KR100934838B1 - Mnufacturing method of self-array type field emmitter - Google Patents

Mnufacturing method of self-array type field emmitter Download PDF

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KR100934838B1
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박규창
유제황
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경희대학교 산학협력단
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    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a self-array type field emitter is provided to make a process of manufacturing the electron-emissive element by using grid as a mask. CONSTITUTION: In a device, a cathode electrode(110) is formed on the substrate(100). A grid(120) having the pattern hole corresponding to a place for growing an emitter on the cathode. A catalyst metal pattern(130) is formed on the cathode electrode through the pattern hole(121) of grid. After forming the catalyst metal pattern, grid is removed, and then the emitter(140) is formed by growing the carbon nanotube on the catalyst metal patterns. An insulating layer(150) is formed on the substrate in which the emitter is formed and is patterned so that a part in which emitter is grown is exposed to the outside.

Description

자기 정렬형 전자방출소자의 제조방법{Mnufacturing Method of self-array type field emmitter}Manufacturing method of self-aligned electron-emitting device {Mnufacturing Method of self-array type field emmitter}

본 발명은 그리드를 이용한 전자방출 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토레지스트를 이용한 마스크 패턴 공정 없이 그리드를 마스크로 이용하여 기판 상부에 에미터를 성장시키고, 에미터 성장에 사용한 상기 그리드를 게이트 전극으로 사용함으로써, 삼극구조 전자방출 소자의 제조공정을 단순화시키고, 필요 없는 부분에 에미터가 형성되는 것을 방지하며, 모서리 효과(Edge effect)를 제거할 수 있는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing an electron-emitting device using a grid, and in particular, using a grid as a mask without a mask pattern process using a photoresist to grow an emitter on the substrate, the grid used for the emitter growth gate electrode By using the present invention, a method of manufacturing a self-aligning electron-emitting device which can simplify the manufacturing process of the tripolar structured electron-emitting device, prevent the formation of emitters on unnecessary parts, and eliminate edge effects. to provide.

일반적으로 전자방출 디스플레이(Field Emission Display : FED)는 진공 속에서의 전자 방출을 기초로 하고 있으며, 애노드 전극에 수천볼트의 전압을 가하고 게이트 전극에서 전자 방출부에 수십 볼트의 양(positive) 전압을 가함으로써 강한 전기장의 영향을 받은 상기 전자 방출부에서 전자가 방출된 후 형광체가 코팅된 애노드 전극에 충돌하여 상기 형광체를 발광시킴으로써 표시장치의 역할을 수행한다. 상기 전자방출 디스플레이는 우수한 밝기와 해상도, 그리고 얇고 가벼운 장점을 가 지고 있어 차세대 평판 디스플레이로 많은 연구가 진행되고 있다.In general, field emission displays (FEDs) are based on electron emission in a vacuum, applying a voltage of several thousand volts to the anode and a positive voltage of tens of volts to the electron emission at the gate electrode. When the electrons are emitted from the electron emitters affected by the strong electric field, the electrons collide with the anode-coated anode electrode to emit light. The electron-emitting display has excellent brightness, resolution, and thin and light advantages, and thus, many researches are being conducted on next-generation flat panel displays.

상기 전계 방출 디스플레이의 전자 방출소자는 실리콘 팁(silicon tip) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속팁(metal tip)이 주로 이용되고 있으나, 상기 금속 팁은 동작전압이 매우 높고 고전류 방출에 의한 팁의 열화로 인하여 누설 전류가 크고 이에 따라 소자의 신뢰성 및 성능이 저하되는 문제점이 있어, 우수한 기계적 특성과 전기적 선택성 및 전계방출 특성을 갖는 탄소 나노튜브가 사용되고 있다. 상기 탄소 나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT)는 탄소로 이루어진 탄소 동소체(carbon allotrope)로서, 하나의 탄소 원자가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있어 다양한 전기 전자 분야에서 응용되고 있다.As the electron emitting device of the field emission display, a silicon tip or a metal tip such as molybdenum (Mo) is mainly used, but the metal tip has a very high operating voltage and deteriorates the tip due to high current emission. Due to the large leakage current, there is a problem in that the reliability and performance of the device is deteriorated, carbon nanotubes having excellent mechanical properties, electrical selectivity and field emission characteristics are used. The carbon nanotube (CNT) is a carbon allotrope made of carbon, and one carbon atom is combined with another carbon atom in a hexagonal honeycomb pattern to form a tube, which has been applied in various electric and electronic fields. .

그러나, 상기 전자방출 소자를 이용한 전계방출 디스플레이의 경우 원하는 위치에 나노튜브를 형성시키는 기술과 탄소 나노튜브를 수직으로 배열하는 기술의 미비로 인하여 화소간의 상호 간섭이 발생하고, 전자 방출 효율이 떨어지는 문제점을 보여왔다. 상기 전자방출 디스플레이의 초기개발 단계에 주로 이용된 전계효과 디스플레이(FED)용 에미터는 제작 공정 및 그 구조가 복잡한 단점을 지니고 있다.However, in the field emission display using the electron-emitting device, mutual interference between pixels occurs due to a lack of technology for forming nanotubes at desired positions and technology for vertically arranging carbon nanotubes, and electron emission efficiency is lowered. Has been shown. The field effect display (FED) emitter mainly used in the early development stage of the electron-emitting display has a complicated manufacturing process and its structure.

또한, 반도체 및 금속을 전자 방출부로 사용하기 위해서는 고가의 이온빔을 이용하여야 하기 때문에 전계방출 디스플레이에 적용하기에는 불가능하다는 문제점도 있었다. In addition, in order to use a semiconductor and a metal as an electron emission section Since expensive ion beams have to be used, there is a problem that it is impossible to apply them to field emission displays.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판 상부에 탄소나노튜브를 에미터로 성장시키기 위해, 기판 상부에 캐소드 전극을 형성한 후, 그 캐소드 전극 상 부에 촉매 금속층을 형성한다. 다음에 상기 촉매 금속층 상부에 포토레지스트를 형성하고, 그 포토레지스트 중 전자방출 소자를 형성하고자 하는 위치에 원하는 패턴을 형성한다. 다음에 상기 패턴을 제거하여 에미터 형성홀을 형성하고, 그 전자방출 소자 형성홀에 전자방출원인 에미터를 형성하였다.In order to solve the above problems, in order to grow a carbon nanotube on the substrate as an emitter, a cathode electrode is formed on the substrate, and then a catalyst metal layer is formed on the cathode. Next, a photoresist is formed on the catalyst metal layer, and a desired pattern is formed at the position where the electron-emitting device is to be formed among the photoresists. Next, the pattern was removed to form an emitter formation hole, and an emitter as an electron emission source was formed in the electron emission element formation hole.

그러나 상기와 같이 기판 상부에 전자방출원인 에미터를 형성하기 위해서는 포토레지스트를 이용하여 패턴을 형성한 후, 이를 제거하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 전자방출 소자를 형성하기 위한 공정이 복잡하고, 상기 패턴을 형성한 후 패턴을 제거하기 위해 건식 또는 습식 식각공정을 실시해야 하기 때문에, 식각공정에서 원하는 패턴형태로 전자방출 소자 형성홀이 형성되지 않을 경우 원하지 않는 부분에 에미터가 형성될 수 있다는 문제점이 있었다.However, in order to form an emitter which is an electron emission source on the substrate as described above, a process of forming a pattern using a photoresist and then removing it is complicated, and thus a process for forming an electron emission device is complicated. Since the dry or wet etching process must be performed to remove the pattern after formation, there is a problem that an emitter may be formed in an undesired area when the electron-emitting device forming hole is not formed in a desired pattern form in the etching process. .

또한, 상기와 같이 형성된 패턴의 모서리 부분에 균열이나 파손이 발생하기 쉽고, 이 균열이나 파손된 부분에 에미터가 성장하는 경우 중앙 부분에 비해 전계가 크게 증가하는 모서리 효과(edge effect)로 인해 원하는 부분에서 균일한 전자를 방출할 수 없다는 문제점이 있었다.In addition, it is easy to cause cracks or breakage in the corner portion of the pattern formed as described above, and when the emitter grows on the cracked portion or the broken portion, the edge effect that the electric field increases significantly compared to the center portion is desired. There was a problem that uniform electrons cannot be emitted at the portion.

상기 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은, 기판 상부에 형성된 캐소드 전극 상부에 탄소나노튜브 에미터를 성장시키기 위하여, 포토레지스트를 사용하지 않고 이미 만들어진 일정한 패턴을 갖는 그리드를 설치한 후, 그리드를 이용하여 탄 소나노튜브를 성장시키기 위한 촉매 금속패턴들을 형성하고, 그 촉매금속층 상부에 탄소나노튜브를 성장시킨 후, 상기 촉매 금속패턴들 형성에 사용한 그리드를 게이트 전극으로 사용함으로써 전자방출 소자의 제조공정을 간소화하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention, in order to grow a carbon nanotube emitter on the cathode electrode formed on the substrate, by using a grid having a predetermined pattern made without using a photoresist, using a grid Catalytic metal patterns for growing carbon nanotubes are formed, carbon nanotubes are grown on the catalyst metal layer, and the grid used to form the catalyst metal patterns is used as a gate electrode to simplify the manufacturing process of the electron-emitting device. It aims to do it.

또한, 금속으로 형성된 일정한 패턴을 갖는 그리드를 사용함으로써 그리드에 형성딘 패턴 형태로 형성된 촉매금속층의 모서리 부분에 균열이나 파손이 발생하는 것을 방지함으로써 원하지 않는 부분에 에미터가 성장하여 모서리 효과가 발생하는 것을 사전에 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, by using a grid having a constant pattern formed of metal to prevent cracks or breakage in the corner portion of the catalyst metal layer formed in the pattern form formed on the grid by the emitter grows on the unwanted portion to generate the corner effect It is another object to prevent this in advance.

또한, 밑면 또는 전면에 절연체 피막을 형성한 그리드를 사용함으로써 탄소나노튜브를 성장시킨 후 게이트 전극을 설치하기 위한 절연층을 형성하지 않고, 탄소나노튜브 에미터가 형성된 기판 상부에 상기 피막이 형성된 그리드를 설치하는 것만으로 절연층과 게이트 전극을 동시에 설치하여 전자방출 소자의 제조공정을 단순화시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, by using a grid having an insulator coating formed on the bottom or front surface, the carbon nanotubes are grown, and then an insulating layer for installing a gate electrode is not formed. Another object is to simplify the manufacturing process of the electron-emitting device by simultaneously installing the insulating layer and the gate electrode.

또한, 상기 게이트 전극으로 사용되는 그리드의 패턴홀 하부에만 에미터를 성장시켜 그 에미터로부터 방출되는 전자가 다른 곳으로 누설되지 않고 애노드 전극으로 향하도록 하여 에미션 효율을 높이는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, it is another object to increase the emission efficiency by growing the emitter only in the lower portion of the pattern hole of the grid used as the gate electrode so that the electrons emitted from the emitter are directed to the anode electrode without leaking to another place. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상부에 캐소드 전극을 형성하고, 그 상부에 에미터가 성장할 위치와 동일한 패턴홀을 갖는 그리드를 설치하는 단계와; 상기 그리드의 패턴홀을 통해 상기 캐소드 전극 상부에 촉매 금속패턴들을 형성하는 단계와; 상기 촉매 금속패턴들을 형성한 후 그리드를 제거하고 그 촉매 금속패턴들 상부에 탄소나노튜브를 성장시켜 에미터를 형성하는 단계와; 상기 에미터가 형성된 기판 상부에 절연층을 형성하고 에미터가 성장한 부분이 노출되도록 패터닝하는 단계와; 상기 에미터가 노출된 절연층 상부에 상기 그리드를 패턴이 일치하도록 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기정렬형 전자방출 소자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a cathode electrode on the substrate, the grid having a pattern hole on the same position as the position where the emitter will grow; Forming catalytic metal patterns on the cathode electrode through the pattern holes of the grid; Removing the grid after forming the catalyst metal patterns and growing carbon nanotubes on the catalyst metal patterns to form an emitter; Forming an insulating layer on the substrate on which the emitter is formed and patterning the exposed portion where the emitter is grown; It provides a method of manufacturing a self-aligned electron-emitting device comprising the step of installing the grid on the insulating layer exposed the emitter to match the pattern.

본 발명은 상술한 바와 같이 포토레지스트를 이용한 마스크 패턴 없이 그리드를 마스크로 사용함으로써 전자방출 소자를 형성하기 위한 공정을 간편하게 할 수 있으며, 금속으로 제조된 그리드를 사용함으로써 패턴의 모서리부분이 파손되거나 균열이 없어 원하는 부분에만 에미터를 형성하는 것을 가능하게 한다.The present invention can simplify the process for forming the electron-emitting device by using a grid as a mask without a mask pattern using a photoresist as described above, the edge of the pattern is broken or cracked by using a grid made of metal This makes it possible to form the emitter only in the desired portion.

또한, 상기 마스크로 사용된 그리드를 게이트 전극으로 재사용함으로써 게이트 전극을 별도로 설치할 필요가 없어 전자방출 소자를 형성하는 제조공정을 단순화시킬 수 있다.In addition, since the grid used as the mask is reused as the gate electrode, there is no need to separately install the gate electrode, thereby simplifying the manufacturing process of forming the electron-emitting device.

또한, 상기 게이트 전극으로 사용한 그리드 상부에 별도의 게이트 전극을 더 형성하여 전자방출 소자의 집속기능을 크게 향상시킬 수도 있다.In addition, an additional gate electrode may be further formed on the grid used as the gate electrode to greatly improve the focusing function of the electron-emitting device.

또한, 촉매 금속패턴들을 형성하기 위해 절연물질로 저면 또는 전면에 피막이 형성된 그리드를 사용함으로써 에미터 성장후 절연층을 별도로 형성할 필요없이 바로 피막이 형성된 그리드를 설치하는 것만으로 전자방출 소자를 형성함으로써 전자방출 소자의 제조공정을 단순화시킬 수 있다.In addition, by using a grid having a film formed on the bottom or the front surface as an insulating material to form the catalyst metal patterns, the electron-emitting device is formed by simply installing the film-formed grid without the need to separately form an insulating layer after the emitter growth. The manufacturing process of the emitting device can be simplified.

또한, 상기 그리드의 패턴홀 하부에만 에미터가 성장되도록 함으로써 에미터에서 방출되는 전자의 누설을 방지하고, 애노드 전극으로의 에미션 효율을 증대시킬 수 있다.In addition, by allowing the emitter to grow only under the pattern hole of the grid, it is possible to prevent leakage of electrons emitted from the emitter and to increase emission efficiency to the anode electrode.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도1 내지 도5는 본 발명의 전자방출 소자를 제조하는 방법에 있어서, 일정한 패턴을 갖는 그리드를 마스크로 이용하여 그 패턴과 같은 형태로 탄소 나노튜브를 성장시킨 전자방출 소자의 제조방법을 순차적으로 나타낸 것이다. First, FIG. 1 to FIG. 5 illustrate a method of manufacturing an electron-emitting device in which carbon nanotubes are grown in the same shape as a pattern by using a grid having a predetermined pattern as a mask in the method of manufacturing the electron-emitting device of the present invention. It is shown sequentially.

먼저, 도1은 유리, 석영, 규소 또는 알루미나(Al2O3)로 이루어진 기판(100) 상부에 소정의 패턴을 갖는 캐소드 전극(110)을 형성하고, 상기 캐소드 전극 상부에 다수개의 패턴홀(121)을 갖는 그리드(120)를 설치한 것을 나타낸 것이다. 이때, 상기 그리드(120)는 캐소드 전극(110)에 밀착시키거나 일정거리 이격시켜 형성할 수 있으며, 그리드(120) 저면 또는 전면에 일정한 두께의 절연피막이 형성한 것을 사용할 수도 있다. 이때, 상기 캐소드 전극(110) 상부에 그리드를 설치하기 전에 확산 방지층을 더 형성할 수도 있다.First, FIG. 1 shows a cathode electrode 110 having a predetermined pattern on a substrate 100 made of glass, quartz, silicon, or alumina (Al 2 O 3 ), and a plurality of pattern holes on the cathode electrode. It shows that the grid 120 having a 121. In this case, the grid 120 may be formed to be in close contact with the cathode electrode 110 or spaced apart from each other, and an insulating film having a predetermined thickness may be formed on the bottom or the entire surface of the grid 120. In this case, the diffusion barrier layer may be further formed before the grid is installed on the cathode electrode 110.

다음에, 도2는 상기와 같이 형성된 캐소드 전극(110) 상부에 탄소나노튜브를 성장시키기 위한 촉매 금속패턴들(130)을 형성한 것을 나타낸 것으로, 도1과 같이 캐소드 전극(110) 상부에 그리드(120)를 설치하고, 상기 그리드(120)의 패턴홀(121)에 의해 노출된 캐소드 전극(110) 상부에 니켈(Ni), 철(Fe) 또는 코발트(Co)와 같은 단일 금속이나, 코발트-니켈, 코발트-철, 니켈-철 또는 코발트-니켈-철이 합성된 합금을 사용하여 열증착(thermal evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법 또는 전자빔증착(electron beam evaporation)법을 이용하여 수 nm 내지 수백 nm, 바람직하게는 3 내지 30nm의 두께로 촉매 금속 패턴들(130)을 형성한다. 상기와 같이 그리드(120)의 패턴홀(121)에 의해 캐소드 전극(110) 상부에 촉매 금속패턴들(130)이 형성되면 상기 그리드(120)를 제거한다.Next, FIG. 2 shows that the catalyst metal patterns 130 for growing carbon nanotubes are formed on the cathode electrode 110 formed as described above, and the grid is formed on the cathode electrode 110 as shown in FIG. 1. And a single metal such as nickel (Ni), iron (Fe), or cobalt (Co) on the cathode electrode 110 exposed by the pattern hole 121 of the grid 120. -From several nm to a thermal evaporation method, sputtering method or electron beam evaporation method using an alloy synthesized with nickel, cobalt-iron, nickel-iron or cobalt-nickel-iron Catalyst metal patterns 130 are formed to a thickness of several hundred nm, preferably 3 to 30 nm. When the catalyst metal patterns 130 are formed on the cathode electrode 110 by the pattern holes 121 of the grid 120, the grid 120 is removed.

다음에, 도3은 상기 캐소드 전극(110) 상부에 형성된 촉매 금속패턴들(130)에 탄소나노튜브를 성장시켜 에미터(140)를 형성한 것을 나타낸 것으로, 상기 촉매 금속패턴들(130)이 형성된 기판(100)을 약 150 내지 800℃의 내부 온도 및 2 Torr의 내부 압력를 갖는 플라즈마 반응로에서 어닐링(annealing)한다. 다음에, 상기 플라즈마 반응로에 메탄(CH4), 에틸렌(C2H2), 프로필렌(C2H6) 또는 프로판(C3H8)과 같은 탄화수소류 기체 및 암모니아(NH3) 또는 수소화물 기체와 같은 질소 또는 수소 함유 기체를 함께 공급하여 탄소나노튜브를 형성한다. 그 한 실시예로서 반응로 내부의 상부전극을 0V, 하부전극을 -600V로 고정하고, 투과제어전극의 전압을 +300V로 공급하면서, 에틸렌 30sccm 및 암모니아 70sccm를 동시에 공급한다.Next, FIG. 3 shows that the emitter 140 is formed by growing carbon nanotubes on the catalyst metal patterns 130 formed on the cathode electrode 110. The formed substrate 100 is annealed in a plasma reactor having an internal temperature of about 150 to 800 ° C. and an internal pressure of 2 Torr. Next, a hydrocarbon gas such as methane (CH 4 ), ethylene (C 2 H 2 ), propylene (C 2 H 6 ) or propane (C 3 H 8 ) and ammonia (NH 3 ) or water were added to the plasma reactor. A nitrogen or hydrogen containing gas such as a digest gas is fed together to form carbon nanotubes. As an example, the upper electrode in the reactor is fixed at 0V and the lower electrode at -600V, and the supply voltage of the transmission control electrode is + 300V, and ethylene 30sccm and ammonia 70sccm are simultaneously supplied.

상기와 같이 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 장치의 증착실 내로 공급된 메탄, 에틸렌, 프로필렌 또는 프로판과 같은 탄화수소 기체는 기체 상태에서 탄소 유닛(C=C 또는 C)과 자유 수소(H)로 플라즈마 및 열분해(pyrolysis)되고, 상기 분해된 탄소 유닛들은 상기 그리드(120)의 패턴 부분에 형성된 촉매 금속패턴들(130)의 금속 입자의 표면에 흡착되며, 시간이 경과함에 따라 촉매 금속 입자의 내부로 확산되어 용해된다. 상기와 같은 상태에서 지속적으로 탄소 유닛들이 공급되면, 촉매 금속 입자의 촉매 작용에 의해 에미터(140)인 탄소 나노튜브가 일정한 방향으로 성장한다. 상기 촉매 금속 입자의 형태가 둥글거나 뭉툭한 경우에는 탄소 나노튜브의 말단 또한 원형 또는 뭉툭한 형태로 형성되고, 촉매 금속 입자의 말단이 뾰족한 경우에는 탄소 나노튜브의 말단 또한 뾰족하게 형성된다.Hydrocarbon gas, such as methane, ethylene, propylene, or propane, fed into the deposition chamber of the plasma chemical vapor deposition (PECVD) apparatus as described above, may be treated in a gaseous state with a carbon unit (C = C or C) and free hydrogen (H). Pyrolysis and the decomposed carbon units are adsorbed onto the surface of the metal particles of the catalyst metal patterns 130 formed in the pattern portion of the grid 120, and diffuse into the catalyst metal particles as time passes. And dissolve. When the carbon units are continuously supplied in the above state, the carbon nanotubes, which are the emitters 140, grow in a constant direction by the catalytic action of the catalytic metal particles. When the catalyst metal particles are round or blunt, the ends of the carbon nanotubes are also formed in a circular or blunt form, and when the ends of the catalyst metal particles are sharp, the ends of the carbon nanotubes are also sharply formed.

다음에, 도4는 상기 도3과 같이 에미터가 형성된 기판 상부에 절연층(150)을형성한 것을 나타낸 것으로, 상기 에미터(140)가 촉매 금속패턴들(130)에 따라 형성된 기판(100) 상부에 상기 에미터(140)가 함침되도록 절연층을 스핀코팅 등의 방법으로 형성하고, 포토리소그라피 방법을 이용하여 상기 에미터(140)가 형성된 위치마다 패턴을 형성한다. 다음에 패턴에 의해 노광되지 않은 부분에 대해 건식 또는 습식 식각 방법을 이용하여 상기 에미터(140)가 노출되도록 절연층을 제거하여 그리드의 패턴홀(121)과 같은 형태 또는 그 패턴홀(121)보다 좀 더 넓은 형태로 패턴홀(151)을 형성하여 에미터(140)부터 전자가 방출될 수 있도록 한다.Next, FIG. 4 illustrates that the insulating layer 150 is formed on the substrate on which the emitter is formed, as shown in FIG. 3, wherein the emitter 140 is formed on the catalyst metal patterns 130. An insulating layer is formed by spin coating or the like so that the emitter 140 is impregnated thereon, and a pattern is formed at each position where the emitter 140 is formed using a photolithography method. Next, the insulating layer is removed so that the emitter 140 is exposed to the portion not exposed by the pattern by using a dry or wet etching method. The pattern hole 121 may have the same shape as the pattern hole 121 of the grid. The pattern hole 151 is formed in a wider shape so that electrons can be emitted from the emitter 140.

다음에, 도5는 도4와 같이 에미터가 노출되도록 형성된 절연층(150) 상부에 도1에서 이미 사용한 그리드(120)를 게이트 전극으로 설치한 것을 나타낸 것으로, 절연층(150)에 에미터가 노출되도록 형성된 패턴홀(151)과 그리드(120)의 패턴홀(121)의 중심이 일치하도록 설치한다. 상기와 같이 설치된 그리드(120)는 에미터에서 방출된 전자를 가속시키거나 집속하는 게이트 전극의 역할을 수행한다.Next, FIG. 5 shows that the grid 120 used in FIG. 1 is provided as a gate electrode on the insulating layer 150 formed to expose the emitter as shown in FIG. 4, and the emitter is disposed on the insulating layer 150. The centers of the pattern holes 151 and the pattern holes 121 of the grid 120 are formed so as to be exposed. The grid 120 installed as described above serves as a gate electrode for accelerating or focusing electrons emitted from the emitter.

이때, 도1에서 언급한 절연체 피막이 저면 또는 전면에 형성된 그리드를 사용한 경우에는, 도4와 같은 절연층 형성공정을 생략하고, 에미터가 형성된 기판 상부에 피막이 형성된 그리드를 설치하는 것만으로도 게이트 전극이 형성된 전자방출 소자를 제조할 수도 있다.At this time, in the case where the insulator film mentioned in FIG. 1 uses a grid formed on the bottom or the entire surface, the insulating layer forming process as shown in FIG. 4 may be omitted, and the gate electrode may be provided only by installing the grid on the substrate on which the emitter is formed. This formed electron-emitting device may be manufactured.

또한, 상기 그리드와 동일한 또 다른 그리드를 상기 그리드 상부에 더 설치하여 이중 게이트 전극을 갖도록 함으로써 에미터에서 방출된 전자의 가속 및 집속 능력을 향상시킬 수도 있다.Further, another grid identical to the grid may be further installed on the grid to have a double gate electrode, thereby improving the acceleration and focusing ability of electrons emitted from the emitter.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 고안의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다. While the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is only for illustrating the invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications or equivalents from the detailed description of the invention. It will be appreciated that one embodiment is possible. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the claims.

도1 내지 도5은 본 발명에 따른 그리드를 이용한 자기정렬형 전자방출 소자의 제조공정을 순차적으로 나타낸 도면. 1 to 5 are views sequentially showing a manufacturing process of a self-aligning electron-emitting device using a grid according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 110 : 캐소드 전극 100 substrate 110 cathode electrode

120 : 그리드 121 : 패턴홀120: grid 121: pattern hole

130 : 촉매 금속패턴들 140 : 에미터 130: catalytic metal patterns 140: emitter

150 : 절연층 151 : 패턴홀150: insulating layer 151: pattern hole

Claims (8)

기판 상부에 캐소드 전극을 형성하고, 그 상부에 에미터가 성장할 위치와 동일한 패턴홀을 갖는 그리드를 설치하는 단계와; Forming a cathode on the substrate, and installing a grid on the substrate having the same pattern hole as the position where the emitter will grow; 상기 그리드의 패턴홀을 통해 상기 캐소드 전극 상부에 촉매 금속패턴들을 형성하는 단계와; Forming catalytic metal patterns on the cathode electrode through the pattern holes of the grid; 상기 촉매 금속패턴들을 형성한 후 그리드를 제거하고 그 촉매 금속 패턴들 상부에 탄소나노튜브를 성장시켜 에미터를 형성하는 단계와; Removing the grid after forming the catalyst metal patterns and growing carbon nanotubes on the catalyst metal patterns to form an emitter; 상기 에미터가 형성된 기판 상부에 절연층을 형성하고 에미터가 성장한 부분이 노출되도록 패터닝하는 단계와; Forming an insulating layer on the substrate on which the emitter is formed and patterning the exposed portion where the emitter is grown; 상기 에미터가 노출된 절연층 상부에 에미터의 위치와 그리드의 패턴홀이 일치되도록 상기 그리드를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법. And installing the grid so that the position of the emitter and the pattern hole of the grid coincide with the emitter exposed insulating layer. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 그리드를 설치하기 전에 상기 캐소드 전극 상부에 확산방지층을 더 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법.The method of manufacturing a self-aligned electron-emitting device further comprising the step of further forming a diffusion barrier layer on the cathode before the grid is installed. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 그리드는 캐소드 전극과 밀착시키거나 일정거리 이격시켜 설치하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법The grid is a method of manufacturing a self-aligning electron-emitting device, characterized in that installed in close contact with the cathode electrode or a predetermined distance apart. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 에미터는 탄소 나노튜브인 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법.The emitter is a method of manufacturing a self-aligned electron-emitting device, characterized in that the carbon nanotubes. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 탄소 나노튜브는,The carbon nanotubes, 상기 기판을 어닐링하는 단계와;Annealing the substrate; 상기 어닐링된 기판에 탄화수소 기체를 공급하면서 플라즈마 화학기상증착을 실시하여 제조하는 단계를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법. And performing plasma chemical vapor deposition while supplying a hydrocarbon gas to the annealed substrate to form the self-aligned electron-emitting device. 기판 상부에 캐소드 전극을 형성하고, 그 상부에 에미터가 성장할 위치와 동일한 패턴홀을 가지며 절연피막이 형성된 그리드를 설치하는 단계와; Forming a cathode on the substrate, and installing a grid on the substrate having the same pattern hole as the position where the emitter is to be grown and the insulating film formed thereon; 상기 그리드의 패턴홀을 통해 상기 캐소드 전극 상부에 촉매 금속패턴들을 형성하는 단계와; Forming catalytic metal patterns on the cathode electrode through the pattern holes of the grid; 상기 촉매 금속패턴들을 형성한 후 그리드를 제거하고 그 촉매 금속패턴들 상부에 탄소나노튜브를 성장시켜 에미터를 형성하는 단계와;Removing the grid after forming the catalyst metal patterns and growing carbon nanotubes on the catalyst metal patterns to form an emitter; 상기 에미터가 노출되도록 캐소드 전극 상부에 상기 피막이 형성된 그리드를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 정렬형 전자방출 소자의 제조방법.A method of manufacturing a self-aligned electron-emitting device comprising the step of providing a grid on which the coating is formed on the cathode electrode so that the emitter is exposed. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 그리드의 절연피막은 그리드의 저면 또는 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 자기정렬형 전자방출 소자의 제조방법.The insulating film of the grid is a method of manufacturing a self-aligning electron-emitting device, characterized in that formed on the bottom or front of the grid. 제 1 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 그리드의 상부에 동일한 그리드를 더 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기정렬형 전자방출 소자의 제조방법.The method of manufacturing a self-aligning electron-emitting device comprising the step of installing the same grid on top of the grid.
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