[发明专利]场发射器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种场发射器件的制造方法，且更具体而言涉及一种稳定和可靠的场发射器件的制造方法。

背景技术

场发射器件通过在形成于阴极上的发射器周围形成强电场而从发射器发射电子。场发射器件使用在广泛的应用范围内，包括作为平板显示器的场发射显示器(FED)。FED通过使场发射器件所发射的电子与形成在阳极上的磷层碰撞而产生图像。由于FED仅为几厘米厚并具有宽视角、低功耗和低制造成本，因此FED和液晶显示器(LCD)以及等离子体显示器(PDP)一起作为下一代显示器件而引起注意。

场发射器件也可以应用在LCD的背光单元(BLU)中。LCD通过选择性地透射由设置在LCD面板后侧的光源所发射的光而在前表面上显示图像。可以设置在LCD面板的后侧的光源的示例包括冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯(EEFL)和发光二极管(LED)。除此之外，场发射型背光单元还可以用作光源。场发射型背光单元原则上具有与FED的发光相同的驱动机制。然而，场发射型背光单元与FED的不同之处在于场发射型背光单元不显示图像而仅作为光源。场发射型背光单元因其薄结构、低制造成本和亮度控制而作为LCD的下一代背光单元引起注意。场发射器件也可以应用于使用电子发射的各种系统，例如X射线管、微波放大器和平型灯(flatlamp)。

由例如钼(Mo)的金属形成的微型尖端已经用作场发射器件的发射器。然而，最近具有良好的电子发射性质的碳纳米管(CNT)常常用作发射器。使用CNT发射器的场发射器件具有低成本、低驱动电压和高化学及机械稳定性的优点。CNT发射器可以通过印刷CNT膏或通过化学气相沉积(CVD)直接生长CNT而形成。CNT的直接生长需要高生长温度和复杂的合成条件，因此难以实现量产。因此，近年来更优选CNT膏。

发明内容

本发明通过将发射器精确设置在栅极孔中间而提供一种稳定和可靠的场发射器件的制造方法。

根据本发明的方面，场发射器件的制造方法包括：在基板上依次形成阴极和光阻挡层，并构图所述光阻挡层以形成暴露所述阴极的阻挡层孔；在所述光阻挡层上依次形成绝缘层和栅极材料层，并构图所述栅极材料层以形成栅电极，在所述栅电极中形成暴露所述光阻挡层上方的部分绝缘层的栅电极孔；在所述栅电极上涂覆光致抗蚀剂从而覆盖所述栅电极孔，并曝光和显影所述光致抗蚀剂以在所述栅电极孔内形成抗蚀剂孔，使得所述抗蚀剂孔在形状上对应于所述阻挡层孔并暴露部分所述绝缘层；各向同性地蚀刻通过所述抗蚀剂孔暴露出的绝缘层的部分直到暴露所述阻挡层孔，从而形成绝缘层孔；蚀刻通过所述绝缘层孔暴露出的栅电极的部分，以形成栅极孔，并除去所述光致抗蚀剂；和在通过所述阻挡层孔暴露的阴极电极上形成发射器。

所述栅电极孔可以宽于所述阻挡层孔并窄于所述栅极孔。

通过使用所述光阻挡层作为光掩模的背侧曝光来曝光并显影所述光致抗蚀剂，从而形成所述抗蚀剂孔。所述光致抗蚀剂可以是正性光致抗蚀剂。所述抗蚀剂孔与所述阻挡层孔可以是同心的。

所述基板可以是透明基板。所述光阻挡层可以由非晶硅形成。

所述阴极可以由透明导电材料形成。所述阴极可以由氧化铟锡(ITO)形成。所述绝缘层可以由透明材料形成。

所述栅极材料层可以由相对于阴极具有蚀刻选择性的材料形成。所述栅极材料层由选自Cr、Ag、Al、Mo、Nb和Au的组中的金属形成。

所述栅极孔可以通过湿法蚀刻由所述绝缘层孔暴露出的栅电极部分而形成。所述绝缘层可以被湿法蚀刻。形成所述发射器可以包括：涂覆碳纳米管(CNT)膏以填充所述阻挡层孔、绝缘层孔和栅极孔；和通过使用所述光阻挡层作为光掩模的背侧曝光来曝光和显影所述碳纳米管膏，并在由所述阻挡层孔暴露出的阴极上形成由CNT构成的发射器。

根据本发明的另一方面，场发射器件的制造方法包括：在基板上依次形成阴极和光阻挡层，并构图所述光阻挡层以形成暴露所述阴极的阻挡层孔；在所述光阻挡层上依次形成绝缘层和栅极材料层；在所述栅极材料层上涂覆光致抗蚀剂，并曝光和显影所述光致抗蚀剂，从而形成在形状上对应于所述阻挡层孔的抗蚀剂孔，并暴露位于所述阻挡层孔上方的部分栅极材料层；蚀刻通过所述抗蚀剂孔暴露的栅极材料层的部分，以形成栅电极，在所述栅电极中形成暴露部分所述绝缘层的栅电极孔；各向同性地蚀刻通过所述栅电极孔暴露的绝缘层的部分直到暴露出所述阻挡层孔，从而形成绝缘层孔；蚀刻通过所述绝缘层孔暴露的部分栅电极以形成栅极孔，并蚀刻通过所述阻挡层孔暴露的阴极以形成阴极孔；除去所述光致抗蚀剂；和在通过所述阴极孔暴露出的基板的部分上形成发射器。