專利名稱：場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板及其制造方法，且特別是有關(guān)于一 種高可靠度的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射顯示器的發(fā)光原理主要是在真空環(huán)境下利用陰極板與陽(yáng)極板之間所產(chǎn) 生的電場(chǎng)，以將電子由碳納米管尖端吸引出。電子受到電場(chǎng)的作用，會(huì)由陰極板朝 向陽(yáng)極板移動(dòng)，進(jìn)而撞擊到陽(yáng)極板上的熒光層而發(fā)光(Luminescence)。
圖1A 圖1D是傳統(tǒng)場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制作流程剖面示意圖。請(qǐng)先參考圖 1A，首先，依序于基板10上形成一陰極導(dǎo)電層12、 一絕緣層14及一柵極層16。 接著請(qǐng)參考圖1B，于絕緣層14與柵極層16中形成一開(kāi)口 18，以暴露出部分的陰 極導(dǎo)電層12。然后請(qǐng)參考圖1C，于陰極導(dǎo)電層12上形成一陽(yáng)極處理層26。這里 要說(shuō)明的是，形成陽(yáng)極處理層26的方式是先于開(kāi)口 18內(nèi)的陰極導(dǎo)電層12上形成 一金屬層，并對(duì)金屬層進(jìn)行陽(yáng)極處理，以形成多個(gè)孔洞28。之后請(qǐng)參考圖1D，于 孔洞28內(nèi)形成多個(gè)碳納米管32。
值得注意的是，金屬層進(jìn)行陽(yáng)極處理后會(huì)有體積膨脹的問(wèn)題。如此一來(lái)，體 積膨脹的金屬層受到開(kāi)口 18內(nèi)壁的限制會(huì)產(chǎn)生不良的應(yīng)力，這很可能產(chǎn)生陽(yáng)極處 理層26剝落的問(wèn)題。此外，在孔洞28內(nèi)所形成的碳納米管32也很可能使鄰近的 柵極層16及陰極導(dǎo)電層12產(chǎn)生不良的導(dǎo)通現(xiàn)象。另外，在進(jìn)行陽(yáng)極處理的過(guò)程中， 柵極層16也會(huì)受到陽(yáng)極處理的不良影響，而導(dǎo)致傳統(tǒng)的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的可 靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其可有效提高制程良率。 本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其具有良好的可靠度。
本發(fā)明提出一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法包括下列步驟首先，提供 一基板。接著，形成陰極導(dǎo)電層于基板上。然后，形成具有多個(gè)孔洞的陽(yáng)極處理層 于此陰極導(dǎo)電層上。之后，在這些孔洞中，分別形成多個(gè)電子發(fā)射源。此外，形成 一絕緣層，以蓋住電子發(fā)射源及陽(yáng)極處理層。另外，形成一柵極材料層于此絕緣層 上。之后，圖案化柵極材料層，以形成一柵極層。其中，柵極層與絕緣層中具有一 暴露出電子發(fā)射源的開(kāi)口。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電子發(fā)射源包括碳納米管。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述形成電子發(fā)射源的方法包括化學(xué)氣相沉積法。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述陽(yáng)極處理層的材料包括氧化鋁。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述絕緣層的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述柵極層的材料包括金屬、合金或摻雜半導(dǎo)體。 本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其包括一基板、 一陰極導(dǎo)電層、 一陽(yáng) 極處理層、多個(gè)電子發(fā)射源、 一絕緣層以及一柵極層。其中，陰極導(dǎo)電層配置于基 板上。此外，陽(yáng)極處理層配置于陰極導(dǎo)電層上，且陽(yáng)極處理層具有多個(gè)孔洞。本發(fā) 明的電子發(fā)射源分別配置于孔洞中。另外，絕緣層覆蓋陽(yáng)極處理層與電子發(fā)射源， 且柵極層配置于絕緣層上。其中，絕緣層與柵極層中具有一開(kāi)口，以暴露出電子發(fā) 射源。
在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述電子發(fā)射源包括碳納米管。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述陽(yáng)極處理層的材料包括氧化鋁。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述絕緣層的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。 在本發(fā)明一實(shí)施例中，上述柵極層的材料包括金屬、合金或摻雜半導(dǎo)體。 本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法是直接在陰極導(dǎo)電層上制作陽(yáng)極處理 層。因此，本發(fā)明的陽(yáng)極處理層并不會(huì)受不良應(yīng)力的影響，而造成陽(yáng)極處理層中孔 洞排列異常。此外，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法在制作陽(yáng)極處理層時(shí)可 有效避免產(chǎn)生不良應(yīng)力。因此，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法可有效提高 制程良率以及場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的可靠度。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1A 圖1D是傳統(tǒng)場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制作流程剖面示意圖。
圖2A 圖2F是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法的剖面流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖2A 圖2F是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法的剖面流程圖。請(qǐng)先參 考圖2A，首先，提供一基板110。然后，于基板110上形成一陰極導(dǎo)電層120。接 著請(qǐng)參考圖2B，于陰極導(dǎo)電層120上，形成一陽(yáng)極處理層130。其中，陽(yáng)極處理層 130具有多個(gè)孔洞132，且陽(yáng)極處理層130的材料例如是氧化鋁。
在一實(shí)施例中，陽(yáng)極處理層130的形成方法可先利用物理氣相沉積法 (physical vapor d印osition， PVD)沉積一層薄膜于陰極導(dǎo)電層120上。此薄膜 的材料選用鋁(亦可使用鋁合金)，而薄膜的厚度約2 6微米。然后，對(duì)此薄膜(鋁) 進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理(anodization)，以形成具有多個(gè)孔洞132的氧化鋁(anodic aluminum oxide， AAO)。具體而言，孔洞132的孔徑例如為40到100納米之間。
更詳細(xì)地說(shuō)，上述陽(yáng)極氧化處理的過(guò)程所采用的電解液例如為草酸，工作溫 度例如為室溫，而工作電壓例如為40伏特。為了形成排列良好的孔洞132，初次 形成的氧化鋁可在溫度6(TC以6wt% (重量百分比)的磷酸與1. 5wt。/。的鉻酸混合液 來(lái)移除。接著再迸行一次相同條件的陽(yáng)極氧化處理，即可制作出具有良好排列度和 垂直度的孔洞132的陽(yáng)極處理層130。
值得留意的是，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法是直接在陰極導(dǎo)電層 120上制作陽(yáng)極處理層130。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，本發(fā)明的陽(yáng)極處理層130并不會(huì)受 不良應(yīng)力的影響，進(jìn)而可形成排列良好的孔洞132以及可靠度良好的陽(yáng)極處理層 130。
然后請(qǐng)參考圖2C,于孔洞132內(nèi)，分別形成多個(gè)電子發(fā)射源140。本發(fā)明的 電子發(fā)射源140可包括碳納米管。由圖2C可知，碳納米管可高于陽(yáng)極處理層130 的頂部。實(shí)務(wù)上，碳納米管高出陽(yáng)極處理層130頂部的高度，例如其高度小于500 納米。在一實(shí)施例中，電子發(fā)射源140可使用化學(xué)氣相沉積法來(lái)形成。詳述如下， 首先，以電鍍法將鈷(可選用材料，例如鐵、鈷、鎳等金屬、其合金或其化合物) 的金屬顆粒鍍?cè)陉?yáng)極處理層130的孔洞132底部，以作為成長(zhǎng)碳納米管的觸媒。上
述制程可以在工作溫度例如為室溫、工作電壓例如為1(T13伏特以及制程時(shí)間約為 1分鐘的條件下進(jìn)行。此外，上述制程中所采用的電解液例如為5wt。/。的硫酸鈷與 2wtQ/。的硼酸所混和而成。
然后，以電子回旋共振化學(xué)氣相沉積法(electron cyclotron resonance-CVD， ECR-CVD)，于孔洞132內(nèi)形成碳納米管。實(shí)務(wù)上，形成碳納米管的制程可在磁場(chǎng) 強(qiáng)度為875高斯、微波功率為750瓦及工作溫度為60(TC的條件下，并以混合的甲 烷/氫氣為反應(yīng)氣體來(lái)進(jìn)行，反應(yīng)氣體可選自至少包括一含碳之氣體，例如 一氧 化碳、甲垸、乙垸、丙烷、乙烯、苯等，或其混合氣體。此外，反應(yīng)氣體的總氣體 流量為20 30sccm (standard cubic center meter per rainute， 每分鐘標(biāo)準(zhǔn)毫 升)。
之后請(qǐng)參考圖2D，形成一絕緣層150，以蓋住電子發(fā)射源140及陽(yáng)極處理層 130。實(shí)務(wù)上，絕緣層150的材料可包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅，其厚度約0. 5~3 微米。接著，形成一柵極材料層160于絕緣層150上。其中，柵極層160的材料可 包括金屬、合金或摻雜半導(dǎo)體，其厚度約10(T600納米。
然后請(qǐng)參考圖2E，形成一圖案化光阻層170于柵極材料層160上。接著請(qǐng)參 考圖2F，對(duì)柵極材料層160進(jìn)行圖案化，以形成一柵極層161。其中，柵極層161 與絕緣層151中會(huì)形成一暴露出電子發(fā)射源140的開(kāi)口 180。具體而言，開(kāi)口180 的孔徑例如為0. 5 20微米。上述至此，本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板100已大致 制作完成。
如圖2F所示的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板100包括基板110、陰極導(dǎo)電層120、陽(yáng) 極處理層130、電子發(fā)射源140、絕緣層151及柵極層161。其中，陰極導(dǎo)電層120 配置于基板110上，而陽(yáng)極處理層130配置于此陰極導(dǎo)電層120上。此外，陽(yáng)極處 理層130中具有多個(gè)孔洞132，且電子發(fā)射源140分別配置于孔洞132中。另外， 絕緣層151覆蓋住部分的陽(yáng)極處理層130與部分的電子發(fā)射源140，而柵極層161 配置于絕緣層151上。本發(fā)明的絕緣層151與柵極層161中具有開(kāi)口 180，以露出 電子發(fā)射源140。
綜上所述，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法是直接在陰極導(dǎo)電層上制 作陽(yáng)極處理層。因此，本發(fā)明的陽(yáng)極處理層不會(huì)受不良應(yīng)力的影響，而造成陽(yáng)極處 理層中孔洞排列異常，也可有效避免產(chǎn)生不良應(yīng)力。此外，陽(yáng)極處理層是形成在柵
極層之前，因此本發(fā)明所形成的柵極層并不會(huì)受到陽(yáng)極氧化處理的不良影響。故， 本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板能有良好的可靠度與制程良率。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動(dòng)與 潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，包括提供一基板；形成一陰極導(dǎo)電層于該基板上；形成一陽(yáng)極處理層于該陰極導(dǎo)電層上，其中該陽(yáng)極處理層具有多個(gè)孔洞；于該些孔洞內(nèi)，分別形成多個(gè)電子發(fā)射源；形成一絕緣層，以覆蓋該陽(yáng)極處理層與該些電子發(fā)射源；形成一柵極材料層于該絕緣層上；以及圖案化該柵極材料層以形成一柵極層，其中該柵極層與該絕緣層中具有一暴露出該些電子發(fā)射源的開(kāi)口。
2. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其特征在于，該些電 子發(fā)射源包括碳納米管。
3. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其特征在于，形成該 些電子發(fā)射源的方法包括化學(xué)氣相沉積法。
4. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其特征在于，該陽(yáng)極 處理層的材料包括氧化鋁。
5. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其特征在于，該絕緣 層的材料包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
6. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法，其特征在于，該柵極 層的材料包括金屬、合金或摻雜半導(dǎo)體。
7. —種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，包括 一基板；一陰極導(dǎo)電層，配置于該基板上；一陽(yáng)極處理層，配置于該陰極導(dǎo)電層上，且該陽(yáng)極處理層具有多個(gè)孔洞； 多個(gè)電子發(fā)射源，分別配置于該些孔洞中； 一絕緣層，覆蓋該陽(yáng)極處理層與該些電子發(fā)射源；以及 一柵極層，配置于該絕緣層上，其中該絕緣層與該柵極層中具有一開(kāi)口，以 暴露出該些電子發(fā)射源。
8. 如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其特征在于，該些電子發(fā)射源包 括碳納米管。
9. 如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其特征在于，該陽(yáng)極處理層的材 料包括氧化鋁。
10. 如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其特征在于，該絕緣層的材料 包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
11. 如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板，其特征在于，該柵極層的材料 包括金屬、合金或慘雜半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種場(chǎng)發(fā)射元件陣列基板的制造方法包括下列步驟首先，提供一基板。接著，形成陰極導(dǎo)電層于基板上。然后，形成具有多個(gè)孔洞的陽(yáng)極處理層于此陰極導(dǎo)電層上。之后，在這些孔洞中，分別形成多個(gè)電子發(fā)射源。此外，形成一絕緣層，以覆蓋電子發(fā)射源及陽(yáng)極處理層。另外，形成一柵極材料層于絕緣層上。之后，圖案化柵極材料層以形成一柵極層，其中柵極層與絕緣層中具有一暴露出電子發(fā)射源的開(kāi)口。
文檔編號(hào)H01J9/02GK101339873SQ20071012786
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者梅 劉, 張凱鈞, 林貞君, 潘扶民, 莫啟能, 郭全雯 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司