專利名稱：場致發(fā)射器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場致發(fā)射器件以及制造這種場致發(fā)射器件的方法，同時也涉及包含這種場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。
背景技術(shù)：
如今，一種平面型(平板型)的顯示裝置已經(jīng)作為代替陰極射線管(CRT)的圖像顯示器件進(jìn)行研究。作為這種平板型的顯示裝置，可以有液晶顯示裝置(LCD)、電致發(fā)光顯示裝置(ELD)、以及等離子體顯示裝置(PDP)。另外，建議了一種使用因電場效應(yīng)發(fā)射的電子來用電子束激發(fā)發(fā)光的顯示器件，稱為場致發(fā)射顯示器件(FED場致發(fā)射顯示器)，其由于具有顯示動態(tài)圖象的高性能而引起了關(guān)注。
FED包括具有陰極電極的第一基板和具有陽極電極的第二基板，在陽極電極上放置熒光層，第一基板和第二基板被布置成互相面對，并且與一個密封部件結(jié)合在一起，由第一基板、第二基板和密封部件密封的空間保持高真空。從陰極發(fā)射的電子移動通過密封的空間以便激發(fā)放置在陽極電極上的熒光層，從而發(fā)光以獲得圖象顯示。
FED可以按照電極分類為二極管類型、三極管類型或四極管類型。在二極管類型的FED中，條狀的陰極電極在第一基板的表面上形成，條狀的陽極電極在第二基板的表面上形成，陰極電極與陽極電極在以從幾微米到幾毫米的距離正交。在陰極電極和陽極電極經(jīng)過真空的相交處，施加高至10kV的電壓以在陰極電極和陽極電極之間發(fā)射電子。電子到達(dá)放置在陽極電極上的熒光層而激發(fā)熒光，然后發(fā)出光以便顯示圖象。
在三極管類型的FED的情況下，在形成在第一基板上的陰極電極之上，一個與陰極電極正交的柵極電極通過絕緣薄膜形成。陰極電極和柵極電極具有條狀或矩陣形狀，電子發(fā)射部分(電子發(fā)射器)作為電子源通過絕緣薄膜形成在它們的相交部分。通過為每個陰極電極和柵極電極提供電壓，從電子發(fā)射部分發(fā)射電子。電子被吸引到第二基板的陽極電極，該電極被施加比柵極電極更高的電壓，用來激發(fā)放置在陽極電極上的熒光層，由此發(fā)光以顯示圖象。
在四極管類型的FED中，一個平板狀的或薄膜狀的會聚電極，具有與每個點(diǎn)相關(guān)的一個開口部分，在三極管類型FED的一個柵極電極和陽極電極之間形成。由于提供了會聚電極，從電子發(fā)射部分發(fā)射的電子關(guān)于每個點(diǎn)會聚，激發(fā)放置在陽極電極上的熒光層，由此發(fā)光從而顯示圖象。
場致發(fā)射器件具有發(fā)射電子的電子發(fā)射部分，其形成在陰極電極上。場致發(fā)射器件可以具有在陰極電極之上穿過絕緣薄膜的柵極電極?，F(xiàn)在，作為場致發(fā)射顯示裝置的場致發(fā)射器件，可以具有各種結(jié)構(gòu)。尤其是，有一種spint類型的場致發(fā)射器件，一種表面類型的場致發(fā)射器件，一種邊緣類型的場致發(fā)射器件，以及MIM((金屬-絕緣體-金屬)。
Spint類型的場致發(fā)射器件是一種在陰極電極上形成有圓錐電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。它可以具有以下優(yōu)點(diǎn)1)由于電子發(fā)射部分布置在電場最集中的柵極電極的中央附近，它的電子繪圖效率很高，2)可以精確地繪制一個場致發(fā)射器件的布置圖形以使優(yōu)化電場分布布置變得容易，同時，繪制電流的平面內(nèi)一致性很高，3)與其它的場致發(fā)射器件相比，其電子發(fā)射的方向性是有規(guī)則的。
作為傳統(tǒng)的spint類型的場致發(fā)射器件，有由金屬蒸發(fā)(已公開的日本專利2002-175764中11頁和圖9A到10C)形成的圓錐形場致發(fā)射器件和采用MOSFET(已公開的日本專利平11-102637中3-4頁和圖1)形成的圓錐形場致發(fā)射器件。
參考圖28A-28D，將圖示在已
公開日本專利2002-175764中記載的場致發(fā)射器件的制造方法。如圖28A所示，一個層間絕緣薄膜1103和一個柵極電極1104形成在一個玻璃基板1101上形成的條狀陰極電極1102上。
下面，如在圖28B中所示，蝕刻柵極電極1104和層間絕緣薄膜1103以形成一個開口部分1105。于是，執(zhí)行與柵極電極相關(guān)的鋁傾斜蒸發(fā)以形成一個剝落層1106，其以雨蓬形狀突出于柵極電極的開口端。
接下來，如圖28C中所示，與整個基板垂直地執(zhí)行例如鉬的金屬蒸發(fā)。因?yàn)榻饘賹?107沉積在雨蓬形狀的剝落層1106上，同時開口部分1105的尺寸減少，將被沉積在開口部分1105的底部平板上，即在陰極電極1102上的金屬逐漸被限制到在開口部分1105中央附近通過的金屬。于是，圓錐形淀積物1108形成在底部平板上，成為電子發(fā)射部分。
接下來，如圖28D所示，對柵極電極1104下面的層間絕緣薄膜1103執(zhí)行濕法蝕刻，形成從層間絕緣層的上部突出的柵極電極的形狀1109。
然而，通過傾斜蒸發(fā)，按照均勻尺寸形成一個雨蓬狀的剝落層是很困難的，一些類型的平面內(nèi)(in-plane)變化或批與批(lot-to-lot)變化是不可避免的。另外，也有一些問題，即需要大尺寸的蒸發(fā)系統(tǒng)，生產(chǎn)量降低，在除去大面積上形成的剝落層過程中的殘余物造成陰極電極或場致發(fā)射器件的污染，從而降低制造顯示裝置的產(chǎn)量。
另一方面，在日本已公開專利平11-102637中記載的場致發(fā)射器件使用了MOSFET，并且使用了一個半導(dǎo)體基板。因此，基板的尺寸被限制，同時，還有一個問題就是大批量生產(chǎn)很難以致降低了產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是根據(jù)使能提高生產(chǎn)率的工藝，形成一種采用廉價的大尺寸的基板的場致發(fā)射器件。
根據(jù)本發(fā)明，在一個基板的絕緣表面上形成半導(dǎo)體薄膜，第一處理是將半導(dǎo)體薄膜形成為一個帶凸起部分的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。第一處理是用激光束照射半導(dǎo)體薄膜，或向半導(dǎo)體薄膜增加金屬元素，使金屬元素在半導(dǎo)體薄膜晶粒間界處分離出來，并且在包括半導(dǎo)體元素的氣氛中加熱。
根據(jù)本發(fā)明，一個脈沖振蕩激光束照射到形成在基板的絕緣表面上的半導(dǎo)體薄膜上，形成場致發(fā)射器件的一個電子發(fā)射部分(電子發(fā)射體)。根據(jù)本發(fā)明形成的電子發(fā)射部分形成在場致發(fā)射器件的陰極電極的一個表面上，陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的半導(dǎo)體薄膜。按照脈沖振蕩激光束照射處理形成的電子發(fā)射部分具有圓錐形狀。另外，可以應(yīng)用在本發(fā)明中的脈沖振蕩激光束具有從100到600nm的波長，同時照射激光束的條件具有激光束能量密度從300到700mJ/cm2及照射脈沖頻率從30到400次。
作為選擇，根據(jù)本發(fā)明，一種金屬元素被添加到形成在基板的絕緣表面的半導(dǎo)體薄膜上，金屬元素聚集在半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界上，加熱處理是在包括半導(dǎo)體元素的氣氛中進(jìn)行的以形成場致發(fā)射器件的電子發(fā)射部分(電子發(fā)射體)。根據(jù)本發(fā)明形成的電子發(fā)射部分是在場致發(fā)射器件的陰極電極的表面上形成，陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的半導(dǎo)體薄膜。根據(jù)脈沖振蕩激光束的照射處理過程形成的電子發(fā)射部分具有晶須形狀。晶須形狀被稱為針形或非常細(xì)的纖維的聚集體的形狀。
作為根據(jù)本發(fā)明的在半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界上聚集金屬元素的處理，可以包括加熱(熱退火)以及激光照射(激光結(jié)晶化)。作為給半導(dǎo)體薄膜添加金屬元素的方法，可以采用涂敷、濺射、CVD方法。
基于本發(fā)明的構(gòu)思，根據(jù)本發(fā)明的場致發(fā)射器件以及該場致發(fā)射器件的制造方法，可以包括以下描述的任何結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的場致發(fā)射器件包括一個在基板的絕緣表面之上形成的陰極電極以及在陰極電極的表面上形成的凸起電子發(fā)射部分(凸起電子發(fā)射體)，并且陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。電子發(fā)射部分具有圓錐形狀或晶須形狀。陰極電極可以是平板形或條形。
更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個場致發(fā)射器件包括形成在基板的絕緣表面之上的條狀陰極電極、形成在陰極電極上和絕緣表面上的絕緣薄膜、形成在絕緣薄膜上的柵極電極、通過柵極電極和絕緣薄膜用于暴露出陰極電極的開口部分、和形成在陰極電極的開口部分中的凸起電子發(fā)射部分，陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。電子發(fā)射部分具有一個圓錐形狀或晶須形狀。半導(dǎo)體薄膜具有n型導(dǎo)電性。
更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個場致發(fā)射器件包括在基板的絕緣表面之上形成的條狀的源極布線、包含源極區(qū)域和漏極區(qū)域的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜、形成在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上的絕緣膜、形成在絕緣薄膜上的柵極電極、通過柵極電極和絕緣薄膜用于暴露出結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的開口部分、形成在漏極區(qū)域的開口部分中的凸起電子發(fā)射部分，電子發(fā)射部分和漏極區(qū)域包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，并且源極布線與源極區(qū)域接觸。電子發(fā)射部分具有圓錐形狀或晶須形狀。半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域和漏極區(qū)域具有n型導(dǎo)電性。另外，源極布線與柵極電極通過絕緣薄膜相交。
在制造場致發(fā)射器件的方法中，根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體薄膜是在基板的絕緣表面之上形成的，激光束照射到半導(dǎo)體薄膜上以形成圓錐形的凸起部分(電子發(fā)射部分)。作為選擇，在激光束照射到半導(dǎo)體薄膜以形成圓錐形的凸起部分(電子發(fā)射部分)之前，也可以在基板的絕緣表面之上形成條狀的半導(dǎo)體薄膜。
更進(jìn)一步地，在制造場致發(fā)射器件的一種方法中，根據(jù)本發(fā)明，條狀的半導(dǎo)體薄膜在基板的絕緣表面之上形成，絕緣薄膜形成在半導(dǎo)體薄膜和絕緣表面上，條狀的柵極電極形成在絕緣薄膜上，柵極電極的一部分和絕緣薄膜的一部分被除去以暴露出半導(dǎo)體薄膜，激光束照射到半導(dǎo)體薄膜上以形成圓錐形的凸起部分(電子發(fā)射部分)。半導(dǎo)體薄膜被摻雜給予n型的雜質(zhì)。
更進(jìn)一步地，在制造場致發(fā)射器件的一種方法中，根據(jù)本發(fā)明，條狀的第一導(dǎo)電薄膜形成在基板的絕緣表面之上，第一絕緣薄膜形成在絕緣表面上，半導(dǎo)體薄膜形成在第一導(dǎo)電薄膜和第一絕緣薄膜上，半導(dǎo)體薄膜被蝕刻成期望的形狀，第二絕緣薄膜以期望的形狀形成在半導(dǎo)體薄膜上，第二導(dǎo)電薄膜形成在第二絕緣薄膜上，第二導(dǎo)電薄膜的一部分和第二絕緣薄膜的一部分被除去以暴露出半導(dǎo)體薄膜，以及激光束照射到半導(dǎo)體薄膜上以形成圓錐形的凸起部分(電子發(fā)射部分)。
更進(jìn)一步地，在制造場致發(fā)射器件的一種方法中，根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體薄膜在基板的絕緣表面上形成，半導(dǎo)體薄膜被蝕刻成期望的形狀，第一絕緣薄膜以期望的形狀形成在半導(dǎo)體薄膜上，第一導(dǎo)電薄膜形成在第一絕緣薄膜上，第二絕緣薄膜形成在第一導(dǎo)電薄膜和第一絕緣薄膜上，第一絕緣薄膜的一部分和第二絕緣薄膜的一部分被除去以暴露出半導(dǎo)體薄膜的第一和第二部分，形成第二導(dǎo)電薄膜(源電極)與第一部分相接觸，激光束照射到半導(dǎo)體薄膜上以在第二部分上形成圓錐形的凸起部分(電子發(fā)射部分)。
在將半導(dǎo)體薄膜蝕刻成期望的形狀后，在期望的形狀的半導(dǎo)體薄膜的一部分被摻雜給予n型的雜質(zhì)以形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域。
另外，激光束是一種脈沖振蕩激光束，波長從100到600nm，激光束的能量密度從300到700mJ/cm2，照射的脈沖頻率從30到400次。優(yōu)選照射的激光束的氣氛中包含1％和更多的氧。
根據(jù)本發(fā)明，用于電子發(fā)射部分的半導(dǎo)體薄膜包括硅，也可以使用硅鍺(Si1-xGex0＜x＜1，通常，x＝0.001到0.05)。
另外，在制造場致發(fā)射器件的一種方法中，根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)體薄膜在基板的絕緣表面之上形成，金屬元素被添加到半導(dǎo)體薄膜上，執(zhí)行第一處理以使得半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶并在結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界處分離金屬元素或金屬硅化物，在包括含有半導(dǎo)體元素的氣體的氣氛中執(zhí)行第二處理，在金屬元素或金屬硅化物的表面(附近)形成一個晶須形狀的電子發(fā)射部分。
采用涂敷、PVD和CVD方法中的一種來添加金屬元素。第一處理采用在300到650℃的溫度下加熱和激光照射中的一種方法。作為氣體包括半導(dǎo)體元素的實(shí)例，有包括硅，例如硅烷、乙硅烷或丙硅烷的氣體。第二處理是在400到650℃的溫度下加熱。半導(dǎo)體薄膜被摻雜給予n型的雜質(zhì)。金屬元素是金、鋁、鋰、鎂、鎳、鈷、鉑及鐵中之一。
根據(jù)本發(fā)明，用于電子發(fā)射部分的半導(dǎo)體薄膜包括硅，也可以使用硅鍺(Si1-xGex0＜x＜1，通常，x＝0.001到0.05)。
在本發(fā)明中使用的第一基板，即具有陰極的基板，至少具有由絕緣材料形成的表面。通常，一種商用的非堿性的玻璃基板，例如鋇硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃，石英基板、藍(lán)寶石基板、在其表面上形成有絕緣薄膜的半導(dǎo)體基板，以及在其表面上形成有絕緣薄膜的金屬基板。另外，第二基板，即，具有陽極電極的基板由半透明的材料形成，陽極電極上放置有熒光層。通常，可以是一種商用非堿性的玻璃基板，例如鋇硼硅酸鹽玻璃或鋁硼硅酸鹽玻璃，石英基板、藍(lán)寶石基板以及有機(jī)樹脂基板。


在這些附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖，圖1B和1C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖3A到3C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖4A到4D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖6A到6D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖8A到8D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖10A到10D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；
圖12A到12D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖13是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1制造的陰極電極表面的簡圖；圖14A和14B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1制造的陰極電極的一部分的簡圖；圖15是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖16A到16C是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖17A到17D是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例9的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖18A到18C是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例10的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例11的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖20A到20C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例11的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例12的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖22A到22E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例12的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例13的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖24A到24E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例13的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例14的場致發(fā)射顯示器件的顯示面板的透視圖；圖26A到26E是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例14的場致發(fā)射器件的制造工藝的剖面圖；圖27是表示三態(tài)點(diǎn)密度的簡圖；圖28A到28D是表示傳統(tǒng)的場致發(fā)射器件的制造方法實(shí)例的簡圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例以下，將參考圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例模式1

在本實(shí)施例中，場致發(fā)射器件具有這種結(jié)構(gòu)，其中，作為電子源的電子發(fā)射部分可容易地在陰極電極上提供而不提供柵極電極，即，示出了一個二極管類型FED的場致發(fā)射器件及具有這種場致發(fā)射器件的顯示裝置。具體地，將給出這種場致發(fā)射器件的一個說明，其中，在整個第一基板上形成一個平面的陰極電極，在整個第二基板上形成一個平面的陽極電極，其上放置有熒光層，在陰極電極的表面上提供電子發(fā)射部分，以及給出具有這種場致發(fā)射器件的顯示裝置的制造方法。注意，電子發(fā)射部分具有圓錐形狀。
圖1A表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的顯示面板的透視圖。半導(dǎo)體薄膜的平板陰極電極102在第一基板100之上形成，平板陽極電極104在第二基板103之上形成。在陰極電極的表面上，形成電子發(fā)射部分105。
圖1B表示圖沿1A的A-A’的剖面圖。參考圖1B，示出了根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖1B所示，絕緣薄膜101在第一基板100上形成。由于絕緣薄膜101，阻止了包含在玻璃基板中的少量堿性金屬，例如鈉(Na)的擴(kuò)散。在絕緣薄膜101上，利用例如CVD或PVD的公知的方法，生成半導(dǎo)體薄膜102。
作為第一基板，有可能采用玻璃基板，石英基板、藍(lán)寶石基板、在其表面上形成有絕緣薄膜的半導(dǎo)體基板，在其表面上形成有絕緣薄膜的金屬基板。盡管基板具有任意尺寸，但有可能采用例如600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm 1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm或2600mm×3100mm這樣的大尺寸的基板。另外，半導(dǎo)體薄膜102可以是非晶的半導(dǎo)體薄膜或結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜。當(dāng)非晶的半導(dǎo)體薄膜按照公知的結(jié)晶方法，例如激光結(jié)晶、快速的熱退火(RTA)、用爐子退火的熱結(jié)晶、或采用金屬元素用于促進(jìn)結(jié)晶的熱結(jié)晶等方法進(jìn)行結(jié)晶時，可以形成一個結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜。盡管優(yōu)選半導(dǎo)體薄膜102的膜厚度從0.03到0.3μm，但是膜厚度也不局限于此。半導(dǎo)體薄膜102優(yōu)選是摻雜給予n型的雜質(zhì)元素以提高導(dǎo)電率。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以采用屬于元素周期表中族15的元素，通常是磷(P)或砷(As)。
接下來，激光束110照射到半導(dǎo)體薄膜102上以形成半導(dǎo)體薄膜的凸起部分，進(jìn)而形成電子發(fā)射部分105。作為激光束110，一定波長范圍內(nèi)的一個脈沖振蕩的激光束吸收進(jìn)半導(dǎo)體薄膜，即，波長范圍在100到600nm。凸起部分具有圓錐形狀。
作為產(chǎn)生激光束110的激光振蕩器，可以采用氣體激光振蕩器、固體激光振蕩器、或金屬激光振蕩器。作為氣體激光振蕩器，應(yīng)用采用例如CO、CO2或N2的氣體的激光振蕩器或采用例如KrF、XeCl或Xe的氣體的準(zhǔn)分子激光振蕩器。作為固體激光振蕩器，應(yīng)用采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶體，并摻雜Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振蕩器。作為金屬激光振蕩器，可應(yīng)用銅蒸汽激光振蕩器或氦-鎘激光振蕩器。在使用從固體激光振蕩器發(fā)射的激光束的情況下，優(yōu)選采用基波的二次諧波至四次諧波之一。當(dāng)激光束在從5到300Hz的重復(fù)脈沖頻率情況下照射時，照射脈沖的能量密度在100到900mJ/cm2，優(yōu)選在300到700mJ/cm2，照射脈沖頻率從30到400次，有可能形成在5到30/μm2的凸起部分，其底部平面的直徑為300nm或更小，優(yōu)選為50到300nm，更優(yōu)選是60到200nm，高度(底部平面與頂點(diǎn)之間的差)為150到400nm。照射激光束中的氣氛優(yōu)選包括1％或更多的氧。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造的場致發(fā)射顯示器件的電子發(fā)射部分的頂視圖，其采用SEM觀察得到。圖14A表示了同一樣本的一部分，用掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行觀察，圖14B表示出圖14A作為一類圖形的示意圖。在圖14B中，區(qū)域a表示作為基板的一個玻璃基板，區(qū)域b和c表示作為絕緣薄膜的氮氧化硅薄膜，區(qū)域d表示半導(dǎo)體薄膜，區(qū)域e表示碳薄膜。區(qū)域d的底部平面(即從頂部上看的平面區(qū)域)包括在陰極電極中，陰極電極上的一個凸起部分是電子發(fā)射部分。于是，區(qū)域a和b形成了一個場致發(fā)射器件。需注意，該樣本具有為疊層結(jié)構(gòu)的絕緣薄膜，其中，區(qū)域b是第一氮氧化硅薄膜，其氮含量大于或接近等于氧的含量，區(qū)域c是第二氮氧化硅薄膜，其氧含量大于氮的含量。另外，淀積表示為區(qū)域e的碳薄膜以易于用SEM對該樣本進(jìn)行觀察。
為了制造樣本，在能量密度為485mJ/cm2、頻率為30Hz以及照射脈沖頻率為60次的情況下使用XeCl激光束。在區(qū)域d中，形成一個具有直徑80到200μm、高度(在錐形物的底部平面與頂點(diǎn)之間的垂直距離差)從250到350nm的底部平面的錐形物。錐形物的密度是10/μm2。從圖14A和14B中，可以理解半導(dǎo)體薄膜(區(qū)域d)具有形成的凸起部分。
根據(jù)上述步驟，有可能形成一個包括陰極電極和在陰極電極的表面形成有圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
應(yīng)注意到，金屬元素的薄膜可以淀積在按照本實(shí)施例制造的電子發(fā)射部分的表面上，其形成在陰極電極的表面。在這種情況下，作為薄膜，可以應(yīng)用包括金屬元素，例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的薄膜。
另外，包括金屬元素的薄膜的陰極電極可以在半導(dǎo)體薄膜102和絕緣薄膜101之間形成。作為陰極電極的材料，可以采用例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的金屬元素或合金或包括該金屬元素的化合物(通常為，例如氮化鉭或氮化鈦的氮化合物，例如硅化鎢、硅化鎳、硅化鉬的硅化合物)。
接下來，如圖1A所示，在第二基板103上按照公知的方法形成熒光層106，在其上形成一個厚度在0.05到0.1μm的導(dǎo)電薄膜，進(jìn)而形成陽極電極104。作為導(dǎo)電薄膜，包括例如鋁、鎳或銀的金屬元素的薄膜或例如ITO(銦-錫氧化物合金)、銦-鋅氧化物合金(In2O3-ZnO)、或鋅氧化物(ZnO)的透明導(dǎo)電薄膜可以按照公知的方法進(jìn)行淀積，同時可以采用公知的構(gòu)圖技術(shù)。
作為熒光層，有紅熒光層、藍(lán)熒光層和綠熒光層。陽極電極可以在每個熒光層上形成。在使用包括例如鋁、鎳或銀的金屬元素的薄膜或者在使用包含金屬元素的合金薄層作為導(dǎo)電薄膜以形成陽極電極的情況下，從熒光層發(fā)射的光反射到第二基板側(cè)，以使得提高顯示屏幕的亮度。
按照本實(shí)施例模式形成的第一和第二基板使用一個密封部件結(jié)合在一起，被第一和第二基板及密封部件包圍的部分內(nèi)的壓力減小，以形成場致發(fā)射顯示器件的顯示面板。
在第一基板100之上形成的陰極電極102與陰極電極驅(qū)動電路相連接，在第二基板103之上形成的陽極電極104與陽極電極驅(qū)動電路相連接。有可能在基板的延伸部分上形成陰極電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路?？蛇x的，可以應(yīng)用例如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路，通過陰極電極提供一個相對為負(fù)的電壓，一個相對為正的電壓從陽極電極驅(qū)動電路提供給陽極電極。響應(yīng)由于施加電壓所產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從電子發(fā)射部分的頂端發(fā)射出去，到達(dá)陽極電極側(cè)。當(dāng)電子與陽極電極上的熒光層發(fā)生碰撞時，激發(fā)熒光層以發(fā)出光，由此可以獲得顯示。
根據(jù)上述的工藝，形成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上述的工藝，有可能形成包括陰極電極和在陰極電極的一個表面上形成的圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件，以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例的模式，有可能不需要復(fù)雜的工藝而形成一個場致發(fā)射器件。另外，也可能生成具有便宜的大尺寸的基板的場致發(fā)射器件。應(yīng)用此場致發(fā)射器件，有可能制造液晶顯示器件的表面光源或區(qū)域彩色(area-colored)的顯示裝置，在不需要復(fù)雜工藝的情況下就成為一個電的特大的顯示器件。
實(shí)施例模式2在本實(shí)施例模式中，一個與實(shí)施例1相似，示出了二極管類型的FED場致發(fā)射器件和具有該場致發(fā)射器件的顯示裝置。尤其是，將參考圖2和圖3A到3C給出對場致發(fā)射器件以及具有該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置的說明，在場致發(fā)射器件中電子發(fā)射部分生成在第一基板之上的條狀陰極電極和第二基板之上的條狀陽極電極的相交部分上。要注意的是，在實(shí)施例1中已經(jīng)提到的電子發(fā)射部分的制造工藝同樣適用于本實(shí)施例的電子發(fā)射部分的制造工藝，電子發(fā)射部分具有圓錐形的形狀。
圖2表示出本實(shí)施例模式的一個顯示面板的透視圖。電子發(fā)射部分205形成于在第一基板200之上形成的半導(dǎo)體薄膜的條狀陰極電極202和第二基板之上形成的條狀陽極電極207的經(jīng)過一定距離的相交處。盡管在作為一種圖形模式的圖2中，一個圓錐形的電子發(fā)射部分形成在陰極電極和陽極電極的相交部分，但也可以形成多個電子發(fā)射部分。
圖3A到3C是沿圖2的B-B’的截面圖。參考圖3A到3C，將示出本實(shí)施例模式的一種陰極電極和電子發(fā)射部分的制造方法。需注意，與圖2中相同的部分將使用同樣的標(biāo)記號。
與實(shí)施例1類似，在第一基板200上形成絕緣薄膜201之后，使用公知的例如CVD或PVD的方法形成一個半導(dǎo)體薄膜301。在此，半導(dǎo)體薄膜最好摻雜給予n型的雜質(zhì)元素以提高導(dǎo)電率。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可能采用屬于元素周期表族15中的元素，通常是，磷(P)或砷(As)。
接下來，在一部分上生成掩?？刮g劑掩模302以便生成陰極電極之后，半導(dǎo)體薄膜301被蝕刻成條狀的半導(dǎo)體薄膜202(圖3B)。
于是，用激光束310照射到條狀的半導(dǎo)體薄膜202上以在半導(dǎo)體薄膜的表面上形成凸起部分，進(jìn)而生成圓錐形的電子發(fā)射部分205。作為激光束310，采用波長在半導(dǎo)體薄膜的吸收范圍之內(nèi)，即波長從100到600nm的脈沖振蕩激光束。
作為用于激光束110的激光振蕩器，可以采用氣體激光振蕩器、固體激光振蕩器、或金屬激光振蕩器。作為氣體激光振蕩器，采用例如CO、CO2或N2的氣體的激光振蕩器或采用例如KrF、XeCl或Xe的氣體的準(zhǔn)分子激光振蕩器。作為固體激光振蕩器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶體，摻雜Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振蕩器。作為金屬激光振蕩器，可采用銅蒸汽激光振蕩器或氦-鎘激光振蕩器。在采用從固體激光振蕩器發(fā)射的激光束的情況下，最好采用基波的二次至四次諧波之一。當(dāng)激光束在重復(fù)脈沖頻率在從5到300Hz的情況下照射時，照射的脈沖能量密度在100到900mJ/cm2，最好在300到700mJ/cm2，照射脈沖頻率從30到400次。照射激光束中的氣氛最好包含1％或更多的氧。根據(jù)激光照射，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，其底部平面的直徑為50-300nm，最好為80到200nm，高度(底部平面與頂點(diǎn)之間的差)為150到400nm。基于上述工藝，可以生成一個場致發(fā)射顯示裝置的場致發(fā)射器件。
應(yīng)注意到，可以在按照本實(shí)施例模式制造的電子發(fā)射部分的表面上淀積金屬元素的薄膜，其形成在陰極電極的表面處。在這種情況下，作為薄膜，可以使用包括金屬元素，例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的薄膜。
另外，包括金屬元素的條狀薄膜的陰極電極可以在半導(dǎo)體薄膜202和絕緣薄膜201之間形成。這時，包含金屬元素的條狀薄膜的陰極電極平行于半導(dǎo)體薄膜生成。作為陰極電極的一種材料，可以采用例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的金屬元素或合金或包括該金屬元素的化合物(通常為，例如，氮化鉭或氮化鈦的氮化合物，例如硅化鎢、硅化鎳、硅化鉬的硅化合物)。
接下來，如圖2所示，使用公知的方法在第二基板203上形成熒光層206，其上形成厚度是0.05到0.1μm的導(dǎo)電薄膜，進(jìn)而形成條狀的陽極電極207。作為導(dǎo)電薄膜，可以采用實(shí)施例1中的導(dǎo)電薄膜。
作為熒光層，有紅熒光層、藍(lán)熒光層、綠熒光層，一個象素包括一組紅、藍(lán)、綠色熒光層。為了增強(qiáng)對比度，可在熒光層之間生成黑色矩陣(BM)。陽極電極可以在每個熒光層上形成，或在包括紅、藍(lán)、綠的熒光層的象素之上生成。
按照本實(shí)施例模式執(zhí)行的第一和第二基板使用密封部件結(jié)合在一起，被第一和第二基板及密封部件包圍的部分內(nèi)的壓力減小，形成場致發(fā)射顯示器件的顯示面板。
在本實(shí)施例中，提供一種無源驅(qū)動方法。在第一基板200之上生成的陰極電極202與陰極電極驅(qū)動電路相連接，在第二基板203之上生成的陽極電極207與陽極電極驅(qū)動電路相連接。有可能在第一基板的延伸部分上形成陰極電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路?？蛇x的，可以使用例如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路，通過陰極電極提供一個相對為負(fù)的電壓，一個相對為正的電壓從陽極電極驅(qū)動電路提供給陽極電極。響應(yīng)由于施加電壓而產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從電子發(fā)射部分的頂端發(fā)射出去，到達(dá)陽極電極側(cè)。當(dāng)電子與陽極電極上的熒光層發(fā)生碰撞時，激發(fā)熒光層發(fā)出光，于是可以獲得顯示。
根據(jù)上述的工藝，生成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上述的工藝，有可能生成包括陰極電極和在陰極電極的表面上形成的圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件，以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例的模式，有可能不需要復(fù)雜的工藝而生成一個場致發(fā)射器件以及在一個大尺寸的基板上生成包括該場致發(fā)射器件的顯示裝置。
實(shí)施例模式3在本實(shí)施例模式中，將參考圖4A到4C描述一種根據(jù)與實(shí)施例2不同的工藝制造如實(shí)施例2的模式示出的場致發(fā)射器件的方法。圖4A到4C是沿圖2的B-B’的剖面圖。與圖2中相同的部件采用同樣標(biāo)號。
與實(shí)施例1類似，在第一基板200上形成絕緣薄膜201之后，使用例如CVD或PVD的公知方法形成半導(dǎo)體薄膜401。在此，半導(dǎo)體薄膜最好被摻雜給予n型的雜質(zhì)元素以提高導(dǎo)電率。作為n型的雜質(zhì)元素，可能采用屬于元素周期表族15中的元素，通常是，磷(P)或砷(As)。
接下來，激光束410照射到半導(dǎo)體薄膜401上以在半導(dǎo)體薄膜的表面處形成凸起部分，進(jìn)而生成圓錐形的電子發(fā)射部分405。關(guān)于激光束410以及在照射激光束中的條件可以參考實(shí)施例2。
接下來，按照公知的光刻工藝(圖4C)在一部分上生成抗蝕劑掩模402以便形成陰極電極之后，半導(dǎo)體薄膜被蝕刻成條狀的具有電子發(fā)射部分405的表面的陰極電極。
根據(jù)上述的工藝，有可能生成具有陰極電極和在陰極電極的表面上形成的圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
根據(jù)本實(shí)施例的模式，有可能不需要復(fù)雜的工藝而在一個大尺寸的基板上生成一個場致發(fā)射器件。
實(shí)施例模式4在本實(shí)施例模式中，將參考圖5和圖6A到6D描述一種三極管型FED的場致發(fā)射器件以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。本實(shí)施例涉及的場致發(fā)射器件包括1)蝕刻成條狀的陰極電極，其由n型導(dǎo)電率的半導(dǎo)體薄膜構(gòu)成，2)通過絕緣薄膜與陰極電極相交的柵極電極，以及3)在柵極電極和絕緣薄膜的開口部分中的陰極電極的表面上形成的凸起電子發(fā)射部分。
圖5給出本實(shí)施例模式的顯示面板的透視圖。在第一基板501之上，生成半導(dǎo)體薄膜的條狀的陰極電極502和與該陰極電極正交的條狀的柵極電極503。柵極電極在陰極電極之上生成(圖中未示出)，其間具有絕緣薄膜，該絕緣薄膜使柵極電極與陰極電極絕緣。在陰極電極與柵極電極的相交部分，形成開口部分507，圓錐形的電子發(fā)射部分508形成在開口部分507內(nèi)的陰極電極的表面上。在第二基板505上，生成熒光層510和陽極電極511。
圖6A到6D是沿圖5的C-C’的截面圖。參考圖6A到6D，示出一種根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖6A中所示，與實(shí)施例1類似，第一絕緣薄膜601形成在第一基板501上。由于第一絕緣薄膜601的存在，可阻止包含在玻璃基板中的少量的堿性金屬的擴(kuò)散。在第一絕緣薄膜601上，使用例如CVD或PVD的公知方法生成半導(dǎo)體薄膜。盡管此時優(yōu)選半導(dǎo)體薄膜具有0.03到0.3μm的膜厚，但是該薄膜的厚度并不局限于此。
半導(dǎo)體薄膜102可以是非晶半導(dǎo)體薄膜或結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜。當(dāng)采用公知的結(jié)晶方法，例如激光結(jié)晶、RTA、用爐子退火的熱結(jié)晶、或采用金屬元素用于加速結(jié)晶化的熱結(jié)晶等的方法來結(jié)晶非晶半導(dǎo)體薄膜，可以生成結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜。
于是，在根據(jù)公知的光刻方法在一部分上生成抗蝕劑掩模以便形成陰極電極之后，采用干法蝕刻或濕法蝕刻來腐蝕半導(dǎo)體薄膜的暴露部分以形成條狀的半導(dǎo)體薄膜502，其在以后起到陰極電極的作用。
接下來，第二絕緣薄膜602在作為陰極電極的半導(dǎo)體薄膜上形成。作為第二絕緣薄膜，可以生成為單層或疊層的結(jié)構(gòu)，包含氧化硅、氮化硅、包含氮的氧化硅、SOG(玻璃上旋涂，通常為硅氧烷聚合體)，丙烯酸，聚酰亞胺，聚酰亞胺酰胺(polyimideamide)和苯并環(huán)丁烯中的至少一種。第二絕緣薄膜具有從0.5到2μm的膜厚，并且利用公知的諸如CVD、PVD、涂敷或絲網(wǎng)印刷等方法形成。
然后，用給予n型的雜質(zhì)元素?fù)诫s半導(dǎo)體薄膜502以提高導(dǎo)電率。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以采用屬于元素周期表族15的元素，通常為磷(P)或砷(As)。摻雜n型雜質(zhì)的處理可以在生成第二絕緣薄膜602之前進(jìn)行。
接下來，生成導(dǎo)電薄膜603。作為導(dǎo)電薄膜603，可以采用包含金屬元素，例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳或包括上述金屬元素的合金的薄膜。掩模在使用公知的光刻工藝在導(dǎo)電薄膜603上形成抗蝕劑掩模之后，執(zhí)行蝕刻以除去導(dǎo)電薄膜603的不需要的部分，于是形成了條狀的柵極電極。
然后，如圖6B所示，開口部分507生成在陰極電極與柵極電極通過絕緣薄膜602相交的區(qū)域內(nèi)。掩模在根據(jù)公知的光刻工藝將抗蝕劑掩模形成為期望形狀，蝕刻柵極電極和第二絕緣薄膜以暴露出半導(dǎo)體薄膜，從而形成開口部分507。
接下來，用激光束照射610以形成半導(dǎo)體薄膜的凸起部分，從而生成電子發(fā)射部分508(圖6C)。作為激光束610，采用波長在半導(dǎo)體薄膜的吸收范圍之內(nèi)，即波長從100到600nm的脈沖振蕩激光束。作為激光束110的激光振蕩器，可以采用氣體激光振蕩器、固體激光振蕩器、或金屬激光振蕩器。作為氣體激光振蕩器，采用例如CO、CO2或N2的氣體的激光振蕩器或采用例如KrF、XeCl或Xe的氣體的準(zhǔn)分子激光振蕩器。作為固體激光振蕩器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶體并摻雜Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振蕩器。作為金屬激光振蕩器，可采用銅蒸汽激光振蕩器或氦-鎘激光振蕩器。在采用從固體激光振蕩器發(fā)射的激光束的情況下，最好采用基波的二次至四次諧波之一。另外，照射激光束中的氣氛最好包含1％或更多的氧。當(dāng)激光束照射是在重復(fù)脈沖頻率在從5到300Hz、照射的激光束的能量密度在100到900mJ/cm2，最好在300到700mJ/cm2，照射脈沖的頻率從30到400次的情況下時，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，底部平面的直徑為50到300nm，最好80到200μm，高度(底部平面與頂點(diǎn)之間的差)為150到400nm。
在此之后，如圖6D所示，最好執(zhí)行各向同性蝕刻例如濕法蝕刻以除去在柵極電極503下面的第二絕緣薄膜的一部分，以便形成突出于第二絕緣薄膜的雨蓬形狀的柵極電極503’。
需注意，金屬元素的薄膜可以淀積在按照本實(shí)施例模式制造的電子發(fā)射部分508的表面上。在這種情況下，薄膜可以使用包含例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的金屬元素的薄膜。
在圖5中，盡管在陰極和柵極的相交部分509生成了4(2×2)個電子發(fā)射部分，但是沒有限制，可以生成更多的電子發(fā)射部分。在一個開口部分中，可以形成多個電子發(fā)射部分。
作為陰極電極，可以在半導(dǎo)體薄膜502和第一絕緣薄膜601之間形成包含金屬元素的條狀薄膜，其與半導(dǎo)體薄膜接觸。作為陰極電極的材料，其可以使用實(shí)施例模式1中的材料。
根據(jù)上述工藝，可以生成包括形成在第一基板上的圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
如圖5所示，使用公知的方法在第二基板505上生成熒光層510，其上生成具有膜厚在0.05到0.1μm的陽極電極511。作為陽極電極511，可以用公知的方法進(jìn)行電極包含例如鋁、鎳或銀的金屬元素的薄膜或者例如ITO(銦錫氧化物合金)、銦一鋅氧化物合金(In2O3-ZnO)、或氧化鋅(ZnO)的透明導(dǎo)電薄膜。在本實(shí)施例中，陽極電極可以是條狀，矩形矩陣形狀，或片狀。作為熒光層，有紅熒光層、藍(lán)熒光層、綠熒光層，并且一個象素包括一組紅、藍(lán)、綠色熒光層。為了增強(qiáng)對比度，優(yōu)選可在熒光層之間生成黑色矩陣512。在采用包含例如鋁、鎳或銀的金屬元素的薄膜或者包含金屬的合金薄層作為導(dǎo)電薄膜以成為陽極電極的情況下，從熒光發(fā)射的光反射到第二基板側(cè)，以提高顯示屏幕的亮度。
采用密封部件將根據(jù)本實(shí)施例模式形成的第一和第二基板結(jié)合在一起，被第一和第二基板及密封部件包圍的部分內(nèi)的壓力減小，以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
在本實(shí)施例中，提供一個無源驅(qū)動方法。陰極電極502與陰極電極驅(qū)動電路相連接，柵極電極503與柵極電極驅(qū)動電路相連，陽極電極511與陽極電極驅(qū)動電路相連接。有可能在基板的一個延伸部分上形成陰極電極驅(qū)動電路、柵極電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路。可選的，可以使用例如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路，通過陰極電極提供一個相對為負(fù)的電壓(例如0kV)，一個相對為正的電壓(例如50V)從柵極電極驅(qū)動電路提供給柵極電極。響應(yīng)由于施加電壓而產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從凸起部分的頂端發(fā)射出去。從陽極電極驅(qū)動電路，提供一個比提供給柵極電極的正電壓更高的電壓(例如5kV)，引導(dǎo)電子從電子發(fā)射部分發(fā)射到陽極電極上的熒光層。當(dāng)電子與熒光層發(fā)生碰撞時，激發(fā)熒光層發(fā)出光，于是可以獲得顯示。在本實(shí)施例中，也可以與場致發(fā)射器件一起生成陰極電極驅(qū)動電路和柵極電極驅(qū)動電路。
根據(jù)上述的工藝，可生成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例的模式，有可能不需要復(fù)雜的工藝而生成場致發(fā)射器件，以及在一個大尺寸的基板上生成包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。
實(shí)施例模式5在本實(shí)施例模式中，將參考圖7和圖8A到8D描述一種三極管型FED的場致發(fā)射器件以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。本實(shí)施例涉及的場致發(fā)射器件包括1)蝕刻成期望形狀的半導(dǎo)體薄膜，其包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域，2)按照條狀蝕刻的源極布線，其與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域相接觸，3)通過絕緣薄膜與源極布線相交的柵極電極，其控制在半導(dǎo)體薄膜的源極和漏極區(qū)域之間的載流子濃度，以及4)在柵極和絕緣薄膜的開口部分中在半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面上形成的凸起電子發(fā)射部分。在本實(shí)施例中，柵極電極是梳狀的。另外，本實(shí)施例中，場致發(fā)射器件的陰極電極至少包括漏極區(qū)域。
圖7給出本實(shí)施例模式的顯示面板的透視圖。在第一基板701之上，生成條狀的源極布線702，按期望形狀蝕刻的與源極布線相連的半導(dǎo)體薄膜703，以及通過絕緣薄膜(圖中未示出)與源極布線正交的梳狀的柵極電極704。柵極電極在半導(dǎo)體薄膜之上生成。在柵極電極和和絕緣薄膜中，形成開口部分705，以暴露出半導(dǎo)體薄膜703與源極布線不相連的區(qū)域。在開口部分705中，圓錐形的電子發(fā)射部分706在半導(dǎo)體薄膜703的漏極區(qū)域的表面處生成。
如圖7所示，在第二基板707上生成熒光層708和陽極電極709。
圖8A到8D表示沿圖7的D-D’的剖面圖。參考圖8A到8D，示出一種根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖8A所示，在第一基板701上生成第一導(dǎo)電薄膜之后，使用抗蝕劑掩模以生成條狀的源極布線702。于是，在生成第一絕緣薄膜之后，采用例如CMP的方法對第一絕緣薄膜拋光以暴露出平面化的源極布線，絕緣薄膜801在源極布線之間生成。在絕緣薄膜801和源極布線702上，采用例如CVD或PVD的公知方法生成半導(dǎo)體薄膜。之后，蝕刻半導(dǎo)體薄膜以便以期望形狀形成生成半導(dǎo)體薄膜703。作為第一基板，有可能采用玻璃基板，石英基板、藍(lán)寶石基板、在其表面上形成有絕緣薄膜的半導(dǎo)體基板，和在其表面上形成有絕緣薄膜的金屬基板。盡管基板具有任意尺寸，但有可能采用例如600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm、1150mm×1300mm、1500mm×1800mm、1800mm×2000mm、2000mm×2100mm、2200mm×2600mm或2600mm×3100mm這樣的大尺寸的基板。在第一基板上生成源極布線之前，可以生成絕緣薄膜以阻止包含在玻璃基板中的少量堿性金屬例如鈉(Na)的擴(kuò)散。
接下來，如圖8B所示，第二絕緣薄膜802在半導(dǎo)體薄膜703和絕緣薄膜801上生成。作為第二絕緣薄膜，可以生成為單層或疊層的結(jié)構(gòu)，包含氧化硅、氮化硅、含氮的氧化硅、SOG(玻璃上的旋涂，通常為硅氧烷聚合體)，丙烯酸，聚酰亞胺，聚酰亞胺酰胺(polyimideamide)和苯并環(huán)丁烯中的至少一種。第二絕緣薄膜具有從0.5到2μm的膜厚，并且利用公知的CVD、PVD、涂敷或絲網(wǎng)印刷等方法形成。
接下來，形成第二導(dǎo)電薄膜803。作為第二導(dǎo)電薄膜，有可能采用包含與實(shí)施例4中導(dǎo)電薄膜(圖6A中的導(dǎo)電薄膜603)相同的金屬元素的薄膜，或包含該金屬元素的合金薄層。在導(dǎo)電薄膜803上生成抗蝕劑掩模之后，進(jìn)行構(gòu)圖以除去導(dǎo)電薄膜803上不需要的部分，以形成梳狀的柵極電極，其通過半導(dǎo)體薄膜703和第二絕緣薄膜802與源極布線相交。
如圖8C所示，形成將成為源極和漏極區(qū)域的區(qū)域。柵極電極和第二絕緣薄膜具有在源極布線之上的一部分和半導(dǎo)體薄膜上的一部分，用以形成電子發(fā)射部分(距與源極布線相接觸的區(qū)域預(yù)定距離的區(qū)域)，其被蝕刻以暴露出源極布線上的半導(dǎo)體薄膜(源極區(qū)域)804同時生成開口部分705。
接下來，用激光束照射以生成半導(dǎo)體薄膜的凸起部分，進(jìn)而生成電子發(fā)射部分706。作為激光束610，采用波長在半導(dǎo)體薄膜的吸收范圍之內(nèi)，即波長從100到600nm的脈沖振蕩激光束。作為激光束110的激光振蕩器，可以采用氣體激光振蕩器、固體激光振蕩器、或金屬激光振蕩器。作為氣體激光振蕩器，采用例如CO、CO2或N2的氣體的激光振蕩器或采用例如KrF、XeCl或Xe的氣體的準(zhǔn)分子激光振蕩器。作為固體激光振蕩器，采用例如YAG、YVO4、YLF或YAlO3的晶體，摻雜Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm的激光振蕩器。作為金屬激光振蕩器，可采用銅蒸汽激光振蕩器或氦-鎘激光振蕩器。在采用從固體激光振蕩器發(fā)射的激光束的情況下，最好采用基波的二次諧波至四次諧波之一。另外，照射激光束中的氣氛最好包含1％或更多的氧。當(dāng)激光束照射是在重復(fù)脈沖頻率從5到300Hz、照射的激光束的能量密度在100到900mJ/cm2，優(yōu)選在300到700mJ/cm2，照射脈沖的頻率從30到400次的情況下時，有可能形成5到30/μm2的凸起部分，底部平面的直徑為50到300nm，優(yōu)選80到200μm，高度(底部平面與頂點(diǎn)之間的差)為150到400nm。
于是，執(zhí)行給予n型的雜質(zhì)元素的摻雜以生成源極區(qū)域(710)和漏極區(qū)域(706)。作為給予n型的雜質(zhì)元素，有可能使用屬于元素周期表中族15中的元素，通常是磷(P)或砷(As)。
在此之后，如圖8D所示，最好執(zhí)行各向同性蝕刻例如濕法蝕刻以除去在柵極電極704下面的第二絕緣薄膜的一部分，從而形成突出于第二絕緣薄膜的雨蓬形狀的柵極電極704’。
需注意的是，金屬元素的薄膜可以淀積在按照本實(shí)施例模式制造的電子發(fā)射部分706的表面上。在這種情況下，薄膜可以使用包含例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的金屬元素的薄膜。
盡管在作為一種圖形簡圖的圖7中已經(jīng)表示出在開口部分705中的一個電子發(fā)射部分，但是也可以形成更多的電子發(fā)射部分。
根據(jù)上述的工藝，生成一種場致發(fā)射器件，其包括具有源極區(qū)域和漏極區(qū)域的半導(dǎo)體薄膜、與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸的源極布線、柵極電極和在半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面處形成的圓錐形的電子發(fā)射部分。為了更精確地控制場致發(fā)射器件的開/關(guān)轉(zhuǎn)換，在每個場致發(fā)射器件中可以另外提供一種例如薄膜晶體管或二極管的開關(guān)元件。
按照本實(shí)施例模式生成的第一基板和根據(jù)類似于實(shí)施例4的工藝生成的第二基板與一個密封部件結(jié)合在一起，在第一和第二基板及密封部件包圍的部分內(nèi)的壓力減少，以生成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
源極布線702與源極布線驅(qū)動電路連接，柵極電極704與柵極電極驅(qū)動電路連接，陽極電極709與陽極電極驅(qū)動電路連接。有可能在第一基板的延展部分上生成源極布線驅(qū)動電路、柵極驅(qū)動電路和陽極驅(qū)動電路?；蛘?，可以一使用例如IC芯片的外部電路。源極布線與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸，漏極區(qū)域是生成場致發(fā)射器件的元件之一。當(dāng)從柵極電極驅(qū)動電路提供正電壓給柵極電極時，在源極和漏極區(qū)域之間的溝道形成區(qū)域中產(chǎn)生載流子，并且從漏極區(qū)域的電子發(fā)射部分發(fā)射電子。從陽極電極驅(qū)動電路，提供一個比提供給柵極電極的正電壓更高的電壓，以引導(dǎo)電子從電子發(fā)射部分發(fā)射到放置在陽極電極上的熒光層。當(dāng)電子與熒光層發(fā)生碰撞時，激發(fā)熒光層發(fā)出光，于是可以獲得顯示。在本實(shí)施例中，也可以與場致發(fā)射器件一起形成源極布線驅(qū)動電路和柵極電極驅(qū)動電路。
根據(jù)上述的工藝，可生成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例模式，有可能不需要復(fù)雜的工藝而生成場致發(fā)射器件，以及在一個大尺寸的基板上生成包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件具有在每個象素的開關(guān)元件的漏極區(qū)域內(nèi)形成的電子發(fā)射部分。同時，由于可以在每個象素內(nèi)控制電子發(fā)射，有可能生成具有高分辨率的顯示裝置。
實(shí)施例模式6在本實(shí)施例模式中，將參考圖9和圖10A到10D描述一種根據(jù)與實(shí)施例5的模式不同的方法制造的三極管型FED的場致發(fā)射器件以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。本實(shí)施例涉及的場致發(fā)射器件包括1)蝕刻成期望形狀的半導(dǎo)體薄膜，其包括源極和漏極區(qū)域，2)蝕刻成條狀的源極布線，其與半導(dǎo)體薄膜上的源極區(qū)域相接觸，3)通過絕緣薄膜與源極布線相交的柵極電極，其控制源極和漏極區(qū)域之間的載流子濃度，以及4)在柵極電極和絕緣薄膜的開口部分內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面處形成的凸起電子發(fā)射部分。在本實(shí)施例模式中，柵極電極具有條形形狀。另外，本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的陰極電極至少包括漏極區(qū)域。
圖9給出本實(shí)施例模式的顯示面板的透視圖。在第一基板901之上，生成條狀的源極布線902，以期望形狀蝕刻的與源極布線接觸的半導(dǎo)體薄膜903，和在與源極布線正交的方向上生成的條狀的柵極電極904。柵極電極在半導(dǎo)體薄膜之上生成，其間有絕緣薄膜(圖中未示出)。在柵極電極和絕緣薄膜中，形成一個開口部分905，以暴露出半導(dǎo)體薄膜903與源極布線不接觸的一部分。在開口部分905中，圓錐形的電子發(fā)射部分906在半導(dǎo)體薄膜903的漏極區(qū)域的表面處形成。在本實(shí)施例模式中的場致發(fā)射器件的在第一基板之上生成的柵極電極，其具有不同于實(shí)施例5中公開的形狀。
如圖9所示，在第二基板907上生成熒光層908和陽極電極909。
圖10A到10D表示沿圖9的E-E’的剖面圖。參考圖10A到10D，示出一種根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
與實(shí)施例5類似，在第一基板901上以期望形狀生成源極布線902、第一絕緣薄膜1001以及半導(dǎo)體薄膜903。在第一基板上生成源極布線之前，可以生成絕緣薄膜以阻止玻璃基板中包含的少量堿性金屬例如鈉(Na)的擴(kuò)散。
接下來，在半導(dǎo)體薄膜903上生成抗蝕劑掩模(圖中未示出)之后，摻雜給予n型的雜質(zhì)元素從而生成源極區(qū)域1002和漏極區(qū)域1003。作為給予n型的雜質(zhì)元素，有可能采用屬于元素周期表中族15中的元素，通常為磷(P)或砷(As)。
接下來，如圖10B所示，第二絕緣薄膜1004和導(dǎo)電薄膜1005在半導(dǎo)體薄膜903和第一絕緣薄膜1001上生成，類似于實(shí)施例5。作為每個第二絕緣薄膜1004和導(dǎo)電薄膜1005，實(shí)施例4或5中采用的材料同樣適用。
接下來，如圖10C所示，利用抗蝕劑掩模(圖中未示出)生成成為條狀的柵極電極904的導(dǎo)電薄膜。之后，在漏極區(qū)域的一部分上生成的柵極電極和第二絕緣薄膜被蝕刻以生成柵極電極904和開口部分905。
接下來，類似于實(shí)施例5，用激光束照射半導(dǎo)體薄膜以生成半導(dǎo)體薄膜的一個凸起部分，進(jìn)而生成電子發(fā)射部分906。關(guān)于激光束和照射激光束中的條件，同樣可以參考實(shí)施例5。
之后，如圖10D所示，最好執(zhí)行各向同性蝕刻例如濕法蝕刻以除去在柵極電極904下面的第二絕緣薄膜的一部分，從而形成突出于第二絕緣薄膜的雨蓬形狀的柵極電極904’。
需注意的是，金屬元素的薄膜可以淀積在按照本實(shí)施例模式制造的電子發(fā)射部分906的表面上，其形成在漏極區(qū)域的表面處。在這種情況下，有可能，薄膜可以使用包含例如鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦或鎳的金屬元素的薄膜。
盡管在作為一種圖形簡圖的圖9中已經(jīng)表示出在開口部分905中的一個電子發(fā)射部分，但是也可以形成更多的電子發(fā)射部分。
根據(jù)上述的工藝，有可能在第一基板上生成一種場致發(fā)射器件。為了更精確地控制場致發(fā)射器件的開/關(guān)轉(zhuǎn)換，在每個場致發(fā)射器件中可以另外提供一種例如薄膜晶體管或二極管的開關(guān)元件。
按照本實(shí)施例模式生成的第一基板和根據(jù)類似于實(shí)施例4的工藝生成的第二基板與密封部件結(jié)合在一起，在第一和第二基板及密封部件包圍的部分內(nèi)的壓力減少，以生成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
之后，根據(jù)類似于實(shí)施例5的工藝以生成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上述的工藝，形成場致發(fā)射器件，其包括具有源極和漏極區(qū)域的半導(dǎo)體膜，與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸的源極布線，柵極電極，和在半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面處生成的圓錐形電子發(fā)射部分，以及形成場致發(fā)射顯示裝置包括該場致發(fā)射器件。
根據(jù)本實(shí)施例的模式，不需要復(fù)雜的工藝就可以在一個大尺寸的基板上生成場致發(fā)射器件。根據(jù)本實(shí)施例的模式生成的場致發(fā)射器件具有在每個象素的開關(guān)元件的漏極區(qū)域內(nèi)生成的電子發(fā)射部分。因此，由于可以在每個象素內(nèi)控制電子發(fā)射，有可能生成具有高分辨率的顯示裝置。
實(shí)施例模式7將參考圖11和圖12A到12D描述一種三極管型FED的場致發(fā)射器件以及包含該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。本實(shí)施例涉及的場致發(fā)射器件包括1)蝕刻成期望形狀的半導(dǎo)體區(qū)域，其包括源極和漏極區(qū)域，2)與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸的源極電極，3)通過絕緣薄膜控制源極和漏極區(qū)域之間的載流子濃度的柵極電極(柵極布線)，以及4)在柵極電極和絕緣薄膜的開口部分內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面上形成的凸起電子發(fā)射部分。
如圖11所示，類似于實(shí)施例4的模式，在第二基板1805上生成熒光層1806和陽極電極1807。
圖12A到12D表示沿圖11的F-F’的剖面圖。參考圖12A到12D，示出一種根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖12A所示，在第一基板1800上生成第一絕緣薄膜1811，與實(shí)施例1的模式類似。然后，如實(shí)施例1中所示的，采用公知的方法生成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的一部分被蝕刻以生成期望形狀的半導(dǎo)體區(qū)域(圖11中的區(qū)域1801)。
接下來，用公知的方法生成第二絕緣薄膜1812。作為第二二絕緣薄膜1812，可以形成包括硅和氧作為其主要元素的薄膜，例如氧化硅薄膜、氮氧化硅薄膜、或(不同成分比例的)氮氧化硅薄膜。
接下來，生成第一導(dǎo)電薄膜。作為第一導(dǎo)電薄膜，有可能生成包含與實(shí)施例4中的導(dǎo)電薄膜603相同的金屬元素的薄膜。于是，在第一導(dǎo)電薄膜上生成抗蝕劑掩模之后，執(zhí)行構(gòu)圖以除去第一導(dǎo)電薄膜上不需要的部分以生成柵極電極1802。在此之后，利用柵極電極1802作為掩模，對結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的一部分摻雜n型雜質(zhì)以生成源極和漏極區(qū)域1801a和1801b。
接下來，如圖12B所示，生成第三絕緣薄膜1821。有可能采用與實(shí)施例4中所示的第二絕緣薄膜602相同的材料以生成第三絕緣薄膜1821。
接下來，將蝕刻第二和第三絕緣薄膜的一部分，并淀積第二導(dǎo)電薄膜。將第二導(dǎo)電薄膜蝕刻成期望圖形以形成源極電極1803。
接下來，如圖12C所示，在第三絕緣膜1821上形成第四絕緣膜1831之后，蝕刻第二到第四絕緣膜的一部分以暴露半導(dǎo)體區(qū)域的一部分。
接著，如圖12D所示，相似于實(shí)施例5，將激光束照射到半導(dǎo)體膜以形成半導(dǎo)體膜的凸起部分從而形成電子發(fā)射部分1804。關(guān)于激光束和照射激光束的條件，可以適當(dāng)?shù)貐⒖紝?shí)施例5。
在圖11中，省略了在圖12A到12D中示出的第一到第四絕緣膜1811，1812，1821和1831。
為了更精確地控制場致發(fā)射器件的ON/OFF轉(zhuǎn)換，可以在每個場致發(fā)射器件內(nèi)另外提供如薄膜晶體管或二極管的開關(guān)元件。此外，可以將用于控制電子數(shù)量的控制電極提供在絕緣膜上，例如在第三絕緣膜1821或第四絕緣膜1831上。對于該結(jié)構(gòu)，可以更穩(wěn)定的控制電子發(fā)射。盡管在該實(shí)施例中，場致發(fā)射裝置具有頂柵(top-gate)結(jié)構(gòu)，但并沒有限制，而且也可以使用底部一底部柵極(bottom-bottom gate)結(jié)構(gòu)以便類似地形成場致發(fā)射器件。
用密封部件將根據(jù)上述工藝形成的第一基板和根據(jù)類似于實(shí)施例4的工藝形成的第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封件包圍的部分中的壓力，以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
之后，根據(jù)相似于實(shí)施例5的工藝形成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上述工藝，形成了場致發(fā)射器件和包括該場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置，該場致發(fā)射器件包括具有源極和漏極區(qū)域的半導(dǎo)體膜，與半導(dǎo)體膜的源極區(qū)域相接觸的源極電極，柵極電極，和形成在半導(dǎo)體膜的漏極區(qū)域的表面上的圓錐形電子發(fā)射部分。
根據(jù)本實(shí)施例，無需復(fù)雜的工藝就可以在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射顯示裝置具有形成在每個象素中的開關(guān)元件的漏極區(qū)域內(nèi)的電子發(fā)射部分。因此，可以形成具有高分辯率的顯示裝置，因?yàn)樵诿總€象素內(nèi)都可以控制電子發(fā)射。
在該實(shí)施例中，場致發(fā)射器件具有一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，將作為電子源的電子發(fā)射部分簡單地提供在陰極電極上而無需提供柵極電極，也就是說，將示出二極管類型FED的場致發(fā)射器件和具有場致發(fā)射器件的顯示裝置。具體的，將給出場致發(fā)射器件和具有該場致發(fā)射器件的顯示裝置的制造工藝的說明，在該場致發(fā)射器件中，平面陰極電極形成在整個第一基板上，熒光層放在其上的平面陽極電極形成在整個第二基板上，將電子發(fā)射部分提供在陰極電極的表面處。應(yīng)該注意到，電子發(fā)射部分具有須狀。
圖15示出了本實(shí)施例中的顯示面板的透視圖。半導(dǎo)體膜的平面陰極電極2102形成在第一基板2100上，而平面陽極電極2104形成在第二基板2103上。在陰極電極的表面處形成晶須形狀的電子發(fā)射部分2105。
圖16A到16C示出了沿著圖15的G-G’的截面圖。參照圖16A-16C，將示出根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖16A所示，在第一基板2100上形成絕緣薄膜1501。使用該絕緣薄膜1501，能夠防止包含在玻璃基板中的微量堿金屬如鈉(Na)的擴(kuò)散。在該絕緣薄膜1501上，用一種如CVD或PVD的公知方法形成一種非晶半導(dǎo)體薄膜1502。作為第一基板，可以使用玻璃基板、石英基板、藍(lán)寶石基板、在其表面上形成有絕緣膜的半導(dǎo)體基板、以及在其表面上形成有絕緣膜的金屬基板。盡管基板可以為任何尺寸，但可以使用大尺寸的基板，如600mm×720mm，680mm×880mm，1000mm×1200mm，1100mm×1250mm，1150mm×1300mm，1500mm×1800mm，1800mm×2000mm，2000mm×2100mm，2200mm×2600mm或2600mm×3100mm。
接下來，使非晶半導(dǎo)體薄膜1502結(jié)晶?？梢允褂霉慕Y(jié)晶方法，如激光結(jié)晶、快速熱退火(RTA)、用爐子退火的熱結(jié)晶、或使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶。在該實(shí)施例中，使用促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素的熱結(jié)晶來將非晶半導(dǎo)體薄膜1502結(jié)晶。將金屬元素1503添加到整個非晶半導(dǎo)體薄膜1502，并且進(jìn)行熱處理。在此，使用Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe之一用作促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素，并且將旋轉(zhuǎn)涂覆應(yīng)用于包含金屬元素從1到100ppm的溶液，特別是，包含5ppm的鎳的溶液。之后，在500到650℃的溫度下進(jìn)行熱處理1到12小時。代替涂敷包含金屬元素的溶液，也可以淀積包含金屬元素的薄膜。盡管優(yōu)選的半導(dǎo)體薄膜具有0.03到0.3μm的膜厚，但該膜厚不限于此。如圖16B所示，當(dāng)進(jìn)行加熱過程時，在晶粒間界(在此指三態(tài)點(diǎn))的表面處將金屬元素或金屬硅化物(1507)分離出，同時將非晶半導(dǎo)體薄膜1502結(jié)晶以變成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1506(陰極電極2102)。應(yīng)該注意，晶粒間界可以是三態(tài)點(diǎn)、四態(tài)點(diǎn)、或多態(tài)點(diǎn)?？梢杂媒Y(jié)晶的條件，如結(jié)晶溫度和薄膜中氫的的濃度來控制晶粒間界。即，當(dāng)控制晶粒間界時，可以控制晶須的密度，也就是電子發(fā)射部分的密度。在熱處理之后，用激光束照射到結(jié)晶半導(dǎo)體膜上。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜和分離的金屬元素或金屬硅化物的表面氫化后，用熱CVD或等離子體CVD來使包括半導(dǎo)體元素的氣體形成晶須形狀的電子發(fā)射部分2105。在電子發(fā)射部分的底部或頂端中存在金屬元素聚集。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中執(zhí)行加熱以使在氣相階段的半導(dǎo)體元素(硅)聚集在金屬元素或金屬硅化物的表面處結(jié)晶，從而形成晶須形狀的電子發(fā)射部分2105(圖16D)，該金屬元素或金屬硅化物在此用作催化劑。
優(yōu)選的，為了提高電導(dǎo)率，對結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成晶須形狀的電子發(fā)射部分，并且也可以形成包括陰極電極和在陰極電極的表面處形成的晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
另外，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1506和絕緣薄膜1501之間可以形成包括金屬元素的陰極電極膜。作為陰極電極的材料，可以使用金屬元素如，鎢、鈮、鉭、鉬、鉻、鋁、銅、金、銀、鈦、或鎳，或包括該金屬元素的合金或化合物(典型的，氮化物如氮化鉭或氮化鈦，硅化物如硅化鎢，硅化鎳，硅化鉬)。
接著，如圖15所示，用公知的方法在第二基板2103上形成熒光層2106，其上形成具有膜厚度為0.05到0.1μm的導(dǎo)電薄膜以形成陽極電極2104。作為導(dǎo)電薄膜，能用公知的方法淀積將包括如鋁、鎳、或銀、或透明的導(dǎo)電薄膜如ITO(氧化銦-氧化錫的合金)、氧化銦-氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)、或氧化鋅(ZnO)的金屬元素的薄膜。根據(jù)公知的光刻工藝，可將導(dǎo)電薄膜處理成期望的形狀。
作為熒光層，有紅熒光層，藍(lán)熒光層，和綠熒光層。在安排多種顏色的熒光層的情況下，為了提高對比度，在熒光層之間可以形成黑色矩陣(BM)。在每個熒光層上都可以形成陽極電極。在使用包含金屬元素如鋁、鎳、或銀的薄膜或包含該金屬元素的合金薄膜作為導(dǎo)電薄膜以便成為陽極電極的情況下，將從熒光層發(fā)出的光反射到第二基板側(cè)以提高顯示屏幕的亮度。
用密封部件將根據(jù)本實(shí)施例形成的第一和第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封件包圍的部分中的壓力以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
將形成在第一基板2100上的陰極電極2104連接到陰極電極驅(qū)動電路，并且將形成在第二基板2103上的陽極電極2104連接到陽極電極驅(qū)動電路?？梢栽诨宓难由觳糠稚闲纬申帢O電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路?；蛘?，可以使用例如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路看，通過陰極電極將提供相對負(fù)的電壓，并且將相對正的電壓從陽極電極驅(qū)動電路提供到陽極電極。響應(yīng)于由于施加電壓而產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從電子發(fā)射部分的頂端發(fā)射，并且被引導(dǎo)至陽極電極側(cè)。當(dāng)電子與放置在陽極電極上的熒光層碰撞時，熒光層被激發(fā)發(fā)光，然后就能獲得顯示。
根據(jù)上面提到的工藝，形成了場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成包括陰極電極和形成在陰極電極表面上的晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件，以及形成包括場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)該實(shí)施例，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。進(jìn)一步地，根據(jù)本實(shí)施例，可以控制在晶粒間界上形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟芾迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。而且，無需復(fù)雜工藝就可能制造大尺寸液晶顯示裝置的表面光源或?qū)τ诓噬@示裝置來說，可以將該裝置變得能夠用于電的大規(guī)模(electric spectacular)顯示器。
在該實(shí)施例中，將示出二極管類型FED的場致發(fā)射器件的另一種制造工藝，其類似于在實(shí)施例8中的場致發(fā)射器件。
圖17A到17D類似于圖16A到16C，是沿著圖15的G-G’的剖面圖。與實(shí)施例8類似，順序地將絕緣薄膜1401和非晶半導(dǎo)體薄膜1402形成在基板1400上。然后，使非晶半導(dǎo)體薄膜1402結(jié)晶。在該實(shí)施例中，使用激光結(jié)晶用作結(jié)晶方法。用從氣體激光振蕩器、固體激光振蕩器、或金屬激光器振蕩器發(fā)射的激光束1403照射到非晶半導(dǎo)體薄膜1402以形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1404。作為激光束1403，可以使用連續(xù)波或脈沖振蕩激光束。
接著，如圖17B所示，將金屬元素添加到結(jié)晶半導(dǎo)體膜1404。在該實(shí)施例中，包括金屬元素的薄膜1405形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜上。作為金屬元素，可以使用Au，Al，Li，Mg，Ni，Co，Pt和Fe之一。在該實(shí)施例中，用濺射法淀積包括金屬元素的薄膜1405以具有2到5nm的厚度。之后，在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱，這使得在薄膜1405內(nèi)的金屬元素或金屬硅化物在結(jié)晶半導(dǎo)體膜(在圖17C的區(qū)域1406)的晶粒間界的表面處分離。如圖27所示，應(yīng)該注意到，用激光束形成的結(jié)晶半導(dǎo)體膜的晶粒間界根據(jù)激光照射的條件具有不同的密度。圖27示出了在將XeCl激光照射到具有50nm厚度的非晶硅薄膜的情況下的三態(tài)點(diǎn)的密度?？梢岳斫猓龖B(tài)點(diǎn)具有不同的密度，這取決于激光束的能量密度。使用上述的控制，可以控制電子發(fā)射部分的晶須的密度。
在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜和分離的金屬元素或金屬硅化物的表面氫化之后，利用熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體以形成晶須形狀的電子發(fā)射部分。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱以使在氣相階段的半導(dǎo)體元素(硅)的聚集在分離的金屬元素或金屬硅化物的表面處結(jié)晶，從而形成晶須形狀的半導(dǎo)體薄膜1407。在電子發(fā)射部分的頂端中存在金屬元素的聚集1408(圖17D)。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成包括陰極電極和在陰極電極的表面處形成的晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。根據(jù)本實(shí)施例，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蚶迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。
優(yōu)選的，為了提高電導(dǎo)率，對結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
類似于實(shí)施例8，在該實(shí)施例中，在半導(dǎo)體薄膜和絕緣薄膜之間可以形成包括金屬元素的陰極電極薄膜。
根據(jù)上面提到的工藝，也可以形成包括陰極電極和在陰極電極的表面處形成的晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
根據(jù)本實(shí)施例，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。另外，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蚶迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。
在該實(shí)施例中，類似于實(shí)施例8和9，使用圖18A到18C示出了二極管類型FED的場致發(fā)射器件的制造方法。
圖18A到18C是類似于圖16A到16C及17A到17D，沿著圖15的G-G’的面圖。如圖18A所示，類似于實(shí)施例8，在基板1300上形成絕緣薄膜1301之后，形成非晶半導(dǎo)體薄膜1302。然后，將金屬元素添加到非晶半導(dǎo)體膜1302中。在該實(shí)施例中，使用等離子體CVD在非晶半導(dǎo)體膜1302的表面上形成金屬薄膜1303，特別是，具有2到5nm厚度的金薄膜。作為金屬元素，可以使用Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe。
接下來，用激光束1305照射到非晶半導(dǎo)體薄膜以使非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶，從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜1306。在這點(diǎn)上，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界(三態(tài)點(diǎn))的表面處分離金屬元素或金屬硅化物1307(圖18B)。作為激光束1305，可以使用與實(shí)施例9中的激光束1301相同的激光束。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜1306和分離的金屬元素或金屬硅化物1307的表面氫化后，利用熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體來形成晶須形狀的電子發(fā)射部分。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中執(zhí)行加熱以使在氣相階段的半導(dǎo)體元素(硅)的聚集在分離的金屬元素或金屬硅化物的表面處結(jié)晶，從而形成晶須形狀的結(jié)晶半導(dǎo)體膜1308，金屬元素或金屬硅化物作用為催化劑。在電子發(fā)射部分的頂端中存在金屬元素的聚集1309(圖18C)。
優(yōu)選的，為了提高電導(dǎo)率，對結(jié)晶半導(dǎo)體膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成晶須形狀的電子發(fā)射部分。
而且在該實(shí)施例中，類似于實(shí)施例8，在半導(dǎo)體薄膜和絕緣薄膜之間可以形成包括金屬元素的陰極電極薄膜。
另外，類似于實(shí)施例8，可以使用根據(jù)本實(shí)施例制造的基板作為第一基板來制造顯示面板。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成包括陰極電極和在陰極電極的表面處形成的晶須狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。根據(jù)本實(shí)施例，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蚶迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。另外，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。
在該實(shí)施例中，類似于實(shí)施例8到10，將示出二極管類型FED的場致發(fā)射器件和具有場致發(fā)射器件的顯示裝置。具體的，將參照圖19和圖20A到20C，說明場致發(fā)射器件和具有場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置，在該場致發(fā)射裝置中，電子發(fā)射部分形成在條狀陰極電極和條狀陽極電極的相交處，該條狀陰極電極形成在第一基板上而條狀的陽極電極形成在第二基板上。將實(shí)施例8中提到的電子發(fā)射器件的制造工藝應(yīng)用到該實(shí)施例的電子發(fā)射部分的制造工藝中，并且該電子發(fā)射部分具有晶須形狀。也可應(yīng)用實(shí)施例9或10中的工藝。
圖19示出了本實(shí)施例中的顯示面板的透視圖。電子發(fā)射部分1205經(jīng)過一段距離，形成在半導(dǎo)體薄膜的條狀陰極電極1202和條狀陽極電極1207的相交處，該條狀陰極電極形成在第一基板上而條狀的陽極電極形成在第二基板上。盡管在作為一種圖形簡圖的圖19中，在陰極電極和陽極電極的相交處形成了一個晶須形狀的電子發(fā)射部分，但也可以形成多個電子發(fā)射部分。
圖20A到20C示出了沿著圖19的H-H’的剖面圖。參照圖20A-20C，將示出本實(shí)施例的陰極電極和電子發(fā)射部分的制造方法。應(yīng)該注意，使用和圖19相同的附圖標(biāo)記顯示相同的部分。
如圖20A所示，類似于實(shí)施例10，在第一基板1200上形成絕緣薄膜1201，使用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半導(dǎo)體膜1601，然后使用CVD形成具有2到5nm厚度的金屬薄膜1602。作為金屬薄膜，可以形成包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe的薄膜。
之后，用激光束照射以形成結(jié)晶半導(dǎo)體膜。在這點(diǎn)上，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界(三態(tài)點(diǎn))的表面處分離金屬元素或金屬硅化物1607(圖20B)。作為激光束，可以使用與實(shí)施例9中的激光束1301相同的激光束。
接下來，將結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜蝕刻以形成條狀的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1202。可選擇的，在將結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜蝕刻成條狀后，用激光束照射以形成晶粒間界。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜1202和分離的金屬元素或金屬硅化物1607的表面氫化后，利熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體形成晶須形狀的電子發(fā)射部分。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中，在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱以使金屬元素或金屬硅化物與在氣相階段的半導(dǎo)體元素反應(yīng)，從而使半導(dǎo)體元素在晶粒間界(三態(tài)點(diǎn))的表面處以晶須形狀分離出來。在電子發(fā)射部分的頂端內(nèi)存在金屬元素的聚集1608(圖20C)。
優(yōu)選的，為了提高電導(dǎo)率，對結(jié)晶半導(dǎo)體膜摻雜n型的雜質(zhì)元素。作為n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
如圖19所示，用公知的方法在第二基板1203上形成熒光層1206，并且在其上形成膜厚為0.05到0.1μm的導(dǎo)電薄膜以形成條狀的陽極電極1207。作為導(dǎo)電薄膜，可以應(yīng)用實(shí)施例8中的導(dǎo)電薄膜。
作為熒光層，有紅熒光層，藍(lán)熒光層，和綠熒光層，并且一個象素包括一組紅，藍(lán)，綠熒光層。優(yōu)選的，為了提高對比度，在熒光層之間可以形成黑色矩陣(BM)。在每個熒光層上，或在包括紅，藍(lán)，綠熒光層的象素上可以形成陽極電極。
用密封部件將根據(jù)本實(shí)施例形成的第一和第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封部件包圍的部分中的壓力以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
在該實(shí)施例中，將應(yīng)用無源驅(qū)動方法。將形成在第一基板1200上的陰極電極1202連接到陰極電極驅(qū)動電路，并且將形成在第二基板1203上的陽極電極1207連接到陽極電極驅(qū)動電路?？梢栽诨宓难由觳糠稚闲纬申帢O電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路?？蛇x擇的，可以使用如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路，通過陰極電極提供相對負(fù)的電壓，并且將相對正的電壓從陽極電極驅(qū)動電路提供到陽極電極。響應(yīng)由于施加電壓而產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從電子發(fā)射部分的頂端發(fā)射，并且被引導(dǎo)至陽極電極側(cè)。當(dāng)電子與放置在陽極電極上的熒光層碰撞時，激發(fā)熒光層發(fā)光，并且然后就能獲得顯示。
根據(jù)上面提到的工藝，形成了場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上面提到的工藝，可以形成包括陰極電極和形成在陰極電極表面處的晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件，以及形成包括場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。根據(jù)該實(shí)施例，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蚶迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。另外，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。
在該實(shí)施例中，將參照圖21和圖22A到22E，說明二極管類型FED的場致發(fā)射器件和包括場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。在該實(shí)施例中將被提到的場致發(fā)射器件包括1)陰極電極，該電極被蝕刻形成條狀并且由具有n型導(dǎo)電性的半導(dǎo)體薄膜形成，2)柵極電極，該電極通過絕緣膜與陰極電極相交，和3)凸起的電子發(fā)射部分，該部分形成在柵極電極和絕緣薄膜的開口內(nèi)的陰極電極的表面上。盡管將實(shí)施例8中提到的電子發(fā)射部分的制造工藝應(yīng)用到該實(shí)施例中的電子發(fā)射部分的制造工藝，但也可應(yīng)用實(shí)施例9或10中的工藝。在這種情況下，電子發(fā)射部分具有晶須形狀。
圖21示出了本實(shí)施例中的顯示面板的透視圖。在第一基板1501上，形成半導(dǎo)體薄膜的條狀陰極電極1502和正交于該陰極電極的條狀柵極電極1503。柵極電極形成在陰極電極上，并且在它們之間具有絕緣薄膜(圖中未示)。在陰極電極和柵極電極的相交處，形成了開口部分1507，并且在開口部分1507中的陰極電極的表面上形成了晶須形狀的電子發(fā)射部分1508。在第二基板1505上，形成了熒光層1510和陽極電極1511。
圖22A到22E示出了沿著圖21的I-I’的剖面圖。參照圖22A-22E，將示出根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖22A所示，類似于實(shí)施例8，在第一基板1501上形成第一絕緣薄膜1701。具有第一絕緣膜1701，能夠防止包含在玻璃基板中的微量的堿金屬的擴(kuò)散。在第一絕緣薄膜1701上，使用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半導(dǎo)體薄膜1703。盡管在這點(diǎn)上，優(yōu)選半導(dǎo)體薄膜具有從0.03到0.3μm的膜厚，但是該膜厚不限于此。然后將包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe之一的溶液應(yīng)用到非晶半導(dǎo)體薄膜1703的表面。之后，在500到650℃的溫度下執(zhí)行熱處理從而形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。
然后，如圖22B所示，在根據(jù)公知的光刻工藝在一部分上形成抗蝕劑掩模以便生成陰極電極之后，對該結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的一部分蝕刻以形成條狀的結(jié)晶半導(dǎo)體膜1502，該膜用作陰極電極。
接下來，在用作陰極電極的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1502上形成第二絕緣薄膜1705。作為第二絕緣薄膜1705的材料，可以使用實(shí)施例4中的材料。
接著，為了提高電導(dǎo)率，對半導(dǎo)體薄膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。在形成第二絕緣薄膜之前可以摻雜n型雜質(zhì)。
接著，形成導(dǎo)電薄膜1706。作為導(dǎo)電薄膜1706的材料，可以使用實(shí)施例4中的材料。在導(dǎo)電薄膜1706上形成抗蝕劑掩模之后，進(jìn)行構(gòu)圖以除去導(dǎo)電薄膜1706的不需要部分從而形成條狀的柵極電極。
接著，如圖22C所示，在條狀的陰極電極通過第二絕緣薄膜1705與條狀的柵極電極相交的區(qū)域內(nèi)形成開口部分1507。在將抗蝕劑掩模形成期望的形狀之后，將條狀的柵極電極和第二絕緣薄膜蝕刻成一個形狀以暴露半導(dǎo)體薄膜，從而形成開口部分1507。在該工藝中，為了避免第二絕緣薄膜殘留，對結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜進(jìn)行過蝕刻。從而，將結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜(圖中未示)表面上的金屬元素或金屬硅化物除去。
接著，將包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe金屬元素的金屬薄膜1707形成在結(jié)晶半導(dǎo)體膜的表面上，該金屬薄膜具有2到5nm的厚度。在該實(shí)施例中，形成了包括金的薄膜。之后，使金屬元素或金屬硅化物1710照射激光束在晶粒間界(三態(tài)點(diǎn))處分離出(圖22D)。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜和在晶粒間界處的金屬元素或金屬硅化物的表面氫化后，如圖22E所示，利用熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體形成晶須形狀的電子發(fā)射部分。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中，在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱以使金屬元素或金屬硅化物與在氣相階段的半導(dǎo)體元素反應(yīng)，并且形成晶須形狀的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1508。在電子發(fā)射部分的頂端處存在金屬元素的聚集1712。
在圖21中，盡管在陰極電極和柵極電極的相交處1509形成了四(2×2)個開口部分，但也可以形成一個或多個開口部分。
作為陰極電極，在半導(dǎo)體薄膜1502和第一絕緣薄膜1701之間可以形成包括金屬元素的、與半導(dǎo)體薄膜接觸的條狀薄膜。作為陰極電極的材料，可以使用實(shí)施例8中的材料。
根據(jù)上述的工藝，可以在第一基板上形成包括晶須形狀的電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件。
如圖21所示，用公知的方法在第二基板1505上形成熒光層1510，其上形成具有膜厚為0.05到0.1μm的陽極電極1511。作為陽極電極1511，能夠使用公知的方法來淀積包括金屬元素如，鋁、鎳或銀的薄膜、或者透明導(dǎo)電薄膜如ITO(氧化銦-氧化錫的合金)、氧化銦-氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)、或氧化鋅(ZnO)。在該實(shí)施例中，陽極電極可以具有條狀、矩形矩陣狀、或片狀。作為熒光層，有紅熒光層，藍(lán)熒光層，和綠熒光層，并且一個象素包括一組紅，藍(lán)，綠熒光層。為了提高對比度，在熒光層之間可以形成黑色矩陣1512。在使用包含金屬元素如鋁、鎳或銀的薄膜或包含該金屬元素的合金薄膜作為導(dǎo)電薄膜以成為陽極電極的情況下，將從熒光層發(fā)射出的光反射到第二基板側(cè)以提高顯示屏幕的亮度。
用密封部件將根據(jù)本實(shí)施例形成的第一和第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封部件包圍的部分中的壓力以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
在該實(shí)施例中，將應(yīng)用無源驅(qū)動方法。將陰極電極1502連接到陰極電極驅(qū)動電路，將柵極電極1503連接到柵極電極驅(qū)動電路，并且將陽極電極1511連接到陽極電極驅(qū)動電路?？梢栽诨宓难由觳糠稚闲纬申帢O電極驅(qū)動電路，柵極電極驅(qū)動電路和陽極電極驅(qū)動電路?？蛇x擇的，可以使用如IC芯片的外部電路。從陰極電極驅(qū)動電路，通過陰極電極提供相對負(fù)的電壓(如，0kV)，從柵極電極驅(qū)動電路提供相對正的電壓(如，50V)到柵極電極。響應(yīng)由于施加電壓而產(chǎn)生的電場，根據(jù)量子隧道效應(yīng)，電子從凸起部分的頂端發(fā)射。從陽極電極驅(qū)動電路，施加高于提供到柵極電極的正電壓的電壓(如，5kV)以便將從電子發(fā)射部分發(fā)射的電子引導(dǎo)至放置到陽極電極上的熒光層。當(dāng)電子與該熒光層碰撞時，激發(fā)熒光層發(fā)光，并且然后就能獲得顯示。在該實(shí)施例中，也可以將陰極電極驅(qū)動電路和柵極電極驅(qū)動電路與場致發(fā)射器件形成在一起。
根據(jù)上面提到的工藝，形成了場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)上面提到的工藝，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。另外，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蚶迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。
在該實(shí)施例中，將參照圖23和圖24A到24E，說明二極管類型FED的場致發(fā)射器件和包括場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。在該實(shí)施例中將被提到的場致發(fā)射器件包括1)被蝕刻成期望形狀的半導(dǎo)體薄膜，該薄膜包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域，2)源極布線，該源極布線被蝕刻成條狀并且與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸，3)柵極電極，該電極通過絕緣薄膜與源極布線相交，該柵極電極控制半導(dǎo)體薄膜的源極和漏極區(qū)域之間的載流子濃度，以及4)凸起的電子發(fā)射部分，即，晶須形狀的電子發(fā)射部分形成在柵極電極和絕緣薄膜的開口部分內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面處。另外，場致發(fā)射裝置的陰極電極至少包括該實(shí)施例中的漏極區(qū)域。
如圖23所示，類似于實(shí)施例4或12，熒光層1908和陽極電極1909形成在第二基板1907上。
圖24A到24E示出了沿著圖23的J-J’的剖面圖。參照圖24A-24E，將示出本實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖24A所示，在第一基板1901上形成第一導(dǎo)電薄膜之后，使用抗蝕劑掩模以形成條狀的源極布線1902。作為第一基板，可以使用玻璃基板、石英基板、藍(lán)寶石基板、在其上形成有絕緣薄膜的半導(dǎo)體基板、以及在其上形成有絕緣薄膜的金屬基板。盡管基板可以為任何尺寸，但也可以使用大尺寸的基板，如600mm×720mm，680mm×880mm，1000mm×1200mm，1100mm×1250mm，1150mm×1300mm，1500mm×1800mm，1800mm×2000mm，2000mm×2100mm，2200mm×2600mm或2600mm×3100mm。
然后，在形成第一絕緣薄膜之后，用例如CMP的方法來對第一絕緣薄膜進(jìn)行拋光以便暴露具有平面化的源極布線，以及在源極布線之間形成絕緣薄膜2001。在絕緣膜2001和源極布線1902上，利用公知的方法如CVD或PVD形成非晶半導(dǎo)體薄膜。之后，用公知的方法對非晶半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶并且將其蝕刻以使該結(jié)晶半導(dǎo)體膜1903形成期望的形狀。在第一基板上形成源極布線之前，可以形成絕緣薄膜用于阻擋包括在玻璃基板中的微量的堿金屬如鈉(Na)。
接著，在半導(dǎo)體薄膜1903上形成抗蝕劑掩模(圖中未示出)之后，進(jìn)行n型的雜質(zhì)元素?fù)诫s以形成源極區(qū)域2002和漏極區(qū)域2003。作為給予n型的雜質(zhì)元素，可以使用屬于周期表的族15的元素，典型的是磷(P)或砷(As)。
接著，如圖24B所示，在半導(dǎo)體薄膜和第一絕緣薄膜上形成了第二絕緣薄膜2004。作為第二絕緣膜2004的材料，可以使用實(shí)施例12中的材料。
接著，形成第二導(dǎo)電薄膜2005。作為第二導(dǎo)電薄膜的材料，可以使用與實(shí)施例11中的導(dǎo)電薄膜(圖22B中的導(dǎo)電薄膜1706)相同的材料。在導(dǎo)電薄膜上形成抗蝕劑掩模之后，進(jìn)行構(gòu)圖以除去導(dǎo)電薄膜的不需要部分從而形成第二導(dǎo)電薄膜2005，該第二導(dǎo)電薄膜通過半導(dǎo)體薄膜和第二絕緣薄膜2004與源極布線相交。
接著，如圖24C所示，在漏極區(qū)域2003上形成的第二導(dǎo)電薄膜和第二絕緣薄膜被蝕刻以便將半導(dǎo)體薄膜的一部分暴露，使得形成柵極電極1904和開口部分1905。
接著，在處于開口部分1905處的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的表面上和在第二導(dǎo)電薄膜上形成包括Au、Al、Li、Mg、Ni、Co、Pt和Fe金屬元素的、厚度為2到5nm的薄膜1907之后，執(zhí)行加熱。該工藝使得半導(dǎo)體元素和熔化的金屬元素以及金屬元素或金屬硅化物1910在晶粒間界處(三態(tài)點(diǎn))分離出來(圖24D)。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜和在晶粒間界處分離出來的金屬元素或金屬硅化物的表面氫化之后，利用熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體以形成晶須形狀的電子發(fā)射部分，如圖24E所示。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的氣氛中，在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱以使金屬元素或金屬硅化物與氣相階段的半導(dǎo)體元素反應(yīng)，并且形成晶須形狀的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜1906。在電子發(fā)射部分的頂端內(nèi)存在金屬元素的聚集1911。
根據(jù)上面提到的工藝，可以在第一基板上形成場致發(fā)射器件。為了更精確的控制場致發(fā)射器件的ON/OFF轉(zhuǎn)換，在每個場致發(fā)射器件中可以另外提供開關(guān)元件如薄膜晶體管或二極管。另外，同實(shí)施例5一樣，該柵極電極具有梳狀。
用密封部件將根據(jù)該實(shí)施例形成的第一基板和根據(jù)類似于實(shí)施例11的工藝形成的第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封部件包圍的部分中的壓力以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
之后，根據(jù)類似于實(shí)施例5的工藝形成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例，無需復(fù)雜工藝就可在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。另外，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蛴迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。而且，根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射顯示裝置具有形成在每個象素中的開關(guān)元件的漏極區(qū)域中的電子發(fā)射部分。因此，可以形成高分辨率的顯示裝置，因?yàn)樵诿總€象素中可以控制電子發(fā)射。
將參照圖25和圖26A到26E，說明二極管類型FED的場致發(fā)射器件和包括場致發(fā)射器件的場致發(fā)射顯示裝置。在該實(shí)施例中將被提到的場致發(fā)射器件包括1)被蝕刻成期望形狀的半導(dǎo)體區(qū)域，該區(qū)域包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域，2)與半導(dǎo)體薄膜的源極區(qū)域接觸的源極電極，3)通過絕緣薄膜控制源極和漏極區(qū)域之間的載流子濃度的柵極電極(柵極布線)，以及4)晶須形狀的電子發(fā)射部分，該部分形成在柵極電極和絕緣薄膜的開口部分內(nèi)的半導(dǎo)體薄膜的漏極區(qū)域的表面上。
如圖25所示，類似于實(shí)施例4或12，在第二基板2205上形成熒光層2206和陽極電極2207。
圖26A到26E示出了沿著圖25的K-K’的剖面圖。參照圖26A-26E，將示出本根據(jù)實(shí)施例的場致發(fā)射器件的制造方法。
如圖26A所示，在第一基板2200上形成第一絕緣薄膜2211。然后如實(shí)施例1所示的那樣，使用公知方法形成結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，并且將結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的一部分蝕刻以將半導(dǎo)體區(qū)域(圖25所示的區(qū)域2201)形成期望形狀。
接著，用公知的方法形成第二絕緣薄膜2212。作為第二絕緣薄膜2212，形成包含作為主要成分的硅和氧的薄膜，如氧化硅薄膜，氮氧化硅薄膜，或(不同的成分比率)氮氧化硅薄膜。
接著，形成第一導(dǎo)電薄膜。作為第一導(dǎo)電薄膜，可以形成包括與實(shí)施例4中的導(dǎo)電薄膜603相同的金屬元素的薄膜。然后，掩模在第一導(dǎo)電薄膜上形成抗蝕劑掩模之后，進(jìn)行構(gòu)圖以將第一導(dǎo)電薄膜的不需要部分除去，從而形成柵極電極2202。之后，使用作為掩模的柵極電極2202，對結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜的一部分摻雜給予n型的雜質(zhì)以形成源極和漏極區(qū)域2201a和2201b。
接著，如圖26B所示，形成第三絕緣薄膜2221。可以使用與實(shí)施例4所示的第二絕緣薄膜602相同的材料來形成第三絕緣薄膜2221。
接著，蝕刻第二和第三絕緣薄膜的一部分，并且淀積第二導(dǎo)電薄膜。然后，將第二導(dǎo)電薄膜蝕刻成期望形狀以形成源極電極2203。
接著，如圖26C所示，在第三絕緣薄膜2221上形成第四絕緣薄膜2231之后，蝕刻第二到第四絕緣薄膜的一部分以便暴露半導(dǎo)體區(qū)域的一部分。之后，使用公知的方法如CVD或PVD在基板上形成薄膜2232，該薄膜包括金屬元素并且具有2到5nm的膜厚。作為金屬元素，可以使用例如鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、鈀(Pd)。在該實(shí)施例中，淀積包括金的薄膜。
接著，在100到1100℃的溫度下，優(yōu)選在400到650℃的溫度下加熱1到5小時，使金屬元素或金屬硅化物2208在晶粒間界處(三態(tài)點(diǎn))(圖26D)分離出來。
接著，在結(jié)晶半導(dǎo)體膜和在晶粒間界處分離出來的金屬元素或金屬硅化物的表面氫化之后，利用熱CVD或等離子體CVD，使用包括半導(dǎo)體元素的氣體形成晶須形狀的電子發(fā)射部分，如圖26E所示。在該實(shí)施例中，在包含0.1％硅烷氣體的空氣中，在400到600℃的溫度下執(zhí)行加熱以使金屬元素或金屬硅化物與氣相階段的半導(dǎo)體元素反應(yīng)，并且形成晶須形狀的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜2204。在電子發(fā)射部分的頂端內(nèi)存在金屬元素的聚集2209。
在圖25中，忽略了圖26A到26E所示的第一到第四絕緣薄膜2211，2212，2221和2231。
為了更精確的控制場致發(fā)射器件的ON/OFF轉(zhuǎn)換，在每個場致發(fā)射器件中可以另外提供開關(guān)元件如薄膜晶體管或二極管。另外，用于控制電子數(shù)量的控制電極可以提供在絕緣薄膜上，如第三絕緣薄膜2221或第四絕緣薄膜2231上。對于該結(jié)構(gòu)，可以更穩(wěn)定地控制電子發(fā)射。
盡管在本實(shí)施例中場致發(fā)射器件具有頂部柵極(top-gate)結(jié)構(gòu)，但不限于此，類似地，可以使用底部柵極(bottom-gate)結(jié)構(gòu)以形成場致發(fā)射器件。
用密封部件將根據(jù)上述工藝形成的第一基板和第二基板結(jié)合到一起，并且減少在被第一和第二基板以及密封部件包圍的部分中的壓力以形成場致發(fā)射顯示裝置的顯示面板。
之后，根據(jù)類似于實(shí)施例5的工藝形成場致發(fā)射顯示裝置。
根據(jù)本實(shí)施例，無需復(fù)雜工藝就可能在大尺寸的基板上形成場致發(fā)射器件。另外，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蛴迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。而且，根據(jù)本實(shí)施例的場致發(fā)射顯示裝置具有形成在每個象素中的開關(guān)元件的漏極區(qū)域中的電子發(fā)射部分。因此，可以形成高分辨率的顯示裝置，因?yàn)樵诿總€象素中可以控制電子發(fā)射。
[實(shí)施例1]在該實(shí)施例中，將參照圖3A到3C，描述形成場致發(fā)射器件的工藝，該場致發(fā)射器件具有根據(jù)實(shí)施例模式2的圓錐形電子發(fā)射部分。
首先，在基板200上形成絕緣薄膜201。在此，第一絕緣薄膜201是由第一氮氧化硅薄膜(膜厚50nm)和第二氮氧化硅薄膜(膜厚100nm)的疊層結(jié)構(gòu)形成的，該第一氮氧化硅薄膜包含的氮大于或接近等于氧，其是用等離子體CVD，使用SiH4、NH3和N2O作為反應(yīng)氣體淀積的，該第二氮氧化硅薄膜包含的氧大于氮，其是用等離子體CVD，使用SiH4和N2O作為反應(yīng)氣體淀積的。
接著，使用低壓CVD來形成膜厚為50nm的非晶硅薄膜作為半導(dǎo)體薄膜。然后，為了提高非晶硅薄膜的導(dǎo)電率，對非晶硅薄膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。在此，將1×1020/cm3的磷(P)用作給予n型的雜質(zhì)元素以形成n型非晶硅薄膜301。
接著，在一部分上形成抗蝕劑掩模302以便形成陰極電極之后，執(zhí)行蝕刻以除去不需要的部分并且形成條狀的非晶硅薄膜202。然后，在氮?dú)鈿夥罩性?00℃下執(zhí)行1小時加熱以進(jìn)行非晶硅薄膜的脫氫。
接著，在除去由于熱處理而在表面上形成的氧化膜之后，用激光束照射以便在非晶硅薄膜處形成凸起部分。在該實(shí)施例中，脈沖振蕩XeCl激光束被用作激光束并且在485mJ/cm2的能量密度，30Hz的頻率和60次的照射脈沖頻率的條件下，用該激光束照射非晶硅薄膜。因此，在整個結(jié)晶硅薄膜上形成具有10/μm2密度的圓錐體，該圓錐體具有直徑為80到200μm的底部平面和250到350nm的高度(底部平面和圓錐頂點(diǎn)之間的垂直間距)。
根據(jù)上述工藝，可以形成圓錐形電子發(fā)射部分。
在該實(shí)施例中，參照圖6A到6D，描述形成具有根據(jù)實(shí)施例模式4的圓錐形電子發(fā)射部分的場致發(fā)射器件的工藝。
首先，在基板501上形成第一絕緣薄膜601。類似于實(shí)施例1，可以形成第一絕緣薄膜601。
接著，使用低壓CVD形成膜厚為50nm的非晶硅薄膜。之后，使非晶硅薄膜結(jié)晶以形成結(jié)晶硅薄膜。在該實(shí)施例中，將用于促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素添加到非晶硅薄膜的整個表面，并且執(zhí)行熱處理。在此，將鎳用作促進(jìn)結(jié)晶的金屬元素，并且涂敷包含5ppm鎳的溶液。然后，在500℃下執(zhí)行1小時加熱以便進(jìn)行非晶硅薄膜的脫氫。之后，使用燈作為光源的快速熱退火(之后稱作RTA)或使用加熱的氣體的RTA(氣體RTA)被用來在預(yù)定的加熱溫度740℃下執(zhí)行RTA 180秒以形成結(jié)晶硅薄膜。然后，除去添加到結(jié)晶硅薄膜的金屬元素。
接著，為了提高結(jié)晶硅薄膜的導(dǎo)電率，對結(jié)晶硅薄膜摻雜給予n型的雜質(zhì)元素。在此，將1×1020/cm3的磷(P)用作給予n型的雜質(zhì)元素以形成n型結(jié)晶硅薄膜。
接著，在一部分上形成抗蝕劑掩模(圖中未示出)以便形成陰極電極之后，執(zhí)行蝕刻以除去不需要的部分并且形成條狀的結(jié)晶硅薄膜502。
接著，在使用低壓CVD形成第二絕緣薄膜602以便成為柵極絕緣薄膜之后，將淀積導(dǎo)電薄膜603用于形成柵極電極。在該實(shí)施例中，形成氧化硅薄膜作為第二絕緣薄膜602并且形成包括金屬元素鎢的薄膜作為導(dǎo)電薄膜603。之后，執(zhí)行干法蝕刻以形成開口部分507和條狀的柵極電極503。
接著，用激光束610照射以在結(jié)晶硅薄膜處形成凸起部分。在該實(shí)施例中，脈沖振蕩XeCl激光束被用作激光束并且該激光束在485mJ/cm2的能量密度、30Hz的頻率和60次的照射脈沖頻率下照射到結(jié)晶硅薄膜。因此，在整個結(jié)晶硅薄膜上形成了圓錐體，該圓錐體具有直徑為80到200μm的底部平面和250到350nm的高度。
之后，對第二絕緣薄膜進(jìn)行各向同性蝕刻以暴露柵極電極的開口的端部(開口端)。
根據(jù)上述工藝，可以形成圓錐形電子發(fā)射部分。
根據(jù)本發(fā)明，在場致發(fā)射顯示裝置的場致發(fā)射器件的制造工藝中，無需復(fù)雜工藝就可能形成場致發(fā)射器件，并且能避免批與批之間(lot-to-lot)變化。即，可以提高生產(chǎn)率。另外，由于無需復(fù)雜的工藝而使用廉價的大尺寸基板也可以形成場致發(fā)射器件，因此將可以減少成本。而且，可以控制在晶粒間界處形成的電子發(fā)射部分的密度，因?yàn)槟軌蛴迷诮Y(jié)晶半導(dǎo)體薄膜過程中的條件來控制晶粒間界。
盡管已經(jīng)參照圖通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了充分的描述，但可以理解各種變化和修改對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說也是明顯的。因此，如果這些變化和修改不脫離本發(fā)明后面的權(quán)利要求書限定的范圍，則它們都應(yīng)該包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場致發(fā)射器件，包括形成在基板的絕緣表面上的陰極電極；和形成在陰極電極的表面處的凸起的電子發(fā)射部分，其中陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，和其中電子發(fā)射部分包括金屬元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的場致發(fā)射器件，其中陰極電極具有平面狀和條狀之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的場致發(fā)射器件，其中半導(dǎo)體薄膜具有n型導(dǎo)電性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的場致發(fā)射器件，其中電子發(fā)射部分具有圓錐形狀和晶須狀之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的場致發(fā)射器件，其中金屬元素是金、鋁、鋰、鎂、鎳、鈷、鉑和鐵之一。
6.一種場致發(fā)射器件，包括形成在基板的絕緣表面上的條狀陰極電極；形成在陰極電極和絕緣表面上的絕緣薄膜；形成在絕緣薄膜上的柵極電極；開口部分，該開口部分穿過柵極電極和絕緣薄膜用于暴露陰極電極；和形成在陰極電極上的開口部分內(nèi)的凸起的電子發(fā)射部分，其中陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的場致發(fā)射器件，其中陰極電極通過絕緣薄膜與柵極電極相交。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的場致發(fā)射器件，其中半導(dǎo)體薄膜具有n型導(dǎo)電性。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的場致發(fā)射器件，其中電子發(fā)射部分具有圓錐形狀和晶須形狀之一。
10.一種場致發(fā)射器件，包括形成在基板的絕緣表面上的源極布線；包括源極區(qū)域和漏極區(qū)域的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；形成在結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜上的絕緣薄膜；形成在絕緣薄膜上的柵極電極；開口部分，該開口部分通過柵極電極和絕緣薄膜用于暴露結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜；和形成在漏極區(qū)域上的開口部分內(nèi)的凸起的電子發(fā)射部分，其中電子發(fā)射部分和漏極區(qū)域包括相同的結(jié)晶半導(dǎo)體薄膜，并且其中源極布線與源極區(qū)域接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的場致發(fā)射器件，其中半導(dǎo)體薄膜的源極和漏極區(qū)域具有n型導(dǎo)電性。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的場致發(fā)射器件，其中電子發(fā)射部分具有圓錐形狀和晶須形狀之一。
13.一種制造場致發(fā)射器件的方法，包括在基板的絕緣表面上形成半導(dǎo)體薄膜；和用激光束照射到半導(dǎo)體薄膜以形成圓錐形的凸起部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中在將半導(dǎo)體薄膜處理成條狀之后，用激光束照射。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中對半導(dǎo)體薄膜用給予n型的雜質(zhì)摻雜。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中激光束是脈沖振蕩激光束。
17.一種制造場致發(fā)射器件的方法，包括在基板的絕緣表面上形成條狀的半導(dǎo)體薄膜；在半導(dǎo)體薄膜和絕緣表面上形成絕緣薄膜；在絕緣薄膜上形成條狀的柵極電極；將柵極電極的一部分和絕緣薄膜的一部分除去以便暴露半導(dǎo)體薄膜；和用激光束照射半導(dǎo)體薄膜以形成圓錐形的凸起部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中對半導(dǎo)體薄膜用給予n型的雜質(zhì)摻雜。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中激光束是脈沖振蕩激光束。
20.一種制造場致發(fā)射器件的方法，包括在基板的絕緣表面上形成條狀的第一導(dǎo)電薄膜；在絕緣表面上形成第一絕緣薄膜；在第一導(dǎo)電薄膜和第一絕緣薄膜上形成半導(dǎo)體薄膜；將半導(dǎo)體薄膜處理成期望形狀；在期望形狀的半導(dǎo)體薄膜上形成第二絕緣薄膜；在第二絕緣薄膜上形成第二導(dǎo)電薄膜；將第二導(dǎo)電薄膜的一部分和第二絕緣薄膜的一部分除去以便暴露半導(dǎo)體薄膜；和用激光束照射到半導(dǎo)體薄膜以形成圓錐形的凸起部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中將半導(dǎo)體薄膜蝕刻成期望形狀并且對期望形狀的半導(dǎo)體薄膜的一部分用給予n型的雜質(zhì)摻雜。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中激光束是脈沖振蕩激光束。
23.一種制造場致發(fā)射器件的方法，包括在基板的絕緣表面上形成半導(dǎo)體薄膜；將半導(dǎo)體薄膜處理成期望形狀；在期望形狀的半導(dǎo)體薄膜上形成第一絕緣薄膜；在第一絕緣薄膜上形成第一導(dǎo)電薄膜；在第一導(dǎo)電薄膜和第一絕緣薄膜上形成第二絕緣薄膜；將第一絕緣薄膜的一部分和第二絕緣薄膜的一部分除去以便暴露半導(dǎo)體薄膜的第一和第二部分；形成第二導(dǎo)電薄膜以與第一部分接觸；和用激光束照射到半導(dǎo)體薄膜以便在第二部分內(nèi)形成圓錐形的凸起部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中將半導(dǎo)體薄膜蝕刻成期望形狀并且對期望形狀的半導(dǎo)體薄膜的一部分用給予n型的雜質(zhì)摻雜。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中激光束是脈沖振蕩激光束。
26.一種制造場致發(fā)射器件的方法，包括在基板的絕緣表面上形成半導(dǎo)體薄膜；將金屬元素添加到半導(dǎo)體薄膜中；執(zhí)行第一處理以使半導(dǎo)體薄膜結(jié)晶并且在結(jié)晶的半導(dǎo)體薄膜的晶粒間界處使金屬元素或金屬硅化物分離；和在包括含有半導(dǎo)體元素的氣體的氣氛中執(zhí)行第二處理以便在金屬元素或金屬硅化物的表面附近形成晶須形狀的凸起部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中用涂覆、PVD和CVD之一來添加金屬元素。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中第一處理是在300到650℃的溫度下加熱和激光束照射之一。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中包括半導(dǎo)體元素的氣體包括硅烷和例如乙硅烷或丙硅烷的多-硅烷之一。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中第二處理是在400到650℃的溫度下的熱處理。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中對半導(dǎo)體薄膜用給予n型的雜質(zhì)摻雜。
32.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中金屬元素是金、鋁、鋰、鎂、鎳、鈷、鉑和鐵之一。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供根據(jù)能夠提高生產(chǎn)率的工藝?yán)昧畠r的大尺寸基板來形成場致發(fā)射顯示裝置的場致發(fā)射器件的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的場致發(fā)射器件包括陰極電極和凸起的電子發(fā)射部分，該陰極電極形成在基板的絕緣表面上，該凸起的電子發(fā)射部分形成在陰極電極的表面處，并且該陰極電極和電子發(fā)射部分包括相同的半導(dǎo)體薄膜。該電子發(fā)射部分具有圓錐形狀或晶須形狀。
文檔編號H01J1/304GK1516211SQ200310114800
公開日2004年7月28日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者大沼英人, 根本幸惠, 惠 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所