專利名稱：形成襯底的浮置結構、浮置柵電極和場致發(fā)射器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自襯底表面抬升的浮置拱頂結構的形成方法、以及制造采用該浮置拱頂結構的場致發(fā)射器件(FED)的方法。
背景技術：
制造場致發(fā)射器件包括一系列的半導體工藝，即形成陰極電極、形成柵極絕緣層、以及形成柵電極。此外，光刻和干法或濕法蝕刻在襯底上自柵電極至陰極電極的頂部得以進行，以形成柵極孔，使得柵電極下方的陰極電極的頂部可通過柵極孔而露出。于是，諸如微尖端或碳納米管(CNT)的發(fā)射體形成在柵極孔底部，即形成在陰極電極的露出的頂表面上。
圖1和2是將CNT用作電子發(fā)射體的普通FED的基本結構的示意性剖視圖。圖3是將微尖端用作電子發(fā)射體的FED的示意性剖視圖，其特別設置有真空橋聚焦結構(vacuum bridge focusing structure)，如美國專利第6,137,213號所述。為了清楚起見，圖1至3中，相同的附圖標記表示具有相同功能的相同元件。
參見圖1和2，陰極2形成在襯底1頂部，CNT3形成在陰極2上。柵極絕緣層5和柵電極6形成在襯底1頂部，以提供柵極孔(或柵極阱4或4′)，陰極2和CNT3位于其中。圖1的柵極孔4呈罐子狀，且圖2的柵極孔4′呈豎直的圓柱形。此不同是由蝕刻方法的類型導致的。圖1的柵極孔4由濕蝕刻法形成，圖2的柵極孔4′由干蝕刻法形成。
在上述結構中，柵極絕緣層5的厚度取決于CNT3和發(fā)射并離開CNT3的電子之間的距離。CNT3和電子之間的距離必須大于一預定距離，以穩(wěn)定地使電子能得以發(fā)射，并穩(wěn)定地控制和加速電子。因此，柵極絕緣層5必須具有足夠的厚度，以確保上述的距離。然而，單獨的層在厚度上有限，且制造成本隨厚度的增加而增加。
為了克服這些問題，提出了圖3的FED，除了上述元件外，該FED還采用了真空橋聚焦電極7。因為難以用CNT形成電子發(fā)射體，所以傳統微尖端3′用作電子發(fā)射體。因為在圖3的FED的制造中需要形成光致抗蝕劑層、沉積金屬層、并構圖以形成聚焦電極7，所以制造復雜且耗時。圖3所示的復雜結構易于受到內部結構的殘余應力影響，并易于變形。此外，制造均勻一致的電極以在控制下部像素(即多個微尖端的組)時具有均勻一致的電勢是困難的。(見美國專利第5,973,444和6,137,213號)發(fā)明內容為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種易于形成自襯底上抬升的浮置拱頂結構(諸如將聚焦電極應用于場致發(fā)射器件)的方法、以及制造采用該浮置拱頂結構的FED的方法。
為了實現本發(fā)明的目的，提供了一種將預定的疊層結構形成為浮置結構的方法，該疊層結構形成在襯底上。該方法包括在襯底上形成膨脹引發(fā)層，該層由與預定反應氣體反應而產生導致體積膨脹的副產物；在合成疊層上形成用于浮置結構的目標材料層；在合成疊層上形成孔，反應氣體通過該孔供給；通過該孔供應反應氣體，使得該目標材料層因膨脹引發(fā)層與反應氣體的反應所產生的副產物而自襯底部分地抬高；以及通過該孔去除副產物，使得目標材料層自襯底抬升的部分可以完全與襯底分離，形成浮置結構。
也即，與傳統方法不同，本發(fā)明采用了一種技術，該技術簡單地沉積一層或多層材料層，并允許材料層通過來自下部層的副產物的產生和膨脹而轉變成具有所需的形狀，使得自本發(fā)明可以衍生出各種類型的發(fā)明；而傳統方法形成具有與浮置結構的高度相應的厚度的犧牲層，并在起始階段形成具有所需形狀的浮置結構。
因此，為了實現本發(fā)明的目的，在一實施例中，提供一種形成自襯底抬高的拱頂形結構的方法。該方法包括在襯底上形成金屬催化層；在金屬催化層上形成非晶材料，該非晶材料具有部分暴露金屬催化層的開口部分；在加熱襯底的同時通過該開口部分提供氫氣和碳氧化物氣體，使得碳層在非晶材料和環(huán)繞開口部分的金屬催化層之間生長，形成預定的碳層并迫使非晶材料從襯底上抬升；以及通過該開口部分去除該碳層，使得開口部分周圍的非晶材料自襯底部分地分離并浮置在襯底上方。
優(yōu)選地，該金屬催化層為Ni-Fe-Co合金，且該非晶材料為非晶硅。
優(yōu)選地，該催化金屬層通過沉積方法形成，且該非晶材料層或非晶硅層通過化學氣相沉積(CVD)方法形成。此外，優(yōu)選的是，碳氧化物和氫氣在CVD工藝過程中供給。
在另一實施例中，提供一種在場致發(fā)射器件中制造柵電極的方法，該柵電極具有自襯底抬升的浮置結構。該方法包括在襯底上形成陰極；在陰極頂部上形成催化金屬層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層的頂部形成柵電極；在合成疊層上垂直地形成孔，以部分地暴露催化金屬層和陰極之一的表面；在加熱襯底的同時通過該孔供給氫氣和碳氧化物氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并迫使非晶材料層從該襯底上抬升；以及通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方。
優(yōu)選地，該方法在形成催化金屬層的步驟之前，還包括在陰極上形成具有預定厚度的絕緣層。該絕緣層包括開口部分，該開口部分對應于該孔，更優(yōu)選地，與該孔同軸。
在再一個實施例中，提供了一種在場致發(fā)射器件中制造具有自襯底抬升的浮置結構的柵電極的方法。該方法包括在襯底上形成陰極；在陰極上形成具有預定厚度的柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成柵電極；在柵電極上形成具有開口部分的上部絕緣層至一預定厚度；在柵電極的暴露在上部絕緣層的開口部分底部處的頂部上形成催化層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層上形成第二柵電極；從第二柵電極頂部到其緊接著的下部形成對應于該開口部分的孔，以暴露催化層或陰極的表面；在加熱襯底的同時通過該孔供給氫氣和碳氧化物氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并迫使非晶材料層從襯底上抬升；以及通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和第二柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方。
在再一個實施例中，提供一種制造FED的方法，該FED包括具有浮置結構的柵電極。該方法包括步驟在襯底上形成陰極；在陰極上形成具有預定厚度的柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成柵電極；在柵電極上形成具有開口部分的上部絕緣層至一預定厚度；在柵電極的暴露在上部柵極絕緣層的開口部分底部處的頂部上形成催化層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層上形成第二柵電極；從第二柵電極頂部到其緊接著的下部形成對應于該開口部分的孔，以暴露催化層和陰極之一的表面；在加熱襯底的同時通過該孔供給氫氣和碳氧化物氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并使得非晶材料層從襯底上抬升；通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和第二柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方；將光致抗蝕劑供給到該孔內和第二柵電極上，以用光致抗蝕劑填充該孔并在第二柵電極上形成具有預定厚度的光致抗蝕劑膜；從該孔中去除光致抗蝕劑；在陰極的暴露在孔底部的頂部上形成催化材料，以形成生長碳納米管(CNT)的催化層；在合成疊層的整個表面上沉積CNT構成材料，以在孔的底部在催化層上形成CNT陣列；以及自合成疊層中的孔周圍的部分并從第二柵電極去除光致抗蝕劑，使得包括催化材料的不必要的成分得以去除。


通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明的以上目的和優(yōu)點將變得更清晰，其中圖1是一種普通場致發(fā)射器件(FED)的基本結構的示意性剖視圖，該FED采用碳納米管(CNT)作為電子發(fā)射體；圖2是另一種普通FED的基本結構的示意性剖視圖，該FED采用CNT用作電子發(fā)射體；圖3是采用微尖端用作電子發(fā)射體的FED的示意性剖視圖，該FED尤其設置有真空橋聚焦結構，如美國專利第6,137,213號所述；圖4A至4D是說明本發(fā)明的基本概念的剖視圖；圖5A是一拱頂結構的外貌的SEM照片，該結構通過在根據本發(fā)明的圖4C所示的階段形成非晶碳(a-C)而形成；圖5B是圖5A的拱頂結構的內部的SEM照片，其中副產物a-C得以形成并積累；圖6A是一拱頂結構的外貌的SEM照片，在根據本發(fā)明的圖4D所示的階段自該結構中去除了a-C(即，氧等離子體)；圖6B是圖6A的拱頂結構的內部的SEM照片，其中a-C被去除了；
圖7A至7H是根據本發(fā)明第一實施例形成自襯底抬升的浮置結構和FED的工藝的各階段的剖視圖；圖8是根據本發(fā)明的一狀態(tài)的SEM照片，其中CNT在進行圖7H所示的階段后形成在拱頂結構的柵電極下方；圖9A是根據本發(fā)明制造的三極管FED的示意性透視圖；圖9B是圖9A所示FED的示意性剖視圖；圖10A至10F是根據本發(fā)明第二實施例形成自襯底抬升的浮置柵電極和FED的工藝的各階段的視圖；以及圖11A至11H是根據本發(fā)明制造具有雙柵電極的FED的工藝的各階段剖視圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本領域所公知的常規(guī)技術和方法將不再說明。
基本上，在本發(fā)明中，非晶材料層設置在將要形成為自襯底抬升的浮置結構的目標層下方，催化層設置在非晶材料層下方，且形成有孔延伸至催化層。在此狀態(tài)下，本發(fā)明包括提供碳氧化物氣體和氫氣以形成浮置結構。目標層因所提供的氣體之間的反應副產物而自襯底抬升，且非晶材料層和/或催化層在目標層下積累并延伸到其下方，從而使得浮置結構得以形成。以上簡述的本發(fā)明的總體思路將參照圖4A至4D詳細說明。
在利用形成在襯底上的預定疊層形成浮置結構的過程中，如圖4A所示，在場致發(fā)射器件(FED)中的基礎疊層100(例如Cr陰極101)上形成催化層102。此處，基礎疊層100不是特別明確，而可以認為是能支撐浮置結構的任意種疊層或結構。優(yōu)選地，催化層102由包括Ni、Fe和Cr中的至少一種的金屬形成，例如稱為殷鋼的Fe-Ni-Co合金。在催化層102上形成非晶材料層103，例如非晶硅(a-Si)層。此處，催化層102和非晶材料層103在本發(fā)明中用作導致體積增加的膨脹引發(fā)層。如上所述，膨脹引發(fā)層與預定的反應氣體反應，該反應氣體例如為以預定比例供給的灼熱碳氧化物氣體(更具體地，為一氧化碳氣體)與氫氣的混合物，從而產生副產物，例如非晶碳(a-C)。為了有效地產生a-C，進行一工藝，該工藝將溫度升高至一預定水平，將該溫度保持在該預定水平一預定的時間，以及降低該溫度。a-C的產生導致目標層自襯底抬升，該目標層將成為具有后面將要敘述的預定形狀的浮置結構。也即，在如圖4B所示那樣穿過非晶材料層103直到催化層102或基礎疊層100的頂部形成孔或阱103′之后，如果供給一氧化碳氣體和氫氣的混合物，則在a-Si非晶材料層103下方，副產物(即a-C)得以產生并積累，并膨脹，如圖4C所示。因此，a-Si轉變成具有拱頂形狀，并且如果a-C被去除，如圖4D所示，則a-Si變來使得其浮置在基礎層疊100上方。a-C可以通過利用灼熱氫氣或氧氣等離子體的供給將a-C氧化成諸如CO2的氣體而去除。此外，a-C可以利用高溫煅燒工藝去除。
圖5A是根據本發(fā)明的通過在圖4C所示階段中形成a-C而形成的拱頂結構的外貌的SEM照片。圖5B是圖5A的拱頂結構的內部的SEM照片，其中，副產物a-C得以形成并積累。
圖6A是根據本發(fā)明的拱頂結構的外貌的SEM照片，通過進行圖4D所示的階段，即通過供給氧氣，a-C從該拱頂結構中去除。圖6B是圖6A的拱頂結構的內部的SEM照片，其中a-C得以去除。如圖6B所示，a-C保留在拱頂結構的底部。殘余a-C的量需要得以控制，使得其不超過所需器件中允許的限度。
這種形成浮置結構的方法可以用于各種領域。例如，該方法可以用于形成FED中的柵電極或通過微機電系統(MEMS)在晶片水平上形成的三維結構，該柵電極需要與電子發(fā)射體隔開預定距離，該三維結構例如是移動電極或RF開關的觸點。本發(fā)明的上述綜合方法不限于特定的領域，而可用于需要這種浮置結構的每一領域。
圖7A至7H是根據本發(fā)明第一實施例制造具有浮置結構柵電極的FED的工藝的各階段剖視圖。為方便起見，支撐基礎疊層100或陰極101的襯底略去。公知的是，該襯底可以由玻璃或石英形成。
如圖7A所示，具有開口部分111的SiO2柵極絕緣層110形成在陰極101上。形成柵極絕緣層110包括利用化學氣相沉積(CVD)的SiO2沉積、用于形成諸如光致抗蝕劑的掩模的光刻、以及用于利用掩模進行構圖的蝕刻。
如圖7B所示，催化層120形成在柵極絕緣層110的開口部分111的底部。通過利用柵極絕緣層110的形成過程中使用的掩模層進行抬升工序，催化層120僅形成在開口部分111的底部，即陰極101的暴露表面。
如圖7C所示，非晶硅(a-Si)130和柵電極140順序地沉積在圖7B的疊層上。非晶硅130可以通過CVD方法沉積，且柵電極140可以通過利用Al或Cr的濺射方法或電子束沉積法形成。明顯的是，柵電極140根據FED所需的構造構圖。于是，略去對構圖的描述。
如圖7D所示，孔或阱141穿過柵電極140形成到陰極101表面。根據情況，孔或阱141可以形成而終止在催化層110的頂部。圖7D中，孔141下部的虛線表示催化層120可保留而不完全去除。
圖7E顯示了來自催化層120和非晶硅130的副產物(即a-C)的形成所導致的體積膨脹。如圖7E所示，當灼熱的一氧化碳和氫氣的混合物自孔141上方通過(例如)CVD裝置提供時，通過孔141暴露的催化層120和非晶硅130與氣體混合物反應，使得a-C副產物在非晶硅130下產生和積累。結果，非晶硅130和柵電極140轉變成拱頂形。
接著，如圖7F所示，如果H2或O2等離子體通過孔141供給，則非晶硅130下方累積的a-C分解并去除。結果，非晶硅130和柵電極140自陰極101抬升并浮置在其上方，從而形成拱頂形的腔142。此處，如上所述，a-C可保留在拱頂形腔142的底部，但殘余a-C量必須適當控制。
迄今為止所述的工藝是根據本發(fā)明在FED中形成具有浮置結構的柵電極的方法的實施例。以下說明涉及制造FED的方法的實施例，該FED包括具有通過以上工藝形成的浮置結構的柵電極。
如圖7G所示，用于碳納米管(CNT)沉積的催化層150形成在拱頂形腔142的底部，該催化層也是陰極101的頂部。催化層150可以利用普通光致抗蝕劑通過抬升方法形成。
如圖7H所示，CNT160通過常規(guī)方法形成在催化層150上，從而完成所需的三極管FED，該方法例如是直流電等離子體輔助化學氣相沉積(DCPECVD)法。
圖8是圖7H所示階段完成后，CNT形成在拱頂形柵電極下方的狀態(tài)的SEM照片。參見圖8，生長了足量的CNT，a-C保留在CNT周圍。
圖9A是FED的透視圖，其中，柵電極的除拱頂形部分之外的那部分沉積在與陰極相同的高度上，沒有柵極絕緣層。圖9B是圖9A的沿線A-A截取的FED剖視圖。以上FED通過一工藝制造，該工藝將參照圖10A至10E說明。
參見圖9A和9B，陰極101在襯底99上在一個方向上延伸，柵電極140在與陰極101交叉的方向上延伸。通常，多個陰極和多個垂直于陰極的柵電極設置成柵格圖案。圖9A和9B示出僅用于單一三極管的結構。陰極101和柵電極140沉積在同一平面上，在與陰極101交叉的部分上將柵電極140形成為拱形或橋形，以不接觸陰極101。柵極或柵極孔141在與陰極101交叉的部分上穿過柵電極140形成，且在柵極孔141下CNT160設置為電子發(fā)射體。用于a-C產生和累積的非晶硅130設置在柵電極140下，以轉變成柵電極140的形狀。
以下，根據本發(fā)明的圖9A和9B所示的制造FED的工藝將得以說明。在圖10A至10E中，說明僅用于單一三極管的結構。
如圖10A所示，陰極101的條形成在襯底99上。此處，陰極材料的沉積和沉積的陰極材料的構圖得以進行。
如圖10B所示，催化層120形成在陰極101上。此處，進行催化材料的覆蓋沉積和構圖，使得催化材料僅位于一部分陰極101上。
如圖10C所示，非晶硅130沉積在襯底99的整個表面上，然后構圖以形成暴露催化層120的開口部分131。開口部分131優(yōu)選地具有矩形形狀，但是可以根據情況具有其它形狀。用于柵電極(未示出)的金屬層(未示出)形成在非晶硅130上，且暴露催化層120的開口部分(未示出)也得以形成。
如圖10D所示，高溫H2和CO氣體的混合物通過例如CVD裝置供給，以使a-C能通過上述工藝產生并累積。結果，非晶硅130轉變成具有拱頂形狀。圖10E顯示了沿線B-B截取的圖10D所示結構的剖視圖。
如圖10F所示，非晶硅130和柵電極通過光刻構圖。然后，非晶硅130下方的a-C通過回蝕刻工序，利用例如煅燒裝置或氫氣或氧氣等離子體去除。
在以上工序之后，如果用于形成CNT的催化層形成在陰極101頂部，且CNT得以生長，則得到具有圖9A和9B所示結構的FED。此處，如果在圖10E的回蝕刻工序過程中適當地控制回蝕刻的深度，使得用于產生a-C的催化層120存留，則不必單獨地形成用于CNT形成的催化層。
以下，將說明采用雙柵極結構或聚焦電極以實現更有效的電子發(fā)射的FED的制造方法。
如圖11A所示，通過例如上述工藝的預定工藝，在襯底99上形成陰極101、柵極絕緣層110和柵電極140。具有預定直徑為“d”的開口部分的例如氧化硅層171的絕緣層形成在柵電極140上。然后，用于a-C產生的催化層120形成在開口部分底部。接著，例如非晶硅130的非晶材料和第二柵電極或聚焦電極170形成在襯底99的整個表面上。此疊層結構可通過常規(guī)方法形成。
如圖11B所示，阱172垂直形成在圖11A的疊層結構上。阱172位于氧化硅層171的開口部分的中心，并在阱172的底部顯露陰極101。
如圖11C所示，在CVD裝置中，CO+H2氣體供給至阱172內，催化層120和CO+H2氣體起反應。結果，a-C在非晶硅130下方產生并累積，且疊置在催化層120上的層變成拱頂形狀。
如圖11D所示，a-C通過上述的回蝕刻工藝去除，在非晶硅130下方形成拱頂形腔174。
如圖11E所示，光致抗蝕劑自圖11D的疊層結構上供給，以填充阱172和拱頂形腔174，并形成位于圖11D的疊層結構頂部的用于第二柵電極170上的抬升的犧牲層180。
如圖11F所示，阱172內的光致抗蝕劑通過光刻工藝和蝕刻工藝去除。此處，拱頂形腔174內的光致抗蝕劑未去除。
如圖11G所示，用于CNT形成的催化層150形成在阱172的底部上，該催化層也是陰極101的頂部。催化材料150′形成在第二柵電極170上的犧牲層180上。
如圖11H所示，CNT160通過PECVD方法生長在阱172底部上的催化層150上，從而獲得具有所需雙柵極或聚焦電極的三極管FED。
如上所述，與傳統方法不同，本發(fā)明采用了一種技術，該技術允許一層或多層簡單地沉積，以通過來自下層的副產物的產生和膨脹形成為所需的形狀；而傳統方法在起始階段形成用于產生具有所需形狀結構的目標層。根據此技術，疊層結構中的目標部分通過利用催化層的幫助而產生的副產物而改變，籍此形成自襯底抬升的浮置結構。
與根據傳統方法相比，根據本發(fā)明，一種形成在相同平面上并在柵電極和陰極間具有電勢差的三極管結構可以更容易地制造。在本發(fā)明中，用于膨脹層的a-Si也可以用于抵擋層。根據情況，例如陰極和柵電極的電元件通過真空間隙彼此絕緣，而不使用絕緣層，從而提高了電子發(fā)射特性。在根據本發(fā)明制造采用雙柵極結構的FED的過程中，利用了自對準特性，實現了均勻性并允許簡易的制造。因為CVD允許利用選擇性CNT生長特性，所以FED的結構和特征可通過控制層的厚度或沉積或蝕刻過程中的生長條件來有效控制。此外，根據本發(fā)明，結構可選擇性地逐孔制造，或可制造來覆蓋具有像素單元的區(qū)域，使得可以取消許多傳統制造工序，這與傳統方法不同。本發(fā)明對開口部分的形狀或尺寸沒有限制，且通過控制開口部分的形狀或尺寸可形成各種結構。此外，通過控制催化層的厚度或CVD的條件，可控制結構的間隙、高度或深度。通過將根據本發(fā)明立體(spatially)形成的結構應用于各種半導體制造技術，本發(fā)明可用于制造新結構，諸如MEMS。
雖然已經在附圖和說明書中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是它們僅用于說明目的，不用于限制。應當理解的是，本發(fā)明不限于以上優(yōu)選實施例中說明的結構和布置，本領域技術人員可對其作形式和細節(jié)上的各種改變。
權利要求
1.一種將預定的疊層結構形成為浮置結構的方法，該疊層結構形成在襯底上，該方法包括在襯底上形成膨脹引發(fā)層，該層可以與預定反應氣體反應而產生導致體積膨脹的副產物；在合成疊層上形成用于浮置結構的目標材料層；在合成疊層上形成孔，反應氣體通過該孔供給；通過該孔供應反應氣體，使得該目標材料層因膨脹引發(fā)層與反應氣體的反應所產生的副產物而自襯底部分地抬高；以及通過該孔去除副產物，使得目標材料層自襯底抬升的部分可以完全與襯底分離，形成浮置結構。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述膨脹引發(fā)層包括催化層和接觸催化層的非晶材料。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述催化層包括一種金屬，該金屬包括選自Ni、Fe和Co構成的組中的至少一種元素。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述非晶材料是非晶硅。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除副產物的步驟通過利用氣體等離子體的煅燒工藝和燒結工藝中的一種來進行。
6.如權利要求1至5中的任一項所述的方法，其特征在于，所述反應氣體是一氧化碳氣體和氫氣的混合物。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述反應氣體通過化學氣相沉積方法供給。
8.一種形成自襯底抬高的浮置結構的方法，該方法包括在襯底上形成催化層；在催化層上形成非晶材料，該非晶材料具有部分地暴露催化層的開口部分；通過該開口部分提供包括氫氣和碳氧化物氣體的反應氣體，使得非晶碳可在非晶材料和環(huán)繞開口部分的催化層之間形成并積累，形成預定的碳層并迫使非晶材料從襯底上抬升；以及通過該開口部分去除該碳層，使得開口部分周圍的非晶材料自襯底部分地分離并浮置在襯底上方。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述非晶材料是非晶硅。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化層包括一種金屬，該金屬包括選自Ni、Fe和Co構成的組中的至少一種元素。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述去除碳層的步驟通過利用氣體等離子體的煅燒工藝和燒結工藝中的一種來進行。
12.如權利要求8至11中的任一項所述的方法，其特征在于，所述反應氣體是一氧化碳氣體和氫氣的混合物。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述反應氣體通過化學氣相沉積方法供給。
14.一種在場致發(fā)射器件中制造柵電極的方法，該柵電極具有自襯底抬升的浮置結構，該方法包括在襯底上形成陰極；在陰極頂部上形成催化金屬層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層的頂部上形成柵電極；在合成疊層中豎直地形成孔，以部分地暴露催化金屬層和陰極之一的表面；通過該孔供給包括氫氣和碳氧化物氣體的反應氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并迫使非晶材料層從襯底上抬升；以及通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，在形成催化金屬層的步驟之前，還包括在陰極上形成具有預定厚度的絕緣層的步驟，該絕緣層包括開口部分，該開口部分對應于該孔，更優(yōu)選地，與該孔同軸。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述催化金屬層包括一種金屬，該金屬包括選自Ni、Fe和Co構成的組中的至少一種元素。
17.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述非晶材料層包括非晶硅。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述去除碳層的步驟通過利用氣體等離子體的煅燒工藝和燒結工藝中的一種來進行。
19.如權利要求14至18中的任一項所述的方法，其特征在于，反應氣體通過化學氣相沉積方法供給。
20.一種在場致發(fā)射器件中制造具有自襯底抬升的浮置結構的柵電極的方法，該方法包括步驟在襯底上形成陰極；在陰極上形成具有預定厚度的柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成柵電極；在柵電極上形成具有開口部分的上部絕緣層至一預定厚度；在柵電極的暴露在上部絕緣層的開口部分底部處的頂部上形成催化層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層上形成第二柵電極；從第二柵電極頂部到其緊接著的下部形成對應于該開口部分的孔，以暴露催化層或陰極的表面；在加熱襯底的同時通過該孔供給包括氫氣和碳氧化物氣體的反應氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并迫使非晶材料層從襯底上抬升；以及通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和第二柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方。
21.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述催化金屬層包括一種金屬，該金屬包括選自Ni、Fe和Co構成的組中的至少一種元素。
22.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述非晶材料層包括非晶硅。
23.如權利要求20所述的方法，其特征在于，所述去除碳層的步驟通過利用氣體等離子體的煅燒工藝和燒結工藝中的一種來進行。
24.如權利要求20至23中的任一項所述的方法，其特征在于，所述反應氣體通過化學氣相沉積方法供給。
25.一種制造場致發(fā)射器件的方法，該場致發(fā)射器件包括具有浮置結構的柵電極，該方法包括在襯底上形成陰極；在陰極上形成具有預定厚度的柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成柵電極；在柵電極上形成具有開口部分的上部絕緣層至一預定厚度；在柵電極的暴露在上部柵極絕緣層的開口部分底部處的頂部上形成催化層；在合成疊層上形成具有預定厚度的非晶材料層；在非晶材料層上形成第二柵電極；從第二柵電極頂部到其緊接著的下部形成對應于該開口部分的孔，以暴露催化層或陰極的表面；在加熱襯底的同時通過該孔供給包括氫氣和碳氧化物氣體的反應氣體，使得在非晶材料層和該孔周圍的其下部疊層之間生長碳層，并迫使非晶材料層從襯底上抬升；通過該孔去除該碳層，使得孔周圍的非晶材料層和第二柵電極自襯底部分地分離，并浮置在該襯底上方；將光致抗蝕劑供給到該孔內和第二柵電極上，以用光致抗蝕劑填充該孔并在第二柵電極上形成具有預定厚度的光致抗蝕劑膜；從該孔中去除光致抗蝕劑；在陰極的暴露在孔底部的頂部上形成催化材料，以形成生長碳納米管的催化層；在合成疊層的整個表面上沉積碳納米管構成材料，以在孔的底部在催化層上形成碳納米管陣列；以及從合成疊層中的孔周圍的部分并從第二柵電極去除光致抗蝕劑，使得包括催化材料的不必要的成分得以去除。
26.如權利要求25所述的方法，其特征在于，所述催化金屬層包括一種金屬，該金屬包括選自Ni、Fe和Co構成的組中的至少一種元素。
27.如權利要求25所述的方法，其特征在于，所述非晶材料層包括非晶硅。
28.如權利要求25所述的方法，其特征在于，所述去除碳層的步驟通過利用氣體等離子體的煅燒工藝和燒結工藝中的一種來進行。
29.如權利要求25至28中的任一項所述的方法，其特征在于，所述反應氣體通過化學氣相沉積方法供給。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形成襯底的浮置結構、浮置柵電極和場致發(fā)射器件的方法。形成自襯底抬高的浮置結構的方法包括在襯底上形成膨脹引發(fā)層，該層可以由與預定反應氣體的反應而產生導致體積膨脹的副產物；在合成疊層上形成用于浮置結構的目標材料層；在合成疊層上形成孔，反應氣體通過該孔供給；通過該孔供應反應氣體，使得該目標材料層因膨脹引發(fā)層與反應氣體的反應所產生的副產物而自襯底部分地抬高；以及通過該孔去除副產物，使得目標材料層自襯底抬升的部分可以完全與襯底分離，形成浮置結構。
文檔編號H01J3/02GK1427437SQ02144500
公開日2003年7月2日 申請日期2002年9月30日 優(yōu)先權日2001年12月18日
發(fā)明者樸永俊, 韓仁澤 申請人:三星Sdi株式會社