JP2614983B2 - 電界放射形陰極構造体の製造方法 - Google Patents

電界放射形陰極構造体の製造方法

Info

Publication number
JP2614983B2
JP2614983B2 JP16500094A JP16500094A JP2614983B2 JP 2614983 B2 JP2614983 B2 JP 2614983B2 JP 16500094 A JP16500094 A JP 16500094A JP 16500094 A JP16500094 A JP 16500094A JP 2614983 B2 JP2614983 B2 JP 2614983B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
oxide film
thermal oxide
nitride film
protrusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP16500094A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0785780A (ja
Inventor
鍾徳 李
亨洙 寓
善静 崔
康▲オク▼ 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of JPH0785780A publication Critical patent/JPH0785780A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2614983B2 publication Critical patent/JP2614983B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電界放射形陰極構造体の
製造方法に係り、特に電子放出面積が広くて高い電子放
出特性が得られ、チップの磨耗を極小化することができ
る電界放射形陰極構造体の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】人間とコンピュータ及びその他のコンピ
ュータ化された機械のインターフェイスを担当するディ
スプレーの大衆化、コンパクト化要求に応じて、今まで
のディスプレー装置、特に比較的巨大で取扱が困難なC
RTの代わりに各種平面スクリーンや平板ディスプレー
が開発されてきた。
【0003】このような平板型ディスプレーとしてはプ
ラズマディスプレーパネル、液晶表示パネル、蛍光表示
パネルあるいは電界放出表示パネルなどがある。これら
の中でも電界放出表示パネルは低消費電力で駆動するこ
とができ、カラー画像の具現が容易なものとして研究が
進行している。
【0004】この種の電界放出表示パネルは、単位画素
当り電界放出源のカソードチップを高集積化した電界放
出アレーを利用して電子を放出させ、放出された電子を
蛍光スクリーンに集束して画像を形成するものである。
【0005】前記カソードチップは電子の放出が容易と
なるよう高真空の閉鎖空間内に備えられ金属から形成さ
れている。最近では半導体製造技術の進展につれ、半導
体製造技術を利用したマイクロチップの製造方法が多数
提案されている。
【0006】例えば、グリネ等(Green et al.) は USP
4,513,308号でP−N接合構造を利用し、単結晶基板上
に形成されたピラミッド形態の電界放出陰極構造を提案
している。
【0007】そして、スミス等(Smith et al.) は USP
3,970,887号で、熱酸化法によって単結晶半導体基板に
電界放出チップが形成された電界放出陰極構造とその製
造方法を提示している。この方法はシリコン基板に電子
ビーム蒸着法によって酸化物パターンマスクを形成し、
このようにマスキングされたシリコン基板を二回熱酸化
処理して、マスキングされた部分とマスキングされてい
ない部分を差別的に熱酸化させ、その熱酸化速度差によ
って望むチップを形成するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の方
法では、チップの形成過程の反応が反応気体濃度に相当
に敏感であるため電界放出陰極チップの高さ調節が難し
いのみならず、特にチップの先端を鋭利(シャープ)に
形成することができない、即ち先針化の調節が難しい。
【0009】また、この従来の方法によると、パターン
マスクの形成が蒸着法とフォトリソグラフィ法に依存す
るので大量生産体制に相当に不利である等の問題点を有
している。
【0010】本発明は前記問題点を解決するために創出
されたもので、その目的は電子を放出するシリコンチッ
プが物理的及び熱的に安定した構造を有し、絶縁層の形
成時間を短縮することができる電界放射形陰極構造体の
製造方法を提供することである。
【0011】
【課題を達成するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は基板にN型の不純物をドーピ
ングした後、前記基板のドーピング表面を熱酸化して所
定の厚さを有する第1次熱酸化膜を形成する段階と、前
記基板の第1次熱酸化膜を部分食刻して所定のマスクパ
ターンを形成する段階と、前記基板の表面をその平面に
垂直方向にエッチングしてマスクパターンが形成されて
いない部位に所定高さの突出部を形成する段階と、前記
基板を熱酸化処理して基板の表面に第2次熱酸化膜を形
成する段階と、前記第2次酸化膜の全表面に所定厚さを
有する窒化膜を形成する段階と、前記突出部の周辺部に
形成された窒化膜を除いた残り部分の窒化膜を除去する
段階と、前記基板を第3次熱酸化処理し、前記突出部を
除いた残り部分の基板の第2次熱酸化膜の上、下部に第
3次熱酸化膜を形成する段階と、前記突出部を覆ってい
る窒化膜をエッチングして除去する段階と、前記突出部
を覆っている第2次熱酸化膜の表面を除いた残り部分の
表面に金属を蒸着してゲート電極を形成する段階と、前
記ゲート電極の形成が完了した基板をエッチング処理し
て、前記突出部を覆っている第2次及び第3次熱酸化膜
の一部を局部的に除去し、前記突出部がゲート電極の間
に露出されるようにする段階とを有することを特徴とす
る。
【0012】請求項2記載の発明は第2次熱酸化膜の厚
さが2000ないし4000オングストロームの範囲に
あることを特徴とする。
【0013】請求項3および請求項4記載の発明は窒化
膜の厚さが実質的に1000オングストロームであるこ
とを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の製造方法では、第2次熱酸化過程を通
じて第2次熱酸化膜の下部に位置する原始形態のチップ
(突出部)を形成し、続けて原始形態のチップをカバリ
ングしている第2次熱酸化膜の表面に窒化膜を形成す
る。これにより窒化膜によって保護されている突出部の
先端部が第3次熱酸化処理過程で影響を受けず、その下
端部の一部だけが酸化され、目的の形態のチップを得
る。
【0015】この際、第2次熱酸化膜の厚さは2000
ないし4000オングストロームの範囲にあるものと
し、窒化膜の厚さは実質的に1000オングストローム
とするのが望ましい。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
【0017】図10(A)(B)には本発明製造方法に
よって製造された電界放射形陰極が概略的に示されてい
る。
【0018】同図によると、シリコン基板21の上面に
はピンホール217を形成した多重の絶縁層213,2
15,216が設けられ、この多重の絶縁層213,2
15,216の上面には前記ピンホール217と対応す
る位置に貫通孔22aを備えたゲート電極層22が形成
されている。
【0019】そして、前記ピンホール217にはシリコ
ンチップ212b′,212b″が形成されており、前
記シリコン基板21はこれに対向する面に陽極層と蛍光
体層を形成した前面基板(図示せず)と所定間隔離隔さ
れるように設けられる。
【0020】なお、多重の絶縁層213,215,21
6のうち、絶縁層213は後述の第2次酸化膜からな
り、絶縁層215,216は後述の第3次酸化膜からな
る。
【0021】第2次熱酸化膜の厚さは2000ないし4
000オングストロームの範囲にあるものとし、窒化膜
の厚さは実質的に1000オングストロームとするのが
望ましい。
【0022】図10(A)と図10(B)ではシリコン
チップ212b′,212b″の形において違いがある
が、これは後述する本発明製造過程によって現れる結果
である。
【0023】次に、前記のように構成された電界放射形
陰極構造体を製造するための、本発明製造方法を図2な
いし図10を参照しながら工程別に詳細に説明する。
【0024】1.図1に示したように、この工程ではシ
リコン基板21の上面にN型の不純物、例えばSb、A
sを所定パターンでドーピングした後、前記シリコン基
板21の表面を熱酸化して約4000オングストローム
以上の厚さを有する第1次熱酸化膜211を形成する。
【0025】2.図2に示したように、この工程では写
真食刻法(Photolithography) を利用して前記基板21
の第1次熱酸化膜211を部分食刻し、所定のマスクパ
ターン211′を形成する。このマスクパターン21
1′はシリコンチップが形成される部位に対応するよう
に形成する。
【0026】3.図3に示したように、この工程では前
記基板21の表面をその平面に垂直方法に異方性垂直エ
ッチングして、マスクパターンが形成されていない部位
を所定深さ食刻し、基板21のマスクパターン211′
の低部に配置される突出部212を形成する。この過程
では反応性イオンエッチング法を適用することが望まし
い。
【0027】4.図4に示したように、この工程ではシ
リコンチップを鋭利にするためにシリコン基板21を2
次熱酸化させ、これにより縮小された形態の突出部21
2aの上に第2次酸化膜(SiO2 )213を形成す
る。
【0028】5.図5に示したように、この工程では前
記第2次酸化膜213の全表面に1000オングストロ
ーム程度の厚さを有する窒化膜(Si3 4 )214を
形成する。この過程ではLPCVD法を適用することが
望ましい。
【0029】6.図6に示したように、この工程では前
記突出部(チップ)212aの周辺部に形成された窒化
膜214を除いた残り部分の窒化膜を除去する。
【0030】7.図7に示したように、この工程では前
記基板21を第3次熱酸化処理する。これにより、前記
突出部を除いた残り部分の基板の第2次酸化膜の上、下
部に第3次酸化膜215,216を形成する。この第3
次熱酸化膜の形成時においては縮小された形態の突出部
212bは窒化膜214により保護されているので、突
出部212bの先端部は酸化されず、その下端部の一部
だけが所定深さ酸化されるようになる。
【0031】8.図8に示したように、この工程では前
記突出部212bを覆っている窒化膜を燐酸等の溶液で
エッチング除去し、そして前記突出部212bを覆って
いる第2次酸化膜213の表面を除いた残り部分の表面
にCr,Mo,W等を蒸着してゲート電極22を形成す
る。
【0032】9.図9に示したように、この工程ではゲ
ート電極22の形成が完了した基板21を溶剤(BH
F)でエッチング処理して、前記突出部212bを覆っ
ている第2次及び第3次熱酸化膜の一部を局部的に除去
し、前記突出部212bがゲート電極22の間に露出さ
れるようにする。
【0033】本発明製造方法は、パターンマスクのため
のフォトリソグラフィ法を実施した後、シリコン基板を
エッチング処理して可視的なチップの高さとエッチプロ
ファイルを確認し、その後、第1次熱酸化法を実施す
る。このようにしてチップの高さ調節及び熱酸化膜の厚
さを容易に目的の通りに調節することができ、特にチッ
プの先端を目的の通り鋭利に形成することが可能とな
る。
【0034】本発明製造方法では、第2次熱酸化過程を
完了した後、化学的蒸着法によって得られた窒化膜のう
ちチップをカバーリングしている部位以外の部位を乾式
食刻法により除去するので、第3次熱酸化時に前記チッ
プがその酸化の影響を受けるなくなり、よって当該チッ
プが鈍くなるとか低くなることを防止できる。
【0035】本発明製造方法では、第3次熱酸化過程で
の拡散濃度調節を行うことができるので、チップのシャ
ープニスと高さを維持した状態で図10(A)(B)に
示したようにチップ形の選択が可能となる。
【0036】このような本発明製造方法によると、電界
放出アレーを易く得られ、チップ高さの任意調整が可能
になり、特にゲート電極の下部に二つの層の第2次及び
第3次熱酸化膜が絶縁層として設けられるので、破壊電
場値が相当に高い製品製造が可能になり、かつ製品不良
率がかなり下がるようになる。
【0037】ここで、従来製造方法と本発明製造方法に
よる結果の違いを比較すれば次の通りである。
【0038】即ち、従来の電子ビーム蒸着法による絶縁
層の破壊電場値は2MV/cmであるのに比し、本発明製造
方法による絶縁層はその値が8MV/cmに達する。
【0039】そして、本発明製造方法によれば、第3次
熱酸化によりチップの形状が単純なコン形状ではないも
のとなるので、単純コン形状のチップに比し本発明によ
って得られたチップの方が熱的にかつ物理的に安定的で
ある。
【0040】また、本発明製造方法によると、絶縁層を
熱酸化法によって得ることができるので、従来のように
電子ビーム蒸着法を通じて絶縁層を得る場合に比し生産
性が極めて秀でる。例えば絶縁層形成時、従来方法では
1回に1枚の基板しか処理できないが、本発明製造方法
は熱処理による酸化法が適用されるので1回に数十枚の
基板を処理することができる。
【0041】
【発明の効果】以上のように、本発明製造方法によれ
ば、第3次熱酸化によりチップの形状が単純なコン形状
ではないものとなるので、単純コン形状のチップに比し
熱的にかつ物理的に安定的なチップが得られるととも
に、絶縁層を熱酸化法によって得ることができるので、
電子ビーム蒸着法を通じて絶縁層を得る場合に比し生産
性がよく、絶縁層の形成時間を短縮できる等の効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図2】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図3】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図4】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図5】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図6】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図7】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図8】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図9】本発明製造方法による基板の加工過程を段階的
に示した断面図。
【図10】本発明の製造方法によって製造された電界放
射形陰極構造体の抜粋断面図。
【符号の説明】
21 基板 211 第1次熱酸化膜 211′ マスクパターン 211b 突出部 213 第2次熱酸化膜 214 窒化膜 215,216 第3次熱酸化膜 22 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 康▲オク▼ 大韓民国京畿道水原市八達区高等洞34ー 17番地 (56)参考文献 特開 平4−94033(JP,A) 特開 平3−95829(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板にN型の不純物をドーピングした
    後、前記基板のドーピング表面を熱酸化して所定の厚さ
    を有する第1次熱酸化膜を形成する段階と、 前記基板の第1次熱酸化膜を部分食刻して所定のマスク
    パターンを形成する段階と、 前記基板の表面をその平面に垂直方向にエッチングして
    マスクパターンが形成されていない部位に所定高さの突
    出部を形成する段階と、 前記基板を熱酸化処理して基板の表面に第2次熱酸化膜
    を形成する段階と、 前記第2次酸化膜の全表面に所定厚さを有する窒化膜を
    形成する段階と、 前記突出部の周辺部に形成された窒化膜を除いた残り部
    分の窒化膜を除去する段階と、 前記基板を第3次熱酸化処理し、前記突出部を除いた残
    り部分の基板の第2次熱酸化膜の上、下部に第3次熱酸
    化膜を形成する段階と、 前記突出部を覆っている窒化膜をエッチングして除去す
    る段階と、 前記突出部を覆っている第2次熱酸化膜の表面を除いた
    残り部分の表面に金属を蒸着してゲート電極を形成する
    段階と、 前記ゲート電極の形成が完了した基板をエッチング処理
    して、前記突出部を覆っている第2次及び第3次熱酸化
    膜の一部を局部的に除去し、前記突出部がゲート電極の
    間に露出されるようにする段階とを有することを特徴と
    する電界放射形陰極構造体の製造方法。
  2. 【請求項2】 第2次熱酸化膜の厚さが2000ないし
    4000オングストロームの範囲にあることを特徴とす
    る請求項1記載の電界放射形陰極構造体の製造方法。
  3. 【請求項3】 窒化膜の厚さが実質的に1000オング
    ストロームであることを特徴とする請求項2記載の電界
    放射形陰極構造体の製造方法。
  4. 【請求項4】 窒化膜の厚さが実質的に1000オング
    ストロームであることを特徴とする請求項1記載の電界
    放射形陰極構造体の製造方法。
JP16500094A 1993-09-16 1994-07-18 電界放射形陰極構造体の製造方法 Expired - Fee Related JP2614983B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1993-18662 1993-09-16
KR1019930018662A KR0183628B1 (ko) 1993-09-16 1993-09-16 전계방사형 음극구조체의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0785780A JPH0785780A (ja) 1995-03-31
JP2614983B2 true JP2614983B2 (ja) 1997-05-28

Family

ID=19363674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16500094A Expired - Fee Related JP2614983B2 (ja) 1993-09-16 1994-07-18 電界放射形陰極構造体の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5481156A (ja)
JP (1) JP2614983B2 (ja)
KR (1) KR0183628B1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5567929A (en) * 1995-02-21 1996-10-22 University Of Connecticut Flat panel detector and image sensor
KR100218672B1 (ko) * 1996-09-10 1999-10-01 정선종 진공 소자의 구조 및 제조 방법
US5929521A (en) * 1997-03-26 1999-07-27 Micron Technology, Inc. Projected contact structure for bumped semiconductor device and resulting articles and assemblies
US5965898A (en) * 1997-09-25 1999-10-12 Fed Corporation High aspect ratio gated emitter structure, and method of making
TW483025B (en) * 2000-10-24 2002-04-11 Nat Science Council Formation method of metal tip electrode field emission structure

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3970887A (en) * 1974-06-19 1976-07-20 Micro-Bit Corporation Micro-structure field emission electron source
US4084942A (en) * 1975-08-27 1978-04-18 Villalobos Humberto Fernandez Ultrasharp diamond edges and points and method of making
US4513308A (en) * 1982-09-23 1985-04-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy p-n Junction controlled field emitter array cathode
KR960009127B1 (en) * 1993-01-06 1996-07-13 Samsung Display Devices Co Ltd Silicon field emission emitter and the manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
US5481156A (en) 1996-01-02
JPH0785780A (ja) 1995-03-31
KR0183628B1 (ko) 1999-03-20
KR950009786A (ko) 1995-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7508124B2 (en) Field emission device, display adopting the same and method of manufacturing the same
EP1221710B1 (en) Method of manufacturing triode carbon nanotube field emitter array
US7173366B2 (en) Field emission display having carbon nanotube emitter and method of manufacturing the same
JP3024641B1 (ja) シャドウマスク及びその製造方法並びにシャドウマスクを用いた有機elディスプレイの製造方法
US20070007615A1 (en) Devices containing multiple undercut profiles
US7268480B2 (en) Field emission device, display adopting the same and method of manufacturing the same
US8282985B2 (en) Flow-fill spacer structures for flat panel display device
US5458518A (en) Method for producing silicon tip field emitter arrays
US6685523B2 (en) Method of fabricating capillary discharge plasma display panel using lift-off process
JP2614983B2 (ja) 電界放射形陰極構造体の製造方法
US6428378B2 (en) Composite self-aligned extraction grid and in-plane focusing ring, and method of manufacture
US20060290260A1 (en) Field emission display having carbon nanotube emitter and method of manufacturing the same
JPH10312964A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH08139334A (ja) 薄膜トランジスタおよびその製造方法
JPH06111713A (ja) 電子放出素子
JP2630195B2 (ja) 薄膜電界効果トランジスタとその製造方法
US5989976A (en) Fabrication method for a field emission display emitter
US6042444A (en) Method for fabricating field emission display cathode
KR100262199B1 (ko) 전계방출 캐소드 및 이의 제조방법
KR100186253B1 (ko) Locos에 의한 실리콘 fea 제조방법
KR100257571B1 (ko) 이중 금속층을 이용한 실리사이드 필드 에미터 어레이 형성방법
JP2716035B2 (ja) 薄膜電界効果トランジスタ
KR20010003752A (ko) 전계방출 표시소자의 제조방법
JPH04250426A (ja) アクティブマトリクスアレイとその製造方法
KR20010004606A (ko) 전계방출 표시소자 및 그의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19970110

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080227

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090227

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100227

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110227

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110227

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120227

Year of fee payment: 15

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees