(57)【要約】【課題】電界放出素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板上１１０にカソード電極１１２及び光遮断層１２０を順次に形成した後、遮断層ホール１２１を形成する工程と、光遮断層１２０上に絶縁層１３０及びゲート物質層を順次に形成した後、ゲート電極１４０を形成し、ゲート電極１４０にゲート電極ホールを形成する工程と、ゲート電極１４０上にフォトレジスト１７０を塗布した後、これを露光現像して、ゲート電極ホールの内側にレジストホール１７１を形成する工程と、レジストホール１７１を通じて絶縁層１３０を等方性エッチングして絶縁層ホール１３１を形成する工程と、絶縁層ホール１３１に露出されたゲート電極１４０をエッチングしてゲートホール１４１を形成した後、フォトレジスト１７０を除去する工程と、遮断層ホール１２１を通じて露出されたカソード電極１１２上にエミッタを形成する工程と、を含む電界放出素子の製造方法である。【選択図】図９
2008124020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、
前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、
前記ゲート電極ホールを覆うように前記ゲート電極上にフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記ゲート電極ホールの内側で前記遮断層ホールに対応する形状を有し前記絶縁層を露出させるレジストホールを形成する工程と、
前記レジストホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、
前記絶縁層ホールに露出された前記ゲート電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、
前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート電極ホールのサイズは、前記遮断層ホールよりは大きく、前記ゲートホールよりは小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３】
前記レジストホールは、前記光遮断層をフォトマスクとして利用して、前記フォトレジストを背面露光法によって露光現像することによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストであることを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５】
前記レジストホールは、その中心部が前記遮断層ホールの中心部と一致することを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項６】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項７】
前記光遮断層は、非晶質シリコンで形成されることを特徴とする請求項３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項８】
前記カソード電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項９】
前記カソード電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層は、透明な物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記ゲート物質層は、前記カソード電極に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記ゲート物質層は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕで形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ゲートホールは、前記絶縁層ホールに露出されたゲート電極を湿式エッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁層のエッチングは、湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記エミッタを形成する工程は、
前記遮断層ホール、絶縁層ホール及びゲートホールを充填するように炭素ナノチューブペーストを塗布する工程と、
前記光遮断層をフォトマスクとして前記炭素ナノチューブペーストを背面露光法によって露光現像することにより、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１６】
基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、
前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成する工程と、
前記ゲート物質層上にフォトレジストを塗布した後、それを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部のゲート物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、
前記レジストホールを通じて露出された前記ゲート物質層をエッチングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、
前記ゲート電極ホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、
前記絶縁層ホールに露出された前記ゲート電極をエッチングしてゲートホールを形成し、前記遮断層ホールに露出された前記カソード電極をエッチングしてカソードホールを形成する工程と、
前記フォトレジストを除去する工程と、
前記カソードホールを通じて露出された前記基板上にエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記レジストホールは、前記光遮断層をフォトマスクとして利用して、前記フォトレジストを背面露光法によって露光現像することによって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストであることを特徴とする請求項１７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１９】
前記レジストホール及びゲート電極ホールは、その中心部が前記遮断層ホールの中心部と一致することを特徴とする請求項１７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２１】
前記光遮断層は、非晶質シリコンで形成されることを特徴とする請求項１７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２２】
前記カソード電極及びゲート物質層は、透明な導電性物質で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２３】
前記カソード電極及びゲート物質層は、ＩＴＯで形成されることを特徴とする請求項２２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２４】
前記絶縁層は、透明な物質で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２５】
前記ゲートホール及びカソードホールは、前記絶縁層ホールに露出されたゲート電極及び前記遮断層ホールに露出されたカソード電極を湿式エッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２６】
前記絶縁層のエッチングは、湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２７】
前記エミッタを形成する工程は、
前記カソードホール、遮断層ホール、絶縁層ホール及びゲートホールを充填するように炭素ナノチューブペーストを塗布する工程と、
前記光遮断層をフォトマスクとして前記炭素ナノチューブペーストを背面露光法によって露光現像することにより、前記カソードホールを通じて露出された前記基板上に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項２８】
基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、
前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ゲート電極ホールを通じて露出された絶縁層上に導電性透明物質層を形成する工程と、
前記透明物質層上にフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、
前記レジストホールを通じて露出された前記透明物質層をエッチングして透明電極を形成し、前記透明電極に前記絶縁層を露出させる透明電極ホールを形成する工程と、
前記透明電極ホールを通じて露出された前記絶縁層を、前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、
前記絶縁層ホールに露出された前記透明電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、
前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項２９】
前記導電性透明物質層は、前記カソード電極に対してエッチング選択性を有する薄膜金属で形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３０】
前記導電性透明物質層は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕからなることを特徴とする請求項２９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３１】
前記導電性透明物質層の厚さは、１００Å〜５００Åであることを特徴とする請求項２９に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３２】
前記レジストホールは、前記光遮断層をフォトマスクとして利用して、前記フォトレジストを背面露光法によって露光現像することによって形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３３】
前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストであることを特徴とする請求項３２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３４】
前記レジストホール及び透明電極ホールは、その中心部が前記遮断層ホールの中心部と一致することを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３５】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３６】
前記光遮断層は、非晶質シリコンで形成されることを特徴とする請求項３２に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３７】
前記カソード電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３８】
前記カソード電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項３７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項３９】
前記絶縁層は、透明な物質で形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４０】
前記ゲート電極ホールのサイズは、前記ゲートホールより大きく形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４１】
前記ゲート物質層は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｎｂ、ＡｕまたはＩＴＯからなることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４２】
前記ゲート電極ホールのサイズは、前記遮断層ホールよりは大きく、前記ゲートホールよりは小さく形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４３】
前記ゲート物質層は、前記カソード電極に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることを特徴とする請求項４１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４４】
前記ゲートホールは、前記絶縁層ホールに露出された透明電極及びゲート電極をエッチングすることによって形成されることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４５】
前記絶縁層のエッチングは、湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４６】
前記エミッタを形成する工程は、
前記遮断層ホール、絶縁層ホール及びゲートホールを充填するように炭素ナノチューブペーストを塗布する工程と、
前記光遮断層をフォトマスクとして前記炭素ナノチューブペーストを背面露光法によって露光現像することにより、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項２８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４７】
基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、
前記光遮断層上に絶縁層、導電性透明物質層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、
前記ゲート電極及び透明物質層を覆うようにフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、
前記レジストホールを通じて露出された前記透明物質層をエッチングして透明電極を形成し、前記透明電極に前記絶縁層を露出させる透明電極ホールを形成する工程と、
前記透明電極ホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、
前記絶縁層ホールに露出された前記透明電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、
前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項４８】
前記導電性透明物質層は、前記カソード電極及びゲート物質層に対してエッチング選択性を有する薄膜金属で形成されることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項４９】
前記導電性透明物質層は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕからなることを特徴とする請求項４８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５０】
前記導電性透明物質層の厚さは、１００Å〜５００Åであることを特徴とする請求項４８に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５１】
前記レジストホールは、前記光遮断層をフォトマスクとして利用して、前記フォトレジストを背面露光法によって露光現像することによって形成されることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５２】
前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストであることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５３】
前記レジストホール及び透明電極ホールは、その中心部が前記遮断層ホールの中心部と一致することを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５４】
前記基板は、透明基板であることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５５】
前記光遮断層は、非晶質シリコンで形成されることを特徴とする請求項５１に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５６】
前記カソード電極は、透明な導電性物質で形成されることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５７】
前記カソード電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項５６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５８】
前記絶縁層は、透明な物質で形成されることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項５９】
前記絶縁層のエッチングは、湿式エッチング方法によって行われることを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項６０】
前記エミッタを形成する工程は、
前記遮断層ホール、絶縁層ホール及びゲートホールを充填するように炭素ナノチューブペーストを塗布する工程と、
前記光遮断層をフォトマスクとして前記炭素ナノチューブペーストを背面露光法によって露光現像することにより、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上に炭素ナノチューブからなるエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項４７に記載の電界放出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出素子の製造方法に係り、詳細には、安定性及び信頼性のある電界放出素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出素子は、カソード電極上に形成されたエミッタの周囲に強い電場を形成することにより、エミッタから電子を放出させる素子である。このような電界放出素子の代表的な応用分野としては、平板表示装置である電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）が挙げられる。ＦＥＤは、電界放出素子から放出された電子をアノード電極上に形成された蛍光体層に衝突させて画像を表示する装置である。このようなＦＥＤは、薄型の表示素子であって、全体厚さが数ｃｍに過ぎず、広い視野角、低い消費電力、低コストなどの長所を有するため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）と共に次世代表示素子として注目されている。
【０００３】
また、前記電界放出素子は、ＬＣＤのバックライトユニット（ＢＬＵ：Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）に応用される。ＬＣＤは、背面に配置された光源から発生した光が透光率を調節する液晶を透過することにより、前面に画像を表示する装置である。このとき、背面に配置される光源としては、冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）、外部電極型蛍光灯（ＥＥＦＬ：Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が使われるが、それ以外にも、電界放出型ＢＬＵが使われる。電界放出型ＢＬＵは、電界放出表示素子と原理的に同じ駆動メカニズム及び発光メカニズムを有しているが、画像を表示せず、単に光源としての役割のみを行うという点でその差がある。このような電界放出型ＢＬＵは、全体厚さが薄く、その製造コストが低く、位置選択的な輝度調節機能があって、ＬＣＤの次世代ＢＬＵとして注目されている。それ以外にも、前記電界放出素子は、Ｘ−ｒａｙチューブ、マイクロウェーブ増幅器、平板ランプのような電子放出を利用した多様な種類のシステムに応用される。
【０００４】
一方、電界放出素子から電子を放出させるエミッタとして、従来Ｍｏのような金属からなるマイクロチップが使われたが、最近は、電子放出特性に優れた炭素ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）が主に使われている。ＣＮＴエミッタを利用した電界放出素子は、コストが低いだけでなく、駆動電圧が低く、優秀な化学的、機械的安定性を有するという長所がある。このようなＣＮＴエミッタを形成する方法としては、ＣＮＴをペースト状にして形成する方法と、化学気相蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によってＣＮＴを直接成長させる方法とがある。ＣＮＴ成長法は、高い成長温度及び複雑な合成条件に起因して量産技術に適用させ難いという短所があるため、現在は、主にＣＮＴペーストを利用する方法が使われている。
【０００５】
図１は、電界放出素子の一例を概略的に示す平面図であり、図２は、図１のII−II’線による断面図である。図１及び図２を参照すれば、従来の電界放出素子は、基板１０上に複数のカソード電極１２、紫外線（ＵＶ）遮断層２０、絶縁層３０及び複数のゲート電極４０が順次に積層された構造を有する。前記ゲート電極４０は、カソード電極１２と交差して形成される。ここで、前記絶縁層３０には、カソード電極１２を露出させる絶縁層ホール３１が形成されており、前記ゲート電極４０には、前記絶縁層ホール３１と連通するゲートホール４１が形成されている。前記紫外線遮断層２０には、絶縁層ホール３１と連通してカソード電極１２を露出させる遮断層ホール２１が形成されており、この遮断層ホール２１の内部のカソード電極１２上には、電子放出のためのエミッタ５０が設けられている。ここで、前記エミッタ５０は、前記紫外線遮断層２０をフォトマスクとして利用して、背面露光法によってＣＮＴペーストをパターニングすることによって形成される。前記のような構造で、カソード電極１２上に形成されたエミッタ５０とゲート電極４０との間に強い電場が印加されれば、エミッタ５０から電子が放出される。
【０００６】
前記のような構造の電界放出素子としては、エミッタ５０がゲートホール４１の中心部に対応する位置に正確に配置されていなければ、電子放出の均一度が低下する。したがって、安定性及び信頼性のある電界放出素子を得るためには、ゲートホール４１がエミッタ５０の設けられる遮断層ホール２１を中心に正確に整列される必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、エミッタをゲートホールの中心部に正確に配置することにより、安定性及び信頼性のある電界放出素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の具現例による電界放出素子の製造方法は、基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、前記ゲート電極ホールを覆うように前記ゲート電極上にフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記ゲート電極ホールの内側で前記遮断層ホールに対応する形状を有し前記絶縁層を露出させるレジストホールを形成する工程と、前記レジストホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、前記絶縁層ホールに露出された前記ゲート電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含む。
【０００９】
前記ゲート電極ホールのサイズは、前記遮断層ホールよりは大きく、前記ゲートホールよりは小さく形成されることが望ましい。
【００１０】
前記レジストホールは、前記光遮断層をフォトマスクとして利用して、前記フォトレジストを背面露光法によって露光現像することによって形成される。ここで、前記フォトレジストは、ポジティブフォトレジストであることが望ましい。前記レジストホールは、その中心部が前記遮断層ホールの中心部と一致することが望ましい。
【００１１】
前記基板は、透明基板であり、前記光遮断層は、非晶質シリコンからなる。
【００１２】
前記カソード電極は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性物質で形成され、前記絶縁層は、透明な物質で形成される。
【００１３】
そして、前記ゲート物質層は、前記カソード電極に対してエッチング選択性を有する物質からなることが望ましい。前記ゲート物質層は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕからなる。
【００１４】
前記ゲートホールは、前記絶縁層ホールに露出されたゲート電極を湿式エッチングすることによって形成され、前記絶縁層のエッチングは、湿式エッチング方法によって行われる。
【００１５】
前記エミッタを形成する工程は、前記遮断層ホール、絶縁層ホール及びゲートホールを充填するようにＣＮＴペーストを塗布する工程と、前記光遮断層をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像することにより、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にＣＮＴからなるエミッタを形成する工程と、を含みうる。
【００１６】
本発明の他の具現例による電界放出素子の製造方法は、基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成する工程と、前記ゲート物質層上にフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部のゲート物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、前記レジストホールを通じて露出された前記ゲート物質層をエッチングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、前記ゲート電極ホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、前記絶縁層ホールに露出された前記ゲート電極をエッチングしてゲートホールを形成し、前記遮断層ホールに露出された前記カソード電極をエッチングしてカソードホールを形成する工程と、前記フォトレジストを除去する工程と、前記カソードホールを通じて露出された前記基板上にエミッタを形成する工程と、を含む。
【００１７】
本発明のさらに他の具現例による電界放出素子の製造方法は、基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、前記光遮断層上に絶縁層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の絶縁層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、前記ゲート電極及び前記ゲート電極ホールを通じて露出された絶縁層上に導電性透明物質層を形成する工程と、前記透明物質層上にフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、前記レジストホールを通じて露出された前記透明物質層をエッチングして透明電極を形成し、前記透明電極に前記絶縁層を露出させる透明電極ホールを形成する工程と、前記透明電極ホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、前記絶縁層ホールに露出された前記透明電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含む。
【００１８】
本発明のさらに他の具現例による電界放出素子の製造方法は、基板上にカソード電極及び光遮断層を順次に形成した後、前記光遮断層をパターニングして前記カソード電極を露出させる遮断層ホールを形成する工程と、前記光遮断層上に絶縁層、導電性透明物質層及びゲート物質層を順次に形成した後、前記ゲート物質層をパターニングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極に前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるゲート電極ホールを形成する工程と、前記ゲート電極及び透明物質層を覆うようにフォトレジストを塗布した後、これを露光現像して、前記遮断層ホールに対応する形状を有し、前記遮断層ホールの上部の透明物質層を露出させるレジストホールを形成する工程と、前記レジストホールを通じて露出された前記透明物質層をエッチングして透明電極を形成し、前記透明電極に前記絶縁層を露出させる透明電極ホールを形成する工程と、前記透明電極ホールを通じて前記絶縁層を前記遮断層ホールが露出されるまで等方性エッチングして絶縁層ホールを形成する工程と、前記絶縁層ホールに露出された前記透明電極をエッチングしてゲートホールを形成した後、前記フォトレジストを除去する工程と、前記遮断層ホールを通じて露出された前記カソード電極上にエミッタを形成する工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、その中心部が遮断層ホールの中心部と正確に一致するゲートホールを形成しうる。これにより、遮断層ホールの内部に形成されるエミッタは、ゲートホールの中心部に正確に整列されるので、電子放出の均一度が向上して安定性及び信頼性のある電界放出素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面を参照して、本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を表す。図面で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性のために誇張して示されている。また、一層が基板や他の層上に存在すると説明されるとき、その層は、基板や他の層に直接接して存在することもあり、その間に第３の層に存在することもある。
【００２１】
図３ないし図１０は、本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【００２２】
図３を参照すれば、まず、基板１１０上にカソード電極１１２を形成する。前記基板１１０は、透明基板となる。前記基板１１０としては、ガラス基板が使われ、それ以外にプラスチック基板が使われる。前記カソード電極１１２は、前記基板１１０上にカソード物質層を蒸着した後、これを所定形態にパターニングすることによって形成される。ここで、前記カソード電極１１２は、透明な導電性物質からなる。前記カソード電極１１２は、例えば、ＩＴＯからなる。前記基板１１０上にカソード電極１１２を覆うように光遮断層１２０を形成した後、これをパターニングして前記カソード電極１１２を露出させる遮断層ホール１２１を形成する。ここで、前記遮断層ホール１２１内には、後述する工程でＣＮＴからなるエミッタ１５０（図１０）が形成される。このような光遮断層１２０は、後述する背面露光工程でフォトマスクとして使われるものであって、紫外線（ＵＶ）を遮断させる物質で形成される。前記光遮断層１２０は、例えば、非晶質シリコンで形成される。
【００２３】
図４を参照すれば、前記光遮断層１２０上に絶縁層１３０及びゲート物質層１４０’を順次に形成する。前記絶縁層１３０は、透明な物質で形成され、前記光遮断層１２０上にシリコン酸化物のような透明な誘電物質を蒸着することによって形成される。そして、前記ゲート物質層１４０’は、前記カソード電極１１２に対してエッチング選択性を有する物質で形成される。前記ゲート物質層１４０’は、例えば、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕのような金属で形成される。
【００２４】
図５を参照すれば、前記ゲート物質層１４０’をパターニングしてゲート電極ホール１４２を有するゲート電極１４０を形成する。具体的には、まず、前記ゲート物質層１４０’上に第１フォトレジスト１６０を塗布する。ここで、前記第１フォトレジスト１６０は、ポジティブまたはネガティブフォトレジストとなる。次いで、前記第１フォトレジスト１６０を露光現像して前記ゲート物質層１４０’を露出させる第１レジストホール１６１を形成する。そして、前記第１レジストホール１６１を通じて前記ゲート物質層１４０’をエッチングすることにより、絶縁層１３０を露出させるゲート電極ホール１４２を有するゲート電極１４０を形成する。ここで、前記ゲート電極ホール１４２は、前記遮断層ホール１２１の上部に形成され、そのサイズは、遮断層ホール１２１よりは大きく、後述するゲートホール１４１よりは小さく形成される。このような工程によって形成されたゲート電極ホール１４２は、その中心部が遮断層ホール１２１の中心部と正確に一致しなくてもよい。次いで、前記ゲート電極１４０上の第１フォトレジスト１６０を除去する。
【００２５】
図６を参照すれば、ゲート電極ホール１４２を覆うように前記ゲート電極１４０上に第２フォトレジスト１７０を塗布する。ここで、前記第２フォトレジスト１７０は、ポジティブフォトレジストとなる。次いで、背面露光法によって前記第２フォトレジスト１７０を露光する。具体的には、前記光遮断層１２０をフォトマスクとして使用して、前記基板１１０の下部から紫外線を照射して前記第２フォトレジスト１７０を露光する。この過程で、前記遮断層ホール１２１の上部に位置する第２フォトレジスト１７０が露光される。
【００２６】
図７を参照すれば、前記第２フォトレジスト１７０の露光部１７０ａを現像して除去すれば、ゲート電極ホール１４２の内側で絶縁層１３０を露出させる第２レジストホール１７１が形成される。これにより、前記第２レジストホール１７１は、その中心部が前記遮断層ホール１２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール１２１と同一になる。
【００２７】
図８を参照すれば、前記第２レジストホール１７１を通じて露出された絶縁層１３０をエッチングして絶縁層ホール１３１を形成する。このような絶縁層ホール１３１は、遮断層ホール１２１が露出されるまで絶縁層１３０を等方性湿式エッチングすることによって形成される。このような絶縁層１３０の等方性エッチング工程によって、前記絶縁層ホール１３１は、ほぼ半球形に形成される。これにより、前記絶縁層ホール１３１の下部には、遮断層ホール１２１を通じてカソード電極１１２が露出され、前記絶縁層ホール１３１の上部には、ゲート電極１４０及び第２フォトレジスト１７０が一部露出される。
【００２８】
図９を参照すれば、前記ゲート電極１４０のうち、絶縁層ホール１３１に露出された部分をエッチングしてゲートホール１４１を形成する。ここで、前記ゲートホール１４１は、絶縁層ホール１３１に露出されたゲート電極１４０を湿式エッチングして除去することによって形成される。一方、前記カソード電極１１２は、ゲート電極１４０に対してエッチング選択性のある物質で形成されているので、遮断層ホール１２１を通じて露出されたカソード電極１１２は、前記ゲート電極１４０のエッチング過程で除去されない。次いで、前記ゲート電極１４０上で第２フォトレジスト１７０を除去する。
【００２９】
図１０を参照すれば、前記遮断層ホール１２１を通じて露出されたカソード電極１１２上にエミッタ１５０を形成する。具体的には、まず、ＣＮＴをバインダー、感光剤が混合された所定溶媒に分散させてＣＮＴペーストを製作する。ここで、前記感光剤としては、ネガティブ感光剤が使われる。次いで、このＣＮＴペーストを遮断層ホール１２１、絶縁層ホール１３１及びゲートホール１４１を充填するように前記ゲート電極１４０上に塗布する。次いで、前記光遮断層１２０をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像すれば、前記遮断層ホール１２１内のカソード電極１１２上にＣＮＴからなるエミッタ１５０が形成される。
【００３０】
以上のように、遮断層ホール１２１とその中心部が一致する第２レジストホール１７１を通じて絶縁層１３０を等方性エッチングして絶縁層ホール１３１を形成し、前記絶縁層ホール１３１に露出されたゲート電極１４０をエッチングして除去することにより、その中心部が遮断層ホール１２１の中心部と正確に一致する同心円状のゲートホール１４１が形成される。これにより、前記遮断層ホール１２１の内部に形成されるエミッタ１５０は、前記ゲートホール１４１の中心部に対応する位置に正確に整列される。
【００３１】
以下では、本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明する。図１１ないし図１６は、本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３２】
図１１を参照すれば、基板２１０上にカソード電極２１２を形成する。前記基板２１０は、透明基板となる。そして、前記カソード電極２１２は、例えば、ＩＴＯのような透明な導電性物質で形成される。次いで、前記基板２１０上にカソード電極２１２を覆うように光遮断層２２０を形成した後、これをパターニングして前記カソード電極２１２を露出させる遮断層ホール２２１を形成する。前記光遮断層２２０は、例えば、非晶質シリコンで形成される。次いで、前記光遮断層２２０上に絶縁層２３０及びゲート物質層２４０’を順次に形成する。前記絶縁層２３０は、前記光遮断層２２０上にシリコン酸化物のような透明な誘電物質を蒸着することによって形成される。そして、前記ゲート物質層２４０’は、カソード電極２１２と同様に、ＩＴＯのような透明な導電性物質で形成される。
【００３３】
図１２を参照すれば、前記ゲート物質層２４０’上にフォトレジスト２６０を塗布する。ここで、前記フォトレジスト２６０は、ポジティブフォトレジストとなる。次いで、背面露光法によって前記フォトレジスト２６０を露光する。具体的には、前記光遮断層２２０をフォトマスクとして使用して、前記基板２１０の下部から紫外線を照射して前記フォトレジスト２６０を露光すれば、前記遮断層ホール２２１の上部に位置するフォトレジスト２６０が露光される。
【００３４】
図１３を参照すれば、前記フォトレジスト２６０の露光部２６０ａを現像して除去すれば、前記ゲート物質層２４０’を露出させるレジストホール２６１が形成される。これにより、前記レジストホール２６１は、その中心部が前記遮断層ホール２２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール２２１と同一になる。
【００３５】
図１４を参照すれば、前記レジストホール２６１を通じて露出されたゲート物質層２４０’をエッチングすれば、絶縁層２３０を露出させるゲート電極ホール２４２を有するゲート電極２４０が形成される。ここで、前記ゲート電極ホール２４２もレジストホール２６１と同様に、その中心部が前記遮断層ホール２２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール２２１と同一になる。次いで、前記ゲート電極ホール２４２を通じて露出された絶縁層２３０をエッチングして絶縁層ホール２３１を形成する。このような絶縁層ホール２３１は、遮断層ホール２２１が露出されるまで絶縁層２３０を等方性湿式エッチングすることによって形成される。このような絶縁層２３０の等方性エッチング工程によって、前記絶縁層ホール２３１は、ほぼ半球形に形成される。これにより、前記絶縁層ホール２３１の下部には、遮断層ホール２２１を通じてカソード電極２１２が露出され、前記絶縁層ホール２３１の上部には、ゲート電極２４０が一部露出される。
【００３６】
図１５を参照すれば、前記絶縁層ホール２３１に露出されたゲート電極２４０をエッチングしてゲートホール２４１を形成し、前記遮断層ホール２２１を通じて露出されたカソード電極２１２をエッチングしてカソードホール２１３を形成する。前記ゲートホール２４１及びカソードホール２１３は、それぞれゲート電極２４０及びカソード電極２１２を湿式エッチングすることによって形成される。この過程で、前記ゲート電極２４０及びカソード電極２１２は、ＩＴＯのような透明な導電性物質で形成されるので、エッチングが同時に行われる。次いで、前記ゲート電極２４０上でフォトレジスト２６０を除去する。
【００３７】
図１６を参照すれば、前記遮断層ホール２２１及びカソードホール２１３を通じて露出された基板２１０上にエミッタ２５０を形成する。具体的には、ＣＮＴペーストをカソードホール２１３、遮断層ホール２２１、絶縁層ホール２３１及びゲートホール２４１を充填するようにゲート電極２４０上に塗布する。次いで、前記光遮断層２２０をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像すれば、前記遮断層ホール２２１及びカソードホール２１２内の基板２１０上にＣＮＴからなるエミッタ２５０が形成される。
【００３８】
以上のように、遮断層ホール２２１とその中心部が一致するゲート電極ホール２４２を通じて絶縁層２３０を等方性エッチングして絶縁層ホール２３１を形成し、前記絶縁層ホール２３１に露出されたゲート電極２４０をエッチングして除去することにより、その中心部が遮断層ホール２２１の中心部と正確に一致する同心円状のゲートホール２４１が形成される。これにより、前記遮断層ホール２２１及びカソードホール２１３の内部に形成されるエミッタ２５０は、ゲートホール２４１の中心部に対応する位置に正確に整列される。
【００３９】
以下では、本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明する。図１７ないし図２３は、本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４０】
図１７を参照すれば、まず、基板３１０上にカソード電極３１２を形成する。前記基板３１０は、透明基板となる。前記カソード電極３１２は、ＩＴＯのような透明な導電性物質で形成される。そして、前記基板３１０上にカソード電極３１２を覆うように光遮断層３２０を形成した後、これをパターニングして前記カソード電極３１２を露出させる遮断層ホール３２１を形成する。前記光遮断層３２０は、例えば、非晶質シリコンで形成される。次いで、前記光遮断層３２０上にシリコン酸化物のような透明な誘電物質からなる絶縁層３３０を形成する。次いで、前記絶縁層３３０上にゲート物質層（図示せず）を形成する。ここで、前記ゲート物質層は、例えば、ＩＴＯのような透明な導電性物質やＣｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕのような金属で形成される。
【００４１】
次いで、前記ゲート物質層をパターニングして絶縁層３３０を露出させるゲート電極ホール３４２を有するゲート電極３４０を形成する。具体的には、まず、前記ゲート物質層上に第１フォトレジスト３６０を塗布する。ここで、前記第１フォトレジスト３６０は、ポジティブまたはネガティブフォトレジストとなる。次いで、前記第１フォトレジスト３６０を露光現像して、前記ゲート物質層を露出させる第１レジストホール３６１を形成する。そして、前記第１レジストホール３６１を通じて前記ゲート物質層をエッチングすることにより、絶縁層３３０を露出させるゲート電極ホール３４２を有するゲート電極３４０を形成する。ここで、前記ゲート電極ホール３４２は、前記遮断層ホール３２１の上部に形成され、後述するゲートホール３４１より大きく形成される。このような工程によって形成されたゲート電極ホール３４２は、その中心部が遮断層ホール３２１の中心部と正確に一致しなくてもよい。次いで、前記ゲート電極３４０上で第１フォトレジスト３６０を除去する。
【００４２】
図１８を参照すれば、前記ゲート電極３４０の上面及び前記ゲート電極ホール３４２を通じて露出された絶縁層３３０の上面に導電性透明物質層３４５’を形成する。ここで、前記透明物質層３４５’は、前記カソード電極３１２に対してエッチング選択性を有する薄膜金属で形成されることが望ましい。この場合、前記薄膜金属は、約１００Å〜５００Åの厚さを有しうる。例えば、前記透明物質層３４５’は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕのような金属で形成される。
【００４３】
図１９を参照すれば、前記透明物質層３４５’上に第２フォトレジスト３７０を塗布する。ここで、前記第２フォトレジスト３７０は、ポジティブフォトレジストとなる。次いで、背面露光法によって前記第２フォトレジスト３７０を露光する。具体的には、前記光遮断層３２０をフォトマスクとして使用して前記基板３１０の下部から紫外線を照射して前記第２フォトレジスト３７０を露光する。この過程で、前記遮断層ホール３２１の上部に位置する第２フォトレジスト３７０が露光される。
【００４４】
図２０を参照すれば、前記第２フォトレジスト３７０の露光部３７０ａを現像して除去すれば、ゲート電極ホール３４２の内側で透明物質層３４５’を露出させる第２レジストホール３７１が形成される。これにより、前記第２レジストホール３７１は、その中心部が前記遮断層ホール３２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール３２１と同一になる。
【００４５】
図２１を参照すれば、前記第２レジストホール３７１を通じて露出された透明物質層３４５’をエッチングすれば、絶縁層３３０を露出させる透明電極ホール３４７を有する透明電極３４５が形成される。このような薄膜金属からなる透明電極３４５は、ゲート電極３４０のバス電極の役割を行う。ここで、前記透明電極ホール３４７も第２レジストホール３７１と同様に、その中心部が前記遮断層ホール３２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール３２１と同一になる。次いで、前記透明電極ホール３４７を通じて露出された絶縁層３３０をエッチングして絶縁層ホール３３１を形成する。このような絶縁層ホール３３１は、遮断層ホール３２１が露出されるまで絶縁層３３０を等方性湿式エッチングすることによって形成される。このような絶縁層３３０の等方性エッチング工程によって、前記絶縁層ホール３３１は、ほぼ半球形に形成される。これにより、前記絶縁層ホール３３１の下部には、遮断層ホール３２１を通じてカソード電極３１２が露出され、前記絶縁層ホール３３１の上部には、透明電極３４５が一部露出される。
【００４６】
図２２を参照すれば、前記絶縁層ホール３３１に露出された透明電極３４５をエッチングしてゲートホール３４１を形成する。ここで、前記ゲートホール３４１は、絶縁層ホール３３１に露出された透明電極３４５を湿式エッチングして除去することによって形成される。一方、前記透明電極３４５は、カソード電極３１２に対してエッチング選択性のある物質で形成されているので、遮断層ホール３２１を通じて露出されたカソード電極３１２は、前記透明電極３４５のエッチング過程で除去されない。次いで、前記透明電極３４５上で第２フォトレジスト３７０を除去する。
【００４７】
図２３を参照すれば、前記遮断層ホール３２１を通じて露出されたカソード電極３１２上にエミッタ３５０を形成する。具体的には、まず、ＣＮＴペーストを遮断層ホール３２１、絶縁層ホール３３１及びゲートホール３４１を充填するように前記透明電極３４５上に塗布する。次いで、前記光遮断層３２０をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像すれば、前記遮断層ホール３２１内のカソード電極３１２上にＣＮＴからなるエミッタ３５０が形成される。
【００４８】
以上のように、遮断層ホール３２１とその中心部が一致する透明電極ホール３４７を通じて、絶縁層３３０を等方性エッチングして絶縁層ホール３３１を形成し、前記絶縁層ホール３３１に露出された透明電極３４５をエッチングして除去することにより、その中心部が遮断層ホール３２１の中心部と正確に一致する同心円状のゲートホール３４１が形成される。これにより、前記遮断層ホール３２１の内部に形成されるエミッタ３５０は、ゲートホール３４１の中心部に対応する位置に正確に整列される。
【００４９】
前述した実施形態では、ゲート電極３４０に形成されたゲート電極ホール３４２のサイズがゲートホール３４１のサイズより大きく形成された場合について説明されたが、図２４ないし図２６に示したように、ゲート電極ホール４４２のサイズが遮断層ホール３２１のサイズよりは大きく、ゲートホール４４１のサイズよりは小さく形成される場合も可能である。図２４ないし図２６は、本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法の変形例を示す図面である。
【００５０】
図２４を参照すれば、ゲート電極４４０には、遮断層ホール３２１よりは大きく、ゲートホール４４１（図２５）よりは小さいゲート電極ホール４４２が形成されている。この場合、前記ゲート電極４４０は、カソード電極４１２に対してエッチング選択性を有する物質で形成されることが望ましい。前記ゲート電極４４０は、透明電極４４５と同様に、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕのような金属で形成される。これにより、前記透明電極ホール４４７を通じて絶縁層３３０をエッチングして絶縁層ホール３３１を形成すれば、前記絶縁層ホール４３１の下部には、遮断層ホール３２１を通じてカソード電極３１２が露出され、前記絶縁層ホール３３１の上部には、ゲート電極４４０及び透明電極４４５が一部露出される。
【００５１】
図２５を参照すれば、前記絶縁層ホール３３１に露出されたゲート電極４４０及び透明電極４４５をエッチングしてゲート電極４４０及び透明電極４４５にゲートホール４４１を形成する。ここで、前記ゲートホール４４１は、絶縁層ホール３３１に露出されたゲート電極４４０及び透明電極４４５を湿式エッチングして除去することによって形成される。一方、前記カソード電極３１２は、ゲート電極４４０及び透明電極４４５に対してエッチング選択性のある物質で形成されているので、遮断層ホール３２１を通じて露出されたカソード電極３２１は、前記ゲート電極４４０及び透明電極４４５のエッチング過程で除去されない。次いで、前記透明電極４４５上で第２フォトレジスト３７０を除去する。最後に、図２６を参照すれば、前記遮断層ホール３２１を通じて露出されたカソード電極上にエミッタ３５０を形成する。
【００５２】
以下では、本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明する。図２７ないし図３２は、本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。以下では、前述した実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００５３】
図２７を参照すれば、まず、基板５１０上にカソード電極５１２を形成する。前記基板５１０は、透明基板となり、前記カソード電極５１２は、ＩＴＯのような透明な導電性物質で形成される。そして、前記基板５１０上にカソード電極５１２を覆うように光遮断層５２０を形成した後、これをパターニングして前記カソード電極５１２を露出させる遮断層ホール５２１を形成する。次いで、前記光遮断層５２０上に絶縁層５３０、導電性透明物質層５４５’及びゲート物質層（図示せず）を形成する。ここで、前記導電性透明物質層５４５’は、カソード電極５１２及びゲート物質層に対してエッチング選択性を有する薄膜金属で形成されることが望ましい。この場合、前記薄膜金属は、約１００Å〜５００Åの厚さを有しうる。例えば、前記透明物質層５４５’は、Ｃｒ、Ａｇ、Ａｌ、Ｍｏ、ＮｂまたはＡｕのような金属で形成される。
【００５４】
次いで、前記ゲート物質層をパターニングして透明物質層５４５’を露出させるゲート電極ホール５４２を有するゲート電極５４０を形成する。具体的には、まず、前記ゲート物質層上に第１フォトレジスト５６０を塗布する。ここで、前記第１フォトレジスト５６０は、ポジティブまたはネガティブフォトレジストとなる。次いで、前記第１フォトレジスト５６０を露光現像して、前記ゲート物質層を露出させる第１レジストホール５６１を形成する。そして、前記第１レジストホール５６１を通じて前記ゲート物質層をエッチングすることにより、透明物質層５４５’を露出させるゲート電極ホール５４２を有するゲート電極５４０を形成する。この過程で、前記透明物質層５４５’は、ゲート物質層に対してエッチング選択性を有する物質で形成されているので、透明物質層５４５’は、エッチングされない。ここで、前記ゲート電極ホール５４２は、前記遮断層ホール５２１の上部に形成される。次いで、前記ゲート電極５４０上で第１フォトレジスト５６０を除去する。
【００５５】
図２８を参照すれば、前記ゲート電極５４０及び透明物質層５４５’を覆うように第２フォトレジスト５７０を塗布する。ここで、前記第２フォトレジスト５７０は、ポジティブフォトレジストとなる。次いで、背面露光法によって前記第２フォトレジスト５７０を露光する。具体的には、前記光遮断層５２０をフォトマスクとして使用して、前記基板５１０の下部から紫外線を照射して前記第２フォトレジスト５７０を露光する。この過程で、前記遮断層ホール５２１の上部に位置する第２フォトレジスト５７０が露光される。
【００５６】
図２９を参照すれば、前記第２フォトレジスト５７０の露光部５７０ａを現像して除去すれば、ゲート電極ホール５４２の内側で透明物質層５４５’を露出させる第２レジストホール５７１が形成される。これにより、前記第２レジストホール５７１は、その中心部が前記遮断層ホール５２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール５２１と同一になる。
【００５７】
図３０を参照すれば、前記第２レジストホール５７１を通じて露出された透明物質層５４５’をエッチングすれば、絶縁層５３０を露出させる透明電極ホール５４７を有する透明電極５４５が形成される。このような薄膜金属で形成された透明電極５４５は、ゲート電極５４０のバス電極の役割を行う。ここで、前記透明電極ホール５４７も第２レジストホール５７１と同様に、その中心部が前記遮断層ホール５２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール５２１と同一になる。次いで、前記透明電極ホール５４７を通じて露出された絶縁層５３０をエッチングして絶縁層ホール５３１を形成する。このような絶縁層ホール５３１は、遮断層ホール５２１が露出されるまで絶縁層５３０を等方性湿式エッチングすることによって形成される。このような絶縁層５３０の等方性エッチング工程によって、前記絶縁層ホール５３１は、ほぼ半球形に形成される。これにより、前記絶縁層ホール５３１の下部には、遮断層ホール５２１を通じてカソード電極５１２が露出され、前記絶縁層ホール５３１の上部には、透明電極５４５が一部露出される。
【００５８】
図３１を参照すれば、前記絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５をエッチングしてゲートホール５４１を形成する。ここで、前記ゲートホール５４１は、絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５を湿式エッチングして除去することによって形成される。一方、前記透明電極５４５は、カソード電極５１２に対してエッチング選択性のある物質で形成されているので、遮断層ホール５２１を通じて露出されたカソード電極５１２は、前記透明電極５４５のエッチング過程で除去されない。次いで、前記透明電極５４５及びゲート電極５４０上で第２フォトレジスト５７０を除去する。
【００５９】
図３２を参照すれば、前記遮断層ホール５２１を通じて露出されたカソード電極５１２上にエミッタ５５０を形成する。具体的には、まず、ＣＮＴペーストを遮断層ホール５２１、絶縁層ホール５３１及びゲートホール５４１を充填するように前記透明電極５４５及びゲート電極５４０上に塗布する。次いで、前記光遮断層５２０をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像すれば、前記遮断層ホール５２１内のカソード電極５１２上にＣＮＴからなるエミッタ５５０が形成される。
【００６０】
以上のように、遮断層ホール５２１とその中心部が一致する透明電極ホール５４７を通じて絶縁層５３０を等方性エッチングして絶縁層ホール５３１を形成し、前記絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５をエッチングして除去することにより、その中心部が遮断層ホール５２１の中心部と正確に一致する同心円状のゲートホール５４１が形成される。これにより、前記遮断層ホール５２１の内部に形成されるエミッタ５５０は、ゲートホール５４１の中心部に対応する位置に正確に整列される。一方、以上では、ゲート電極ホール５４２がゲートホール５４１より大きく形成される場合について説明されたが、前記ゲート電極ホール５４２は、遮断層ホール５２１より大きく、ゲートホール５４１よりは小さく形成されることも可能である。
【００６１】
以上、本発明の望ましい実施形態が詳細に説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【００６２】
次いで、前記ゲート物質層をパターニングして透明物質層５４５’を露出させるゲート電極ホール５４２を有するゲート電極５４０を形成する。具体的には、まず、前記ゲート物質層上に第１フォトレジスト５６０を塗布する。ここで、前記第１フォトレジスト５６０は、ポジティブまたはネガティブフォトレジストとなる。次いで、前記第１フォトレジスト５６０を露光現像して、前記ゲート物質層を露出させる第１レジストホール５６１を形成する。そして、前記第１レジストホール５６１を通じて前記ゲート物質層をエッチングすることにより、透明物質層５４５’を露出させるゲート電極ホール５４２を有するゲート電極５４０を形成する。この過程で、前記透明物質層５４５’は、ゲート物質層に対してエッチング選択性を有する物質で形成されているので、透明物質層５４５’は、エッチングされない。ここで、前記ゲート電極ホール５４２は、前記遮断層ホール５２１の上部に形成される。次いで、前記ゲート電極５４０上で第１フォトレジスト５６０を除去する。
【００６３】
図２８を参照すれば、前記ゲート電極５４０及び透明物質層５４５’を覆うように第２フォトレジスト５７０を塗布する。ここで、前記第２フォトレジスト５７０は、ポジティブフォトレジストとなる。次いで、背面露光法によって前記第２フォトレジスト５７０を露光する。具体的には、前記光遮断層５２０をフォトマスクとして使用して、前記基板５１０の下部から紫外線を照射して前記第２フォトレジスト５７０を露光する。この過程で、前記遮断層ホール５２１の上部に位置する第２フォトレジスト５７０が露光される。
【００６４】
図２９を参照すれば、前記第２フォトレジスト５７０の露光部５７０ａを現像して除去すれば、ゲート電極ホール５４２の内側で透明物質層５４５’を露出させる第２レジストホール５７１が形成される。これにより、前記第２レジストホール５７１は、その中心部が前記遮断層ホール５２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール５２１と同一になる。
【００６５】
図３０を参照すれば、前記第２レジストホール５７１を通じて露出された透明物質層５４５’をエッチングすれば、絶縁層５３０を露出させる透明電極ホール５４７を有する透明電極５４５が形成される。このような薄膜金属で形成された透明電極５４５は、ゲート電極５４０のバス電極の役割を行う。ここで、前記透明電極ホール５４７も第２レジストホール５７１と同様に、その中心部が前記遮断層ホール５２１の中心部と一致し、その直径及び形状も前記遮断層ホール５２１と同一になる。次いで、前記透明電極ホール５４７を通じて露出された絶縁層５３０をエッチングして絶縁層ホール５３１を形成する。このような絶縁層ホール５３１は、遮断層ホール５２１が露出されるまで絶縁層５３０を等方性湿式エッチングすることによって形成される。このような絶縁層５３０の等方性エッチング工程によって、前記絶縁層ホール５３１は、ほぼ半球形に形成される。これにより、前記絶縁層ホール５３１の下部には、遮断層ホール５２１を通じてカソード電極５１２が露出され、前記絶縁層ホール５３１の上部には、透明電極５４５が一部露出される。
【００６６】
図３１を参照すれば、前記絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５をエッチングしてゲートホール５４１を形成する。ここで、前記ゲートホール５４１は、絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５を湿式エッチングして除去することによって形成される。一方、前記透明電極５４５は、カソード電極５１２に対してエッチング選択性のある物質で形成されているので、遮断層ホール５２１を通じて露出されたカソード電極５１２は、前記透明電極５４５のエッチング過程で除去されない。次いで、前記透明電極５４５及びゲート電極５４０上で第２フォトレジスト５７０を除去する。
【００６７】
図３２を参照すれば、前記遮断層ホール５２１を通じて露出されたカソード電極５１２上にエミッタ５５０を形成する。具体的には、まず、ＣＮＴペーストを遮断層ホール５２１、絶縁層ホール５３１及びゲートホール５４１を充填するように前記透明電極５４５及びゲート電極５４０上に塗布する。次いで、前記光遮断層５２０をフォトマスクとして前記ＣＮＴペーストを背面露光法によって露光現像すれば、前記遮断層ホール５２１内のカソード電極５１２上にＣＮＴからなるエミッタ５５０が形成される。
【００６８】
以上のように、遮断層ホール５２１とその中心部が一致する透明電極ホール５４７を通じて絶縁層５３０を等方性エッチングして絶縁層ホール５３１を形成し、前記絶縁層ホール５３１に露出された透明電極５４５をエッチングして除去することにより、その中心部が遮断層ホール５２１の中心部と正確に一致する同心円状のゲートホール５４１が形成される。これにより、前記遮断層ホール５２１の内部に形成されるエミッタ５５０は、ゲートホール５４１の中心部に対応する位置に正確に整列される。一方、以上では、ゲート電極ホール５４２がゲートホール５４１より大きく形成される場合について説明されたが、前記ゲート電極ホール５４２は、遮断層ホール５２１より大きく、ゲートホール５４１よりは小さく形成されることも可能である。
【００６９】
以上、本発明の望ましい実施形態が詳細に説明されたが、それは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、平板表示装置、ＦＥＤのような電界放出素子関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】電界放出素子の一例を概略的に示す平面図である。
【図２】図１のII−II’線による断面図である。
【図３】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図４】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図５】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図６】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図７】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図８】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図９】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１０】本発明の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１１】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１２】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１３】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１４】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１５】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１６】本発明の他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１８】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図１９】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２０】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２１】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２２】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２３】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２４】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法の変形例を説明するための図面である。
【図２５】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法の変形例を説明するための図面である。
【図２６】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法の変形例を説明するための図面である。
【図２７】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２８】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図２９】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図３０】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図３１】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【図３２】本発明のさらに他の実施形態による電界放出素子の製造方法を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００７２】
１１０…基板、
１１２…カソード電極、
１２０…光遮断層、
１２１…遮断層ホール、
１３０…絶縁層、
１３１…絶縁層ホール、
１４０…ゲート電極、
１４０’…ゲート物質層、
１４１…ゲートホール、
１４２…ゲート電極ホール、
１５０…エミッタ、
１６０…第１フォトレジスト、
１６１…第１レジストホール、
１７０…第２フォトレジスト、
１７０ａ   露光部、
１７１…第２レジストホール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008124020.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008124020.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2008124020.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2008124020.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2008124020.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2008124020.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
2008124020.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2008124020.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
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