电化学氧化 【技术领域】
本发明涉及用于电化学氧化半导体的方法。
背景技术
迄今已经已知作为为半导体提供孔隙率或者在半导体的表面上形成氧化膜的技术中的一种湿阳极化方法。在半导体的表面上形成氧化膜的技术还包括利用电化学反应的电化学氧化方法。近年来，已经提出通过利用湿阳极化方法和电化学氧化方法的方法来制备场致发射类型的电子源。
例如，如图20所示，这类场致发射类型的电子源10(为了简便以下称为“电子源10”)包含n型硅衬底1作为导电衬底，和由氧化的多孔多晶硅层组成并且在n型硅衬底1地主面(principal surface)之一的侧面形成的强场漂移层(drift layer)6。另外，在漂移层6上形成由金属薄膜(例如金薄膜)组成的表面电极7，在n型硅衬底1的背表面形成欧姆电极2。在该结构中，n型硅衬底1和欧姆电极2作为低电极12。尽管在图20中图解的电子源10包括插入到n型硅衬底1和漂移层6之间的无掺杂多晶硅层3，也已经提出另外的电子源，其是这样设计以使漂移层6直接在n型硅衬底1的主面上形成。
在图20中图解的从电子源10发射电子的操作中，以对于表面电极7相对地放置捕集电极21。然后，在表面电极7与捕集电极21之间的空间中形成真空之后，以这样的方式即表面电极7具有比低电极12更高的电势将DC电压Vps施加在表面电极7和低电极12之间。同时，以这样的方式即捕集电极21具有比表面电极7更高的电势将DC电压Vc施加在捕集电极21和表面电极7之间。可以适当地调整DC电压Vps，Vc的每一个以使从低电极12注入漂移层6的电子能够在漂移层6中漂移之后穿过表面电极7发射(图20中的单点点划线表示穿过表面电极7发射的电子e-的流动)。表面电极7是由具有小功函(work function)的金属材料制成。
尽管在图20中图解的电子源10具有由n型硅衬底1和欧姆电极2组成的低电极12，也已经提出如图21所示的另一种电子源10，其中由金属材料制成的低电极12是在绝缘衬底11的主面之一上形成。在图21中图解的电子源10以与在图20中图解的电子源10相同的过程发射电子。
通常，在这类电子源10中，将在表面电极7和低电极12之间流动的电流称为“二极管电流Ips”，并将在捕集电极21和表面电极7之间流动的电流称为“发射电流(发射的电子流)Ie”。在电子源10中，当增大发射电流Ie与二极管电流Ie的比率(Ie/Ips)时，电极发射效率(＝(Ie/Ips)×100[％])变得更高。就此而论，当增大DC电压Vps时，发射电流Ie变得更高。该电子源10显示具有对真空度的低依赖性的电子发射特性，并且可以以高电子发射效率稳定发射电子而不出现所谓的爆裂现象。
如果将在图21中图解的电子源10用作显示器的电子源，可以如图22所示来装配显示器。在图22中图解的显示器包含电子源10，和由平板状玻璃衬底组成并且对于电子源10相对地放置的荧光屏(faceplate)30。由透明导电膜(例如ITO膜)组成的捕集电极(以下称为“阳电极”)21是在与电子源10相对的荧光屏30的表面上形成的。与电子源10相对的阳电极21的表面装备有在每个像素中形成的荧光物质，和由黑色物质制成并且在荧光物质之间形成的黑条。响应于从电子源10发射的电子束，施加到与电子源10相对的阳电极21表面上的每种荧光物质可以产生可见光。通过施加在阳电极21的电压加速从电子源10发射的电子，高度激发的电子与荧光物质相撞。将具有R(红)，G(绿)和B(蓝)发光色料的三类荧光物质用作荧光物质。通过矩形构架(未显示)将荧光屏30与电子源10间隔开，并且将荧光屏30和电子源10之间形成的密闭空间保持在真空中。
在图22中图解的电子源10包含由玻璃衬底组成的绝缘衬底11，在绝缘衬底11的表面上排列成行的众多低电极12，其中每一个是在相应的低电极12上以重叠的方式形成的众多多晶硅层3，其中每一个是由氧化的多孔多晶硅层组成并以重叠的方式形成于相应的多晶硅层3上的众多漂移层6，其中每一个由多晶硅层组成并嵌于临近的漂移层6之间的众多绝缘层16，以及在漂移层6和绝缘层16之上形成，成行排列而在低电极12的交叉方向延伸以便穿越漂移层6和绝缘层16的众多表面电极7。
在电子源10中，在相应于对应的低级电极12与对应的表面电极7之间的交点的漂移层6的区域，漂移层6被部分夹入排列在绝缘衬底11的表面上的对应的低电极12和在低电极12的交叉方向排列的对应的表面电极7之间。因此，可以在适当选择的众多对表面电极7和低电极12中的一对之间施加一定的电压，以使强电场能够作用于对应于所选的表面电极7和低电极12之间交点的漂移层6的区域，以便从该区域发射电子。该构造相当于一个电子源，其中众多电子源元件10a分别排列在由一组表面电极7和一组低电极12a形成的矩阵(格子)的格点，所述众多电子源元件10a的每一个包含低电极12，在低电极12之上的多晶硅层3，在多晶硅层3之上的漂移层6，和在漂移层6之上的表面电极7。可以选择将被施加一定电压的表面电极7和低电极12对中的一对，以使电子能够从期望的电子源元件10a中的一个发射。
在电子源10的常规生产过程中，分别通过在低电极12的表面之一的侧面形成无掺杂的多晶硅层的成膜步骤，阳极化多晶硅层以形成包含多晶硅晶粒和纳米级硅微晶的多孔多晶硅层的阳极化步骤，和通过迅速加热的方法来在晶粒和纳米级硅微晶的表面上形成氧化硅薄膜的迅速加热和氧化多孔多晶硅层的氧化步骤来形成漂移层6。
在阳极化步骤中，通过将氟化氢水溶液与乙醇以大约1∶1的比率混合制备的混合物被用作电解溶液。在氧化步骤中，通过例如使用灯退火装置(lamp annealing apparatus)，在干燥氧气气氛下在短时间内将衬底从室温升高到900℃，并且将衬底温度保持在900℃ 1小时来氧化衬底。然后，将衬底温度降低到室温。
例如，在阳极化步骤中使用如图24A所示的常规阳极化装置。该阳极化装置包含处理槽(processing both)31和阴极33，所述处理槽31包含由乙醇和氟化氢水溶液的混合物组成的电解溶液A，所述阴极33由格子状的铂电极组成并浸没在处理槽中的电解液A之中。将具有在低电极12上形成的多晶硅层的物体30浸没在电解液A中，并将低电极12用作阳极。该阳极化装置包括电源32，其用于以这样的方式即阳极具有比阴极更高的电势，在作为阳极的低电极12和阴极33之间提供电源。阳极化装置还包括由用光照射物体30的主面(或者多晶硅层的正面)的钨灯组成的光源(未显示)。
通过使用上述阳极化装置的阳极化方法在阳极和阴极33之间提供恒电流，以提供从多晶硅层中的目标区域E的表面向其纵深方向的孔隙率，以便在目标区域中形成包含多晶硅晶体和纳米级硅微晶的多孔多晶硅层。
如图25所示，通过将众多低电极12成行排列在绝缘衬底11的主面之一的侧面，在绝缘衬底11的上述主面的侧面形成多晶硅层3，和阳极化层叠在低电极12之上的各个多晶硅层3区域，可以生产在图22中图解的电子源10。在该方法中，通过与低电极12结合连续延伸的供电配线12a，将一定电流供应给低电极12。
在氧化步骤中，如上所述通过迅速加热方法将多孔多晶硅层迅速加热和氧化。不同于该方法，提出在氧化步骤中使用在由硫酸，硝酸等水溶液组成的电解液(电解质溶液)中电化学氧化多孔多晶硅层的电化学氧化方法的技术，以便在硅微晶和晶体的所有表面上形成具有优异膜质量的氧化硅膜。更具体地，在漂移层6中，当氧化多孔多晶硅层时，将在包含于多孔多晶硅层中的许多硅微晶和许多晶体的每个表面上形成薄氧化硅层。考虑到这点，提出的电化学氧化方法意欲在形成漂移层6的步骤中，通过在由例如1mol/l的硫酸，硝酸等水溶液组成的电解液内电化学氧化多孔多晶硅层，在硅微晶和晶体的所有表面上形成具有优异膜质量的氧化硅膜。
使用图23A和23B的电化学氧化装置来电化学氧化多孔多晶，其中用由例如硫酸水溶液组成的电解液B代替图24A和24B的阳极化装置中的电解液A。如图23B所示，将阴极设置为具有与多晶硅层的目标区域E相同外径尺寸。使用该电化学氧化装置，可以从电源32在阳极和阴极33之间提供一定的电流，以便电化学氧化目标区域E中的多晶硅层，以在硅微晶和晶体的每个表面上形成氧化硅膜。
在形成多孔多晶硅层的步骤中，在阳极和阴极33之间供应一定的电流仅预定时段后，完成阳极化处理。相反，在电化学氧化多孔多晶硅层的步骤中，在阳极和阴极33之间供应一定的电流，在阳极和阴极33之间的电压增大到设定的预定值的时候，终止电流供应，所述预定值取决于电子源10的特性(例如发射电流或者耐电压)(参见例如日本专利公开出版号2001-155622)来设定。
与迅速加热和氧化多孔多晶硅层来形成漂移层6的方法相比，电化学氧化方法允许在降低的加工温度下氧化多孔多晶硅层。因此，可以减少对衬底材料的限制，以促进电子源10面积的增大和成本的减少。
在另一方面，使用上述电化学氧化方法生产的常规的电子源10涉及在其表面的发射电流Ie和/或耐压变化增大，而因此导致加工产率降低的问题。即，使用上述电化学氧化方法生产的电子器件具有在它们的特性如发射电流或耐电压方面变化大的问题。
特性如发射电流或者耐压将由于下列因素而变化很大：
1)在上述电化学氧化方法中，阳极和阴极之间的电压中包括由于电解液B的电阻导致的电压增加。因此，由于氧化膜的形成导致的电压增加将依照由电解液B的电阻的变化导致的电压增加的变化而变化。
2)如图23B所示，将阴极33设置为具有与目标区域相同的外径尺寸。因此，电流按照在图23A中箭头所示的路线流经电解液B，目标区域E的外围部分具有比其剩余区域中更高的电流密度。
3)在电化学氧化期间，气泡在是半导体层的多孔多晶硅层的主面上形成以抑制其上具有气泡的区域中的反应。
因素1)导致特性如发射电流或耐压的增加的变化，主要是在每个分批加工中。因素2)或3)导致特性如发射电流或耐压的增大的面内变化，主要是在样品中，和降低的电子器件加工产率。
【发明内容】
考虑上述问题，因此本发明的一个目的是提供与常规方法相比，能够将的减小特性如发射电流或耐压变化的电化学氧化方法。
为了实现上述目的，本发明提供用于半导体层的电化学氧化的方法，其中将装备在半导体层主面的反面上的电极用作阳极，在阳极和阴极之间供应电流，同时允许半导体层和阴极与电解溶液接触，以便氧化半导体层。在该电化学氧化方法中，首先在阳极和阴极之间供应电流以引发氧化。然后，在校正电压值Vt与预定的上限电压值V1相等的条件下终止氧化，所述校正电压值Vt是通过按照基于预先检测的电解溶液电阻的电压增量V0来校正阳极和阴极之间的电压V而确定的。
按照上述电化学氧化方法，不管电解溶液的电阻，可以减小在氧化引发和终止之间的期间阳极和阴极之间的电压增量的变化。因此，可以减小由氧化膜的形成导致的电压增量的变化，以使电子器件的特性具有期望地被抑制的变化。
在电化学氧化方法中，可以以这样的方式即抑制半导体层的氧化目标区域外围中的电流密度增大到比剩余的氧化目标区域大来控制半导体层的主面中的电流密度。在此情形中，与常规方法相比可以减小氧化目标区域中的电流密度的面内变化，以使电子器件的特性具有期望地被抑制的面内变化。
此外，在供应电流同时可以从主面释放在电流供应期间在半导体层的主面上形成的气泡。在该情形中，氧化目标区域可以避免由于气泡导致的在那里的必需反应的恶化，以使电子器件的特性具有期望地被抑制的面内变化。
附图简述
从详细的说明和附图将更充分地理解本发明。在附图中，用相同的参考数字或代号定义共同的组件或元件。
图1是关于第一种实施方式的电子源(场致发射类型的电子源)的纵截面示意图。
图2是显示图1中电子源操作的说明图。
图3是显示图1中电子源的局部(fragmentary)放大纵截面示意图。
图4A至4D是图1中电子源和其生产过程的主要步骤中的半成品的纵截面示意图，其中与其结合来说明电子源的生产方法。
图5是关于第一种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图6A是显示图5中的电化学氧化装置中检测电压V和时间之间关系的曲线图。
图6B是显示图1中的电子源中校正电压Vt和时间之间的关系的曲线图。
图7是关于第二种实施方式的物体的顶部平面示意图。
图8是关于第三种实施方式的用于电子源生产步骤中的电化学氧化装置的正面示意图。
图9是关于第四种实施方式的用于电子源生产步骤中的电化学氧化装置的正面示意图。
图10是显示在关于第四种实施方式的电化学氧化装置中校正电压Vt和时间之间的关系的曲线图。
图11A至11D是关于第五种实施方式的电子源和其生产过程的主要步骤中的半成品的纵截面示意图，其中与其结合来说明电子源的生产方法。
图12A是关于第五种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图12B是图12A中的电化学氧化装置的局部透视示意图。
图13A是关于第六种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图13B是图13A中的电化学氧化装置的局部透视示意图。
图13C是关于第六种实施方式的另一种电化学氧化装置的正面示意图。
图13D是图13C中的电化学氧化装置的局部透视示意图。
图14A是关于第七种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图14B是图14A中的电化学氧化装置的局部透视示意图。
图15是使用关于第八种实施方式的电子源的显示器的局部透视图。
图16是显示器生产过程的主要步骤中的半成品的透视图，所述显示器使用图15中的电子源。
图17A至17D是关于第九种实施方式的电子源和其生产过程的主要步骤中的半成品的纵截面示意图，其中与其结合来说明电子源的生产方法。
图18是关于第九种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图19是关于第十种实施方式的电化学氧化装置的正面示意图。
图20是显示常规电子源操作的说明图。
图21是显示另一种常规电子源操作的说明。
图22是使用图21中电子源的显示器的透视示意图。
图23A是常规电化学氧化装置的正面示意图。
图23B是图23A中的电化学氧化装置的局部透视示意图。
图24A是阳极化装置的正面示意图。
图24B是图24A中的阳极化装置的透视示意图。
图25是使用常规电子源的显示器的生产方法的主要步骤中半成品的透视图。
实施本发明的最佳方式
本申请是基于并且要求先前的日本专利申请号2002-138993的优先权的利益，其全部内容在此引入作为参考。
现在将具体描述本发明的几种实施方式。通过相同的参考数字定义在各个实施方式中共同的部件或者基本上具有相同结构和功能的部件，重复的描述将被省略。
[第一种实施方式]
通过将例如电子源(场致发射类型电子源)作为使用本发明电化学氧化方法生产的电子器件的其中一种，描述第一种实施方式。
如图1A所示，关于第一种实施方式的电子源10包含电子源元件10a，其是在由绝缘衬底(例如具有绝缘性能的玻璃衬底或者具有绝缘性能的陶瓷衬底)组成的衬底11的主面之一的侧面上形成。电子源元件10a包括在衬底11的上述主面的侧面上形成的低电极12，在低电极12之上形成的无掺杂的多晶硅层3，在多晶硅层3之上形成的漂移层6(强场漂移层)，和在漂移层6上形成的表面电极7。即，在电子源元件10a中，以对于低电极12相对地放置表面电极7，并将漂移层6插入到表面电极7和低电极12之间。当将绝缘衬底用作第一种实施方式中的衬底11时，可以将半导体衬底如硅衬底用作衬底。在该情形中，低电极可以包含半导体衬底，和导电层(例如欧姆电极)，其是被层压在半导体层的背面。此外，尽管多晶硅层3是被插入在漂移层6和低电极12之间，漂移层6可以直接在低电极12之上形成。
低电极12可以由单层薄膜形成，该薄膜由金属材料(例如Mo，Cr，W，Ti，Ta，Ni，Al，Cu，Au或Pt；其合金；或金属互化物如硅化物)制成。低电极12还可以由多层薄膜形成，该薄膜由上述金属材料制成。将低电极12的厚度设置为大约300nm。
尽管表面电极7是由具有小功函(function)的材料例如金制成，但是表面电极7的材料不限于金。表面电极不限于单层结构，而可以形成多层结构。可以将表面电极7设置为允许来自漂移层6的电子从那里穿过的任何厚度，例如大约10-15nm。
如图2所示，在发射来自电子源10的电子的操作中，以对于表面电极7相对地放置捕集电极21。然后，在表面电极7和捕集电极21之间形成真空空间之后，以这样的方式即表面电极7具有比低电极12更高的电势将DC电压Vps施加在表面电极7和低电极12之间。同时，以这样的方式即捕集电极21具有比表面电极7更高的电势将DC电压Vc施加在捕集电极21和表面电极7之间。可以适当调整DC电压Vps，Vc的每一个以使从低电极12注入漂移层6的电子能够在漂移层6中漂移之后穿过表面电极7发射(图2中的单点点划线表示穿过表面电极7发射的电子e-的流动)。因为到达漂移层6的表面的电子将是热电子，它们容易的穿过表面电极7并飞进真空空间中。在该电子源10中，当发射电流Ie与二极管电流Ie的比率(Ie/Ips)增大时，电极发射效率(＝(Ie/Ips)×100[％])变得更高。
如图3所示，如稍后所述，漂移层6是通过使用阳极化方法的纳米结晶过程和使用电化学氧化方法的氧化过程形成。据认为漂移层6至少包含成行排列在低电极12的上述主面的侧面的众多柱状多晶硅晶粒(半导体晶体)51，各自在对应的晶粒51的表面上形成的众多氧化硅薄膜52，存在于相邻晶粒51之间的许多纳米级的硅微晶(半导体微晶)63，和各自在对应的硅微晶63的表面上形成的许多氧化硅薄膜(绝缘膜)64。每个氧化硅薄膜具有小于对应硅微晶63的晶粒大小的膜厚度。每个晶粒51在低电极12的厚度方向延伸。
在电子源10中，基于下列模式将导致电子发射。以这样的方式即表面电极7具有比低电极12更高的电势将DC电压Vps施加在表面电极7和低电极12之间，同时，以这样的方式即捕集电极21具有比表面电极7更高的电势将DC电压Vc施加在捕集电极21和表面电极7之间。当DC电压Vps达到给定值(临界值)时，电子e-从低电极12注入漂移层6。同时，施加到漂移层6的电场主要作用于氧化硅薄膜64。因此，通过作用在氧化硅薄膜64上的强电场加速注入漂移层6的电子e-。在漂移层6中，电子然后通过相邻的晶粒51间的区域向表面电极，或者朝图3中的箭头方向漂移。在穿过表面电极7之后，电子被发射到真空空间。如此，通过作用在氧化硅薄膜64上的电场加速从低电极12注入漂移层6的电子，其然后在几乎没有由于硅微晶63导致的散射的漂移后，穿过表面电极7发射。此外，在漂移层6产生的热通过晶粒51释放。因此，在电子发射期间，可以稳定发射电子而不出现爆裂现象。
在该电子源10的生产过程中，首先在由具有绝缘性能的玻璃衬底组成的衬底11的主面之一上形成由具有给定膜厚度(例如大约300nm)的金属薄膜(例如钨薄膜)组成的低电极12。然后，例如通过等离子体CVD方法在衬底11的整个主面之上形成具有给定膜厚度(例如1.5μm)的无掺杂的多晶硅层3，以获得如图4A所示的结构。多晶硅层3的成膜方法不限于等离子体CVD方法，而是可以使用任何其它适当的成膜方法，如LPCVD方法，催化-CVD方法，喷镀法或者CGS(连续晶粒硅(continuousgrain silicon))方法。
在形成无掺杂的多晶硅层3之后，进行纳米结晶过程以形成复合纳米晶体层4，其包括混合在一起的许多多晶硅晶粒51(参见图3)和许多硅微晶63(参见图3)。如此，获得如图4B所示的结构。使用如图24A和24B所示的阳极化装置进行纳米结晶过程。该阳极化装置包含处理槽，所述处理槽含有作为以大约1∶1的比率混合的55重量％氟化氢水溶液和乙醇的混合物形成的电解溶液A。在作为阴极的铂电极和作为阳极的低电极12之间供应给定的电流(例如具有12mA/cm2的电流密度的电流)以指定的时间(例如10秒)，同时用光照射多晶硅层3以形成复合纳米晶体层4。该复合纳米晶体层4包括多晶硅晶粒51和硅微晶63。在第一种实施方式中，复合纳米晶体层4用作半导体层。
在完成纳米结晶过程后，进行氧化过程。通过该过程，形成由复合纳米晶体层组成、具有如图3所示结构的漂移层6以获得如图4C所示的结构。
使用如图5所示的电化学氧化装置来进行氧化过程。具体地，将使用复合纳米晶体层4形成的物体30浸入包含在处理槽31中的电解溶液(例如包含1，2-亚乙基二醇有机溶剂和溶解在该有机溶剂中的0.04mol/l硝酸钾溶质的溶液)B。然后，以对于电解溶液B内的复合纳米晶体层4相对地放置由格子状铂电极组成的阴极33。然后，从电源32在用作阳极的低电极12和阴极33之间供应恒电流(例如具有0.1mA/cm2的电流密度的电流)。如此，进行用于电化学氧化复合纳米晶体层4的氧化过程以形成包括晶粒51，硅微晶63和氧化硅薄膜52，64的漂移层6。
该电化学氧化装置包括：通过使用被浸入电解溶液B的一对电阻测量电极34a，34b，检测包含在处理槽31中的电解溶液B的电阻的电阻检测部分35；用于检测阳极和阴极33之间的电势差的电压检测部分36；和按照来自电压检测部分36的检测电压和来自电阻检测部分35的检测电阻值来控制电源32输出的控制部分37。按照预先通过电阻检测部分35检测的检测电阻值，可以操作控制部分37来测定由电解溶液B的电阻导致的电压增量V0(参见图6A)，然后控制电源32以使从电源32供应恒电流，结果引发氧化处理。还可以操作控制部分37，通过将电压增量V0从检测电压V中减去来校正来自电压检测部分36的检测电压V，然后当校正电压Vt达到预定的上限电压值V1时停止电源32的输出(参见图6B)，以便终止氧化处理。在第一种实施方式中通过纳米结晶过程形成的复合纳米晶体层4中，除了晶粒51和硅微晶63以外的任何剩余区域是作为由非晶形硅制成的非晶形硅区形成的。在漂移层6中，除了晶粒51，硅微晶63，和氧化硅薄膜52，64以外的剩余区域是作为由非晶形硅或部分氧化的非晶形硅制成的非晶形区65形成的。然而，取决于纳米结晶过程的条件，非晶形区65是作为孔隙形成。在该情形中，可以认为该复合纳米晶体层4是如常规电子源中的多孔多晶硅层。
在形成漂移层6之后，例如通过汽相淀积法在漂移层6之上形成由金薄膜组成的表面电极7。
在用于形成漂移层6的常规电化学氧化方法中，如图6A所示，当在阳极和阴极33之间的电压达到给定电压(V0+V1)的时候终止氧化处理。在该情形中，给定电压包括由氧化膜(氧化硅薄膜52，64)的形成导致的电压增量(V1)，和由于电解溶液B的电阻导致的另一个电压增量V0。电压增量V0按照电解溶液B的具体电阻的变化；阴极电极的形状；和样品的表面状况而变化，所述电解溶液B的具体电阻取决于电解溶液B的条件，如生产条件，连续使用条件或储存条件。因此，如果给定电压(V0+V1)是恒定值，由于氧化硅薄膜52，64的形成导致的电压增量变化，结果，电子源10的发射电流和/或耐电压变化，导致不希望有的降低的加工产率。
相反，按照第一种实施方式的生产方法，在用于电化学氧化作为晶体层的复合纳米晶体层4来形成漂移层6的电化学氧化方法中，在阳极和阴极33之间供应一定的电流以引发氧化。然后，当在校正电压Vt达到上限电压值V1时终止氧化，所述校正电压Vt是通过按照基于预先检测的电解溶液B的电阻的电压增量V0校正阳极和阴极33之间的电压来测定的。因此，不管取决于电解溶液B的条件，如生产条件，连续使用条件或储存条件的电解溶液B电阻的变化，可以减小在氧化开始和终止期间阳极和阴极33之间电压增量的变化。即，可以减小由于氧化物薄膜(氧化硅薄膜52，64)的形成导致的电压增量的变化，以提供电子源10在特性如发射电流或耐压方面减小的变化。
在按照本发明第一种实施方式的电化学氧化方法中，在阳极和阴极33之间供应电流之前，使用电阻测量电极34a，34b检测电解溶液的电阻，并且基于检测的电阻值测定电压增量V0。在检测电解溶液的电阻的这个操作中，可以不在阳极和阴极33之间供应任何电流来获得电压增量V0，以防止作为半导体层(晶体层)的复合纳米晶体层4在该操作中被氧化。优选地，将电阻测量电极34a，34b之间的距离设置为与物体30和阴极33之间的距离相等。此外，在第一种实施方式中，将对应于物体30和阴极33之间的距离，或者阴极33的形状或大小的参数记入控制部分37。基于该参数和来自电阻检测部分35的检测的电阻值，控制部分35测定电解溶液B的具体电阻。然后，按照获得的具体电阻，控制部分35测定电压增量V0。
用于电化学氧化方法的电解溶液B包含有机溶剂，和溶解在该有机溶剂中的电解质。因此，与在由硫酸或硝酸水溶液组成的电解溶液中静电氧化半导体层以形成氧化硅薄膜的常规方法相比，电解溶液B可以防止水结合到氧化物薄膜中以提供高度稠密的氧化硅薄膜52，64。因此，获得的氧化硅薄膜52，64可以具有更高的耐压性能。如上所述，如果在电解溶剂B中使用有机溶剂，与使用水作为溶剂的电解溶液相比，电解溶液B的电阻常常将极大地增加。当使用非极性有机溶剂时该趋势突出。因此，按照第一种实施方式的电化学氧化方法，对于具有导致更大电压增量V0的高电阻的基于有机溶剂的电解溶液B特别有效。
当将关于第一种实施方式的电子源10用作显示器的电子源时，通过适当组合低电极12，表面电极7，漂移层6和其它，可以在衬底11的上述主面的侧面上以矩阵排列的形式形成许多电子源元件10a。尽管已经通过以电子源10的生产过程为例描述了第一种实施方式，应当理解本发明的电化学氧化方法不限于此，而是可以在各种半导体器件的生产过程中使用。
[第二种实施方式]
以下将描述本发明的第二种实施方式。如上所述，在关于第一种实施方式的电子源10的生产过程中，在氧化处理前通过电化学氧化装置的电阻测量电极34a，34b来测量电解溶液B的电阻。然后，基于预先检测的电阻，考虑到物体30和阴极33之间的距离，和阴极33的形状校正来自电压检测部分36的检测电压。然而，在检测后，在取决于物体30的表面状况的一些情形中可以改变电解溶液B的电阻。
考虑到该可能性，如图7所示，在第二种实施方式中，除期望的氧化目标区域30a以外或与之分开，在物体30之上形成的半导体层(复合纳米晶体层4)的主面中提供电阻测量区30b。在阳极和阴极33之间供应一定的电流之前，使用电阻测量区域30b检测电解溶液B的电阻，并且基于检测的电阻值测定电压增量V0。按照测定的电压增量V0校正来自电压检测部分36的检测值。在这点上，第二种实施方式不同于第一种实施方式。
按照第二种实施方式，可以以包括作为半导体的复合纳米晶体层4的表面状况的因素，而同时防止复合纳米晶体层4在检测电解溶液B的电阻过程中被氧化的形式检测电解溶液B的电阻。因此，可以减小在电流供应开始时电解溶液的检测电阻值和实际电阻值之间的差异，以提供在电子源10的特性方面更加减小的变化。电子源10的结构和操作与第一种实施方式的相同，省略它们的图和描述。
[第三种实施方式]
以下将描述本发明的第三种实施方式。如上所述，在按照第二种实施方式的电化学氧化方法中，除了氧化目标区域30a以外，要求提供电阻测量区域30b给物体30。然而，取决于氧化目标区域30a的图案形状和其它因素，在一些情形中不能提供任何电阻测量区域30b，或者在一些情形中不能将导线适当地排列电阻测量区域30b中。
考虑到这个可能性，在第三种实施方式中使用如图8所示的电化学氧化装置。在物体30的氧化处理中，在阳极(低电极12)和阴极33之间供应一定电流之前，使用电阻监测样品(未显示)来检测电解溶液B的电阻，所述电阻监测样品是以与用被电化学氧化的半导体层(复合纳米晶体层4)形成的物体30相同的形状形成。基于检测的电阻值测定电压增量V0。在这点上，第三种实施方式不同于第二种实施方式。
按照第三种实施方式，在阳极和阴极33之间供应一定电流之前，使用电阻监测样品来检测电解溶液B的电阻，并且基于检测的电阻值测定电压增量V0。因此，在检测电解溶液B的电阻期间可以避免复合纳米晶体层4的任何氧化。此外，可以减小在电流供应开始电解溶液的检测电阻值和实际电阻值之间的差异，以提供在电子源10的特性方面更加减小的变化。电子源10的结构和操作与第一种实施方式相同，省略它们的图和描述。
[第四种实施方案]
以下将描述本发明的第四种实施方式。如上所述，在按照第一种至第三种实施方式的电化学氧化方法中，当在阳极(低电极12)和阴极33之间的电压达到上限电压值V1时，终止氧化处理。在该情形中，与在低电极12邻近位置形成的氧化硅薄膜52，64相比，在一些情形中，由于它过度薄的薄膜厚度或者不充分的密度，在远离低电极12的位置形成的氧化硅薄膜52，64不能具有足够的耐压性能。
考虑到该可能性，在第四种实施方式中使用如图9所示的电化学氧化装置。如图10所示，在阳极和阴极33之间的校正电压Vt达到上限电压值V1后，在阳极和阴极33之间流动的电流I减小，同时保持校正电压Vt在上限电压值。然后，当电流I减小到给定值I1时终止氧化。
如图9所示，关于第四种实施方式的电化学氧化装置包括通过电流检测器(censor)38检测阳极和阴极33之间电流的电流检测部分39。该电化学氧化装置另外包括电源32，电压源(voltage source)40，和用于在电源32和电压源40之间选择性转换的选择开关41。在供应电流之前，控制部分37按照基于电解溶液B的电阻值的电压增量V0来校正上限电压值V1。在电流I的减小期间，控制部分按照电压增量V0连续地校正校正电压Vt，该电压增量V0是流经电解溶液B的电流和电解溶液B的电阻的乘积。可以将第四种实施方式的上述技术概念用于关于第二种和第三种实施方式的电化学氧化装置。
按照第四种实施方式，可以减小在电流供应开始和当阳极与阴极之间的电压达到上限电压值时之间电压增量的变化。此外，在当阳极和阴极之间的电压达到上限电压值时和当电流减小到给定值I1时之间，响应于流过电解溶液的电流的变化来校正校正电压Vt。因此，在上述期间，可以抑制由于氧化物薄膜的形成而导致的电压增量的变化，以提供在电子源10的特性方面减小的变化。此外，因为只是在电流I减小到给定值以后才终止氧化，可以使氧化物薄膜稠密以具有更高的耐压性能。
[第五种实施方式]
以下将描述本发明的第五种实施方式。通过以与第一种实施方式相同的作为通过电化学氧化方法形成的电子器件之一的电子源为例，将描述按照第五种实施方式的电化学氧化方法。即，关于第五种实施方式的电子源10的电子发射的结构，功能，优势和操作与在第一种实施方式种的电子源10相同(参见图1至3)。
参考图11A至11D，以下将描述关于第五种实施方式的电子源10的生产过程。
在该生产过程中，以与第一种实施方式相同的方法，首先在绝缘衬底11的主面之一上形成由金属薄膜组成的低电极12，然后在绝缘衬底11的整个主面上形成无掺杂的多晶硅层3以获得如图11A所示的结构。
在形成多晶硅层3之后，进行纳米结晶过程(阳极化步骤)来形成复合纳米晶体层4，其包括混合在一起的许多多晶硅晶粒51(参见图3)和许多硅微晶63(参见图3)。如此，获得如图11B所示的结构。该纳米结晶过程与第一种实施方式相同。
在完成纳米结晶过程之后，进行氧化过程来电化学氧化复合纳米晶体层4。通过该过程，形成具有如图3所示的结构的漂移层6以获得如图11c所示的结构。使用图12A中的上述电化学氧化装置进行氧化过程(氧化步骤)，以电化学氧化作为半导体层(晶体层)的复合纳米晶体层4。该电化学氧化装置具有与图23中的常规电化学氧化装置基本上相同的结构，除了调整阴极33的形状以控制多晶硅层3的主面的电流密度，以便抑制目标区域E外围中的电流密度增大到比剩余目标区域E的大。
具体地，如图12A和12B所示，形成格子状阴极33以具有比目标区域E(氧化目标区域)小的外径尺寸，以便抑制多晶硅层3外围的电流密度增大到比除了目标区域E之外的剩余区域大。换句话说，确定阴极33的形状以使在阴极外围每单位面积的比表面积小于阴极33的剩余区域中的比表面积，以使目标区域E的整个表面具有均匀的电流密度。在这点上，按照第五种实施方式的电化学氧化方法不同于常规的电化学氧化方法。
在该氧化过程中，将包含有机溶剂例如1，2-亚乙基二醇，和溶解在有机溶剂中的0.04mol/l硝酸钾溶质的溶液用作被包含在处理槽31中的具体电解溶液B。将用复合纳米晶体层4形成的物体30浸入电解溶液B。然后，以对于电解溶液B中的复合纳米晶体层4相对地放置阴极33。然后，从电源在阳极(低电极12)和阴极33之间供应恒电流(如具有0.1mA/cm2的电流密度的电流)，以进行用于电化学氧化复合纳米晶体层4的氧化过程。通过该过程，可以形成包括晶粒51，硅微晶63和氧化硅薄膜52，64的漂移层6。
在第五种实施方式中通过纳米结晶过程形成的复合纳米晶体层4中，除了晶粒51和硅微晶63的任何剩余区域是作为由非晶形硅制成的非晶硅区形成的。在漂移层6中，除了晶粒51，硅微晶63和氧化硅薄膜52，64之外的剩余区域是作为由非晶形硅或部分氧化的非晶形硅制成的非晶形区65形成的。然而，取决于纳米结晶过程(阳极化步骤)的条件，非晶形区65是作为孔隙形成。在该情形中，可以认为该复合纳米晶体层4是如常规电子源中的多孔多晶硅层。
在形成漂移层6之后，例如通过汽相淀积法在漂移层6之上形成由金薄膜组成的表面电极7。如此，获得具有如图11D所示结构的电子源10。
按照关于第五种实施方式的电子源10的生产过程，可以控制在作为半导体层主面的电化学氧化目标区域E中的电流密度，以便抑制目标区域E外围中的电流密度增大到比剩余目标区域E大。因此，与常规方法相比，可以减小目标区域E中电流密度的面内变化。即，与常规方法相比，可以减小电子源10的发射电流Ie的面内变化，或者可以减小在电子器件特性方面的面内变化。另外，仅通过调整阴极33的形状可以控制作为半导体层主面的目标区域E中的电流密度。因此，与常规方法相比，仅通过调整阴极33的形状可以减小目标区域E的电流密度的面内变化，以低成本地提供电子源10的发射电流Ie减小的面内变化。
可以将上述技术概念用于使用阳极化方法的纳米结晶过程。
[第六种实施方式]
以下将描述本发明的第六种实施方式。如上所述，在按照第五种实施方式的电化学氧化方法中，形成阴极33以具有比目标区域E小的外径尺寸，以便提供在目标区域E的电流密度方面增强的面内均匀性。然而，取决于目标区域E和阴极33之间的距离或者电解溶液的具体电阻，在一些情形中该方法不能充分均衡目标区域E的电流密度，因为组成阴极33的平行线具有相同的间距(pitch)。
考虑到这个可能性，在第六种实施方式中，使用如图13所示的电化学氧化装置来电化学氧化物体30的目标区域E。关于第六种实施方式的电子源10的结构和操作与第一种实施方式中的电子源10相同，省略它们的图和说明。
关于第六种实施方式的电化学氧化装置具有与第五种实施方式中的电化学氧化装置基本上相同的结构，除了阴极33的形状以外。如图13A和13B所示，阴极33的外径尺寸近似与如在常规装置中的目标区域E相同。排列阴极33相邻的平行线以使在阴极33的外围具有比在阴极33的中央区域更大的间距，以便提供在目标区域E的电流密度中增强的均匀性。换句话说，在第六种实施方式中，以这样的方式即抑制目标区域E外围的电流密度增大到比剩余目标区域E大来改变类似格子的阴极33的相邻平行线的间距。更具体地，调整阴极33以具有一种形状，其使阴极33外围每单位面积的比表面积小于剩余目标区域33的比表面积，以便控制作为半导体层主面的目标区域E的电流密度。
在第六种实施方式中，还可以使用如图13C和13D所示的电化学氧化装置。将该装置中的阴极33形成为具有一种形状，其允许阴极33和目标区域E之间的距离在阴极33外围增大。因此，在阴极33外围的电解溶液B的电阻变得比在阴极33的剩余区域中更高，以便提供在目标区域E的电流密度方面增强的均匀性。即，调整阴极和目标区域E(处理区域)之间的距离以在目标区域E的中央区域和外围区域之间改变由于电解溶液B导致的电阻，以便控制目标区域E的电流密度。
这样，如同第五种实施方式，第六种实施方式可以以这样的方式即抑制电化学氧化目标区域外围的电流密度增大到比剩余目标区域E大来控制半导体层(多晶硅层3和复合纳米晶体层4)主面的电流密度。因此，与常规方法相比，可以减小目标区域E的电流密度的面内变化以提供在电子源10的发射电流Ie方面减小的面内变化。此外，仅通过调整阴极33的形状可以控制半导体层的电流密度。因此，与常规方法相比，仅通过调整阴极33的形状可以减小目标区域E的电流密度的面内变化，以低成本地提供在电子源10的发射电流Ie方面减小的面内变化。
可以将上述技术概念应用于使用阳极化方法的纳米结晶过程。
[第七种实施方式]
以下将描述本发明的第七种实施方式。如上所述，在第五和第六种实施方式中，可以调整阴极33的形状来均衡目标区域E的电流密度。在该情形中，必须依照目标区域E的形状来设计阴极33的形状。
考虑到这一点，在第七种实施方式中，使用如图14所示的电化学氧化装置来电化学氧化在物体30中由多晶硅层3组成的半导体的目标区域E。关于第七种实施方式的电子源的结构和操作与第五种实施方式中的电子源10相同，省略它们的图和说明。
关于第七种实施方式的电化学氧化装置基本上与第五种实施方式相同。如图14A和14B所示，在第七种实施方式中，在半导体层的目标区域的外围提供能够减小电流密度的虚拟区(dummy region)D，以便控制半导体主面的电流密度。因此，与常规方法相比，可以减小目标区域的电流密度的面内变化而不改变阴极33的形状，以低成本地提供在电子源10的发射电流Ie方面减小的面内变化。虚拟区D是由与目标区域相同的材料制成，并且可以与目标区域E一起形成。
[第八种实施方式]
以下将描述本发明的第八种实施方式。关于第八种实施方式的电子源10具有与图22中的常规电子源10近似相同的结构。具体地，如图15所示，电子源10包含在绝缘衬底11的主面之一上成行排列的众多低电极12，其中每一个以重叠的方式在对应的低电极12之上形成的众多多晶硅层3，其中每一个以重叠的方式在对应的多晶硅层3之上形成的众多漂移层6，其中每一个是由多晶硅层组成并嵌入在相邻漂移层6之间的众多绝缘层16，以及在漂移层6和绝缘层16之上形成，成行排列而在低电极12的交叉方向延伸以便穿过漂移层6和绝缘层16的众多表面电极7。如同第五种实施方式，每个漂移层6是由复合纳米晶体层组成。
如同常规电子源10，在关于第八种实施方式的电子源10中，在漂移层6对应于在对应的低级电极12与对应的表面电极7之间的交点的区域，漂移层6被部分夹入排列在绝缘衬底11的上述主表面上的对应的低电极12和排列在低电极12的交叉方向的对应的表面电极7之间。因此，可以在适当选择的众多对表面电极7和低电极12中的一对间施加一定的电压，以使强电场作用于对应于所选表面电极7和低电极12之间交点的漂移层6区域，以便从该区域发射电子。该构造相当于一个电子源，其中众多电子源元件10a分别排列在由一组表面电极7和一组低电极12a组成的矩阵(格子)的格点，所述众多电子源元件10a的每一个包含低电极12，在低电极12之上的多晶硅层3，在多晶硅层3之上的漂移层6，和在漂移层6之上的表面电极7。可以选择将被施加一定电压的表面电极7和低电极12对中的一对，以使电子能够从期望的电子源元件10a中的一个发射。每个低电极12形成条状，并且在其上的每个纵向末端装备有垫板28。每个表面电极7也是形成条状，并且在其每个纵向末端的伸出部分之上装备有垫板27。
关于第八种实施方式的电子源10的操作与图22中的常规电子源10基本上相同。具体地，在该电子源10中，将表面电极7放置在真空空间中，并将捕集电极(阳极电极)21提供给以对于表面电极7相对地放置的荧光屏30。施加DC电流Vps以使选择的表面电极7之一作为相对于对应的低电极12的阳极，并施加DC电压Vc以使阳极电极作为相对于所选表面电极7的阳极。因此产生的电场作用于漂移层6，于是从低电极12注入漂移层6的电子在漂移层6中漂移之后通过表面电极7发射。
如同第一种实施方式，漂移层6具有图3中的结构。关于第八种实施方式的电子源10以与第一种实施方式相同的模式发射电子。该电子源10使得从表面电极7发射的电子束一律指向表面电极7的法线方向，因此不需要提供荫罩(shadow mask)或者电子聚焦透镜。因此，电子源10可以促进减小显示器的厚度。
可以按照第五种实施方式中的生产过程来生产关于第八种实施方式的电子源10。例如，通过下列步骤通常可以生产漂移层6。首先将无掺杂的多晶硅层沉积在绝缘衬底11的上述整个主面上。然后通过与第五种实施方式相同的纳米结晶过程阳极化对应于漂移层6的多晶硅层的一部分，以在那里形成复合纳米晶体层。然后，通过与第五种实施方式相同的氧化过程电化学氧化复合纳米晶体层。这样，形成漂移层6。尽管在第八种实施方式中的纳米结晶过程和氧化过程与第五种实施方式中的那些相同，但还可以使用第五种或第七种实施方式中的纳米结晶过程和氧化过程。
此外，如图16所示，可以设计一种或多种用于供应电流给作为半导体层的位于多晶硅层3的外围的对应的低电极12的电流馈送线路12a具有小于用于供应电流给其它对应低电极12的电流馈送线路12a的宽度，以便控制在阳极化和电化学氧化处理过程中半导体层的主面的电流密度。在该情形中，与常规方法相比，可以减小目标区域E的电流密度变化而不改变阴极33的形状。因此，可以低成本地减小电子源10的面内发射电流Ie的变化。
[第九种实施方式]
以下将描述本发明的第九种实施方式。通过以与第一种实施方式相同的作为通过阳极化方法和电化学氧化方法形成的电子器件的一种的电子源为例，将描述按照第九种实施方式的电化学氧化方法。即，关于第九种实施方式的电子源10的结构，功能，优势和电子发射的操作与第一种实施方式中的电子源10的那些相同(参见图1至图3)。当将关于第九种实施方式的电子源10用作显示器的电子源时，通过适当组合低电极12，表面电极7，漂移层6和其它，可以在衬底11的主面之一的侧面上以矩阵排列的形式形成许多电子源元件10a。
参考图17A至17D，以下将描述关于第九种实施方式的该电子源10的生产过程。如同第一种实施方式，首先在绝缘衬底11的主面之一上形成由金属膜组成的低电极12，并在衬底11的整个主面上形成无掺杂的多晶硅层3，以获得如17A所示的结构。
在形成多晶硅层3之后，进行纳米结晶过程(阳极化步骤)以形成复合纳米晶体层4，其包括混合在一起的许多多晶硅晶粒51(参见图3)和许多硅微晶63(参见图3)。如此获得如图17B所示的结构。
使用如图24A所示的阳极化装置进行纳米结晶过程，以阳极化作为半导体层的多晶硅层3。在完成纳米结晶过程之后，进行氧化过程来电化学氧化复合纳米晶体层4。通过该过程，形成由复合纳米晶体层组成、具有如图3所示结构的漂移层6以获得如图17C所示的结构。
在形成漂移层6之后，例如通过汽相淀积法在漂移层6之上形成由金薄膜组成的表面电极7。如此，获得具有如图17D所示结构的电子源10。
纳米结晶过程与第一种实施方式相同。在氧化过程(氧化步骤)中，使用如图18所示的电化学氧化装置来电化学氧化作为半导体层(晶体层)的复合纳米晶体层4。在该氧化过程中，将包含有机溶剂例如1，2-亚乙基二醇，和溶解在有机溶剂中的0.04mol/l硝酸钾溶质的溶液用作被包含在处理槽31中的具体电解溶液B。将与复合纳米晶体层4一起形成的物体30浸入电解溶液B。然后，以对于电解溶液B中的复合纳米晶体层4相对地放置阴极33。然后，从电源在阳极(低电极12)和阴极33之间供应恒电流(例如具有0.1mA/cm2电流密度的电流)，以进行用于电化学氧化复合纳米晶体层4的氧化过程。通过该过程，形成包括晶粒51，硅微晶63和氧化硅薄膜52，64的漂移层6。
在氧化处理过程中，通过电压检测装置(未显示)连续检测阳极和阴极33之间的电压，当阳极和阴极33之间的电压从氧化处理开始时的电压增加期望的电压值时，终止氧化处理。在阳极和阴极33之间供应电流期间，通过振动器36的输出振动物体30和阴极。因此，即使在电流供应期间电化学反应在物体30的复合纳米晶体层4的主面和阴极33的表面之上形成气泡，气泡也将从那里立即释放，以便防止在复合纳米晶体层4的主面上形成的气泡掩蔽主面和抑制电化学氧化反应，或者防止气泡抑制在电化学氧化目标区域中发生的反应。该技术使可以减小在目标区域中形成的氧化硅薄膜52，64的面内变化。此外，该技术可以防止由于在阴极33上形成的气泡另外导致的来自电压检测装置的检测电压的增加，和防止氧化硅薄膜52，64的耐压性能的恶化。
使用振动器36的物体30的振动损伤多孔硅层的危险。考虑到这个可能性，在电流供应期间可以将振动器(未显示)放置在电解溶液B中以振动电解溶液B而不是使用振动器36来振动物体30，以便防止通过电化学反应产生的气泡保留在目标区域和抑制电化学氧化反应，而不损伤多孔硅层。此外，该技术可以防止由于在阴极33上形成的气泡另外导致的来自电压检测装置的检测电压的增加，因此防止氧化硅薄膜52，64的耐压性能的恶化。
按照第九种实施方式，即使在氧化期间电化学反应形成在复合纳米晶体层4的主面上产生的气泡，该气泡也将被立即从那里释放以便防止气泡掩蔽主面和抑制电化学氧化反应。此外，该方法可以提供在电化学氧化目标区域中形成的氧化硅薄膜52，64的膜厚度或者膜质量方面减小的面内变化。因此，与常规方法相比，可以减小在氧化硅薄膜52，64的耐压性能方面的面内变化。此外，该方法可以防止由在阴极33上形成的气泡另外导致的来自电压检测装置的检测电压的增大，因此防止氧化硅薄膜52，64的耐压性能的恶化。这使得氧化硅薄膜52，64的耐压性能可以在每个组块(lots)中变化。
可以将上述技术概念应用于使用阳极化方法的纳米结晶过程。
[第十种实施方式]
以下将描述本发明的第十种实施方式。图18中的电化学氧化装置用于第九种实施方式。在第十种实施方式中，将如图19所示的电化学氧化装置用来电化学氧化物体30的复合纳米晶体层4。关于第十种实施方式的电子源10的结构和操作与第九种实施方式中的电子源的那些相同，并且将省略它们的图和描述。关于第十种实施方式的电子源10的生产过程与第九种实施方式的基本上相同，并且将省略它的描述。
关于第十种实施方式的电化学氧化装置包括用于泵送处理槽中的电解溶液B的提升泵39。于是，泵送的电解溶液B从来自朝向阴极33的主面和物体30的半导体层(多晶硅层3，复合纳米晶体层4)的喷嘴(未显示)的射流中喷出。在第十种实施方式中，移动喷嘴来将电解溶液B喷射到阴极33的整个表面上和物体30的半导体层的整个主面上。如同第九种实施方式，即使在电流供应期间电化学反应在物体30的复合纳米晶体层4上形成气泡，该气泡也将被立即从那里释放，以便防止在复合纳米晶体层4的主面上形成的气泡掩蔽主面和抑制电化学氧化反应。因此，该方法可以提供在电化学氧化目标区域中形成的氧化硅薄膜52，64的膜厚度或者膜质量方面减小的面内变化，并且与常规方法相比，可以减小在氧化硅薄膜52，64的耐压性能方面的面内变化。
此外，该方法可以防止由在阴极33上形成的气泡另外导致的来自电压检测装置的检测电压的增大，因此防止氧化硅薄膜52，64的耐压性能的恶化。这使得氧化硅薄膜52，64的耐压性能可以在每个组块中变化。此外，在第十种实施方式中，可以将电解溶液向半导体层的主面喷射以将气泡从半导体层的主面释放。因此，可以将在半导体层主面上形成的气泡更可靠地从那里释放。
可以将上述技术概念应用于使用阳极化方法的纳米结晶过程。
在任何一个实施方案中，仅通过改变电解溶液和结合一些元件如阳极化所需的光源，可以将电化学氧化装置用作阳极化装置。
尽管通过参考具体实施方案已经描述了本发明，但对于本领域的技术人员而言各种修改和变化将变得明显。因此，意图不将本发明限制于在这里举例说明的实施方案，而仅通过后附的权利要求和它们的同等物限制。
工业适用性
如上所述，按照本发明的电化学氧化方法是有用的，特别是，在半导体器件如场致发射类型的电子源的生产过程中，并适合于在半导体生产中的氧化过程中使用。