專(zhuān)利名稱(chēng)：等平面化硅雪崩擊穿電子發(fā)射陣列器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由在一共用基片內(nèi)或其上形成的多個(gè)導(dǎo)體或其它固體組件組成的器件。
硅電子發(fā)射器件是真空微電子學(xué)領(lǐng)域中一種新穎的冷電子束源。在背景技術(shù)領(lǐng)域中，荷蘭飛利浦公司曾采用傳統(tǒng)的平面集成電路工藝，制成硅雪崩擊穿電子發(fā)射器件，其電子發(fā)射區(qū)表面臺(tái)階為250～300(埃)，因臺(tái)階為非等平面化，會(huì)引起電流集中效應(yīng)，降低了器件的電流密度值和電子發(fā)射效率；其電流通道區(qū)為10μm(微米)，過(guò)長(zhǎng)的電流通道增加了器件串聯(lián)電阻值，降低了器件單位面積中電子發(fā)射單元數(shù)，由于以上問(wèn)題的存在，影響器件的性能指標(biāo)。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)出一種降低電子發(fā)射區(qū)表面臺(tái)階，縮短電流通道區(qū)等平面化硅雪崩擊穿電子發(fā)射陣列器件，能解決背景技術(shù)領(lǐng)域中所存在的問(wèn)題。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是它由若干個(gè)相同的單元組成，在一個(gè)單元中它包括與P+襯底接觸的金屬化層電極(正極)，P+襯底，P-外延層，P+電子發(fā)射正極區(qū)，N+接觸區(qū)，SiO2層，與淺砷注入層接觸的鋁層電極(負(fù)極)，淺砷注入層。電流通道區(qū)與P+電子發(fā)射正極區(qū)的表面臺(tái)階為120；電流通道區(qū)的寬度為2～3μm。已研制成，若干個(gè)相同單元為12×12＝144單元，電子發(fā)射區(qū)面積為0.48mm×0.48mm的陣列器件。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是1.表面臺(tái)階為120，具有等平面化的電子發(fā)射區(qū)，電流密度可達(dá)70μA/μm，比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件25μA/μm相比高出近兩倍，電子發(fā)射束流密度達(dá)40μA/mm2數(shù)量級(jí)，并可提高電子發(fā)射效率；2.電流通道區(qū)寬度僅為2～3μm，減少了器件的導(dǎo)通電阻，提高器件單位面積中電子發(fā)射單元數(shù)，陣列密度達(dá)600單元/mm2。
它可作為固態(tài)電子束源在真空微電子三極管中使用，亦可作為固態(tài)燈絲用在電子顯微鏡中，還可作為電子束曝光源。


；圖1、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2、電流通道區(qū)的表面臺(tái)階和寬度G處放大圖；
圖3、本實(shí)用新型的表面臺(tái)階實(shí)測(cè)圖；圖4、本結(jié)構(gòu)器件與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件電流、電壓特性圖。
圖1中1－正極，2－P+襯底，3 P-外延層，4－P+電子發(fā)射正極區(qū)，5－N+接觸區(qū)，6－SiO2層，7－負(fù)極，8－淺砷注入層
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
如圖1所示，采用P-/P+硅處延片，P+襯底2的電阻率為0.05Ω·cm(歐姆·厘米)，厚度為320μm；P-外延層3的電阻率為1～2Ω·cm，厚度為10μm。
如圖所2所示，本結(jié)構(gòu)的N+接觸區(qū)5的A面至電流通道區(qū)的B面高度D為600(傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為4000A)，電流通道區(qū)B面的寬度E為2～3μm(傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為10μm)，電流通道區(qū)的B面與P+電子發(fā)射正極區(qū)4的C面的表面臺(tái)階高度F為120(傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為250～300)。圖3為表面臺(tái)階的實(shí)測(cè)圖。
如圖4所示，I－為本結(jié)構(gòu)器件，II－為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件；X坐標(biāo)－反偏電壓與反向擊穿電壓之差，Y坐標(biāo)－反向電流密度。圖中，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的電流密度為70μA/μm，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電流密度為25μA/μm，兩者相比要高出近兩倍。
權(quán)利要求1.一種等平面化硅雪崩擊穿電子發(fā)射陣列器件，由若干個(gè)相同的單元組成，在一個(gè)單元中它包括與P+襯底[2]接觸的金屬化層電極[1]，P+襯底[2]，P外延層[3]，P+電子發(fā)射正極區(qū)[4]，N+接觸區(qū)[5]，SiO2層[6]，與淺砷注入層[8]接觸的鋁層電極[7]，淺砷注入層[8]，其特征是1)電流通道區(qū)的[B]面與P+電子發(fā)射正極區(qū)[4]的[C]面的表面臺(tái)階高度F為120；2)電流通道區(qū)[B]面的寬度E為2～3μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等平面化硅雪崩擊穿電子發(fā)射陣列器件，其特征是若干個(gè)相同單元為12×12＝144單元，電子發(fā)射區(qū)面積為0.48mm×0.48mm。
專(zhuān)利摘要一種等平面化硅雪崩擊穿電子發(fā)射陣列器件,由若干個(gè)相同的單元組成,每一個(gè)單元中其電流通道區(qū)與P
文檔編號(hào)H01L29/864GK2281586SQ9622334
公開(kāi)日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1996年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月26日
發(fā)明者郭梅娟 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)