專(zhuān)利名稱(chēng)：場(chǎng)增強(qiáng)金屬絕緣體－半導(dǎo)體/金屬絕緣體－金屬電子發(fā)射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及電子發(fā)射器。具體而言，本發(fā)明涉及場(chǎng)增強(qiáng)金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)或者金屬-絕緣體-金屬(MIM)電子發(fā)射器，以后將它們一起叫做FEMIS。
在Iwasaki等等的第6066922號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)和金屬-絕緣體-金屬(MIM)電子發(fā)射器的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，在電源層和薄金屬頂層電極之間施加了一個(gè)電壓之后，電子1)從電源層(金屬或者半導(dǎo)體)注入絕緣體層，2)在絕緣體層中被加速，3)被注入薄金屬頂層電極，和4)從薄的頂層電極表面發(fā)射出來(lái)。隨著電源和薄金屬頂層電極之間電壓幅度的不同，發(fā)射出來(lái)的這些電子具有的動(dòng)能可以明顯地高于薄金屬薄膜表面的熱運(yùn)動(dòng)能量。因此，這些發(fā)射器也可以叫做彈道電子發(fā)射器。
MIS或者M(jìn)IM裝置的缺點(diǎn)包括發(fā)射電流密度較低(通常為1～10mA/cm2)，效率較低(定義為發(fā)射電流與電源層和薄金屬電極之間旁路電流之比)(通常為大約0.1％)。
也可以通過(guò)在固體表面施加一個(gè)電場(chǎng)從導(dǎo)體或者半導(dǎo)體這樣的固體向真空發(fā)射電子。這種電子發(fā)射器常常被叫做場(chǎng)致發(fā)射器。在固體的表面上，從場(chǎng)致發(fā)射器發(fā)射出來(lái)的電子沒(méi)有任何動(dòng)能。在C.A.Spindt等等于1976年12月在第47卷第12期的應(yīng)用物理雜志第5248～5263頁(yè)上發(fā)表的文章“具有鉬錐體的薄膜場(chǎng)致發(fā)射陰極的物理特性”上描述了制作尖狀場(chǎng)致發(fā)射器的工藝，以后將這種場(chǎng)致發(fā)射器叫做Spindt發(fā)射器。對(duì)于Spindt發(fā)射器，電子發(fā)射表面被做成一個(gè)尖尖的形狀，以便在尖狀表面和陽(yáng)極之間的電壓給定的時(shí)候，在尖狀表面產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)；這個(gè)尖頭越尖，從發(fā)射器發(fā)射出電子所需要的電壓越低。
Spindt發(fā)射器的缺點(diǎn)包括需要較高的真空度(壓力＜10-6乇，最好是＜10-8乇)來(lái)獲得空間、時(shí)間穩(wěn)定性和可靠性。除此以外，Spindt發(fā)射器的電子發(fā)射角較大，使得發(fā)射出來(lái)的電子束要聚焦到電子束光刻或者信息存儲(chǔ)應(yīng)用中所需要的點(diǎn)狀更加困難。簡(jiǎn)單Spindt尖頭的工作偏置電壓較高，對(duì)于1毫米的尖頭-陽(yáng)極間隔需要高達(dá)1000伏特的電壓。
換句話說(shuō)，利用以前的電子發(fā)射器，要在一個(gè)裝置中實(shí)現(xiàn)高電流密度、高穩(wěn)定性和高可靠性非常困難。
發(fā)明簡(jiǎn)述一方面，F(xiàn)EMIS電子發(fā)射器的一個(gè)實(shí)施方案可以包括一個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)。在這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)的頂端可以形成至少一個(gè)突出部分，最好是多個(gè)突出部分。這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)可以用一個(gè)導(dǎo)電基底形成，也可以選擇在這個(gè)導(dǎo)電基底上形成一個(gè)電子供給層。這個(gè)電子發(fā)射器還可以包括一個(gè)絕緣體，在這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)和突出部分的上面形成。通過(guò)這種方式，所有的突出部分都成為這個(gè)電子發(fā)射器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這個(gè)電子發(fā)射器在絕緣體的上面還可以進(jìn)一步包括一個(gè)頂部導(dǎo)電層。
這個(gè)FEMIS電子發(fā)射器中任何給定突出部分上面的一部分絕緣體都比電子供給結(jié)構(gòu)相對(duì)平坦區(qū)域上面的那一部分絕緣體薄。另外，這個(gè)絕緣體在靠近任意給定突出部分的低端和高端都形成一個(gè)向內(nèi)彎曲的曲線形狀，也就是說(shuō)，這個(gè)絕緣體的局部可以是沙漏形狀的。這個(gè)絕緣體也可以基本上與這個(gè)電子供給層具有相同的形狀，也就是說(shuō)具有電子供給層表面的形狀，在形成絕緣體之前，它具有突出部分。
另一方面，形成FEMIS電子發(fā)射器的方法的一個(gè)實(shí)施方案可以形成一個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)。在這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)的頂部可以形成至少一個(gè)突出部分，最好是形成多個(gè)突出部分。這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)可以用一個(gè)導(dǎo)電基底形成，也可以選擇用導(dǎo)電層基底上形成的電子供給層形成。該方法還可以包括在這個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)和這個(gè)(這些)突出部分的上面形成一個(gè)絕緣體。通過(guò)這種方式，所有的突出部分都成為電子發(fā)射器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該方法還可以包括在這個(gè)絕緣體上面形成一個(gè)頂部導(dǎo)電層。
本發(fā)明的某些實(shí)施方案能夠?qū)崿F(xiàn)特定的功能。例如，因?yàn)樗型怀霾糠侄紝儆诎l(fā)射器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此它不會(huì)暴露在真空里。這樣，這種發(fā)射器對(duì)于真空中可能存在的雜質(zhì)相對(duì)而言不會(huì)那樣敏感，這樣做能夠延長(zhǎng)電子發(fā)射器的壽命和效率，同時(shí)提高發(fā)射的電子束的空間和時(shí)間穩(wěn)定性。因此，可以大大地減輕對(duì)真空度的要求。
除此以外，與相對(duì)較薄絕緣體連接的所有給定突出部分的形狀導(dǎo)致在這個(gè)導(dǎo)電基底和導(dǎo)電層頂部之間施加一個(gè)電壓的時(shí)候，在突出部分的電場(chǎng)被增強(qiáng)。因此，這樣的FEMIS電子發(fā)射器就有可能保持較低的工作電壓。從任意一個(gè)突出部分出來(lái)的電場(chǎng)都相對(duì)較弱，從而提高整個(gè)發(fā)射器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。FEMIS電子發(fā)射器出來(lái)的電流的電流密度及其效率相對(duì)較高。從FEMIS發(fā)射器出來(lái)的電子束也比較容易聚焦。
圖5A～5B一起說(shuō)明實(shí)現(xiàn)圖2A所示電子發(fā)射器第三個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)示例性方法；圖6A～6B一起說(shuō)明實(shí)現(xiàn)圖3A所示電子發(fā)射器第五個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)示例性方法。
發(fā)明詳述為了簡(jiǎn)單同時(shí)為了進(jìn)行說(shuō)明，主要通過(guò)示例性的實(shí)施方案來(lái)描述本發(fā)明的原理。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員會(huì)明白這些原理同樣能夠用于多種類(lèi)型的電子發(fā)射器。


圖1A和1B畫(huà)出了本發(fā)明一個(gè)方面中示例性FEMIS電子發(fā)射器的第一個(gè)和第二個(gè)實(shí)施方案的剖面圖。如圖所示，這個(gè)電子發(fā)射器100可以包括一個(gè)導(dǎo)電基底110。這個(gè)導(dǎo)電基底110可以用金屬(鋁、鎢、鈦、銅、金、鉭、鉑、銥、鈀、鐒、鉻、鎂、鈧、釔、釩、鎬、鈮、鉬、硅、鈹、鉿、銀、鋨和任意合金，以及它們的多層薄膜)；摻雜多晶硅；摻雜硅；石墨；金屬涂敷的玻璃、陶瓷或者塑料；氧化銦錫(ITO)涂敷的玻璃、陶瓷或者塑料等等形成。這里的金屬或者ITO涂層可以做成一定的形狀，也可以不這樣做。導(dǎo)電基底的頂部表面可以用化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)這種普遍接受的方法磨平。
在導(dǎo)電基底110上面，電子發(fā)射器100還可以包括圖1A所示的電子供給層120。如圖1B所示，這個(gè)電子供給層120不必采用本發(fā)明的方法制作?？梢栽谶@個(gè)電子供給層120(見(jiàn)圖1A)的頂部或者在導(dǎo)電基底110(見(jiàn)圖1B)的頂部形成一個(gè)突出部分130。在電子發(fā)射器100中可以包括許多這樣的突出部分130?？梢栽谥谱鬟^(guò)程中控制任意給定突出部分130的銳度。結(jié)果，根據(jù)Fowler-Nordheim發(fā)射統(tǒng)計(jì)學(xué)，每個(gè)突出部分130都可以用相對(duì)較低的電壓獲得電流。
還可以控制突出部分130的密度。例如，可以在每個(gè)平方微米中獲得幾百個(gè)突出部分130。因此能夠控制總的發(fā)射電流。由于每個(gè)突出部分130都可能在極限情況下提供一定量的電流，因此可以通過(guò)增加每個(gè)發(fā)射區(qū)域內(nèi)突出部分130的數(shù)量來(lái)獲得更大的電流。因?yàn)榘凑誇owler-Nordheim公式，電流與導(dǎo)電基底110和頂部導(dǎo)電層150之間施加的電壓有關(guān)，因此可以根據(jù)具體應(yīng)用的情況降低控制電壓，因而降低功率。
電子供給層120，包括電子發(fā)射器100的突出部分130，可以用半導(dǎo)體形成，比如多晶硅，它們可以是摻雜的，也可以是不摻雜的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，這一多晶硅可以是不摻雜的。如果n性摻雜更合適，就可以改變沿著電子供給層120深度的方向上摻雜的程度，以此來(lái)獲得所需要的電子輸運(yùn)特性。另外，可以利用掩膜限定在給定的區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行摻雜。
突出部分130的形成可以通過(guò)生長(zhǎng)半球形狀的顆粒(HSG)多晶硅，作為多晶硅形成工藝的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，它包括電子供給層120或者導(dǎo)電基底110。突出部分130的生長(zhǎng)也可以通過(guò)在以后的工藝過(guò)程里種植HSG多晶硅來(lái)實(shí)現(xiàn)。在1990年12月9～12日舊金山的1990國(guó)際電子器件會(huì)議技術(shù)報(bào)告摘要第659～662頁(yè)上M.Yoshimaru等等的第27.4號(hào)論文“粗糙表面多晶硅電極和64Mb及以上STC DRAM單元的低溫沉積Si3N4”上描述了HSG多晶硅。
在電子供給層120或者包括突出部分130的導(dǎo)電基底110上電子發(fā)射器100還可以包括一個(gè)絕緣體140。通過(guò)這種方式，這些突出部分130成為電子發(fā)射器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些突出部分不會(huì)暴露在真空里。絕緣體140可以用硅、鋁、鈦、鉭、鎢、鉿、鎬、釩、鈮、鉬、釔、鈧、鈷、鈹、鎂及其組合的氧化物、氮化物和氮氧化物這樣的金屬形成。絕緣體也可以用鉆石一樣的碳來(lái)形成。但是，普通技術(shù)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)列出這些材料并不是說(shuō)就不能采用其它材料。實(shí)際上，絕緣體140還可以通過(guò)將電子供給層120的頂部進(jìn)行氧化來(lái)形成。
絕緣體140的形成可以使得絕緣體140基本上與電子供給層120或者包括突出部分130的導(dǎo)電基底110具有相同的形狀。絕緣體140厚度方向的下邊界很大程度上可以按照電子供給層120和頂部導(dǎo)電層150之間足以克服頂部導(dǎo)電層150的功函數(shù)的電位來(lái)決定，它通常都是4至6電子伏特(eV)。任意給定厚度上絕緣體140擊穿電壓及其頂部導(dǎo)電層150的功函數(shù)決定了絕緣體140厚度方向上的下邊界。絕緣體140厚度方向上的上邊界可以由絕緣體140中導(dǎo)致電子輸運(yùn)所必需的電位來(lái)決定。絕緣體140越厚，需要的電壓越高。
任意給定突出部分130附近絕緣體140的厚度較小，以及任意給定突出部分130的形狀，都使得導(dǎo)電基底110和頂部導(dǎo)電層150之間施加的偏置電壓較低的時(shí)候，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的電場(chǎng)。對(duì)于絕緣體厚度為25納米，未摻雜多晶硅形成的FEMIS發(fā)射器這個(gè)實(shí)例，只需要大約6伏特的偏置電壓就能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電場(chǎng)，克服頂部導(dǎo)電層150的功函數(shù)來(lái)發(fā)射電子。對(duì)于沒(méi)有抽取電極，尖端到陽(yáng)極間隔為1毫米的典型的Spindt發(fā)射器，施加的電壓將是大約1000伏特。
另外，電子發(fā)射器100可以包括在絕緣體140上形成的頂部導(dǎo)電層150。頂部導(dǎo)電層150可以用金屬(鋁、鎢、鈦、銅、金、鉭、鉑、銥、鈀、鐒、鉻、鎂、鈧、釔、釩、鎬、鈮、鉬、硅、鈹、鉿、銀、鋨和任意合金，以及多層薄膜)、摻雜多晶硅、石墨等等或者金屬和非金屬，例如導(dǎo)電碳、薄膜的混合物形成。暴露在空氣中的時(shí)候，頂部導(dǎo)電層150的外表面最好不進(jìn)行氧化。
為了讓FEMIS電子發(fā)射器100工作，在導(dǎo)電基底110和頂部導(dǎo)電層150之間施加一個(gè)偏置電壓。在工作的過(guò)程中，通過(guò)導(dǎo)電基底110(和電子供給層120)輸送的電子通過(guò)任意給定突出部分130附近的絕緣體140，從頂部導(dǎo)電層150發(fā)射出來(lái)。
圖2A和2B畫(huà)出了本發(fā)明一個(gè)方面中示例性FEMIS電子發(fā)射器200的第三個(gè)和第四個(gè)實(shí)施方案中的剖面圖。第三個(gè)和第四個(gè)實(shí)施方案可以包括這里分別參考圖1A和1B的時(shí)候在第一個(gè)和第二個(gè)實(shí)施方案中所描述的許多相同特征。例如，電子發(fā)射器200可以包括一個(gè)導(dǎo)電基底210(至少有一個(gè)突出部分230，見(jiàn)圖2A)，可以選擇至少有一個(gè)突出部分230(見(jiàn)圖2B)的一個(gè)電子供給層220，一個(gè)絕緣體240和一個(gè)頂部導(dǎo)電層250。只描述了這些實(shí)施方案之間不同的那些部分。
考慮電子發(fā)射器200，絕緣體240的形成可以使得任意給定突出部分230附近的絕緣體240都比基本上平坦的電子供給層220的區(qū)域上的絕緣體240要薄。例如，突出部分130附近絕緣體240的厚度可以在5～300納米(nm)之間，但是在基本上平坦的區(qū)域內(nèi)可以是30～325納米厚，假設(shè)突出部分230突出電子供給層220基本平坦區(qū)域25納米。在這第三個(gè)和第四個(gè)實(shí)施方案中，絕緣體240的外表面相對(duì)平坦。利用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制電子束的發(fā)散，可以改善發(fā)射出來(lái)的電子束的聚焦程度。對(duì)于突出部分230上面絕緣體240厚度的極限的有關(guān)描述在這里仍然適用。
圖3A和3B是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中示例性的FEMIS電子發(fā)射器300的第五個(gè)和第六個(gè)實(shí)施方案中的剖面圖。第五個(gè)和第六個(gè)實(shí)施方案可以包括分別參考圖1A和1B的第一個(gè)和第二個(gè)實(shí)施方案所描述的許多特征。例如，電子發(fā)射器300可以包括一個(gè)導(dǎo)電基底310(至少一個(gè)突出部分130，見(jiàn)圖3A)，可以選擇至少有一個(gè)突出部分330的一個(gè)電源供給層320(見(jiàn)圖3B)，一個(gè)絕緣體340和一個(gè)頂部導(dǎo)電層350。只描述這些實(shí)施方案之間不同的那些組成。
考慮電子發(fā)射器300，絕緣體340的形狀使得在任意給定突出部分330附近形成水平的沙漏形狀。利用這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步地改善發(fā)射的電子束的聚焦。上面關(guān)于突出部分330上面絕緣體厚度極限的有關(guān)描述同樣適用。
圖4A～4C一起說(shuō)明實(shí)現(xiàn)圖1A所示電子發(fā)射器100第一個(gè)實(shí)施方案的一種方法。如圖4A所示，可以形成導(dǎo)電基底110。可以在這一點(diǎn)上形成突出部分130，作為形成導(dǎo)電基底110的一部分(圖中沒(méi)有畫(huà)出)?？梢赃x擇在導(dǎo)電基底110上面形成電子供給層120，并且形成突出部分130，作為形成電子供給層120的一部分。注意，導(dǎo)電基底110的頂部可以在形成電子供給層120之前用CMP這樣的大家都知道的方法進(jìn)行平整。
如果用多晶硅來(lái)形成電子供給層120，多晶硅，包括突出部分130，就可以通過(guò)低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)在導(dǎo)電基底110上生長(zhǎng)出來(lái)。進(jìn)行LPCVD的最佳溫度基本上在550攝氏度到620攝氏度之間。多晶硅的最佳厚度基本上在0.05微米到1微米之間?？梢酝ㄟ^(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、其它CVD方法這樣的其它沉積工藝，或者包括濺射沉積和蒸發(fā)這樣的物理氣相沉積(PVD)技術(shù)生長(zhǎng)多晶硅。
電子供給層120，包括突出部分130，可以摻雜，也可以不摻雜。作為一項(xiàng)選擇，可以通過(guò)在多晶硅的沉積過(guò)程中結(jié)合磷、砷或者銻這樣的n型摻雜劑對(duì)電子供給層120，比如多晶硅，進(jìn)行摻雜。普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到也可以采用其它類(lèi)型的摻雜劑?？梢噪S著時(shí)間變化改變摻雜劑的濃度，從而使電子供給層120的不同深度上具有不同程度的摻雜?；蛘?，可以進(jìn)行離子植入隨后進(jìn)行退火，在電子供給層120形成以后進(jìn)行均勻或者分層摻雜。
形成了電子供給層120(或者導(dǎo)電基底110)以后，可以在電子供給層120上形成絕緣體140，如圖4B所示。形成絕緣體140的時(shí)候，電子供給層120(或者導(dǎo)電基底110)和突出部分130基本上被同樣地覆蓋，也就是所有的突出部分130都成為發(fā)射器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此所有的突出部分130都不會(huì)暴露在真空中，因而在電子發(fā)射器的工作過(guò)程中對(duì)真空環(huán)境的改變不會(huì)那么敏感。結(jié)果降低了對(duì)真空度的要求。
實(shí)際上，可以通過(guò)對(duì)多晶硅進(jìn)行氧化來(lái)形成絕緣體140，例如通過(guò)在大約800攝氏度和1000攝氏度之間花費(fèi)大約5到60分鐘的時(shí)間，在干燥氧氣中進(jìn)行快速氧化。其它氧化方法包括但不限于等離子體氧化，濕熱氧化，以及電化學(xué)氧化。
為了完成這一過(guò)程，可以在絕緣體140上面形成頂部導(dǎo)電層150，以制作FEMIS電子發(fā)射器100，如圖4C所示。
圖5A～5B一起說(shuō)明圖2A所示電子發(fā)射器200第三個(gè)實(shí)施方案的實(shí)現(xiàn)方法。圖4A所示的制作步驟基本上與第三個(gè)實(shí)施方案的相似，因而不需要詳細(xì)描述。圖5A與圖4B的不同之處在于形成的絕緣體不是在頂部突出，而是形成一個(gè)基本上平坦的絕緣體240。絕緣體240較薄的區(qū)域接近突出部分230。
形成了絕緣體240以后，可以在絕緣體240上面形成頂部導(dǎo)電層250，以實(shí)現(xiàn)FEMIS電子發(fā)射器200的第三個(gè)和第四個(gè)實(shí)施方案，如圖5B所示。注意，頂部導(dǎo)電層250基本上是平的。
圖6A～6B一起說(shuō)明實(shí)現(xiàn)圖3A所示電子發(fā)射器300的第五個(gè)實(shí)施方案的方法。圖4A所示的制作步驟基本上與第五個(gè)實(shí)施方案的相似，因此在這里不需要詳細(xì)介紹。圖6A與圖4B的不同之處在于形成的絕緣體不是在頂部突出，而是形成一個(gè)沙漏形狀的絕緣體340。絕緣體340較薄的區(qū)域接近突出部分330。
形成了絕緣體340以后，在絕緣體340上面形成頂部導(dǎo)電層350，以實(shí)現(xiàn)FEMIS電子發(fā)射器300第五個(gè)和第六個(gè)實(shí)施方案，如圖6B所示。注意，頂部導(dǎo)電層350最好是與絕緣體340的形狀相同。
雖然已經(jīng)參考示例性的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)明白他們不可能對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施方案進(jìn)行各種改變而不會(huì)偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。這里采用的術(shù)語(yǔ)和描述僅僅是用于進(jìn)行說(shuō)明，而不是進(jìn)行限制。具體而言，雖然對(duì)本發(fā)明的描述是以實(shí)例的形式進(jìn)行的，但是可以按照不同于這里說(shuō)明的順序來(lái)實(shí)現(xiàn)這一方法的步驟。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員會(huì)明白在下面的權(quán)利要求和它們的等價(jià)條款的范圍所規(guī)定的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍之內(nèi)，進(jìn)行各種改變都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)增強(qiáng)型MIS/MIM電子發(fā)射器裝置(100，200，300)，包括一個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)(110，120，210，220，310，320)；在所述電子供給結(jié)構(gòu)(110，120，210，220，310，320)的頂部表面上形成的至少一個(gè)突出部分(130，230，330)；在所述電子供給結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)突出部分(130，230，330)上面形成的一個(gè)絕緣體(140，240，340)；和在所述絕緣體上形成的一個(gè)頂部導(dǎo)電層(150，250，350)。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中的電子供給結(jié)構(gòu)包括一個(gè)導(dǎo)電基底(110，210，310)或者導(dǎo)電基底(110，210，310)和一個(gè)電子供給層(120，220，320)。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中的電子供給層是從摻雜和不摻雜半導(dǎo)體之一形成的。
4.權(quán)利要求1的裝置，其中的絕緣體(140)基本上與包括所述至少一個(gè)突出部分(130)的所述電子供給結(jié)構(gòu)(110，120)具有相同的形狀。
5.權(quán)利要求1的裝置，其中的絕緣體(240，340)在所述至少一個(gè)突出部分(230，340)附近與所述電子供給結(jié)構(gòu)(210，220，310，320)的平坦區(qū)域比較起來(lái)相對(duì)較薄。
6.權(quán)利要求5的裝置，其中的絕緣體(240)具有基本上平坦的頂部表面，或者所述絕緣體(340)在所述至少一個(gè)突出部分(230，330)的附近具有沙漏的形狀。
7.制作場(chǎng)增強(qiáng)型MIS/MIM電子發(fā)射器裝置(100，200，300)的一種方法，包括形成一個(gè)電子供給結(jié)構(gòu)(110，120，210，220，310，320)；在所述電子供給結(jié)構(gòu)(110，120，210，220，310，320)的頂部表面形成至少一個(gè)突出部分(130，230，330)；在所述電子供給結(jié)構(gòu)和所述至少一個(gè)突出部分(130，230，330)上面形成一個(gè)絕緣體(140，240，340)；和在所述絕緣體上面形成一個(gè)頂部導(dǎo)電層(150，250，350)。
8.權(quán)利要求7的方法，其中形成所述電子供給結(jié)構(gòu)(110，120，210，220，310，320)的所述步驟包括形成一個(gè)導(dǎo)電基底(110，210，310)或者導(dǎo)電基底(110，210，310)和一個(gè)電子供給層(120，220，320)。
9.權(quán)利要求7的方法，其中形成所述絕緣體的所述步驟包括形成所述絕緣體，從而使所述絕緣體(140)與包括所述至少一個(gè)突出部分(130)的所述電子供給結(jié)構(gòu)(110，120)基本上具有相同的形狀。
10.權(quán)利要求7的方法，其中形成所述絕緣體(240，340)的所述步驟包括形成所述絕緣體(240，340)，從而使所述絕緣體(240，340)與所述電子供給層(210，220，310，320)的一個(gè)平坦區(qū)域相比，在靠近所述至少一個(gè)突出部分(230，330)的附近相對(duì)較薄。
全文摘要
在基于金屬絕緣體半導(dǎo)體或者金屬絕緣體金屬發(fā)射器的電子發(fā)射器中，場(chǎng)發(fā)射結(jié)構(gòu)被包括在發(fā)射器結(jié)構(gòu)內(nèi)。這種場(chǎng)發(fā)射器可以包括一個(gè)導(dǎo)電基底和這個(gè)導(dǎo)電基底上形成的一個(gè)電子供給層。這個(gè)電子供給層，例如未摻雜多晶硅，具有一些突出部分，形成在它的表面上?？梢钥刂仆怀霾糠值匿J度和密度。在這個(gè)電子供給層和突出部分上面，可以形成一個(gè)絕緣體，從而包圍這些突出部分。可以在這個(gè)絕緣體上形成一個(gè)頂部導(dǎo)電層。被包圍的突出部分對(duì)真空中的雜質(zhì)不那么敏感。
文檔編號(hào)H01J1/312GK1412804SQ02143588
公開(kāi)日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2002年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月12日
發(fā)明者X·圣, H·比雷基, S·T·林, H·P·郭, S·L·納伯惠斯 申請(qǐng)人:惠普公司