KR970030061A - 전계효과 전자방출 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 게이트를 정교하게 형성한 전계 효과 전자 방출 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구조적으로 게이트의 개구부 사이즈가 더욱 미세하고 균일하여 보다 저전압의 구동 전압이 가능하고, 그 제조 방법에 있어서도 종래의 저해상도 마스크 어라인(2㎛ 레벨)으로도, 실리콘 기둥형 팁 구조의 경사면을 이용하여 게이트를 형성함으로써, 플라즈마 에칭법으로 직경 2㎛ 정도의 마스크 패턴으로 서브미크론 단위(0.3-1㎛)의 게이트 개구부를 균일하게 형성할 수 있고, 리액티브이온 에칭법 및 전자 빔 증착법 등의 저온 공정을 활용함으로써 유리기판 상에 쉽게 소자를 형성할 수 있어, 평판 표시 소자, 초고주파 증폭기 및 센서 등으로의 적용이 가능한 장점이 있다.

Description

전계효과 전자방출 소자 및 그 제조방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제2도는 제1도의 전계 효과 전자 방출 소자의 개략적 사시도.
제3도는 제1도의 전계 효과 전자 방출 소자의 한 제조 공정을 나타내는 수직 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 전게 효과 전자 방출 소자의 개략적 수직 단면도.
제5도 내지 제12도는 제4도의 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 단계별 공정 순서도로서, 제5도는 마스크 형성 후의 수직 단면도.

Claims (16)

  1. 기판 ; 상기 기판 상에 형성된 음극 ; 상기 음극 상에 다수 형성되어 음극에 전기적으로 접속되는 마이크로 팁 ; 상기 마이크로 팁의 단위체를 수용하는 관통공을 다수 구비하는 것으로 상기 음극 및 상기 기판 위에 형성되는 절연층 ; 및 상기 절연층의 관통공에 대응하는 관통공을 가지는 것으로 상기 절연층의 위에 적층되는 게이트 ; 를 구비하는 전계 효과 전자 방출 소자에 있어서, 상기 게이트의 개구부의 직경이 소정의 크기 이하이며, 개구부쪽 가장자리 부분이 상방으로 향하도록 예리하게 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음극은 ITO 전극으로 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로 팁은 Mo 혹은 W으로 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 게이트의 개구부 직경이 0.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자.
  5. 기판 위에 소정 패턴의 음극을 형성하는 단계 ; 상기 적층 상에 홀 구조 형성용의 반도체 물질을 소정의 두께로 증착하여 반도체 물질층을 형성하는 단계 ; 상기 반도체 물질층 상에 마스크를 형성하는 단계 ; 상기 마스크를 이용하여 상기 반도체 물질층을 식각하여 다수의 원추형의 첨두부와 기둥형의 하부를 갖는 기둥형 팁형상으로 만드는 단계 ; 상기 기둥형 팁 형상의 반도체 물질이 형성된 상기 기판 상에 상기 마스크를 이용하여 절연 물질을 전면적으로 증착하여 절연층을 형성하는 단계 ; 상기 절연층 상에 게이트 형성용 금속을 전면적으로 증착하여 게이트를 형성하는 단계 ; 상기 마스크 및 이 마스크 상에 적층된 절연물질 및 게이트 형성용 금속을 제거하는 단계 ; 상기 기중형 팁 형상의 반도체 물질을 식각하여 홀을 형성하는 단계 ; 상기 게이트 상에 분할층을 형성하고 이 분할층을 마스크로 이용하여 전면적으로 금속을 증착하여 상기 홀 속에 마이크로 팁을 형성하는 단계 ; 그리고 상기 분할층을 식각하여 상기 분할층 상에 불필요하게 증착된 마이크로 팁 형성용 금속을 제거하는 단계 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반도체 물질층을 형성하는 단계에서는 Si을 전자-빔 증착법으로 1.5~2㎛의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 마스크는 0.1-0.2㎛ 두께의 A1 혹은 Cr을 리프트-오프 기법으로 패턴하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기둥형 팁 형상을 만드는 단계, 상기 마스크를 이용하여 SF6/O2플라즈마를 이용하는 리액티브 이온 에칭법으로 상기 반도체 물질층에 등방성 식각을 행하여 원뿔형의 첨두부를 형성하는 단계 ; 및 상기 마스크를 이용하여 CF4/O2플라즈마를 이용하는 리액티브 이온 에칭법으로 상기 반도체 물질층에 이방성 식각을 행하여 기둥형의 지지부를 형성하는 단계 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 원뿔형의 첨두부 및 지지부의 높이는 각각 1㎛인 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 절연층은 상기 마스크를 사용하여 전자 빔 증착법으로 SiO2를 상기 기둥형의 지지부의 높이 까지인 1㎛ 두께로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 게이트는 상기 마스크를 사용하여 수평으로부터 65°-75° 방향을 갖고 조사되는 금속 전자 빔에 의해 증착되게하여 가장 자리 부분이 상방으로 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기마스크 및 마스크 상부의 절연 물질과 게이트 형성용 금속을 제거하는 단계는 상기 마스크를 습식 화학 에칭법으로 제거하는 리프트오프 기법을 사용함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 홀을 형성하는 단계는 게이트를 마스크로 사용하여 Si으로 형성된 상기 기둥형 팁 형상을 SF6/O2플라즈마로 선택적으로 식각하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 마이크로 팁을 형성하는 단계에서 상기 분할층은 A1을 전자 빔 증착법으로 2000Å-3000Å 두께로 증착하여 형성된 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 마이크로 팁을 형성하는 단계에서 상기 마이크로 팁은 상기 분할층 상에 Mo을 전자 빔 증착법으로 90° 수직 방향에서 조사되는 전자 빔을 이용하여 증착하는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 불필요한 마이크로 팁 형성용 금속을 제거하는 단계에서 상기 분할층은 습식 화학 에칭법으로 식각하는 리프트 오프 기법에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 전계 효과 전자 방출 소자의 제조 방법.
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