KR960003495B1 - 박막 기술을 이용한 진공소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

박막 기술을 이용한 진공소자의 제조방법

제1도는 종래의 진공소자의 구조 단면도.

제2도는 본 발명에 의해 제조된 진공소자의 단면도.

제3a∼h도는 본 발명의 실시예에 따라 진공소자를 제조하는 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 규소산화막 11 : 기판

12 : 규소질화막 13 : 제1절연막

14 : 제2절연막

본 발명은 인가되는 전계에 의해 방출전극으로 부터 수전전극으로 방출하여 2극 진공소자로 사용할 수 있는 박막 기술을 이용한 진공소자의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 전자의 방출을 이용한 진공소자는 방출전극(전자를 방출하는 전극을 말함)의 형태에 따라 그 효율이 좌우된다. 즉, 방출전극은 전계를 전극의 끝에 모으기 위하여 끝이 얼마나 뾰족한가가 전자의 방출 효율을 좌우하며, 또한, 방출전극과 수전전극(방출전극으로부터 전자를 받아들이는 전극을 말함)이 얼마나 가까이 인접시켜 높은 전계를 얻을 수 있느냐가 주요한 변수가 된다.

특히, 방출전극과 수전전극과 가깝게 접근시키는 것이 아주 어려운 문제로 나타난다.

제1도는 종래의 진공소자의 단면도로, 참조 번호(1)은 수전전극으로서 방출전극(5)에서 전자가 방출될 때 전자를 포집하는 전극이다. 참조 번호(2)는 방출전극(5)의 전자유도방출을 유기시키는 게이트전극으로서 상기 방출전극(5)와 인접하고 있다. 참조 번호(3)은 게이트전극(2)와 방출전극(5)의 전기적 절연을 위한 절연막이다. 참조 번호(6)은 상기 방출전극(5)에 바이어스를 인가하거나 기계적 지지를 위한 기판이다. 이때 참조 번호(4)는 진공 또는 대기 분위기를 나타낸다.

상술한 진공소자는 방출전극(5)는 수전전극(1) 사이에 전압차가 임계전계 이상이 되면 방출전극(5)으로부터 수전전극(1)으로 전자가 방출되며, 이에 의해. 진공소자는 3극소자와 같이 동작된다. 그러나, 상기 종래의 진공소자는 각각 서로 다른 기판에 형성된 방출전극과 수전전극을 붙여서 완성시켜야 하므로 방출전극과 수전전극이 수 백 nm이상 이격되어 전자의 방출 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 박막의 제조기술을 이용하여 방출전극과 수전전극 사이의 간격을 수 nm정도로 조절할 수 있어 진공소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 진공소자의 제조방법을 제공함에 있다.

이하, 첨부도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제2도는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 진공소자의 구조 단면도를 나타낸 것이다. 제2도에서, 전극(7)은 박막 증착법으로 제작된 방출전극으로 외부에서 바이어스를 인가하여 전자를 방출시킬 수 있게 한다. 참조 번호(8)은 방출전극(7)과 수전전극이 될 기판(9) 사이의 절연을 위한 절연막이다. (9)는 지지기판으로서 방출전극(7)에서 방출된 전자를 포집하는 수전전극으로도 쓰인다.

상기에서, 기판(9)과 방출전극(7)은 수 nm정도로 이격되어 있으므로 매우 낮은 전압에서도 동작된다.

상기에서, 전자가 방출하는 영역은 기판(9)과 방출전극(7)이 매우 근접된 부분으로 한정된다. 참조 번호(8)은 산화막으로 상기 기판(9)과 방출전극(7) 사이의 전자 방출 영역을 제외한 영역에서 누설전류가 흐르는 것을 방지한다. 상기 누설전류는 방출전극(7)과 기판(9) 사이의 산화막(8)의 표면을 통해 흐르는데. 상기 산화막(8)을 두껍게 형성하므로 누설전류의 흐름을 방지할 수 있다.

상술한 진공소자는 기판(9)과 방출전극(7) 사이에 전압을 인가하면 상기 기판(9)과 방출전극(7)이 매우 근접되어 있으므로 전자의 방출이 매우 낮은 전압에서도 이루어진다.

제3도는 제2도에 도시된 진공소자의 제조공정도이다. 제3a도에서 (11)은 규소기판으로서 전 표면에 수 nm정도 박막의 규소산화막(10)을 형성한다. 제3b도와 같이, 상기 규소산화막(10)상에 규소질화막(12)을 형성한다. 이어서, 규소산화막(10)과 규소질화막(12)을 포토마스크 작업으로 산화막 형성을 위한 패턴을 정의한 다음 습식식각 또는 건식식각 공정을 수행하여 제3c도와 같은 규소기판(11)을 노출시키는 소정 패턴을 형성한다. 제3d도에서 열산화 공정을 이용하여 규소질화막(18)을 마스크로 사용하여 상기 기판(11)의 노출부분을 LOCOS방법으로 산화하여 절연막인 산화막(13)을 두껍게 형성한다. 이어, 규소질화막(12)과 규소산화막(10)을 습식식각 또는 건식식각하여 제거한 다음, 다시 수 nm정도 박막의 절연막(14)를 연산화 공정을 이용하여 형성한다.

상기 절연막(13)은 상기 절연막(14)을 형성하는 열산화 공정시 거의 두께의 변화가 없다. 제3f도에서, 금속 또는 금속류 물질(15)을 형성한다. 그리고, 제3g도에서 방출전극이 될 패턴을 포토마스크 작업으로 정의하고 습식식각 또는 건식식각 공정을 수행하여 소정패턴의 방출전극(15)을 형성한다. 제3h도에서, 제3g도의 절연막(14)을 습식식각하여 제거하고 이어 절연막(13)을 소정부분까지 습식식각하여 제3h도와 같이 형성되므로써 방출전극(15)과 수전전극으로 이용되는 기판(11)사이에 누설 전류특성을 개선한다.

상기에서, 얇은 절연막(13)이 형성되어 있었던 영영이 전자의 방출영역이 되는데, 방출영역 이외의 영역에는 두꺼운 절연막(13)에 의해 기판(11)과 방출전극(15) 사이의 이격 거리가 크므로 절연막(13)의 표면을 통해 흐르는 누설 전류의 흐름을 방지할 수 있다.

본 발명의 변형예로 기판(11)상에 화학증착법으로 두꺼운 절연막(13)을 증착한 후 기판(11)이 노출되도록 패터닝한다. 그리고, 상기 기관(11)의 노출된 표면에 열산화방법으로 얇은 산화막(10)을 형성하고 제3f도 이후 공정을 수행한다. 그러므로, 방출전극(15)과 수전전극으로 이용되는 기판(11)의 간격이 제3h도에 도시된 것과 동일하게 절연막(11)의 두께로 조절되며, 절연막(13)으로 전극간의 절연성을 유지한다.

그러므로 본 발명으로 재현성 있는 진공소자를 제작할 수 있을 뿐 아니라 제3e도의 절연막(14)의 두께를 조절하여 초박막의 산화막을 형성하고 다시 제거하여 미세한 전극간격을 유지하여 저전의 구동전압을 갖는 진공소자를 제작할 수 있다.

Claims (1)

1. 수전전극용 기판(11)상에 규소산화막(10)과 규소질화막(12)을 순차적으로 형성하는 공정과, 상기 적층된 막(10), (12)을 소정패턴으로 상기 기판(11)이 노출되도록 식각하는 공정과, 상기 기판(11)의 노출된 부분에 두꺼운 제1절연막(13)을 형성하는 공정과, 상기 적층된 막(10)(12)을 제거하여 기판(11)을 노출시키고 그 노출된 부분에 박막의 제2절연막(14)을 형성하는 공정과, 상기 제1 및 제2절연막(13, 14)상에 방출전극용 금속을 형성한 다음 소정패턴으로 식각하여 방출전극(15)을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막(14)을 습식식각한 다음 제1절연막(14)을 소정 부분까지 식각하는 공정을 포함하는 박막기술을 이용한 진공소자의 제조방법.