[发明专利]基于SOI工艺的场发射离子中和器芯片的制造方法

摘要

本发明公开了一种基于SOI工艺的场发射离子中和器芯片的制造方法，包括以下步骤：(1)准备表面抛光的SOI衬底；(2)使用光刻和刻蚀工艺去除目标区域的顶层硅及二氧化硅绝缘层，暴露底层硅；(3)在底层硅上得到阵列式的光刻胶图案，并沉积缓冲层和催化剂层，形成缓冲层‑催化剂层阵列；(4)形成碳纳米管阵列得到阴极部分；(5)采用硅片作为栅极基底制备阵列式的透孔结构；(6)在透孔结构上沉积金属薄膜，得到阳极部分；(7)将阴极部分与阳极部分两者键合，得到场发射离子中和器芯片。本发明通过对制备方法整体流程工艺的设计等进行改进，得到的器件能有效克服场屏蔽效应与热效应，具有发射效率佳、功耗低和寿命长的优点。

主权项

1.一种基于SOI工艺的场发射离子中和器芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)准备表面抛光的SOI衬底，该SOI衬底自上而下依次包括顶层硅、二氧化硅绝缘层以及底层硅；(2)在所述SOI衬底表面涂覆光刻胶，然后使用光刻和刻蚀工艺去除目标区域的顶层硅及二氧化硅绝缘层，暴露底层硅；保留下来的顶层硅及二氧化硅绝缘层则作为待键合区域；(3)在所述步骤(2)得到的暴露的底层硅上涂覆光刻胶，使用光刻工艺得到阵列式的光刻胶图案，然后沉积缓冲层，并在该缓冲层上继续沉积催化剂层，接着利用所述光刻胶图案剥离掉多余的缓冲层和催化剂层，从而在所述底层硅上形成缓冲层‑催化剂层阵列；(4)在所述步骤(3)得到的所述缓冲层‑催化剂层阵列上使用化学气相沉积法或移植法形成碳纳米管阵列，由此得到场发射离子中和器芯片的阴极部分；(5)采用表面抛光的硅片作为栅极基底，然后在该栅极基底的目标待键合区域上形成掩膜，接着，在该硅片的表面涂覆光刻胶，使用光刻和刻蚀工艺在该硅片上制备阵列式的透孔结构；(6)使用原子层沉积技术在所述步骤(5)得到的所述透孔结构上沉积金属薄膜，然后剥离所述掩膜，由此得到金属薄膜包覆的硅基栅网作为场发射离子中和器芯片的阳极部分；(7)采用键合工艺将所述步骤(4)得到的阴极部分与所述步骤(6)得到的阳极部分两者键合，使该阴极部分中的碳纳米管阵列与所述阳极部分中的透孔相对准，封装后即可得到场发射离子中和器芯片。