KR0176086B1 - Method of manufacturing vacuum device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공소자의 제조방법에 관한 것으로 반도체 기판의 소정 부분에 질화막을 형성한 후 이용하여 반도체 기판의 노출된 부분을 500 ~ 10000Å정도의 깊이로 등방성 또는 이방성으로 식각한 후 질화막이 형성되지 않은 반도체 기판의 노출된 부분을 열산화하여 형성된 필드 산화막을 이용하여 반도체 기판의 산화되지 않은 부분을 건식 방법에 의해 500 ~ 20000Å정도의 깊이로 선택적으로 등방성 식각하여 입구가 500~2000Å 정도의 지름을 갖는 홀을 형성하고 이 홀의 내부에 팁을 형성한다.The present invention relates to a method of manufacturing a vacuum device, and after the nitride film is formed on a predetermined portion of the semiconductor substrate, the exposed portion of the semiconductor substrate is etched in an isotropic or anisotropic manner to a depth of about 500 to 10000 Å and the nitride layer is not formed By using the field oxide film formed by thermal oxidizing the exposed part of the semiconductor substrate, the unoxidized part of the semiconductor substrate is selectively isotropically etched to a depth of about 500 to 20000Å by the dry method, and the inlet has a diameter of about 500 to 2000Å. A hole is formed and a tip is formed inside the hole.

따라서, 필드 산화막의 가장자리 부분이 두껍기 때문에 홀의 형성시 입구의 지름이 균일하게 형성할 수 있다.Therefore, since the edge portion of the field oxide film is thick, the diameter of the inlet can be uniformly formed when the hole is formed.

Description

진공소자의 제조방법(Method for fabricating FED)Method for fabricating FED

제1a 내지 d도는 종래 기술에 따른 진공소자의 제조 공정도.1a to d is a manufacturing process diagram of a vacuum device according to the prior art.

제2a 내지 d도는 본 발명에 따른 진공소자의 제조 공정도.2a to d is a manufacturing process diagram of the vacuum device according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

31 : 반도체 기판 33 : 질화막31 semiconductor substrate 33 nitride film

35 : 필드 산화막 36 : 홀35: field oxide film 36: hole

37 : 게이트 전극 39 : 분리막37 gate electrode 39 separator

41 : 팁41: tips

본 발명은 진공소자(Field Emission Display : FED)에 관한 것으로서, 특히, 전자가 일정하게 방출되도록 팁(tip)이 형성되는 구머의 크기를 균일하게 형성하는 진공소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field emission display (FED), and more particularly, to a method of fabricating a vacuum device for uniformly forming a size of a bulb in which a tip is formed so that electrons are constantly emitted.

진공소자는 고진공 상태에서 팁으로 방출되는 전자가 발광층과 충돌하여 화상을 구현하는 표시장치이다.A vacuum device is a display device in which electrons emitted to a tip in a high vacuum state collide with a light emitting layer to implement an image.

제1도 (a) 내지 (d)는 종래 기술에 따른 진공소자의 제조 공정도이다.1 (a) to (d) is a manufacturing process diagram of a vacuum device according to the prior art.

제1도 (a)를 참조하면, 실리콘 등의 반도체 기판(11) 상에 패드산화막(13)과 질화막(15)를 형성한다.Referring to FIG. 1A, a pad oxide film 13 and a nitride film 15 are formed on a semiconductor substrate 11 such as silicon.

그리고, 상기 질화막(15)을 패터닝하여 상기 패드산화막(13)의 소정 부분에만 남긴다.The nitride film 15 is patterned to remain only in a predetermined portion of the pad oxide film 13.

그 다음, 상기 질화막(15)이 형성되지 않은 패드산화막(13)의 노출된 부분을 열산화하여 필드산화막(17)을 형성한다.Next, the exposed portion of the pad oxide film 13 on which the nitride film 15 is not formed is thermally oxidized to form the field oxide film 17.

제1도 (b)를 참조하면, 상기 질화막(15)과 패드산화막(13)을 제거하여 반도체 기판(11)을 노출시킨다.Referring to FIG. 1B, the semiconductor film 11 is exposed by removing the nitride film 15 and the pad oxide film 13.

그리고, 상기 반도체 기판(11)의 노출된 부분을 건식 방법에 의해 선택적으로 동방성 식각하여 입구가 소정 지름을 갖는 홀(19)을 형성한다.The exposed portion of the semiconductor substrate 11 is selectively isotropically etched by a dry method to form a hole 19 having an inlet at a predetermined diameter.

제1도 (c)를 참조하면, 상기 필드 산화막(17)의 상부에 게이트 전극(21)과 분리막(23)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 1C, the gate electrode 21 and the separator 23 are sequentially formed on the field oxide layer 17.

상기에서 게이트 전극(21) 형성시 이 게이트 전극(21)을 형성하는 도전성 금속이 홀(19)의 내부 바닥에도 증착되며, 분리막(23) 형성시 상기 홀(19)의 내부에 증착되는 것을 방지하기 위해 반도체 기판(11)을 소정 각도 기울여 증착한다.When the gate electrode 21 is formed, the conductive metal forming the gate electrode 21 is also deposited on the inner bottom of the hole 19, and when the separator 23 is formed, the conductive metal is prevented from being deposited inside the hole 19. To this end, the semiconductor substrate 11 is deposited at a predetermined angle.

제1도 (d)를 참조하면, 상기 홀(19)의 내부에 통상의 증착방법에 의해 원뿔형의 팁(25)을 형성한다.Referring to FIG. 1 (d), a conical tip 25 is formed in the hole 19 by a conventional deposition method.

이 때, 분리막(23)의 상부에도 팁(25)을 형성하기 위한 금속이 증착된다. 그리고, 상기 분리막(23)을 제거한다.At this time, the metal for forming the tip 25 is also deposited on the separator 23. Then, the separator 23 is removed.

이 때, 상기 분리막(23)의 상부에 증착된 금속도 제거된다.At this time, the metal deposited on the separator 23 is also removed.

상술한 바와 같이 종래의 진공소자는 MOSFET 공정에서 흔히 사용하는 LOCOS(Local Ocidation Silicon)공정에 의해 형성된 필드 산화막을 마스크로 이용하여 홀과 이 홀의 내부에 팁을 형성하였다.As described above, the conventional vacuum device forms a hole and a tip inside the hole using a field oxide film formed by a LOCOS (Local Ocidation Silicon) process commonly used in a MOSFET process as a mask.

그러나, 상술한 종래의 방법은 패드 산화막(13)과 반도체 기판을 선택적으로 식각하여 홀을 형성할 때 마스크로 이용되는 필드 산화막도 식각되어 새부리(bird's beak) 형상으로 두께가 매우 얇은 가장자리가 제거되므로 홀의 입구의 지름이 불균일하게 되어 팁에서 방출되는 전자의 양이 불균일하게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method described above, the field oxide film used as a mask when the pad oxide film 13 and the semiconductor substrate are selectively etched to form holes is also etched to remove edges having a very thin thickness in the shape of a bird's beak. Since the diameter of the inlet of the hole is uneven, there is a problem that the amount of electrons emitted from the tip is uneven.

따라서, 본 발명의 목적은 팁에서 방출되는 전자의 양이 균일해지도록 홀의 입구의 지름을 균일하게 형성할 수 있는 진공소자의 제조방법을 제공함을 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a vacuum device capable of uniformly forming the diameter of the inlet of the hole so that the amount of electrons emitted from the tip becomes uniform.

상기 목적을 달성하기 본 발명에 따른 진공소자의 제조방법은 반도체 기판 상부의 소정 부분에 질화막을 형성하고, 상기 반도체 기판의 질화막이 형성되지 않아 노출된 부분을 소정 깊이 식각하는 공정과, 상기 반도체 기판의 식각된 부분을 열산화하여 필드 산화막을 형성하고 상기 질화막을 제거하는 공정과, 상기 필드 산화막을 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판의 산화되지 않은 부분을 식각하여 홀을 형성하는 공정과, 상기 필드 산화막의 상부에 게이트 전극과 분리막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 분리막과 홀의 내부에 이 내열성 금속으로 원뿔형의 팁을 형성하는 공정과, 상기 분리막 상부에 형성된 내열성 금속을 제거하는 공정을 구비한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a vacuum device, the method including: forming a nitride film on a predetermined portion of an upper portion of the semiconductor substrate, etching a portion of the semiconductor substrate that is not formed, and etching the exposed portion a predetermined depth; Thermally oxidizing the etched portion of the to form a field oxide film and removing the nitride film; etching the unoxidized portion of the semiconductor substrate using the field oxide film as a mask to form a hole; And sequentially forming a gate electrode and a separator on the upper portion, forming a conical tip with the heat resistant metal in the separator and the hole, and removing the heat resistant metal formed on the separator.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도 (a)에서 (d)는 본 발명에 따른 진공소자의 제조공정도이다.2 (a) to (d) are process drawings of the vacuum device according to the present invention.

제2도 (a)를 참조하면, P형 또는 N형의 반도체 기판(31)의 소정 부분 상부에 100 ~3000Å정도 두께의 질화막(33)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a nitride film 33 having a thickness of about 100 to 3000 kPa is formed on a predetermined portion of the P-type or N-type semiconductor substrate 31.

상기에서, 반도체 기판(31)은 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 비정질 실리콘으로 사용될 수 있으며, 또한, 상기 물질들의 조합된 것으로 사용될 수도 있다.In the above, the semiconductor substrate 31 may be used as single crystal silicon, polycrystalline silicon or amorphous silicon, or may be used as a combination of the above materials.

그리고, 상기 질화막(33)을 식각마스크로 이용하여 상기 반도체 기판(31)의 노출된 부분을 500 ~ 10000Å정도의 깊이로 등방성 또는 이방성 식각을 한다.Then, using the nitride film 33 as an etching mask, an exposed portion of the semiconductor substrate 31 is isotropically or anisotropically etched to a depth of about 500 to 10,000 Å.

이 때 제2도 (a)에서는 상기 질화막 아래에 패드 산화막이 없이 표시되었지만, 필요에 따라 패드 산화막을 형성할 수 있다.In this case, although the pad oxide film is shown under the nitride film in FIG. 2A, the pad oxide film may be formed as necessary.

제2도 (b)를 참조하면, 상기 반도체 기판(31)의 식각된 부분을 열산화하여 500 ~ 20000Å정도 두께의 필드 산화막(35)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, the etched portion of the semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to form a field oxide film 35 having a thickness of about 500 to 20,000 μs.

이 때, 질화막(33)은 반도체 기판(31)의 식각되지 않은 부분이 산화되는 것을 방지한다.At this time, the nitride film 33 prevents the unetched portion of the semiconductor substrate 31 from being oxidized.

그 다음, 상기 질화막(33)을 제거한다.Next, the nitride film 33 is removed.

상기에서, 필드 산화막(35)의 형성이 용이하도록 반도체 기판(31)과 질화막(33)의 사이에 산화막을 형성할 수도 있다.In the above, an oxide film may be formed between the semiconductor substrate 31 and the nitride film 33 so that the field oxide film 35 can be easily formed.

제2도 (c)를 참조하면, 필드 산화막(35)을 마스크로 이용하여 반도체 기판(31)의 산화되지 않은 부분을 건식 방법에 의해 500 ~ 20000Å정도의 깊이로 선택적으로 등방성 식각하여 입구가 500 ~ 20000Å정도의 지름을 갖는 홀(36)을 형성한다.Referring to FIG. 2 (c), by using the field oxide film 35 as a mask, the non-oxidized portion of the semiconductor substrate 31 is selectively isotropically etched to a depth of about 500 to 20,000 [mu] s by a dry method, and the inlet is 500. A hole 36 having a diameter of about 20000 mm 3 is formed.

이 때, 상기 필드 산화막(35)의 가장자리 부분이 두껍기 때문에 홀(36) 입구의 지름을 균일하게 형성할 수 있다.At this time, since the edge portion of the field oxide film 35 is thick, the diameter of the inlet of the hole 36 can be uniformly formed.

또한, 상기 질화막 패턴의 크기 보다 작은 영역의 실리콘을 상기 질화막 아래에 형성하여 나중에 게이트와 팁 사이의 거리를 가깝게 할 수 있다.In addition, silicon having a region smaller than the size of the nitride film pattern may be formed under the nitride film to close the distance between the gate and the tip later.

그리고, 필드 산화막(35)의 상부에 게이트 전극(37)과 분리막(39)을 순차적으로 형성한다. 상기에서, 게이트 전극(37)을 텅스텐 또는 몰리브덴 등의 내열성 금속을 200 ~ 2000 정도의 두께로 진공증착 또는 스퍼터링하여 형성하며, 분리막(39)을 알루미늄 또는 나트륨 등을 500 ~ 5000Å정도의 두께로 진공증착 또는 스퍼터링하여 형성한다. 상기 게이트 전극(37)형성시 이 게이트 전극(37)을 형성하는 도전성 금속이 홀(36)의 내부 바닥에도 증착된다.The gate electrode 37 and the separator 39 are sequentially formed on the field oxide film 35. In the above, the gate electrode 37 is formed by vacuum evaporation or sputtering of a heat resistant metal such as tungsten or molybdenum to a thickness of about 200 to 2000, and the separator 39 is vacuumed to a thickness of about 500 to 5000 kPa of aluminum or sodium. It is formed by vapor deposition or sputtering. In forming the gate electrode 37, a conductive metal forming the gate electrode 37 is also deposited on the inner bottom of the hole 36.

그리고, 상기 분리막(39) 형성시 상기 홀(36)의 내부에 증착되는 것을 방지하기 위해 반도체 기판(31)을 5° ~ 50°정도의 각도 기울여 증착한다.When the separator 39 is formed, the semiconductor substrate 31 is inclined at an angle of about 5 ° to about 50 ° to prevent deposition in the hole 36.

제2도 (d)를 참조하면, 상기 홀(36)의 내부에 몰리브덴 또는 텅스텐 등의 내열성 금속을 스퍼터링 또는 증착방법에 의해 증착하여 원뿔형의 팁(41)을 형성한다.Referring to FIG. 2 (d), a heat resistant metal such as molybdenum or tungsten is deposited in the hole 36 by sputtering or vapor deposition to form a conical tip 41.

이 때, 상기 팁(41)을 형성하는 내열성 금속이 분리막(39)의 상부에도 증착된다.At this time, the heat resistant metal forming the tip 41 is also deposited on the separator 39.

그리고, 상기 분리막(39)을 제거하면서 상부에 증착된 내열성 금속도 제거한다.In addition, the heat resistant metal deposited on the upper portion is removed while the separator 39 is removed.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 기판의 소정 부분에 질화막을 형성한 후 이용하여 반도체 기판의 노출된 부분을 500 ~ 10000Å정도의 깊이로 등방성으로 식각한 후 질화막이 형성되지 않은 반도체 기판의 노출된 부분을 열산화하여 형성된 필드 산화막을 이용하여 반도체 기판의 산화되지 않은 부분을 건식 방법에 의해 500 ~ 20000Å정도의 깊이로 선택적으로 등방성 식각하여 입구가 500 ~ 20000Å정도의 지름을 갖는 홀을 형성하고 이 홀의 내부에 팁을 형성한다.As described above, in the present invention, after forming a nitride film on a predetermined portion of the semiconductor substrate, the exposed portion of the semiconductor substrate isotropically etched to a depth of about 500 to 10000 mm, and then the exposed portion of the semiconductor substrate on which the nitride film is not formed. Isotropically etched the unoxidized portion of the semiconductor substrate to a depth of 500 to 20000Å by a dry method using a field oxide film formed by thermal oxidation to form a hole having a diameter of about 500 to 20,000Å. Form a tip inside.

따라서, 필드 산화막의 가장자리 부분이 두껍기 때문에 홀의 형성시 입구의 지름이 균일하게 형성되는 잇점이 있다.Therefore, since the edge portion of the field oxide film is thick, there is an advantage that the diameter of the inlet is uniformly formed when the hole is formed.

또한 기존의 광학(optical) 리쏘그래피(lithography)를 사용하여 작은 팁 구멍을 형성할 수 있고 따라서 게이트와 팁간 거리를 가깝게 함으로써 동작전압을 낮출 수 있다.Conventional optical lithography can also be used to form small tip holes, thus reducing operating voltage by bringing the gate and tip closer.

Claims (14)

반도체 기판 상부의 소정 부분에 질화막을 형성하고, 상기 반도체 기판에 질화막이 형성되지 않아 노출된 부분을 소정 깊이 식각하는 공정과, 상기 반도체 기판의 식각된 부분을 열산화하여 필드 산화막을 형성하고 상기 질화막을 제거하는 공정과, 상기 필드 산화막을 마스크로 이용하여 상기 반도체 기판의 산화되지 않은 부분을 식각하여 홀을 형성하는 공정과, 상기 필드 산화막의 상부에 게이트 전극과 분리막을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 홀의 내부에 내열성 금속으로 원뿔형의 팁을 형성하는 공정과, 상기 분리막과 이 분리막 상부에 형성된 내열성 금속을 제거하는 공정을 구비하는 진공소자의 제조방법.Forming a nitride film on a predetermined portion of the upper portion of the semiconductor substrate, etching a portion exposed by not forming a nitride film on the semiconductor substrate, and thermally oxidizing the etched portion of the semiconductor substrate to form a field oxide film and forming the nitride film Removing the oxide, etching the non-oxidized portion of the semiconductor substrate using the field oxide film as a mask, and sequentially forming a gate electrode and a separator on the field oxide film; Forming a conical tip with a heat resistant metal in the hole, and removing the separator and the heat resistant metal formed on the separator. 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판이 P형 또는 N형인 진공소자의 제조방법.The method of manufacturing a vacuum device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a P type or an N type. 제2항에 있어서, 상기 반도체 기판으로 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 및 비정질 실리콘이 조합된 것을 사용하는 진공소자의 제조방법.The method of manufacturing a vacuum device according to claim 2, wherein a single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or a combination of single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon is used as the semiconductor substrate. 제1항에 있어서, 상기질화막 형성하기 전에 얇은 패드 산화막을 형성하고 질화막이 형성되지 않는 영역의 패드 산화막을 제거하는 공정을 더 구비하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 1, further comprising forming a thin pad oxide film and removing the pad oxide film in a region where the nitride film is not formed before forming the nitride film. 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판의 노출된 부분을 500 ~ 10000Å의 깊이로 식각하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the exposed portion of the semiconductor substrate is etched to a depth of 500 to 10000 μs. 제5항에 있어서, 상기 반도체 기판을 등방성 또는 이방성으로 식각하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 5, wherein the semiconductor substrate is etched isotropically or anisotropically. 제1항에 있어서, 상기 필드 산화막을 500 ~ 20000Å의 두께로 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of manufacturing a vacuum device according to claim 1, wherein the field oxide film is formed to a thickness of 500 to 20000 kPa. 제1항에 있어서, 상기 홀을 500 ~ 20000Å의 깊이가 되도록 선택적으로 등방성 식각하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the hole is selectively isotropically etched to a depth of 500 to 20000 μs. 제8항에 있어서, 상기 홀의 입구가 500 ~ 20000Å의 지름을 갖도록 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 8, wherein the inlet of the hole is formed to have a diameter of 500 ~ 20000Å. 제1항에 있어서, 상기 분리막을 알루미늄 또는 나트륨으로 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the separator is formed of aluminum or sodium. 제10항에 있어서, 상기 분리막을 스퍼터링 또는 진공증착 방법으로 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 10, wherein the separator is formed by sputtering or vacuum deposition. 제11항에 있어서, 상기 분리막 형성시 반도체 기판을 5°~ 50°의 각도로 기울여 증착하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 11, wherein the semiconductor substrate is inclined at an angle of 5 ° to 50 ° when the separator is formed. 제1 항에 있어서. 상기 팁을 몰리브덴 또는 텅스텐의 내열성 금속으로 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 1. A method of manufacturing a vacuum device, wherein the tip is formed of a heat resistant metal of molybdenum or tungsten. 제13 항에 있어서, 상기 팁을 화학기상증착법, 스퍼터링 또는 증착방법으로 형성하는 진공소자의 제조방법.The method of claim 13, wherein the tip is formed by chemical vapor deposition, sputtering, or vapor deposition.
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