KR100257704B1 - 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법 - Google Patents

실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100257704B1
KR100257704B1 KR1019960007333A KR19960007333A KR100257704B1 KR 100257704 B1 KR100257704 B1 KR 100257704B1 KR 1019960007333 A KR1019960007333 A KR 1019960007333A KR 19960007333 A KR19960007333 A KR 19960007333A KR 100257704 B1 KR100257704 B1 KR 100257704B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tip
silicide
silicon
emitter
forming
Prior art date
Application number
KR1019960007333A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970067474A (ko
Inventor
김한
최영환
최정옥
정효수
Original Assignee
김덕중
사단법인고등기술연구원연구조합
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김덕중, 사단법인고등기술연구원연구조합 filed Critical 김덕중
Priority to KR1019960007333A priority Critical patent/KR100257704B1/ko
Publication of KR970067474A publication Critical patent/KR970067474A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100257704B1 publication Critical patent/KR100257704B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2209/00—Apparatus and processes for manufacture of discharge tubes
    • H01J2209/01—Generalised techniques
    • H01J2209/012—Coating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘 팁 필드 에미터의 실리콘 팁 표면에 자기정렬 구조를 유지할 수 있는 샐리사이드 공정을 이용하여 실리사이드를 코팅함으로써, 전자방출에 필요한 게이트 전압을 낮추고. 전자방출 밀도를 증가시키며, 에미션의 균일도가 향상된 실리사이드가 실리콘 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터를 제공한다.

Description

실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법
제1(a)도 내지 제1(d)도는 종래의 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.
제2도는 종래의 실리콘 팁 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자를 나타낸 단면도.
제3(a)도 내지 제3(g)도는 본 발명에 따른 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 팁 표면에 실리사이드가 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자를 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100,200 : 하부기판 101,201 : 확산층
102,202 : 캐소드 전극 103,203 : 실리콘 팁 에미터
104,204 : 마스크 105,205 : 절연체
106,206 : 게이트 전극 107,209 : 형광체
109,211 : 상부기판 108,210 : 애노드 전극
109,213 : 게이트 전압 110,212 : 애노드 전압
111,213 : 게이트 전압 207 : 금속
208 : 실리사이드
본 발명은 실리콘 팁 필드 에미터에 관한 것으로, 특히 실리콘 팁 에미터 상부에 금속 실리사이드가 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 실리콘 팁 필드 에미터는 제1(a)도 및 제1(d)도에 도시된 공정에 의해 제조되며, 제조된 필드 에미터를 이용한 전계방출 표시소자는 제2도에 도시된 바와 같다. 먼저 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정을 도면을 참조하여 설명하면 제1(a)도는 하부기판(100)을 이루는 P형 실리콘 웨이퍼에 N형 도펀트로 인(Phosphorous) 이온을 주입한 후 확산시켜 팁 에미터(103)와 캐소드 전극(102)을 형성할 수 있는 두께로 확산층(101)을 형성하고, 상기 확산층(101) 상부에 실리콘 팁 에미터(103)를 제조하기 위한 실리콘 산화막(SiO2) 마스크(104)를 형성한 공정을 나타낸 것이다. 제1(b)도는 상기 마스크(104) 하부의 확산층(101)을 반응성 이온식각법으로 등방성 식각하여 캐소드 전극(102)과 실리콘 팁(103)을 형성하고, 형성된 실리콘팁(103) 표면을 샤프닝 산화공정으로 팁 선단을 날카롭게한 공정을 나타낸 것이다. 제1(c)도는 노출된 캐소드 전극(102) 상부와 실리콘 산화막 마스크(104) 상부로 부터 절연체(105)와 게이트 전극(106)을 순차적으로 증착한 공정을 나타낸 것이고, 제1(d)도는 상기 실리콘 산화막 마스크(104)를 습식 식각법으로 제거하여 최종적으로 3극 실리콘 팁 필드 에미터가 완성된 것을 나타낸 것이다.
제2도는 상기 실리콘 팁 필드 에미터를 갖는 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로써, 하부기판(100)에는 제1(a)도 내지 제1(d)도의 공정에 의해 제조된 실리콘 팁 필드 에미터가 형성되어 있고, 상부기판(109)에는 애노드 전극(108)과 화소단위의 형광체(107)가 형성되어 있으며, 상부기판(109)과 하부기판(100) 사이의 공간은 스페이서(도시되지 않음)에 의해 유지된다. 상기 전계방출 표시소자의 게이트 전극(106)에 게이트 전압(Vg;111)을 인가하면 팁 에미터(103)와 게이트 전극(106) 사이에 전기장이 작용하여 팁(103) 선단에서 전자가 방출되고, 상기 방출된 전자는 애노드전극(108)에 인가된 애노드 전압(Va;110)에 의해 가속되어 형광체(107)를 자극함으로써, 전계방출 표시소자의 기능을 수행하게 된다.
그러나, 종래의 실리콘 팁 필드 에미터는 실리콘이 금속에 비하여 에미션 전류밀도가 작기 때문에 전계방출형 디스플레이에 응용시 휘도(Brightness)가 떨어지는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 금속과 같은 전기전도도가 우수한 물질을 실리콘 팁 에미터 표면에 코팅 함으로써, 팁 에미터의 일함수(Workfunction)를 낮추어 전류-전압 특성을 향상시키려는 연구가 있어왔다. 그러나 팁 에미터의 자기정렬구조(Self-Aligned Structure)를 유지하면서 에미터의 표면에 이종의 물질을 코팅하는 방법이 구체적으로 제시된 바가 없다.
따라서 본 발명은 실리콘 팁 에미터의 자기정렬구조를 유지하면서 일함수를 낮추기 위하여 실리콘 팁 에미터 표면에 금속 실리사이드층을 형성함으로써 필드 에미터의 전류-전압 특성 및 에미터의 균일도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 P형 실리콘 웨이퍼 상부에 N형 도펀트로 인(Phosphorous) 이온을 주입한 후 확산시켜 확산층을 형성하는 단계와, 상기 확산층 상부에 실리콘 산화막 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크 하부의 확산층을 반응성 이온식각법으로 등방성 식각하여 캐소드 전극과 팁을 형성하는 단계와, 상기 팁 선단을 샤프닝산화공정에 의해 날카롭게 형성하는 단계와, 상기 노출된 캐소드 전극과 실리콘 산화막 마스크 상부에 절연층과 게이트 전극을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 팁 상부의 실리콘 산화막을 제거하는 단계와, 상기 게이트 전극과 팁 에미터 상부에 실리사이드의 재료로 사용될 금속을 증착하는 단계와, 상기 팁 에미터 표면에 실리사이드를 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극과 실리사이드 상부의 금속을 제거하는 단계를 포함하는 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드에미터의 제조방법을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제3(a)도 내지 제3(g)도는 본 발명에 따른 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 것으로써, 제3(a)도 내지 제3(d)도는 상술한 종래의 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정과 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 제3(e)도는 상기 공정들에 의해 만들어진 실리콘 팁 필드 에미터 상부에 실리사이드(208)를 형성하기 위한 금속(207)을 전자빔 증착법이나 스퍼터링방법에 의해 증착한 공정을 나타낸 것이다. 이때, 사용되는 금속은 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 등이다. 제3(f)도는 실리사이드(208)를 형성하기 위해 금속(207)이 코팅되어 있는 실리콘 팁 필드 에미터에 급속 열 공정(RTP:Rapid Thermal Process)을 실시하여 실리콘 팁(203) 표면에 실리사이드(208)를 형성하는 공정을 나타낸 것이다. 이때, 금속 열 공정에 의해 생성되는 실리사이드(208)는 온도상승에 따른 팁 에미터(203)를 보호하기 위하여 텅스텐 실리사이드(WSi2), 몰리브덴 실리사이드(MoSi2) 또는 탄탈륨 실리사이드(TaSi2)가 제3(e)도의 공정에서 증착되는 금속(207)의 종류에 따라 형성된다. 제3(g)도는 제3(f)도의 실리사이드(208)와 게이트 전극(206) 상부에 증착되어 있는 금속(207)만을 선택적으로 식각할 수 있는 화학적 식각용액을 사용하여 제거한 공정을 나타낸 것으로써, 금속 실리사이드(208)가 표면 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터를 최종적으로 완성하게 된다.
제4도는 제3(a)도 내지 제3(g)도의 공정으로 제조된 금속 실리사이드가 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터를 이용한 전계방출 표시소자를 나타낸 것으로써, 하부기판(200)에는 본 발명에 의해 제조된 금속 실리사이드 (208)가 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드 에미터가 형성되어 있고, 상부기판(211)에는 애노드 전극(210)과 화소단위의 형광체(209)가 형성되어 있으며, 상부기판(211)과 하부기판(200) 사이의 공간은 스페이서(도시되지 않음)에 의해 유지된다. 상기 전계방출 표시소자의 게이트 전극(206)에 게이트 전압(Vg;213)을 약 100V 인가하면 팁 에미터(203)와 게이트 전극(206) 사이에 IV/Å 이상의 전기장이 작용하여 팁(203)의 선단에서 전자가 방출되고, 상기 방출된 전자는 애노드 전극(210)에 인가된 애노드 전압(Va;212)에 의해 가속되어 형광체(209)를 자극함으로써, 전계방출 표시소자의 기능을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이는 실리콘 팁 에미터의 표면에 금속 실리사이드 층을 형성함으로써 전자방출에 필요한 문턱장(threshold field)이 감소하여 게이트 전압을 낮출 수 있고, 전자방출 전류밀도가 증가하며, 에미견의 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 실리콘 팁 표면에 금속 실리사이드론 샐리사이드 공정을 이용하여 형성함으로써, 기존의 자기정렬구조를 유지하면서 실리콘 팁 에미터 표면에 이종의 물질을 코팅할 수 있다.

Claims (4)

  1. P형 실리콘 웨이퍼 상부에 N형 도펀트로 인 이온을 주입한 후 확산시켜 확산층을 형성하는 단계와, 상기 확산층 상부에 실리콘 산화막 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크 하부의 확산층을 반응성 이온식각법으로 등방성 식각하여 캐소드 전극과 팁을 형성하는 단계와,상기 팁의 표면을 샤프닝산화공정에 의해 날카롭게 형성하는 단계와, 상기 노출된 캐소드 전극과 실리콘 산화막 상부에 절연층과 게이트 전극을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 팁 상부의 실리콘 산화막을 제거하는 단계와, 상기 게이트 전극과 팁 에미터 상부에 실리사이드의 재료로 사용될 금속을 증착하는 단계와, 상기 팁 에미터 표면에 실리사이드를 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극과 실리사이드 상부의 실리콘과 반응하지 않은 금속을 제거하는 단계를 포함하는 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드에미터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실리사이드를 형성하기 위한 금속은 텅스텐, 몰리브덴 또는 탄탈륨인 것을 특징으로 하는 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드에미터의 제조방법 .
  3. 제1항에 있어서, 상기 실리사이드를 형성하는 방법은 급속 열 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드에미터의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실리콘 팁 표면에 코팅된 실리사이드는 텅스텐 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드 또는 탄탈륨 실리사이드인 것을 특징으로 하는 실리사이드가 팁 표면에 코팅된 실리콘 팁 필드에미터의 제조방법.
KR1019960007333A 1996-03-19 1996-03-19 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법 KR100257704B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960007333A KR100257704B1 (ko) 1996-03-19 1996-03-19 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960007333A KR100257704B1 (ko) 1996-03-19 1996-03-19 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970067474A KR970067474A (ko) 1997-10-13
KR100257704B1 true KR100257704B1 (ko) 2000-06-01

Family

ID=19453389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960007333A KR100257704B1 (ko) 1996-03-19 1996-03-19 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100257704B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR970067474A (ko) 1997-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6554673B2 (en) Method of making electron emitters
US6012958A (en) Field emission device micropoint with current-limiting resistive structure and method for making same
US6417016B1 (en) Structure and method for field emitter tips
KR19990038696A (ko) 전계 방출 소자의 캐소드 팁 제조 방법
KR100257704B1 (ko) 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법
CN111725040B (zh) 一种场发射晶体管的制备方法、场发射晶体管及设备
KR100257705B1 (ko) 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법
US20030017423A1 (en) Method of forming emitter tips for use in a field emission display
KR100257698B1 (ko) 화산형 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법
JP4312326B2 (ja) 電子放出装置
KR100258174B1 (ko) 안정한 전자 방출 특성을 갖는 전계 방출 소자 및 그 제조 방법
US6464550B2 (en) Methods of forming field emission display backplates
KR100246254B1 (ko) 실리사이드를 에미터와 게이트로 갖는 전계 방출 소자의 제조방법
JP3487230B2 (ja) 電界放射型電子源およびその製造方法およびディスプレイ装置
JP4679713B2 (ja) 電界放射型電子源の製造方法
JPH05175232A (ja) 薄膜トランジスター及びその製造方法
Chubun et al. Fabrication and characterization of singly addressable arrays of polysilicon field-emission cathodes
KR100260260B1 (ko) 전계방출 표시소자의 제조방법
KR100257700B1 (ko) 3극 에지형 다이아몬드 필드 에미터의 제조방법
KR100243103B1 (ko) 저항체와 제어 트랜지스터를 갖는 전계 방출소자 및 그 제조방법
JPH11149858A (ja) 電界放出型冷陰極およびその製造方法
KR100289066B1 (ko) 전도성박막증착공정을이용한원추형전계방출소자의제조방법
KR100266109B1 (ko) 서브마이크론(submicron) 게이트 애퍼처를 갖는 화산형 전계 방출소자의 제조 방법
KR100218684B1 (ko) 전계방출 소자 제조방법
KR100266224B1 (ko) 전계방출 소자 및 그 제조방법과 그를 이용한전계방출 디스플레이 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee