專利名稱：用于提高電子器件中電子發(fā)射的陽(yáng)極氧化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及信息存儲(chǔ)器件、信息顯示器和利用電子發(fā)射器件的其它電子器件的領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及使用陽(yáng)極氧化形成多孔區(qū)域作為電子發(fā)射體的半導(dǎo)體器件的制作。
背景技術(shù)：
基于在真空微電子中新應(yīng)用的需要，例如平板顯示器、電子槍和微波管，近年來對(duì)室溫或冷電子發(fā)射體的興趣變得活躍起來。在各種類型的發(fā)射體中，由于硅材料的完善的技術(shù)基礎(chǔ)，特別是在集成電路中，所以硅基器件受到關(guān)注。平坦或平面冷陰極，例如金屬-絕緣體-金屬(MIM)或金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)二極管，由于其低工作電壓和對(duì)壓力的低敏感性而被許多研究人員研究。然而，這些發(fā)射體具有低效率和縮短的壽命預(yù)期。多孔硅(PS)，其可被容易地制作在硅襯底上，顯示出作為表面發(fā)射冷陰極器件的眾多優(yōu)點(diǎn)。該材料的效率和穩(wěn)定性相比先前提及的現(xiàn)有技術(shù)MIM和MIS是有利的。
各種材料的多孔表面可通過陽(yáng)極氧化，即一種電化學(xué)工藝來制作。在此方法中，陽(yáng)極和陰極被浸于電解液中，典型地采用稀釋的氫氟酸(HF)。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間提供適當(dāng)幅度的電流時(shí)，在陽(yáng)極表面形成孔?？梢允┘尤芜x光源來促進(jìn)陽(yáng)極氧化。為制作多孔硅，硅晶片被用作陽(yáng)極。鉑由于其高電導(dǎo)率、耐HF性和工藝可預(yù)見性而通常被用作陰極。也可使用其它具有相似特性的金屬。
在現(xiàn)有技術(shù)圖1-6中示出在各個(gè)制造階段的場(chǎng)發(fā)射平面發(fā)射體器件10，該器件說明了已知的用于生產(chǎn)多孔硅的硅陽(yáng)極氧化工藝。多晶硅層14生長(zhǎng)或淀積在襯底上，此襯底例如包含單晶硅12。接下來，如圖2所示，介電層16生長(zhǎng)在多晶硅層14上。開口13制作在介電材料16中，如圖3所示，用以暴露多晶硅層14的表面區(qū)域用于陽(yáng)極氧化。
陽(yáng)極氧化工藝中產(chǎn)生電場(chǎng)，且介電層16的開口13引起介電層16和多晶硅層14的邊界13a處增強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度通過圖3中的等勢(shì)線8表示。在邊界13a處增強(qiáng)的電場(chǎng)強(qiáng)度促使相對(duì)于多晶硅層14的中心區(qū)，在邊界13a處的陽(yáng)極氧化加速。陽(yáng)極氧化在多晶硅層14中產(chǎn)生了多孔區(qū)域，如圖4中的垂直線15所示。沿邊界13a的加速的陽(yáng)極氧化增加了局部區(qū)域15a中的孔隙率。此不均勻的陽(yáng)極氧化負(fù)面地影響了器件的發(fā)射特性，破壞了其在某些應(yīng)用中的效用?？梢栽黾与妶?chǎng)強(qiáng)度以引起多晶硅層14的中心區(qū)域中較高的孔密集度，還將增加沿邊界的孔隙率。如圖5所示，沿邊界的孔的高密集度會(huì)導(dǎo)致多晶硅層中的凹坑9。這一損傷通常導(dǎo)致器件失效或縮短的壽命預(yù)期。
為用作電子發(fā)射器件，附加的介電和導(dǎo)電材料層被通常加在陽(yáng)極氧化結(jié)構(gòu)的頂部，如圖6所示。圖6說明了具有第二介電層17、附加的抽取電極18、間隔介電層20和聚焦電極22的完成的場(chǎng)發(fā)射發(fā)射體器件10。硅層14和介電層16的邊界區(qū)域24是電子發(fā)射最集中的區(qū)域，而不是在其中心區(qū)域26中。由于來自邊界區(qū)24的發(fā)射不能如來自中心區(qū)26的發(fā)射那樣有效地得到傳輸，因此這不是所期望的。另外，來自邊界24區(qū)域的發(fā)射不能如來自中心區(qū)域26的發(fā)射那樣易于集中。這些作用可使得電子發(fā)射器件對(duì)于許數(shù)應(yīng)用來講是無(wú)用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻娴闹行膮^(qū)域中形成孔的方法。本方法包括在襯底上形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻妗Ｔ摪雽?dǎo)電或?qū)щ姳砻媸峭ㄟ^這樣一種方式形成的，即確保了當(dāng)在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫔鲜┘与妶?chǎng)時(shí)，表面中心區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度至少與表面的周界上的電場(chǎng)強(qiáng)度一樣大。最后，本方法包括通過在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫔仙呻妶?chǎng)以對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻孢M(jìn)行陽(yáng)極氧化，從而在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻鎯?nèi)形成多孔區(qū)域。


對(duì)于那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員，參考附圖，根據(jù)下文中的說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。
圖1-6說明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在平面發(fā)射體器件上形成多孔硅的工藝步驟的截面圖。
圖7-11說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用優(yōu)化的孔形成來制作場(chǎng)發(fā)射發(fā)射體器件的工藝步驟的截面說明。
圖12-14說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，在可陽(yáng)極氧化的材料中形成孔的替換的實(shí)施方案。
圖15-19說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，利用優(yōu)化的孔形成來制作場(chǎng)發(fā)射發(fā)射體器件的另一替換工藝的截面說明。
具體實(shí)施例方式
參考在附圖中描述的示例性實(shí)施方案，且這里使用特定語(yǔ)言來描述這些示例性實(shí)施方案。本發(fā)明提供了一種用于在各種可陽(yáng)極氧化的材料中形成孔的陽(yáng)極氧化工藝。改進(jìn)的工藝最小化或消除了在由抗陽(yáng)極氧化掩模所劃界的選定區(qū)域邊界上加速的陽(yáng)極氧化。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及了改進(jìn)工藝的應(yīng)用，用于制作使用多孔材料，例如多孔多晶硅的電子發(fā)射器件。此外，本發(fā)明包括利用如此進(jìn)行陽(yáng)極氧化的多孔平坦或平面表面的電子發(fā)射結(jié)構(gòu)的制作。這種器件的工作在Sheng等人在J.Vac.Sci.Technol.B，19(1).PP 64-67，2001的文章中得到說明，在此并入作為參考。
在現(xiàn)有技術(shù)方法中，適宜的介電材料例如氮化硅被淀積在將被陽(yáng)極氧化的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料層，例如多晶硅的頂部。隨后去除介電材料的選定區(qū)域以暴露下面的層。在陽(yáng)極氧化中，引起陽(yáng)極氧化的電流僅流過多晶硅的暴露區(qū)域。在剩余介電材料下面的區(qū)域被保護(hù)且不進(jìn)行陽(yáng)極氧化。在介電掩模和多晶材料的邊界上電場(chǎng)趨向加強(qiáng)，并在此區(qū)域中加速了陽(yáng)極氧化過程。陽(yáng)極氧化在邊界區(qū)域附近加強(qiáng)，但在中心區(qū)域減弱，其是所期望的優(yōu)選陽(yáng)極氧化和多孔材料的區(qū)域。本發(fā)明可替換的實(shí)施方案是通過替換掩模材料或改變制作中所執(zhí)行步驟的順序，來最小化或消除邊界區(qū)域的陽(yáng)極氧化加速。
圖7說明形成在襯底112表面上的介電層116的截面視圖。通過使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的摻雜技術(shù)，襯底112可通過n-型或p-型的摻雜劑被摻雜為具有適當(dāng)?shù)碾娮杪?。介電?16可由已被那些半導(dǎo)體制作工藝領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的提供良好電絕緣能力的介電材料形成，例如，但不限于，硅、鋁，鈦、鉭、鎢、鉿、鋯、釩、鈮、鉬、鉻、釔、鈧的氧化物、氮化物、和氮氧化物，以及其組合。此外，介電層包含約0.05到5微米的厚度。
接下來，如圖8所示，去除一部分介電層16以暴露襯底112的中心區(qū)域117。介電層116的剩余部分留在襯底112上。利用本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的常用半導(dǎo)體工藝技術(shù)來制作這種開口。半導(dǎo)體工藝典型地包括掩模圖形的光刻，刻蝕和去除不需要的材料同時(shí)保存電介質(zhì)的掩蔽區(qū)域如圖8所示。
一旦襯底112的中心區(qū)域117暴露，半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14就形成在介電層116的剩余部分和襯底112的中心區(qū)域117上。在圖9所示的一個(gè)實(shí)施方案中，半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14被生長(zhǎng)或淀積在裝置100的整個(gè)表面上，以至半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的一部分接觸襯底112的中心區(qū)域117。半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14包含約0.1到1微米的厚度。
使用通常可接受的方法，例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來將襯底112的頂部表面平坦化。半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14典型地包括可以被摻雜或可以未摻雜的硅。摻雜程度可沿半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的深度變化。
陽(yáng)極氧化工藝開始于半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14中基本上處于襯底112的中心區(qū)域117之上的部分中的半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的頂部。隨著陽(yáng)極氧化的進(jìn)一步進(jìn)行，如圖9的大致垂直線115所示的孔產(chǎn)生于半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14中，開始于頂部并向下傳播至半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的內(nèi)部。這些孔在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嬷行纬申?yáng)極氧化的區(qū)域。這就暴露了將被陽(yáng)極氧化的半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的內(nèi)部部分。另外，圖9所示結(jié)構(gòu)不會(huì)引起周界中的加速的陽(yáng)極氧化。這意味著在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫣幍碾妶?chǎng)強(qiáng)度至少與表面的周界處的電場(chǎng)強(qiáng)度一樣大。
在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的頂部，電場(chǎng)基本是均勻的。此區(qū)域中的陽(yáng)極氧化速率因此基本均勻，提供了半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化區(qū)域128中的所期望的處理。由于接近介電層116和襯底112的邊界，所以陽(yáng)極氧化電流受到存在介電層116的限制。因此陽(yáng)極氧化電流自陽(yáng)極氧化區(qū)域128的中心到外圍而減小，并且在陽(yáng)極氧化和非陽(yáng)極氧化區(qū)域間不會(huì)出現(xiàn)明顯的邊界。半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化速率自陽(yáng)極氧化區(qū)域128的中心到越過外圍而逐漸變小。因此，半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化區(qū)域128的中心部分處的電場(chǎng)強(qiáng)于其外部周界上的電場(chǎng)，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14內(nèi)部形成多孔區(qū)域。通過改變場(chǎng)強(qiáng)程度或強(qiáng)度可以改變場(chǎng)集中，從而改變孔所處的位置和它們的密集程度。這能確保半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥闹行膮^(qū)域中的孔密集度至少與半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥闹芙缰械目酌芗纫粯哟蟆?br> 替換的實(shí)施方案是將半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫣鎿Q為其它能產(chǎn)生多孔的導(dǎo)電或多晶材料。
陽(yáng)極氧化也可通過使用傳統(tǒng)的光陽(yáng)極氧化進(jìn)行，其中當(dāng)偏置電位施加在陽(yáng)極和陰極上時(shí)，表面被暴露于HF和光發(fā)射下以促進(jìn)結(jié)晶硅表面中孔的形成。因此，能在陽(yáng)極氧化后保持的、在陽(yáng)極氧化步驟之前制作的層應(yīng)能抵抗HF或被保護(hù)不受HF的破壞。
一旦半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化完成，則形成附加的層用以制作電子發(fā)射器件。這些附加的層是使用如圖10截面視圖中所示的附加工藝步驟形成?？蛇x的第二介電層119可形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫔稀Ｈ绻纬?，則介電層119起到減小發(fā)射體器件的泄漏電流的作用。隨后，導(dǎo)電層118形成在第二介電層119上。如果沒有形成介電層119，則導(dǎo)電層118形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻嫔?，如圖11中所示?？梢蕴幚韺?18以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化區(qū)域128之上包含約3到15nm、優(yōu)選為10nm或更少的厚度。超越出陽(yáng)極氧化區(qū)域128，由于介電層116阻擋了電流流動(dòng)，因此沒有發(fā)射產(chǎn)生。
導(dǎo)電層118在發(fā)射體器件100的工作過程中作為抽取電極。抽取是抽取用于發(fā)射的電子的過程。在層118和襯底112的背側(cè)之間施加電壓差。當(dāng)層118上的電壓正向大于襯底112上的電壓時(shí)，電子從供應(yīng)襯底112通過半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的陽(yáng)極氧化區(qū)域128而輸運(yùn)，并從導(dǎo)電層118的表面發(fā)射出去。
在第一導(dǎo)電層118形成之后，第二導(dǎo)電層121形成在第一導(dǎo)電層118上。第二導(dǎo)電層121用作接觸層。如圖10所示，第三介電層120形成在第二導(dǎo)電層121上，且第三導(dǎo)電層122形成在第三介電層120上。去除在陽(yáng)極氧化區(qū)域上的第二導(dǎo)電層121、第三介電層120和第三導(dǎo)電層122的部分。當(dāng)部分第三介電層120被去除時(shí)，其可以凹陷進(jìn)去以暴露更多的第二導(dǎo)電層121的接觸區(qū)域。
在圖11所示的可替換實(shí)施方案中，第二介電層120形成在第二導(dǎo)電層121上，且第三導(dǎo)電層122形成在第二介電層120上。去除在陽(yáng)極氧化區(qū)域上的第二導(dǎo)電層121、第二介電層120和第三導(dǎo)電層122的部分。
相對(duì)于層118的電壓的正向電壓進(jìn)一步被施加在外部電極上(未顯示)，也就是陽(yáng)極上，其通常位于層118的前方并遠(yuǎn)離該層，以建立電場(chǎng)來吸引朝向陽(yáng)極所發(fā)射的電子。外部或陽(yáng)極層由未在圖10或11中顯示的附加介電或電阻性材料所支撐和隔離。導(dǎo)體層122在發(fā)射體器件工作過程中用作聚焦電極。
導(dǎo)體層118、122和陽(yáng)極層可由金屬，例如鋁、鎢、鉬、鈦、銅、金、銀、鉭、鉻等等以及其任意合金或多層膜、摻雜多晶硅、石墨等等、或金屬和非金屬的組合物來形成。
介電層120包括約0.1到5微米的厚度，而導(dǎo)體層121、122和陽(yáng)極層每個(gè)包含約0.02到1微米的厚度。
此外，由于相比現(xiàn)有技術(shù)，所述的本發(fā)明實(shí)施方案僅牽涉修改形成多晶層和介電層的步驟，因此采用本發(fā)明的處理相比于現(xiàn)有技術(shù)不會(huì)造成費(fèi)用或時(shí)間上的顯著增加。
可替換的，圖12說明了如何延遲陽(yáng)極氧化過程直至發(fā)射體結(jié)構(gòu)被制作出來。例如，層121、120和122是在陽(yáng)極氧化執(zhí)行前被制作的。一旦這些層就緒，則陽(yáng)極連同接觸121或?qū)?22(可選的)，或其兩者被偏置于合適的電壓以控制區(qū)域117中的陽(yáng)極氧化的輪廓，如圖12所示。此外，隨著層121被偏置用以控制陽(yáng)極氧化區(qū)域128的輪廓，層122在陽(yáng)極氧化過程中可用作陽(yáng)極。然后，如圖12所示，可選的第三介電層119可形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻娴年?yáng)極氧化區(qū)域上，且第三導(dǎo)電層118形成在區(qū)域117之上的層119上并甚至形成在層121的暴露部分上。如果沒有形成第三介電層119，則第三導(dǎo)電層118形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻娴年?yáng)極氧化區(qū)域上，如圖14所示。
本發(fā)明的另一替換實(shí)施方案利用導(dǎo)電陽(yáng)極氧化掩模以最小化導(dǎo)致差的多孔硅形成的外部區(qū)域上的場(chǎng)效應(yīng)，其引起發(fā)射體的差性能和縮短的壽命。平面電子發(fā)射器件200和其制作過程在圖15-19中得到說明。圖15中說明的發(fā)射體器件200開始于襯底212，其可以是摻雜或未摻雜的，且在其上面形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14。半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14可被摻雜至所期望的電阻率并且典型地包含硅。
接下來，在圖16中，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的工藝，導(dǎo)電屏蔽228形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14上。導(dǎo)電屏蔽228可由高電導(dǎo)率和抗腐蝕的金屬形成(鉻、鉑、銅、金、銀、鉭等等，和其任意合金或多層膜)。半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14包含約0.1到0.5微米的厚度范圍，且導(dǎo)電屏蔽228包含約0.02到0.5μm厚度，優(yōu)選的是0.1μm。
如圖15所示，去除一部分導(dǎo)電屏蔽228，暴露出半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217，并留下導(dǎo)電屏蔽228的剩余部分。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝步驟可被用于去除一部分導(dǎo)電屏蔽228，此步驟為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。在該處，半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217被陽(yáng)極氧化以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14中產(chǎn)生陽(yáng)極氧化的區(qū)域。導(dǎo)電屏蔽228用作掩模以保護(hù)下面的半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?，并引?dǎo)在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的暴露的中心區(qū)域217中多孔硅的形成。在陽(yáng)極氧化工藝期間使用導(dǎo)電屏蔽228的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)，遍及半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217形成均勻的電場(chǎng)梯度。這消除了在導(dǎo)電層和半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14邊界處的場(chǎng)集中，其通常在現(xiàn)有技術(shù)的介電邊界層中形成。處理半導(dǎo)體器件200以便半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14包括約0.1到1微米的厚度。
在該處，導(dǎo)電屏蔽228的剩余部分是使用傳統(tǒng)的制作技術(shù)去除的。接下來，介電層216形成在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14以減少泄漏電流。然后去除中心區(qū)域217之上的一部分介電層。隨后，可選的第二介電層219形成在中心區(qū)域217上，并且如果使用淀積而非熱生長(zhǎng)，則第二介電層219也形成在第一介電層216的頂部。由于附加的第二介電層219，層216現(xiàn)將具有增加的厚度。如果形成了第二介電層219，則導(dǎo)電層218形成在第一介電層216的剩余部分上和第二介電層219上，或者，如果第二介電層219形成在第一介電層216上，則導(dǎo)電層218只形成在第二介電層219上。然而，如果沒有形成第二介電層219，則導(dǎo)電層218形成在第一介電層216上和半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217上，如圖19所示。
可選地，開口可通過去除位于中心區(qū)域217之上的一部分層218來形成在區(qū)域217之上。如果是這種情況，則第二金屬層230可被制作在區(qū)域217上并用作抽取器電極。層230可在隨后的階段淀積。導(dǎo)體層218典型地用作與抽取器電極或發(fā)射體器件200中的層230的接觸，且兩者共同工作以形成抽取器電極。層218的厚度典型地包括從3到15nm。層230的厚度典型地包含從0.01到1微米的范圍。
接下來，如圖18的截面圖中的進(jìn)一步說明，第三介電層220形成在導(dǎo)電層218、230上。第三介電層220用作第一導(dǎo)電層218、230和形成在第三介電層220上的第二導(dǎo)電層222之間的絕緣阻擋層。然后去除在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217上的第三介電層220和第二導(dǎo)電層222的部分。當(dāng)?shù)谌殡妼?20的部分被去除時(shí)，其可以凹陷進(jìn)去以暴露更多的第一導(dǎo)電層218、230的接觸區(qū)域。
導(dǎo)體層222用作發(fā)射體器件200內(nèi)的聚焦電極，并將由抽取器電極218、230抽取的發(fā)射電子集中起來。導(dǎo)體層218、230和222可由金屬(鋁、鎢、鉬、鈦、銅、金、銀、鉭等等，及其任意合金或多層膜)、摻雜多晶硅、石墨等，或金屬和非金屬的組合物，例如C膜來形成。
圖19中所示的替換實(shí)施方案中，沒有形成層219，并且第二介電層220形成在導(dǎo)電層218、230上。第二導(dǎo)電層222形成在第二介電層220上。隨后去除在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?14的中心區(qū)域217上的第二介電層220和第二導(dǎo)電層222的部分。在先前的實(shí)施方案中，該第二介電層220和第二導(dǎo)電層222起到與它們相對(duì)應(yīng)的層相同的目的。
本發(fā)明的陽(yáng)極氧化工藝可擴(kuò)展至其它能夠被陽(yáng)極氧化的材料，而不限于硅。作為電子源的陽(yáng)極氧化材料的應(yīng)用在如下領(lǐng)域是有用的，如信息存儲(chǔ)裝置、信息顯示器以及其它使用電子源的電子裝置。這些其它的裝置包括電子顯微鏡、電子束平版印刷和鑒別工具、電子放大器和振蕩器。值得注意地，本發(fā)明提供了應(yīng)用于電子發(fā)射器件的改進(jìn)的制作技術(shù)，在這些應(yīng)用中電子發(fā)射器件具有平面或平坦的多孔硅結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化電子發(fā)射?？梢詮谋景l(fā)明中受益的其他應(yīng)用包括氣體和液體過濾器。
應(yīng)當(dāng)理解上文描述的方案僅說明用于本發(fā)明原理的應(yīng)用。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行多種變型和可替換的方案，且附屬的權(quán)利要求意圖涵蓋這些變型和方案。因此，盡管本發(fā)明在圖中示出，并在上文中得到關(guān)于被認(rèn)為是目前本發(fā)明最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方案的具體而詳細(xì)的全面描述，但對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的原理和概念的情況下，顯然可以進(jìn)行多種修改，這些修改包括但不限于改變尺寸、材料、形狀、形態(tài)、功能以及操作、裝配和使用的形式。
權(quán)利要求
1.一種用于在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)的中心區(qū)域(117)內(nèi)形成孔的制作方法，包括步驟在襯底(112)上形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)，以便確保當(dāng)在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)上施加電場(chǎng)時(shí)，表面的中心區(qū)域(117)處的電場(chǎng)強(qiáng)度至少與表面的周界處的電場(chǎng)強(qiáng)度一樣大；以及通過在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)產(chǎn)生電場(chǎng)而對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)進(jìn)行陽(yáng)極氧化，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)內(nèi)形成多孔區(qū)域(128)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成步驟還包括在襯底(112)上形成介電層(116)；去除一部分介電層(116)，保留介電層的剩余部分并將襯底(112)的中心區(qū)域(117)暴露；并且在介電層(116)的一部分剩余部分和襯底(112)的中心區(qū)域(117)上形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)陽(yáng)極氧化的步驟，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)和襯底(112)之間的接觸區(qū)域之上的半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)中形成陽(yáng)極氧化區(qū)域(128)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，還包括在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)上形成導(dǎo)電層(118)；在第一導(dǎo)電層(118)上形成第二導(dǎo)電層(121)；在第二導(dǎo)電層(121)上形成第二介電層(120)；在第二介電層(120)上形成第三導(dǎo)電層(122)；去除在陽(yáng)極氧化區(qū)域(128)之上的一部分第二導(dǎo)電層(121)、第二介電層(120)和第三導(dǎo)電層(122)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)上形成導(dǎo)電層(118)；在導(dǎo)電層(118)上形成第二介電層(120)；在第二介電層(120)上形成第二導(dǎo)電層(121)；和去除在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)和襯底(112)之間的接觸區(qū)域之上的一部分第一導(dǎo)電層(118)、第二介電層(120)和第二導(dǎo)電層(121)，保留第二導(dǎo)電層(121)的剩余部分并將半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)的中心區(qū)域(117)暴露。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，還包括對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)的中心區(qū)域(117)進(jìn)行陽(yáng)極氧化，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)中形成陽(yáng)極氧化區(qū)域(128)；和在第二導(dǎo)電層(121)的剩余部分上和陽(yáng)極氧化區(qū)域(128)上形成第三導(dǎo)電層(122)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中形成步驟還包括在襯底(212)上形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)；在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)上形成導(dǎo)電屏蔽(228)；和去除一部分導(dǎo)電屏蔽(228)，將半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)的中心區(qū)域(217)暴露并保留導(dǎo)電屏蔽(228)的剩余部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)的中心區(qū)域(217)進(jìn)行陽(yáng)極氧化的步驟，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)中產(chǎn)生陽(yáng)極氧化區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，還包括去除導(dǎo)電屏蔽(228)的剩余部分；在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?214)上形成介電層(216)；和去除在陽(yáng)極氧化區(qū)域之上的一部分介電層(216)。
10.一種電子發(fā)射器件(100)，包括位于襯底(112)的一部分上的介電阻擋層(116)，并且至少部分定義襯底(112)的中心區(qū)域(117)的周界；位于至少一部分介電阻擋層(116)上和襯底(112)的中心區(qū)域(117)上的半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)；和位于襯底(112)的中心區(qū)域(117)之上的半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)的表面區(qū)域中的多孔區(qū)，其中在半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)周界中孔的密集度不大于半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)的中心區(qū)域中孔的密集度；位于襯底(112)的中心區(qū)域(117)之上的半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)的表面區(qū)域中的多孔區(qū)，其中在半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)中心區(qū)域中孔的密集度至少與半導(dǎo)電或?qū)щ妼?114)周界中孔的密集度一樣大。
全文摘要
提出了一種用于在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)的中心區(qū)域中形成孔的方法。此方法包括在襯底(112)上形成半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)。此半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)的形成確保了當(dāng)在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)上施加電場(chǎng)時(shí)，表面中心區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度至少與表面的周界上的電場(chǎng)強(qiáng)度一樣大。最后，此方法包括通過在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)上產(chǎn)生電場(chǎng)來對(duì)半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)進(jìn)行陽(yáng)極氧化，以在半導(dǎo)電或?qū)щ姳砻?114)內(nèi)形成多孔區(qū)。
文檔編號(hào)H01J1/312GK1591738SQ20041004527
公開日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者H·－P·郭, X·盛, H·比雷基, S·-T·林, S·L·納伯惠斯 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司