, no es necesario formar la región de deriva y la región de radiación separadamente desde el inicio de la preparación, y la forma del patrón de la región de deriva y de la región de radiación de calor pueden ser fácilmente controladas. Como resultado, se puede conseguir una fuente de electrones de emisión por efecto de campo en la cual no se producen fenómenos de chasquido durante la emisión de los electrones y se pueden emitir los electrones con una alta estabilidad y una alta eficiencia a bajo costo.

En donde se efectúa la citada anodización, 1) si la anodización se realiza después de que se produjo una capa semiconductora de policristal en forma de columna que se mantiene verticalmente en la superficie del sustrato eléctricamente conductor, se pueden realizar fácilmente una estructura de mezcla de las regiones de cristal semiconductor y de las regiones de microcristal semiconductor. 2) si la máscara tiene una sección transversal en forma de una malla con aperturas similares a un polígono diminuto y se dispone en un área en la cual se va a formar la región de radiación de calor sobre la región semiconductora, y a continuación, se efectúa la anodización con el resultado de que solamente se puede hacer porosa por anodización la parte de la región semiconductora en la superficie del sustrato eléctricamente conductor que se corresponde con la región de deriva. Además, en el caso de que la máscara tenga una sección transversal de una malla con aberturas en forma de un círculo diminuto y se dispone en un área en la cual se va a formar la región de radiación de calor en la región semiconductora, y a continuación se efectúa la anodización, solamente se puede hacer porosa por anodización la parte de la región semiconductora en la superficie del sustrato eléctricamente conductor que se corresponde con la región de deriva.

Donde se efectúa la anodización, 3) se aplica el campo magnético al sustrato eléctricamente conductor durante la anodización, de manera que la relación de fabricación de la región porosa del semiconductor en la dirección vertical respecto a la una superficie del sustrato eléctricamente conductor, es mucho más rápida que en las otras direcciones, con el resultado de que se mejora la anisotropía en la relación de fabricación de la región semiconductora. Esto es, se mejora la anisotropía en la región que va a ser una región de deriva por oxidación después de hacerla porosa, en la relación de formación de la capa porosa durante la anodización. Por lo tanto, se puede mejorar el control de la forma en la dirección horizontal y en la dirección del grosor de la región de deriva, con el resultado de que se pueden formar los patrones minúsculos de la región de deriva y de la región de radiación de calor con una buena capacidad de control en la dirección del grosor.

Breve descripción de los dibujos

Estos y otros objetivos y características adicionales de la presente invención se harán claros por medio de la descripción que sigue, tomada en conjunto con las realizaciones preferentes de la misma y de los dibujos que se acompañan, en los cuales las mismas partes están designadas por los mismos números de referencia, y en los cuales:

la figura 1 es un diagrama esquemático para explicar el principio del mecanismo de la emisión de electrones en la fuente de electrones de emisión por efecto de campo, de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección transversal, que muestra la primera realización de la presente invención;

las figuras 3A, 3B, 3C y 3D, son vistas en sección transversal que muestran los pasos principales para explicar el procedimiento de producción de la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de la primera realización;

la figura 4 es un diagrama esquemático para explicar el principio de medición de los electrones emitidos de la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de la primera realización;

la figura 5 es un gráfico que muestra una característica de voltaje-corriente de la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de la primera realización;

la figura 6, es un gráfico del diagrama de Fowlev - Nordheim de los datos de la figura 5;

la figura 7 es un grafico que muestra un cambio de la corriente respecto al tiempo en la primera realización;

la figura 8 es un grafico que muestra la dependencia de la densidad de corriente del grado de vacío de la primera realización;

la figura 9 es un diagrama esquemático para explicar la distribución de energía de los electrones emitidos en la primera realización;

las figuras 10A y 10B son una vista esquemática en sección transversal vertical y una vista esquemática en sección transversal de la segunda realización, respectivamente;

las figuras 11A, 11B y 11C son vistas en sección transversal que muestran los pasos principales para explicar el procedimiento de producción de la segunda realización;

la figura 12 es una vista en planta de una fotomáscara para explicar el procedimiento de producción de la segunda realización;

la figura 13 es una vista esquemática en sección transversal vertical, que muestra la tercera realización;

la figura 14 es una vista esquemática en sección transversal vertical, que muestra la cuarta realización.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

Primera realización

La figura 2 es un diagrama esquemático que muestra la configuración de una fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo, de acuerdo con esta realización, las figuras 3A a 3D son vistas en sección transversal de los pasos principales para producir la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo. En esta realización, se utiliza un sustrato 1 de silicio de tipo n (sustrato (100) que tiene una resistividad de, aproximadamente, 0,1 \Omega cm) para un sustrato eléctricamente conductor.

Como se muestra en la figura 2, la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo, de acuerdo con esta realización, incluye una capa 5 de polisilicio oxidada por medio de la técnica de oxidación térmica rápida en la superficie principal del sustrato de silicio de tipo n, una capa porosa 6 de polisilicio oxidada por la técnica de oxidación térmica rápida en la capa de polisilicio 5, y un película delgada 7 de oro, que es una película delgada de metal, formada sobre la capa porosa 6 de polisilicio. Y se forma un electrodo óhmico 2 en la superficie trasera del sustrato 1 de silicio de tipo n.

En esta realización, se utiliza un sustrato 1 de silicio de tipo n como sustrato eléctricamente conductor. El sustrato 1 eléctricamente conductor forma un electrodo negativo de la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo y soporta la citada capa porosa 6 de polisilicio en vacío. Además, cuando se aplica voltaje al sustrato eléctricamente conductor, se inyectan los electrones en la capa de polisilicio porosa.

Y la citada capa porosa 6 de polisilicio actúa como una capa de deriva de campo eléctrico fuerte, en la cual los electrones inyectados desde el sustrato eléctricamente conductor derivan cuando se aplica voltaje entre el sustrato 1 eléctricamente conductor y la película delgada 7 de metal.

Un procedimiento para realizar la fuente de electrones de emisión por efecto de campo se describirá más abajo, con referencia a la figura 3.

En primer lugar, se forma el electrodo óhmico 2 en una superficie trasera del sustrato 1 de silicio de tipo n, y a continuación, se forma una capa 3 de polisilicio no dopado de, aproximadamente, 1,5 \mum de grosor, en una superficie delantera del sustrato 1 de silicio de tipo n opuesta a la superficie trasera, con lo cual se obtiene una estructura como se muestra en la figura 3A. La capa 3 de polisilicio se forma por medio de procedimiento LPCVD, utilizando un vacío de 20 Pa, una temperatura de sustrato de 640ºC, y un gas flotante de silano a 600 sccm.

Después de que se haya formado la capa 3 de polisilicio no dopado, se somete la capa 3 de polisilicio a anodización con una corriente constante, mientras está siendo irradiado con luz. Durante esta anodización, se utiliza un electrolito líquido producido mezclando una solución acuosa del 55% en peso de fluoruro de hidrógeno y de etanol, en una proporción de, aproximadamente, 1:1 y se utiliza un electrodo de platino (no mostrado) como electrodo negativo y se utiliza un sustrato único de silicio de tipo n (electrodo óhmico 2) como electrodo positivo. Por medio de esta anodización, se puede obtener una capa porosa 4 de polisilicio (en la presente memoria y en lo que sigue, denominada capa 4 de PPS), como se muestra en la figura 3B. En esta realización, el procedimiento de anodización se efectuó bajo las condiciones de una densidad de corriente constante de 10 mA/cm^{2}, siendo la duración de la anodización de 30 segundos, mientras se irradiaba la superficie de la capa 3 de polisilicio con luz por medio de una lámpara de Tungsteno de 500 W durante el procedimiento de anodización. Como resultado, se formó en esta realización una capa porosa 4 de polisilicio de, aproximadamente, 1 \mum de grosor. Mientras parte de la capa 3 de polisilicio se hace porosa en esta realización, se puede hacer porosa la capa 3 completa de polisilicio.

A continuación, efectuando la oxidación térmica rápida (RTO) a la capa 4 de PPS y a la capa 3 en polisilicio, se obtiene una estructura que se muestra en la figura 3C. El numero de referencia 5 en la figura 3C indica una parte de la capa de polisilicio procesada por la oxidación térmica rápida, y el numero de referencia 6 indica una parte de la capa PPS procesada por la oxidación térmica rápida (en la presente memoria y en lo que sigue, se denominará capa 6 RTO-PPS). El procedimiento de oxidación térmica rápida se efectuó con una temperatura de oxidación de 900ºC durante el período de oxidación de una hora. En esta realización, puesto que la capa 4 de PPS y la capa 3 de polisilicio se oxidaron por la oxidación térmica rápida, las capas se pueden calentar hasta la temperatura de oxidación durante varios segundos, haciendo posible de esta manera suprimir la oxidación atrapada que se produce cuando se carga en un horno, en el caso de que se utilice el aparato de oxidación convencional de tipo de tubo de horno.

A continuación, la película delgada 7 de oro que es una película delgada de metal, se forma sobre la capa 6 ROT-PPS, por ejemplo, por evaporación, con lo cual se obtiene la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo que tiene una estructura que se muestra en las figuras 3D y 2. Aunque el grosor de la película delgada 7 de oro es de, aproximadamente, 10 nm en esta realización, el grosor no se limita a un valor particular. La fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo forma un diodo con la película delgada 7 de oro que sirve como electrodo positivo (ánodo) y el electrodo óhmico 2 sirve como electrón negativo (cátodo). Aunque la película delgada de metal se forma por evaporación en esta realización, el procedimiento de formar la película delgada de metal no está limitado a la evaporación, y la película delgada de metal se puede formar por erosión superficial.

A continuación, se describirán características de la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización.

La fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo está alojada en una cámara de vacío (no mostrada) y se dispone un electrodo colector 21 (colector de electrones emitidos) en una posición de manera que se enfrente a la película delgada 7 de oro, como se muestra en la figura 4. Se evacua vacío en el interior de la cámara con un grado de, aproximadamente, 5 x 10^{-5} Pa. Se aplica un voltaje de CC, Vps, a la película delgada 7 de oro, con una polaridad positiva con respecto al electrodo óhmico 2 (es decir, el sustrato 1 de silicio de tipo n), y se aplica un voltaje de CC al electrodo colector 21 con una polaridad positiva con respecto a la película delgada 7 de oro. En la figura 5, se muestran las medidas de la corriente de diodo Ips que circula entre la película delgada 7 de oro y el electrodo óhmico 2, y la corriente de emisión de electrones Ie que circula entre el electrodo colector 21 y la película delgada 7 de oro debido a la emisión de electrones e^{-} desde la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo, a través de la película delgada 7 de oro (la línea de trazos y puntos alternados en la figura 4 representan la corriente de electrones emitidos).

En la figura 5, el voltaje de CC, Vps, se representa a lo largo del eje horizontal y la densidad de corriente se representa a lo largo del eje vertical. La curva A en el dibujo representa la corriente de diodo Ips y la curva B representa la corriente de emisión de electrones Ie. El voltaje de CC, Vc, se mantiene constante en 100 V.

Como se puede apreciar en la figura 5, solamente se observó la corriente de emisión de electrones Ie cuando el voltaje de CC, Vps, era positivo, mientras que la corriente de diodo Ips, así como la corriente de emisión de electrones Ie se incrementaron cuando se incrementó el voltaje de CC, Vps.

Específicamente, cuando el voltaje de CC, Vps, era 15V, la densidad de corriente de la corriente de diodo Ips era de, aproximadamente, 100 mA/cm^{2}, y la densidad de corriente de la corriente de emisión de electrones Ie era, aproximadamente, 10 \muA/cm^{2}. Este valor de la corriente de emisión de electrones Ie era mayor que el obtenido con una fuente de electrones de emisión por efecto de campo utilizando la capa porosa de silicio formada haciendo porosa la superficie de un sustrato de silicio de cristal único como una capa de deriva de campo eléctrico fuerte, descrita previamente en conjunto con la técnica anterior. De acuerdo con el documento "Electronic Information & Telecommunications Association ED96-141, pag. 41 - 46", se describe aproximadamente 40 mA/cm^{2}de densidad de la corriente Ips de diodo, y 1 \muA/cm^{2}para la densidad de corriente de la corriente de emisión de electrones Ie cuando el voltaje de CC, Vps, era 15 V. Por lo tanto, esta realización de la presente invención es efectiva para proporcionar la fuente de electrones de emisión por efecto de campo que presenta una alta eficiencia de emisión de electrones.

La figura 6 muestra un gráfico de Fowlev - Nordheim de la corriente de emisión de electrones Ie respecto al voltaje de CC, Vps. El hecho de que los gráficos se mantengan en una línea recta, indica que la corriente de emisión de electrones Ie producida por la emisión de electrones se debe al bien conocido efecto de tunelización cuántica.

La figura 7 es un gráfico que muestra la corriente de diodo Ips y la corriente de emisión de electrones Ie de la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, con el cambio en el tiempo. El tiempo se representa a lo largo del eje horizontal y la densidad de corriente se representa en el eje vertical, mientras la curva A muestra la corriente de diodo Ips y la curva B muestra la corriente de emisión de electrones Ie. El resultado obtenido estableciendo el voltaje de CC, Vps, constante en 15 V y el voltaje de CC Vc constante en 100 V se muestra en la figura 7. Como se puede apreciar en la figura 7, no se observa ningún fenómeno de chasquido en ninguna corriente de diodo Ips y en ninguna corriente de emisión de electrones Ie con la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, de manera que la corriente de diodo Ips y la corriente de emisión de electrones Ie se pueden mantener sustancialmente constantes en el tiempo.

Una característica de este tipo de corriente de emisión de electrones Ie estables con menos cambio crónico, conseguida utilizando la configuración de la presente invención, no se puede conseguir con la fuente de electrones de emisión por efecto de campo convencional basada en el sistema MIM o sustrato de silicio de cristal único del cual la superficie se ha hecho porosa.

A continuación, se describirá la dependencia del grado de vacío de la corriente de emisión de electrones Ie de la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización. La figura 8 muestra la corriente de diodo Ips y la corriente de emisión de electrones Ie que varían en función del grado de vacío de la atmósfera de argón que rodea a la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización. En la figura 8, el grado de vacío se representa a lo largo del eje horizontal y la densidad de corriente se representa a lo largo del eje vertical. La curva A en el dibujo representa la corriente de diodo Ips y la curva B representa la corriente de emisión de electrones Ie. La figura 8 muestra que se puede obtener una corriente de emisión de electrones Ie sustancialmente constante en el rango de grados de vacío desde 104 Pa hasta, aproximadamente, 1 Pa, lo cual indica una dependencia insignificante de la corriente de emisión de electrones Ie respecto al grado de vacío. Por lo tanto, debido a la baja dependencia respecto al grado de vacío de la corriente de emisión de electrones Ie de la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, se puede mantener una emisión estable de electrones de alta eficiencia, incluso cuando el grado de vacío cambia en alguna medida. Por lo tanto, debido a la característica de emisión de electrones satisfactoria se puede alcanzar, incluso con un bajo grado de vacío, no es necesario utilizar la fuente de electrones de emisión por efecto de campo con un alto grado de vacío, y se hace posible producir un aparato que utilice la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo con un coste más bajo y la manipulación del mismo se hace más sencilla.

A continuación, se describirá el mecanismo de la emisión de electrones en la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de acuerdo con esta realización de la presente invención.

En primer lugar, con el fin de estudiar el mecanismo de la emisión de electrones, cuando se observó con un microscopio de electrones de tipo transmisión (TEM) la sección transversal de la capa 4 de PPS del espécimen que se muestra en la figura 3B después de la anodización, se confirmó que la capa de silicio de microcristal que tiene nanoestructuras (de diámetro aproximado 5 nm) crecía alrededor del polisilicio columnar. Y cuando se observó con un TEM la sección transversal del espécimen que se muestra en la figura 3A después de formar la capa 3 de polisilicio, se confirmó que la capa 3 de polisilicio estaba compuesta por agregados (estructura columnar) de los granos columnares finos (granos de cristal) orientados en la dirección del crecimiento de la película (en la dirección vertical en la figura 3A). Con la comparación de estos resultados de observación con el TEM, se acepta que la anodización de la capa 3 de polisilicio progresa más rápidamente en el límite del grano, esto es, la anodización progresa en la dirección del grosor entre las columnas de la estructura columnar y la estructura de grano de silicio columnar permanece después de la anodización. Esto es debido a que la relación de la formación de la capa porosa (capa 4 de PPS) es más rápida que en el caso de que la capa porosa de silicio se forme al anodizar el sustrato de silicio de cristal único y se reduce la densidad del espacio de la capa de silicio de microcristal que tiene nanoestructuras en donde se desarrolla el efecto de confinamiento cuántico, mientras que permanecen los granos columnares relativamente grandes. En este caso, juzgando del control de la conductividad eléctrica y de la estabilidad estructural y de calor, debido a que se mantiene la estructura de grano columnar, el silicio poroso de policristal formado al anodizar la capa de polisilicio en la estructura columnar parece tener mejores propiedades que las del silicio poroso de policristal formado al anodizar la capa en masa de polisilicio.

A partir de los resultados que se han mencionado más arriba de la observación TEM, la capa 6 porosa de polisilicio (capa 6 de RTO-PPS) oxidada por la oxidación térmica rápida, como se muestra en la figura 3D, esto es, la capa de deriva de campo eléctrico fuerte se supone que comprende, al menos, un polisilicio 61 que es un cristal semiconductor columnar, una película delgada 62 de óxido de silicio formada en el polisilicio 61, una capa 63 de silicio de microcristal que es un microcristal semiconductor interpuesto entre el polisilicio columnar 61, y una película 64 de óxido de silicio que se forma en la superficie de la capa 63 de silicio de microcristal, y es una película aislante que tiene un grosor menor que el tamaño de grano de cristal de la citada capa 63 de silicio de microcristal, como se muestra en la figura 1.

Por lo tanto, parece que los electrones son emitidos en la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de acuerdo con esta realización, por el mecanismo que sigue. Cuando el voltaje de CC, Vps, aplicado a la película delgada 7 de oro que es de una polaridad positiva con respecto al sustrato 1 de silicio de tipo n, alcanza un valor umbral predeterminado, se inyectan los electrones e^{-} desde el sustrato 1 de silicio de tipo n a la capa 6 de RTO-PPS, por excitación térmica. En este momento, puesto que la mayor parte del campo eléctrico aplicado a la capa 6 de RTO-PPS se aplica a través de la capa 64 de óxido de silicio, los electrones inyectados e^{-} son acelerados por el fuerte campo eléctrico aplicado a través de la capa 64 de óxido de silicio y son derivados a través del espacio entre el polisilicio 61 en la capa 6 de RTO-PPS hacia la superficie, en la dirección de la flecha A en la figura 1, (hacia arriba en la figura 1). En este caso, la longitud de deriva de los electrones en la capa de RTO-PPS es muy larga en comparación con el tamaño de grano de la capa 63 de silicio de microcristal, como se describirá más adelante, los electrones alcanzan la superficie de la capa 6 de RTO-PPS casi sin colisiones. Los electrones que han alcanzado la superficie de la capa 6 de RTO-PPS son electrones calientes que tiene una energía cinética mucho más elevada, de varios KT o mucho más, que los que se encuentran en el estado de equilibrio térmico y penetran fácilmente en la película delgada 7 de oro, a través de la capa de óxido en la superficie superior de la capa 6 de RTO-PPS, debido a la tunelización, por lo cual serán emitidos al vacío.

En la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, como se ha descrito más arriba con referencia a la figura 7, los electrones se pueden emitir sin que se produzca un ruido de chasquido y con una elevada eficiencia y una elevada estabilidad. Esto se debe a que se supone que la superficie de cada grano en la capa de RTO-PPS se hace porosa, pero el núcleo de cada grano (polisilicio 61 en la figura 1) retiene un estado cristalino y también se supone que el calor generado al aplicar el voltaje se transmite a lo largo del cristal (polisilicio 61 en la figura 1) y se irradia al exterior, con lo cual se suprime la elevación de temperatura de la capa de RTO-PPS.

En base a las discusiones anteriores, se supone que la capa 6 de RTO-PPS, que es una capa de deriva de campo eléctrico fuerte, tiene una característica semiaislante para producir una capa de campo eléctrico fuerte. Y se supone que en la capa 6 de RTO-PPS, la dispersión de electrones es pequeña y la longitud de deriva es larga, siendo la conductividad térmica lo suficientemente alta para suprimir las fugas térmicas de la corriente de diodo Ips. Por lo tanto, se hace posible conseguir una emisión de electrodos estable con alta eficiencia.

Se describirán a continuación los hechos que soportan el mecanismo de la emisión de electrones debido al efecto de tunelización de los electrones calientes como se ha descrito más arriba. Tales hechos son: 1. Un efecto de campo eléctrico fuerte en la superficie, 2. Longitud de deriva de los electrones y 3. Distribución de energía de los electrones emitidos.

1. Efecto de campo eléctrico fuerte en la superficie

En el diodo formado utilizando silicio poroso obtenido al anodizar el sustrato de silicio de cristal único de tipo n, como se ha descrito en el ejemplo convencional (en la presente memoria y en lo que sigue, se denominará diodo de silicio poroso), en primer lugar se observa una electroluminiscencia (en la presente memoria y lo que sigue se denominará emisión de luz EL) en el rango de voltaje que es insuficiente para la emisión de electrones fríos. En este mecanismo de emisión de luz, es importante cómo se generan los huecos con cuales se recombinan los electrones. Juzgando por el análisis de las características de emisión de luz EL, se proponen para el mecanismo de generación de los huecos los dos procedimientos, la tunelización de los electrones desde la banda de valencia de la capa de silicio de microcristal, a la banda de conducción vecina de la misma, y la avalancha de electrones debido a la ionización por impacto, (T. Oguro et al, J. Appl. Phys. 81 (1997) 1407 - 1412))

Estos dos procedimientos requieren el campo eléctrico fuerte. Juzgando de la estimación en base a la medida de la dependencia en la longitud de onda de la excitación del enfriamiento PL debido al campo eléctrico aplicado, el campo eléctrico fuerte que tiene una intensidad de, aproximadamente, 10^{6} V/cm se mantiene en el área relativamente poco profunda desde la superficie de la capa porosa de silicio hasta una profundidad de varios cientos de nm en el diodo de silicio poroso durante la emisión de luz EL. Puesto que la emisión de electrones requiere un voltaje aplicado mucho mayor que el requerido para la EL, se supone que los electrones calientes están relacionados con la emisión de electrones.

Por el contrario, en esta realización, puesto que la capa de óxido se forma particularmente intensamente en la superficie de la capa de RTO-PPS por un procedimiento RTO, como en el caso de la capa porosa, el campo eléctrico fuerte generado en la proximidad de la superficie produce la generación de electrones calientes y la emisión de electrones debido a la tunelización.

2. Longitud de deriva del electrón

En base a los resultados de medición de la duración de vuelo de los portadores, que está relacionada con un efecto fotoconductor de la capa porosa de silicio, se ha informado que la longitud de deriva de los portadores en la capa porosa de silicio es tan larga como, aproximadamente, una \mum bajo un campo eléctrico fuerte (10^{5}V/cm) (R. Sedlacik et al, Thin Solid Films 255 (1993) 269 - 271).

Este valor es mucho mayor que el tamaño de la capa de silicio de microcristal en la capa porosa de silicio y significa que los electrones conductores fácilmente pueden ser electrones calientes. Esto es, lo que controla la conducción de electrones en la capa porosa de silicio no es solamente la misma estructura de silicio de cristal único, sino también la capa de superficie de la capa de silicio de microcristal y la estructura interfacial, tal como una película de óxido delgada de silicio entre las capas de silicio de microcristal, en donde existe un campo eléctrico fuerte.

Estos hechos son aplicables a la capa 6 de RTRO-PPS en esta realización. En el caso de un campo eléctrico que tenga una intensidad similar, fácilmente se supone que la longitud de deriva de los electrones es suficientemente larga en comparación con el tamaño de grano del polisilicio 61 (200 nm a 300 nm en esta realización) y los electrones que alcanzan la superficie se convierten en electrones calientes.

3. Distribución de energía de los electrones emitidos

Se midió la distribución de energía N(E) de los electrones emitidos por la fuente 10 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, y el resultado se muestra en la figura 9. En la figura 9, la curva A muestra la distribución cuando el voltaje de CC, Vps, es 12 V, la curva B muestra la distribución cuando el voltaje de CC, Vps, es 15 V, y la curva C muestra la distribución cuando el voltaje de CC, Vps, es 18 V.

En la figura 9 se aprecia que la distribución de energía N(E) de los electrones es relativamente ancha y, además, incluye componentes de alta energía de varios electrón voltios, mientras que el pico de energía se desplaza hacia una energía más alta cuando se incrementa el voltaje de CC, Vps aplicado. Por lo tanto, se supone que se produce menos dispersión de los electrones en la capa 6 de RTO-PPS, y que los electrones que han alcanzado la superficie de la capa 6 de RTO-PPS son electrones calientes que tienen suficiente energía. Esto es, se supone que se produce el fenómeno de emisión de electrones casi balístico.

El hecho de que los electrones que han alcanzado la superficie no están sujetos a una dispersión fuerte de este tipo que produce el relajo del equilibrio térmico, significa menor perdida de energía, es decir, generación de calor en la capa 6 de RTO-PPS y se puede mantener constante la corriente de diodo Ips. Además, el polisilicio columnar 61 que permanece en la capa 6 de RTO-PPS (véase la figura 1) contribuye a la difusión de calor, de manera que se suprime el ruido de chasquido.

En esta realización, la capa de polisilicio 3 que tiene una estructura columnar depositada en el sustrato 1 de silicio de tipo n está anodizada, pero siempre que se obtenga finalmente la estructura que se muestra en la figura 1, la capa de polisilicio en masa se puede depositar y se puede anodizar. Además, en lugar de la deposición de la capa de polisilicio 3, el sustrato de tipo n puede ser microtratado en una estructura columnar desde la superficie principal hacia abajo, hasta una profundidad predeterminada en el lado de la superficie, y a continuación, puede ser anodizado.

Mientras el sustrato 1 de silicio de tipo n (sustrato (100) que tiene una resistividad de, aproximadamente, 0,1 \Omega cm) se utiliza como sustrato eléctricamente conductor en esta realización, el sustrato eléctricamente conductor no está limitado al sustrato de silicio de tipo n, y, por ejemplo, se puede utilizar un sustrato metálico tal como un sustrato de cromo o un sustrato de vidrio con una película delgada conductora tal como una película delgada, transparente, eléctricamente conductora, por ejemplo, óxido de indio y estaño (ITO), película conductora de platino o de cromo formado sobre la misma, en cuyo caso se hace posible alcanzar un área de emisión mayor y unos costos de producción menores que en el caso de utilizar un sustrato semiconductor tal como el sustrato de silicio de tipo n.

Cuando el sustrato conductor es un sustrato semiconductor, la capa 3 de polisilicio se puede formar sobre el sustrato conductor utilizando el procedimiento LPCVD (deposición de vapor químico a baja presión), el procedimiento de erosión superficial y otros. Además, se puede formar la capa de polisilicio sobre la película delgada conductora templando una capa de silicio amorfo formada sobre un sustrato conductor por el procedimiento de plasma - CVD y cristalizando dicha capa. Cuando el sustrato conductor es la combinación del sustrato de vidrio y la película delgada conductora, la capa de polisilicio 3 se puede formar en la película delgada conductora templando con un láser de excímero una capa de silicio amorfo formada sobre la película delgada conductora por el procedimiento CVD. No está limitado al procedimiento CVD, la capa de polisilicio 3 se puede formar por el procedimiento GCS (Silicio de Grano Continuo), procedimientos CVD catalítico y otros. Cuando la capa 3 de polisilicio se deposite en el sustrato por el procedimiento CVD u otros, la capa de polisilicio que se va a depositar está influenciada extremadamente por la orientación del sustrato. Por lo tanto, cuando la capa de polisilicio 3 se deposita en un sustrato distinto que el sustrato (100) de silicio de cristal único, se pueden establecer tales condiciones de deposición de manera que el polisilicio crezca en la dirección perpendicular a la superficie principal.

En la realización que se ha mencionado con anterioridad, la capa PPS 4 y la capa de polisilicio 3 están oxidadas por una técnica de oxidación térmica rápida, pero la oxidación no está limitada a la oxidación térmica rápida, y se pueden utilizar la oxidación química o la oxidación con plasma de oxigeno. En lugar de la oxidación, se puede utilizar la nitruración. En un caso de este tipo, se puede utilizar nitruración por plasma de nitrógeno, nitruración térmica u otras. Esto es, se puede utilizar un nitruro de silicio como película aislante, en lugar de la película aislante compuesta por una película 64 de óxido de silicio, como se muestra en la figura 1.

Además, en la realización que se ha mencionado más arriba, se utiliza como película delgada metálica una película delgada 7 de oro. Sin embargo, la película metálica delgada no está limitada a la película delgada 7 de oro y se puede preparar de otros materiales adecuados, siempre que la función de trabajo de dicho material adecuado sea pequeña. Se pueden utilizar aluminio, cromo, tungsteno, níquel, platino. La función de trabajo del oro es 5,10 eV, la del aluminio es 4,28 eV, la del cromo es 4,50 eV, la del tungsteno es 4,55 eV, la del níquel es 5,15 eV, la del platino es 5,65 eV.

Segunda realización

La figura 10 es un diagrama esquemático que muestra la configuración de una fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de acuerdo con esta realización. Las figuras 11A a 11C son vistas en sección transversal de los pasos principales para producir la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo. En esta realización, se utiliza un sustrato 101 de silicio de tipo n que tiene una resistividad casi similar a la del conductor (por ejemplo, sustrato (100) que tiene una resistividad de, aproximadamente, 0,1 \Omega cm) como sustrato eléctricamente conductor.

Como se muestra en la figura 10, la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de acuerdo con esta realización incluya una parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte formada sobre el lado superficial principal del sustrato 101 de silicio de tipo n, y se forma un electrodo de superficie 107 de una película delgada de metal sobre la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte. Y se forma un electrodo óhmico 102 en la superficie trasera del sustrato 101 de silicio de tipo n.

Para la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, se dispone el electrodo de superficie 107 en el vacío y se dispone un electrodo colector (no mostrado) en una posición de manera que se enfrente a la película delgada metálica. Cuando se aplica un voltaje de CC estando el electrodo de superficie 107 con una polaridad positiva con respecto al electrodo óhmico 102 y se aplica un voltaje de CC estando el electrodo colector con una polaridad positiva con respecto al electrodo de superficie 107, los electrones inyectados desde el sustrato 101 de silicio tipo n dentro de la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte derivan en la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte y son emitidos a través del electrodo de superficie 107. En este caso, la corriente que circula entre el electrodo de superficie 107 y el electrodo óhmico 102 se denomina corriente de diodo y la corriente que circula entre el electrodo colector y el electrodo de superficie 107 se llama corriente de emisión de electrones. La eficiencia de la emisión de electrones se incrementa cuando se incrementa la relación de la corriente de emisión de electrones respecto a la corriente de diodo. Los electrones se pueden emitir de la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo, incluso cuando se aplica un voltaje de CC tan bajo como, aproximadamente, 10 a 20V, entre el electrodo de superficie 107 y el electrodo óhmico 102.

La parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte de acuerdo con la presente invención, comprende una región de deriva 161 en la cual la sección transversal en ángulos rectos respecto a la dirección del grosor de sustrato 101 de silicio de tipo n, un sustrato eléctricamente conductor, se encuentra en la estructura de malla en la cual derivan los electrones, y una región 162 de radiación de calor que se llena en las aberturas similares a cristales de la malla de la región de deriva similar a la malla, y que tiene una conductividad térmica mayor que la de la región de deriva 161. Esto es, la región de radiación de calor 162 se forma en la estructura de pilares en la dirección paralela a la dirección del grosor del sustrato de silicio de tipo n 101. En este caso, la región de deriva 161 está hecha de silicio poroso oxidado y la región de radiación de calor 162 está hecha de silicio de cristal único oxidado.

De esta manera, en la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, debido a que el calor generado en la región de deriva 161 se irradia a través de la región de radiación de calor 162, no se observa el fenómeno de chasquido durante la emisión de los electrones y se puede alcanzar la emisión de electrones estable con una elevada eficiencia.

Un procedimiento para fabricar la fuente de electrones de emisión por efecto de campo se describirá más abajo con referencia a la figura 11.

En primer lugar, se forma el electrodo óhmico 102 en la superficie trasera de sustrato 101 de silicio de tipo n, y a continuación, se aplica una fotorresistencia a la superficie principal del sustrato 101 de silicio de tipo n. Dicha fotorresistencia se produce con una fotomáscara A que se muestra en la figura 13, para formar una máscara de resistencia 103, lo cual produce la estructura que se muestra en la figura 12A. La fotomáscara M se construye con una estructura tal que la forma plana de la máscara de resistencia 103 sea generalmente un cuadrado diminuto, (por ejemplo, del orden de 0,1 \mum). Se puede construir la fotomáscara M en una estructura tal que la forma plana de la máscara de resistencia 103 sea un polígono diminuto, un circulo diminuto, una estrella diminuta y otros similares, distintos a un cuadrado.

A continuación, el sustrato 101 de silicio de tipo n en el lado de superficie principal de la misma se somete a anodización con una corriente constante mientras está siendo irradiado con luz. Durante esta anodización, se utiliza un electrolito liquido producido mezclando una solución acuosa al 55% en peso de fluoruro de hidrógeno y metanol, en una proporción de, aproximadamente, 1:1 y se utiliza un electrodo de platino (no mostrado) como electrodo negativo y se utiliza el sustrato 101 de silicio de tipo n (electrodo óhmico 102) como electrodo positivo. Por medio de esta anodización, la región que no está cubierta con la máscara de resistencia 103 en el lado de superficie principal del sustrato 101 de silicio de tipo n, se hace porosa, y se forma una capa porosa 111 fabricada de silicio poroso, lo cual resulta en la estructura que se muestra en la figura 11B. En la figura 11B el número de referencia 112 indica una capa semiconductora compuesta por una parte del sustrato 101 de silicio de tipo n. La capa semiconductora 112 tiene la estructura de un poste cuadrado. En esta realización, el procedimiento de anodización efectuado bajo condiciones de densidad de corriente constante de 10 mA/cm^{2} y siendo la duración de la anodización de 30 segundos, mientras se irradia la superficie principal del sustrato 101 de silicio de tipo n con luz por medio de una lámpara de tungsteno de 500 W durante el procedimiento de anodización. Estas condiciones se proponen como un ejemplo y no se está limitado a las mismas. En esta realización, la región del lado de superficie principal del sustrato 101 de silicio de tipo n también sirve como región semiconductora.

A continuación, efectuando la oxidación térmica rápida (RTO) de la capa porosa 111 y de la capa semiconductora 112, se forma una parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte. A continuación, se forma el electrodo de superficie 107 fabricado de una película delgada de oro, por ejemplo, por deposición sobre la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte, lo cual produce la estructura como se muestra en la figura 11C. En la figura 11C, el numero de referencia 161 designa una capa porosa 111 oxidada por oxidación térmica rápida que se corresponde con la región 161 de deriva que se ha mencionado con anterioridad, y el numero de referencia 162 designa una capa semiconductora 112 oxidada por oxidación térmica rápida que se corresponde con la región de radiación de calor 162 que se ha mencionado más arriba. Esto es, la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte está compuesta por la región de deriva 161 y por la región de radiación de calor 162 en la figura 11C. El procedimiento de oxidación térmica rápida se ejecutó con una temperatura de oxidación de 900ºC durante el periodo de oxidación de una hora. Aunque el grosor del electrodo de superficie es, aproximadamente, 10 nm en esta realización, el grosor no está limitado a un valor en particular. Aunque la película delgada metálica (por ejemplo, película delgada de oro) que sirve como electrodo de superficie 107 se forma por evaporación en esta realización, el método para formar la película delgada metálica no está limitado a la evaporación y la película delgada metálica se puede formar por erosión superficial. La fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo forma un diodo con el electrodo de superficie 107 que sirve como electrodo positivo (ánodo) y el electrodo óhmico 102 que sirve como electrodo negativo (cátodo). La corriente que circula cuando se aplica un voltaje de CC entre el electrodo positivo y el electrodo negativo es corriente de diodo.

En la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo producidos por el procedimiento que se ha mencionado más arriba, se observó menor cambio en la corriente de emisión de electrones con el cambio en el tiempo y ningún ruido de chasquido, y los electrones se emitieron con una elevada estabilidad y una elevada eficiencia. En esta fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo, debido a la dependencia de la característica de emisión de electrones (por ejemplo, de la corriente de emisión de electrones) en el grado de vacío es baja y que se puede conseguir la característica de emisión de electrones satisfactoria incluso con un bajo grado de vacío, no es necesario utilizar la fuente de electrones de emisión por efecto de campo bajo un alto grado de vacío, y es posible producir un aparato que utiliza la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo a un coste más bajo, haciéndose más fácil la manipulación de la misma.

En la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, debido a que la anodización se efectúa después de que se disponga la máscara de resistencia 103 en la región semiconductora del sustrato 101 de silicio de tipo n, el sustrato 101 de silicio de tipo n se hace poroso a lo largo de la dirección del grosor en el área que se encuentra expuesta. Por lo tanto, juzgando por el control de la conductividad eléctrica y de la estabilidad estructural y de calor, se supone que la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte en la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, tiene una mejor característica que la de la capa de deriva de campo eléctrico fuerte obtenida haciendo, convencionalmente, la superficie completa del sustrato de silicio de cristal único en el lado de superficie principal de la misma porosa.

Por lo tanto, en la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de acuerdo con esta realización, los electrones parece que son emitidos por los siguientes mecanismos. Cuando el voltaje de CC aplicado al electrodo de superficie 107, que es de polaridad positiva con respecto al sustrato 101 de silicio tipo n (electrodo óhmico 2), alcanza un valor umbral predeterminado, se inyectan los electrones desde el sustrato 101 de silicio de tipo n al interior de la parte 106 de deriva eléctrica fuerte por excitación térmica. Por otro lado, hay un gran numero de capas de silicio de microcristal que tienen nanoestructuras en las cuales se produce el efecto de confinamiento cuántico en la región de deriva 161 en la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte, y en la superficie de la capa de silicio de microcristal, se forma la película de óxido de silicio que tiene una grosor menor que el tamaño del grano del cristal de la capa de silicio de microcristal. En este momento, puesto que la mayor parte del campo eléctrico aplicado a la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte se aplica a través de la capa de óxido de silicio formada sobre la superficie de la capa de silicio de microcristal, los electrones inyectados son acelerados por el campo eléctrico fuerte aplicado a través de la película de óxido de silicio y se derivan en la región de deriva 161 hacia la superficie. En este caso, la longitud de deriva de los electrones es muy larga en comparación con el tamaño de grano de la capa de silicio de microcristal, y los electrones alcanzan la superficie de la región de deriva 161 casi sin colisiones. Los electrones que han alcanzado la superficie de la región de deriva 161 son electrones calientes que tienen una energía cinética mucho más elevada en varios kT, o mucho más alta que la de la existente en el estado de equilibrio térmico, y penetran fácilmente en el electrodo de superficie 107 a través de la capa de óxido en la superficie superior de la parte 106 de deriva, debido a la tunelización, con lo cual serán emitidos al interior del vacío.

En la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización, los electrones pueden ser emitidos sin que se produzca la ocurrencia de ruido de chasquido, y con una elevada eficiencia y una elevada estabilidad. Esto es debido a que se supone que el calor generado en la región de deriva 161 de la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte aplicando el voltaje se transmite a lo largo de la región de radiación de calor 162 y se irradia al exterior, con lo cual se suprime la elevación de temperatura.

En base a las discusiones anteriores, se supone que la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte tiene una característica semiaislante para producir una capa por efecto de campo eléctrico fuerte. Y se supone que en la capa 106 de deriva de campo eléctrico fuerte, la dispersión de electrones es pequeña y la longitud de deriva es larga, siendo la conductividad térmica lo suficientemente alta para suprimir la fuga térmica de la corriente de diodo. Por lo tanto, es posible alcanzar una emisión de electrones estable con una elevada eficiencia.

Los hechos que soportan el mecanismo de la emisión de electrones debido al efecto de tunelización de los electrones calientes son como se ha descrito más arriba. Tales hechos son: 1. Efecto por campo eléctrico fuerte en la superficie, y 2. Longitud de deriva de los electrones.

Por lo tanto, en base a los hechos 1 y 2 que se han mencionado más arriba, se supone que los electrones se emiten debido a la tunelización de los electrones calientes en la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización.

En esta realización, como se ha descrito con anterioridad, una parte del sustrato 101 de silicio de tipo n en el lado superficial principal del mismo sirve como región semiconductora, y esta región semiconductora se anodiza. Sin embargo, se puede estratificar uno cualquiera entre el silicio de cristal único, silicio de policristal, silicio amorfo, carburo de silicio de cristal único (SIC), carburo de silicio de policristal o carburo de silicio amorfo u otros, como una región semiconductora en el sustrato de silicio de tipo n y a continuación, se puede efectuar la anodización. Además, el sustrato eléctricamente conductor no está limitado al sustrato de silicio de tipo n, y, por ejemplo, se pueden utilizar un sustrato metálico tal como un sustrato de cromo, o un sustrato de vidrio con una película delgada conductora, tal como una película delgada transparente, eléctricamente conductora, por ejemplo de óxido de estaño e indio (ITO), platino o película conductora de cromo o platino formada sobre el mismo, en cuyo caso es posible alcanzar un área de emisión mayor y unos costos de producción menores que en el caso de utilizar un sustrato semiconductor tal como el sustrato de silicio de tipo n. Cuando el sustrato conductor es un sustrato semiconductor, la capa de polisilicio se puede formar sobre el sustrato conductor por medio de la utilización del procedimiento LPCVD, erosión superficial, y otros. Además, se puede formar la capa de polisilicio por templado de una capa de silicio amorfo formada sobre un sustrato conductor por el procedimiento de plasma-CVD y cristalizar la citada capa. Cuando el sustrato conductor es la combinación de sustrato de vidrio y la película delgada conductora, la capa de polisilicio se puede formar en la película delgada conductora por templado con un láser de excímero de una capa de silicio amorfo formada sobre la película delgada conductora por el procedimiento CVD. Esto no está limitado al procedimiento CVD, la capa de polisilicio se puede formar por el procedimiento CGS (Silicio de Grano Continuo), procedimientos CVD catalíticos, y otros. Cuando la capa de polisilicio se deposita sobre el sustrato por el procedimiento CVD y otros, la capa de polisilicio que se va a depositar está influenciada extremadamente por la orientación del sustrato. Por lo tanto, cuando se deposita la capa de polisilicio en el sustrato en lugar del sustrato de silicio de cristal único (100), se pueden establecer tales condiciones de deposición de manera que el polisilicio crezca en la dirección perpendicular a la superficie principal del sustrato.

En la realización que se ha mencionado con anterioridad, se utiliza una película delgada de oro como película delgada de metal, para formar un electrodo de superficie. Sin embargo, la película metálica delgada no está limitada a la película delgada de oro y se puede preparar de cualquier material adecuado, siempre que la función de trabajo de dicho material adecuado sea pequeña. Por lo tanto, se pueden utilizar aluminio, cromo, tungsteno, níquel y platino.

Cuando se hace porosa una parte de la región semiconductora por anodización, se aplica un campo magnético de este tipo al sustrato 101 de silicio de tipo n de manera que la relación de fabricación de la región de semiconductora porosa en la dirección perpendicular a la superficie principal del sustrato 101 de silicio de tipo n que es un sustrato eléctricamente conductor, sea mucho más rápida que aquella en la otra dirección, con el resultado de que se mejora la anisotropía en la relación de realización porosa. De esta manera, debido a que se mejora la anisotropía en la relación de formación en la capa porosa durante la anodización de la región que va a ser una región de deriva 161 por la oxidación térmica rápida que se ha mencionado más arriba, se puede controlar la forma de la región de deriva 161 en la dirección horizontal y en la dirección del grosor de una manera mejor y se puede formar el patrón diminuto de la región de radiación de calor 162 y de la región de deriva 161 en la dirección del grosor con elevada capacidad de control. En este caso, para mejorar la anisotropía, se puede aplicar el campo magnético en el sustrato 101 de silicio de tipo n en la dirección vertical.

Tercera realización

La fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización tiene una configuración como se muestra en la figura 13 y la configuración básica de la misma es sustancialmente similar a la de la segunda realización. Por lo tanto, solamente se describirá en adelante la diferencia con respecto a la segunda realización, con objeto de brevedad.

La fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización está caracterizada por la estructura de la región de deriva 161 en la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte que se muestra en la figura 13. En esta realización, la región de deriva 161 se encuentra en la estructura estratificada (estructura de capas múltiples) producida estratificando alternativamente una primera capa de deriva 161b, que tiene una porosidad más elevada, y una segunda capa de deriva 161a que tiene una porosidad más baja, de manera que se forme una segunda capa de deriva 161 que tiene una porosidad más baja en la superficie delantera de la región de deriva 1611. Los componentes similares a aquellos de la segunda realización serán designados con los mismos números de referencia. La descripción de los mismos se omitirá.

Por lo tanto, puesto que la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización comprende una región de deriva 161 en la estructura de capas múltiples como se ha descrito más arriba, se puede suprimir el flujo en exceso de la corriente de diodo de manera más efectiva y se puede mejorar la eficiencia de la emisión de electrones, en comparación con la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de la primera realización.

El procedimiento para producir la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización es casi el mismo que el de la segunda realización, y solamente son diferentes las condiciones de anodización. Esto es, en esta realización se repiten alternativamente la anodización bajo la primera condición, siendo la densidad de corriente pequeña y la anodización bajo la segunda condición, siendo la densidad de corriente más alta,. En el momento en el que se completa la anodización bajo la primera condición, se forma una capa porosa que tiene una baja porosidad en la superficie del sustrato de silicio de tipo n. A continuación, en el momento en el que se completa la anodización bajo la segunda condición, se forma una capa porosa que tiene una elevada porosidad en un lado de la citada capa porosa que tiene una baja porosidad adyacente al sustrato 101 de silicio de tipo n.

Cuarta realización

La fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización tiene una configuración como se muestra en la figura 14 y la configuración básica de la misma es sustancialmente similar a la de la segunda realización. Por lo tanto, solamente se describirá más abajo la diferencia con respecto a la segunda realización, con el fin de brevedad.

La fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización se caracteriza por la estructura de la región de deriva 161 en la parte 106 de deriva de campo eléctrico fuerte que se muestra en la figura 14. En esta realización, la región de deriva 161 es una capa cuya porosidad cambia continuamente en la dirección del grosor. En este caso, la porosidad se incremente continuamente desde la superficie delantera hacia el sustrato 101 de silicio de tipo n. Los componentes similares a aquellos de la segunda realización serán designados con los mismos números de referencia y la descripción de los mismos se omitirá.

Por lo tanto, puesto que la fuente 110 de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización comprende una región de deriva 161 cuya porosidad cambia continuamente como se ha descrito más arriba, se puede suprimir más efectivamente el rebose de la corriente de diodo, y se puede mejorar la eficiencia de la emisión de electrones, en comparación con la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de la segunda realización.

El procedimiento para producir la fuente de electrones de emisión por efecto de campo de esta realización es casi el mismo que el de la segunda realización y solamente son diferentes las condiciones de anodización. Esto es, en esta realización, la corriente (densidad de corriente) cambia continuamente durante la anodización, con el resultado de que la porosidad de la capa porosa descrita en la segunda realización cambia continuamente.

Por ejemplo, se incrementa (gradualmente) la densidad de corriente cuando pasa el tiempo desde el momento en el que se inicia la anodización. En el momento en el que se completa la anodización, se forma una capa porosa cuya porosidad se incrementa continuamente en la dirección del grosor desde la superficie delantera hacia el sustrato 101 de silicio de tipo n. La capa porosa resultante se oxida por un procedimiento de oxidación térmica rápido, para formar una región de deriva 161 cuya porosidad cambia continuamente.

Aunque la presente invención se ha descrito completamente en relación con las realizaciones preferentes de la misma y de los dibujos que se acompañan, se hace notar que varios cambios y modificaciones serán aparentes a los especialistas en la técnica. Tales cambios y modificaciones se deben entender que se encuentran incluidos en el alcance de la presente invención, como se define por las reivindicaciones adjuntas, a no ser que se aparten de las mismas.

Claims

1. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo que comprende:

: un sustrato eléctricamente conductor (101) que tiene superficies principales;

: una capa de deriva (106) de campo eléctrico fuerte formada en una de las superficies principales del citado sustrato eléctricamente conductor (101), y un electrodo de superficie (107) de una película delgada metálica formada sobre la citada capa de deriva (106) de campo eléctrico fuerte, en el que se aplica un voltaje al citado electrodo de superficie (107) como electrodo positivo con respecto al citado sustrato eléctricamente conductor (101), con lo que los electrones inyectados desde el citado sustrato eléctricamente conductor (101) son derivados en la citada capa de deriva (106) de campo eléctrico fuerte y son emitidos a través del citado electrodo de superficie (107); que se caracteriza porque la citada capa de deriva de campo eléctrico fuerte comprende, al menos,

a): regiones (162) de cristal semiconductor formadas en una manera orientada en la dirección del crecimiento vertical de la película en la superficie principal del citado sustrato eléctricamente conductor (101) y

b): regiones (161, 163) de microcristal semiconductor que tienen nanoestructuras intercaladas entre las citadas regiones (162) de cristal semiconductor, con una película aislante (64) que tiene un grosor menor que el tamaño de grano del cristal de la citada región (161, 63) de microcristal semiconductor, formada en la superficie de la citada región (161, 63) de microcristal semiconductor.

2. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que: a) las citadas regiones (162) de cristal semiconductor son regiones (162) de radiación de calor que tienen una conductividad térmica mayor que las de las citadas regiones de deriva (161) y b) las citadas regiones (161) de microcristal semiconductor son regiones de deriva de electrones, estando mezcladas ambas regiones y distribuidas uniformemente en la superficie principal del citado sustrato (101) eléctricamente conductor.

3. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo como se ha reivindicado en la reivindicación 2, en la que la citada capa (106) de deriva de campo eléctrico fuerte comprende regiones de deriva (161) a través de la cual derivan los citados electrones, formadas sobre la superficie principal del citado sustrato (101) eléctricamente conductor, cuya sección transversal en ángulos rectos respecto a la dirección del grosor es de una estructura de una malla y las regiones de radiación de calor (162) que se acumulan en las aberturas de la malla y están producidas por una región (162) de cristal semiconductor que tiene una conductividad térmica más elevada que la de la citada región de deriva (161).

4. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que la citada región de deriva (161) es una capa realizada estratificando alternativamente capas cuyas porosidades son diferentes entre sí en la dirección del grosor del sustrato (101) eléctricamente conductor, o una capa cuya porosidad cambia continuamente en la dirección del grosor.

5. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo como se ha reivindicado en la reivindicación 3, en la que las citadas regiones de deriva (161) tienen una sección transversal en forma de malla en ángulos rectos con respecto a la dirección del grosor del sustrato (101) eléctricamente conductor y están provistos de polígonos diminutos o aberturas de círculos diminutos uniformemente distribuidos.

6. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que las citadas regiones (161) de deriva y las citadas regiones de radiación de calor (162) se fabrican de un grupo cualquiera seleccionado del grupo constituido por en un cristal único de silicio o de carburo de silicio, un policristal de silicio o de carburo de silicio y un silicio amorfo o carburo de silicio.

7. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que las citadas regiones (161) de microcristal semiconductor están fabricadas de un material (111) semiconductor poroso obtenido por anodización.

8. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 2, en la que las citadas regiones (162/ 61) de radiación de calor están cubiertas en la superficie de las mismas por una película aislante (62) de una película de óxido o de una película de nitruro.

9. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que la citada película aislante (64) es una película de óxido o es una película de nitruro.

10. Una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 1, en la que el sustrato (101) eléctricamente conductor es un sustrato en cuya superficie principal se forma la película (102) eléctricamente conductora.

11. Un procedimiento para fabricar una fuente de electrones de emisión por efecto de campo como se ha reivindicado en la reivindicación 2, que comprende los pasos de:

proporcionar un sustrato (101) eléctricamente conductor que tiene una región semiconductora (112) de polisilicio en una superficie principal de la misma; aplicar una máscara (103) que tiene una estructura de malla con unos vacíos predeterminados sobre una parte de la región semiconductora (112) en la superficie principal del citado sustrato (101) eléctricamente conductor;

fabricar una parte porosa de la región semiconductora (111) en el lado de la superficie principal del sustrato (101) eléctricamente conductor, anodizando en la dirección del grosor a través de la máscara (103) con los vacíos predeterminados distribuidos uniformemente;

oxidar la región semiconductora que se ha hecho porosa (111) en la estructura de máscara (103), para formar la citada parte (106) de deriva de campo eléctrico fuerte, que comprende la citada región de deriva (161) y la citada región de radiación de calor (162);

formar un electrodo de superficie (107) producido por una película metálica delgada sobre la citada parte (106) de deriva de campo eléctrico fuerte, que comprende la citada región de deriva (161) y la citada región de radicación de calor (162).

12. Un procedimiento para fabricar una fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 11, en el que la citada máscara (103) tiene vacíos de polígonos en miniatura o de círculos en miniatura distribuidos uniformemente y se dispone en la región semiconductora (112), y a continuación, se efectúa la anodización.

13. Un procedimiento para fabricar la fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo como se ha reivindicado en la reivindicación 11, en el que el campo magnético se aplica al citado sustrato (101) eléctricamente conductor durante la anodización, de manera que la velocidad de hacer porosa la región semiconductora en la dirección vertical respecto a la una superficie principal del sustrato (101) eléctricamente conductor es mucho más rápida que en las otras direcciones.

14. Un procedimiento para fabricar la fuente (110) de electrones de emisión por efecto de campo, como se ha reivindicado en la reivindicación 11, en el que el citado semiconductor de policristal (112) se forma como una columna en una de las superficies principales del citado sustrato conductor, y a continuación, se efectúa la citada anodización.