• search hit 6 of 9
Back to Result List

Realisierung von Siliziumspitzenarrays mit integrierter Gate-Elektrode für Anwendungen in der Vakuumsensorik

  • Bei der Feldemission (kalte Emission) können Elektronen durch ein starkes elektrisches Feld eine glatte und leitende Oberfläche verlassen. Die Elektronen tunneln dabei durch eine Potentialbarriere, deren Breite durch ein äußeres elektrisches Feld verkleinert wird. Durch das Hinzufügen einer integrierten Gate-Elektrode um eine Siliziumspitze kann die notwendige Einsatzspannung für Feldemission deutlich gesenkt werden. Zwischen Si-Kathode und Gate-Elektrode befindet sich dabei eine Isolationsschicht, die höchste Anforderungen bezüglich der elektrischen Durchbruchsfestigkeit erfüllen muss. Mit einer Kombination aus Trocken- (Schichtdicke 50 nm) und Feuchtoxid (Schichtdicke 950 nm) konnte eine Isolationsschicht entwickelt werden, die im integrierten Aufbau eine minimale Durchbruchsfeldstärke von 3,2 MV/cm aufweist. Für die Realisierung von Siliziumkathoden mit integrierter Gate-Elektrode wurde ein bereits bestehender Herstellungsprozess um zusätzliche Prozessschritte erweitert. Die Übertragung der lateralen Position der Spitze erfolgt durch Strukturierung des Umkehrlacks AZ5214 und einer RIE-Ätzung der zuvor hergestellten SiO2-Schicht. Nach dem Entfernen der Lackschicht wird die vertikale Struktur der Siliziumspitzen durch einen RIE-Ätzprozess mit den Prozessgasen SF6 und O)2 realisiert. Aus einer thermischen Oxidation bei 940 °C resultiert anschließend die Isolationsschicht zwischen Si-Kathode und Gate-Elektrode . Gleichzeitig wird diese Anschärfeoxidation auch zur Realisierung der endgültigen Spitzengeometrie verwendet. Durch die lithographische Strukturierung des Photolacks AZ5214 kann dabei die Fläche der aufgedampften Gate-Elektrode festgelegt werden. Die Gate-Elektrode wird in einem selbstjustierenden Prozessschritt exakt konzentrisch um die Si-Spitze aufgedampft. Der gerichtete Aufdampfprozess bewirkt eine Abschattung, so dass das Oxidplättchen nicht komplett von Metall ummantelt wird. Die Opferschicht aus Photolack wird mit den nicht benötigten Metallflächen in einem Lift-off-Prozess entfernt.

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author:Christian PrommesbergerORCiD, Robert Damian ŁawrowskiORCiD, Christoph LangerORCiD, Florian Dams, Rupert SchreinerORCiDGND
ISBN:978-3-9812696-5-9
Parent Title (German):4. Landshuter Symposium Mikrosystemtechnik, Mikrosystemtechnik als Schlüsseltechnologie der Systemintegration, Tagungsband zum Symposium 12./13. März 2014, Hochschule Landshut
Place of publication:Landshut
Document Type:conference proceeding (article)
Language:German
Year of first Publication:2014
Release Date:2022/07/10
Tag:Feldelektronenemission; Halbleiterschicht; Isolierschicht; Kathode; Silicium; Vakuumsensor; elektrischer Durchbruch
First Page:36
Last Page:41
Institutes:Fakultät Angewandte Natur- und Kulturwissenschaften
Fakultät Angewandte Natur- und Kulturwissenschaften / Labor Mikrosensorik
research focus:Sensorik
Licence (German):Keine Lizenz - Es gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG