PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE FUENTE DE ELECTRONES DEL TIPO EMISIÓN DE CAMPO.

Procedimiento de fabricación de fuente de electrones del tipo emisión de campo Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricar una fuente de electrones del tipo emisión de campo. 2. Descripción de la técnica anterior Convencionalmente, como una fuente electrónica de tipo emisión de campo, se conoce bien un electrodo tipo Spindt así denominado que se desvela, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos Nº 3.665.241, y otras equivalentes. Se proporciona el electrodo tipo Spindt sobre un sustrato sobre el cual se disponen muchos chips emisores pequeños (finos) con forma de pirámide triangular, agujeros de salida para exponer los ápices de los chips emisores al exterior, y capas compuerta dispuestas de tal manera que se pueden aislar respecto del chip emisor. De esta manera, el electrodo tipo Spindt puede emitir haces de electrones desde los ápices de los chips emisores al exterior a través de los agujeros de salida aplicando un voltaje alto entre los chips emisores y las capas compuerta bajo atmósfera de vacío de tal manera que los chips emisores se convierten electrodos negativos frente a las capas compuerta. Sin embargo, en el electrodo tipo Spindt, existe tal problema que cuando se aplica éste, por ejemplo, a un emisor de luz plana o a una pantalla, es difícil aumentar su área (área de emisión de electrones), debido a que se complica el procedimiento de fabricación del electrodo, y, de manera adicional, es difícil producir muchos chips emisores de forma triangular con mayor eficiencia. Mientras tanto, en el electrodo tipo Spindt, el campo eléctrico converge en los ápices de los chips emisores. Por lo tanto, cuando el grado de vacío alrededor de los ápices de los chips emisores es más bajo que el del gas residual que existe alrededor, el gas residual se ioniza mediante los electrones emitidos para volver positivos los iones de tal forma que los iones positivos choquen con los ápices de los chips emisores. De acuerdo con esto, los ápices de los chips emisores sufren daños (por ejemplo, daños debidos a los impactos de los iones) de tal manera que se puede producir un problema tal que la densidad o eficiencia de la corriente de los electrones emitidos se vuelva inestable, o se acorten las vidas de los chips emisores. Por tanto, debe usarse el electrodo tipo Spindt bajo una atmósfera de vacío más alto (aproximadamente 10 -5 Pa a aproximadamente 10 -6 Pa) con el fin de evitar la ocurrencia del problema anteriormente mencionado. De acuerdo con esto, se puede producir una desventaja tal que el coste de fabricación del electrodo se aumente y de manera adicional, el procedimiento de tratamiento del electrodo sea dificultoso. Con el fin de mejorar la desventaja anteriormente mencionada, se ha propuesto una fuente de electrones del tipo emisión de campo de estilo MIM (Metal Aislante Metal) o MOS (Semiconductor Óxido Metal). El primero es una fuente de electrones del tipo emisión de campo plano que tiene una estructura laminada de (metal) (película aislante) (metal), mientras que el último es una fuente de electrones del tipo emisión de campo plano que tiene una estructura laminada de (semiconductor) (película de óxido) (metal). Con el fin de aumentar la eficiencia de emisión de electrones de la fuente de electrones del tipo emisión de campo del tipo mencionado (esto es, con el fin de emitir más electrones) es necesario reducir el espesor de la película aislante o película de óxido. Sin embargo, si el espesor de la película aislante o película de óxido llega a ser más delgado en exceso, se teme que se produzca la interrupción dieléctrica cuando se aplique el voltaje entre los electrodos superior e inferior de la estructura laminada. Por tanto, puede haber una cierta restricción sobre la reducción del espesor de la película aislante o película de óxido. De esta manera, existe una desventaja tal que no se puede aumentar demasiado su eficiencia emisora de electrones (eficiencia de extracción de electrones), debido a que se debe evitar la interrupción dieléctrica anteriormente mencionada. Además, en años recientes, tal como se describe en la Publicación de patente Japonesa Abierta a Consulta por el Público Nº 8-250766, se ha propuesto otra fuente de electrones del tipo emisión de campo (elemento semiconductor para emitir electrones fríos), en la que se forma una capa semiconductora porosa (capa de silicio poroso) llevando a cabo la oxidación anódica en una superficie de un sustrato semiconductor monocristalino tal como un sustrato de silicio con el fin de aumentar su eficiencia de emisión electrónica, formándose una película delgada de metal sobre la capa porosa del semiconductor. Dicho esto, la fuente electrónica puede emitir electrones cuando se aplica el voltaje entre el sustrato semiconductor y la película delgada de metal, Sin embargo, en la fuente de electrones del tipo emisión de campo descrita en la Publicación de Patente japonesa Abierta a Consulta por el Público Nº 8-250766, existe una desventaja tal que es difícil aumentar su área y disminuir su coste de fabricación, debido a que puede restringirse el material del sustrato al semiconductor. Mientras tanto, en la fuente de electrones del tipo emisión de campo, debido a que se produce fácilmente un fenómeno de chasquido así denominado cuando se emiten los electrones, la cantidad de electrones emitidos tiende a volverse inestable. De acuerdo con esto, cuando se aplica la fuente electrónica a un emisor de luz plana o a una pantalla, se puede producir una desventaja tal que la emisión de luz se vuelva inestable. De esta manera, en las Solicitudes de Patente Japonesa Nº 10-272340, Nº 10-272342 y Nº 10-271876, etc., los 2   autores de la presente solicitud han propuesto otra fuente de electrodos de tipo emisión de campo que incluye una capa impulsora de campo fuerte que puede impulsar los electrones inyectados a partir de un sustrato eléctricamente conductor, estando la capa dispuesta entre el sustrato eléctricamente conductor y una película delgada de metal, y estando la capa formada mediante la oxidación de una capa porosa de silicio policristalino, por medio del procedimiento de Oxidación Térmica Rápida (procedimiento RTO). Dicho esto, se forma la capa de silicio poroso policristalino fabricando una capa de silicio policristalino sobre un sustrato poroso eléctricamente conductor por medio de un tratamiento de oxidación anódica. Mientras tanto, se lleva a cabo la oxidación de la capa porosa de silicio policristalino mediante el procedimiento RTO en una atmósfera de oxígeno seco usando un equipo de templado de lámparas. En este caso, la temperatura de la oxidación puede ser de 800-900º C, y el tiempo de oxidación puede ser de 30-120 minutos (Solicitud de Patente Japonesa nº 10-271876. De manera adicional se forma la película delgada de metal usando una película delgada de oro de aproximadamente 10 nm de espesor, debido a que los electrones (se considera a los electrones como electrones calientes), que han alcanzado la superficie de la capa impulsora del campo fuerte, deben emitirse en la atmósfera de vacío de tal manera que pasan a través de la película delgada de metal sin dispersarse en ella. En la fuente de electrones del tipo emisión de campo, se pueden emitir de manera estable los electrones, debido a que su propiedad de emisión de electrones tiene una dependencia menor con el grado de vacío, y adicionalmente no se produce un fenómeno de chasquido cuando se emiten los electrones. De manera adicional, además de un sustrato semiconductor tal como un sustrato de silicio monocristalino, se puede usar un sustrato en el que se proporciona una película eléctricamente conductora (por ejemplo, película ITO) sobre una superficie de un sustrato de vidrio o similar, tal como el sustrato eléctricamente conductor anteriormente mencionado. Por lo tanto, en la fuente de electrones del tipo emisión de campo, se puede aumentar su área y se puede disminuir su coste de fabricación, en comparación con la fuente electrónica convencional que utiliza la capa porosa de semiconductor producida fabricando el sustrato poroso del semiconductor, o el electrodo tipo Spindt. Dicho esto, cuando se produce una pantalla usando este tipo de fuente electrónica de emisión de campo, se debe diseñar la película delgada de metal con una forma predeterminada. Sin embargo, en la fuente de electrones del tipo emisión de campo descrita en las Solicitudes de Patente japonesa Nº 10-272340, Nº 10-272342 o Nº 10-271876, no se puede aumentar la temperatura de oxidación mediante el procedimiento RTO por encima de la temperatura de resistencia térmica del sustrato eléctricamente conductor. Por lo tanto, existe una desventaja tal que se restringen los materiales del sustrato o la película eléctricamente conductora... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para fabricar una fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) que comprende un sustrato eléctricamente conductor (1), una capa impulsora del campo fuerte (6) formada sobre la superficie del sustrato eléctricamente conductor (1), capa impulsora (6) que comprende granos de silicio policristalino en forma de columna (61), películas finas de óxido de silicio (62) formadas sobre las superficies de los granos de silicio policristalino (61), capas de silicio cristalino fino (63) de orden nanométrico que se ponen entre los granos de silicio policristalino (61) y películas de óxido de silicio (64) formadas sobre las superficies de las capas de silicio cristalino fino (63), siendo cada una de las películas (64) una película aislante que tiene un espesor más pequeño que el diámetro de una partícula de cristal de la capa de silicio cristalino fino (63), y una película fina eléctricamente conductora (7) formada sobre la capa impulsora del campo fuerte (6), en la que los electrones, que se inyectan en el sustrato eléctricamente conductor (1), impulsan en la capa impulsora del campo fuerte (6) para que se emitan hacia el exterior a través de la película fina eléctricamente conductora (7) aplicando un voltaje entre la película fina eléctricamente conductora (7) y el sustrato eléctricamente conductor (1), comprendiendo el procedimiento una etapa principal de oxidación de formación de la capa impulsora del campo fuerte (6) mediante la oxidación de una capa semiconductora porosa por medio de al menos uno de un tratamiento que aplica radiación ultravioleta a la capa semiconductora porosa en una atmósfera de gas que contiene al menos uno de oxígeno y ozono, un tratamiento que calienta la capa semiconductora porosa en una atmósfera de gas que contiene ozono, un tratamiento que aplica radiación ultravioleta a la capa semiconductora porosa y calienta la capa semiconductora porosa en una atmósfera de gas que contiene al menos uno de oxígeno y ozono y calienta la capa semiconductora porosa. 2. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa principal de oxidación se lleva a cabo después de que se haya formado la película fina eléctricamente conductora (7). 3. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una etapa de oxidación suplementaria para oxidar la capa porosa de semiconductor mediante un procedimiento de calentamiento, llevándose a cabo la etapa de oxidación suplementaria antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 4. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una etapa de oxidación suplementaria para oxidar la capa porosa de semiconductor mediante un procedimiento de calentamiento, llevándose a cabo la etapa de oxidación suplementaria antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 5. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende además otra etapa de oxidación suplementaria para oxidar la capa porosa de semiconductor mediante un procedimiento de calentamiento, llevándose a cabo la etapa de oxidación suplementaria antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 6. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una etapa de oxidación suplementaria para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución ácida, llevándose a cabo la etapa de oxidación suplementaria antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 7. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una etapa de preoxidación para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 8. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una etapa para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes y/o después de la etapa de oxidación principal. 9. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además una etapa de preoxidación de oxidación de la capa semiconductora porosa utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes y/o después de la etapa de oxidación suplementaria. 10. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además una etapa de preoxidación para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes y/o después de la etapa de oxidación suplementaria. 11 El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además una etapa de preoxidación para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes de la etapa de oxidación principal y las etapas de oxidación suplementarias.   12. El procedimiento de fabricación de la fuente de electrones del tipo emisión de campo (10) de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende además una etapa de preoxidación para oxidar la capa porosa de semiconductor utilizando una solución oxidante, llevándose a cabo la etapa de preoxidación antes de la etapa de oxidación principal y las etapas de oxidación suplementarias. 26   27   28   29     31   32   33   34     36   37   38