KR100343207B1 - 전계효과전자방출소자및그제조방법 - Google Patents
전계효과전자방출소자및그제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100343207B1 KR100343207B1 KR1019950006889A KR19950006889A KR100343207B1 KR 100343207 B1 KR100343207 B1 KR 100343207B1 KR 1019950006889 A KR1019950006889 A KR 1019950006889A KR 19950006889 A KR19950006889 A KR 19950006889A KR 100343207 B1 KR100343207 B1 KR 100343207B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- mask
- etching
- micro
- tip
- field effect
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 37
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 14
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 8
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 4
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 claims description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 238000012369 In process control Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010965 in-process control Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
Abstract
본 발명은 소자 제조시 전계 효과에 의해 전자를 방출하는 마이크로-팁의 형법을 용이하게 할 수 있는 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 전제 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법은 텅스텐 음극과 그 하부의 티타늄 접작층 및 상부의 알루미늄 마스크의 식각 속도(etching rate)의 차 및 내부 응력의 차를 아주 크게하여, 접착층 및 마스크를 순간적으로 식각할 때 텅스텐 마이크로-팁이 내부 응력에 의해 튀어오르도록 하여 마이크로-팁을 형성하는 방법으로, 공정상 팁 끝의 사이즈를 임의로 조정할 수 있고, 또한 공정 자체가 텅스텐의 내부 스트레스와 BOE법의 식각 특성을 이용하므로 재현성이 뛰어난 장점이 있다.
Description
본 발명은 전계 효과 전자 방출(field emission) 소자(이하 전계 방출 소자라 칭한다.) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 소자 제조시 전계 효과에 의해 전자를 방출하는 마이크로-팁의 형성을 용이하게 할 수 있는 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 기존 텔리비젼 수상기의 CRT(cathode ray tube)를 대신할 수 있는 화상 표시 소자로서 평면형 화상 표시 소자의 개발이 활발히 검토되어지고 있으며, 향후 벽걸이 텔리비젼 및 HDTV용 화상 표시 소자 적용을 목표로하여 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 평면형 화상 표시 소자로서는 액정 표시 소자(Liquid Crystal Device), 플라즈마 표시소자(Plasma Display Panel), 그리고 전계 방출 표시 소자(Field Emission Device) 등이 있으며, 그 중에서 화면의 밝기 및 저소비 전력에 있어서 전계 방출 표시 소자가 크게 주목을 받고 있다.
제1도는 종래의 수직 구조 전계 효과 전자 방출 소자의 수직 단면도이다. 여기서 그 구조를 살펴보면 다음과 같다.
유리 기판(1), 이 유리 기판(1) 상에 형성된 음극(2), 이 음극(2)상에 형성된 전계 방출용의 마이크로-팁(4), 이 마이크로-팁(4)을 에워싸도록 상기 음극(2) 상에 홀을 갖도록 형성된 절연체층(3), 마이크로-팁(4)의 상부에 전계 방출이 가능하도록 하는 개구를 갖도록 절연체층(3) 상어 형성된 게이트(5) 및 위의 마이크로-팁(4)로 부터 방출되는 전자들이 적당한 운동 에너지로 형광체층(7)에 부딪힐 수 있도록 끌어 당겨주는 양극(6)으로 구성되어 있다.
제2도는 종래의 수평 구조 전계 효과 전자 방출 소자의 수직 단면도이고, 제3도는 제2도의 수평 구조 전계 효과 전자 방출 소자의 평면도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 수평 구조 전제 효과 전자 방출 소자는, 제1도에 도시된 바와 같은 수직 구조 전계 효과 전자 방출 소자와 달리 음극(2)과 양극(6)이 기판(1)에 수평인 구조로 되어 있어, 전자를 기판(1)과 수평으로 방출하게 되어 있는 점에 특징이 있다. 그 실제 구조는 다음과 같다.
유리 기판(1) 상에 절연체층(3)이 형성되고, 이 절연체층(3) 상에 적당한 간격을 두고 음극(2) 및 양극(6)이 적층되며, 이 음극(2) 및 양극(6) 사이의 절연체층(3)에는 적당한 깊이로 홀이 형성되고, 이 홀 속에 게이트 전극(5)이 마련되어 음극(2)으로부터 양극(6)으로의 전자 방출을 제어하게 되어 있다.
그러나, 제1도의 싱글 팁을 쓰는 수직 구조 전계 방출 소자는 전자빔의 흐름이 게이트 홀의 재구 사이즈에 따라 결정되므로, 수십 nm의 마이크로-팁 형성 기술 즉, 팁 사이즈(반경) 및 게이트 홀 개구 사이즈에 따른 게이트 개구(gate aperature) 에칭 기술은 고도의 서브미크론(submicron)의 미세 공정이 필요하므로,공정상의 균일성 및 대면적 응용시의 수율에 문제가 따르며, 이때 개구가 커지면 게이트 바이어스의 레벨이 높아져서 고전압이 필요하게 된다. 또한 제2도의 수평 구조 전계 방출용 마이크로-팁는 공정 자제에 있어서 수직 구조 전계 방출용 마이크로-팁에 비해 수율이 높고 균일한 구조를 만들 수 있으나, 전계 효과의 수평적 영향은 다양한 전자 빔의 응용을 어렵게 한다. 즉, 전자 빔의 흐름이 같은 수평면 내로 극도를 제한되므로 전자 빔의 응용이 아주 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 균일하게 전자를 방출할 수 있고 대면적 응용시에도 수율이 높은 전계 방출 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자는,
배면 기판;
상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 소정의 식각액에 대하여 소정 속도 이상의 제1식각 속도로 식각되는 물질로 형성된 접착층;
상기 접착층 상에 스트라이프 상으로 상기 식각액에 식각되지 않는 동시에 상기 접착층과의 내부 응력이 소정의 크기 이상인 금속으로 형성된 음극;
상기 음극의 소정 부분이 각각 삼각형으로 식각되어 상부로 구부러지도록 형성된 마이크로-팁;
상기 마이크로-팁 이외의 음극 상에 상기 식각액에 대하여 적어도 상기 제1식각 속도 이하인 제2식각 속도로 식각되는 물질로 형성된 마스크층;
상기 마스크층 상에 스트라이프 상으로 형성된 절연체층;
상기 절연체층 상에 스트라이프 상으로 형성된 게이트;
상기 배면 기판과 소정의 간격으로 이격되어 대향된 전면 기판;
그리고 상기 배면 기판과 대향되는 전면 기판 상에 상기 음극과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 양극;을
구비하여 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 접착층은 티타늄 또는 알루미늄을 2000Å 두께로 형성하고, 상기 마스크는 1500～2000 Å 두께로 형성하며, 상기 음극은 텅스텐을 1 ㎛ 두께로 형성된 것이 바람직하며, 상기 마이크로-팁은 상기 배면 기판으로 부터 60˚～70˚의 돌출 각도를 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법은,
기판 상에 소정의 식각액에 대하여 소정 속도 이상의 제1식각 속도로 식각되는 물질로 이루어진 접착층, 상기 접착층과는 내부 응력이 소정의 크기 이상이고 상기 식각액에 대하여 식각되지 않는 금속의 음극층 및 상기 식각액에 대하여 상기 제1속도 이하의 속도인 제2식각 속도로 식각되는 물질로 이루어진 마스크층을 순차적으로 적층하는 단계;
상기 마스크층을 패터닝하여 삼각형의 마스크를 형성하는 단계;
상기 마스크를 사용하여 음극의 노출된 부분을 식각하여 마이크로-팁이 될 부분들을 형성하는 단계;
상기 마스크 및 마이크로-팁이 형성될 부분이 형성된 기판 상에 절연체층을 형성시키는 단계;
상기 절연체층 상에 리프트-오프 기법으로 증착하고 패턴하여 게이트를 형성하는 단계;
상기 게이트를 마스크로 이용하여 절연체층을 선택적으로 식각하여 상기 마스크 및 마이크로-팁이 될 부분을 노출시키는 단계;
상기 마이크로-팁이 될 부분의 하부 및 상부의 상기 접착층 및 마스크를 소정의 시간 이내에 식각함으로써 상기 마이크로-팁이 될 부분이 상기 내부 응력에 의해 돌출되게 하는 마이크로-팁 돌출 단계;
상기 마이크로-팁이 형성된 배면 기판과 소정의 간격을 두고 양극 대향되도록 상기 음극과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 양극이 형성된 전면 기판을 배치하고 그 가장자리를 밀봉한 다음 그 내부 공기를 빼내어 소정의 진공도 이상의 진공 상태로 만들어 소자를 완성하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 삼기 접착층을 적층하는 단계는 티타늄 또는 알루미늄을 2000 Å의 두께로 증착하는 것이 바람직하며,
상기 음극층을 적층하는 단계는 텅스텐을 l㎛의 두께로 DC 마그네트론 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착하는 것이 바람직하며,
상기 마스크층을 적층하는 단계는 알루미늄 또는 티타늄을 1500～2000 Å의 두께로 마그네트론 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착하는 것이 바람직하며,
상기 마스크를 형성하는 단계는 상기 마스크층에 소정의 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계 및 이 포토레지스트 마스크를 이용하여 클로린(chlorine) 계열의 리액티브 이온 에칭법을 사용하여 식각하는 단계를 포함하는 것이 바람직하며,
상기 마스크를 형성하는 단계는 리프트-오프 기법에 의해 이루어지는 것이 바람직하며,
상기 마이크로-팁이 될 부분을 형성하는 탄계는 상기 마스크를 사용하여 상기 음극을 CF4/O2플라즈마로 식각하는 것이 바람직하며,
상기 게이트를 형성하는 단계는 게이트층을 증착하고 사진 식각법으로 식각하여 형성하는 것이 바람직하며,
상기 마이크로-팁 돌출 단계는 버퍼드 악사이드 에칭 (BOE; buffered oxide etching)법으로 식각하는 것이 바람직하며,
상기 버퍼드 악사이드 에칭법은 HF : NH4F 의 비가 7:1～10:1 인 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법을 설명한다.
제4도는 본 발명에 따른 전계 효과 견자 방출 소자의 수직 단면도이다. 이 포면을 참조하면서 전계 효과 전자 방출 소자의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 전계 방출 소자는 유리 기판(11) 상에 접착층(12), 음극(13), 마스크(14), 절연체층(15) 및 게이트(18)가 스트라이프 상으로 순차로 적층된 구조로이루어진다. 여기서 음극(13)에는 마이크로-팁(13')이 연속되게 어레이 형태로 위쪽으로 돌출되게 형성된다. 접착층(12)은 티타늄 또는 알루미늄을 2000 Å 두께로 증착시켜 형성하며, 티타늄으로 형성하는 것이 알루미늄으로 형성하는 것보다 다소 유리하다. 이는 티타늄이 식각되는 속도가 알루미늄이 식각되는 속도 보다 빠르기 때문이다. 음극(13)은 텅스텐을 1㎛ 두께로 증착시켜 형성되며, 마이크로-팁은 음극(13)의 일부를 삼각형으로 패터닝하여 60˚～70˚ 상방으로 돌출되게 형성된다. 마스크층(14)은 상기 접착층(12)과 마찬가지로 티타늄 또는 알루미늄을 증착하여 패터닝하여 형성되는데, 티타늄 보다는 식각되는 속도가 약간 떨어지는 알루미늄으로 형성하는 것이 유리하며 과 두께는 1500～2000 Å 정도로 형성된다. 절연층(15)은 전기적으로 음극(13)과 게이트(18)를 격리한다. 그리고 게이트(18)는 크롬을 증착시켜 패터닝하여 형성된다.
티타늄 접착층(12) 및 알루미늄 마스크층(14) 사이의 음극 물질인 텅스텐(W)은 이들과 강한 내부 응력의 차를 가진다. 또한 이들 Ti 및 Al이 식각될 동안 텅스텐(W)은 거의 식각되지 않는다. Ti 과 Al 은 티타늄 쪽의 식각 속도가 더욱 빠르므로 하부의 접착층(12)은 티타늄으로 상부의 마스크(14)는 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다. 마이크로-팁 (13')은 이러한 음극 및 접착층과 마스크층의 격심한 식각 속도의 차이와 내부 응력의 차를 이용하여 패턴된 삼각형의 마이크로-팁 구조 하부의 접착층을 순간적으로 식각함과 동시에 텅스텐의 강한 응력에 의해 위로 돌출하게 하여 형성된다.
그리고 마이크로-팁(13')의 상부에는 음극(13)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 양극(16)이 형성된 전면 기판(19)가 마련되어 소자가 완성된다.
이와 같은 구조의 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법은 다음과 같다.
제5도는 전계 효과 견자 방출 소자의 제조 공정 중 마이크로-팁이 그 내부 스트레스에 의해 돌출된 후의 부분 절개 사시도이며, 제6도는 돌출 이전 단계의 절개 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 전계 효과 전자 방출 소자의 기본 구조는 먼저 유리 기판(11) 상에 티타늄(Ti; titanium)을 2000 Å 정도의 두께로 증착한 집착층(12)을 형성한 다음, 텅스텐(W)을 DC 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 1 ㎛ 의 두께로 증착하여 음극층(13)을 형성한다. 이와 같이 형성된 음극층은 공정 조건에 따라 아주 강한 응력(stress)을 갖는 층이되고, 이 강한 내부 응력은 접착층에 의해 잠재적으로 내재해 있다가 접착층이 식각에 의해 급속하게 식각될 때 음극층의 팁 패턴이 그 잠재된 응력 때문에 아주 강하게 돌출되게 하는데 이용된다.
다음에 알루미늄을 DC 마그네트론 스퍼터링법 또는 전자 빔 증착법을 사용하여 1500～2000 Å 두께로 증착하여 마스크층(14)을 형성한다. 다음으로 절연체층(15)을 형성한 다음 게이트(18)로서 크롬 패턴(15)을 리프트-오프 기법을 사용하여 형성하거나 증착법으로 크롬층을 형성한 다음 사진 식각법 등으로 패터닝하여 형성한다.
다음에 알루미늄 마스크층(14)을 리액티브 이온 에칭(RIE;reactive ion etching)법 (리프트-오프 기법을 사용하기도 한다.)으로 식각하여 마이크로-팁 형성용 마스크(14')를 형성한다. 이 공정은 Al 증착 직후 실시해도 무방하다. 이 때마스크(14')의 평면적 모양은 제6도에 도시된 바와 같이, 삼각형의 뾰족한 모양이 되도록 식각한다. 마이크로-팁의 예리한 정도는 이 마스크(14')의 패턴 방법에 따라 결정된다.
다음에 알루미늄 마스크(14')를 이용하여 CF4/O2플라즈마로 텅스텐 음극층(13)을 식각하여 마이크로-팁부(13')를 형성한 다음, 그 상부에 절연체를 성장시켜 절연체층(15)을 형성하고, 그 상부에 리프트-오프기법으로 크롬을 증착하고 페턴하여 게이트(18)를 형성한다. 이 게이트(18)로서의 크롬 패턴은 크롬을 먼저 증착한 다음 사진 식각법으로 식각하여 형성할 수도 있다.
다음에 크롬 패턴(18; 게이트)을 마스크로 하여 절연체층을 선택적으로 식각하여 제6도에 도시된 바와 같이, 마이크로-팁부 (13',14')를 노출시킨 다음, BOE(buffered oxide etching)법으로 티타늄 접착층(12) 및 알루미늄 마스크(14')를 순간적으로 선택 식각하여 마이크로-팁(13')을 형성한다. 이때 접착층(12)이 순간적으로 식각되면 텅스텐의 내부 응력에 의해 분리된 팁이 튀어 오르게 되어 마이크로-팁 (13')이 완성된다. 이 티타늄 접착층(12)의 에칭율은 매우 빠르므로 짧은 시간에 에칭을 끝낼 수 있도록 제어하는 것이 중요하다. 이 때 BOE에 사용되는 식각 용액은 HF:NH4F가 7:1～10:1 의 비을로 섞인 용액을 사용한다.
다음으로, 마이크로-팁(13')이 형성된 배면 기판(11)과 적당한 간격을 두고 이격되고, 배면 기판(11)과의 대향면 상에 음극(13)과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 양극(16)이 형성된 전면 기판(19)을 배치하고(양극 및 전면 기판 상에는 형광체(17)가 도포된다.), 그 가장자리를 밀봉만 다음, 공기를 빼내어 그 내부를 진공 상태로 만들어 소자를 완성한다. 이 때 진공도는 10-6torr 이상이 되도록 한다.
이상과 같이 제작된 전계 효과 전자 방출 소자는, 실제로 제7도에 도시된 바와 같이, 배면 기판(11) 상의 음극(13)을 접지로 하고, 게이트에 적당한 제어 전압(Vg)을 인가하여 스캐닝 하면서, 양극에 적당한 전원 전압(Va)을 인가하면, 게이트에 가해진 강한 전기장의 영향으로 돌출된 텅스텐 마이크로-팁에서 양자 역학적 관동 효과에 의해 전자가 방출된다. 이 때 전자는 그 가장 자리가 밀봉된 양극과 음극의 이격된 진공 공간을 통과하게 되며, 이 진공 상태를 통과한 방출 전자가 형광체(17)을 때려서 빛을 발하게 되어 원하는 영상을 얻을 수 있게 된다. 이와 같은 원리로 전계 방출 소자는 여러 가지 응용에 따라 임의로 평면 표시 소자, 고출력 마이크로웨이브 소자, 전자빔 응용의 SEM, E-beam 응용 시스템 소자 및 멀티플 빔 방출에 의한 (압력)센서로 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법은 텅스텐 음극과 그 하부의 티타늄 접착층 및 상부의 알루미늄 마스크의 식각 속도(etching rate)의 차 및 내부 응력의 차를 아주 크게하여, 접착층 및 마스크를 순간적으로 식각할 때 텅스텐 마이크로-팁이 내부 응력에 의해 튀어오르도록 하여 마이크로-팁을 형성하는 방법으로, 공정상 팁 끝의 사이즈를 임의로 조정할 수 있고, 또한 공정 자체자 텅스텐의 내부 스트레스와 BOE법의 식각 특성을 이용하므로 재현성이 뛰어난 장점이 있다.
제1도는 종래의 전계 효과 전자 방출 소자의 수직 단면도이고,
제2도는 종래의 수평 구조 전계 효과 전자 방출 소자의 수직 단면도이고,
제3도는 제2도의 수평 구조 전계 효과 전자 방출 소자의 평면도이고,
제4도는 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 수직 단면도이고,
제5도는 제4도의 전계 효과 전자 방출 소자의 발췌 사시도이며,
제6도는 제5도의 구조에서 마이크로-팁이 돌출되기 전의 모습을 나타내는 발췌 사시도이고,
그리고 제7도는 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자의 어레이 구조를 나타내는 발췌 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 배면 유리 기판 2. 음극(cathode)
3. 절연체층 4. 마이크로-팁(음극)
5. 게이트 전극 6. 양극(anode)
7. 형광체층
11. 배면 유리 기판 12. 티타늄 접착층
13. 텅스텐 음극층 14. 알루미늄 마스크층
15. 절연체층 16. 양극(anode)
17. 형광체층 18. 게이트(Cr)
19. 전면 기판 13'. 마이크로-팁
14'. 마스크
Claims (17)
- 배면 기판;상기 배면 기판 상에 스트라이프 상으로 소정의 식각액에 대하여 소정 속도 이상의 제1식각 속도로 식각되는 물질로 형성된 접착층;상기 접착층 상에 스트라이프 상으로 상기 식각액에 식각되지 않는 동시에 상기 접착층과의 내부 응력이 소정의 크기 이상인 금속으로 형성된 음극;상기 음극의 소정 부분이 각각 삼각형으로 식각되어 상부로 구부러지도록 형성된 마이크로-팁;상기 마이크로-팁 이외의 음극 상에 상기 식각액에 대하여 적어도 상기 제1식각 속도 이하인 제2식각 속도로 식각되는 물질로 형성된 마스크층;상기 마스크층 상에 스트라이프 상으로 형성된 절연체층;상기 절연체층 상에 스트라이프 상으로 형성된 게이트;상기 배면 기판과 소정의 간격으로 이격되어 대향된 전면 기판;그리고 상기 배면 기판과 대향되는 전면 기판 상에 상기 음극과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 형성된 양극;을구비하여 된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
- 제1항에 있어서,상기 접착층은 티타늄 또는 알루미늄을 소정의 두께로 증착하여 형성된 것을특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
- 제1항에 있어서,상기 음극은 텅스텐을 소정의 두께로 증착하여 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
- 제1항에 있어서,상기 마이크로-팁은 소정의 돌출 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
- 제4항에 있어서,상기 돌출 각도는 60˚～70˚를 이루는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
- 제1항에 있어서,상기 마스크는 알루미늄 또는 티타늄을 소정의 두께로 증착시켜 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 권자 방출 소자.
- 제1항에 있어서,상기 게이트는 크롬을 증착시켜 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자방출 소자.
- 기판 상에 소정의 식각액에 대하여 소정 속도 이상의 제1식각 속도로 식각되는 물질로 이루어진 접착층, 상기 접착층과는 내부 응력이 소정의 크기 이상이고 상기 식각액에 대하여 식각되지 않는 금속의 음극층 및 상기 식각액에 대하여 상기 제1속도 이하의 속도인 제2식각 속도로 식각되는 물질로 이루어진 마스크층을 순차적으로 적층하는 단계;상기 마스크층을 패터닝하여 삼각형의 마스크를 형성하는 단계;상기 마스크를 사용하여 음극의 노출된 부분을 식각하여 마이크로-팁이 될 부분들을 형성하는 단계;상기 마스크 및 마이크로-팁이 형성될 부분이 형성된 기판 상에 절연체층을 형성시키는 단계;상기 절연체층 상에 리프트-오프 기법으로 증착하고 패턴하여 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트를 마스크로 이용하여 절연체층을 선택적으로 식각하여 상기 마스크 및 마이크로-팁이 될 부분을 노출시키는 단계;상기 마이크로-팁이 될 부분의 하부 및 상부의 상기 접착층 및 마스크를 소정의 시간 이내에 식각함으로써 상기 마이크로-팁이 될 부분이 상기 내부 응력에 의해 돌출되게 하는 마이크로-팁 돌출 단계;상기 마이크로-팁이 형성된 배면 기판과 소정의 간격을 두고 양극 대향되도록 상기 음극과 교차하는 방향의 스트라이프 상의 양극이 형성된 전면 기판을 배치하고 그 가장자리를 밀봉한 다음 그 내부 공기를 빼내어 소정의 진공도 이상의 진공 상태로 만들어 소자를 완성하는 단계;를포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 접착층을 적층하는 단계는 티타늄 또는 알루미늄을 소정의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,장기 음극층을 적충하는 단계는 텅스텐을 소정의 두께로 DC 마그네트론 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 마스크층을 적층하는 단계는 알루미늄 또는 티타늄을 소정의 두께로 마그네트론 스퍼터링법 또는 전자빔 중착법으로 중착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 마스크를 형성하는 단계는 상기 마스크충에 소정의 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계 및 이 포토레지스트 마스크를 이용하여 클로린(chlorine) 계열의 리액티브 이온 에칭법을 사용하여 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 마스크를 형성하는 단계는 리프트-오프 기법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 마이크로-팁이 될 부분을 형성하는 단계는 상기 마스크를 사용하여 상기 음극을 CF4/O2플라즈마로 식각하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 게이트를 형성하는 단계는 게이트충을 중착하고 사진 식각법으로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 마이크로-팁 돌출 단계는 버퍼드 악사이드 에칭(BOE: buffered oxide etching)법으로 식각하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 버퍼드 악사이드 에칭법은 HF : NH4F 의 비가 7:1～10:1 인 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950006889A KR100343207B1 (ko) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 전계효과전자방출소자및그제조방법 |
| US08/509,461 US5675210A (en) | 1995-03-29 | 1995-07-31 | Method of fabricating a field emission device |
| US08/509,059 US5614795A (en) | 1995-03-29 | 1995-07-31 | Field emission device |
| JP2710196A JP3883227B2 (ja) | 1995-03-29 | 1996-02-14 | 電界効果電子放出素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950006889A KR100343207B1 (ko) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 전계효과전자방출소자및그제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR960035720A KR960035720A (ko) | 1996-10-24 |
| KR100343207B1 true KR100343207B1 (ko) | 2002-11-22 |
Family
ID=19410814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019950006889A KR100343207B1 (ko) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | 전계효과전자방출소자및그제조방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5614795A (ko) |
| JP (1) | JP3883227B2 (ko) |
| KR (1) | KR100343207B1 (ko) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3042402B2 (ja) * | 1996-04-26 | 2000-05-15 | 住友電気工業株式会社 | 窒化珪素系セラミックス摺動材料及びその製造方法 |
| KR100250408B1 (ko) * | 1996-11-30 | 2000-04-01 | 김영남 | 실링홈을 가지는 전계 방출형 표시장치 |
| US6710539B2 (en) | 1998-09-02 | 2004-03-23 | Micron Technology, Inc. | Field emission devices having structure for reduced emitter tip to gate spacing |
| US6387717B1 (en) * | 2000-04-26 | 2002-05-14 | Micron Technology, Inc. | Field emission tips and methods for fabricating the same |
| US6373194B1 (en) | 2000-06-01 | 2002-04-16 | Raytheon Company | Optical magnetron for high efficiency production of optical radiation |
| US6724146B2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-04-20 | Raytheon Company | Phased array source of electromagnetic radiation |
| US6903005B1 (en) | 2000-08-30 | 2005-06-07 | Micron Technology, Inc. | Method for the formation of RuSixOy-containing barrier layers for high-k dielectrics |
| US6461909B1 (en) | 2000-08-30 | 2002-10-08 | Micron Technology, Inc. | Process for fabricating RuSixOy-containing adhesion layers |
| JP3737696B2 (ja) * | 2000-11-17 | 2006-01-18 | 株式会社東芝 | 横型の電界放出型冷陰極装置の製造方法 |
| US6525477B2 (en) | 2001-05-29 | 2003-02-25 | Raytheon Company | Optical magnetron generator |
| US6636697B2 (en) | 2001-12-21 | 2003-10-21 | Eastman Kodak Company | Depressurized underwater one-time-use camera with seal integrity indicator and method |
| US6574435B1 (en) | 2001-12-21 | 2003-06-03 | Eastman Kodak Company | Underwater camera housing having sealed pivotable shutter actuator and method |
| US6618555B2 (en) | 2001-12-21 | 2003-09-09 | Eastman Kodak Company | Underwater one-time-use camera having camera frame assembly retained in front housing part at unloading |
| US6636695B2 (en) | 2001-12-21 | 2003-10-21 | Eastman Kodak Company | Dual action shutter release with thumbwheel brake and methods |
| US6625394B2 (en) | 2001-12-21 | 2003-09-23 | Eastman Kodak Company | Two-shot molded seal integrity indicator, underwater camera, and method |
| US7265360B2 (en) * | 2004-11-05 | 2007-09-04 | Raytheon Company | Magnetron anode design for short wavelength operation |
| EP2109132A3 (en) * | 2008-04-10 | 2010-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Electron beam apparatus and image display apparatus using the same |
| JP2011082071A (ja) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Canon Inc | 電子放出素子、電子線装置、及び、画像表示装置 |
| KR101615634B1 (ko) | 2010-02-09 | 2016-04-26 | 삼성전자주식회사 | 테라헤르츠 발진기 및 전자방출원의 제조방법 |
| JP2018152418A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 東芝メモリ株式会社 | 半導体装置の製造方法及びエッチング用マスク |
| CN110875165A (zh) * | 2018-08-30 | 2020-03-10 | 中国科学院微电子研究所 | 一种场发射阴极电子源及其阵列 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0365630B1 (fr) * | 1988-03-25 | 1994-03-02 | Thomson-Csf | Procede de fabrication de sources d'electrons du type a emission de champ, et son application a la realisation de reseaux d'emetteurs |
| US5063327A (en) * | 1988-07-06 | 1991-11-05 | Coloray Display Corporation | Field emission cathode based flat panel display having polyimide spacers |
| US5217401A (en) * | 1989-07-07 | 1993-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing a field-emission type switching device |
| JP2574500B2 (ja) * | 1990-03-01 | 1997-01-22 | 松下電器産業株式会社 | プレーナ型冷陰極の製造方法 |
| US5266155A (en) * | 1990-06-08 | 1993-11-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method for making a symmetrical layered thin film edge field-emitter-array |
| JP3235172B2 (ja) * | 1991-05-13 | 2001-12-04 | セイコーエプソン株式会社 | 電界電子放出装置 |
| US5382867A (en) * | 1991-10-02 | 1995-01-17 | Sharp Kabushiki Kaisha | Field-emission type electronic device |
| US5457355A (en) * | 1993-12-01 | 1995-10-10 | Sandia Corporation | Asymmetrical field emitter |
-
1995
- 1995-03-29 KR KR1019950006889A patent/KR100343207B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-07-31 US US08/509,059 patent/US5614795A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-31 US US08/509,461 patent/US5675210A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-02-14 JP JP2710196A patent/JP3883227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960035720A (ko) | 1996-10-24 |
| JPH08287819A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3883227B2 (ja) | 2007-02-21 |
| US5675210A (en) | 1997-10-07 |
| US5614795A (en) | 1997-03-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100343207B1 (ko) | 전계효과전자방출소자및그제조방법 | |
| US5614353A (en) | Methods for fabricating flat panel display systems and components | |
| US6522053B1 (en) | Field emission element, fabrication method thereof, and field emission display | |
| US7473154B2 (en) | Method for manufacturing carbon nanotube field emission display | |
| KR100366694B1 (ko) | 다중팁전계방출소자의그제조방법 | |
| EP0501785A2 (en) | Electron emitting structure and manufacturing method | |
| JP3740190B2 (ja) | 電界放出表示装置の製造方法 | |
| KR100343214B1 (ko) | 전계방출소자의제조방법 | |
| KR0133498B1 (ko) | 전계방출형냉음극제조방법,그것을이용한전계방출형냉음극,및평판형화상표시장치 | |
| KR100351068B1 (ko) | 전계방출표시장치및그제조방법 | |
| KR100322696B1 (ko) | 전계효과전자방출용마이크로-팁및그제조방법 | |
| KR100658738B1 (ko) | 면전자원을 구비한 대면적 평판 디스플레이 장치 및 이장치의 구동 방법 | |
| US20060163996A1 (en) | Field emitters and devices | |
| KR100322732B1 (ko) | 수평전계효과전자방출소자및그제조방법 | |
| JP2000182508A (ja) | 電界放出型カソード、電子放出装置、および電子放出装置の製造方法 | |
| KR100287117B1 (ko) | 전계방출 표시장치 및 이의 제조방법 | |
| KR100343206B1 (ko) | 수평전계효과전자방출소자및그제조방법 | |
| KR100343212B1 (ko) | 수평전계효과전자방출소자및그제조방법 | |
| KR100464298B1 (ko) | 전계방출표시소자및그제조방법 | |
| KR100343225B1 (ko) | 전계방출소자의제조방법 | |
| KR970010990B1 (ko) | 전계전자방출소자 및 그의 제조방법 | |
| KR20060095722A (ko) | 전자 방출 소자 | |
| KR20020054083A (ko) | 전계 방출 표시 소자에서 필드 이미터 및 제조방법 | |
| KR19980085031A (ko) | 전계 방출 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR20000026858A (ko) | 전계 방출 표시소자 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110527 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |