專利名稱：利用激光誘導再結晶制造場發(fā)射器的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及半導體工藝，更明確地說，涉及利用激光誘導再結晶制造場發(fā)射器的方法。
背景技術：
近年來，已經(jīng)開發(fā)出場發(fā)射器且將其廣泛地使用于下面的電子應用中場發(fā)射顯示器(FED)、背光單元、場發(fā)射晶體管、以及場發(fā)射二極管。當受到合適的電場作用時，這些場發(fā)射器便會發(fā)射出電子，而且這些電子會撞擊被涂在透明蓋板的背面上的磷光體，用以產(chǎn)生圖像或光。此種陰極發(fā)光方式便是熟知的其中一種最有效的發(fā)光方法。一般來說，利用由多個微尖端或多個碳納米管所組成的陣列便可設計出這些場發(fā)射器。
早期的場發(fā)射器開發(fā)中，采用的是所謂的Spindt尖端工藝來構成金屬微尖端。此工藝中，會先氧化硅晶片用以產(chǎn)生一層厚的氧化硅層，然后便會在該氧化物的頂端上沉積金屬柵極層。接著便會圖案化該金屬柵極層用以形成多個柵極開口，同時對這些開口下方的氧化硅進行后續(xù)蝕刻便會下切該柵極并且產(chǎn)生井區(qū)。此時會沉積犧牲材料層(例如鎳層)，用以防止鎳沉積于該發(fā)射井中。接著，便會以垂直入射方式來沉積鉬，致使在該腔穴內(nèi)成長具有尖銳點的錐狀體，一直到該封閉在其上的開口為止。當移除該鎳質(zhì)犧牲層后，會留下發(fā)射錐。
于替代的設計中，可以下列步驟形成數(shù)個硅質(zhì)微尖端發(fā)射器首先施行熱氧化于硅上，隨后便會圖案化該氧化物，并且進行選擇性蝕刻以便構成多個硅質(zhì)微尖端。
不過，該微尖端發(fā)射器的主要缺點是，必須利用復雜的處理步驟來制造該裝置。舉例來說，于該裝置中形成各種層(尤其是形成這些微尖端)需要進行薄膜沉積技術，其后再接著進行光刻與蝕刻工藝。因此必須實施各種工藝步驟，以便定義且制造這些各種結構特征圖形。所涉及的這些膜沉積工藝、光刻工藝、以及蝕刻工藝會大幅地提高其制造成本。
所以，本發(fā)明的目的便是提供一種利用激光誘導再結晶技術來制造場發(fā)射器的方法，該方法并不具有慣用方法的缺點或短處。
本發(fā)明的另一個目的則是提供一種利用激光結晶技術來制造場發(fā)射器的方法，該方法既簡單且節(jié)省成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種制造場發(fā)射器的方法，其可消除因公知技術的限制與缺點所造成的問題。
根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例，其提供一種制造場發(fā)射器的方法，其包含下面步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；以及(c)通過讓該含硅層受到能量源的作用，用以形成從該含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
另外，根據(jù)本發(fā)明，其還提供一種制造場發(fā)射器的方法，其包含下面步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；以及(c)通過讓該含硅層受到已圖案化能量源的作用，用以形成從該含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
進一步說，根據(jù)本發(fā)明，其提供一種制造場發(fā)射器的方法，其包含下面步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成第一導體層；(c)于該第一導體層上方形成含硅層；(d)于該含硅層上方順序形成絕緣層與第二導體層；(e)圖案化該第二導體層與該絕緣層，用以裸露該含硅層；以及(f)通過讓該已裸露含硅層受到能量源的作用，用以形成從該已裸露含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
更進一步說，根據(jù)本發(fā)明，其提供一種制造場發(fā)射器的方法，其包含下面步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；(c)圖案化該含硅層，用以形成多個含硅島部；以及(d)通過讓這些含硅島部受到能量源的作用，用以形成從這些含硅島部的表面凸出的多個凸出尖端。
在下文說明中將部分提出本發(fā)明的額外特點與優(yōu)點，而且從該說明中便可明白其中一部分，或者實行本發(fā)明便可了解。通過隨附權利要求中特別提出的元件與組合便可實現(xiàn)且達成本發(fā)明的特點與優(yōu)點。
應了解，上文的一般說明及下文的詳細說明均僅具示范性及說明性，而非如同權利要求限制本發(fā)明。
本說明書所引用且構成其一部分的附圖是用以闡述本發(fā)明的其中一種具體實施例，并且配合本說明便可用以解釋本發(fā)明的原理。


現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的具體實施例，于這些附圖中所圖解的便是其中一個范例。在所有附圖中將盡可能地以相同的元件符號來代表相同或類似的部件。
圖1為于硅層經(jīng)過激光束作用然后被結晶后形成這些凸出尖端的概略示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明利用激光誘導結晶所構成的凸出尖端的掃描電子顯微圖。
圖3A與3B為根據(jù)本發(fā)明較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。
圖4A與4B為根據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。
圖5A與5B為根據(jù)本發(fā)明進一步較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。
圖6A與6B為根據(jù)本發(fā)明進一步另較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。
主要元件標記說明
10基板11含硅層12A 晶粒12B 晶粒14液體16凸出尖端18晶粒邊界300 開口310 凸出尖端30底基板31陰極電極層32能量源33含硅層34絕緣層35柵極電極層36頂基板37陽極電極層38磷光層39電子400 開口410 凸出尖端40底基板41陰極電極層42能量源
43含硅層44絕緣層45柵極電極層46頂基板47陽極電極層48磷光層49電子500 開口510 凸出尖端50底基板51陰極電極層52能量源53含硅層54絕緣層55柵極電極層56頂基板57陽極電極層58磷光層59電子600 開口610 凸出尖端60底基板61陰極電極層62能量源
63A 含硅島部63B 含硅島部64絕緣層65柵極電極層66頂基板67陽極電極層68磷光層69電子具體實施方式
參照圖1，圖中所示的是用于解釋在含硅層經(jīng)過激光束作用，然后結晶形成多個凸出尖端的概略示意圖。圖1中，于基板10上沉積含硅層11，該基板可能是數(shù)種基板中的其中一種。舉例來說，基板10可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板以及類似基板中的其中一種。較佳的是，含硅層11是非晶硅層或多晶硅層。含硅層11可能摻有n型或p型雜質(zhì)。較佳的是，含硅層11的厚度范圍介于約200與約8000之間。接著，含硅層11便會曝露于能量源中(圖1中未表示)并且熔化變成液體14。較佳的是，該能量源可能是激光束，例如Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光、準分子激光或是類似的激光。于時間t0處，液體14會冷卻，使得某些部分12A與12B成核進而結晶。所屬技術領域的技術人員通常將這些固體部分12A與12B稱為“晶?！?。這些晶粒12A與12B會從液固介面(參見時間t1)逐漸延伸，而液體部分14則從該表面(參見時間t2)逐漸凸出，這是因為液態(tài)硅(DLS)的密度大于固態(tài)硅(DSS)的密度。請注意，固體部分12A與12B之間的間隙隨著時間經(jīng)過而變得越來越小。時間t3處，這些固體部分12A與12B之間的間隙被封閉，進而形成晶粒邊界18。時間t3處，液體14消失。不過，于晶粒邊界18附近則形成凸出尖端16并且從該含硅層11的表面凸出。
參照圖2，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明的激光誘導結晶所構成的凸出尖端的掃描電子顯微(SEM)圖。圖2表示的是圖1的含硅層11，該層在經(jīng)過能量源作用后便產(chǎn)生許多凸出尖端16，這些凸出尖端可應用于場發(fā)射顯示器、背光單元、場發(fā)射晶體管或是場發(fā)射二極管的應用中作為場發(fā)射器。
參照圖3A與3B，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。如圖3A所示，本具體實施例于底基板30上順序沉積陰極電極層31與含硅層33。如上述，該底基板30可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。較佳的是，含硅層33是非晶硅層或多晶硅層，其摻有n型或p型雜質(zhì)，而且厚度范圍介于約200與約8000之間。接著將整個含硅層33曝露于能量源32中并且將其熔化成液體。較佳的是，該能量源可能是激光束，例如Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光、準分子激光或是類似的激光。于被熔化且結晶后，含硅層33便具備多個凸出尖端310，從該含硅層33的表面凸出。
接著，于該含硅層33的上順序沉積絕緣層34與柵極電極層35，如圖3B所示。該絕緣層34與該柵極電極層35通過蝕刻與光刻工藝而被蝕刻與圖案化，進而形成多個開口300，裸露出該含硅層33的許多部分。再者，會順序形成陽極電極層37與磷光層38，用以覆蓋頂基板36，該頂基板36可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板、或是類似的基板。頂基板36與底基板30分隔開預設的距離，并且會被安置在一起用以構成如圖3B中所示的完整的三極管裝置。此三極管結構的裝置運用含硅層33的這些凸出尖端310作為場發(fā)射器。當于陰極電極層31與柵極電極層35之間施加電壓差時，電子39便從該陰極電極層31中被抽出且朝該磷光層38加速。
參照圖4A與4B，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明另一較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。如圖4A所示，本具體實施例于底基板40的上順序沉積陰極電極層41與含硅層43，該底基板40可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。較佳的是，含硅層43是非晶硅層或多晶硅層，其摻有n型或p型雜質(zhì)。較佳的是，含硅層43的厚度范圍介于約200與約8000之間。于此具體實施例中，接著將含硅層43的許多部分曝露于已圖案化的能量源42中并且于許多預設的位置處將其熔化成液體。較佳的是，能量源42(例如激光束)穿過光閘或光柵，以便產(chǎn)生該已圖案化的能量源42。該能量源42可能是下面中的一個Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光以及準分子激光。于被熔化且結晶后，含硅層43便具備多個凸出尖端410，從該含硅層43的表面凸出。
接著，于該含硅層43上順序沉積絕緣層44與柵極電極層45，如圖4B所示。該絕緣層44與該柵極電極層45通過蝕刻與光刻工藝而被蝕刻與圖案化，進而形成多個開口400，裸露出該含硅層43的這些凸出尖端410。再者，會順序形成陽極電極層47與磷光層48，用以覆蓋頂基板46，該頂基板46可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。頂基板46與底基板40分隔開預設的距離，并且會被安置在一起用以構成如圖4B中所示的完整的三極管裝置。此三極管結構的裝置運用含硅層43的這些凸出尖端410作為場發(fā)射器。當于陰極電極層41與柵極電極層45之間施加電壓差時，電子49便從該陰極電極層41中被抽出且朝該磷光層48加速。
參照圖5A與5B，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明進一步較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。如圖5A所示，本具體實施例于底基板50上順序沉積陰極電極層51與含硅層53，該底基板50可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板或是類似的基板。較佳的是，含硅層53是非晶硅層或多晶硅層，其摻有n型或p型雜質(zhì)，而且厚度范圍介于約200與約8000之間。接著，于該含硅層53上順序沉積絕緣層54與柵極電極層55。該絕緣層54與該柵極電極層55通過蝕刻與光刻工藝而被蝕刻與圖案化，進而形成多個開口500，裸露出該含硅層53的許多部分。于此具體實施例中，接著通過遮蓋該已圖案化的柵極電極層55讓含硅層53的這些裸露部分受到能量源52的作用，并且于許多預設的位置處將其熔化成液體。較佳的是，能量源52(例如Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光或是準分子激光)穿過這些開口500并且熔化該含硅層53的這些裸露部分。于被熔化且結晶后，含硅層53便具備多個凸出尖端510，從該含硅層53的表面凸出。
再者，會順序形成陽極電極層57與磷光層58，用以覆蓋頂基板56，該頂基板56可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。頂基板56與底基板50分隔開預設的距離，并且會被安置在一起用以構成如圖5B中所示的完整的三極管裝置。此三極管結構的裝置運用含硅層53的這些凸出尖端510作為場發(fā)射器。當于陰極電極層51與柵極電極層55之間施加電壓差時，電子59便從該陰極電極層51中被抽出且朝該磷光層58加速。
參照圖6A與6B，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明進一步另一較佳具體實施例用于制造三極管裝置的處理步驟的剖面概略示意圖。如圖6A所示，本具體實施例于底基板60上順序沉積陰極電極層61與含硅層63，該底基板60可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。較佳的是，含硅層63是非晶硅層或多晶硅層，其摻有n型或p型雜質(zhì)，而且厚度范圍介于約200與約8000之間。接著，含硅層63通過蝕刻與光刻工藝而被蝕刻與圖案化，進而構成含硅島部63A與63B。于此具體實施例中，接著讓這些含硅島部63A與63B受到能量源62的作用，并且將其熔化成液體。較佳的是，該能量源62是激光束，例如Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光或是準分子激光。于被熔化且結晶后，含硅層63便具備多個凸出尖端610，從該含硅層63的表面凸出。
接著，于該含硅層63上順序沉積絕緣層64與柵極電極層65，如圖6B所示。絕緣層64與柵極電極層65通過蝕刻與光刻工藝而被蝕刻與圖案化，進而形成多個開口600，裸露出這些含硅層63A與63B的這些凸出尖端610。再者，會順序形成陽極電極層67與磷光層68，用以覆蓋頂基板66，該頂基板66可能是硅基板、玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑膠基板或是類似的基板。頂基板66與底基板60分隔開預設的距離，并且被安置在一起用以構成如圖6B中所示的完整的三極管裝置。此三極管結構的裝置運用含硅層63的這些凸出尖端610作為場發(fā)射器。當于陰極電極層61與柵極電極層65之間施加電壓差時，電子69便從該陰極電極層61中被抽出且朝該磷光層68加速。
基于圖解及說明的目的，上文已提出本發(fā)明較佳具體實施例的說明。無意包攬無遺或將本發(fā)明限于所披露的具體形式。所屬技術領域的技術人員可根據(jù)以上披露的具體實施例對本發(fā)明作出其它更改及變化。本發(fā)明的范疇是由隨附的權利要求及其等效內(nèi)容來定義。
另外，在說明本發(fā)明的代表性具體實施例時，本說明書可能是以特定的步驟順序來提出本發(fā)明的方法及/或程序。然而，在方法或程序并不依賴于本文所提出的特定步驟順序的范圍內(nèi)，該方法或程序不應受限于所述的特定步驟順序。所屬技術領域的技術人員將會了解到，也可有其它的步驟順序。所以，本說明書所提出的特定步驟順序不應視為權利要求的限制。此外，針對本發(fā)明的方法及/或程序的權利要求并不受限于以其所說明的順序來執(zhí)行它們的步驟，且所屬技術領域的技術人員很容易了解可以改變其順序且仍然是在本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)。
權利要求
1.一種制造場發(fā)射器的方法，其特征是包括以下步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；以及(c)通過讓該含硅層受到能量源的作用，用以形成從該含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是于步驟(a)與(b)之間，進一步包括于該含硅層下方形成陰極電極層的步驟。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征是進一步包括下面步驟(d)于該含硅層上順序形成絕緣層與柵極電極層；以及(e)圖案化該絕緣層與該柵極電極層，用以裸露這些多個凸出尖端中的許多部分。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的非晶層。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的多晶層。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是該能量源是選自由下面所組成的群中的激光束Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光以及準分子激光。
7.一種制造場發(fā)射器的方法，其特征是包括以下步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；以及(c)通過讓該含硅層受到已圖案化能量源的作用，用以形成從該含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是于步驟(a)與(b)之間，進一步包括于該含硅層下方形成陰極電極層的步驟。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征是進一步包括下面步驟(d)于該含硅層上順序形成絕緣層與柵極電極層；以及(e)圖案化該絕緣層與該柵極電極層，用以裸露這些多個凸出尖端。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的非晶層。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的多晶層。
12.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是該能量源是選自由下面所組成的群中的激光束Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光或準分子激光。
13.一種制造場發(fā)射器的方法，其特征是包括以下步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成第一導體層；(c)于該第一導體層上方形成含硅層；(d)于該含硅層上方順序形成絕緣層與第二導體層；(e)圖案化該第二導體層與該絕緣層，用以裸露該含硅層；以及(f)通過讓該已裸露含硅層受到能量源的作用，用以形成從該已裸露含硅層的表面凸出的多個凸出尖端。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的非晶層。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的多晶層。
16.根據(jù)權利要求13所述的方法，其特征是該能量源是選自由下面所組成的群中的激光束Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光或準分子激光。
17.一種制造場發(fā)射器的方法，其特征是包括以下步驟(a)提供基板；(b)于該基板上方形成含硅層；(c)圖案化該含硅層，用以形成多個含硅島部；以及(d)通過讓這些含硅島部受到能量源的作用，用以形成從這些含硅島部的表面凸出的多個凸出尖端。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征是于步驟(a)與(b)之間，進一步包括于該含硅層下方形成陰極電極層的步驟。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征是進一步包括下面步驟(e)于該基板上順序形成絕緣層與柵極電極層；以及(f)圖案化該絕緣層與該柵極電極層，用以裸露這些多個凸出尖端。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的非晶層。
21.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征是該含硅層是有摻雜的多晶層。
22.根據(jù)權利要求17所述的方法，其特征是該能量源是選自由下面所組成的群中的激光束Nd:YAG激光、二氧化碳(CO2)激光、氬(Ar)激光或準分子激光。
全文摘要
一種利用激光誘導再結晶制造場發(fā)射器的方法。根據(jù)本發(fā)明，會先提供基板，其上會形成含硅層。而后便會利用激光誘導再結晶來形成從該含硅層的表面中凸出的多個凸出尖端。該激光誘導再結晶法包含讓全部或部分的該含硅層受到未圖案化或已圖案化能量源作用的步驟。
文檔編號H01L21/336GK1855368SQ20051010268
公開日2006年11月1日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權日2005年4月21日
發(fā)明者陳昱丞 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院