【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0123

利用課題名 / Title

TEOS-CVDにより成膜したSiO2膜の耐圧評価

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

エレクトロデバイス/ Electronic device,CVD,電子分光/ Electron spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

長尾 昌善

所属名 / Affiliation

産業技術総合研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

横山光男,伊藤佐知子,松本遼

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

増田賢一

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-011：i線露光装置
AT-030：プラズマCVD薄膜堆積装置
AT-074：エックス線光電子分光分析装置(XPS)

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

我々は、進行波管などの高周波デバイスや、エックス線源、電子顕微鏡、分析装置などで使用される真空中に電子を放出する電子源デバイスの開発を行っている。特に、熱を使わずに電圧を印加するだけで真空中に電子を放出可能な電界放出型の電子源であって、シリコン基板上に電子を放出するエミッタと、電子を放出させるための強電界を印加するゲート電極を一体化したゲート電極一体型のフィールドエミッタの開発を行っている。

実験 / Experimental

今回、TEOSガスを用いたプラズマCVDによる、SiO₂がゲート電極一体型のフィールドエミッタの絶縁層として利用できるかどうかをテストするために、TEOS-CVD装置を用いたSiO₂膜の絶縁耐圧を評価した。シリコン基板上に、SiO₂膜を約350nm成膜し、その上に、メタルマスクを介して真空蒸着によりNi電極膜を成膜した。Ni電極の大きさは200μm四方である。シリコン基板とNi電極のあいだに電圧を印加し、流れる電流を計測した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1は横軸に印可電圧、縦軸に計測される電流をログスケールでプロットしたものである。約330Vで急激に電流が上昇し絶縁破壊した。この電圧をSiO₂の膜厚で割った電界強度は、0.94V/nm（9.4MV/cm）となり、良好な絶縁耐圧を持っていることがわかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

TEOS-SiO₂膜の絶縁耐圧

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Hiromasa Murata, Electron emission properties of titanium nitride coated volcano-structured silicon emitters, Journal of Vacuum Science & Technology B, 42, (2024).
   DOI: 10.1116/6.0003234
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. Hiromasa Murata, Katsuhisa Murakami, Masayoshi Nagao, "The impact of Titanium nitride coating on emission characteristics in volcano-structured field emitter array", ISDEIV 2023, Naha, Okinawa

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件