KR100199923B1 - 화산형 3극 팁 에미터 제조방법 - Google Patents

Abstract

화산형(Volcano type) 3극 팁 에미터 제조방법이 개시된다. 화산형의 3극 팁 에미터에서, 0.1

Description

화산형(Volcano type) 3극 팁 에미터 제조방법

본 발명은 화산형(Volcano type) 3극 팁 에미터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 저전압에서 전자를 보다 효율적으로 전계 방출시키고, 보다 편리하고 대량으로 제조할 수 있는 화산형 3극 팁 에미터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 게이트 전극에 전압을 인가하여 팁에 전계를 집중시켜 전자를 방출하는 전계 방출형 디스플레이의 3극 팁 에미터에는 제1도에 도시된 바와 같은 실리콘 3극 팁 에미터 또는 금속 3극 팁 에미터가 있다. 그러나, 상술한 실리콘 3극 팁 에미터 또는 금속 3극 팁 에미터는 제조공정이 복잡하고, 인가되는 게이트 전압이 높아야 하는 문제점이 있다.

또 다른 전계 방출형 디스플레이의 3극 팁 에미터로서, 상술한 종래의 실리콘 또는 금속이 3극 팁 구조의 표면에 다이아몬드로 코팅을 함으로써, 게이트 전극에 전압을 인가할 때, 전자를 쉽게 방출할 수 있도록 하였다.

제1는 종래의 실리콘 또는 금속 3극 팁 에미터를 나타낸 것으로서, 실리콘 기판(1)에 형성된 팁 주위에 절연층(2)과 금속층(3)이 형성되어 있는 실리콘 또는 금 속의 3극 팁 에미터가 도시되어 있다.

그러나, 상기 실리콘 또는 금속 3극 에미터는 제조공정이 복잡하고 게이트 전압이 높아야 하는 문제점이 있다.

제2도는 제1도에 도시된 종래의 실리콘 또는 금속의 3극 팁 에미터에 다이아몬드(4)를 코팅한 3극 팁 에미터를 나타낸 것으로써, 에미터 표면에 다이아몬드가 코팅되어 있으므로, 전자방출은 용이하지만 제조공정이 복잡하고 재현성이 떨어지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘 기판 상부에 화산형의 팁을 형성할 때, 0.1이하의 선폭을 가지는 도우넛 모양의 마스크 패턴을 형성한 후, 하부의 실리콘 기판을 식각하여, 화산형 3극 팁 에미터를 제조함으로써, 통상의 마스크로써 용이하고 재현성있게 화산형 팁을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 게이트 전극에 전압을 인가할 때, 다량의 전자를 방출시키는 것을 목적으로 한다.

제1도는 종래의 실리콘 3극 팁 에미터의 정단면도.

제2도는 종래의 실리콘 3극 팁 에미터의 팁 표면에 다이아몬드를 코팅한 상태를 나타내는 3극 팁 에미터의 정단면도.

제3a도 내지 제3h도는 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터를 제조하는 공정을 순차적으로 나타내는 3극 팁 에미터의 정단면도.

제4도는 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실리콘 기판 2 : 절연층

3 : 금속층 4 : 다이아몬드 박막

5 : 포토레지스트 층 6 : 열산화막

6' : 마스크 패턴 7 : 샤프닝 산화막

8 : 광마스크 패턴

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은

() 실리콘 기판 상부에 식각저지 마스크 층 및 포토레지스트 층을 순차적으로 코팅하는 단계;

()도트형 패턴이 형성된 광마스크를 통하여 상기 포토 레지스트층을 과다노광시키는 단계;

()상기 과다 노광된 포토 레지스트층을 현상하여 도우넛 형태의 포토 레지스트 패턴을 남기는 단계;

() 상기 도우넛 형태의 포토 레지스트 패턴을 사용하여 도우넛 형태의 식각저지 마스크층을 식각하는 단계;

() 상기 식각공정에 의해 형성된 도우넛 형태의 식각저지 마스크 패턴을 사용하여 실리콘 기판을 소정 깊이로 식각한 후, 상기 실리콘 표면을 따라 샤프닝 산화막을 형성하는 단계;

() 전체구조 상부에 절연층과 게이트 금속층을 순차적으로 증착하고, 마스크 패턴과 그 상부의 절연층과 게이트 금속층을 제거하는 단계; 그리고

() 실리콘 표면을 따라 형성된 샤프닝 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 화산형(Volcano type) 3극 팁 에미터 제조방법을 제공한다.

상기 화산형(Volcano type) 3극 팁 에미터 제조방법에 의하면, 통상의 마스크를 이용하여 용이하고 재현성있게 화산형 팁을 제조할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제3a도 내지 제3h도는 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터를 제조하는 공정을 순차적으로 나타낸 것이다.

제3a도 내지 제3h을 참조하여 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터를 제조하는 공정을 보다 상세히 설명하면, 제3a도에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(1)상에 열산화막(6)을 형성한 후, 그 상부에 포토레지스트층(5)을 형성한다.

이어 제3b도에 도시한 바와 같이, 상기 포토 레지스트층(5) 상에 도트(dot) 형상의 광마스크 패턴(8)을 이용하여 빛을 과다노광시킨다. 이때 바람직하게는 상기 도트모양의 광마스크 패턴(8)은 노광되는 빛을 차단하기 위해 크롬(Cr)이 형성되고, 형성된 크롬의 외주면에 도달한 빛은 회절되어 도시한 바와 같이 패턴화될 형상의 내부 깊숙히 침투하게 된다.

이어 제3c도에 도시한 바와 같이, 과다노광을 통해 형성된 포토레지스트층(5)은 상부에서 보았을 때 도우넛 형상의 패턴화된 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이때 엣지로부터 회절되는 빛이 중복되게 조사되는 중심부분은 깊숙히 패터닝될 것은 자명한 일이다.

이어 제3d도에 도시한 바와 같이, 열산화막층을 식각하여 0.1이하의 선폭을 가지는 도우넛 형상의 열산화막 패턴(6')을 형성하고 상기 포토레지스트 패턴(5)과 열산화막 패턴(6')을 제외한 나머지 부분은 제거하고, 제3e도에 도시한 바와 같이, 형성된 도우넛 형상의 포토레지스트 패턴(5)을 리프트 오프시키고, 소정 깊이로 식각한다.

다음에, 제3e도에서와 같이, 마스크 패턴(6')하부의 실리콘 기판(1)을 에칭한 후, 제3f도에서와 같이, 실리콘 기판(1) 표면을 따라, 샤프닝 산화막(7)을 형성한다.

그후, 제3g도에서와 같이, 전체구조 상부에 절연층(2)과 금속층(3)을 차례로 증착하고 팁 상부의 샤프닝 산화막(7)과 마스크 패턴(6') 및 절연층(2)과 금속층(3)을 제거하여, 제3h도에서와 같이 화산형 3극 팁 에미터를 완성한다.

제4도는 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터의 평면도로서, 실리콘 기판(1)상에 형성되는 3극 팁이 화산형으로 형성되어 있다.

본 발명의 구성에 대하여 제4도를 참조로 하여 좀더 상세하게 설명하면, 실리콘 기판(1)상부에 화산형의 팁이 형성되어 있고 분화구(10)의 밖과 안쪽에 절연층(2)과 금속층(3)인 게이트 전극이 증착되어 있다. 실리콘 기판은 n-타입으로 도핑(doping)되어 있고 게이트전극에 전압을 인가하며 전자를 방출한다. 게이트 전극 하부의 절연층(2)은 게이트 전극과 팁 사이에 누설전류가 생기지 않게 하고 높은 전장의 형성을 위한 고전압에도 파괴되지 않게끔 두껍게 증착되어 있다. 금속층(3)인 게이트 전극은 저항이 낮은, 몰리브듐(Mo), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속을 사용하였다.

본 발명 소자의 작동 순서는 팁 하부에 연결된 음극에 전극이 연결되어 있어서 전자를 계속적으로 공급하고, 게이트전극에 전압을 인가할 때, 화산형의 팁 주위에 전장이 형성된다. 상기 전장은 팁의 전자가 터널링(tunneling)을 일으킬 수 있도록 크게 될 때 전자가 방출된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 통상의 마스크를 이용하여 용이하고 재현성있게 화산형 팁을 제조할 수 있을 뿐 아니라, 게이트 전극에 전압을 인가할 때, 다량의 전자를 방출시킬 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 화산형 팁을 통상의 마스크를 가지고 콘택 방법으로 제조할 수 있으며, 종래의 화산형 팁에 제조방법에 비하여 상당히 용이하게 제조할 수 있으며, 재현성이 높다. 또한 종래의 3극 에미터보다 다량의 전자를 방출할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 화산형 3극 팁 에미터는 열처리 없는 3극 에미터로도 제조할 수 있으며, 표시소자, 센서, 초고속회로, 초고주파 응답회로 등에 사용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. () 실리콘 기판 상부에 식각저지 마스크 층 및 포토레지스트 층을 순차적으로 코팅하는 단계; () 도트형 패턴이 형성된 광마스크를 통하여 상기 포토 레지스트층을 과다노광시키는 단계; () 상기 과다 노광된 포토 레지스트층을 현상하여 도우넛 형태의 포토 레지스트 패턴을 남기는 단계; () 상기 도우넛 형태의 포토 레지스트 패턴을 사용하여 도우넛 형태의 식각저지 마스크층을 식각하는 단계; () 상기 식각공정에 의해 형성된 도우넛 형태의 식각저지 마스크 패턴을 사용하여 실리콘 기판을 소정 깊이로 식각한 후, 상기 실리콘 표면을 따라 샤프닝 산화막을 형성하는 단계; () 전체구조 상부에 절연층과 게이트 금속층을 순차적으로 증착하고, 마스크 패턴과 그 상부의 절연층과 게이트 금속층을 제거하는 단계; 그리고 () 실리콘 표면을 따라 형성된 샤프닝 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 화산형 3극 팁 에미터 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 도트형의 광마스크 패턴은 0.1이하의 선폭을 가지는 도우넛 형태인 것을 특징으로 하는 화산형 3극 팁 에미터 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 도트형의 광마스크 패턴 내부는 빛을 차단하기 위해 크롬이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화산형 3극 팁 에미터 제조방법.