KR100372020B1 - manufacturing method of carbon nanotube - field emission display - Google Patents
manufacturing method of carbon nanotube - field emission display Download PDFInfo
- Publication number
- KR100372020B1 KR100372020B1 KR10-2000-0005548A KR20000005548A KR100372020B1 KR 100372020 B1 KR100372020 B1 KR 100372020B1 KR 20000005548 A KR20000005548 A KR 20000005548A KR 100372020 B1 KR100372020 B1 KR 100372020B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gate
- photoresist
- thin film
- gate electrode
- gate hole
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 51
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 39
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 25
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N phosphinic chloride Chemical compound ClP=O RLOWWWKZYUNIDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N phosphorus trichloride Chemical compound ClP(Cl)Cl FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B13/00—Burglar, theft or intruder alarms
- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/189—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems
- G08B13/19—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using passive radiation detection systems using infrared-radiation detection systems
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/008—Alarm setting and unsetting, i.e. arming or disarming of the security system
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
- G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
- G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
본 발명은 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘 또는 유리로 된 기판의 상측면에 절연층을 형성하는 한편, 이 절연층의 상측면에 게이트 물질을 증착시켜 게이트 전극을 형성한 다음, 상기 게이트 전극 및 절연층에 포토 레지스트 층을 형성하는 한편 게이트 홀과 캐소드 전극을 각각 형성한 후, 촉매금속으로 니켈이나 코발트를 증착시킨 후 게이트 홀에 선택적으로 금속막을 남겨 제조하거나, 실리콘 또는 유리로 된 기판 위에 촉매금속으로 니켈 또는 코발트를 증착한 다음, 그 위에 게이트 산화막과 게이트 물질을 증착한 후 포토 레지스트막을 식각 마스크로 하여 형성된 멀티-레이어를 직접 에칭하여 제조하는 것으로서, 휘도와 가속전압 및 컬러 구현도 등이 향상된 삼극관 구조의 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이를 손쉽고 간단히 제조할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-field emission display (CNT-FED), wherein an insulating layer is formed on an upper surface of a silicon or glass substrate, and a gate material is deposited on the upper surface of the insulating layer. To form a gate electrode, and then to form a photoresist layer on the gate electrode and the insulating layer, and to form a gate hole and a cathode electrode, respectively, by depositing nickel or cobalt with a catalyst metal and selectively depositing a metal film in the gate hole. Or by depositing nickel or cobalt with a catalytic metal on a silicon or glass substrate, and then depositing a gate oxide film and a gate material thereon, and then directly etching a multi-layer formed by using a photoresist film as an etching mask. Carbon nanotubes with triode structure with improved brightness, acceleration voltage and color realization Four can be easily produced easily and the display.
Description
카본 나노튜브를 이용한 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing a field emission display (CNT-FED) using carbon nanotubes.
정보의 시각적 디스플레이의 중요성은 날로 증가하고 있으며, 음극선관(cathode ray tube ; CRT )이 개발된 이후, 전계방사 디스플레이(field emission display ; FED)를 포함하여 발광 다이오드(light emitting diode ; LED), 액정표시장치(liquid crystal display ; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel ; PDP), 진공 형광 디스플레이(vacuum fluorescent display ; VFD)등이 개발되어 있다.The importance of visual display of information is increasing day by day, and since the development of cathode ray tubes (CRTs), light emitting diodes (LEDs) and liquid crystals, including field emission displays (FEDs), Liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), vacuum fluorescent displays (VFDs), and the like have been developed.
현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 음극선관(CRT)은 고휘도, 넓은 시야각, 높은 공간 해상도 등으로 성능 자체는 매우 우수하지만 스크린의 크기가 증가될수록 부피나 무게가 비선형적으로 엄청나게 증가하게 된다. 또한, 액정표시장치(LCD)는 음극선관(CRT)의 성능에 비하여 시야각이 좁고 휘도가 낮으며, 플라스마 디스플레이 판넬(PDP)은 가격이 비싸며 소비전력이 많이 들고 표시장치가 뜨거워지는 등의 문제가 있다. 따라서 종래의 칼라 음극선관의 모든 장점을 살리면서도 부피가 크지 않고 무게가 가벼운 전계방사 디스플레이(FED)는 차세대 디스플레이 장치로 주목을 받고 있다.The most commonly used cathode ray tube (CRT) is its high brightness, wide viewing angle, and high spatial resolution, but its performance is very good, but as the size of the screen increases, the volume or weight increases non-linearly. In addition, the liquid crystal display (LCD) has a narrower viewing angle and lower brightness than the performance of a cathode ray tube (CRT), and the plasma display panel (PDP) is expensive, consumes a lot of power and heats up the display. have. Therefore, while utilizing all the advantages of the conventional color cathode ray tube, the bulky and light weight field emission display (FED) is attracting attention as a next-generation display device.
전계방사 디스플레이(FED)는 음극 전자원(cold cathode electron source)인 전계 방출 에미터 어레이(field emission array ; FEA)를 행렬로 선택하여 화면을 구성하는 평판 디스플레이이다.A field emission display (FED) is a flat panel display that configures a screen by selecting a field emission array (FEA), which is a cold cathode electron source, as a matrix.
그러나, 상기 전계방사 디스플레이(FED)는 그 전자원으로 실리콘(Si) 혹은 금속 팁(metal tip)이 사용하는데, 잔류 가스들에 의한 화학적 반응과 스퍼터링으로 인한 방사 안정성(emission stability)의 저하 및 팁(tip)의 수명 단축 등의 문제가 대두되었고, 이를 해결하고자 물리·화학적으로 매우 안정한 물질인 카본 나노튜브(carbon nanotube ; CNT)가 차세대 전계방사 디스플레이(FED)의 전자원으로 개발되고 있다.However, the field emission display (FED) is a silicon (Si) or a metal tip (metal tip) used as the electron source, the degradation of emission stability (tip) due to chemical reaction and sputtering by residual gases The problem of shortening the life of the tip has emerged, and carbon nanotube (CNT), which is a very physically and chemically stable material, has been developed as an electron source of the next generation field emission display (FED).
그런데, 상기 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이로 캐소드와 아노드 만이 존재하는 이극관 구조가 개발되어 있으나 휘도와 가속전압이 낮고 컬러 구현도가 낮으며, 삼극관 구조로 개발된 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이는 수백 ㎛ 의 스페이서를 사용해야 하는 등의 문제점이 있었다.By the way, the carbon nanotube-field emission display has been developed a bipolar tube structure in which only the cathode and the anode are present, but the brightness and acceleration voltage is low, the color implementation is low, the carbon nanotube-field emission display developed in the triode structure There is a problem such as the use of a spacer of several hundred μm.
따라서, 본 발명은 휘도와 가속전압 및 컬러 구현도 등이 향상된 삼극관 구조의 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a carbon nanotube-field emission display having a triode structure with improved luminance, acceleration voltage, and color implementation.
도1은 본 발명에 의해 제조된 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이의 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a carbon nanotube-field emission display manufactured according to the present invention;
도2는 본 발명에 사용되는 마스크를 나타내는 평면도,2 is a plan view showing a mask used in the present invention;
도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법을 나타내는 공정도,3 is a process chart showing a method of manufacturing a carbon nanotube-field emission display (CNT-FED) according to a first embodiment of the present invention;
도4는 폴리 실리콘 식각 후 폴리머가 형성된 게이트 홀의 광학 현미경 사진,4 is an optical micrograph of a gate hole in which a polymer is formed after polysilicon etching;
도5는 폴리머를 제거한 후의 게이트 홀의 광학 현미경 사진,5 is an optical micrograph of a gate hole after removing the polymer;
도6은 리프트 오프(Lift-off)용 포토 레지스트를 형성한 후의 게이트 홀의 광학 현미경 사진,6 is an optical micrograph of a gate hole after forming a photo resist for lift-off;
도7은 금속막 증착 후의 게이트 홀의 광학 현미경 사진,7 is an optical micrograph of a gate hole after metal film deposition;
도8은 포토 레지스트를 리프트 오프(Lift-off)한 후 게이트 홀의 광학 현미경 사진,8 is an optical micrograph of the gate hole after lift-off of the photoresist,
도9는 본 발명의 제조방법으로 제조된 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이 소자의 SEM 사진,Figure 9 is a SEM photograph of the carbon nanotubes-field emission display device prepared by the manufacturing method of the present invention,
도10은 도9의 게이트 홀의 FESEM 사진,FIG. 10 is a FESEM photograph of the gate hole of FIG. 9;
도11은 본 발명의 제2실시예에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법을 나타내는 공정도이다.11 is a process chart showing a method of manufacturing a carbon nanotube-field emission display (CNT-FED) according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
12 : 기판 14 : 절연층12 substrate 14 insulating layer
16 : 게이트 전극 18 : 게이트 홀16 gate electrode 18 gate hole
20 : 캐소드 전극20: cathode electrode
본 발명에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이는, 실리콘 또는 유리로 된 기판의 상측면에 절연층을 형성하는 한편, 이 절연층의 상측면에 게이트 물질을 증착시켜 게이트 전극을 형성한 다음, 상기 절연층 및 게이트 전극용 박막층에 포토 레지스트 층을 형성한 후 선택적 건식 식각으로 홀을 형성한 다음, 촉매금속으로 니켈이나 코발트를 증착시킨 후 게이트 홀에 선택적으로 금속막을 남겨 제조하는 것을 특징으로 한다.In the carbon nanotube-field emission display according to the present invention, an insulating layer is formed on an upper surface of a substrate made of silicon or glass, and a gate material is deposited on the upper surface of the insulating layer to form a gate electrode. After forming a photoresist layer in the insulating layer and the thin film layer for the gate electrode, the hole is formed by selective dry etching, and then nickel or cobalt is deposited with a catalyst metal, and the metal layer is selectively left in the gate hole.
또한, 본 발명에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이는, 실리콘 또는 유리로 된 기판 위에 촉매금속으로 니켈 또는 코발트를 증착한 다음, 그 위에 게이트 산화막과 게이트 물질을 증착한 후 포토 레지스트막을 식각 마스크로 하여 형성된 멀티-레이어를 직접 에칭하여 제조할 수도 있다.In addition, in the carbon nanotube-field emission display according to the present invention, after depositing nickel or cobalt with a catalyst metal on a substrate made of silicon or glass, and depositing a gate oxide film and a gate material thereon, the photoresist film is an etch mask. It can also be prepared by direct etching the multi-layer formed.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명에 의해 제조된 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이의 개략적인 구성도이다. 도시한 바와 같이, 실리콘이나 유리로 된 기판(12)의 상측에는 산화 실리콘(SiO2)으로 된 절연층(14)이 형성되고, 상기 절연층(14)의 상측에는 N+폴리 실리콘으로 된 게이트 전극(16)이 형성되고, 상기 게이트 전극(16)에는 게이트 홀(18)이 형성되며, 상기 게이트 전극(16)의 양측에는 캐소드 전극(20)이 형성된 구조로 되어 있다. 상기 절연층(14)의 두께는 1.5㎛ 이고, 상기 게이트 전극(16)의 두께는 0.5㎛ 이며, 상기 게이트 홀(18)의 크기는 10-100㎛ 로서, 배열(array)로 이루어져 있다.1 is a schematic diagram of a carbon nanotube-field emission display manufactured according to the present invention. As shown, an insulating layer 14 made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the upper side of the substrate 12 made of silicon or glass, and a gate of N + polysilicon is formed on the upper side of the insulating layer 14. An electrode 16 is formed, a gate hole 18 is formed in the gate electrode 16, and cathode electrodes 20 are formed on both sides of the gate electrode 16. The thickness of the insulating layer 14 is 1.5 μm, the thickness of the gate electrode 16 is 0.5 μm, and the size of the gate hole 18 is 10-100 μm, and is arranged in an array.
본 발명의 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이의 제작에는 두개의 마스크가 사용된다. 즉, 상기 게이트 전극(16)을 형성하기 위한 도2의 (a)에 도시한 제1마스크(M1)와, 게이트 홀(18) 및 캐소드 전극(20)을 형성하기 위한 도2의 (b)에 도시한 제2마스크(M2)가 사용된다.Two masks are used to fabricate the carbon nanotube-field emission display of the present invention. That is, the first mask M1 shown in FIG. 2A for forming the gate electrode 16, and the FIG. 2B for forming the gate hole 18 and the cathode electrode 20. The second mask M2 shown in Fig. 3 is used.
그리고, 상기 절연층(14) 및 게이트 전극(16)용 박막층에는 포토 레지스트 층을 형성한 후 선택적 건식 식각으로 홀을 형성하게 된다.The photoresist layer is formed on the insulating layer 14 and the gate electrode 16, and then a hole is formed by selective dry etching.
도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법을 나타내는 공정도이다.3 is a process chart showing a method of manufacturing a carbon nanotube-field emission display (CNT-FED) according to a first embodiment of the present invention.
도3의 (a)에 도시한 바와 같이 기판에 산화 실리콘 막과 폴리 실리콘 막을 형성한 다음, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 게이트 전극을 형성하기 위해 포토 레지스트로 모형을 떠서 마스크 한 후, 도3의 (c) 및 (d)에 도시한 바와 같이 게이트 전극을 형성하기 위한 폴리 실리콘의 에칭을 하는 한편 및 포토 레지스트를 제거한다.After forming a silicon oxide film and a polysilicon film on the substrate as shown in Fig. 3 (a), and then masked with a photoresist to form a gate electrode as shown in Fig. 3 (b). As shown in Figs. 3C and 3D, the etching of the polysilicon for forming the gate electrode is performed and the photoresist is removed.
다음에, 도3의 (e)에 도시한 바와 같이 게이트 홀을 형성하기 위해 포토 레지스트로 모형을 떠서 마스크 한 후, 도3의 (f) 및 (g)에 도시한 바와 같이 게이트 홀을 형성하기 위한 폴리 실리콘 및 산화 실리콘의 에칭을 하는 한편 포토 레지스트를 제거한다.Next, after masking a model with photoresist to form a gate hole as shown in Fig. 3 (e), the gate hole is formed as shown in Fig. 3 (f) and (g). Photoresist is removed while etching polysilicon and silicon oxide.
다음에, 도3의 (h)에 도시한 바와 같이 게이트 홀 안에 금속을 증착시키기 위해 다시 포토 레지스트로 모형을 떠서 마스크 한 다음, 도3의 (i) 및 (j)에 순차적으로 도시한 바와 같이 금속을 증착하고 포토 레지스트를 제거하면, 도3의 (k)에 도시한 바와 같은 삼극관 구조의 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이가 완성된다.Next, as shown in Fig. 3 (h), a model is masked with photoresist again to deposit metal in the gate hole, and then sequentially shown in Fig. 3 (i) and (j). When the metal is deposited and the photoresist is removed, a carbon nanotube-field emission display having a triode structure as shown in FIG. 3 (k) is completed.
이하에서 상기 제1실시예의 제조공정을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the first embodiment will be described in more detail.
카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이의 소자 제작을 위한 기판은 비저항이 1∼5 Ω·㎝ 인 P형 실리콘(Si)(100 ; 결정방향) 웨이퍼를 사용하고, 그 위에 게이트 절연막으로는 로(furnace)를 이용하여 1000℃에서 산소(O2)와 수소(H2)가스를 사용하여 1.6㎛의 열 산화막을 증착하며, 게이트 물질로는 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ; LPCVD)을 이용하여 비정질 실리콘을 5000 Å 증착한 후, 950 ℃에서 염화산화인(POCl3)소스를 이용하여 N+폴리 실리콘으로 만든다.Carbon nanotube-The substrate for the device fabrication of the field emission display uses a P-type silicon (Si) (100; crystal orientation) wafer having a resistivity of 1 to 5 Ω · cm, and a furnace as a gate insulating film thereon. Is deposited to a thermal oxide film of 1.6㎛ using oxygen (O 2 ) and hydrogen (H 2 ) gas at 1000 ℃ using a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) as a gate material After 5000 Å of amorphous silicon was deposited, it was made into N + polysilicon using phosphorus chloride (POCl 3 ) source at 950 ° C.
박막들을 증착시킨 후, 상기 제1마스크(M1)을 이용한 사진묘화공정(photolithography)과 폴리 실리콘의 활성 이온 식각(reactive ion etching)으로 게이트 전극를 형성시킨다. 그리고, 상기 제2마스크(M2)를 이용한 사진묘화공정과 폴리 실리콘 및 실리콘 산화막의 활성 이온 식각으로 게이트 홀과 캐소드 전극를 형성한다. 여기서 0.5㎛의 폴리 실리콘은 반응이온 식각장치(reactive ion etcher ; RIE)로 염소(Cl2)(58 standard cc/min ; sccm)와 헬륨(He) (100 sccm)가스를 사용하여 압력 200 mtorr, RF(radio-frequency) power 300 W의 조건으로 식각하고, 1.6㎛의 실리콘 산화막은 자기강화 반응이온 식각(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching ; MERIE) 방식으로 CHF3(25 sccm)와 CF4(5 sccm), Ar(70 sccm) 가스를 사용하여 압력 100 mtorr, RF 400 W의 조건으로 식각한다. 식각이 종료된 후, 식각마스크로 사용한 포토 레지스트(PR)는 산소 플라즈마(O2plasma)를 이용하여 에싱(ashing) 한 후 포토 레지스트 제거용액으로 제거한다. 본 실시예에서는 상기 포토 레지스트 제거용액은 40℃의 AZ 700 (물질상표명)을 사용했다.After the deposition of the thin films, a gate electrode is formed by photolithography using the first mask M1 and active ion etching of polysilicon. In addition, the gate hole and the cathode are formed by the photo-drawing process using the second mask M2 and the active ion etching of the polysilicon and silicon oxide layers. Here, 0.5 μm of polysilicon is a reactive ion etcher (RIE), which uses 200 mtorr, chlorine (Cl 2 ) (58 standard cc / min; sccm) and helium (He) (100 sccm) gas. Etched under the condition of RF (radio-frequency) power 300 W, the silicon oxide film of 1.6㎛ was CHF 3 (25 sccm) and CF 4 (5 sccm) by Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching (MERIE) method. Etch using Ar (70 sccm) gas under pressure of 100 mtorr and RF 400 W. After the etching is finished, the photoresist PR used as an etching mask is ashed using oxygen plasma (O 2 plasma) and then removed with a photoresist removal solution. In the present Example, the photoresist removal solution used AZ 700 (material brand name) of 40 degreeC.
다음에, 게이트 홀 안에 카본 나노튜브(CNT)의 성장에 필요한 촉매 물질로서 Ni을 선택적으로 증착시키기 위하여 포토 레지스트(PR) 막을 형성시킨다. 즉, 제2마스크(M2)를 재사용하여 사진묘화공정을 행함으로서 홀 부분을 제외한 부분에 다시 제거용 PR 막이 형성되도록 한다. 형성된 PR 막 위에 촉매 금속막으로 전자 빔 증착 (E-beam evaporator)을 사용하여 800Å 두께의 Ni 박막을 증착하고 아세톤으로 PR 막을 제거함으로서 선택적으로 게이트 홀 밑면에 촉매 금속막을 형성시킨다.Next, a photoresist (PR) film is formed in the gate hole to selectively deposit Ni as a catalyst material for growth of carbon nanotubes (CNT). That is, the second mask M2 is reused to perform the photo drawing process so that the removal PR film is formed again in the portions except for the hole portions. A catalyst metal film is selectively formed on the bottom of the gate hole by depositing an 800 nm thick Ni thin film using an E-beam evaporator as a catalytic metal film on the formed PR film and removing the PR film with acetone.
도4는 제1마스크(M1)를 사용하여 게이트 전극을 형성한 후, 제2마스크를 사용한 사진묘화공정으로 게이트 홀의 PR 식각 마스크를 형성하여 폴리 실리콘을 식각한 후의 광학 현미경 사진이다. 캐소드 전극 패턴은 깨끗하게 폴리 실리콘이 식각되었으나 게이트 홀 패턴에서는 폴리머가 생성되었다.FIG. 4 is an optical micrograph after forming a gate electrode using the first mask M1, and then etching the polysilicon by forming a PR etching mask of the gate hole by a photographic drawing process using the second mask. The cathode electrode pattern was clearly etched polysilicon, but the polymer was produced in the gate hole pattern.
도5은 게이트 홀의 폴리 실리콘 식각시 형성된 폴리머를 제거한 후의 광학현미경 사진이다. 생성된 폴리머는 SF6가스를 사용하여 25 sccm, 300 mtorr, 200 W의조건에서 60sec 동안 식각하여 제거하였고, 가스의 등방적 식각 특성으로 인하여 게이트 홀의 크기가 약 1-2 ㎛ 정도 넓어졌다.5 is an optical micrograph after removing a polymer formed during polysilicon etching of a gate hole. The produced polymer was removed by etching for 60 sec using SF 6 gas at 25 sccm, 300 mtorr, and 200 W, and the gate hole size was increased by about 1-2 μm due to the isotropic etching characteristic of the gas.
도6은 게이트 홀의 폴리 실리콘과 산화 실리콘 막을 식각한 후 식각 마스크에 사용된 PR을 제거하고, 제2마스크(M2)를 사용하여 다시 사진묘화공정을 함으로써 리프트 오프(lift-off)용 PR을 형성한 후의 광학현미경 사진이다. 홀 부분을 제외한 부분에 PR 막이 증착하게 되는데 정렬장비의 분해능과 정렬시 사용되는 현미경의 해상도에 의해 약간의 정렬 오차(miss align)가 있었다. 도면의 (a),(b)는 게이트 홀의 크기가 10㎛, 도면의 (c),(d)는 게이트 홀의 크기가 50㎛이다.6 is to remove the PR used in the etching mask after etching the polysilicon and silicon oxide film of the gate hole, and to form a lift-off PR by performing a photo drawing process again using the second mask (M2) It is an optical microscope photograph after one. PR film is deposited on the part except the hole part, and there is a slight misalignment due to the resolution of the alignment device and the resolution of the microscope used for the alignment. Figures (a) and (b) show a gate hole having a size of 10 mu m, while Figures (c) and (d) have a gate hole having a size of 50 mu m.
도7은 리프트 오프(lift-off)용 PR 막 위에 촉매 금속으로서 Ni을 증착시킨 게이트 홀의 광학 현미경 사진이다.Fig. 7 is an optical micrograph of a gate hole in which Ni is deposited as a catalyst metal on a PR film for lift-off.
도8은 금속막을 증착한 후에 아세톤으로 리프트 오프(lift-off)용 PR 을 제거한 후의 게이트 홀의 광학 현미경 사진이다. 따라서 PR 막 위에 증착되었던 금속막은 모두 제거되고, CNT가 증착될 게이트 홀 안에는 금속막이 남아 있게 된다. 도8의 (a)는 10㎛ 게이트 홀 패턴이고, 도8의 (b)는 50 ㎛ 게이트 홀 패턴이다.Fig. 8 is an optical micrograph of the gate hole after removing the PR for lift-off with acetone after depositing a metal film. Therefore, all of the metal film deposited on the PR film is removed, and the metal film remains in the gate hole where the CNT is to be deposited. Fig. 8A is a 10 탆 gate hole pattern, and Fig. 8B is a 50 탆 gate hole pattern.
도9의 (a)는 제작된 소자의 전체적인 구조를 나타낸다. 도9의 (b)는 게이트 홀 부분을 확대한 사진이다.Fig. 9A shows the overall structure of the fabricated device. 9B is an enlarged photograph of the gate hole portion.
도10은 제작된 소자의 게이트 홀 구조를 나타내는 FESEM(field emission scanning electron microscopy) 사진이다. 리프트 오프(Lift-off) 용 PR 막을 형성하는 과정에서 장비 분해능의 한계로 인한 약간의 정렬 오차로 인하여 게이트 홀의 지름이 30 ㎛ 이하의 패턴에서는 게이트 절연막 위에 부분적으로 금속막이 증착되기도 하나 그 이상의 크기에서는 게이트 홀 밑면에만 금속막이 증착되었다. 도면의 (a),(b),(c)는 게이트 홀의 크기가 10㎛, 도면의 (d),(e),(f)는 게이트 홀의 크기가 50 ㎛이다.10 is a field emission scanning electron microscopy (FESEM) photograph showing the gate hole structure of the fabricated device. In the process of forming a lift-off PR film, due to a slight alignment error due to the limitation of the equipment resolution, a metal film may be partially deposited on the gate insulating film in a pattern having a gate hole diameter of 30 μm or less, but larger than that. A metal film was deposited only on the bottom of the gate hole. (A), (b), and (c) of the drawings show a gate hole having a size of 10 μm, and (d), (e) and (f) of the figure have a size of a gate hole of 50 μm.
도11은 본 발명의 제2실시예에 의한 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이(CNT-FED)의 제조방법을 나타내는 공정도이다.11 is a process chart showing a method of manufacturing a carbon nanotube-field emission display (CNT-FED) according to a second embodiment of the present invention.
본 제2실시예는 실리콘 또는 유리로 된 기판 위에 촉매금속으로 니켈 또는 코발트를 증착한 다음, 그 위에 게이트 산화막과 게이트 물질을 증착한 후 포토 레지스트막을 식각 마스크로 하여 형성된 멀티-레이어를 직접 에칭하여 제조하는 방법이다.In the second embodiment, nickel or cobalt is deposited with a catalyst metal on a silicon or glass substrate, and then a gate oxide film and a gate material are deposited thereon, followed by direct etching of a multi-layer formed by using a photoresist film as an etching mask. It is a method of manufacturing.
즉, 도11의 (a)에 도시한 바와 같이 기판에 금속 막을 증착한 다음, 도11의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 금속 막의 상측에는 산화 실리콘 및 폴리 실리콘(N형)을 증착한 후, 도11의 (c)에 도시한 바와 같이 게이트 전극을 형성하기 위해 포토 레지스트로 모형을 떠서 마스크 한 후, 도11의 (d)에 도시한 바와 같이 게이트 전극을 형성하기 위한 폴리 실리콘의 에칭을 하는 한편 및 포토 레지스트를 제거한다.That is, after depositing a metal film on the substrate as shown in Figure 11 (a), and then depositing silicon oxide and polysilicon (N-type) on the upper side of the metal film as shown in Figure 11 (b) After masking a model with photoresist to form a gate electrode as shown in FIG. 11 (c), etching of polysilicon to form the gate electrode is performed as shown in FIG. 11 (d). And photoresist are removed.
다음에, 도11의 (e)에 도시한 바와 같이 게이트 홀을 형성하기 위해 포토 레지스트로 모형을 떠서 마스크 한 후, 도11의 (f) 및 (g)에 도시한 바와 같이 게이트 홀을 형성하기 위한 폴리 실리콘 및 산화 실리콘의 에칭을 하는 한편 포토 레지스트를 제거하면, 게이트 홀 밑면에 촉매금속이 드러나게 된다.Next, as shown in Fig. 11 (e), a model is masked with photoresist to form a gate hole, and then the gate hole is formed as shown in Figs. 11 (f) and (g). When the photoresist is removed while etching the polysilicon and silicon oxide, the catalytic metal is exposed on the bottom of the gate hole.
본 발명의 제2실시예의 금속막은 이 제1실시예의 방법과 동일하게 전자빔 증착(E-beam evaporator)를 사용하여 Ni 이나 Co를 증착할 수 있으나, 게이트 산화막과 게이트 물질을 형성할 때에는 이미 금속막이 증착된 것을 감안하여 높은 온도를 이용하는 방법은 피해야 한다. 따라서 게이트 산화막은 TEOS(Tetra-Ethyl-Oxy-Silane) 소스를 이용한 플라스마 보강 기상증착(plasma enhanced chemical vapor deposition ; PECVD)을 사용하여 약 1.5㎛를 증착하고, 게이트 물질로는 n+ 도핑된 폴리 실리콘을 플라즈마 CVD 방법으로 약 0.5㎛ 증착한다.The metal film of the second embodiment of the present invention can deposit Ni or Co using an E-beam evaporator as in the method of the first embodiment, but the metal film is already formed when the gate oxide film and the gate material are formed. Given the deposition, methods of using high temperatures should be avoided. Therefore, the gate oxide layer is deposited about 1.5 μm using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using a Tetra-Ethyl-Oxy-Silane (TEOS) source, and n + doped polysilicon is used as the gate material. About 0.5 [mu] m is deposited by a plasma CVD method.
사용되는 박막들을 모두 증착시킨 후, 제1마스크를 사용한 사진묘화공정과 폴리실리콘의 활성 이온식각으로 게이트 전극을 형성한 후, 제2마스크를 사용한 사진묘화공정으로 게이트 홀과 캐소드 전극의 PR 식각 마스크를 형성시킨다. 형성된 PR막을 마스크로 하여 폴리 실리콘과 실리콘 산화막을 순차적으로 플라즈마 식각을 하는데 식각 조건은 제1실시예의 방법과 동일하며, 식각 후 게이트 홀 밑면에 촉매 금속이 드러나게 된다.After depositing all the thin films used, the gate electrode is formed by the photolithography process using the first mask and the active ion etching of polysilicon, and the PR etching mask of the gate hole and the cathode electrode by the photolithography process using the second mask. To form. Plasma etching is performed sequentially on the polysilicon and the silicon oxide film by using the formed PR film as a mask. The etching conditions are the same as those of the first embodiment, and after etching, the catalyst metal is exposed to the bottom of the gate hole.
이와같이 구성된 본 발명에 의하면, 휘도와 가속전압 및 컬러 구현도 등이 향상된 삼극관 구조의 카본 나노튜브 - 전계방사 디스플레이를 손쉽고 간단히 제조할 수 있다.According to the present invention configured as described above, it is possible to easily and simply manufacture a carbon nanotube-field emission display having a triode structure with improved luminance, acceleration voltage, and color realization.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0005548A KR100372020B1 (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | manufacturing method of carbon nanotube - field emission display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0005548A KR100372020B1 (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | manufacturing method of carbon nanotube - field emission display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010077627A KR20010077627A (en) | 2001-08-20 |
| KR100372020B1 true KR100372020B1 (en) | 2003-02-14 |
Family
ID=19644350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0005548A KR100372020B1 (en) | 2000-02-03 | 2000-02-03 | manufacturing method of carbon nanotube - field emission display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100372020B1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442840B1 (en) * | 2001-01-05 | 2004-08-02 | 삼성에스디아이 주식회사 | Manufacturing method of triode carbon nanotube field emission array |
| KR100873800B1 (en) * | 2002-07-19 | 2008-12-15 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Silicide Forming Method of Semiconductor Device Using Carbon Nanotubes |
| KR100819446B1 (en) * | 2006-04-05 | 2008-04-07 | 경희대학교 산학협력단 | Field Emission Display with Selective Aarray of Electron Emission Source and Manufacturing of Method the Same |
| FR3053830A1 (en) * | 2016-07-07 | 2018-01-12 | Thales | VACUUM CATHODE ELECTRONIC TUBE BASED ON NANOTUBES OR NANOWIAS |
| CN113514388B (en) * | 2021-07-15 | 2023-01-06 | 帕孚(上海)电气设备有限公司 | Electrochemical corrosion sensor and preparation method thereof |
-
2000
- 2000-02-03 KR KR10-2000-0005548A patent/KR100372020B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010077627A (en) | 2001-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6062931A (en) | Carbon nanotube emitter with triode structure | |
| EP1221710B1 (en) | Method of manufacturing triode carbon nanotube field emitter array | |
| US7247227B2 (en) | Buffer layer in flat panel display | |
| KR100366191B1 (en) | How to manufacture flat panel display system and components | |
| EP1329929B1 (en) | Triode structure field emission display device using carbon nanotubes and method of fabricating the same | |
| US8033881B2 (en) | Method of manufacturing field emission device | |
| KR20050018391A (en) | Field emission display having carbon nanotube emitter and method of manufacturing the same | |
| US7528536B2 (en) | Protective layer for corrosion prevention during lithography and etch | |
| KR100372020B1 (en) | manufacturing method of carbon nanotube - field emission display | |
| US7942714B2 (en) | Method of manufacturing field emission device | |
| CN100508101C (en) | Method of forming carbon nanotube emitters and field emission display (fed) including such emitters | |
| KR20050051041A (en) | Method for forming carbon nanotube | |
| US20070296321A1 (en) | Carbon nanotube field emission device and method for manufacturing the same | |
| KR100724369B1 (en) | Field emission device with ultraviolet protection layer and manufacturing method thereof | |
| US20070236133A1 (en) | Field emission electrode, field emission device having the same and methods of fabricating the same | |
| KR20060009681A (en) | Field emission display having carbon nanotube emitter and method of manufacturing the same | |
| KR100846480B1 (en) | Method of manufacturing field emission device | |
| JP5007037B2 (en) | Method for manufacturing cathode substrate and method for manufacturing display element | |
| KR100290137B1 (en) | Field emission device manufacturing method | |
| JP2007305493A (en) | Cathode substrate and its manufacturing method, and display element and its manufacturing method | |
| KR20040031756A (en) | Field emission display device and method for manufacturing the device | |
| KR20030072271A (en) | Field Emission Display Device And Method For Manufacturing the device | |
| KR20050073733A (en) | Field emission device and manufacturing method thereof | |
| KR20010003752A (en) | Method of manufacturing field emission display device | |
| KR20000008722A (en) | Manufacturing method of diamond electron emitter array using select growth method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |