KR100189037B1 - 전계 방출 냉음극 및 그 제조방법 - Google Patents

전계 방출 냉음극 및 그 제조방법 Download PDF

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가네꼬 히사시
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Abstract

기판 상에 고저항 애피택셜층을 형성하고, 게이트 전극을 통하여 형성된 개구를 통해 고저항 애피택셜층에 이온을 주입하여 각각의 에미터에 저항층을 형성한다. 저항층 상에 에미터가 제공된다. 또한, 개구를 갖는 게이트 전극을 마스크로서 사용하여, 제1전도형의 반도체 기판에 이온을 주입하여 반도체 기판의 제1전도형과 반대인 제2전도형의 영역을 제공한다. 반도체 기판의 영역 상에 에미터가 제공된다.

Description

전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법
제1도는 제1종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 횡단면도.
제2도는 제2종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 횡단면도.
제3a도 내지 제3c도는 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 종래의 방법의 단계들을 도시한 횡단면도.
제4도는 제3종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 투시도.
제5도는 제4종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 횡단면도.
제6도 내지 제8도는 본 발명에 따른 제1 내지 제3 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 도시한 횡단면도.
제9a도 내지 제9d도는 본 발명에 따른 제1 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 방법의 단계들을 도시한 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판 2 : 고저항층
3 : 절연층 4 : 제어 전극
4a : 복수의 개구 5 : 복수의 구멍
6 : 복수의 저항층 7 : 복수의 에미터
[발명분야]
본 발명은 전계 방출 음극 장치(a field-emission cathode) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 날카로운 선단(sharpened tip)으로부터 전자를 방출하는 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[발명의 배경]
미세한 원추형 에미터와, 에미터의 바로 근처에 형성되어 에미터로부터 전류를 유도하고 그 전류를 제어하는 게이트 전극을 각각 포함하는 미세한 전계 방출 음극 장치들(fine field-emission cathodes)이 어레이 패턴으로 배열된 전계 방출 음극 장치는 Journal of Applied Physics, Vol. 39, No. 2, June 1968의 3504 및 3505 페이지에 기재되어 있다. 이 문헌에는 스핀트형(Spindt type)의 전계 방출 음극 장치가 정의되어 있는데, 열 음극 장치(thermal cathode)에 비해 전류 밀도(current density)가 더 높게 얻어지고, 방출 전자의 속도 분산(velocity dispersion)이 적은 장점이 있다. 또한, 그 전계 방출 음극 장치는 단일 전계 방출 에미터에 비해 전류 노이즈가 적고, 동작 전압이 수 십 내지 200V로 낮으며, 비교적 낮은 진공 상태에서도 동작한다는 장점이 있다.
스핀트형인 제1종래의 전계 방출 음극 장치는 미국 특허 제 4,940,916호에 기재되어 있고, 제2종래의 전계 방출 음극 장치는 일본 공개 공보 제 4-249026호에 기재되어 있으며, 제3종래의 전계 방출 음극 장치는 일본 공개 공보 제 5-47296호에 기재되어 있고, 제4종래의 전계 방출 음극 장치는 일본 공개 공보 제 5-94760호에 기재되어 있다. 제1 내지 제4종래의 전계 방출 음극 장치위 상세한 설명은 후술한다.
한편, 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 종래의 방법은 일본 공개 공보 제 5-36345호에 기재되어 있다. 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 종래의 방법도 후술 한다.
일반적으로, 전계 방출 음극 장치의 전자 방출 특성(electron-emission property)은 구조에 크게 의존한다. 예를 들어, 에미터의 선단 위치(tip position)가 게이트 전극에 대하여 1% 변위될 때, 에미터에서 방출되는 전류는 대략 5% 변화한다. 따라서, 복수의 에미터로부터 방출되는 전류를 균일하게 하기 위하여, 에미터의 높이, 에미터 선단의 곡률 반경(curvature radius). 절연층의 두께, 게이트 전극의 두께, 게이트 전극의 개구 직경(aperture diameter) 등은 전계 방출 음극 장치의 제조에 있어서 매우 정밀하게 되어야 한다. 그러나 전류 방출의 균일성(uniformity)을 제공할 때는 제조 조건을 매우 엄격하게 하여 제조 수율(fabrication yield)을 크게 저하시킨다.
이러한 단점을 해소하기 위하여, 제1 내지 제3종래의 전계 방출 음극 장치에서는 에미터 아래에 저항층 또는 비선형 소자를 배치하여 방출 전류를 균일화하는 것이 제안되었다.
그러나, 제1 내지 제3종래의 전계 방출 음극 장치 및 전계 방출 음극 장치 제조 방법에서는 아래의 설명된 것과 같은 단점이 있다.
제1종래의 전계 방출 음극 장치에 있어서, 에미터들의 밀도를 증가시키기 위해 에미터들 사이의 간격이 좁게 될 때, 각각의 에미터에 대하여 저항층이 독립적이지 못하기 때문에, 에미터 사이에 간섭이 발생하여 각각의 에미터에 대한 방출 전류를 개별적으로 제어하는 것이 어렵게 된다.
제2종래의 전계 방출 음극 장치에 있어, 각각의 에미터의 방출 전류가 정전류 소자의 동작 레벨에 도달하기 이전에, 구조의 불안정(fluctuation)에 따라 방출 전류는 분산된다. 따라서, 제2종래의 전개 방출 음극 장치는 그 음극 장치에 의해 얻어지는 모든 방출 전류를 변경시키거나 변조시키는 용도에 적합하지 않다. 또한, 정전류 소자 및 게이트 전극 개구의 위치들과 노출 마스크(exposing mask)를 정렬시킬 필요가 있다. 따라서, 고밀도의 에미터들을 갖는 전계 방출 음극 장치를 제조하는데 있어서 고정밀 노출 장치가 제공되어야 한다.
제3종래의 전계 방출 음극 장치에 있어서, 최대 저항값은 약 200kΩ으로 제한된다. 그 이유는 저항층이 금속을 포함하는 합성재료로 구성되어 있고, 그 저항층이 에미터의 일부가 되기 때문이다. 이러한 구조에서는 적은 방출 전류에 대해 충분한 전류 제한 효과(current-limitation)를 얻을 수 없다.
제4종래의 전계 방출 음극 장치에 있어서, 탄탈 산화물(tantalum oxide)의 공통 저항층 상에 에미터들이 제공되는 구조로 되어 있기 때문에, 에미터들 사이에 간섭이 발생한다.
전계 방출 음극 장치를 제조하는 종래의 방법에 있어서, 전류 방출 특성에 가장 적합한 에미터의 재료를 선택하는 것은 불가능하다. 그 이유는 에미터 재료가 실리콘으로 제한되어 있기 때문이다. 또한, 제조 공정으로 인하여 작은 에미터 간격과 게이트 개구의 직경을 형성하는 것은 어렵다.
[발명의 요약]
따라서, 본 발명의 목적은 각각의 에미터에 대하여 방출 전류가 효과적으로 제어되는 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 응용에 제한 받지 않고, 고정밀도의 노출 장치가 제공되지 않는 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 에미터가 특정 재료를 사용하는 것에 제한 받지 않는 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전류 제한 효과를 방출 전류값의 넓은 범위에서 얻을 수 있는 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1관점에 따라, 전계 방출 음극 장치는, 반도체 기판; 반도체 기판 상에 제공된 고저항 반도체층; 날카로운 선단을 가지고, 고저항 반도체층 상에 제공된 전자 방출 전극, 고저항 반도체층 상에 제공되고, 전자 방출 전극 부근의 구멍(cavity)을 갖는 절연층과; 절연층 상에 제공되고, 전자 방출 전극 부근의 개구(aperture)를 갖는 제어 전극을 포함하고; 고저항 반도체의 불순물 농도는 방출 전극 아래의 영역이 고저항 반도체층의 나머지 영역보다 더 높게 된다.
본 발명의 제2관점에 따라, 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 제조 방법은, 반도체 기판 상에 고저항 반도체등, 절연층 및, 게이트 전극을 연속으로 형성하는 단계; 절연층 및 게이트 전극을 통해 연장하는 구멍(cavity)을 형성하는 단계; 상기 구멍이 형성된 게이트 전극을 마스크로서 이용하여 고저항 반도체층에 이온을 주입 단계로서, 고저항 반도체층의 전도형(conductivity type)과 동일한 전도형의 고불순물 농도 영역을 제공하는 주입 단계 및; 고불순물 농도 영역 상에 전자를 방출하기 위한 전극을 제공하는 단계를 포함한다.
[양호한 실시예에 대한 설명]
본 발명에 따른 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 설명하기 전에 상술한 종래의 전계 방출 음극 장치 및 그 제조 방법을 설명한다.
제1도는 미국 특허 제 4,940,916호에 기재되어 있는 스핀트형 제1종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 도면으로, 절연 기판(101), 절연 기판(101)상에 증착된 얇은 절연막(111), 얇은 절연막(111)상에 제공된 에미터 전극(121), 에미터 전극(121)상에 제공된 저항층(106), 막 증착 공정에 의하여 저항층 상에 형성된 약 1㎛ 높이를 갖는 미세한 원추형 에미터(107), 구멍(103a)만큼 한정된 에미터 부근의 절연층(103), 개구(aperture)(104a)를 갖도록 절연층(103)상에 제공된 게이트 전극(104)과, 스페이스(109)에 의하여 에미터(107)와 다른 에미터(도시하지 않음)와 공통이 되도록 게이트 전극(104)상에 제공된 애노드(108)를 포함한다.
상기 음극 장치에 있어서, 에미터 전극(121) 과 에미터(107)는 전기적으로 접속되어 있고, 에미터(107)와 게이트 전극(104)의 양단에는 약 100V 전압이 인가된다. 절연층(103)의 두께는 약 1㎛이고, 게이트 전극(104)의 개구(104a)의 직경은 약 1㎛로 정도로 좁게 되어 있다. 에미터(107)의 선단은 큰 전계가 인가되도록 매우 날카롭게 되어 있다. 인가되는 전계가 2 내지 5×107V/cm 이거나 보다 크게 될 때, 에미터(107)의 선단으로부터 전자들이 방출된다. 에미터(107)로부터 전자들이 방출될 때, 에미터(107) 바로 아래의 저항층(106)을 통해 에미터 전극(121)에서 에미터(107)로 전자들이 흐른다. 그들로부터 대량의 전자들이 방출되는 경우에, 저항층(106) 양단의 전압 강하는 에미터(107)의 선단과 게이트 전극(104) 양단 전압보다 낮게 증가하기 때문에, 에미터에서 방출되는 전자의 양은 감소된다. 이러한 네가티브-피드백 동작은 저항층(106)의 두 측면에 양단에 걸리는 전압 강하로 인하여 발생한다. 결과적으로, 각각의 에미터에 대한 방출 전류의 변화는 작게 되어 방출 전류의 균일성을 개선시킨다.
제2도는 일본 공개 공보 제 4-249026호에 기재된 제2종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 도면이고, 기판(201), 에미터 전극(221), 구멍(203a)을 갖는 절연층(203), 개구(203a)를 갖는 게이트 전극(204), 에미터(207) 및, 정전류 소자(206)를 포함하고, 에미터(207)에서 방출되는 전류의 양은 정전류 소자(206)에 의해 일정하게 되도록 제어한다.
제3a도 내지 제3c도는 일본 공개 공보 제 5-36345호에 기재된 전계 방출 음극 장치 제조 방법을 도시한 도면이다. 이 방법은, 제3a도에 도시된 바와 같이, 고저항 에피택셜층(316)과 저저항 에피택셜층(317)을 실리콘 기판(301)상에 연속적으로 제공하는 단계와, 실리콘 산화막(91)과 실리콘 질화막(92)의 2-층 마스크를 저저항 에피택셜층(317)상에 각각 제공하는 단계를 포함한다. 그런 다음에, 상기 방법은, 제3b도에 도시된 바와 같이, 2-층 마스크를 사용하여 고저항 및 저저항 에피택셜층(316 및 317)을 에칭하는 단계와, 2-층 마스크를 사용하여 저저항층(317)에 의해 형성된 에미터(307)와 고저항층(316)에 의해 형성된 저항층(306) 부근의 구멍(303a)을 갖는 절연층(303)을 제공하고, 마지막으로 제3c도에 도시된 바와 같이, 2-층 마스크를 제거하는 단계를 실행한다.
따라서, 제조된 전계 방출 음극 장치에 있어서, 저항층(306) 양단의 전압 강하는 방출 전류의 량에 의존하지 얻어지고, 방출 전류의 균일성을 제공한다.
제4도는 일본 공개 공보 제 5-47296호에 기재된 제3종래의 전계 방출 음극 장치를 도시한 도면으로, 실리콘과 몰리브덴으로 구성된 합성 재료 기판(401), 저항층(406), 몰리브덴의 원추형 에미터(407), 구멍(405)을 갖는 절연층(403) 및, 개구(404a)를 갖는 게이트 전극(404)을 포함한다.
이러한 전계 방출 음극 장치에 있어서, 절연층(406) 양단의 전압 강하는 방출 전류의 량에 의존하여 발생하여 방출 전류의 균일성을 향상시킨다.
제5도는 일본 공개 공보 제 5-94760호에 기재된 제4종래의 방출 음극 장치를 도시한 도면으로, 유리기판(501), 에미터 전극(511), 탄탈층(tantalum layer)(521), 탄탈 산화층(506), 구멍(505)을 갖는 절연층(503), 게이트 전극(504) 및 에미터(507)를 포함한다.
이러한 전계 방출 음극 장치에 있어서, 탄탈층(521)은 양극-산화되어 정밀한 두께를 갖는 탄탈 산화층(506)을 제공한다. 그로 인해, 얻어진 탄탈 산화층에 따라, 방출 정전류 특성을 기대한다.
다음, 제1 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 제6도 참조하여 설명한다.
상기 전계 방출 음극 장치는 실리콘 기판(1), 고저항 에피택셜층(2), 미세한 구멍(5)을 갖는 절연층(3), 개구(4a)를 갖는 게이트 전극(4), 에피택셜층(2)을 통하여 기판(1)에 접촉되어 구멍(5)의 직경과 동일한 폭을 가지도록 형성된 저항층(6)과 저항층(6)에 제공된 에미터(7)를 포함하여, 에미터(7)는 저항층(6)을 통해 기판(1)에 전기적으로 접속된다. 물론, 스페이스를 통해 에미터(7)에 대향하는 애노드(도시되지 않음)가 형성되어, 어레이 배열된 전계 방출 음극 장치들 중 하나인 전계 방출 유닛을 제공한다.
상기 전계 방출 음극 장치에 있어서, 에미터(7)는 텅스텐, 몰리브텐 등과 같은 열적으로 안정된 금속으로 형성되고, 절연층(3)은 예를 들어, 열적 실리콘 산화막(SiO2)으로 되어 있다. 개구(4a)의 직경은 약 1㎛이고, 에미터(2)의 높이는 약 1㎛이며, 절연층(3)의 두께는 약 0.8㎛이고, 게이트 전극(4)의 두께는 약 0.2㎛이며, 에피택셜층(2)의 두께는 약 1㎛이다. 음극 장치를 동작시키기 위해서는 기판(1)의 전위에 따라 게이트 전극(4)상에 수십 내지 100V 전압이 인가된다.
에피택셜층(2)의 불순물 농도는 가능한 낫게, 예를 들어 1013/㎤보다 낮은 정도로 되어 있고, 절연층(6)의 불순물 농도는 약 1014/㎤으로 설정된다. 예를 들어, 상술한 농도의 저항층이 불순물로서 인(phosphor)을 포함하는 n-에피택셜층으로 형성될 때, 저항층의 저항성은 약 500Ω이 된다. 따라서, 1㎛두께와 1㎛ 직경을 가지도록 원통형으로 된 저항층의 저항값은 약 100kΩ이 되기 때문에, 100㎂ 전류가 흐를 때, 방출 전류 또는 방전 전류를 제한하도록 약 10V의 전압 강하가 발생한다. 이러한 구조에 있어서, 제6도의 참조 번호(6)로 표시된 것처럼, 저항층의 표면의 근처의 불순물 농도를 그 나머지 영역보다 크게 하여, 저항층(6)과 에미터(7) 사이에 안정된 오믹 접촉(ohmic contact)을 제공할 필요가 있다.
동작에 있어서, 에미터(7)의 선단으로부터 전자들이 방출되기 때문에, 저항층의 두 측면 양단에서 전압 강하가 발생하여, 에미터(7)의 선단에서 전압을 상승시킨다. 따라서, 에미터(7)와 게이트 전극(4) 양단의 전압은 동등하게 낮아진다. 이때, 심지어 게이트 전극(4)과 에미터 사이에 방전이 발생하여 전류가 흐르기 시작한다 할지라도, 방전 전류는 저항층(6)의 두 측면 양단의 전압 강하에 의해 제한된다. 만약 그렇지 않으면, 방전을 계속하는데 필요한 전압은 유지되지 않는다. 이 결과, 짧은 시간에 방전이 중지된다. 이러한 이유로, 음극 장치에서 브레이크-다운(break-down)의 가능성은 현저하게 낮아진다.
제7도는 제2 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 도시한 도면이고, 제1실시예에서 사용된 동일한 참조 부호는 동일한 부분을 나타내고, 제1실시예에서 사용된 치수와 재료들도 동일하게 되어 있다.
제2 양호한 실시예에 있어서, 저항층(6)은 기판(1)에 도달하지 않고 에피택셜층(2)에서 종료된다. 이러한 구조에서는 방출 전류가 저항층(6)과 에피택셜층(2)을 통하여 에미터(7)에서 기판(1)으로 흐른다. 제7도에 알 수 있는 바와 같이, 저항층(6)과 기판(1) 사이에 끼워진 에피택셜층(2) 영역의 두께는 충분히 얇기 때문에, 에미터(7)와 다른 에미터들(도시되지 않음)은 양호하게 분리되고, 전압 강하에 필요한 저항값은 고저항 에피택셜층(2)의 저항값에 의해 부분적으로 부담된다. 따라서, 고감도의 전류 제한 효과를 얻는다.
제8도는 제3 실시예의 전계 방출 음극 장치를 도시한 도면으로, 제1 양호한 실시예에서 사용된 동일한 참조 부호는 동일한 부호를 나타내고, 치수 및 재료들도 제1 실시예와 동일하게 되어 있다.
제3 실시예에 있어서, 에피택셜층(2)은 제공되지 않고, 저항층(6)은 n-전도형의 실리콘 기판(1)에 형성된 p-반도체 영역(8)으로 대치된다. 제8도에 명확하게 도시된 것처럼, 에미터(7)와 기판(1)은 p-영역(8)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
다음, 제1 양호한 실시예의 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 방법을 제9a도 내지 제9d도를 참조하여 설명한다.
제9a도에 있어서, 고저항 에피택셜층(2), 절연층(3) 및 게이트 전극이 연속으로 실리콘 기판(1)상에 형성된다.
제9b도에 있어서, 리소그래피 처리(lithography process)를 사용하여 절연층(3)과 게이트 전극(4)의 부분들을 제거하여 구멍(5)을 형성한다.
제9c도에 있어서, 게이트 전극(4)을 마스크로서 이용하여, 기관(1)의 전도성과 동일한 전도성을 애피택셜층(2)에 할당하는 불순물 원소의 이온들을 에피택셜층(2)에 주입하여 저항층(6)을 제공한다. 이 단계에서, 에피택셜층(2)의 저항값은 에피택셜층의 전체 두께 또는 일부 두께에 의해 변경되는데, 에피택셜층(2)에 주입되는 이온 빔에 대하여 기판(1)을 경사지게 하고, 그 기판(1)을 소정의 속도로 회전시켜, 게이트 전극(4)의 개구(4a)보다 더 넓은 에피택셜층(2)의 영역을 통하여 이온들을 주입시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, n-전도형의 인 이온이 에피택셜층(2)에 주입되면, 600keV, 800keV, 1,000keV의 3단계 에너지를 이온들에 인가하여 1014/㎤의 인 이온 농도를 얻는다.
제9d도에 있어서, 이온 빔의 가속 전압을 50keV 이하로 낮게 하여 대량의 이온들을 주입함으로써, 저항층(6)의 상부 표면 영역의 불순물 농도는 높게 되어 에미터(7)와 저항층(6) 사이에 안정된 접촉을 제공한다. 에미터(7)는 이미 공지된 기상 증착(vapor-phase deposition)에 의해 저항층(6) 상에 형성된다.
상술한 바와 같이, 에피택셜층 성장과 이온 주입을 위한 공정만이 요구되어 전계 방출 음극 장치 제조 방법을 간단하게 할 수 있다. 다시 말해, 상술한 단계들에 미세한 구조를 형성하기 위한 다른 단계는 부가되지 않으며, 여기 저항층은 종래의 기본적인 구조로 제공된다.
상술한 단계들은 제1 내지 제3 양호한 실시예에서 전계 방출 음극 장치 제조 방법에 적용되는데, 여기서 저항층(6)과 p-영역(8)은 자기-정합(self-alignment)으로 형성되어 고정밀도를 필요로 하는 마스크의 위치 지정을 생략한다.
양호한 실시예에 있어서, 고저항 반도체 에피택셜층(2)은 폴리실리콘층과 같은 고저항 다결정층 및 비결정층과 같은 반도체층 중 하나로 대체될 수 있다.
비록, 본 발명을 특정 실시예를 통해서 설명되었지만, 첨부된 특허 청구 범위는 제한되는 것이 아니라 본원의 기본적 사상 내에서 본 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 모든 변경 및 대안 구조를 구현하는 것으로서 기재되어 있다.

Claims (6)

  1. 소정의 패턴으로 배치된 복수의 에미터에 소정의 전계를 인가하여 상기 복수의 에미터로부터 전자를 방출시키는 전계 방출 음극 장치에 있어서, 반도체 기판(1) 상에 형성된 고저항층(2); 상기 복수의 에미터(7)의 각각의 에미터(7) 마다에 독립하여 상기 고저항층(2) 중에 형성되고, 그 표면에 상기 각각의 에미터(7)를 갖는 복수의 저항층(6); 상기 고저항층(2) 상에 형성되고, 상기 복수 에미터(7)를 위치시키는 복수의 구멍(5)을 갖는 절연층(3)과; 상기 절연층(3) 상에 형성되고, 상기 복수의 에미터(7)로부터 방출된 전자를 통과시키는 복수의 개구(4a)를 갖는 제어 전극(4)을 포함하고, 상기 복수의 저항층(6)은 상기 각각의 에미터(7)에 인접한 표면의 불순물 농도가 다른 부분의 불순물 농도보다 높고, 그로 인해, 상기 각각의 에미터(7)와 안정된 오믹 접촉을 제공하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고저항층은 에피택셜층, 다결정층 및 비결정층 중 하나인 전계 방출 음극 장치.
  3. 소정의 패턴으로 배치된 복수의 에미터에 소정의 전계를 인가하여 상기 복수의 에미터로부터 전자를 방출시키는 전계 방출 음극 장치에 있어서, 제1전도형 반도체 기판(1); 상기 복수의 에미터(7)의 각각의 에미터(7)마다에 독립하여 상기 반도체 기판(1) 중에 형성되고, 그 표면에 상기 각각의 에미터(7)를 갖는 제2전도형의 복수의 반도체 영역(8); 상기 반도체 기판(1) 상에 형성되고, 상기 복수의 에미터(7)를 위치시키는 복수의 구멍(5)을 갖는 절연층(3)과; 상기 절연층(3) 상에 형성되고, 상기 복수의 에미터(7)로부터 방출된 전자를 통과시키는 복수의 개구(4a)를 갖는 제어 전극(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 음극 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어 전극 아래의 영역의 불순물 농도는 상부 표면 영역이 나머지 영역보다 더 높게 되어 있는 전계 방출 음극 장치.
  5. 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 방법에 있어서, 고저항 반도체층, 절연층 및 게이트 전극을 반도체 기판 상에 연속으로 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 절연층을 통하여 연장하는 구멍을 형성하는 단계; 상기 고저항 반도체층의 전도형과 동일한 전도형의 고분순물 농도 영역을 제공하기 위하여, 상기 구멍이 형성된 상기 게이트 전극을 마스크로서 사용하여 상기 고저항 반도체층에 이온을 주입하는 단계와; 상기 고불순물 농도 영역 상에 전자 방출 전극을 제공하는 단계를 포함하는 전계 방출 음극 장치 제조 방법.
  6. 전계 방출 음극 장치를 제조하기 위한 방법에 있어서, 절연층 및, 게이트 전극을 연속으로 반도체 기판 상에 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 절연층을 통하여 연장하는 구멍을 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 전도형과 반대되는 전도형의 영역을 제공하기 위하여, 상기 구멍이 형성된 게이트 전극을 마스크로서 사용하여 상기 반도체 기판에 이온을 주입하는 단계와; 상기 이온이 주입된 반도체 기판의 영역 상에 전자 방출 전극을 제공하는 단계를 포함하는 전계 방출 음극 장치 제조 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0716438A1 (en) * 1994-12-06 1996-06-12 International Business Machines Corporation Field emission device and method for fabricating it
JP2897671B2 (ja) * 1995-01-25 1999-05-31 日本電気株式会社 電界放出型冷陰極
JP3080004B2 (ja) * 1996-06-21 2000-08-21 日本電気株式会社 電界放出型冷陰極およびその製造方法
WO1998034265A1 (fr) * 1997-02-04 1998-08-06 Leonid Danilovich Karpov Mode de preparation d'un appareil a resistances du type planar
FR2766011B1 (fr) * 1997-07-10 1999-09-24 Alsthom Cge Alcatel Cathode froide a micropointes
JP3595718B2 (ja) * 1999-03-15 2004-12-02 株式会社東芝 表示素子およびその製造方法
WO2007041428A2 (en) * 2005-09-30 2007-04-12 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Process to fabricate integrated mwir emitter
JP2007294126A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Canon Inc 電子放出素子、電子源、画像表示装置、及び、電子放出素子の製造方法
US8866068B2 (en) 2012-12-27 2014-10-21 Schlumberger Technology Corporation Ion source with cathode having an array of nano-sized projections

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5756384A (en) * 1980-09-19 1982-04-03 Tokyo Shibaura Electric Co Manufacture of ceramic heat transmitting body
DE3243596C2 (de) * 1982-11-25 1985-09-26 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Bildern auf einen Bildschirm
JPS63122161A (ja) * 1986-11-12 1988-05-26 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
FR2623013A1 (fr) * 1987-11-06 1989-05-12 Commissariat Energie Atomique Source d'electrons a cathodes emissives a micropointes et dispositif de visualisation par cathodoluminescence excitee par emission de champ,utilisant cette source
US5142184B1 (en) * 1990-02-09 1995-11-21 Motorola Inc Cold cathode field emission device with integral emitter ballasting
JPH04100239A (ja) * 1990-08-20 1992-04-02 Oki Electric Ind Co Ltd バイポーラ・トランジスタの製造方法
JP2626276B2 (ja) * 1991-02-06 1997-07-02 双葉電子工業株式会社 電子放出素子
JPH0536345A (ja) * 1991-07-25 1993-02-12 Clarion Co Ltd 電界放射型冷陰極の作製方法
JPH0547296A (ja) * 1991-08-14 1993-02-26 Sharp Corp 電界放出型電子源及びその製造方法
JP2720662B2 (ja) * 1991-09-30 1998-03-04 双葉電子工業株式会社 電界放出素子及びその製造方法
US5371431A (en) * 1992-03-04 1994-12-06 Mcnc Vertical microelectronic field emission devices including elongate vertical pillars having resistive bottom portions
JP2636630B2 (ja) * 1992-04-20 1997-07-30 双葉電子工業株式会社 電界放出素子及びその製造方法
US5451830A (en) * 1994-01-24 1995-09-19 Industrial Technology Research Institute Single tip redundancy method with resistive base and resultant flat panel display

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US5557160A (en) 1996-09-17
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