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반도체 기판을 캐소드 전극으로 하고, 단결정 실리콘 박막을 익스트랙터 전극으로 사용하는 전자 빔 소스 모듈에 있어서, 반도체 기판; 상기 기판 상에 형성되되, 상기 기판의 표면을 노출시키는 공동을 갖는 제 1 절연막; 상기 제 1 절연막 상에 형성되며, 상기 공동과 대응하는 영역에 상기 공동보다는 작은 크기의 개구부를 갖는 단결정 실리콘 박막; 상기 공동내부의 상기 노출된 반도체 기판 표면의 중앙부에 적층된 배리어 메탈과 금속촉매; 및 기판과 수직방향으로 상기 금속촉매 상에 형성되며, 상기 개구부에 자기정렬된 탄소나노튜브 전계방출 팁을 구비하며, 상기 반도체 기판은 SOI 웨이퍼이며, 상기 SOI 웨이퍼의 실리콘막과 상기 단결정 실리콘 박막은 적어도 1018atoms/cm3의 불순물 도핑 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈
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제 1 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 박막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 2 절연막; 상기 제 2 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 애노드 전극; 상기 애노드 전극과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 3 절연막; 및 상기 제 3 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 빔 리미터 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스모듈
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배리어 메탈은 티타늄질화막인 것을 특징으로 하는 전자 빔 소스 모듈
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속촉매는 니켈, 철, 코발트 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 빔 소스 모듈
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 절연막은 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 전자 빔 소스 모듈
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제 2 항에 있어서, 상기 제 2 절연막 및 제 3 절연막은 파이렉스인 것을 특징으로 하는 전자 빔 소스 모듈
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전자 빔 소스 모듈의 제조 방법에 있어서, 반도체 기판 상에 제 1 절연막과 익스트랙터 전극인 단결정 실리콘 박막을 적층하여 형성하고, 상기 단결정 실리콘 박막의 일정부분을 제거하여 상기 제 1 절연막을 노출시키는 익스트랙터 전극의 개구부를 형성하는 단계; 상기 개구부와 대응하는 영역의 상기 제 1 절연막을 습식식각하여 상기 개구부보다 큰 단면적을 갖는 반도체 기판을 노출시키는 공동을 형성하는 단계; 상기 공동내부의 중앙에 상기 개구부보다 작은 단면적을 갖는 배리어 메탈과 금속촉매를 차례로 적층하여 형성하는 단계; 및 상기 금속촉매의 표면과 수직방향을 갖는 탄소나노튜브를 상기 금속촉매 상에 형성하는 단계 를 포함하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 익스트랙터 전극의 개구부를 형성하는 단계는, 포토레지스트를 마스킹 막으로 사용한 이방성 에칭공정을 이용하여 원통형 홀 형태의 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 공동을 형성하는 단계는, 상기 단결정 실리콘 박막을 식각마스크로 하고 완충불산용액을 이용하는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 공동내부의 중앙에 상기 개구부보다 작은 단면적을 갖는 배리어 메탈과 금속촉매를 차례로 적층하여 형성하는 단계는, 경사각을 이용하여 상기 단결정 실리콘 박막의 상면과 상기 개구부의 측벽에만 알루미늄 막을 증착하는 단계; 결과물 상에 배리어 메탈과 금속촉매를 적층형성하는 단계; 및 상기 알루미늄 막을 제거하는 단계 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 금속촉매의 표면과 수직방향을 갖는 탄소나노튜브를 상기 금속촉매 상에 형성하는 단계는, 상기 반도체 기판에 600 내지 700 Volt의 직류 바이어스를 인가할 수 있는 열화학 증착법 또는 플라스마 화학 증착법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 박막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 애노드 전극을 형성하는 단계; 상기 애노드 전극과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 3 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제 3 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 빔 리미터를 형성하는 단계 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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제 8 항에 있어서, 상기 단결정 실리콘 박막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 애노드 전극을 형성하는 단계; 상기 애노드 전극과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 제 3 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제 3 절연막과 애노딕 본딩되고 상기 단결정 실리콘 박막의 개구부의 위치에 대응되는 영역에 개구부를 갖는 빔 리미터를 형성하는 단계 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 소스 모듈의 제조 방법
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