KR19980048110A - 금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적은 전압에서도 많은 전자를 방출 시키는 다이아몬드 3극 필드 에미터에 관한 것으로, 특히 유리기판 상부에 일정한 높이의 금속 포스트가 형성되어 있고, 상기 금속 포스트 상부에 다이아몬드 박막이 형성되어 있으며, 상기 다이아몬드 박막과 비슷한 높이로 절연체에 의해 절연되는 게이트 전극이 형성되어 있는 구조로 이루어진 금속포스트를 갖는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조방법

본 발명은 전계방출 표시소자에서 사용되는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 금속 포스트를 형성하고 그 상부에 다이아몬드 박막을 형성한 금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 전계방출 표시소자에 사용되는 필드 에미터는 도1E에 도시된 것과 같이 적은 전압에서도 많은 전자를 방출시키는 다이아몬드를 이용한 2극형 필드 에미터와, 도3E에 도시된 것과 같은 실리콘 3극 필드 에미터가 주로 사용되었다.

상기 예시된 필드 에미터들의 제조방법을 살펴보기로 한다.

먼저, 도1A 내지 도1E에 도시된 다이아몬드 2극형 필드 에미터의 제조공정을 설명하면, 도1A는 유리기판(10) 또는 실리콘 기판 상부에 전체적으로 다이아몬드 박막(11)을 코팅한 것을 나타낸 것이고, 도1B는 상기 다이아몬드 박막(11) 상부에 마스크로 사용될 금속층(12)을 코팅한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3C는 상기 금속층(12) 상부전체에 포토레지스트를 코팅한 후, 사진식각공정을 실시하여 다이아몬드 에미터가 형성될 부분에 포토레지스트 마스크(13)를 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도1D는 상기 도1C의 패턴회된 포토레지스트 마스크(13) 이외의 노출된 마스크 금속층(12)과 다이아몬드 박막(11)을 건식식각으로 식각한 다음, 포토레지스트 마스크(13)를 제거한 것을 나타낸 것이고, 도1E는 도1D 의 마스크 금속층(12)을 제거하여 완성된 다이아몬드 2극형 필드 에미터를 나타낸 것이다.

다음에 도2A 내지 도2E에 도시된 3극형 실리콘 팁 필드 에미터의 제조방법을 설명하면, 도1A는 실리콘 웨이퍼(20) 상부에 실리콘 열산화막을 형성한 후, 팁 이 형성될 부분 이외의 실리콘 열산화막을 식각하여 열산화막 마스크(21)를 형성한 것을 나타낸 것이고, 도1B는 도1A의 열산화막 마스크(21) 이외의 노출된 실리콘 웨이퍼(20)를 건식 또는 습식 식각법으로 등방성 식각을 실시하여 열산화막 마스크(21) 하부에 실리콘 팁을 형성한 것을 나타낸 것이고, 도2C는 도2B의 실리콘 팁을 더욱 날카롭게 하기 위하여 실리콘 팁 표면에 샤프닝 산화막(22)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도2D는 상기 열산화막 마스크(21)와 샤프닝 산화막(22) 상부로 부터 절연체(23)와 게이트 전극(24)을 순차적으로 증착한 것을 나타낸 것으로, 이때 절연체(23)의 높이는 실리콘 팁의 높이로 증착한다. 다음에 도2E는 도3D의 열산화막 마스크(21)와 샤프닝 산화막을 리프트 오프방법으로 제거하여 완성된 3극형 실리콘 팁 필드 에미터를 나타낸 것이다.

상술한 종래의 2극형 다이아몬드 필드 에미터는 2극 구조를 갖기 때문에 전자를 방출하는데 상당한 전압을 필요로 한다는 문제점이 있으며, 종래의 3극형 실리콘 팁 필드 에미터는 제조공정이 상당히 복잡하고, 절연층과 게이트 전극을 형성하는데 있어 재현성을 유지하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 3극형 실리콘 팁 필드 에미터는 팁의 높이와 팁 끝의 직경을 조절하기가 어렵고, 대면적에 응용하기가 어렵다는 문제점도 있다.

따라서 본 발명은 필드 에미터를 일정한 높이의 금속 포스트를 갖으며, 상기 포스트 상부에 다이아몬드 박막을 갖는 3극형 다이아몬드 필드 에미터를 제조하는 방법을 제공함으로써, 낮은 전압에서도 다량의 전자를 방출하고, 3극형 실리콘 팁 필드 에미터는 제조공정에 비해 제조공정이 간단하며, 대면적에 적용할 수 있는 3극형 필드 에미터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1A 내지 도1E는 종래의 2극 다이아몬드 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.

도2A 내지 도2E는 종래의 실리콘 팁 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.

도3A 내지 도3F는 본 발명에 따른 금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극 필드 에미터의 제조공정을 순차적으로 나타낸 단면도.

*도면의주요부분에대한부호의설명*

10,30 : 유리기판 11,31 : 다이아몬드 박막

12,32 : 마스크 금속층 13,34 : 포토레지스트 마스크

20 : 실리콘 웨이퍼 21 : 열산화막

22 : 샤프닝 산화막 23,35 : 절연체

24,37 : 게이트 전극 28 : 평탄화층

30 : 유리기판 31':다이아몬드 에미터

32 : 분리층 33 : 포스트용 금속층

36 : 평활층 38 : 캐소드 전극

39 : 포스트 금속층

본 발명은 금속포스트를 갖는 3극형 다이아몬드 필드 에미터의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도3A 내지 도3F는 본 발명에 따른 금속 포스트를 갖는 3극형 다이아몬드 필드 에미터를 제조공정을 나타낸 것으로, 도3A는 유리기판(30) 상부에 약 3μm 높이로 포스트와 캐소드 전극을 형성할 금속층(33)을 형성하고, 상기 금속층(33) 상부에 다이아몬드 박막(31)을 형성한 다음, 그 상부에 분리층(32)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3B는 상기 도3A의 분리층(32) 상부에 포토레지스트를 코팅한 다음, 사진 식각공정을 실시하여 상기 분리층(32) 상부의 일정한 부분에 포토레지스트 마스크(34)를 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3C는 상기 포토레지스트 마스크(34) 이외의 노출된 분리층(32)과 다이아몬드 박막(31)을 건식식각법으로 식각하여 다이아몬드 에미터(31')를 형성한 다음, 연속해서 상기 건식식각에 의해 노출된 포스트 금속층(33)을 건식 또는 습식식각하여 캐소드 전극(38)과 금속 포스트(39)를 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3D는 상기 도3C의 포토레지스 마스크(340를 제거하고, 형성된 캐소드 전극(38)과 폴리이미드 분리층(32) 상부에 증착될 전체 높이의 약 50% 높이로 절연체(35)를 CVD법으로 증착하고, 상기 절연체 상부에 평활물질(36)로 포토레지스트를 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3E는 도3D의 노출된 절연체(35)를 부분식각하여 금속포스트(38)의 일정 부분과 다이아몬드 에미터(31') 그리고 분리층(32)이 노출되도록 한 다음, 평활물질(36)을 제거하고 50% 높이로 증착된 절연체 상부로 부터 다시 절연체(35)와 게이트 전극(37)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 다음에 도3F는 도5E의 분리층(32)을 습식식각으로 제거하여 금속 포스트를 갖는 3극형 다이아몬그 필드 에미터를 완성한 것을 나타낸 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 금속 포스트 상부에 다이아몬드 에미터가 형성되어 있는 3극형 다이아몬드 필드 에미터는 종래의 2극형 다이아몬드 필드 에미터보다 적은 전압에서 많은 수의 전자를 방출 할 수 있다.

또한, 종래의 3극형 실리콘 팁 필드 에미터에 비하여 제조공정이 간단하여 제조시간을 단축할 수 있으며, 유리기판을 사용함으로서 크기에 구애받지 않아 대면적으로 제작이 가능하다. 또한 케소드 전극으로 사용되느 포스트가 금속이므로 많은 전자를 방출 할 수 있고, 게이트 절연층이 2중으로 증착되어 누설전류를 효과적으로 제거할 수 있다.

Claims (2)

1. 유리기판 상부에 포스트를 형성할 금속층과 다이아몬드 박막 그리고 분리층을 순차적으로 형성한 후, 상기 분리층 상부에 포토레지스를 이용하여 마스크를 형성하는 단계와,

   상기 포토레지스트 마스크 이외의 노출된 분리층과 그 하부의 다이아몬드 박막 그리고 포스트 금속층을 순차적으로 식각하여 포토레지스트 마스크 하부에 다이아몬드 에미터와 금속포스트 그리고 캐소드 전극을 형성하는 단계와,

   상기 다이아몬드 에미터 상부의 포토레지스트 마스크를 제거하고, 캐소드 전극과 분리층 상부로부터 증착하고자 하는 높이의 약 50%정도로 절연체를 증착하고, 상기 절연체 상부에 다이아몬드 에미터의 높이로평활층을 형성하는 단계와,

   상기 평활층에 의해 노출된 다이아몬드 팁 에미터 상부의 절연체를 부분 식각하여 금속 포스트의 일부와 다이아몬드 에미터가 노출되도록 식각하고, 평황층을 제거한 후, 상기 절연체와 분리층 상부에 나머지 절연체와 게이트 전극을 순차적으로 형성하는 단계와,

   상기 분리층을 식각하여 분리층과 그 상부의 절연체 및 게이트 전극을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극형 필드 에미터의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연체는 CVD법으로 두번 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 포스트를 갖는 다이아몬드 3극형 필드 에미터의 제조방법.