具有环栅式阴极的纳米真空间隙器件制造技术

一种半导体功率处理器件，包括阴极柱、围绕阴极柱的栅极、以及与阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极。一种半导体功率处理器件阵列，每个器件包括阴极柱、围绕阴极柱的栅极、以及与阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极。多个半导体功率处理器件可以按行和列排列，并且可以互相连接以满足不同应用的需求。该半导体功率处理器件阵列可以在单一块衬底上制造。

Nano vacuum gap device with ring gate cathode

A semiconductor power processor includes a cathode column, a gate surrounding the cathode column, and an anode with a nanometer vacuum gap spaced between the cathode column and the cathode. An array of semiconductor power processor devices, each of which includes a cathode column, a gate surrounding the cathode column, and an anode with a nanometer vacuum gap spaced between the cathode column and the cathode. A plurality of semiconductor power processing devices can be arranged in rows and columns, and can be connected to meet the needs of different applications. The semiconductor power processor array can be fabricated on a single block substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有环栅式阴极的纳米真空间隙器件本申请涉及并要求2015年4月14日提交的美国临时专利申请系列号62/147,284的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文。
本申请的技术涉及纳米真空间隙功率开关半导体器件，尤其涉及一种通过环栅式阴极设计和纳米级真空间隙设计来提高频率范围、降低噪音并增强功率处理能力的器件。
技术介绍
已知的真空间隙功率处理器件包括阴极、与阴极隔开的阳极、以及与阴极和阳极连接的控制电极（通常称为栅极）。通常而言，阴极为尖形结构，当受到足够强度的电场时，电子从尖形处发射出去；阳极提供所需的电场；控制电极控制电子从阴极到阳极的流动。本领域技术人员可以明白的是，一些真空间隙器件可以在室温下工作，其阴极被称为“冷阴极”。而本申请的真空间隙器件与工作温度的关系不大。在本申请中，术语“阴极”确定为包括在室温和其他工作温度下运行的器件。术语“冷阴极”和“阴极”在本申请中可互换使用。在一示例中，真空功率开关使用碳纳米管作为电子阴极。这种真空功率开关包括阴极、阳极、以及阴极和阳极之间的电流开关栅极。其中，阴极包括朝向阳极延伸的一组排列的碳纳米管。阳极是与碳纳米管冷阴极相对组装的板。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体功率处理器件，其特征在于，包括：阴极柱；围绕所述阴极柱的栅极；与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 US 62/1472841.一种半导体功率处理器件，其特征在于，包括：阴极柱；围绕所述阴极柱的栅极；与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极。2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱为任意横截面的棱柱体。3.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的宽度为100nm至1μm之间。4.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的高度为10nm至10μm之间。5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱为角锥体。6.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述角锥体的横截面为圆形。7.如权利要求5所述的器件，其特征在于，所述角锥体的横截面为任意的多边形。8.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱的从柱底部至柱顶部的横截面各不相同。9.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阴极柱与所述阳极的距离宽度在1nm和1μm之间。10.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述栅极包括：在所述阴极柱的侧面并围绕所述阴极柱的电介质层；在所述阴极柱的侧面并围绕所述电介质层的栅极层。11.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述纳米真空间隙中的真空度为1微托至10托之间。12.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件整片制作于半导体衬底上。13.如权利要求12所述的器件，其特征在于，所述半导体衬底选自包含硅、氮化镓、金刚石和碳化硅的组。14.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述阳极的材料选自包含硅、氮化镓、金刚石和碳化硅的组。15.一种衬底，其上方具有一组重复的如权利要求1所述的器件，每一所述器件包括阴极柱、围绕所述阴极柱的栅极、以及与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极，其特征在于，该组所述器件相互连接。16.一种半导体功率处理器件阵列，每一半导体功率处理器件包括阴极柱、围绕所述阴极柱的栅极、以及与所述阴极柱间隔一纳米真空间隙的阳极。17.如权利要求16所述的器件阵列，其特征在于，所述阵列包括布置为呈相邻行和列排列的功率处理器件。18.如权利要求17所述的阵列，其特征在于，一行中相邻的所述功率处理器件的阳极相互连接。19.如权利要求17所述的阵列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄碧琴，克里斯托弗S·罗珀，塔希尔·侯赛因，
申请(专利权)人：美国休斯研究所，
类型：发明
国别省市：美国,US