KR960005679B1 - 전자방출 기판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자방출 기판의 제조방법

제1도는 일반적인 전자방출 기판의 구조를 보인 도면.

제2도는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 전자방출 기판의 구조를 보인 도면.

제3도(A)∼(I)는 본 발명의 전자방출 기판의 제조공정을 보인 도면.

제4도는 본 발명의 변형예에 따라 제조된 전자방출 기판의 제조공정을 보인 도면.

제5도는 매몰된 선형규소 박막층에 전기적 신호를 인가할 수 있는 전자방출 기판의 구조를 보인 도면.

제6도는 본 발명에 의해 제조된 전자방출 기판을 평판화면에 응용한 경우를 보인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 규소기판 32,34,39 : 절연물질

33 : 금속층 35 : 다결정규소

37 : 음극 38 : 규소산화막

45 : 규소질화막

본 발명은 전기적으로 위치선정이 가능한 전자방출 기판의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 전자방출 기판은, 제1도에 표시한 것과 같이, 전자방출을 위한 미세진공소자의 음극(1)을 만드는 재료로 텅스텐이나 몰리브덴과 같은 금속으로 제작되어 있다.

이러한 금속물질에 의한 음극(1)은 일단 제작되면 음극선단을 더이상 뾰족하게 할 수 없다.

또한 전기적으로 위치선정을 위하여 평면에서 종횡으로 전극(2)(3)을 기판(4)상에 배선하기가 어렵다.

제1도에서 미설명부호 5는 절연물질이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 문제점을 해결할 수 있는 전자방출 기판의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 음극선단이 더욱 뾰족하게 하여 전자방출의 효율을 높힐 수 있는 전자방출 기판을 제조하는 방법에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자방출 기판의 제조방법은 규소기판상에 소정 간격을 두고 종방향으로 복수의 홈을 형성하여 절연물질을 충진하는 공정과, 상기 규소기판의 상부표면에 금속층을 도포한 다음 상기 홈의 넓이보다 넓은 홈을 갖도록 상기 금속층을 식각하는 공정과, 상기 금속층들 사이의 전기적 절연을 위해 절연물질을 도포하는 공정과, 상기 절연물질 상부에 기판접합용 다결정규소를 형성한 다음 표면을 평탄화하는 공정과, 상기 다결정규소에 지지기판을 접착한 다음 상기 절연물질이 노출될 때까지 상기 규소기판을 연마하는 공정과, 상기 규소기판 상부에 소정 부분을 제외한 나머지 부분을 노출시키도록 패터닝된 규소질화막을 형성하고 상기 규소질화막을 식각 마스크로 사용하여 규소기판의 노출된 부분을 소정 깊이로 식각하여 상기 규소질화막 하부에 하부가 넓고 상부가 좁은 경사진 원통 형상의 음극을 형성하는 공정과, 상기 규소질화막의 하부와 접촉되는 음극의 상부가 모두 산화되도록 습식 및 건식방법에 의해 음극을 포함한 규소기판의 노출된 부분에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 산화막과 규소질화막을 제거하고 상기 음극을 포함한 규소기판에 산화막을 얇게 형성하는 공정과, 상기 규소산화막 상부에 절연물질을 도포한 다음 평탄화하는 공정과, 상기 평탄화된 절연물질 상부에 금속박막을 스트라입선 형상으로 형성하는 공정과, 상기 금속박막을 소정 패턴으로 식각하여 상기 음극에 대응하는 부분에서 개구를 형성한 다음 상기 절연물질과 규소산화막을 제거하여 음극선단이 노출되게 하는 공정을 포함한다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제3도(A)∼(I)는 본 발명의 제조방법에 따라 전자방출 기판을 제조하는 공정을 보여주고 있다.

제3도(A)에서, 규소기판(31)상에 종방향으로 영역을 분할하기 위하여 종방향의 홈을 형성한 다음 이 홈에 절연물질(32)을 충진한 구조를 보여주고 있다.

이러한 공정은 다음과 같이 수행된다.

먼저 규소기판(31)상에 실리콘 질화막과 감광막을 형성한 다음 마스크를 사용하여 상기 홈영역을 정의하고, 이어 건식 또는 습식 식각 방법으로 상기 규소기판(31)을 식각하여 홈을 형성한 다음 도포된 감광막을 제거한다.

그리고, 열처리과정을 통하여 상기 홈에 절연물질(32)인 규소산화막을 형성하거나, 또는 상기 홈에 절연물질(32)을 충진한 다음 연마기를 사용하여 표면을 평탄화하고 실리콘 질화막을 제거하여 제3도(A)와 같은 구조가 만들어진다.

제3도(B)에서, 상기 규소기판(31)의 표면에 금속층(33)을 도포한 다음 상기 홈의 넓이보다 상대적으로 넓은 홈을 종방향으로 형성하여 전기적 저항을 줄이게 한다.

이어서, 제3도(C)에 도시된 바와같이, 종방향으로 배열된 상기 금속층(33)들 사이를 절연하기 이하여 절연물질(34)을 증착한 다음 이 절연물질(34)상에 기판접합용 다결정규소(35)를 두껍게 도포하고, 이어 표면을 경면연마하여 평탄화한다.

제3도(D)는 기판접합용 다결정규소(35)와 절연물질(34) 및 종방향의 금속층(33)이 형성된 규소기판(31)을 포함하는 제1기판과 지지기판인 제2기판(36)을 접착한 구조를 보여주고 있다.

상기 제2기판(36)은 상기 제1기판의 다결정규소(35)와 접촉된다. 제3도(E)는 상기 제1기판(31∼35)과 제2기판(36)이 접착된 상태에서, 상기 제1기판의 규소기판(31)의 하부 표면을 경연마 또는 기계적/화학적 깍아내기방법을 사용하여 깍아내어 상기 홈에 충진된 절연물질(32)이 노출되게 한다.

따라서, 규소기판(31)은 종방향으로 충진된 절연물질(32)에 의해 서로 고립되는 스트라입선(strip line)의 형상이 된다.

그리고, 상기 서로 고립된 규소기판(31) 및 절연물질(32)상에 저압 화학적 기상 증착 방법에 의해 규소질화막(45)을 증착하고, 상기 규소질화막(45)의 상부에 감광막을 도포한 다음 포토 공정(photo process)에 의해 감광막을 패터닝하여 소정 부분의 규소질화막(45)을 노출시킨다.

그 다음, 상기 패터닝된 감광막을 식각 보호막으로 사용하여 상기 규소질화막(45)의 노출된 부분을 규소기판(31)이 노출되도록 반응성 이온 식각(RIE) 방법을 사용하여 건식 식각한 후 상기 감광막을 제거한다.

그리고, 상기 규소질화막(45)을 식각 마스크로 사용하여 규소기판(31)의 노출된 부분을 소정 깊이로 건식 식각한 후 재차 습식 식각하여 상기 규소질화막(45) 하부가 넓고 상부가 좁은 경사진 원통 형상의 음극(37)을 형성한다.

이 때, 음극(37)을 형성하기 위해 상기 규소기판(31)을 식각할때 식각 깊이는 규소기판(31) 하부에 있는 금속층(33)이 노출되지 않는 범위내에서 결정되며, 상기 규소질화막(45) 하부의 음극(37)은 언더컷(undercut)된다.

제3도(F)는 도가니(furnace)에서 습식 산화막 성장 방법과 건식 산화막 성장 방법을 순차적으로 사용하여 상기 음극(37)을 포함한 규소기판(31)의 노출된 부분의 표면에 산화막(도시되지 않음)을 형성한다. 이 때, 상기 산화막은 규소질화막(45) 하부의 규소기판(31), 즉, 음극(37)의 상부가 모두 산화되도록 한다.

그리고, 상기 음극(37) 상부의 질화막(37)과 함께 산화막을 습식 식각 방법으로 제거하여 상기 음극(37)을 원뿔 형태가 되도록 한다.

그 다음, 상기 음극(37)의 상부를 더욱 뾰족하게 하기 위해서 상기 음극(37)을 포함하여 상기 규소기판(31)의 표면을 건식 산화 방법으로 산화시켜 규소산화막(38)을 얇게 형성한다.

상기 원뿔 형태의 음극(37)의 표면에 형성되는 규소산화막(38)은 상부에서 서로 맞닿게 되어 음극(37)의 상부끝을 더욱 뾰족하게 한다.

제3도(G)는 음극(37) 상부에 절연물질(39)을 도포한 다음 평탄화한 구조를 보여주고 있다.

제3도(H)는 평탄화된 상기 절연물질(39)상에 금속박막(40)을 증착한 다음 횡방향으로 상기 금속박막(40)을 스트라입선 형상으로 형성한 구조이고, 제3도(I)는 상기 금속박막(40)의 개구에서 절연물질(39)과 음극선단을 덮고 있는 규소산화막(38)을 제거하여 완성된 전자방출 기판을 보여주고 있다.

제4도는 본 발명의 변형예로서 제3도(A)에서 (C)까지의 공정과 동일한 효과를 갖는 구조를 제조하는 공정을 보여주고 있다.

제4도에서, 규소기판(31)위에 먼저 금속층(33)을 증착한 다음, 이 금속층(33)상에 감광막을 도포하여 마스크의 사용에 의한 홈을 정의한다.

이어, 건식 또는 습식 식각 방법으로 상기 금속층(33) 및 규소기판(31)을 식각하여 홈을 형성하고, 이 홈에 절연물질(34)을 충진하면서 상기 금속층(33)상에 도포하며, 이어 상기 절연물질(34) 상부에 다결정규소(35)를 형성한 다음 경면연마한다.

이와같이, 변형예에 공정으로 상기 실시예에서 다결정규소를 형성한 다음 경면연마 처리하기까지의 동일한 구조를 제조할 수 있다.

제5도는 스트라입선 모양의 규소기판층에 전기적 신호를 인가할 수 있는 전극배선을 보인 것으로서, 전기적 신호는 금속박막(40a)과 규소기판(31)을 통하여 종방향으로 인가된다.

일반적으로, 전기적으로 위치지정이 가능한 전자방출 기판은 평판화면, 기판의 평탄도 측정, 압력인지, 무게이지 등에 사용할 수 있다.

제6도는 본 발명에 의해 제조된 전자방출 기판을 평판화면에 적용한 구조를 보여주고 있다.

상기 평판화면은 전기적으로 위치선정이 가능한 전자방출 기판위에 형광물질과 투명전극이 덮인 유리건판(22)을 올려놓으므로서 용이하게 구현할 수 있다.

전자방출 기판(21)과 유리건판(22) 사이의 간극은 스페이서(23)인 절연물질로 그 두께가 조절된다.

또한, 구성된 진공상태에서 패키징하므로서 평판화면이 제작된다.

이와같이, 본 발명에 의하면, 종래의 방법에서와 같이 종횡배열의 전극형성이 용이하지 않던 것을 해결할 수 있고, 또한 음극상부에 규소질화막을 피복하므로서 최종적으로 선단이 더욱 뾰족한 음극을 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 규소기판(31)상에 소정 간격을 두고 종방향으로 복수의 홈을 형성하여 절연물질(32)을 충진하는 공정과, 상기 규소기판(31)의 상부표면에 금속층(33)을 도포한 다음 상기 홈의 넓이보다 넓은 홈을 갖도록 상기 금속층(33)을 식각하는 공정과, 상기 금속층(33)들 사이의 전기적 절연을 위해 절연물질(34)을 도포하는 공정과, 상기 절연물질(34) 상부에 기판접합용 다결정규소(35)를 형성한 다음 표면을 평탄화하는 공정과, 상기 다결정규소에 지지기판(36)을 접착한 다음 상기 절연물질(32)이 노출될 때까지 상기 규소기판(31)을 연마하는 공정과, 상기 규소기판(31) 상부에 소정 부분을 제외한 나머지 부분을 노출시키도록 패터닝된 규소질화막(45)을 형성하고 상기 규소질화막(45)을 식각 마스크로 사용하여 규소기판(31)의 노출된 부분을 소정 깊이로 식각하여 상기 규소질화막(45) 하부에 하부가 넓고 상부가 좁은 경사진 원통 형상의 음극(37)을 형성하는 공정과, 상기 규소질화막(45)의 하부와 접촉되는 음극(37)의 상부가 모두 산화되도록 습식 및 건식 방법에 의해 음극(37)을 포함한 규소기판(31)의 노출된 부분에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 산화막과 규소질화막(45)을 제거하고 상기 음극(37)을 포함한 규소기판(31)에 산화막을 얇게 형성하는 공정과, 상기 규소산화막(38) 상부에 절연물질(39)을 도포한 다음 평탄화하는 공정과, 상기 평탄화된 절연물질(39) 상부에 금속박막(40)을 스트라입선 형상으로 형성하는 공정과, 상기 금속박막(40)을 소정 패턴으로 식각하여 상기 음극(37)에 대응하는 부분에서 개구를 형성한 다음 상기 절연물질(39)과 규소산화막(38)을 제거하여 음극(37)선단이 노출되게 하는 공정을 포함하는 전자방출 기판의 제조방법.