專(zhuān)利名稱(chēng)：具有整體鎮(zhèn)流發(fā)射極的冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件。
冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件已是公知技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)器件至少包括兩個(gè)電極(一個(gè)陰極或叫發(fā)射極和一個(gè)陽(yáng)極或叫集電極)或三個(gè)電極(前述兩個(gè)電極及一個(gè)柵極)。
人們已提出這類(lèi)器件的各種結(jié)構(gòu)，其中包括各電極基本上平面配置或非平面配置的器件。不論結(jié)構(gòu)如何，先有技術(shù)的場(chǎng)發(fā)射器件(FED)通常具有在各發(fā)射極尖端出現(xiàn)不均勻的電子發(fā)射的缺點(diǎn)，當(dāng)在一個(gè)器件陣列中有多個(gè)發(fā)射極尖端時(shí)，這一問(wèn)題特別值得注意，這一問(wèn)題之所以產(chǎn)生部分是由于各發(fā)射極尖端的幾何尺寸可能同一預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸有很大差別。這些尖端中的某些會(huì)成為一總發(fā)射極電流中大多數(shù)的源，而在某些情況下，由于發(fā)射率很高會(huì)受到損壞。
因此，需要一個(gè)易于制造，成本低和可靠的解決方案。
本發(fā)明所公開(kāi)的冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件提供了這樣一種解決方案，根據(jù)本發(fā)明，該器件有一與其整體形成的與發(fā)射極偶聯(lián)的鎮(zhèn)流電阻。將此電阻元件與各發(fā)射極尖端串聯(lián)能使尖端上的電壓隨發(fā)射電流的增加而按比例上升。此電壓升將有效地減少柵極/發(fā)射極電位，從而減少發(fā)射極表面的增強(qiáng)了的電場(chǎng)。這一過(guò)程建立一個(gè)平衡和在一這種器件的陣列中就各尖端來(lái)說(shuō)獨(dú)立的限流功能。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鎮(zhèn)流電阻通過(guò)選擇雜質(zhì)擴(kuò)散而形成在一半導(dǎo)體襯底上，雜質(zhì)擴(kuò)散可包括亞磷材料。
本發(fā)明可用于平面或非平面幾何尺寸的器件。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的場(chǎng)發(fā)射器件的符號(hào);
圖2a-c是表示本發(fā)明的基本上非平面的FED制造步驟的側(cè)剖圖;
圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的基本上平面的FED的一部分的頂視圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明制造的基本上非平面的FED的另一實(shí)施例的側(cè)剖圖。
圖1中參考號(hào)100表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的FED的符號(hào)。該器件包括一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，它由一發(fā)射極101、一柵極102、一陽(yáng)極103以及一與發(fā)射極耦合的鎮(zhèn)流電阻104構(gòu)成。
下面將參照附圖2a-c描述根據(jù)本發(fā)明的非平面FED的制造過(guò)程。首先提供一適當(dāng)?shù)脑家r底，例如一硅襯底201(圖2a)，利用本領(lǐng)域人員熟知的適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體制造方法，通過(guò)一擴(kuò)散過(guò)程將亞磷材料202(圖2b)或其它雜質(zhì)摻入襯底201的選定部分。通過(guò)選擇雜質(zhì)擴(kuò)散摻入亞磷材料使整體制備的鎮(zhèn)流電阻能做在FED上，下面將詳細(xì)描述。
在圖2b中還可看到一初始金屬發(fā)射極帶203，(在另一實(shí)施例中，發(fā)射極帶可通過(guò)有選擇地直接將適當(dāng)雜質(zhì)擴(kuò)散到襯底中來(lái)實(shí)現(xiàn))。
用于完成非平面FED的各種后續(xù)處理步驟是本領(lǐng)域公知的，不必在此重復(fù)。在圖2c中可看到一個(gè)完成的非平面FED陣列，其中，各FED包括至少3個(gè)電極，即一個(gè)發(fā)射極204，一個(gè)柵極206和一個(gè)陽(yáng)極207，陣列中各FED的發(fā)射極204通過(guò)一鎮(zhèn)流電阻202與一發(fā)射極帶耦聯(lián)，鎮(zhèn)流電阻由一個(gè)具有期望阻抗的鎮(zhèn)流電阻構(gòu)成。
這樣的結(jié)構(gòu)使發(fā)射極尖端間的不一致性通過(guò)與各發(fā)射極204串聯(lián)的鎮(zhèn)流電阻202而基本上得到補(bǔ)償。
現(xiàn)在參照附圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的一基本上為平面形的FED。一硅襯底201提供構(gòu)造該器件的適當(dāng)支承介質(zhì)，通過(guò)選擇雜質(zhì)擴(kuò)散，在襯底201的各部分引入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)材料，如亞磷材料，以形成鎮(zhèn)流電阻303。而后進(jìn)行金屬化過(guò)程以淀積一發(fā)射極帶301以及多個(gè)獨(dú)立的發(fā)射極焊塊302，在最終完成的器件中，這些焊塊將作為發(fā)射極的導(dǎo)電區(qū)。
如此構(gòu)造可使由于發(fā)射極尖端結(jié)構(gòu)造成的性能變化通過(guò)鎮(zhèn)流發(fā)射極303的作用而在FED中基本上得到補(bǔ)償，鎮(zhèn)流發(fā)射極303與FED整體形成在一起。
圖4示出了一個(gè)基本上非平面的FED的另一實(shí)施例。這種構(gòu)造仍有一個(gè)支承襯底，至少一個(gè)與發(fā)射極帶401耦聯(lián)的發(fā)射極403，一柵極404，以及一陰極406，在此實(shí)施例中，鎮(zhèn)流電阻并未構(gòu)成支承襯底201的一部分。相反，此實(shí)施例的幾何結(jié)構(gòu)顛倒過(guò)來(lái)，其中一后續(xù)沉積層構(gòu)成發(fā)射極403，可在沉積層中形成一個(gè)鎮(zhèn)流電阻402以提供發(fā)射極403和發(fā)射極帶401間的適當(dāng)?shù)淖栊源?lián)耦合。這樣將使整體形成的鎮(zhèn)流發(fā)射極402仍起上面所述的作用。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件，具有一發(fā)射極204和與之整體形成并與發(fā)射極耦聯(lián)的鎮(zhèn)流電阻202。
2.權(quán)利要求1的器件，其中發(fā)射極通過(guò)鎮(zhèn)流電阻與一電壓源203耦聯(lián)。
3.權(quán)利要求1的器件，其中該器件形成在一半導(dǎo)體襯底201上，鎮(zhèn)流電阻至少部分地形成在半導(dǎo)體襯底上。
4.權(quán)利要求3的器件，其中鎮(zhèn)流電阻至少部分地通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體襯底選擇雜質(zhì)擴(kuò)散而形成。
5.權(quán)利要求4的器件，其中選擇雜質(zhì)擴(kuò)散使用亞磷材料。
6.權(quán)利要求1的器件，其中場(chǎng)發(fā)射器件基本上為平面幾何形狀。
7.權(quán)利要求1的器件，其中場(chǎng)發(fā)射器件基本上為非平面幾何形狀。
8.具有多個(gè)冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件的電子器件，各場(chǎng)發(fā)射器件有一個(gè)發(fā)射極和一個(gè)與之整體形成并與發(fā)射極耦聯(lián)的鎮(zhèn)流電阻。
9.一種形成具有一個(gè)與其發(fā)射極耦聯(lián)的鎮(zhèn)流電阻的冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件的方法，包括下列步驟a)提供一半導(dǎo)體襯底;b)通過(guò)在至少一部分襯底上選擇雜質(zhì)擴(kuò)散而形成鎮(zhèn)流電阻;c)在半導(dǎo)體襯底上形成至少一部分冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件使其發(fā)射極與鎮(zhèn)流電阻耦聯(lián)。
全文摘要
一種冷陰極場(chǎng)發(fā)射器件包括一鎮(zhèn)流電阻(202，303，402)，它與器件整件形成并與發(fā)射極(204，302，403)耦聯(lián)以適當(dāng)補(bǔ)償由于制造而造成的發(fā)射極場(chǎng)發(fā)射的性能變化。
文檔編號(hào)H01J19/24GK1056377SQ9110096
公開(kāi)日1991年11月20日 申請(qǐng)日期1991年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月9日
發(fā)明者凱恩·羅伯特 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司