真空微電子元件之製作模擬與設計

Abstract

真空微電子乃是-新近發展的領域,其科技整 合了半導體之先進的微細加工技術和冷陰極發 射之真空管操作模式.其元件在許多方面,包括: 平板式顯示器□超高頻放大器□高速元件及微 感測器等等,都有絕佳的應用潛力.由於真空微 電子元件具有在惡劣環境,如高溫和幅射狀態 下工作的能力,和上述的諸多優點,我們深信該 技術必將成為電子工業的明日之星.尖錐發射 子的製造乃為場發射電子元件之核心,而尖錐形成的方法,基本上有兩種:一為金屬蒸鍍,利用 雙電子槍直接在基底形成尖端,二為矽材料蝕 刻方式.由於金屬本身擁有功函數較低,和導電 率較高的優點,因此利用方法一所得之金屬尖 錐之發射電子能力較高,並且可沈積在玻璃基 板上達到大面積的要求.所以本計畫的重點之 一即著重於金屬尖端的蒸鍍技術研究,期能反 覆地製作出均一化的場發射陣列.尖端形狀□ 材料與整體發射子的幾何結構將決定其表面電 場□電位分布,而直接影響其場發射之效率.此 外,整體元件架構與參數之決定包括:尖端-尖端 □尖端-閘極□尖端-陽極之間的距離□以及閘 極孔徑大小□尖端陣列之數目等等,都直接影 響到□-□特性.因此本計畫另一重點即著重於 單一發射子與完整陣列元的電特性分析與理論 模擬,以期能了解元件參數之關連,建立元件設 計準則與操作模式.綜合上述,本計畫之目標即 為理論模擬配合實驗結果雙管齊下,以期能澈 底了解真空微電子之核心元件.