KR20000002642A - Method of gate electrode formation of field emission display - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of gate electrode formation is provided to prevent the induction of crack on the gate electrode by the electrode difference of the gate electrodes on the upper part of a cathode line. CONSTITUTION: A method of gate electrode formation of a field emission display comprises: forming a cathode electrode(13) onto a substrate(11) and an insulating layer(15) onto the whole surface and attaching the metal for a gate electrode onto the insulating layer; forming a hole to expose the cathode electrode by etching the metal for a gate electrode and the insulating layer and undercut toward bottom of a gate electrode(19).

Description

전계방출소자의 게이트 전극 형성방법Gate electrode formation method of field emission device

본 발명은 전계방출소자 ( field emission display; 이하 FED라 칭함 ) 의 게이트전극 형성방법에 관한 것으로, 특히 캐소드 전극 라인과 게이트 전극 라인이 교차하여 이루는 캐소드 라인 상부의 게이트전극이 갖는 단차로 인하여 게이트 전극에 크랙 ( crack ) 유발되는 현상을 방지하여 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a gate electrode of a field emission display (hereinafter referred to as a FED), and more particularly, to a gate electrode formed by a step of a gate electrode on an upper portion of a cathode line formed by intersection of a cathode electrode line and a gate electrode line. The present invention relates to a technology capable of improving the characteristics and reliability of devices by preventing cracks.

일반적으로 박막형 전계 방출소자는 팁의 날카로운 부분에 전계가 집중되는 현상을 이용하여 비교적 낮은 전압, 예를 들어 수십 볼트 정도의 전압을 인가하여 터널효과에 의한 냉전자를 방출시키는 소자로서, 이를 이용하여 형성되는 FED는 CRT의 고선명성과 액정표시장치(liquid crystal display; 이하 LCD라 칭함)의 경박형의 장점을 모두 갖추고 있어 차세대 표시장치로서 주목받고 있다.In general, a thin film type field emission device is a device that emits cold electrons by tunnel effect by applying a relatively low voltage, for example, a voltage of about several tens of volts by using a phenomenon in which an electric field is concentrated on a sharp part of a tip. The FED is attracting attention as a next generation display device because it has both the high definition of the CRT and the light and thin advantages of a liquid crystal display (LCD).

특히 FED는 경박형의 제작이 가능할 뿐만 아니라, LCD의 결정적인 단점인 공정수율, 제조단가 및 대형화의 문제점들을 해결할 수 있다.In particular, the FED can not only manufacture the thin and thin, but also solve the problems of process yield, manufacturing cost, and enlargement, which are crucial disadvantages of the LCD.

즉 LCD는 하나의 단위화소라도 불량이 발생되면 제품전체가 불량 처리되지만, FED는 하나의 화소 그룹에 그보다 작은 다수개의 단위화소들이 형성되어 있어 한 두개의 단위화소에 불량이 발생하여도 화소 그룹의 동작에는 이상이 없어 제품 전체의 수율이 향상된다.That is, in case of LCD, even if one unit pixel is defective, the whole product is treated badly. However, FED has a smaller number of unit pixels in one pixel group, so even if one or two unit pixels are defective, There is no problem in operation, and the yield of the whole product is improved.

또한 FED는 LCD에 비해 구조가 간단하고, 소비전력이 작아 단가가 낮고, 휴대형 표시장치에 적합한 등의 이점이 있다.In addition, FED has advantages such as simple structure, low power consumption, low unit cost, and suitable for portable display device.

초기의 FED는 공동에 의해 외부로 노출되어 있으며, 날카로운 부분을 갖는 원뿔형 캐소드와, 상기 캐소드의 양측에 정렬되어 있는 게이트와 상기 게이트와 일정간격 이격되어 있는 애노드로 구성되어 각각이 CRT의 캐소드, 케이트 및 애노드와 대응된다.Initially, the FED is exposed to the outside by a cavity, and is composed of a conical cathode having a sharp part, a gate arranged on both sides of the cathode, and an anode spaced apart from the gate, each of which is a cathode and a caterpillar of the CRT. And an anode.

상기의 FED는 애노드에 전압, 예를들어 500∼10㎸ 정도의 전압이 인가되어 케소드의 꼭지부에 집중된 전계에 의해 전자가 방출되며, 상기 방출된 전자는 양의 전압이 인가된 애노드에 의해 인도되어 애노드에 도포되어있는 형광물질을 발광시키고, 상기 게이트는 전자의 방향 및 양을 조절한다.In the FED, a voltage is applied to the anode, for example, a voltage of about 500 to 10 mA, and electrons are emitted by an electric field concentrated at the top of the cathode, and the emitted electrons are emitted by an anode to which a positive voltage is applied. The phosphor is guided to emit the fluorescent material applied to the anode, and the gate controls the direction and amount of electrons.

도 1 는 종래기술에 따른 전계방출소자의 게이트전극 형성방법을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a gate electrode forming method of a field emission device according to the prior art.

먼저, 기판(31) 상부에 캐소드 전극(33)을 형성한다.First, the cathode electrode 33 is formed on the substrate 31.

그리고, 전체표면상부에 산화막과 같은 절연막(35)을 형성하고 그 상부에 게이트 전극용 금속을 형성한다.Then, an insulating film 35 such as an oxide film is formed on the entire surface, and a metal for gate electrode is formed thereon.

그 다음에, 팁마스크(도시안됨)를 이용한 등방성식각공정으로 상기 캐소드 전극(33)을 노출시키는 홀을 형성하는 동시에 게이트 전극(39)을 형성한다.Subsequently, an isotropic etching process using a tip mask (not shown) forms a hole exposing the cathode electrode 33 and simultaneously forms a gate electrode 39.

그리고, 상기 게이트전극(39) 상부에 방향성 경사증착방법으로 희생층을 형성하고, 수직증착방법으로 상기 홀 저부의 캐소드 전극(33) 상부에 팁(37)을 형성하고 상기 희생층을 리프트 오프시켜 제거함으로써 FED 의 필드 에미터 어레이 ( FEA ) 를 형성한다.In addition, a sacrificial layer is formed on the gate electrode 39 by directional oblique deposition, and a tip 37 is formed on the cathode electrode 33 of the bottom of the hole by vertical deposition. The sacrificial layer is lifted off. By removing, a field emitter array (FEA) of the FED is formed.

이때, 상기 캐소드 전극(33)으로 인하여 단차를 갖는 게이트 전극(39) 부분에 크랙 ⓐ 가 유발된다.At this time, the crack ⓐ is induced in the portion of the gate electrode 39 having a step due to the cathode electrode 33.

상기 ⓐ 는 게이트와 캐소드 전극이 교차하는 부분에서의 크랙으로서, 캐소드전극의 두께에 따라 발생 가능성이 높아지며, 대면적의 표시소자를 제작시 응력 ( stress ) 으로 인하여 유발될 수 있다.Ⓐ is a crack at a portion where the gate and the cathode intersect, and is more likely to occur according to the thickness of the cathode, and may be caused by stress when manufacturing a large-area display device.

이를 해결하기 위하여, 고온의 열공정으로 게이트전극 금속을 증착하거나, 후속열처리공정을 고온에서 실시하여야 하지만 FED 는 기판으로 유리를 사용하기 때문에 고온에서의 열공정은 실시하기 어렵다.In order to solve this problem, the gate electrode metal must be deposited by a high temperature thermal process or a subsequent heat treatment process must be performed at a high temperature. However, since the FED uses glass as a substrate, the thermal process at a high temperature is difficult.

상기한 바와같이 종래기술에 따른 전계방출소자의 게이트전극 형성방법은, 캐소드 전극 라인과 게이트전극 라인이 교차되는 부분에 상기 캐소드전극 라인의 단차로 인하여 게이트전극에 단차가 유발되고 그로인하여 게이트전극의 단차진 곳에 크랙이 유발되며 그로인한 FED 의 특성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.As described above, in the method of forming a gate electrode of the field emission device according to the related art, a step is caused in the gate electrode due to the step difference between the cathode electrode line and the portion where the cathode electrode line and the gate electrode line intersect, thereby causing the There is a problem that the crack is caused in the stepped position, thereby deteriorating the characteristics and reliability of the FED.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단차로 인하여 크랙이 유발되는 게이트전극 상부에 보조패턴을 게이트 전극 금속과 같은 물질로 형성하여 크랙으로 인한 FED 의 특성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 전계방출소자의 게이트 전극 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, by forming an auxiliary pattern on the upper portion of the gate electrode caused cracks due to the step is made of a material such as the gate electrode metal to prevent degradation of the characteristics and reliability of the FED due to cracks It is an object of the present invention to provide a method for forming a gate electrode of a field emission device.

도 1 는 종래의 기술에 따른 FED 의 게이트 전극 형성방법을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a gate electrode forming method of the FED according to the prior art.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 실시예에 따른 FED 의 게이트 전극 형성방법을 도시한 단면도.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of an FED according to an embodiment of the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

11,31 : 기판 13,33 : 캐소드 전극11,31 substrate 13,33 cathode electrode

15,35 : 절연막 17,37 : 팁15,35 insulating film 17,37 tip

19,37 : 게이트 전극 21 : 감광막패턴19,37 gate electrode 21 photosensitive film pattern

23 : 보조패턴23: auxiliary pattern

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 전계방출소자의 게이트전극 형성방법은,The gate electrode forming method of the field emission device according to the present invention for achieving the above object,

전계방출소자의 게이트 전극 형성방법에 있어서,In the method for forming a gate electrode of the field emission device,

캐소드 전극이 형성된 기판 상부에 절연막을 형성하는 공정과,Forming an insulating film on the substrate on which the cathode electrode is formed;

상기 절연막 상부에 게이트 전극을 형성하되, 캐소드 전극과 교차되는 부분의 상측에서 단차를 구비하는 게이트 전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode on the insulating layer and forming a gate electrode having a step on an upper portion of the portion intersecting the cathode electrode;

상기 게이트전극과 절연막을 식각하여 팁을 형성할 수 있는 홀을 형성하는 공정과,Forming a hole through which the tip is formed by etching the gate electrode and the insulating layer;

상기 홀을 통하여 상기 캐소드 전극에 접하는 팁을 형성하는 공정과,Forming a tip in contact with the cathode electrode through the hole;

상기 단차를 갖는 부분을 노출시키는 감광막패턴을 상기 게이트전극 상부에 형성하는 공정과,Forming a photoresist pattern on the gate electrode to expose a portion having the step;

상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 게이트전극 상부에 보조패턴을 형성하는 공정과,Forming an auxiliary pattern on the gate electrode by using the photoresist pattern as a mask;

상기 감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로한다.And removing the photoresist pattern.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b 는 본 발명의 방법에 따른 전계방출소자의 게이트전극 형성방법을 도시한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a gate electrode forming method of the field emission device according to the method of the present invention.

먼저, 기판(11) 상부에 캐소드 전극(13)을 형성한다.First, the cathode electrode 13 is formed on the substrate 11.

그리고, 전체표면상부에 절연막(15)을 형성하고 그 상부에 게이트 전극용 금속을 일정두께 증착한다.Then, an insulating film 15 is formed over the entire surface, and a metal for gate electrode is deposited to a certain thickness on the top.

그리고, 팁마스크(도시안됨)를 이용한 등방성식각공정으로 상기 게이트전극용 금속과 절연막(15)을 식각함으로써 상기 캐소드 전극(13)을 노출시키는 홀을 형성하며, 게이트 전극(19)을 형성하는 동시에 상기 게이트 전극(19) 하부로 언더컷(도시안됨)을 형성한다.In addition, a hole exposing the cathode electrode 13 is formed by etching the gate electrode metal and the insulating layer 15 by an isotropic etching process using a tip mask (not shown), and simultaneously forming the gate electrode 19. An undercut (not shown) is formed under the gate electrode 19.

이때, 상기 게이트전극(19)은, 상기 캐소드 전극(13)과 교차되는 구조로 형성되어 상기 캐소드 전극(13)과 기판(11)이 갖는 단차 상측에 단차를 갖는 구조로 형성된다. 그리고, 상기 단차로 인하여 상기 게이트전극(19)은 크랙이 유발된다.In this case, the gate electrode 19 is formed to have a structure intersecting with the cathode electrode 13 to have a step on the upper side of the step between the cathode electrode 13 and the substrate 11. In addition, the gate electrode 19 is cracked due to the step difference.

그 다음, 상기 도 1 의 공정에서와 같이 방향성 경사증착방법과 수직증착 방법을 이용하여 상기 홀의 내부에 팁(17)을 형성한다.Then, as in the process of FIG. 1, the tip 17 is formed inside the hole by using the directional gradient deposition method and the vertical deposition method.

그리고, 전체표면상부에 상기 캐소드 전극(13)과 기판(11)의 단차로 인하여 형성되는 크랙 상측이 노출되는 감광막패턴(21)을 형성한다.Then, the photoresist layer pattern 21 is formed on the entire surface to expose the crack upper side formed by the step difference between the cathode electrode 13 and the substrate 11.

그리고, 상기 감광막패턴(21)을 마스크로하여 상기 게이트 전극(19) 상부에 보조패턴(23)을 형성하되, 상기 게이트전극(19)과 같은 성질의 Al, Ni 또는 Ag 의 금속을 이용하여 형성함으로써 게이트전극의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The auxiliary pattern 23 is formed on the gate electrode 19 using the photoresist pattern 21 as a mask, and is formed using a metal of Al, Ni, or Ag having the same properties as the gate electrode 19. As a result, the characteristics and the reliability of the gate electrode can be improved.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 FED 의 게이트 전극 형성방법은, 캐소드 전극과 기판이 갖는 단차로 인하여 게이트전극에 형성되는 크랙 상부에 별도의 마스크를 이용하여 보조패턴을 형성함으로써 게이트전극의 특성 저하를 방지함으로써 FED 의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the gate electrode forming method of the FED according to the present invention has a characteristic of the gate electrode by forming an auxiliary pattern using a separate mask on the crack formed on the gate electrode due to the step difference between the cathode electrode and the substrate. By preventing the degradation, there is an effect that can improve the characteristics and reliability of the FED.

Claims (2)

전계방출소자의 게이트 전극 형성방법에 있어서,In the method for forming a gate electrode of the field emission device, 캐소드 전극이 형성된 기판 상부에 절연막을 형성하는 공정과,Forming an insulating film on the substrate on which the cathode electrode is formed; 상기 절연막 상부에 게이트 전극을 형성하되, 캐소드 전극과 교차되는 부분의 상측에서 단차를 구비하는 게이트 전극을 형성하는 공정과,Forming a gate electrode on the insulating layer and forming a gate electrode having a step on an upper portion of the portion intersecting the cathode electrode; 상기 게이트전극과 절연막을 식각하여 팁을 형성할 수 있는 홀을 형성하는 공정과,Forming a hole through which the tip is formed by etching the gate electrode and the insulating layer; 상기 홀을 통하여 상기 캐소드 전극에 접하는 팁을 형성하는 공정과,Forming a tip in contact with the cathode electrode through the hole; 상기 단차를 갖는 부분을 노출시키는 감광막패턴을 상기 게이트전극 상부에 형성하는 공정과,Forming a photoresist pattern on the gate electrode to expose a portion having the step; 상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 게이트전극 상부에 보조패턴을 형성하는 공정과,Forming an auxiliary pattern on the gate electrode by using the photoresist pattern as a mask; 상기 감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 전계방출소자의 게이트전극 형성방법.A method of forming a gate electrode of a field emission device comprising the step of removing the photoresist pattern. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보조패턴은 상기 게이트전극과 같은 특성을 갖는 Al, Ni 또는 Ag 등의 금속으로 형성하는 것을 특징으로하는 전계방출소자의 게이트전극 형성방법.The auxiliary pattern is a gate electrode forming method of a field emission device, characterized in that formed with a metal such as Al, Ni or Ag having the same characteristics as the gate electrode.
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