KR100837407B1

KR100837407B1 - 전계방출소자의 제조방법

Info

Publication number: KR100837407B1
Application number: KR1020060113044A
Authority: KR
Inventors: 최준희; 배민종
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-06-12
Also published as: US20080153380A1; US8033881B2; CN101183633A; KR20080044133A; JP2008124020A

Abstract

전계방출소자의 제조방법이 개시된다. 기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 차단층홀을 형성하는 단계; 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 게이트전극을 형성하고, 게이트전극에 게이트전극홀을 형성하는 단계; 게이트전극 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여 상기 게이트전극홀의 안쪽에 레지스트홀을 형성하는 단계; 레지스트홀을 통하여 절연층을 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계; 절연층홀에 노출된 게이트전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 포토레지스트를 제거하는 단계; 및 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

전계방출소자의 제조방법{Method of manufacturing field emission device}

도 1은 전계방출소자의 일례를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.

도 3 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 11 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 17 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 24 내지 도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법의 변형예를 설명하기 위한 도면들이다.

도 27 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110,210,310,510... 기판 112,212,312,512... 캐소드전극

120,220,320,520... 광차단층 121,221,321,521... 차단층홀

130,230,330,530... 절연층 131,231,331,531... 절연층홀

140,240,340,540... 게이트전극 140',240'... 게이트물질층

141,241,341,441,541... 게이트홀 142,242,342,542... 게이트전극홀

150,250,350,550... 에미터

160,170,260,360,370,560,570...포토레지스트

161,171,261,361,371,571... 레지스트홀

213... 캐소드홀 345',545'... 투명물질층

345,445,545... 투명전극 347,547... 투명전극홀

본 발명은 전계방출소자의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 안정적이고 신뢰성있는 전계방출소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

전계방출소자(field emission device)는 캐소드전극 상에 형성된 에미터 주위에 강한 전기장을 형성함으로써 에미터로부터 전자들을 방출시키는 소자이다. 이러한 전계방출소자의 대표적인 응용분야로는 평판표시장치(flat panel display)인 전계방출 표시장치(FED; field emission display)를 들 수 있다. 전계방출 표시장치는 전계방출소자로부터 방출된 전자들을 애노드전극 상에 형성된 형광체층에 충돌시켜 화상을 표시하는 장치이다. 이러한 전계방출 표시장치는 박형의 표시소자로서 전체 두께가 수 cm에 불과하며, 넓은 시야각, 낮은 소비전력, 낮은 비용 등의 장점을 갖기 때문에 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 플라즈마 디 스플레이 패널(PDP; plasma display panel) 등과 함께 차세대 표시소자로 주목받고 있다.

또한, 상기 전계방출소자는 액정 디스플레이의 백라이트 유닛(BLU; back light unit)에 응용될 수 있다. 액정 디스플레이는 후면에 배치된 광원으로부터 발생된 빛이 광 투과율을 조절하는 액정을 투과함으로써 전면에 화상을 표시하는 장치이다. 이때, 후면에 배치되는 광원으로는 냉음극형광등(CCFL; cold cathode fluorescence lamp), 외부전극형 형광등(EEFL; external electrode fluorescence lamp), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 등이 사용될 수 있는데, 이외에도 전계방출형 백라이트 유닛이 사용될 수 있다. 전계방출형 백라이트 유닛은 전계방출 표시소자와 원리적으로 동일한 구동 메커니즘과 발광 메커니즘을 갖고 있으나, 화상을 표시하지 않고 단지 광원으로서의 역할만을 수행한다는 점에서 그 차이가 있다. 이러한 전계방출형 백라이트유닛은 전체 두께가 얇고, 그 제조비용이 저렴하며, 위치 선택적인 휘도 조절 기능 등이 있어 액정 디스플레이의 차세대 백라이트 유닛으로 주목받고 있다. 이외에도 상기 전계방출소자는 X-ray tube, microwave 증폭기, 평판 램프 등과 같은 전자 방출을 이용한 다양한 종류의 시스템에 응용될 수 있다.

한편, 전계방출소자에서 전자들을 방출시키는 에미터로서 종래에는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속으로 이루어진 마이크로 팁이 사용되었으나, 최근에는 전자방출특성이 우수한 탄소나노튜브(CNTs; carbon nanotubes)가 주로 사용되고 있다. 탄소나노튜브 에미터를 이용한 전계방출소자는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 구동전압이 낮고, 우수한 화학적, 기계적 안정성을 가진다는 장점이 있다. 이러한 탄소나노튜브 에미터를 형성하는 방법으로는 탄소나노튜브를 페이스트(paste) 형태로 만들어 형성하는 방법과 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition)에 의하여 탄소나노튜브를 직접 성장시키는 방법이 있다. 탄소나노튜브 성장법은 높은 성장 온도 및 복잡한 합성조건(synthetic condition)으로 인하고 양산 기술에 적용시키기 어렵다는 단점이 있기 때문에 현재는 주로 탄소나노튜브 페이스트를 이용하는 방법이 사용되고 있다.

도 1은 전계방출소자의 일례를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 전계방출소자는 기판(10) 상에 다수의 캐소드전극(12), 자외선 차단층(UV blocking layer,20), 절연층(30) 및 다수의 게이트전극(40)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다. 상기 게이트전극들(40)은 캐소드전극들(12)과 교차하도록 형성된다. 여기서, 상기 절연층(30)에는 캐소드전극(12)을 노출시키는 절연층홀들(31)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(40)에는 상기 절연층홀들(31)과 연통하는 게이트홀들(41)이 형성되어 있다. 상기 자외선 차단층(20)에는 절연층홀들(31)과 연통하여 캐소드전극(12)을 노출시키는 차단층홀(21)이 형성되어 있으며, 이 차단층홀들(21) 내부의 캐소드전극(12) 상에는 전자 방출을 위한 에미터(50)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 에미터(50)는 상기 자외선 차단층(20)을 포토마스크로 이용하여 후면 노광법(back side exposure)에 의하여 탄소나노튜브 페이스트를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기와 같은 구조에서, 캐소드전극(12) 상에 형성된 에미터(50)와 게이트전극(40) 사 이에 강한 전기장이 인가되면, 에미터(50)로부터 전자들이 방출하게 된다.

상기와 같은 구조의 전계방출소자에서는 에미터(50)가 게이트홀(41)의 중심부에 대응되는 위치에 정확히 배치되지 않으면 전자방출의 균일도가 떨어지게 된다. 따라서, 안정적이고 신뢰성있는 전계방출소자를 얻기 위해서는 게이트홀(41)이 에미터(50)가 마련되는 차단층홀(21)을 중심으로 정확하게 정렬될 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 에미터를 게이트홀의 중심부에 정확하게 배치함으로써 안정적이고 신뢰성 있는 전계방출소자를 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 구현예에 따른 전계방출소자의 제조방법은,

기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 광차단층을 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 차단층홀을 형성하는 단계;

상기 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 게이트물질층을 패터닝하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 차단층홀 상부의 절연층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극홀을 덮도록 상기 게이트전극 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 게이트전극홀의 안쪽에서 상기 차단층홀에 대응되는 형상을 가지며 상기 절연층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 게이트전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 게이트전극홀은 상기 차단층홀 보다는 크고 상기 게이트홀 보다는 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 레지스트홀은 상기 광차단층을 포토마스크로 이용하여 상기 포토레지스트를 후면노광법(back side exposure)에 의하여 노광 현상함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트인 것이 바람직하다. 상기 레지스트홀은 그 중심부가 상기 차단층홀의 중심부와 일치하는 것이 바람직하다.

상기 기판은 투명 기판이 될 수 있으며, 상기 광차단층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어질 수 있다.

상기 캐소드전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 절연층은 투명한 물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 게이트물질층은 상기 캐소드전극에 대하여 식각선택성(etch selectivity)을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 게이트물질층은 예를 들면, 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au)으로 이루어질 수 있다.

상기 게이트홀은 상기 절연층홀에 노출된 게이트전극을 습식 식각함으로써 형성될 수 있으며, 상기 절연층의 식각은 습식 식각방법에 의하여 수행될 수 있다.

상기 에미터를 형성하는 단계는, 상기 차단층홀, 절연층홀 및 게이트홀을 채우도록 탄소나노튜브 페이스트를 도포하는 단계; 및 상기 광차단층을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상함으로써 상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 따른 전계방출소자의 제조방법은,

상기 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성하는 단계;

상기 게이트물질층 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상의 가지며 상기 차단층홀 상부의 게이트물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 노출된 상기 게이트물질층을 식각하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 절연층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 게이트전극을 식각하여 게이트홀을 형성하고, 상기 차단층홀에 노출된 상기 캐소드전극을 식각하여 캐소드홀을 형성하는 단계;

상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 캐소드홀을 통하여 노출된 상기 기판 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따른 전계방출소자의 제조방법은,

상기 게이트전극 및 상기 게이트전극홀을 통하여 노출된 절연층 상에 도전성 투명물질층을 형성하는 단계;

상기 투명물질층 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상의 가지며 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 노출된 상기 투명물질층을 식각하여, 투명전극을 형성하고, 상기 투명전극에 상기 절연층을 노출시키는 투명전극홀을 형성하는 단계;

상기 투명전극홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 투명전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 광차단층 상에 절연층, 도전성 투명물질층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 게이트물질층을 패터닝하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극 및 투명물질층을 덮도록 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상의 가지며 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 도면에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성을 위하여 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층에 존재할 수 도 있다.

도 3을 참조하면, 먼저 기판(110) 상에 캐소드전극(112)을 형성한다. 상기 기판(110)은 투명기판이 될 수 있다. 상기 기판(110)으로는 유리기판이 사용될 수 있으며, 이외에 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 상기 캐소드전극(112)은 상기 기판(110) 상에 캐소드물질층을 증착한 다음, 이를 소정 형태로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐소드전극(112)은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 캐소드전극(112)은 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다. 상기 기판(110) 상에 캐소드전극(112)을 덮도록 광차단층(120)을 형성한 다음, 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극(112)을 노출시키는 차단층홀(121)을 형성한다. 여기서, 상기 차단층홀(121) 내에는 후술하는 공정에서 탄소나노튜브로 이루어 지는 에미터(도 10의 150)가 형성된다. 이러한 광차단층(120)은 후술하는 후면 노광(back side exposure) 공정에서 포토마스크로 사용되는 것으로, 자외선(UV)를 차단시키는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광차단층(120)은 예를 들면 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어질 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 광차단층(120) 상에 절연층(130) 및 게이트물질층(140')을 순차적으로 형성한다. 상기 절연층(130)은 상기 광차단층(120) 상에 실리콘 산화물 등과 같은 투명한 유전물질을 증착함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 게이트물질층(140')은 상기 캐소드전극(112)에 대하여 식각선택성(etch selectivity)를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 게이트물질층(140')은 예를 들면 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 게이트물질층(140')을 패터닝하여 게이트전극홀(142)을 가지는 게이트전극(140)을 형성한다. 구체적으로, 먼저, 상기 게이트물질층(140') 상에 제1 포토레지스트(160)를 도포한다. 여기서, 상기 제1 포토레지스트(160)는 포지티브(positive) 또는 네가티브(negative) 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트(160)를 노광 현상하여 상기 게이트물질층(140')을 노출시키는 제1 레지스트홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 제1 레지스트홀(161)을 통하여 상기 게이트물질층(140')을 식각함으로써 절연층(130)을 노출시키는 게이트전극홀(142)을 가지는 게이트전극(140)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트전극홀(142)은 상기 차단층홀(121)의 상부에 형성되며, 차단층홀(121)보다는 크고 후술하는 게이트홀(141)보다는 작은 크기로 형성될 수 있다. 이와 같은 공정에 의하여 형성된 게이트전극홀(142)은 그 중심부가 차단층홀(121)의 중심부와 정확하게 일치하지 않아도 무방하다. 이어서, 상기 게이트전극(140) 상에서 제1 포토레지스트(160)를 제거한다.

도 6을 참조하면, 게이트전극홀(142)을 덮도록 상기 게이트전극(140) 상에 제2 포토레지스트(170)를 도포한다. 여기서, 상기 제2 포토레지스트(170)는 포지티브 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 후면노광법(back side exposure)에 의하여 상기 제2 포토레지스트(170)를 노광한다. 구체적으로, 상기 광차단층(120)을 포토마스크로 사용하여 상기 기판(110)의 하부에서 자외선을 조사하여 상기 제2 포토레지스트(170)를 노광한다. 이 과정에서, 상기 차단층홀(121)의 상부에 위치하는 제2 포토레지스트(170)가 노광된다.

도 7을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트(170)의 노광부(170a)를 현상하여 제거하게 되면, 게이트전극홀(142)의 안쪽에서 절연층(130)을 노출시키는 제2 레지스트홀(171)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제2 레지스트홀(171)은 그 중심부가 상기 차단층홀(121)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(121)과 동일하게 된다.

도 8을 참조하면, 상기 제2 레지스트홀(171)을 통하여 노출된 절연층(130)을 식각하여 절연층홀(131)을 형성한다. 이러한 절연층홀(131)은 차단층홀(121)이 노출될 때까지 절연층(130)을 등방성(isotropic) 습식식각함으로써 형성될 수 있다. 이러한 절연층(130)의 등방성 식각 공정에 의하여 상기 절연층홀(131)은 대략 반구 형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층홀(131)의 하부에는 차단층홀(121)을 통하여 캐소드전극(112)이 노출되며, 상기 절연층홀(131)의 상부에는 게이트전극(140) 및 제2 포토레지스트(170)가 일부 노출된다.

도 9를 참조하면, 상기 게이트전극(140) 중 절연층홀(131)에 노출된 부분을 식각하여 게이트홀(141)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트홀(141)은 절연층홀(131)에 노출된 게이트전극(140)을 습식 식각하여 제거함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 캐소드전극(112)은 게이트전극(140)에 대하여 식각선택성이 있는 물질로 이루어져 있으므로, 차단층홀(121)을 통하여 노출된 캐소드전극(112)은 상기 게이트전극(140)의 식각과정에서 제거되지 않는다. 이어서, 상기 게이트전극(140) 상에서 제2 포토레지스트(170)를 제거한다.

도 10을 참조하면, 상기 차단층홀(121)을 통하여 노출된 캐소드전극(112) 상에 에미터(150)를 형성한다. 구체적으로, 먼저, 탄소나노튜브를 바인더, 감광제 등이 혼합된 소정 용매에 분산시켜 탄소나노튜브 페이트스를 제작한다. 여기서, 상기 감광제로는 네가티브 감광제가 사용된다. 이어서, 이 탄소나노튜브 페이스트를 차단층홀(121), 절연층홀(131) 및 게이트홀(141)을 채우도록 상기 게이트전극(140) 상에 도포한다. 다음으로, 상기 광차단층(120)을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상하게 되면 상기 차단층홀(121) 내의 캐소드전극(112) 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터(130)가 형성된다.

이상과 같이, 차단층홀(121)과 그 중심부가 일치하는 제2 레지스트홀(171)을 통하여 절연층(130)을 등방성 식각하여 절연층홀(131)을 형성하고, 상기 절연층 홀(131)에 노출된 게이트전극(140)을 식각하여 제거함으로써 그 중심부가 차단층홀(121)의 중심부와 정확히 일치하는 동심원의 형태의 게이트홀(141)이 형성된다. 이에 따라, 상기 차단층홀(121) 내부에 형성되는 에미터(150)는 상기 게이트홀(141)의 중심부에 대응되는 위치에 정확히 정렬될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 11 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 11을 참조하면, 기판(210) 상에 캐소드전극(212)을 형성한다. 상기 기판(210)은 투명기판이 될 수 있다. 그리고, 상기 캐소드전극(212)은 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 기판(210) 상에 캐소드전극(212)을 덮도록 광차단층(220)을 형성한 다음, 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극(212)을 노출시키는 차단층홀(221)을 형성한다. 상기 광차단층(220)은 예를 들면 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어질 수 있다. 다음으로, 상기 광차단층(220) 상에 절연층(230) 및 게이트물질층(240')을 순차적으로 형성한다. 상기 절연층(230)은 상기 광차단층(220) 상에 실리콘 산화물 등과 같은 투명한 유전물질을 증착함으로써 형성될 수 있다. 그리고, 상기 게이트물질층(240')은 캐소드전극(212)과 마찬가지로 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 게이트물질층(240') 상에 포토레지스트(260)를 도포 한다. 여기서, 상기 포토레지스트(260)는 포지티브 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 후면노광법(back side exposure)에 의하여 상기 제2 포토레지스트(260)를 노광한다. 구체적으로, 상기 광차단층(220)을 포토마스크로 사용하여 상기 기판(210)의 하부에서 자외선을 조사하여 상기 포토레지스트(260)를 노광하게 되면, 상기 차단층홀(221)의 상부에 위치하는 포토레지스트(260)가 노광된다.

도 13을 참조하면, 상기 포토레지스트(260)의 노광부(260a)를 현상하여 제거하게 되면, 상기 게이트물질층(240')을 노출시키는 레지스트홀(261)이 형성된다. 이에 따라, 상기 레지스트홀(261)은 그 중심부가 상기 차단층홀(221)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(221)과 동일하게 된다.

도 14를 참조하면, 상기 레지스트홀(261)을 통하여 노출된 게이트물질층(240')을 식각하면 절연층(230)을 노출시키는 게이트전극홀(242)을 가지는 게이트전극(240)이 형성된다. 여기서, 상기 게이트전극홀(242)도 레지스트홀(261)과 마찬가지로 그 중심부가 상기 차단층홀(221)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(221)과 동일하게 된다. 이어서, 상기 게이트전극홀(242)을 통하여 노출된 절연층(230)을 식각하여 절연층홀(231)을 형성한다. 이러한 절연층홀(231)은 차단층홀(221)이 노출될 때까지 절연층(230)을 등방성(isotropic) 습식식각함으로써 형성될 수 있다. 이러한 절연층(230)의 등방성 식각 공정에 의하여 상기 절연층홀(231)은 대략 반구형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층홀(231)의 하부에는 차단층홀(221)을 통하여 캐소드전극(212)이 노출되며, 상기 절연층홀(231)의 상부에는 게이트전극(240)이 일부 노출된다.

도 15를 참조하면, 상기 절연층홀(231)에 노출된 게이트전극(240)을 식각하여 게이트홀(241)을 형성하고, 상기 차단층홀(221)을 통하여 노출된 캐소드전극(212)을 식각하여 캐소드홀(213)을 형성한다. 상기 게이트홀(241) 및 캐소드홀(213)은 각각 게이트전극(240) 및 캐소드전극(212)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있다. 이 과정에서, 상기 게이트전극(240) 및 캐소드전극(212)은 ITO((Indium Tin Oxide) 와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어지므로 식각이 동시에 이루어진다. 이어서, 상기 게이트전극(240) 상에서 포토레지스트(260)를 제거한다.

도 16을 참조하면, 상기 차단층홀(221) 및 캐소드홀(213)을 통하여 노출된 기판(210) 상에 에미터(250)를 형성한다. 구체적으로, 탄소나노튜브 페이스트를 캐소드홀(213), 차단층홀(221), 절연층홀(231) 및 게이트홀(241)을 채우도록 게이트전극(240) 상에 도포한다. 다음으로, 상기 광차단층(220)을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상하게 되면 상기 차단층홀(221) 및 캐소드홀(212) 내의 기판(210) 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터(250)가 형성된다.

이상과 같이, 차단층홀(221)과 그 중심부가 일치하는 게이트전극홀(242)을 통하여 절연층(230)을 등방성 식각하여 절연층홀(231)을 형성하고, 상기 절연층홀(231)에 노출된 게이트전극(240)을 식각하여 제거함으로써 그 중심부가 차단층홀(221)의 중심부와 정확히 일치하는 동심원의 형태의 게이트홀(241)이 형성된다. 이에 따라, 상기 차단층홀(221) 및 캐소드홀(213) 내부에 형성되는 에미터(250)는 게이트홀(241)의 중심부에 대응되는 위치에 정확히 정렬될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 17 내지 도 23은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 17을 참조하면, 먼저 기판(310) 상에 캐소드전극(312)을 형성한다. 상기 기판(310)은 투명기판이 될 수 있다. 상기 캐소드전극(312)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 기판(310) 상에 캐소드전극(312)을 덮도록 광차단층(320)을 형성한 다음, 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극(312)을 노출시키는 차단층홀(321)을 형성한다. 상기 광차단층(320)은 예를 들면 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어질 수 있다. 이어서, 상기 광차단층(320) 상에 실리콘 산화물 등과 같은 투명한 유전물질로 이루어진 절연층(330)을 형성한다. 다음으로, 상기 절연층(330) 상에 게이트물질층(미도시)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트물질층은 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질이나 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

이어서, 상기 게이트물질층을 패터닝하여 절연층(330)을 노출시키는 게이트전극홀(342)을 가지는 게이트전극(340)을 형성한다. 구체적으로, 먼저, 상기 게이트물질층 상에 제1 포토레지스트(360)를 도포한다. 여기서, 상기 제1 포토레지스트(360)는 포지티브(positive) 또는 네가티브(negative) 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트(360)를 노광 현상하여 상기 게이트물질층을 노 출시키는 제1 레지스트홀(361)을 형성한다. 그리고, 상기 제1 레지스트홀(361)을 통하여 상기 게이트물질층을 식각함으로써 절연층(330)을 노출시키는 게이트전극홀(342)을 가지는 게이트전극(340)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트전극홀(342)은 상기 차단층홀(321)의 상부에 형성되며, 후술하는 게이트홀(341)보다 큰 크기로 형성될 수 있다. 이와 같은 공정에 의하여 형성된 게이트전극홀(342)은 그 중심부가 차단층홀(321)의 중심부와 정확하게 일치하지 않아도 무방하다. 이어서, 상기 게이트전극(340) 상에서 제1 포토레지스트(360)를 제거한다.

도 18을 참조하면, 상기 게이트전극(340)의 상면 및 상기 게이트전극홀(342)을 통하여 노출된 절연층(330)의 상면에 도전성 투명물질층(345')을 형성한다. 여기서, 상기 투명물질층(345')은 상기 캐소드전극(312)에 대하여 식각선택성을 가지는 박막 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 박막 금속은 대략 100Å ~ 500Å의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 투명물질층(345')은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al). 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

도 19를 참조하면, 상기 투명물질층(345') 상에 제2 포토레지스트(370)를 도포한다. 여기서, 상기 제2 포토레지스트(370)는 포지티브 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 후면노광법(back side exposure)에 의하여 상기 제2 포토레지스트(370)를 노광한다. 구체적으로, 상기 광차단층(320)을 포토마스크로 사용하여 상기 기판(310)의 하부에서 자외선을 조사하여 상기 제2 포토레지스트(370)를 노광한다. 이 과정에서, 상기 차단층홀(321)의 상부에 위치하는 제2 포토레지스트(370)가 노광된다.

도 20을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트(370)의 노광부(370a)를 현상하여 제거하게 되면, 게이트전극홀(342)의 안쪽에서 투명물질층(345')을 노출시키는 제2 레지스트홀(371)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제2 레지스트홀(371)은 그 중심부가 상기 차단층홀(321)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(321)과 동일하게 된다.

도 21을 참조하면, 상기 제2 레지스트홀(371)을 통하여 노출된 투명물질층(345')을 식각하면 절연층(330)을 노출시키는 투명전극홀(347)을 가지는 투명전극(345)이 형성된다. 이러한 박막 금속으로 이루어진 투명전극(345)은 게이트전극(340)의 버스전극(bus electrode) 역할을 하게 된다. 여기서, 상기 투명전극홀(347)도 제2 레지스트홀(371)과 마찬가지로 그 중심부가 상기 차단층홀(321)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(321)과 동일하게 된다. 이어서, 상기 투명전극홀(347)을 통하여 노출된 절연층(330)을 식각하여 절연층홀(331)을 형성한다. 이러한 절연층홀(331)은 차단층홀(321)이 노출될 때까지 절연층(330)을 등방성(isotropic) 습식식각함으로써 형성될 수 있다. 이러한 절연층(330)의 등방성 식각 공정에 의하여 상기 절연층홀(331)은 대략 반구형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층홀(331)의 하부에는 차단층홀(321)을 통하여 캐소드전극(312)이 노출되며, 상기 절연층홀(331)의 상부에는 투명전극(345)이 일부 노출된다.

도 22를 참조하면, 상기 절연층홀(331)에 노출된 투명전극(345)을 식각하여 게이트홀(341)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트홀(341)은 절연층홀(331)에 노출된 투명전극(345)을 습식 식각하여 제거함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 투명전극(345)은 캐소드전극(312)에 대하여 식각선택성이 있는 물질로 이루어져 있으므로, 차단층홀(321)을 통하여 노출된 캐소드전극(312)은 상기 투명전극(345)의 식각과정에서 제거되지 않는다. 이어서, 상기 투명전극(345) 상에서 제2 포토레지스트(370)를 제거한다.

도 23을 참조하면, 상기 차단층홀(321)을 통하여 노출된 캐소드전극(312) 상에 에미터(350)를 형성한다. 구체적으로, 먼저, 탄소나노튜브 페이스트를 차단층홀(321), 절연층홀(331) 및 게이트홀(341)을 채우도록 상기 투명전극(345) 상에 도포한다. 다음으로, 상기 광차단층(320)을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상하게 되면 상기 차단층홀(321) 내의 캐소드전극(312) 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터(350)가 형성된다.

이상과 같이, 차단층홀(321)과 그 중심부가 일치하는 투명전극홀(347)을 통하여 절연층(330)을 등방성 식각하여 절연층홀(331)을 형성하고, 상기 절연층홀(331)에 노출된 투명전극(345)을 식각하여 제거함으로써 그 중심부가 차단층홀(321)의 중심부와 정확히 일치하는 동심원의 형태의 게이트홀(341)이 형성된다. 이에 따라, 상기 차단층홀(321) 내부에 형성되는 에미터(350)는 게이트홀(341)의 중심부에 대응되는 위치에 정확히 정렬될 수 있다.

전술한 실시예에서는 게이트전극(340)에 형성된 게이트전극홀(342)이 게이트홀(341)보다 큰 크기로 형성된 경우에 대해서 설명되었으나, 도 24 내지 도 26에 도시된 바와 같이 게이트전극홀(442)이 차단층홀(321)보다는 크고 게이트홀(441)보다는 작은 크기로 형성되는 경우도 가능하다. 도 24 내지 도 26은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법의 변형예를 도시한 것이다.

도 24를 참조하면, 게이트전극(440)에는 차단층홀(321)보다는 크고 게이트홀(도 25의 441)보다는 작은 크기의 게이트전극홀(442)이 형성되어 있다. 이 경우, 상기 게이트전극(440)은 캐소드전극(412)에 대하여 식각선택성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 게이트전극(440)은 투명전극(445)과 마찬가지로 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 투명전극홀(447)을 통하여 절연층(330)을 식각하여 절연층홀(331)을 형성하게 되면, 상기 절연층홀(431)의 하부에는 차단층홀(321)을 통하여 캐소드전극(312)이 노출되며, 상기 절연층홀(331)의 상부에는 게이트전극(440) 및 투명전극(445)이 일부 노출된다.

도 25를 참조하면, 상기 절연층홀(331)에 노출된 게이트전극(440) 및 투명전극(445)을 식각하여 게이트전극(440) 및 투명전극(445)에 게이트홀(441)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트홀(441)은 절연층홀(331)에 노출된 게이트전극(440) 및 투명전극(445)을 습식 식각하여 제거함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 캐소드전극(312)은 게이트전극(440) 및 투명전극(445)에 대하여 식각선택성이 있는 물질로 이루어져 있으므로, 차단층홀(321)을 통하여 노출된 캐소드전극(321)은 상기 게이트전극(440) 및 투명전극(445)의 식각과정에서 제거되지 않는다. 이어서, 상기 투명전극(45) 상에서 제2 포토레지스트(370)를 제거한다. 마지막으로, 도 26을 참조 하면, 상기 차단층홀(321)을 통하여 노출된 캐소드전극 상에 에미터(350)를 형성한다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 27 내지 도 32는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출소자의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 27을 참조하면, 먼저 기판(510) 상에 캐소드전극(512)을 형성한다. 상기 기판(510)은 투명기판이 될 수 있으며, 상기 캐소드전극(512)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 기판(510) 상에 캐소드전극(512)을 덮도록 광차단층(520)을 형성한 다음, 이를 패터닝하여 상기 캐소드전극(512)을 노출시키는 차단층홀(521)을 형성한다. 이어서, 상기 광차단층(520) 상에 절연층(330), 도전성 투명물질층(545') 및 게이트물질층(미도시)을 형성한다. 여기서, 상기 도전성 투명물질층(545')은 캐소드전극(512) 및 게이트물질층에 대하여 식각선택성을 가지는 박막 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 박막 금속은 대략 100Å ~ 500Å의 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 투명물질층(545')은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al). 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au) 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.

이어서, 상기 게이트물질층을 패터닝하여 투명물질층(545')을 노출시키는 게이트전극홀(542)을 가지는 게이트전극(540)을 형성한다. 구체적으로, 먼저, 상기 게이트물질층 상에 제1 포토레지스트(560)를 도포한다. 여기서, 상기 제1 포토레지 스트(560)는 포지티브(positive) 또는 네가티브(negative) 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 상기 제1 포토레지스트(560)를 노광 현상하여 상기 게이트물질층을 노출시키는 제1 레지스트홀(561)을 형성한다. 그리고, 상기 제1 레지스트홀(561)을 통하여 상기 게이트물질층을 식각함으로써 투명물질층(545')을 노출시키는 게이트전극홀(542)을 가지는 게이트전극(540)을 형성한다. 이 과정에서, 상기 투명물질층(545')은 게이트물질층에 대하여 식각선택성을 가지는 물질로 이루어져 있으므로, 투명물질층(545')은 식각되지 않는다. 여기서, 상기 게이트전극홀(542)은 상기 차단층홀(521)의 상부에 형성된다. 이어서, 상기 게이트전극(540) 상에서 제1 포토레지스트(560)를 제거한다.

도 28을 참조하면, 상기 게이트전극(540) 및 투명물질층(545')을 덮도록 제2 포토레지스트(570)를 도포한다. 여기서, 상기 제2 포토레지스트(570)는 포지티브 포토레지스트가 될 수 있다. 이어서, 후면노광법(back side exposure)에 의하여 상기 제2 포토레지스트(570)를 노광한다. 구체적으로, 상기 광차단층(520)을 포토마스크로 사용하여 상기 기판(510)의 하부에서 자외선을 조사하여 상기 제2 포토레지스트(570)를 노광한다. 이 과정에서, 상기 차단층홀(521)의 상부에 위치하는 제2 포토레지스트(570)가 노광된다.

도 29을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트(570)의 노광부(570a)를 현상하여 제거하게 되면, 게이트전극홀(542)의 안쪽에서 투명물질층(545')을 노출시키는 제2 레지스트홀(571)이 형성된다. 이에 따라, 상기 제2 레지스트홀(571)은 그 중심부가 상기 차단층홀(521)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(521) 과 동일하게 된다.

도 30을 참조하면, 상기 제2 레지스트홀(571)을 통하여 노출된 투명물질층(545')을 식각하면 절연층(530)을 노출시키는 투명전극홀(547)을 가지는 투명전극(545)이 형성된다. 이러한 박막 금속으로 이루어진 투명전극(545)은 게이트전극(540)의 버스전극(bus electrode) 역할을 하게 된다. 여기서, 상기 투명전극홀(547)도 제2 레지스트홀(571)과 마찬가지로 그 중심부가 상기 차단층홀(521)의 중심부와 일치하고, 그 직경 및 형상도 상기 차단층홀(521)과 동일하게 된다. 이어서, 상기 투명전극홀(547)을 통하여 노출된 절연층(530)을 식각하여 절연층홀(531)을 형성한다. 이러한 절연층홀(531)은 차단층홀(521)이 노출될 때까지 절연층(530)을 등방성(isotropic) 습식식각함으로써 형성될 수 있다. 이러한 절연층(530)의 등방성 식각 공정에 의하여 상기 절연층홀(531)은 대략 반구형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층홀(531)의 하부에는 차단층홀(521)을 통하여 캐소드전극(512)이 노출되며, 상기 절연층홀(531)의 상부에는 투명전극(545)이 일부 노출된다.

도 31을 참조하면, 상기 절연층홀(531)에 노출된 투명전극(545)을 식각하여 게이트홀(541)을 형성한다. 여기서, 상기 게이트홀(541)은 절연층홀(531)에 노출된 투명전극(545)을 습식 식각하여 제거함으로써 형성될 수 있다. 한편, 상기 투명전극(545)은 캐소드전극(512)에 대하여 식각선택성이 있는 물질로 이루어져 있으므로, 차단층홀(521)을 통하여 노출된 캐소드전극(512)은 상기 투명전극(545)의 식각과정에서 제거되지 않는다. 이어서, 상기 투명전극(545) 및 게이트전극(540) 상에 서 제2 포토레지스트(570)를 제거한다.

도 32를 참조하면, 상기 차단층홀(521)을 통하여 노출된 캐소드전극(512) 상에 에미터(550)를 형성한다. 구체적으로, 먼저, 탄소나노튜브 페이스트를 차단층홀(521), 절연층홀(531) 및 게이트홀(541)을 채우도록 상기 투명전극(545) 및 게이트전극(540) 상에 도포한다. 다음으로, 상기 광차단층(520)을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상하게 되면 상기 차단층홀(521) 내의 캐소드전극(512) 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터(550)가 형성된다.

이상과 같이, 차단층홀(521)과 그 중심부가 일치하는 투명전극홀(547)을 통하여 절연층(530)을 등방성 식각하여 절연층홀(531)을 형성하고, 상기 절연층홀(531)에 노출된 투명전극(545)을 식각하여 제거함으로써 그 중심부가 차단층홀(521)의 중심부와 정확히 일치하는 동심원의 형태의 게이트홀(541)이 형성된다. 이에 따라, 상기 차단층홀(521) 내부에 형성되는 에미터(550)는 게이트홀(541)의 중심부에 대응되는 위치에 정확히 정렬될 수 있다. 한편, 이상에서는 게이트전극홀(542)이 게이트홀(541)보다 큰 크기로 형성되는 경우에 대하여 설명되었으나, 상기 게이트전극홀(542)은 차단층홀(521)보다 크고 게이트홀(541)보다 작은 크기로 형성되는 것도 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 그 중심부가 차단층홀의 중심부와 정확히 일치하는 게이트홀을 형성할 수 있게 된다. 이에 따라, 차단층홀 내부에 형성되는 에미터는 게이트홀의 중심부에 정확히 정렬될 수 있으므로, 전자 방출의 균일도가 향상되어 안정적이고 신뢰성 있는 전계방출소자를 얻을 수 있다.

Claims

기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 광차단층을 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 차단층홀을 형성하는 단계;

상기 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 게이트물질층을 패터닝하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 차단층홀 상부의 절연층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극홀을 덮도록 상기 게이트전극 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 게이트전극홀의 안쪽에서 상기 차단층홀에 대응되는 형상을 가지며 상기 절연층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 게이트전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함하고,

상기 레지스트홀은 상기 광차단층을 포토마스크로 이용하여 상기 포토레지스트를 후면노광법(back side exposure)에 의하여 노광 현상함으로써 형성되며,

상기 에미터를 형성하는 단계는,

상기 차단층홀, 절연층홀 및 게이트홀을 채우도록 탄소나노튜브 페이스트를 도포하는 단계; 및

상기 광차단층을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상함으로써 상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 게이트전극홀은 상기 차단층홀 보다는 크고 상기 게이트홀 보다는 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 레지스트홀은 그 중심부가 상기 차단층홀의 중심부와 일치하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기판은 투명 기판인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광차단층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절연층은 투명한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 게이트물질층은 상기 캐소드전극에 대하여 식각선택성(etch selectivity)을 가지는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 11 항에 있어서,

상기 게이트물질층은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오 비움(Nb) 또는 금(Au)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 11 항에 있어서,

상기 게이트홀은 상기 절연층홀에 노출된 게이트전극을 습식 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 절연층의 식각은 습식 식각방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 광차단층을 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 차단층홀을 형성하는 단계;

상기 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성하는 단계;

상기 게이트물질층 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상을 가지며 상기 차단층홀 상부의 게이트물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 노출된 상기 게이트물질층을 식각하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 절연층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 게이트전극을 식각하여 게이트홀을 형성하고, 상기 차단층홀에 노출된 상기 캐소드전극을 식각하여 캐소드홀을 형성하는 단계;

상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 캐소드홀을 통하여 노출된 상기 기판 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함하고,

상기 레지스트홀은 상기 광차단층을 포토마스크로 이용하여 상기 포토레지스트를 후면노광법(back side exposure)에 의하여 노광 현상함으로써 형성되며,

상기 에미터를 형성하는 단계는,

상기 캐소드홀, 차단층홀, 절연층홀 및 게이트홀을 채우도록 탄소나노튜브 페이스트를 도포하는 단계; 및

상기 광차단층을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상함으로써 상기 캐소드홀을 통하여 노출된 상기 기판 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
제 16 항에 있어서,

상기 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 레지스트홀 및 게이트전극홀은 그 중심부가 상기 차단층홀의 중심부와 일치하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 기판은 투명 기판인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 광차단층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 캐소드전극 및 게이트물질층은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 22 항에 있어서,

상기 캐소드전극 및 게이트물질층은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 절연층은 투명한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 게이트홀 및 캐소드홀은 상기 절연층홀에 노출된 게이트전극 및 상기 차단층홀에 노출된 캐소드전극을 습식 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 16 항에 있어서,

상기 절연층의 식각은 습식 식각방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 광차단층을 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 차단층홀을 형성하는 단계;

상기 광차단층 상에 절연층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 게이트물질층을 패터닝하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 차단층홀 상부의 절연층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극 및 상기 게이트전극홀을 통하여 노출된 절연층 상에 도전성 투명물질층을 형성하는 단계;

상기 투명물질층 상에 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상을 가지며 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 노출된 상기 투명물질층을 식각하여, 투명전극을 형성하고, 상기 투명전극에 상기 절연층을 노출시키는 투명전극홀을 형성하는 단계;

상기 투명전극홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 투명전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함하고,

상기 레지스트홀은 상기 광차단층을 포토마스크로 이용하여 상기 포토레지스트를 후면노광법(back side exposure)에 의하여 노광 현상함으로써 형성되며,

상기 에미터를 형성하는 단계는,

상기 차단층홀, 절연층홀 및 게이트홀을 채우도록 탄소나노튜브 페이스트를 도포하는 단계; 및

상기 광차단층을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상함으로써 상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 상기 캐소드전극에 대하여 식각선택성(etch selectivity)을 가지는 박막 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 29항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 29 항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 100Å ~ 500Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
제 28 항에 있어서,

상기 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 레지스트홀 및 투명전극홀은 그 중심부가 상기 차단층홀의 중심부와 일치하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 기판은 투명 기판인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 광차단층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 37 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 절연층은 투명한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 게이트전극홀은 상기 게이트홀보다 큰 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 40 항에 있어서,

상기 게이트물질층은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb), 금(Au) 또는 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 게이트전극홀은 상기 차단층홀 보다는 크고 상기 게이트홀보다는 작은 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 42 항에 있어서,

상기 게이트물질층은 상기 캐소드전극에 대하여 식각선택성(etch selectivity)을 가지는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 43 항에 있어서,

상기 게이트홀은 상기 절연층홀에 노출된 투명전극 및 게이트전극을 식각함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 28 항에 있어서,

상기 절연층의 식각은 습식 식각방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
기판 상에 캐소드전극 및 광차단층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 광차단층을 패터닝하여 상기 캐소드전극을 노출시키는 차단층홀을 형성하는 단계;

상기 광차단층 상에 절연층, 도전성 투명물질층 및 게이트물질층을 순차적으로 형성한 다음, 상기 게이트물질층을 패터닝하여, 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극에 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 게이트전극홀을 형성하는 단계;

상기 게이트전극 및 투명물질층을 덮도록 포토레지스트를 도포한 다음 이를 노광 현상하여, 상기 차단층홀에 대응되는 형상을 가지며 상기 차단층홀 상부의 투명물질층을 노출시키는 레지스트홀을 형성하는 단계;

상기 레지스트홀을 통하여 노출된 상기 투명물질층을 식각하여, 투명전극을 형성하고, 상기 투명전극에 상기 절연층을 노출시키는 투명전극홀을 형성하는 단계;

상기 투명전극홀을 통하여 상기 절연층을 상기 차단층홀이 노출될 때 까지 등방성 식각하여 절연층홀을 형성하는 단계;

상기 절연층홀에 노출된 상기 투명전극을 식각하여 게이트홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트를 제거하는 단계; 및

상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 에미터를 형성하는 단계;를 포함하고,

상기 레지스트홀은 상기 광차단층을 포토마스크로 이용하여 상기 포토레지스트를 후면노광법(back side exposure)에 의하여 노광 현상함으로써 형성되며,

상기 에미터를 형성하는 단계는,

상기 차단층홀, 절연층홀 및 게이트홀을 채우도록 탄소나노튜브 페이스트를 도포하는 단계; 및

상기 광차단층을 포토마스크로 하여 상기 탄소나노튜브 페이스트를 후면 노광법에 의하여 노광 현상함으로써 상기 차단층홀을 통하여 노출된 상기 캐소드전극 상에 탄소나노튜브로 이루어진 에미터를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 상기 캐소드전극 및 게이트물질층에 대하여 식각선택성(etch selectivity)을 가지는 박막 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 48 항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 크롬(Cr), 은(Ag), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 니오비움(Nb) 또는 금(Au)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 48 항에 있어서,

상기 도전성 투명물질층은 100Å ~ 500Å의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제
제 47 항에 있어서,

상기 포토레지스트는 포지티브(positive) 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 레지스트홀 및 투명전극홀은 그 중심부가 상기 차단층홀의 중심부와 일치하는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 기판은 투명 기판인 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 광차단층은 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 투명한 도전성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 56 항에 있어서,

상기 캐소드전극은 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 절연층은 투명한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
제 47 항에 있어서,

상기 절연층의 식각은 습식 식각방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자의 제조방법.
삭제