TW473758B - Field emission-type electron source and manufacturing method thereof - Google Patents

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TW473758B
TW473758B TW089121846A TW89121846A TW473758B TW 473758 B TW473758 B TW 473758B TW 089121846 A TW089121846 A TW 089121846A TW 89121846 A TW89121846 A TW 89121846A TW 473758 B TW473758 B TW 473758B
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resistance
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TW089121846A
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Yoshiaki Honda
Tsutomu Ichihara
Takuya Komoda
Koichi Aizawa
Yoshifumi Watabe
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

473758 A7 B7 五、發朋説明(1 ) 【發明之背景】 【發明之技術領域】 本發明係關於以電場放射放射電子線之電場放射型電 子源及其製造方法。 【習知技術之說明】 以往,作爲電場放射型電子源,例如已知有美國_利 第3,665,241號等所揭示之所謂sp i n t型電 極。在s p i n t型電極,設有··配置多數微小三角錐狀 之射極晶片之基板、與使射極晶片先端部露出之放射孔、 與對於射極晶片所絕緣之狀態下所配置之閘層。此 s p i n t型電極,係在真空中將射極晶片對於閘層成爲 負極,藉對於這些施加高電壓,從射極晶片先端透過反射 孔反射電子線。 但是,於s p i n t型電極,其製程複雜,並且因欲 以良好精度形成多數三角錐狀之射極晶片爲困難之事,所 以例如若應用於平面發光裝置或顯示器等時,有不容易變 成大面積的問題。又,於s p i n t型電極,因電場會集 中於射極之先端,所以,射極先端周圍之真空度低存在有 殘留氣體時,因以所放射之電子致使殘留氣體被正離子所 離子化,此正離子將會衝突於射極晶片之先端。因此,射 極晶片先端會受到損傷(例如,離子衝擊之損傷),致使 所放射電子之電流密度或效率等變成不安定,而會發生射 極晶片之壽命變短之問題。因此’ s p i n t型電極爲了 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) ί-------0—, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 473758 Α7 Β7 五、發明説明(2 ) 防止這種問題,必須在高真空(大約1 Ο ·5 P a〜大約 1 Ο ·6 P a )使用。因此,其成本就偏高,並且具有其使用 變成麻煩之不妥情形。, 爲了改善這種不妥情形,提案有Μ I M ( Metal Insulator Metal )方式或Μ 〇 S ( Metal Oxide Semiconductor )方式之電場放射型電子源。前者係金屬 -絕緣膜-金屬之積層構造,後者係具有金屬-氧化膜- ί 半導體積層構造之平面型電場放射型電子源。於此之電場 放射型電子源,爲了提高電子放射效率(亦即,放射許多 電子時),就必須使絕緣膜或氧化膜之厚度變薄。然而, 若使絕緣膜或氧化膜之厚度太薄時,當對於積層構造之上 下電極間施加電壓時,恐會發生絕緣破壞之虞。因此,減 少絕緣膜或氧化膜厚度有其制約。因必須防止這種絕緣破 壞,所以有不能將電子之釋出效率(拉出效率)那麼高之-不妥情形。 又,近年’如日本專利特開平8 - 2 5 0 7 6 6號公 報所揭示,爲了提高電子之釋出效率,提案有將矽基板射 單結晶半導體基板之一表面藉陽極化處理形成多孔質半導 體層(多孔質矽層),在多孔質半導體層上形成金屬薄膜 ,在半導體基板與金屬薄膜之間藉施加電壓使電子放射之 電場放射型電子源(半導體冷電子釋出元件)。 但是,日本專利特開平8 - 2 5 0 7 6 6號公報所揭 示之電場放射型電子源,係因基板爲限於半導體基板,所 以有達成其大面積化及降低成本爲困難之不妥情形。又, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 473758 Α7 Β7 五、發明説明(3 ) 於此電場放射型電子源’在釋出電子時容易發生所謂間歇 盪盪(popping )現象,釋出電子量容易發生不勻。因此 ’若將此應用於平面發光裝置或顯示器等時,會發生發光 不勻之不妥情形。 於是,本申請人等,係於日本專利特願平1 〇 -2 7 2 3 4〇號(特許第2 9 6 6 8 4 2號)及日本專利 特願平1〇一 2 7 2 3 4 2號(特許第2 9 8 7 1 4 0號
I ),提案有將多孔質結晶矽層,藉使用快速熱氧化法加以 氧化,在導電性基板與金屬薄膜之間,形成從導電性基板 所注入之電子會漂移之強電場漂移層之電場放射型電子源 〇 例如,如第1 6圖所示,在電場放射型電子源(以下 ,簡稱「電子源」)1 0 ’裝設有導電性基板之η型矽基 板1。在η型矽基板1之主表面側,形成有被氧化之多結-晶矽層.所成之強電場漂移層(以下,只稱「漂移層」。) 6。在強電場漂移層6上,形成有由金屬薄膜所成之表面 電極7。並且,在η型矽基板1背面,形成有歐姆電極( ohmic electrode ) 2 0 如第1 7圖所示,於第6圖所示電子源’在真空中配 置有表面電極7之外,對向於表面電極7配置有集極電極 21。並且,表面電極7與η型矽基板1 (歐姆電極2) 之間,有表面電極7對於η型矽基板1能夠變成正電位, 施加直流電壓V p s。另方,在集極電極2 1與表面電極 7之間,集極電極2 1爲對於表面電極7變成正電位,施 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) -6 - A73758 A7 B7 五、發明説明(4 ) 加直流電壓V C。這樣,從η型矽基板1注入於漂移層6 之電子,爲使漂移層6漂移,而透過表面電極7釋出(第 1 7圖中之一點鏈線,係表示表面電極7釋出來之電子e · )。因此,表面電極7係由功函數小之材料形成較佳。 於此,流動於表面電極7與歐姆電極2間之電流係稱 爲二極體電流I p s。另者’,流動於集極電極2 1與表面 電極7間之電流係稱爲釋出電子電流I e。對於*極^體電 流I p s之釋出電子電流I e之比率(I e / I p s ')愈 大,電子釋出效率會變愈高。於此電子源1 〇 ’ ,係表面 電極7與歐姆電極2之間施加直流電壓V p s即使爲1〇 〜2 Ο V左右之低電壓,也可釋出電子。 於此電子源1 0 ’ ,係電子釋出特性之真空度之依存 性爲小。並且,釋出電子時不會發生歇盪現象。因此,可 將安定之電子以高電子釋出效率釋出。 如第1 8圖所示,漂移層6,被認爲包含有至少柱狀 之多結晶矽5 1 ( grain )、與薄矽氧化膜5 2、與微米 級之微結晶矽層6 3、與絕緣膜之矽氧化膜6 4。薄矽氧 化膜5 2係形成於多結晶矽5 1之表面。微結晶矽層6 3 係位於多結晶矽5 1間。矽氧化膜6 4係形成於微結晶矽 層6 3之表面,而具有較該微結晶矽層6 3之結晶粒徑較 小之厚度。 亦即,漂移層6係各顆粒表面被認爲成爲多孔質在各 顆粒之中心部分維持有結晶狀態。因此,施加於漂移層6 之電場爲大部分施加於矽氧化膜6 4。其結果,所注入之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言
T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473758 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發朋説明(5 ) 電子係由施加於矽氧化膜6 4之強電場之多結晶矽5 1間 向第1 0圖中之箭頭A方向(向第1 〇圖中之上方向)漂 移。像這樣’即可提升電子釋出效率。按,達到漂移層6 表面之電子爲被認爲熱電子,容易穿過表面電極7而釋出 於真空中。表面電極7之厚度係被設定爲1 〇 nm至1 5 n m左右。 然而,作爲導電性基板替代η型矽基板1等半導體基 I 板,在玻璃基板等絕緣性基板上例如可使用形成有由’ I 丁 0膜所成之導電性層基板。此時,增大電子源面積, 即可減低成本。 第1 9圖係表示使用由玻璃基板所成之絕緣性基板 1 1、與形成於該絕緣性基板1 1之I Τ〇膜所成之導電 性層8所構成之導電性基板之電子源1 〇 ” 。如第1 9圖 所示’於電子源”在絕緣性基板1 1上,形成有例如由 I Τ 0膜所成之導電性層8。在導電性層8上,形成有漂 移層6。在漂移層6上,形成有由金屬薄膜所成之表面電 極7。於此’漂移層6係在導電性層8上堆積非摻雜之多 結晶矽層之後,將該多結晶矽層使用陽極氧化處理加以多 孔質化’再由快速加熱法藉實施氧化或氮化所形成。 即使於此電子源1 〇 ” ,與第1 7圖所示之電子源 10’之情形同樣之手法,從導電性層8注入於之漂移層 6之電子,爲漂移漂移層6,透過表面電極7釋出。於這 情形’即使施加於表面電極7與導電性層8間之直流電壓 V p s爲1 0〜2 0V左右之低電壓,也可釋出電子。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) #1. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -8- 473758 A7 B7 五、發明説明(6 ) 於使用上述絕緣性基板1 1之電子源1 〇 ” ,係在導 電性層8上堆積非摻雜之多結晶矽層之後,該多結晶矽層 以陽極化處理成爲多孔質化,再使用快速加熱法藉氧化所 形成。其時,氧化溫度因較高溫(從8 0 〇 °c到9 0〇°C 之溫度範圍),所以,作爲絕緣性基板1 1不得不使用昂 貴之石英玻璃。因此,有增大電子源1 0 ”之面積,或妨 礙減低成本之不妥情形。作爲解決此不妥情形之手段i (亦 即,達成製程之低溫化之手段),想到了氧化多孔質化多 結晶矽層之方法。例如,以酸氧化之方法,或包含氧或臭 氧之至少一方之氣體環境中照射紫外線加以氧化之方法等 。因使用這種方法,作爲絕緣性基板1 1,可使用耐熱溫 度爲較石英玻璃基板低價格,較石英玻璃基板低廉之玻璃 基板(例如,無鹼玻璃基板、低鹼玻璃基板、蘇打石灰玻 璃基板等)。 按,於上述之各電子源1 0 ’ 、1 0 ” ,全部之非摻 雜多結晶層雖然被多孔質化,但是,也可以只有一部被多 孔質化。 但是,利用絕緣性基板1 1之電子源1 0 ” ,係於製 程由I T〇膜所成之導電性層8上堆積非摻雜之多結晶矽 層時,在與導電性層8之界面附近形成高電阻之非晶質矽 層。因此,導電性層8與漂移層6之間或於漂移層6之導 電性層8之界面附近,會殘留高電阻之非晶質矽層。其結 果,流動二極體電流I p s時,發生非晶質矽層之電壓下 降,而施加於漂移層6之電壓會降低。因此,爲了得到所 ^^^1- I! n-ϋ *—^1· —ϋ ϋ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) -9 - 473758 A7 B7 五、發明説明(7 ) 需之釋出電子電流(發射電流)I e之直流電壓V P s就 變高,而有電子釋出效率降低之不妥情形。又,因在非晶 質矽層發生電壓降,致使非晶質矽層發熱而損及熱安定性 之不妥情形。並且,因在導電性層8與非晶質矽層之間具 有其蕭特基位障(Schottky barner ),所以’會在蕭特基 位障發生電壓降之不妥情形。 並且,利用絕緣性基板1 1之電子源1 〇 ” ’係j在高 電阻之非晶質層之膜厚因會在面內變成不均勻,所以會在 面內電位變成不均勻。因此,依據陽極氧化處理之多孔質 化之程度會發生面內之不均勻。因此,在面內之電子釋出 量會發生不均勻之不妥情形。 又,在漂移層6中會留下高電阻之非晶質層,所以’ 例如第2 0圖所示,在漂移層6中有時會形成膜厚較厚之 非晶質層膜6 a。此時,漂移層6之電阻變局’流動於漂 移層6之電流會變小。因此,利用上述n型矽基板1之電 子源1 0 ’相較有電子釋出量降低之不妥情形。於第2〇 圖,6 c係表示漂移層6中之非晶質層膜6 a以外之結晶 化層。 使用絕緣性基板1 1之電子源1 〇 ”之剖面以截面 Τ E Μ所視時,如第2 1圖所示,非晶質層膜6 a之厚度 爲不均勻。於漂移層6係如上述,形成於微結晶矽層6 3 表面之矽氧化膜6 4電場變成最強。因此’如第2 1圖所 示,若非晶質層膜6 a厚度不均勻時,在漂移層6各領域 之電場強度會發生不均勻。所以,不能從表面電極7之全 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -1〇 - 473758 A7 B7 五、發朋説明(8 ) 面同樣地釋出電子。因此,在從表面電極7釋出之電子能 量’有依場所之發生分布之不妥情形。 【發明槪要】
本發明係爲了解決上述以往之問題所開發者,其一目 的,係提供一種電子釋出效率高,熱安定性高之電子源( 電場放射型電子源)及其製造方法。其另一目的係提/共一 種電子釋出量高、可達成低成本化之電子源。 I 依據爲了達成上述目的之本發明之一態樣,(I )包 括基板、與形成於基板一表面之導電性層、與形成於導電 性層上之半導體層、與形成於該半導體層被氧化或氮化之 多孔質層所成之漂移層(強漂移層)、與形成於漂移層上 之表面電極,(Π ) —種藉對於表面電極能夠變成正極施 加電壓,從導電性層所注入之電子爲將漂移層漂移,透過 表面電極釋出之電子源,(ΙΠ )半導體層係提供一種,使 用使電阻降低手段之低電阻之半導體、或將電阻降低之製 程所形成之低電阻之半導體所成。 於此電子源,因在導電性層上形成有低電阻之半導體 結晶層,所以,起因於導電性層之蕭特基位障爲較以往之 變薄。因此,可由隧道作用流動電流,可降低在其特基位 障之電壓降。因此,在導電性層上形成有高電阻之非晶質 半導體層時相較,電子釋出效率會變高。並且,熱安定性 會變高。 於上述電子源,於厚度方向至少將導電性層少之漂移 J— - - —l· ---- - - - -- I-I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) -11 - 473758 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(9 ) 層側部分,因使用可抑制在漂移層中之非晶質形成之導電 性材料所形成,以降低半導體層之電阻較佳。此時,可減 少.包含於漂移層中之非晶質層。所以,減低成本,可提高 電子釋出量。 於上述電子源,導電性層,係由向厚度方向積層之至 少2層之導電性膜所構成,最上層之導電性膜,具有在漂 移層之形成溫度附近之溫度與上述導體容易反應之性i質較 佳。此時,最上層以外之導電性膜之材料適當選擇,就可 使導電性層之電阻値變小。 於上述電子源,最上層之導電性膜係由鋁或鎳或與這 些作爲主成分之合金形成較佳。此時,以低成本可形成最 上層之導電性膜。又,最上層之導電性膜之厚度不超過 5〇n m較佳。此時,可減少從最上層之導電性膜到漂移 層之擴散量。又,可抑制在漂移層中之電子散亂機率增大〜 。因此,可抑制電子釋出效率之降低。 於上述電子源,最上層之導電性膜,也可以爲較鋁, 向漂移層不容影擴散之材料所形成。此時,可防止從最上 層之導電性膜向漂移層擴散,可提高耐熱性及經時性安定 性。 於上述電子源,由設於導電性層與半導體層間之矽化 物層,也可以降低半導體層之電阻。此時,在導電性層上 形成局電阻之非晶質半導體層之情形相較,蕭特基位障之 過度會變低。又,電子釋出效率變高,並且,熱安定性會 變高。因此’可防止從導電性層之半導體層之導電性層之 (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) J1 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -12- 473758 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(10 ) 構成元件之擴散。並且,可抑制因擴散之合金化等。所以 ,熱安定性會更加提升。 於上述電子源,將半導體層由互相電阻不同之複數層 形成,愈近於導電性層之層愈減低電阻,也可以降低半導 體層之電阻。此時,近於導電性層之半導體層因電阻會變 愈小,所以,可提升電子釋tB效率。 於上述電子源,將半導體層連續地形成爲電阻發生變 ί 化之構造,也可以藉使愈近於導電性層部分電阻變低、此 時’愈近於導電性層因電阻愈小,所以可提升電子釋出效 率。 於上述電子源,低電阻之半導體層,係形成非晶質半 導體層之後,也可以將此以加熱使其結晶化形成。又,低 電阻之半導體層,係形成非晶質半導體層之後,也可以將 此以熱退火加熱以使其結晶來形成。低電阻之半導體層,--係形成非晶質半導體層之後,也可以將此以雷射退火加熱 使其結晶化來形成。 於上述電子源,低電阻之半導體層係形成非晶質半導 體層之後’也可以將此使用氫加熱使其結晶化形成。低電 阻之半導體層,係形成非晶質半導體層之後,也可以將此 以氫電漿照射使其結晶化形成。又,低電阻之半導體層, 係形成非晶質半導體層之後,也可以將此氫離子照射使其 結晶化形成。 於上述電子源,非晶質半導體層係以不純物摻雜之低 電阻之非晶質半導體層較佳。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -13- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
473758 A7 B7 __ 五、發朋説明(11 ) 於上述電子源,也可以藉添加不純物以降低半導體層 之電阻。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於上述電子源,在藉添加不純物所形成之低電阻之半 導體層上,也可以在再形成更加一層之低電阻半導體層。 以注入離子添加不純物所形成之低電阻之半導體層上’也 可以在再形成更加一層之低邊阻半導體層。又’因不純物 擴散藉添加不純物所形成之低電阻之半導體層上’也i可以 在再形成更加一層之低電阻半導體層。 ' 於上述電子源,形成半導體層後,形成多孔質半導體 層之後,形成強電場漂移層後’於表面電極形成後之至少 一,進行熱處理較佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 於上述電子源,漂移層係包含有在基板之主表面排列 大約直交之柱狀半導體結晶’與位於該半導體結晶間之微 米級之半導體微結晶,與形成於該半導體微結晶表面具較-所形成之該半導體微結晶之結晶粒徑更小厚度之絕緣膜較 佳。此時,於漂移層,係從導電性層所注入之電子爲不衝 突於半導體微結晶,以施加於絕緣膜之電場所加速而漂移 。於此,在漂移層所產生之熱將透過柱狀半導體層結晶散 熱。因此,釋出電子時不會發生歇盪現象’而可由高效率 釋出電子。 於上述電子源,半導體層也可以爲多結晶半導體。此 時,容易使電子源之面積增大。 此多結晶半導體係也可以由6 0 0 °c以下之低溫製程 可形成之半導體材料所成較佳。此時’作爲絕緣性基板較 ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公爱1 - 14 _ '' 473758 A7 B7 五、發.明説明(12 ) 石英玻璃基板可使用低廉之無鹼玻璃基板。因此,可減低 成本。又,可將電子源之面積增大。並且,依多結晶半導 體之形成溫度,較低鹼玻璃基板、蘇打石灰玻璃基板等之 無鹼玻璃基板相較也可使用耐熱溫度低之玻璃基板。 於上述電子源,半導體也可以爲矽。此時,可使用矽 製程。因此,例如,應用於i示器等電子源時,可將導電 性層之圖条微細化’或局精度化。
I 於上述電子源,導電性層也可以爲金屬。此時,可容 易減低導電性層之電阻。於上述電子源,基板也可以爲具 有5 0 0 °C以上之耐熱性之玻璃基板。 依據本發明之另一態樣,係提供一種,(I )包含基 板、與形成於基板之一接面上之導電性層、與形成於導電 性層上之半導體結晶層、與形成於該半導體結晶層接面側 之被氧化或氮化之多孔質半導體層所成之漂移層、與形成-於漂移層上之接面電極,(Π )表面電極爲對於導電性層 能夠變成正極施加電壓,從導電性層所注入之電子爲漂移 漂移層,透過接面電極釋出,(m )半導體結晶層,係使 用降低電阻手段之電阻體之半導體,或降低電阻之製程所 形成之低電阻之半導體所成之電子源之製造方法。該方法 係,(IV )在基板上形成導電性層之步驟,與(V )在導 電性層上形成非晶質半導體層之後,藉將該非晶質半導體 層結晶化以形成半導體結晶層之步驟,與(VI )在半導體 結晶層上形成半導體層後,將至少該半導體層之至少一部 藉成爲多孔質化以形成多孔質半導體層之步驟,與(W ) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 173758 A7 ---------- B7 五、發,明説明(13 ) 包含將多孔質半導體層藉氧化或氮化以形成漂移層之步驟 ’與(νιπ )在漂移層上形成表面電極之步驟。於此,非晶 負半導體層係例如以加熱加以多結晶化。 於此製造方法’可提供一種較在導電性層上形成高電 阻之非晶質半導體層之電子源,電子釋出效率爲高並且熱 安定性爲高之電子源。 ’ 加熱也可以使用熱退火或雷射退火。此時,較在i導電 性層上形成高電阻之非晶質半導體層之電子源,可提供電 子釋出率高且熱安定性高之電子源。 於上述製造方法,非晶質半導體層,也可以使用氫之 加熱加以結晶化。非晶質半導體層也可以藉照射氫電漿加 以結晶化。非晶質半導體層也可以藉照射氫離子加以結晶 化。此時,在導電性層上形成有高電阻之非晶質半導體層 之電子源相較,可提供電子釋出率高且熱安定性高之電子 源。 於上述製造方法,非晶質半導體層,也可以爲摻雜不 純物之低電阻之非晶質半導體層。此時,可良好地控制非 晶質半導體層之電阻。其結果,可良好地減低低電阻之半 導體結晶層之電阻。 於上述製造方法之(V )在導電性層上形成非晶質半 導體層之後,替代藉將該非晶質半導體層結晶化形成半導 體結晶層之步驟,(IX )也可以在導電性層上,設形成添 加不純物之半導體結晶層。此時,在導電性層上形成高電 阻之非晶質半導體層之電子源相較,可提供電子釋出效率 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐Ί . 16 - ""~ ·! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473758 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發.明説明(14 ) 高且熱安定性高之電子源。 於此,半導體結晶層係也可以爲離子注入或不純物擴 散藉添加不純物加以形成。此時,在導電性層上形成高電 阻之非晶質半導體層之電子源相較,可提供電子釋出效率 局且熱安定性局之電子源。 於上述製造方法,形成牵導體結晶層後、形成半導體 層後、形成多孔質半導體層後、形成強電場漂移層後,以 i 表面電極形成後之至少一個,進行熱處理較佳。此時’,可 減低或去除由導電性層與半導體層所形成之蕭特基位障( Schottky barrrier )。所以,可提供電子釋出效率高、熱 安定性高之電子源。 【較佳實施形態之說明】: 本申請係依據在日本所提出之日本專利特願平1 1 _ 295959 、日本專利特願2〇〇〇一〇16388及 日本專利特願2 0 0 0 - 0 1 6 3 9 4者,此內容係全面 地組裝於此。 (實施形態1 ) 如第1圖所示,關於實施形態之電子源1 〇 (電場放 射型電子源)係具有玻璃基板(例如,無鹼玻璃基板)所 成之絕緣性基板1 1。在絕緣性基板1 1之一個表面上, 形成有由鎢所成之導電性層8。在導電性層8上,形成有 半導體結晶層之η型多結晶矽層9。在η型多結晶5夕_ 9 ___I_I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 17 473758 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發朋説明(15 ) 上,形成有非摻雜(non d〇pmg )之多結晶矽層3。在結 晶矽層3上,形成有由被氧化之多孔質多結晶矽層所成之 漂移層6 (強電場漂移層)。在漂移層6上形成有表面電 極7。按,非摻雜結晶矽層3則不一定需要設非摻雜結晶 矽層3。η型多結晶矽層9上,也可形成漂移層6。 關於實施形態1之電子源1 〇 ’係下列之點具有特徵 。亦即,在導電性層8上不形成非晶質矽層,而形成,低電 阻之η型多結晶矽層9。並且,在η型多結晶矽層9之主 表面側,形成有漂移層6。 像這樣,關於實施形態之電子源1 〇,因在導電性層 8上形成有低電阻之半導體結晶層之η型多結晶矽層9 ’ 所以,在導電性層8上形成有高電阻之非晶質矽層之以往 者相較,起因於導電性層8之蕭特基位障會變薄。因此, 可用險道作用(tunneling )流動電流。因此’可減低在 蕭特基位障之電壓降。因此,與在導電性層8上形成高電 阻之非晶質半導體層相較,電子釋出效率會變高。並且’ 熱安定性會變高。 按,於實施形態1,係導電性層8爲由金屬之鎢(W )所形成,但是導電性層8之材料並非限定於鎢。替代鎢 也可以使用銅(C u )、鋁(A 1 )、鎳(N i )、鉬( Mo)、鉻(Cr)、白金(Pt)、鈦(Ti)、銘( Co)、結(Z r )、鉅(T a )、給(H f )、鈀( P d )、釩(V )、鈮(N b )、錳(Μ η )、鐵(F e )、釕(R u )、餓(〇 s )、銥(I r )、金(A u ) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21 OX297公釐) __ 18 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 473758 Α7 Β7 五、發明説明(16 ) 、銀(A g )、矽(S i )等。也可以從這些材料所選擇 之複數者積層而成。上述材料之中也可以將複數合金化加 以堆積。又,作爲導電性層8也可以使用I T〇、S η〇2 ' Ζ η〇等金屬氧化物(透明電極)。對於上述金屬氧化 物’從上述W到S i之各種金屬材料適當選擇加以積層, 或也可以對於上述金屬氧化物堆積上述金屬材料之合金膜 〇 茲參照第2 A圖〜第2 E圖說明關於實施形態Γ之電 子源1 0之製造方法如下。 首先,在絕緣性基板1 1之一主表面(於第2 A圖之 上面)上,鎢所成之導電性層8,爲例如使用噴濺法等加 以堆積。接著,在導電性層8上,以電漿C V D法等,邊 摻雜η形不純物堆積n型非晶質矽層。此後,藉加熱n型 非晶質矽層結晶化,形成η型多結晶矽層9,而得到第 -2 Α圖所示構造。η型多結晶矽層9也可堆積非晶質矽層 之後,退火η型非晶質矽層實施加熱結晶化來形成。也可 以堆積η型非晶質矽層之後,使用雷射退火η型非晶質矽 層加熱加以結晶化形成。堆積η型非晶質矽層之後,也可 以將η型非晶質矽層,使用氫實施熱處理藉結晶化來形成 。又,也可以堆積η型非晶質矽層之後,將η型非晶質矽 層照射氫電漿藉結晶化加以形成。也可以堆積η型非晶質 矽層之後,將η型非晶質矽層,照射氫離子結晶化加以形 成。也可以替代堆積η型非晶質矽層,在導電性層8上將 添加有不純物之低電阻之η型多結晶矽層9直接堆積。也 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ 297公釐) -19 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4737M. A7 B7 五、發明説明(17 ) 可以在導電性層8上不形成非晶質矽層之堆積條件下,堆 積非摻雜多結晶矽層之後’對於多結晶矽層離子注入不純 物以形成η型多結晶矽層9。也可以在導電性層8上不形 成非晶質矽層之堆積條件下,堆積摻雜之多結晶矽層之後 ,在多結晶矽層擴散不純粹物以形成η型多結晶矽層9。 形成η型多結晶矽層9之後,將既定厚度(例如, 1 . 5 # m )之非摻雜之結晶矽層3例如由電漿C V ρ法 形成,即得到第2 B圖所示之構造。於此,非摻雜結'晶矽 層3因由電漿V C D法堆積,所以可在6 0 0 °C以下(. 1〇0 °C〜6 0 0 °C )之低溫製程形成。按,非摻雜結晶 矽層3之形成方法,並非限定於電漿V C D法。也可以由 觸媒C V D法形成。即使以觸媒C V D法,結晶矽層3係 可在6 0 0 t以下之低溫製程形成。 形成非摻雜結晶矽層3之後,5 5 w t %之氟化氫水 溶液與甲醇大約以1 : 1混合所成之混合液所成具有電解 液之陽極氧化處理槽,將白金電極(未圖示)成爲負極’ 將導電性層8作爲正極,對於多結晶矽層3邊照射光線在 既定之條件下進行陽極氧化處理。藉此,多結晶矽層3被 多孔質化到既定深度,形成多孔質多結晶矽層4 ’而可得 到第2 C圖所示之構造。於實施形態1,陽極氧化處理時 ,在陽極氧化處理之期間中,照射於多結晶矽層3表面之 光功率及電流密度爲一定。但是,此條件也可適當地變更 (例如,也可以變化電流密度。)。於實施形態1 ,多結 晶矽層3之一部爲被多孔質化。但是,也可以將全部多結 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -20 · -jll. ϋϋ 爲 νϋ ml 1— ϋϋ In— ϋ— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、?τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^i7l258_ A7 ______B7 五、發明説明(18 ) 晶矽層3被多孔質化(亦即,在η型多結晶矽層9上,形 成多孔質多結晶矽層4 )。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 結束陽極氧化處理之後,從陽極氧化處·理槽去除電解 液。並且,在陽極氧化處理槽裝入新酸(例如,大約1〇 %之稀硝酸、大約1 〇 %之稀硫酸、王水)。此後,使用 裝有酸之陽極氧化處理槽,#白金電極(未圖示)作爲負 極將導電性層8作爲正極,通入一定電流藉氧化多孔質多
I 結晶矽層4,形成漂移層6,而得到如第2 D圖所示之構 造。 形成漂移層6之後,在漂移層6上,由導電性從導電 性膜(例如,金屬膜)所成之表面電極7爲例如由澱積形 成,可得到如第2 Ε圖所示構造之電子源1 0。於實施形 態1雖然表面電極7之厚度爲1 5 nm,但是,其厚度並 非限定於此。通過漂移層6之電子爲可穿過之厚度即可。·· 又,於實施形態1係成爲表面電極7之導電性薄膜雖然由 澱積形成,但是導電性薄膜之形成方法係並非限定於澱積 ,例如也可以使用噴濺法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據上述製造方法,電子釋出效率爲高可得到熱安定 性高之電子源1 0。又,多結晶矽層3爲由電漿C V D法 等之低溫製程所形成。多孔質多結晶矽層4係由酸氧化。 並且,表面電極7爲以澱積法、噴濺法等所形成。η型多 結晶矽層也以較低溫形成。因此,在6 0 0 °C以下之低溫 製程就可製造電子源1 0。因此,作爲絕緣性基板1 1, 可使用較石英玻璃基板低廉之無鹼玻璃基板。其結果,減 1紙張尺度適用中國國家標準(€奶)八4規格(210'乂297公釐) _ 21 - 172258 A7 B7 五、發明説明(19 ) 低其製造成本,可更增大其面積。並且,依多結晶矽層3 之形成溫度,爲較低鹼玻璃基板、蘇打石灰玻璃基板等之 無鹼玻璃基板,也可使甩耐熱溫度低之玻璃基板。 於上述方法所製造之電子源1 0,係與日本專利特願 平1 0 — 272 340號或日本專利特願平1 〇 — 2 7 2 3 4 2號所揭示之電子源同樣,電子釋出特性之真 空度依存性爲小。並且,釋出電子時不會發生歇盪現象。
I 所以,可安定地釋出電子。 ‘ 漂移層6係與習知例同樣,如第1 8圖所示,被認爲 由至少柱狀之多結晶矽5 1、與薄矽氧化膜5 2、與微結 晶砍層6 3、與砂氧化膜6 4所構成。亦即,被認爲漂移 層6係各顆粒之表面被多孔質化,在各顆粒之中心部分爲 維持結晶狀態。 於上述之製造方法,多孔質多結晶矽層4係由酸氧化 。但是,也可以例如以含有氧及臭氧之至少一方之氣體環 境中藉照射紫外線加以氧化。此時,氧化係從1 0 0 t到 6 0 〇 °C之溫度範圍進行較佳。此溫度也可較6 0 0 °C更 高。但是,作爲絕緣性基板1 1可使用低廉之玻璃基板, 所以氧化係從1 0 0 t到6 0 0 t之溫度範圍進行較佳。 作爲基板使用矽基板或石英玻璃基板時,多孔質多結晶矽 層4也可以由快速加熱法(例如,R T〇法等)氧化。 關於實施形態1之電子源1 0之基本動作,係與第 1 7圖所示之以往者相同。例如第3圖所示,表面電極7 爲配置於真空中之外,對向於表面電極7配置有集極電極 本紙罹尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、!'
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 明説明(20 ) 2 1。並且,在表面電極7與η型矽基板1 (電阻電極2 )之間,表面電極7爲對於η型矽基板1能夠變成正電位 ,施加直流電壓V p s。·另者,在集極電極21與表面電 極7之間,集極電極2 1爲對於表面電極7能夠變成正電 位,施加直流電壓V c。這樣,從η型矽基板1注入於漂 移層6之電子,爲漂移於漂移層6透過表面電極7釋出( 第3圖中之一點鏈線,係通過表面電極7釋出之電子e ·
I 之流動)。即使於實施形態1之電子源1 0,也與以往構 成同樣,施加於表面電極7與導電性層8間之直流電壓
Vp s即使爲1 0〜2 0V左右之低電壓,也可釋出電子 〇 於實施形態1,漂移層6係由被氧化之多孔質多結晶 矽構成。但是,漂移層6係也可以由被氮化之多孔質多結 晶半導體層所構成。又,η型多結晶矽層9也可以構成分 別由電阻(不純物濃度)不同之η型多結晶矽層係成爲向 厚度方向積層之多層構造,近於導電性層8之η型多結晶 矽層那樣電阻爲小。η型多結晶矽層9,也可以向厚度方 向電阻(不純物濃度)爲連續性地變化愈靠近導電性層8 電阻會變低之層。於實施形態,作爲低電阻之半導體結晶 層使用η型多結晶矽層9。但是,也可以替代η型多結晶 石夕層9使用ρ型多結晶砂層。 屬於半導體結晶層η型多結晶矽層9、屬於結晶半導 體層之多孔質結晶矽層3、漂移層6,或形成表面電極7 後,藉至少一次熱處理(6 0 0 °C以下),就可減低或去 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 辞· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -23- 473758 Α7 Β7 五、發明説明(21 ) 除導電性層8與η型多結晶砂層9所形成之蕭特基位障。 藉此就可得到電子釋出效率高熱安定性高之電子源1〇。 (實施形態2 ) 關於實施形態2之電子源之構成,係與實施形態1時 大約相同。但是,如第4圖所示,作爲基板使用ρ型矽基 板1 2之點、與導電性層8爲由η型結晶矽層所形成之點
I 爲不同。亦即,於實施形態2,替代實施形態1之絕緣性 基板1 1使用Ρ型矽基板1 2。因此,可將導電性層8由 η型結晶矽層形成,可將導電性層8與η形矽層9進行格 子整合。按’對於與實施形態1相同之構成元件,標示同 一符號而省略其說明。 即使關於實施形態2之電子源10,也與實施形態同 樣,電子釋出效率高,且熱安定性高。關於實施形態2之-電子源1 0之製造方法,係與關莳實施形態1之製造方法 大約相同。但是,導電性層8之形成方法爲不同。於實施 形態2,作爲基板因使用ρ型矽基板1 2,所以,導電性 層8係例如可由磊晶成長法、離子注入法、擴散法等形成 (實施形態3 ) 如第5圖所示,關於實施方法3之電子源1 0,係由 玻璃基板(例如,無鹼玻璃基板)所成之絕緣性基板1 1 之一表面上形成有由鎢所成之導電性層8。在導電性層8 本纸張又度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24 - 473758 A7 B7 五、發明説明(22 ) 上形成有由W S 1 2 之矽化物層1 9 °在矽化物層1 9上 ,形成有非摻雜結晶矽層3。在結晶矽層3上,形成有被 氧化之多孔質多結晶矽所成之漂移層6 °在漂移層6上形 成有表面電極7。按,不一定需要裝設非摻雜結晶矽層3 ό矽化物層1 9上,也可以形成漂移層6。 關於實施形態3之電子源1 〇 ’其特徵爲在導電性層 8上形成有矽化物層1 9,在矽化物層1 9之主表面側形 i 成有漂移層6。 · 像這樣,於實施形態3,因在導電性層8上形成有低 電阻之矽化物層1 9,所以,與以往在導電性層8上形成 有高電阻之非晶質矽層時相較,可減低發生於界面之過度 蕭特基位障。因此,流動於漂移層6之電流就變大(亦即 ,二極體電流I P s會變大)。其結果,電子釋出效率會 變高。並且,發熱量減少熱安定性會變高。又,因在導電〜 性層8上形成有矽化物層1 9,所以可防止從導電性層8 對於多結晶矽層3及漂移層6之導電性層8之構成元件之 擴散。因此,熱安定性將更加提升。於此,導電性層8與 矽化物層1 9之間,幾乎不存在蕭特基位障。在矽化物層 1 9與多結晶矽層3之間存在有蕭特基位障。但是蕭特基 位障之高度,係未設有矽化物層1 9時,形成於導電性層 8與多結晶矽層3間之蕭特基位障之高度爲低。因此,可 減低於蕭特基位障之電壓降。 於實施形態3,導電性層8係由金屬之鎢(W )所構 成。但是,導電性層8之材料爲並非限定於鎢。替代鎢也 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2ι〇Χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 473758 A7 B7 五、發朋説明(23 ) 可以使用銅(C u )、鋁(A 1 )、鎳(N i )、鉬( (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ 〇 )、路(Cr)、白金(Pt)、鈦(Ti)、銘( Co)、結(Z r )、鉅(T a )、給(H f )、祀( P d )、釩(V )、鈮(N b )、錳(Μ η )、鐵(f e )、釕(R u )、餓(〇 s )、銥(I r )、金(a u ) 、銀(A g )、矽(S i )等。也可以從這些材料所選擇 之複數者積層而成。上述材料之中也可以將複數合金化加 i 以堆積。又,作爲導電性層8也可以使用I T〇、S ·η〇2 、Ζ η 0等金屬氧化物(透明電極)。對於上述金屬氧化 物,從上述W到S i之各種金屬材料適當選擇加以積層, 或也可以對於上述金屬氧化物堆積上述金屬材料之合金膜 〇 茲參照第6 A圖- 6 E圖就關於實施形態3之電子源 1〇之製造方法說明如下。 首先,在絕緣性基板1 1之一表面(於第6 A圖之上 面)上,鎢所成之導電性層8,爲例如使用噴濺法等加以 堆積。接著,在導電性層8上,以電漿C V D法等形成由 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 W S i 2 所成之矽化物層1 9,而得到第6 A圖所示構造 0 形成矽化物層1 9之後,既定之厚度(例如,1 . 5 β m )之非摻雜結晶矽層3,爲例如由電漿C V D法形成 ,得到如第6 B圖所示之構造。非摻雜之結晶矽層3因由 電漿C V D法形成,所以可在6 0 0 t:以下(1 0 〇 °C〜 6 0 0 t )之低溫製程形成。按,非摻雜結晶矽層3之形 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 26 - __1T375S- A7 B7 五、發明説明(24 ) 成方法,並非限定於電漿V c D法。也可以由觸媒C V D 法形成。即使以觸媒C V D法,多結晶矽層3係可在 6〇0 °C以下之低溫製程形成。因形成有矽化物層1 9, 所以堆積多結晶矽層3時,矽化物層1 9之金屬元素將成 爲觸媒發生作用。並且,藉減低結晶化溫度,就可促進結 晶化。又,因可減低非晶質命層。所以,可在矽化物層 1 9形成被結晶化之多結晶矽層3。所以,可減低在界面 ί 之電壓降。 ‘ 形成非摻雜多結晶砂層3之後,5 5 w t %之氟化氫 水溶液與甲醇大約以1 : 1混合所成之混合液所成具有電 解液之陽極氧化處理槽,將白金電極(未圖示)成爲負極 ,將導電性層8作爲正極,對於多結晶矽層3邊照射光線 在既定之條件下進行陽極氧化處理。藉此,多結晶矽層3 被多孔質化到既定深度,形成多孔質多結晶矽層4,而可-得到第6 C圖所示之構造。於實施形態3之陽極氧化處理 時,在陽極氧化處理之期間中,照射於多結晶矽層3之表 面之光功率及電流密度爲一定。但是,此條件也可適當地 變更(例如,也可以變化電流密度。)。於實施形態3, 多結晶矽層3之一部爲被多孔質化。但是,也可以將全部 多結晶矽層3被多孔質化(亦即,在矽化物層1 9上,形 成多孔質多結晶矽層4 )。並且,也可以到矽化物層1 9 內被多孔質化。 結束陽極氧化處理之後,從陽極氧化處理槽去除電解 液。並且,在陽極氧化處理槽裝入新酸(例如,大約1 0 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) _ 27 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473758 A7 B7 五、發朋説明(25 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) %之稀硝酸、大約1 〇 %之稀硫酸、王水等)。此後,使 用裝有酸之陽極氧化處理槽,將白金電極(未圖示)作爲 負極將導電性層8作爲正極,通入一定電流藉氧化多孔質 多結晶矽層4,形成漂移層6,而得到如第6 D圖所示之 構造。 形成漂移層6之後,在漂移層6上,由導電性從導電 性膜(例如,金屬膜)所成之表面電極7爲例如由澱積形
I 成,可得到如第6 E圖所示構造之電子源1 〇。於實施形 態3雖然表面電極7之厚度爲1 5 nm,但是,其厚度並 非限定於此。通過漂移層6之電子爲可穿過之厚度即可。 又,於實施形態3將成爲表面電極7之導電性薄膜雖然可 由澱積形成,但是導電性薄膜之形成方法係並非限定於澱 積,例如也可以使用噴濺法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據上述製造方法,電子釋出效率爲高可得到熱安定 性高之電子源1 0。又,多結晶矽層3爲可由電漿C V D 法等之低溫製程所形成。多孔質多結晶矽層4係由酸氧化 。並且,表面電極7爲以澱積法、噴濺法等所形成。η型 多結晶矽層也可由較低溫形成。因此,在6 0 0 °C以下之 低溫製程就可製造電子源1 0。因此,作爲絕緣性基板 1 1,可使用較石英玻璃基板低廉之無鹼玻璃基板。其結 果,減低其製造成本,可更增大其面積。並且,依多結晶 矽層3之形成溫度,爲較低鹼坡璃基板、蘇打石灰玻璃基 板等之無鹼玻璃基板,也可使用耐熱溫度低之玻璃基板。 於上述方法所製造之電子源1 0,與關於實施形態1 D氏張尺度適用中國國家標準( CNS )八4規格(210X297公釐) ?28 - 473758 A7 B7 _ 五、發明説明(26 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 或2之電子源同樣,電子釋出特性對於真空度依存性爲小 。並且,釋出電子時不會發生歇盪現象。所以,可安定地 釋出電子。 < 漂移層6係與習知例同樣,如第1 8圖所示,被認爲 由至少柱狀之多結晶矽5 1、與薄矽氧化膜5 2、與微結 晶矽層6 3、與矽氧化膜6 4所構成。亦即,被認爲漂移 層6係各顆粒之表面被多孔質化,在各顆粒之中心部户爲 維持結晶狀態。 * ' 於上述之製造方法,多孔質多結晶矽層4係由酸所氧 化。但是,也可以例如以含有氧及臭氧之至少一方之氣體 環境中藉照射紫外線加以氧化。此時,氧化係從1 〇 〇 °C 到6 0 0 °C之溫度範圍進行較佳。此溫度也可較6 0〇°C 更高。但是,作爲絕緣性基板1 1因可使用低廉之玻璃基 板,所以氧化從1 〇 〇 °C到6 0 0 °C之溫度範圍進行較佳_· 。但是作爲基板使用砂基板或石英玻璃基板時,多孔質多 結晶矽層4也可以由快速加熱法(例如,R T〇法等)氧 化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 關於賓施形態3之電子源1 〇之基本動作,係與第3 圖所示實施形態1之情形相同。從導電性層8注入於漂移 層6之電子爲使漂移層6漂移,而透過表面電極7釋出。 關於實施形態3之電子源1 0,即使將表面電極7與導電 性層8間所施加之直流電壓V p s使用1 0〜2 Ο V左右 之低電壓,也可使電子釋出。 於實施形態3,漂移層6係由被氧化之多孔質多結晶 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 473758. Α7 Β7 五、發朋説明(27 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 矽層所構成。但是,導電性層8也可以由被氮化之多孔質 多結晶矽層、或其他被氧化或氮化之多孔質多結晶半導體 層所構成。矽化物層1 9·並非限定於W S i 2 ,只要是金 屬元素與S i間之金屬間化合物即可。作爲金屬元素,除 了 W之外,也可以使用鎳(N i )、鉬(Μ 〇 )、鉻( Cr)、白金(Pt)、鈦(Ti)、銘(c〇)、結(
Zr)、組(Ta)、給(Hf)、隹巴(Pd)、飢(V ! )、鈮(N b )、錳(Μ η )、鐵(F e )、釕(R,u ) 、铑(R h )、銶(R e )、鎢(W )、餓(〇 s )、銥 (I r )等。又,矽化物層1 9也可以爲矽化物膜之多層 構造。 (實施形態4 ) 關於實施形態4之電子源1 0之基本構成,係與實施 形態3大約相同。但是,如第7圖所示,在矽化物層1 9 上形成有屬於低電阻之半導體層之η型多結晶矽層9之外 ,在η型多結晶矽層9上形成多結晶矽層3之點爲相異。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 按,與實施形態3相同之構成元件爲標示同一符號而省略 其說明。 即使於實施形態4之電子源1 0,也與實施形態3時 同樣,電子釋出效率高,熱安定性爲高。關於實施形態4 之電子源1 0,係於實施形態1之導電性層8與η型多結 晶矽層9之間,設有矽化物層1 9之構成。所以’可防止 從導電性層8對於η型多結晶矽層9之導電性層8之構成 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -30 - 473758 A 7 B7 五、發明説明(28 ) 元件之擴散,而可提高矽化物層1 9之結晶性。 —4· - -»----ϋ I 丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 關於實施形態4之電子源1 〇之製造方法,係於實施 形態‘3之製造方法大約相同。但是,增加形成η型多結晶 矽層9之製程。η型多結晶矽層9之形成方法,爲只要採 用實施形態1之任一形成方法即可。替代η型多結晶矽層 9也可以使用ρ型多結晶矽層。 於實施形態1〜4,作爲屬於基板之絕緣性基板1 1
I 使用玻璃基板,但是絕緣性基板1 1並非限定於玻璃基板 。例如,也可以使用在矽基板上形成絕緣膜(S i〇2 、 A 1〇x等氧化膜、S i N、BN、A 1 Nx等氮化膜) 之基板,或在金屬基板上形成有絕緣膜(氧化膜、氮化膜 等)之基板。 (實施形態5 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如第8圖及第9圖所示,關於實施方法5之電子源 1〇,係具有玻璃基板(例如,無鹼玻璃基板)之絕緣性 基板1 1。絕緣性基板1 1之一表面上,形成有由在導電 性材料所成之導電性層8。在導電性層8上形成有由被氧 化之多孔質多結晶矽所成之漂移層6。在漂移層6上’形 成有表面電極7。 在實施形態5,導電性層8係向厚度積層之2層導電 性層8 a、8 b所成。上側之導電性層8 b,係在漂移層 6之形成溫度附近之溫度(例如,從1 〇 0 °C到6 〇 〇 °C 之溫度範圍)由具有與有矽容易反應性質之導電性材料所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _Α73758 A7 B7 五、發明説明(29 ) 形成。另者,下側之導電性層8 a ,係由具有與有矽不容 易反應性質之導電性材料所形成。總之’於實施形態5, 係與導電性層8厚度方向,至少漂移層6側,爲由可抑制 漂移層6中之非晶質形成之導電性材料所形成。所以,如 第1 0圖所示,可減少含在漂移層6中之非晶質層6 a ( 可使非晶質層6 a之膜厚變薄)。所以’可減低其成本, 提高其電子釋出量。
I 於實施形態5,導電性層8,係在其厚度方向所積層 之2層之導電性層8a、8b所構成,但是,也可由積層 於其厚度方向之3層以上之導電性層構成。此時,最上層 之導電性層及最下層之導電性膜,只要分別具有與上側及 下側之導電性層8 a、8 b同樣之性質即可。 於實施形態5,上側之導電性層8 b係由鋁(A 1 ) 形成,下側之導電性層8 a係由較鋁電阻爲小之銅(C u )所形成(所以,導電性層8之電阻値將變小)但是,上 側之導電性層8 b之材料,替代鋁也可以使用鎳(N 1 ) 、鉬(Μ 〇 )、鉻(C r )、白金(P t )、鈦(T i ) 、鈷(C 〇 )、結(Z r )、鉬(T a )、給(H f )、 鈀(P d )、铑(R h )、鎢(W )等。也可以使用這些 之氧化物從這些複數種類所成之合金膜或這些金屬與矽之 合金矽化物膜。作爲下側之導電性層8 a之材料,可使用 銅、銀、鋁等低電阻材料(配線材料)。又,也可以使用 鉻、鈦等與玻璃密貼性高之材料。並且,也可由這些材料 堆積複數層所成。 LT.- -!---- I _ __ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -32- 173758 Α7 Β7 五、聲明説明(30 ) ♦, mu H·— —ι_ϋ ml ml— I n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 作爲上側之導電性層8 b之材料使用鋁時,如第1〇 圖所示,非晶質層6 a之膜厚,可較以往者(參照第2 0 圖)充分地薄。並且,非晶質層6 a之膜厚不均勻也會變 小(非晶質層6 a與結晶化層6 c之界面大約成爲平坦) 。因此,在漂移層6之各領域之電場強度之偏差會變小。 其結果,可從表面電極7之全面大約同樣地釋出電子。所 以,不會因從表面電極7釋出之電子能量依場所而發生分
I 布之不同。又,作爲上側之導電性層8 b使用鎳時,如第 1 1圖所示,漂移層6係只以結晶化層6 c構成,而不會 形成非晶質層6 a。所以,較作爲上側之導電性層8 b使 用錦時’可提局電子釋出效率。 線 上側之導電性層8 b之厚度爲愈薄較好。若此厚度爲 5〇n m以下時,認爲可減少從上側之導電性層8 b對於 漂移層6之金屬元素之擴散量。因此,可抑制在漂移層6 中之電子散亂機率,可抑制電子釋出效率之降低。上側之 導電性層8 a厚度,係考慮上述金屬元素之擴散可將漂移 層6厚度成爲充分地小較佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 茲參照第1 2 A圖一 1 2 E圖就關於實施形態5之電 子源1 0之製造方法說明如下。 首先,在絕緣性基板1 1之一表面(於第1 2 A圖上 面)上,所成下側之導電性層8 a。接著,在下側之導電 性層8 a上,形成上側之導電性層8 b,而可得到第 12A圖所示之構造。 形成導電性層8 a與導電性層8 b所成之導電性層8 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210Χ:297公釐) -33 -
AZ37M A7 B7 五、發日月説明(31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之後,既定之厚度(例如’ 1 · 5 // m )之非摻雜結晶砂 層3,爲例如由電漿C V D法形成,得到如第1 2 B圖所 示之構造。於此’非摻雜之結晶矽層3因由電漿c v d法 所堆積,所以可在6 " 〇 0 °C以下(1 0 0 t〜6 〇 〇 t ) 之低溫製程形成。按’非摻雜結晶矽層3之形成方法,並 非限定於電漿V C D法’也可以由觸媒C V D法形成。即 使以觸媒C V D法,多結晶矽層3係可在6 0 0 °C以下之 低溫製程形成。 < 形成非摻雜多結晶矽層3之後,5 5 w t %之氟化氫 水溶液與甲醇大約以1 : 1混合所成之混合液所成具有電 解液之陽極氧化處理槽,將白金電極(未圖示)成爲負極 ,將導電性層8作爲正極,對於多結晶矽層3邊照射光線 在既定之條件下進行陽極氧化處理。藉此,多孔質多結晶 矽層4而可得到第1 2 C圖所示之構造。於實施形態5之 陽極氧化處理,係在陽極氧化處理之期間中,照射於多結 晶矽層3表面之光功率及電流密度爲一定。但是,此條件 也可適當地變更(例如,也可以變化電流密度。)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 結束陽極氧化處理之後,從陽極氧化處理槽去除電解 液。並且,在陽極氧化處理槽裝入新酸(例如,大約1〇 %之稀硝酸、大約1 0 %之稀硫酸、王水等)。此後,使 用裝有酸之陽極氧化處理槽,將白金電極(未圖示)作爲 負極將導電性層8作爲正極,通入一定電流藉氧化多孔質 多結晶矽層4,形成漂移層6,而得到如第1 2 D圖所示 之構造。 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473758 Α7 Β7 五、發日月説明(32 ) 形成漂移層6之後,在漂移層6上,從導電性膜(例 如,金屬膜)所成之表面電極7爲例如由澱積形成’可得 到如第1 2 E圖所示構造之電子源1 〇。於實施形態5雖 然表面電極7之厚度爲1 5 nm,但是,其厚度並非限定 於此。通過漂移層6之電子爲可穿過之厚度即可。又,於 實施形態5將成爲表面電極7之導電性薄膜雖然可由澱積 形成,但是導電性薄膜之形成方法並非限定於澱積,例如
I 也可以使用噴濺法。 ’ 依據上述製造方法,多結晶矽層3爲可由電漿c V D 法等之低溫製程所形成。多孔質多結晶矽層4係由酸氧化 。並且,表面電極7爲以澱積法、噴濺法等所形成。因此 ,在6 0 0 °C以下之低溫製程就可製造電子源1 〇。因此 ,作爲絕緣性基板1 1 ,可使用較石英玻璃基板低廉之無 鹼玻璃基板。.其結果,減低其製造成本,並且,可更增大 其面積。並且,依多結晶矽層3之形成溫度,爲較低鹼玻 璃基板、蘇打石灰玻璃基板等之無鹼玻璃基板,也可使用 耐熱溫度低之玻璃基板。並且,導電性層8上側之導電性 層8 b爲於多結晶矽層3之形成溫度由與矽(亦即,多結 晶矽層3之構成元素)容易反應之材料所形成。因此,可 抑制在多結晶砂層3中形成非晶質層(亦即,於多結晶矽 層3之堆積初期過程可抑制非晶質層之形成)。其結果, 可防止漂移層6變成所需以上之筒電阻(可變成與使用以 往η型砍基板1之電場放射型電子源1 〇 ’之強電場漂移 層6相同程度之電阻。)。所以可提高電子釋出效率。 本紙張尺度適用中國國家標準( CNS ) Α4規格(210X297公釐) ΓΙ -- h---.------------IT------00— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473758 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發日月説明(33 ) 由上述製造方法所製造之電子源’係本申請人等與於 曰本專利特願平1 0 - 2 7 2 3 4 0號或日本專利特願平 1 0 - 2 7 2 3 4號所提案之電子源同樣’電子釋出特性 對於真空度之依存性爲小。並且,在電子釋出時不會發生 歇盪現象。所以,可安定地釋出電子。 於上述之製造方法,多孔質多結晶砂層4係由酸所氧 化。但是,也可以例如在含有氧與臭氧之至少一方之氣體 I 環境中照射紫外線加以氧化。此時,氧化從1 〇 〇 °c到 6〇0 °C之溫度範圍進行較佳。此溫度也可以較6 0 0 °C 爲高。但是作爲絕緣性基板1 1基板因可使用低廉之玻璃 基板,所以,在從1 0 0 °C到6 0 0 °C之溫度範圍被氧化 較佳。所以將上側之導電性層8 b厚度設定爲不超過5 0 n m,係依據下述理由。亦即,若上側之導電性層8 b厚 度太厚時,構成上側之導電性層8 b之金屬元素爲將多量 擴散於多結晶矽層3中。其結果,多結晶矽層3將變成矽 化物。並且,因這矽化物會被多孔質化,所以,即使形成 漂移層6,動作時之電子散亂機率就增大而會降低電子釋 出效率。總之,上側之導電性層8 b之厚度,對於漂移層 6之擴散量爲少(只擴散於漂移層6之導電性層8側), 所以設定成電子釋出效率之影響變少較佳。 藉將上側之導電性層8 b,較鋁對於多結晶矽層3、 多孔質多結晶矽層4、漂移層6不容易擴散(亦即,擴散 焓爲大)材料所形成,製造時或動作時,也可有效地抑制 構成隨著溫度上升所發生之上側導電性層8 b之元素擴散 —本纸張尺度適用^^國家標準(〔刚八4規格(21(^297公釐)' l·---.------Φ------、訂------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473758 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(34 ) 。鋁之擴散焓係3 2 9 k J /m〇1 ( 7 8 · 7 k c a 1 /mol)。作爲較鋁之擴散焓爲大之材料,則可舉出 Ni 、M〇、Cr、PL、Ti、c〇、Zr、Ta、 Hf、Pd、Rh、W及這些之氧化物。 關於實施形態5之電子源1 〇之基本動作,係如第3 圖所示實施形態1之情形相同。例如,第1 3圖所示,從 導電性層8注入於漂移層6之電子,爲漂移於漂移層6, I 經過表面電極7釋出。即使關於實施形態5之電子源Ί〇 ’施加於表面電極7與導電性層8間之直流電壓V p s即 使成爲1 0〜2 0V左右之低電壓,也可釋出電子。 於第1 4圖表示由上述製造方法所製造之電子源1 〇 之電子釋出特性。於第1 4圖,橫軸係表示直流電壓 V p s値,縱軸係表示電流密度。第1 4圖中,A (〇) 係將導電性層8成爲W/ T i構造(亦即,上側之導電性 層8 b爲W,下側之導電性層8 a爲T i )時之二極體電 流I p s。B ( ·)係將導電性層8成爲W/ T i構造時 之釋出電子電流I e。C ( □),係表示將導電性層8成 爲A 1 - S i /W/ T構造(亦即,上側之導電性層8 b 爲A 1 — S i ,下側之導電性層8 a爲T i )時之二極體 電流ί P S。D ( )係表示將導電性層8成爲A 1 -S ί /W/ T時之釋出電流I e。E ( △)係表示將導電 性層8成爲N i /W/ T i構造(亦即,上側之導電性層 8 b爲N i ,下側之導電性層8 a爲T i時之二極體電流 I p s。F ( ▲)係將導電性層8成爲N i /W/ T i構 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -37- AT3758 A7 B7 五、發明説明(35 ) 造時之釋出電流I e。 第1 5圖係表示將關於第1 4圖所示之釋出電流I e 與上述直流電壓V P s之資料’以Fwoler-Nordheim 描繪 之結果。第1 5圖中,Η ( )係導電性層8爲W/ T i 構造時之資料。I ( ▲) ’係導電性層8爲A 1 - S i / W/ T構造時之資料。G (籲)係導電性層8爲N 1 /W / T i構造時之資料。陽極化處理之條件,係不管導電性
I 層8之性質,設定爲如下。亦即,電流密度爲1 2 · ·5 m A / c m 2 。通電時間爲6秒。以酸之氧化條件爲不管 導電性層8之性質·,設定爲如下。亦即,施加電壓爲2〇 V。電流密度爲1 2 . 5 m A / c m 2 。上側之導電性層 8 b厚度爲5 0 n m。特性測定時之直流電壓V c爲 1 0 0 V而爲一定。 依據第1 4圖,曉得可得到良好之電子釋出電流I e 及電子釋出效率(I e / I p s )。 於實施形態5,漂移層6係由被氧化之多孔質多結晶 矽所構成。但是,漂移層6係也可以由被氮化之多孔質多 結晶矽,或其他之氧化或被氮化之多孔質多結晶半導體層 構成。 以上,本發明係關聯於其特定實施形態之所說明,但 是除此之外,本行業者當然曉得可進行多數之變形例及修 正例。所以,本發明係並非由這些實施形態所限定者,而 是由所附之申請專利範圍所限定者。 卜.1_.------鳟丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -38 - 473758 A7 B7 五、發明説明(36 ) 六.圖式之簡單說明 第1圖係關於本發明之實施形態1之電子源之立體剖 面圖。 , 第2 A - 2 E圖係第1圖所示電子源製程之主要工程 之中間體或製品之立體剖面圖。 .. 第3圖係用來說明第1圖所示電子源之電子釋出動作 之圖。 i 第4圖關於本發明實施形態2之電子源之立體剖面圖 〇 第5圖關於本發明實施形態3之電子源之立體剖面圖 〇 第6 A - 6 E圖係第5圖所示電子源製程之主要工程 之中間體或製品之立體剖面圖。 第7圖關於本發明實施形態4之電子源之立體剖面圖-- 〇 第8圖關於本發明實施形態5之電子源之立體剖面圖 〇 第9圖係第8圖所示電子源之斜視圖。 第1 0圖係第8圖所示電子源之要部立體剖面圖。 第1 1圖係關於本發明實施形態4電子源之變形例之 要部立體剖面圖。 第1 2 A — 1 2 E圖係第8圖所示電子源製程之主要 工程之中間體或製品之立體剖面圖。 第1 3圖係用來說明第8圖所示電子源之電子釋出動 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) f—i------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -39· A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Β7五、發.明説明(37 ) 作之之圖。 第1 4圖係第8圖所示電子源之電子釋出特性之圖表 〇 , 第1 5圖係關於第1 4圖所不依據圖表之資料之 Fowler-Nordheim 描繪之圖表。 第1 6圖係習知電子源之立體剖面圖。 第1 7圖係用來說明第1 6圖所示電子源之電子釋出 I 動作之圖。 ’ 第1 8圖係用來說明第1 6圖所示電子源之電子釋出 機構之原理之圖。 第1 9圖係另一習知電子源之立體剖面圖。 第2 0圖係第1 9圖所示電子源之要部立體剖面圖。 第2 1圖係第1 9圖所示電子源之要部之另一立體剖 面圖。 卜— ^, 鮮丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 主要元件對照表 1 0 電場放射型電子源 1 η型矽基板 6 強電場漂移層 7 表面電極 2 1 集極電極 5 1 多結晶矽 2 歐姆電極 5 2,6 4 矽氧化膜 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -40- 473758 A7 __B7 五、發日月説明(38 ) 6 3 微結晶層 8 導電性層 11 絕緣性基板 . 19 矽化物層 8 a ,8 b 導電性膜 6 c 結晶化層 ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -41 -

Claims (1)

  1. 473758 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種電場放射型電子源,其係具有: 基板,與 導電性層:爲形成於基板之一表面上,與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 半導體層:爲被形成於導電性層上,與 強電場漂移層:由形成於該半導體層表面側之被氧化 或氮化之多孔質半導體層所成,與 表面電極:爲被形成於強電場漂移層上, t 藉施加電壓使表面電極爲對於導電性層能夠變成正極 ,從導電性層所注入之電子爲漂移強電場漂移層,而通過 表面電極釋出者,其特徵爲: 上述半導體層爲由:使用可降低電阻之手段之低電阻 之半導體、或降低電阻之工程所形成之低電阻之半導體。 2 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源,其 中於厚度方向將導電性層之至少強電場漂移層側部分,以 可抑制在強電場漂移層中之非晶質之形成之導電性材料所 形成,以降低上述半導體層之電阻。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 .如申請專利範圍第2項之電場放射型電子源,其 中上述導電性層,係積層於厚度方向之至少2層之導電十生 膜所成,最上層之導電性膜,係在強電場漂移層之形成溫 度附近之溫度具有與上述半導體容易反應之性質。 4 ·如申請專利範圍第3項之電場放射型電子源,其 中最上層之導電性膜,係由鋁或鎳或這些作爲主成分之合 金所形成。 5 ·如申請專利範圍第3項之電場放射型電子源,其 42 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公嫠) 473758 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 中最上層之導電性膜厚度,爲不超過5 0 nm。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 ·如申請專利範圍第3項之電場放射型電子源,其 中最上層之導電性膜,係由較鋁對於強電場漂移層不容易 擴散之材料所形成。 7 .如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源,其 中由設於導電性層與半導體層間之矽化物層,以降低上述 半導體層之電阻。 ί 8 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源‘,其 中將半導體層由互相電阻不同之複數層形成,藉愈靠近導 電性層使電阻變低,來降低上述半導體層之電阻。 9 .如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源,其 中將半導體層形成爲連續地變化電阻之構造,藉愈靠近導 電性層之部分愈降低電阻,來降低上述半導體層之電阻。 1 〇 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中低電阻之半導體層,係形成非晶質半導體層之後,將 此藉加熱加以結晶化來形成者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中低電阻之半導體層,係形成非晶質半導體層之後,將 此藉使用氫加以結晶化來形成者。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中低電阻之半導體層,爲不純物被摻雜之低電阻之非晶 質半導體。 1 3 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中藉添加爲不純物來降低上述半導體層之電阻。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 43 - 473758 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之電場放射型電子源 ,其中藉添加爲不純物所形成之低電阻之述半導體層上, 再形成有另外半導體層。. 1 5 .如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中形成半導體層之後、形成多孔質半導體層之後、形成 強電場漂移層之後、形成表商電極之後,於至少其一實施 熱處理。 i 1 6 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中強電場漂移層,係包含:舆基板主表面大約成直交排 列之柱狀半導體結晶、與位於該半導體結晶間之微米級之 半導體微結晶、與具較形成於該半導體微結晶表面之該半 導體微結晶之結晶粒徑更小厚度之絕緣膜。 1 7 .如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中半導體層係多結晶半導體。 1 8 ·如申請專利範圍第1項之電場放射型電子源, 其中多結晶半導體層係由可用6 0 0 t以下之低溫製程可 形成之半導體材料所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 9 · 一種電場放射型電子源之製造方法,其係具有 基板,與 導電性層:爲形成於基板之一表面上,與 半導體結晶層:爲被形成於導電性層上,與 強電場漂移層:由形成於該半導體層表面側之被氧化 或氮化之多孔質半導體層所成,與 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -44 - 473758 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 表面電極:爲被形成於強電場漂移層上, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉施加電壓使表面電極爲對於導電性層能夠變成正極 ,從導電性層所注入之電子爲漂移強電場漂移層,而通過 表面電極釋出者,上述半導體結晶層,係使用使電阻降低 之手段之低電阻之半導體,或降低電阻之工程所形成之低 電阻之半導體所成者,該方法,其特徵爲包含: 在基板上形成導電性層之步驟,與 I 在導電性層上形成非晶質半導體層之後,藉將該·非晶 質半導體層結晶化以形成半導體結晶層之步驟,與 在半導體結晶層上形成半導體層之後,將該半導體層 之至少一部藉成爲多孔質化以形成多孔質半導體層之步驟 , 與 藉氧化或氮化多孔質半導體層以形成強電場漂移層之 步驟,與 在強電場漂移層上形成表面電極之步驟。 2 0 · —種電場放射型電子源之製造方法,其係具有 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 基板,與 導電性層:爲形成於基板之一表面上,與 半導體結晶層··爲被形成於導電性層上,與 強電場漂移層:由形成於該半導體層表面側之被氧化 或氮化之多孔質半導體層所成,與 表面電極:爲被形成於強電場漂移層上, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇Χ:297公釐) -45 - 473758 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 藉施加電壓使表面電極爲對於導電性層能夠變成正極 ,從導電性層所注入之電子爲漂移強電場漂移層,而通過 表面電極釋出者,上述半導體結晶層,係使用使電阻降低 之手段之低電阻之半導體,或降低電阻之工程所形成之低 電阻之半導體所成者,該方法,其特徵爲包含: 在基板上形成導電性層之步驟,與 在導電性層上,形成添加不純物之半導體結晶層之步 ' ! 驟,與 , 在該半導體結晶層上形成半導體層之後,將該半導體 之至少一部藉加以多孔質化以形成多孔質半導體層之步驟 ,與 藉將多孔質半導體層加以氧化或氮化以形成強電場漂 移層之步驟,與 在強電場漂移層上形成表面電極之步驟。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、v'口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -46 -
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