KR100701750B1 - Field Emission Array and method for fabricating same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전계방출형 디스플레이의 중요소자인 에미터의 구조 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 긴 수명과 고효율의 전자방출 특성을 갖는 다양한 에미터 재료의 응용이 가능하고, 글래스와 같은 저가의 기판의 사용이 가능하며, 쉽게 대형화가 가능하도록 제조공정이 간단하고 에미터의 균일성 확보가 용이한 새로운 형태의 에미터 구조 및 그 제조공정을 제공하는 데 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위하여 저가의 글래스기판을 사용하여 기판 위에 형성된 미세 금속기둥 막위에 전자가 방출하는 초미립자가 형성되며, 초미립자 표면에는 얇은 절연막이 코팅된 구조를 가진다. The present invention relates to the structure of the emitter, which is an important element of the field emission display, and a manufacturing method thereof. In particular, it is possible to apply various emitter materials having a long lifetime and high efficiency of electron emission characteristics, and to provide a low cost such as glass. It is an object of the present invention to provide a new type of emitter structure and a manufacturing process thereof, in which a substrate can be used and the manufacturing process is simple and the uniformity of the emitter can be easily secured so that it can be easily enlarged. In order to achieve the above object, an ultra-fine particle for emitting electrons is formed on a fine metal pillar film formed on a substrate by using a low-cost glass substrate, and a thin insulating film is coated on the surface of the ultra-fine particle.

전계방출, 전자방출, 초미립자, 절연코팅Field emission, electron emission, ultra fine particles, insulation coating

Description

전계방출소자의 에미터 구조 및 그 제조방법{Field Emission Array and method for fabricating same}Emitter structure of field emission device and its manufacturing method {Field Emission Array and method for fabricating same}

도1. 종래의 전자방출소자의 구조Figure 1. Structure of the conventional electron emitting device

도2. 본 발명의 전자방출소자의 구조Figure 2. Structure of the electron emitting device of the present invention

도3. 본발명의 전자방출소자의 제조공정도Figure 3. Process Drawing of Electron Emission Device of the Present Invention

도4. 본 발명의 다른 실시예의 전자방출소자의 제조공정도 Figure 4. Process diagram of manufacturing an electron-emitting device according to another embodiment of the present invention

최근, 멀티미디어의 발달과 함께 중요한 역할을 담당하는 디스플레이에 대한 관심과 그 중요성이 커지고 있다. 이에 부응하여 액정 표시소자(LCD), 플라즈마 표시소자(PDP)등 여러가지 평면형 표시소자가 개발, 실용화되고 있지만, 시야각, 고속응답, 고휘도 고정세, 소비전력, 박형등의 관점에서 아직까지 만족할만한 디스플레이는 얻을 수 없으며, 박형, 중량, 소비전력등의 문제를 제외하면 현재로서는 CRT가 가장 이상에 가깝다.Recently, the interest and importance of displays, which play an important role with the development of multimedia, have increased. In response to this, various flat display devices such as liquid crystal display (LCD) and plasma display (PDP) have been developed and put into practical use. However, they are still satisfactory in view of viewing angle, high-speed response, high brightness, high power consumption, and thinness. CRT is closest to the ideal at present, except for problems such as thinness, weight and power consumption.

이중에서, 차세대 디스플레이로서 주목받고 있는 전계방출형 표시소자 (Field Emission Display,FED)는 CRT와 동일한 전자선에 의한 형광체 발광을 이용 하고 있어, 브라운관(CRT)의 뛰어난 특성을 유지하면서 화상의 뒤틀림이 없이 저소비전력의 평면형 디스플레이를 구현할 수 있다는 장점을 가진다.Among these, field emission display (FED), which is attracting attention as a next-generation display, uses phosphor emission by the same electron beam as CRT, without distorting the image while maintaining excellent characteristics of the CRT. It has the advantage of being able to realize a flat display of low power consumption.

전계방출형 표시소자의 기본구조는 종래의 진공관과 같은 3극 튜브(Tube) 지만, 열음극(Hot Cathode)을 이용하지 않고 첨예한 음극인 에미터(emitter)에 고전계(Electric Field)를 집중하여 양자 역학적인 터널링(Tunnel)효과에 의하여 전자를 방출시키는 냉음극(Cold Cathode)를 이용하고 있다. 이 전자를 양극/음극간의 인가전압으로 가속시켜 양극에 형성된 형광체막에 충돌시켜 발광시킨다. 즉, 전자충돌에 의한 형광체를 발광시킨다는 점에서 CRT와 같은 원리이다.The basic structure of the field emission display device is a three-pole tube like a conventional vacuum tube. However, the electric field is concentrated on an emitter, a sharp cathode, without using a hot cathode. Cold Cathode, which emits electrons by quantum mechanical tunneling effect, is used. The electrons are accelerated by the applied voltage between the anode and the cathode and collide with the phosphor film formed on the anode to emit light. That is, the same principle as the CRT in that the phosphor emits light due to electron collision.

대표적인 종래의 전계방출형소자로서는 팁(Tip) 타입의 형태로서 도1과 같다. 기판(11)위에 전극(12), 전자가 방출되는 팁형태의 에미터(13), 절연막(14), 상기 에미터에서 방출되는 전자의 양을 제어하는 게이트(15)가 형성된다. 이러한 타입의 소자를 만들기 위한 제조방법에 따라 Mo 금속을 전자빔(e-Beam)증착으로 형성하는 스핀트 타입(Spindt Type)의 에미터와 Si (실리콘) 웨이퍼 또는 Si 박막을 건식 또는 습식식각으로 팁 형태를 형성한 후 고온(1000℃)에서 Si 팁 표면을 산화시켜 열산화막을 형성하고 SiO2 식각액으로 열산화막을 제거시켜 첨예한 팁을 형성하는 Si 타입의 에미터가 있다.Representative conventional field emission type devices are shown in FIG. 1 in the form of a tip type. An electrode 12, an emitter 13 in the form of a tip from which electrons are emitted, an insulating film 14, and a gate 15 for controlling the amount of electrons emitted from the emitter are formed on the substrate 11. According to the manufacturing method for making this type of device, a spint type emitter and Si (silicon) wafer or Si thin film that form Mo metal by electron beam (e-Beam) deposition are tip dry or wet. There is a Si-type emitter that forms a thermal oxide film by oxidizing the surface of the Si tip at a high temperature (1000 ° C.) after forming a shape, and removing the thermal oxide film with an SiO 2 etchant.

Si 타입인 경우, 팁을 첨예화(Sharpening)시키는 공정시 고온의 열산화 공정이 요구되어 글래스와 같은 대형 크기의 기판사용이 불가능하여 디스플레이의 대형화에 한계가 있으며, 또한, Si 자체의 재료적인 특성에 의하여, 전자방출시 팁끝에 열응력이 집중되어 팁이 쉽게 파손되고 잔류가스에 의해 Si 표면이 쉽게 변질되어 팁의 전자방출 특성이 열화되는 문제점이 있다. In case of Si type, a high temperature thermal oxidation process is required in the process of sharpening the tip, which makes it impossible to use a large sized substrate such as glass, which limits the size of the display. As a result, the thermal stress is concentrated at the tip end during electron emission, and the tip is easily broken and the Si surface is easily changed by the residual gas, thereby deteriorating the electron emission characteristic of the tip.

한편, 고융점의 Mo를 전자빔 증착에 의해 팁을 형성하는 스핀트 타입의 에미터인 경우 Si팁에 비하여 팁의 수명이 긴 장점이 있으나, 제조공정이 복잡하고, Mo막의 전자빔 증착시 빔의 각도조절 등이 요구되므로 대형기판에 소자를 구현하는 경우, 팁형상이 불균일하여 특정 팁에만 전자방출이 집중되어 쉽게 팁이 파손되는 경우가 발생하므로 대형의 디스플레이 제조에는 그 한계가 있다.On the other hand, in the case of a spin type emitter in which a high melting point Mo is formed by electron beam deposition, the tip has a longer life than the Si tip. However, the manufacturing process is complicated and the angle of the beam when the Mo film is deposited When the device is implemented on a large substrate because adjustment is required, there is a limitation in manufacturing a large display because the tip shape is uneven and electron emission is concentrated only on a specific tip, thereby easily breaking the tip.

팁 에미터 타입인 경우에는 소자 작동시, 불균일한 팁의 형상으로 인하여 팁이 쉽게 파손되는 문제가 있어 팁의 크기를 가능한 한 작게하여 팁형상의 균일도와 구동전압의 감소를 추구하고 있으나, 현재까지는 서브-마이크론(Sub-Micron)영역에 국한되고 있다.In the case of the tip emitter type, when the device is operated, the tip is easily broken due to the uneven tip shape. Therefore, the tip size is reduced as much as possible to reduce the tip shape uniformity and the driving voltage. It is confined to the sub-micron region.

따라서, 글래스와 같은 저가의 기판의 사용이 가능하며, 쉽게 대형화가 가능하도록 제조공정이 간단하고, 에미터의 균일성확보가 용이한 새로운 형태의 구조 및 그 제조공정이 요구된다.Therefore, it is possible to use a low-cost substrate such as glass, and a new type of structure and a process for manufacturing the same that require a simple manufacturing process and easily secure the uniformity of the emitter are required to be easily enlarged.

본 발명은 전계방출형 표시소자에 사용되는 에미터에 있어, 기존의 Si등을 이용한 팁타입의 에미터와는 달리 긴수명과, 고효율의 전자방출특성을 갖는 다양한 에미터재료의 응용이 가능하고 글래스와 같은 저가 기판의 사용이 가능하며, 쉽게 대형화가 가능하도록 제조공정이 간단하고 에미터의 균일성 확보가 용이한 새로운 형태의 에미터 구조 및 그 제조공정을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention, in the emitter used in the field emission display device, unlike the tip-type emitter using a conventional Si, etc., it is possible to apply a variety of emitter materials having a long life, high efficiency electron emission characteristics It is an object of the present invention to provide a new type of emitter structure and its manufacturing process, which enables the use of a low-cost substrate such as glass and can be easily enlarged, thereby simplifying the manufacturing process and ensuring the uniformity of the emitter.

본 발명의 첫번째 특징은 전자방출소자가 저가의 글래스기판을 사용하여 기판위에 형성된 미세한 금속기둥막위에 전자를 방출하는 입자 직경이 200~500Å인 초미립자 (Nanoparticle)가 형성되어 있으며, 초미립자(Nanoparticle)의 표면에 얇은 절연막이 코팅된 형태를 취하고 있다는 것이다.The first feature of the present invention is that nanoparticles having a particle diameter of 200 to 500 microns are formed on the fine metal pillar film formed on the substrate by the electron emitting device using a low-cost glass substrate, and ultrafine particles of nanoparticles are formed. A thin insulating film is coated on the surface.

본 발명의 제2특징은 불연속적인 초미립자(Nanoparticle)의 형성방법으로 기존의 스핀코팅(Spin coating)법과 달리 60~700 mTorr이상의 높은 압력에서의 스퍼터링 (Sputtering) 방법을 이용한다는 것이다. 초미립자(Nanoparticle)를 하드 마스크로 하여 밑에 있는 금속판의 플라즈마 에칭을 통하여 미세금속기둥위에 입자가 부착된 형태를 구현함으로써 전압인가시 초미립자(Nanoparticle)로의 전계집중을 도모하여 입자에서의 전자방출을 향상시키고 구동전압을 감소한다는 특징을 갖는다.A second feature of the present invention is to use a sputtering method at a high pressure of 60 to 700 mTorr or more, unlike the conventional spin coating method, as a method of forming discontinuous ultrafine particles. By using nanoparticles as a hard mask to form particles attached to micrometallic columns through plasma etching of the underlying metal plate, it is possible to improve electric emission from nanoparticles by applying electric field concentration to nanoparticles when voltage is applied. The driving voltage is reduced.

본 발명의 제3특징은 입자표면에 수십Å 내외의 SiO2나 Al2O3등 얇은 막으로 이루어진 절연막을 코팅하여 전계유도 열전자 방출효과에 의해 입자에서의 전자방출을 증가시키고 소자작동시 잔류가스나 이온화된 가스의 충돌에 의한 입자의 파손을 방지하여 에미터의 수명과 안정성이 향상된 전계방출소자를 구현하는 것이다.The third aspect of the present invention is to coat an insulating film made of a thin film such as SiO 2 or Al 2 O 3 on the surface of the particles to increase the electron emission from the particles by the field-induced hot electron emission effect and the residual It is to implement a field emission device that improves the life and stability of the emitter by preventing particle breakage due to the collision of the sun and ionized gas.

이하, 도면을 이용하여 상기 본 발명의 특징을 상세히 설명하고자 한다. 우선, 도2는 본 발명에서 구현되는 전계방출소자의 기본구조로서 2극타입의 전자방출소자의 구성을 나타낸다. 기판(21)위에 전극(22)이 형성되고, 상기 전극위에 기둥형태로 금속막(23)이 형성되며, 상기 금속막의 끝단에 전자가 방출되는 초미립자(Nanoparticle)(24)가 형성되어 있고, 상기 금속막(23)과 초미립자(Nanoparticle)(24)를 포함한 기판(21) 전면에 절연막(25)이 형성된 구조를 가지며, 상기 기판위에 형성된 전극(22)과 반대편 기판에 형성된 양극사이의 전계에 의해서 전자방출이 제어되는 2극구조이다.Hereinafter, the features of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, Fig. 2 shows the configuration of a two-pole type electron-emitting device as the basic structure of the field-emitting device implemented in the present invention. An electrode 22 is formed on the substrate 21, a metal film 23 is formed on the electrode in the form of a column, and ultrafine particles 24 are formed on the ends of the metal film to emit electrons. The insulating film 25 is formed on the entire surface of the substrate 21 including the metal film 23 and the ultrafine particles 24, and is formed by an electric field between the electrode 22 formed on the substrate and the anode formed on the opposite substrate. It is a bipolar structure in which electron emission is controlled.

통상의 팁타입의 에미터에서는 팁의 하부직경이 1μm내외로 형성되는데 이는 현재까지의 사진식각기술에 의한 패턴사이즈가 갖는 한계치이므로, 효과적인 전자방출을 위해서는 팁의 첨단을 첨예화하는 별도의 첨예화공정에 의해 팁 첨단의 곡률반경을 300 Å 이하가 되도록 해야한다.In conventional tip type emitters, the lower diameter of the tip is formed to be around 1μm, which is the limit of the pattern size by the photolithography technique up to now, so that the tip of the tip sharpens the tip for effective electron emission. The radius of curvature of the tip tip should be 300 Å or less.

또한, 본 발명에서는 입자표면에 얇은 절연막(25)을 추가로 구성하는데, 이는 수십Å 내외의 SiO2나 Al2O3 막으로 코팅하여 입자에서의 전자방출을 증가시키고 소자작동시 잔류가스나 이온화된 가스의 충돌에 의한 입자파손을 방지한다. 전자가 방출되는 에미션 영역에 얇은 절연막이 코팅될 경우, 전계가 집중되어 절연막과 입자 사이에 전자가 통과할 수 있는 길, 즉, 전도채널(Conducting channel)이 형성되어 기존의 터널링에 의한 전자방출이외에도 전계유도 열전자방출(Field Induced Hot Electron Emission)이 작용하여 전자방출량이 증가하게 된다는 효과를 가져온다.In addition, the present invention further comprises a thin insulating film 25 on the surface of the particle, which is coated with a SiO 2 or Al 2 O 3 film of about several tens of GHz to increase the electron emission from the particles and residual gas or ionization during operation of the device. To prevent particle damage caused by collision of the gas. When a thin insulating film is coated on the emission region where electrons are emitted, a path through which an electric field is concentrated to allow electrons to pass through, ie, a conducting channel, is formed between the insulating film and the particles, thereby emitting electrons by conventional tunneling. In addition, the field induced hot electron emission (Electromagnetic Emission) acts to bring the effect of increasing the amount of electron emission.

상기와 같은 소자의 제조방법은 다음과 같다. 본 발명에서는 전자방출원으로 직경 200 Å 내외의 초미립자(Nanoparticle)를 사용하기때문에 기존의 팁타입과 같은 별도의 팁 첨예화 공정이 불필요하며, 기존의 입자(Particle)분산 코팅법인 스핀코팅법에 있어서는 코팅에 사용되는 입자는 제조공법 상 수μm이하 크기의 입자제조가 어렵고 입자크기 분포 또한 매우 불균일하였으나 이와 달리 60~700 mTorr이상의 높은 압력에서의 스퍼터링 (Sputtering) 방법을 이용하므로 초미립자(Nanoparticle)를 균일하게 도포하는 것이 가능하다.The manufacturing method of the device as described above is as follows. In the present invention, since an ultra-fine particle (Nanoparticle) of about 200 직경 in diameter is used as an electron emission source, a separate tip sharpening process like the conventional tip type is unnecessary, and the coating is performed in the spin coating method, which is a conventional particle dispersion coating method. Although the particles used in the manufacturing process are difficult to produce particles with a size of several μm or less, and the particle size distribution is very uneven, on the other hand, the sputtering method at a high pressure of 60 to 700 mTorr or more is used, thereby uniformly obtaining ultrafine particles. It is possible to apply.

수십mTorr이하의 비교적 낮은 압력에서는 스퍼터된 입자가 플라즈마내의 가스와 충돌할 확률이 상대적으로 적기 때문에 기판상에서 핵 생성이 이루어지고 연속적인 막성장을 통해 균일한 연속막을 형성한다. 그러나 수백 mTorr이상의 높은 압력에서 스퍼터링을 수행할 경우는 스퍼터된 입자가 가스와의 충돌확률이 높아 플라즈마내에서 입자덩어리(클러스터:Cluster)로 뭉쳐지고 이때, 기판의 온도가 낮을 경우, 기판에 도달한 클러스터는 성장을 멈추고 불연속적인 초미립자(Nanoparticle)상태로 성막된다. At relatively low pressures of several tens of mTorr or less, the probability of sputtered particles colliding with the gas in the plasma is relatively small, resulting in nucleation on the substrate and forming a uniform continuous film through continuous film growth. However, when sputtering is performed at a high pressure of several hundred mTorr or more, the sputtered particles have a high probability of colliding with gas, so the particles are aggregated into a plasma (cluster) in the plasma, and when the temperature of the substrate is low, the substrate reaches the substrate. Clusters stop growing and form into discontinuous nanoparticles.

도3은 상기 2극 전자방출소자의 단계별 제조공정도이다.3 is a step-by-step manufacturing process diagram of the bipolar electron-emitting device.

우선, 도3의 (a)와 같이 대용량의 소자제작이 유리한 글래스등의 기판(31)위에 Al, Cr, Cu등의 금속으로 이루어진 하부전극(32)을 성막하고, 입자의 지지층으로 베이스 금속막(33)을 성막한다. 상기 금속막은 후공정의 에칭시 초미립자(Nanoparticle)와의 식각선택성이 큰 재료를 선택한다. First, as shown in FIG. 3A, a lower electrode 32 made of a metal such as Al, Cr, Cu, or the like is formed on a substrate 31 such as glass, which is advantageous in producing a large-capacity device, and the base metal film is used as a support layer for particles. Tabernacle (33). The metal film selects a material having a high etching selectivity with ultra-fine particles during etching in a later process.

(b)단계에서는 상기 고압 스퍼터링법을 이용하여 불연속적으로 초미립자(Nanoparticle)(34)를 상기 베이스금속막(33)위에 성막한다. 이 때,스퍼터링의 압력은 60~700 mTorr범위이며, 입자의 재료는 Mo, Cr, Ta, Cu등의 다양한 금속재료를 적용할 수 있다. 스퍼터링시 질소 또는 CH4 분위기를 조성하여 질화물 또는 탄화물등의 초미립자(Nanoparticle)를 도포할 수도 있다. 이 때, 기판온도는 가급적 낮게 하여 기판에 도달된 입자를 재빨리 응축시켜 입자가 연속적으로 성장하는 것을 억제한다. 상기 기판온도를 낮추기 위해 액체질소등으로 기판을 냉각하는 방법등이 사용된다.In the step (b), ultrafine particles 34 are discontinuously deposited on the base metal film 33 by using the high pressure sputtering method. At this time, the pressure of the sputtering is in the range of 60 ~ 700 mTorr, the material of the particles can be applied to various metal materials such as Mo, Cr, Ta, Cu. At the time of sputtering, ultrafine particles such as nitride or carbide may be applied by forming nitrogen or CH 4 atmosphere. At this time, the substrate temperature is kept as low as possible to quickly condense the particles reached to the substrate, thereby suppressing the continuous growth of the particles. In order to lower the substrate temperature, a method of cooling the substrate with liquid nitrogen or the like is used.

(c)단계에서는 상기 초미립자(Nanoparticle)(34)를 하드 마스크로 하여 상기 베이스 금속막(33)을 에칭한다. 이때 사용되는 에칭법은 RIE법으로 상기 초미립자(Nanoparticle)(34)와 선택성을 갖는 가스를 선택하여 상기 베이스 금속막(33)을 에칭한다. 에칭후 베이스금속막(33)은 금속기둥형태로 형성되어 상기 미세기둥위에 초미립자(Nanoparticle)(34)가 부착된 형태를 가지게 되며, 전압인가 시 초미립자(Nanoparticle)로 전계가 집중하여 입자에서의 전자방출을 향상시키게 된다.In step (c), the base metal film 33 is etched using the nanoparticles 34 as a hard mask. At this time, the etching method used is to etch the base metal film 33 by selecting a gas having a selectivity with the ultra-fine particles (34) by the RIE method. After etching, the base metal layer 33 is formed in the shape of a metal pillar, and has a form in which ultraparticles 34 are attached to the micropillars. When a voltage is applied, an electric field is concentrated to ultrafine particles, and electrons in the particles are concentrated. Improves emissions.

(d)단계에서는 최종적으로 절연막(35)을 코팅한다. 상기 금속기둥형태의 금속막(33)위에 초미립자(Nanoparticle)(34)가 부착된 기판 전체에 수십Å 내외의 SiO2나 Al2O3등의 절연막(35)을 코팅하여 에미터의 수명과 안정성을 향상시키고, 전자방출효과를 향상시키게 된다.In the step (d), the insulating film 35 is finally coated. The lifetime and stability of the emitter by coating an insulating film 35 such as SiO 2 or Al 2 O 3 on the entire substrate on which the ultra-fine particles 34 are attached on the metal pillar-shaped metal film 33. And improve the electron emission effect.

도4는 본 발명의 에미터의 구조를 3극구조에 적용한 전자방출소자의 제조방법이다. 3극구조는 에미터에서의 전자방출의 양을 게이트전극에 의해 단속하는 구조로 2극구조에 비해 게이트전극이 추가되는 구조를 갖는다. 단계별 제조공정은 다음과 같다.4 is a method of manufacturing an electron-emitting device in which the emitter structure of the present invention is applied to a three-pole structure. The three-pole structure is a structure in which the amount of electron emission in the emitter is controlled by the gate electrode, and the gate electrode is added as compared to the two-pole structure. Step-by-step manufacturing process is as follows.

(a)단계에서 글래스기판(41)위에 하부전극(42), 베이스금속막(43), 제1절연 막(44), 게이트막(45)을 연속적으로 성막하고, 포토레지스트(46)를 코팅하고 소정의 형태를 갖도록 패터닝한다. 이때, 상기 제1 절연막은 SiO2등으로 베이스금속막(43)과, 게이트막(45)간의 전기적 절연을 위한 막이다. 게이트막(45)은 Mo, Cr, Nb 등으로 형성된다. In the step (a), the lower electrode 42, the base metal film 43, the first insulating film 44, and the gate film 45 are successively formed on the glass substrate 41, and the photoresist 46 is coated. And pattern to have a predetermined shape. In this case, the first insulating film is SiO 2 or the like for electrical insulation between the base metal film 43 and the gate film 45. The gate film 45 is formed of Mo, Cr, Nb, or the like.

(b)단계에서 상기 패터닝된 포토레지스트(46)에 의해 게이트막(45) 및 상기 제1 절연막(44)을 에칭하여 에미션 영역을 형성한다.In step (b), the gate layer 45 and the first insulating layer 44 are etched by the patterned photoresist 46 to form an emission region.

(c)단계에서 초미립자(Nanoparticle)(47)를 불연속적으로 스퍼터링한다.In step (c), superfine particles (Nanoparticle) 47 are sputtered discontinuously.

(d)단계에서 초미립자(Nanoparticle)(47)를 마스크로 하여 베이스금속막(43)을 RIE에칭하여 금속기둥을 형성한다.In step (d), the base metal film 43 is RIE-etched using the ultra-fine particles 47 as a mask to form metal pillars.

(e)단계에서 상기 (d)단계의 결과물에 제2 절연막(48)을 얇게 코팅한다. 이때, 상기 게이트막(45)의 측면으로 절연막이 코팅되는 것을 방지하기 위하여 전자빔법으로 코팅한다. In step (e), the second insulating film 48 is thinly coated on the resultant of step (d). At this time, in order to prevent the insulating film is coated on the side of the gate film 45 is coated by the electron beam method.

(f)최종적으로 상기 포토레지스트(46)를 제거하여 3극구조의 전자방출소자를 완성한다. (f) Finally, the photoresist 46 is removed to complete the electron-emitting device having a three-pole structure.

상기와 같은 방법으로 제조한 초미립자(Nanoparticle) 전계방출소자인 경우, 팁 타입의 에미터에서 문제시되는 팁의 불균일성에 의한 수명단축 및 대형화로의 한계를 극복할 수 있으며, 복잡한 사진식각공정이 불필요하여 원가의 절감면에서도 매우 유리해진다.In the case of ultra-particle field-emitting devices manufactured by the above method, it is possible to overcome the limitation of shortening of the lifespan and enlargement due to the nonuniformity of the tip, which is a problem in tip type emitters, and complicated photo etching process is unnecessary. It is also very advantageous in terms of cost reduction.

매우 균일하게 분포된 초미립자(Nanoparticle)를 에미터로 이용하기에 팁 타입에 비해 단위 면적당 전자방출 영역이 증가하여 전자방출량이 증가하고, 미세 패턴을 이용할 경우, 극미세의 3극구조의 소자제작이 가능하여 저전압으로의 구동이 가능하다.Since the extremely uniformly distributed nanoparticles are used as emitters, the electron emission area per unit area is increased compared to the tip type, and the electron emission amount is increased. It is possible to drive to low voltage.

또한 양질의 절연막을 입자표면에 코팅할 경우 전계유도 열전자 방출효과에 의해 저전압에 의해서도 전자방출이 효과적으로 증가할 뿐 아니라 코팅된 절연막이 입자의 보호막 역할을 하여 소자작동시 잔류가스에 의한 에미터의 파손을 방지하여 소자의 수명면에서도 유리하다.In addition, when a high quality insulating film is coated on the particle surface, the electron emission is effectively increased even by low voltage due to the field induced thermal electron emission effect. It is also advantageous in terms of the lifetime of the device.

Claims (4)

기판 위에 형성된 전극층과, 상기 전극층 위에 형성된 기둥 형태의 금속막, 상기 금속막 첨단에 형성되어 전자를 방출하는 초미립자(Nanoparticle)(입자 직경 ≤ 500Å)와, 상기 전극층, 초미립자(Nanoparticle)가 형성된 금속막 전면에 형성된 절연막을 포함하는 전계방출소자의 에미터 구조An electrode layer formed on the substrate, a pillar-shaped metal film formed on the electrode layer, ultrafine particles (particle diameter ≤ 500 μs) formed at the tip of the metal film and emitting electrons, and a metal film formed with the electrode layer and ultrafine particles (Nanoparticle) Emitter structure of a field emission device including an insulating film formed on the front surface 제 1 항에 있어서, 상기 전극층 위에 절연층 및 게이트 전극이 추가로 형성되어 상기 초미립자(Nanoparticle)가 형성된 금속막을 둘러싸도록 형성된 전계방출소자의 에미터 구조The emitter structure of claim 1, wherein an insulating layer and a gate electrode are further formed on the electrode layer to surround the metal film on which the nanoparticles are formed. 제 1 항에 있어서, 상기 초미립자(Nanoparticle)는 Mo,Cr,Ta,Cu 중에서 선택되는 금속재료인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 에미터구조The emitter structure of a field emission device according to claim 1, wherein the ultrafine particles are a metal material selected from Mo, Cr, Ta, and Cu. 기판 위에 전극층을 형성하는 단계, 상기 전극층 위에 금속막을 형성하는 단계, 상기 금속막 위에 스퍼터링에 의해 초미립자(Nanoparticle)(입자 직경 ≤ 500Å)를 형성하는 단계, 상기 초미립자(Nanoparticle)를 이용하여 금속막을 플라즈마 에칭하는 단계, 상기 에칭된 금속막과 초미립자(Nanoparticle)를 포함한 기판 전면에 절연막을 코팅하는 단계로 이루어지는 전계방출소자의 에미터제조방법Forming an electrode layer on the substrate, forming a metal film on the electrode layer, forming nanoparticles (particle diameter ≤ 500 μs) by sputtering on the metal film, and plasma plasma the metal film using the ultrafine particles (Nanoparticle). A method of manufacturing an emitter of a field emission device comprising etching, and coating an insulating film on the entire surface of the substrate including the etched metal film and ultrafine particles.
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