초록
본 연구에서는 기계-화학적 연마(Chemical-Mechanical-Polishing: CMP)공정을 이용 하여 게이트 전극을 가지는 실리콘 전계방출 소자를 제작하였으며, 또한 그 전자방출 특성 을 분석하였다. 실리콘 전계방출 소자를 제작하기 위해 실리콘을 두단계로 이루어진 건식식 각과 산화공정으로 팁을 뾰족하게 만들었으며, 게이트를 형성하기 위하여 고 선택비를 가지 는 CMP공정을 사용하였으며, 연마 시간과 연마 압력의 변화로 게이트 높이와 개구의 직경 을 쉽게 조절할 수 있었다. 또한, CMP공정시 발생되는 디싱(dishing)문제를 산화막 마스킹 을 사용함으로 해결하여 자동 정렬된 게이트전극의 개구를 깨끗하게 형성할 수 있었다. 제 작된 에미터의 높이와 팁끝의 반경은 각각 1.1$\mu$m, 100$\AA$정도이며, 제작된 2809개의 팁 어 레이로 80V의 게이트전압에서 31$\mu$A의 방출전류를 얻을 수 있었다.
The fabrication process and emission characteristics of gated silicon field emitter arrays(FEAs) using chemical-mechanical-polishing (CMP) method are described. Novel fabrication techniques consisting of two-step dry etching with oxidation of silicon and CMP processes were developed for the formation of sharp tips and clear-cut edged gate electrodes, respectively. The gate height and aperture could be easily controlled by varying the polishing time and pressure in the CMP process. We obtained silicon FEAs having self-aligned and clear-cut edged gate electrode opening by eliminating the dishing problem during the CMP process with an oxide mask layer. The tip height of the finally fabricated FEAs was about 1.1 $\mu$m and the end radius of the tips was smaller than 100 $\AA$. The emission current meaured from the fabricated 2809 tips array was about 31 $\mu$A at a gate voltage of 80 V.
