专利名称：铁电发射体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铁电发射体。本发明尤其涉及一种侧电极发射体，其中电极被附加在铁电发射体的顶面或侧边上。
背景技术：
借助转换的铁电发射在电子发射光刻中允许一种简单的处理。在过去，通过施加外磁场或加热，已得到适合光刻的电子发射。然而，常规铁电发射体不能为转换保证用于施加电源的两个电极之间太宽或太窄的距离处的电子发射。
例如，在常规铁电发射体中，如果两个电极之间的距离太宽，那么电场不能到达铁电发射体的中心部分。因此，在铁电区域不能发生转换效应。另一方面，如果两个电极之间的距离，或掩模图形的间隙太窄，那么在铁电发射体中铁电层上形成的掩模图形在电子发射过程中吸收电子，使得电子流过具有图形的掩模。而且，诸如环行的隔离图形由于两个电极没有相互连接在一起，不能被转换。
与铁电转换相反，不管掩模图形的间隙特征，热电发射可以提供均匀的电子发射。热电指的是通过温度变化引起的极性改变的结果。由于所述性质，当材料受到温度变化影响时，自发极化量变化以影响束缚电荷，使得电流流经电极。
如果加热发射体，并且该过程发生在真空中，那么作为屏蔽在发射体表面上的电子的束缚电荷被释放到真空中，该过程被称作热电发射。在这种情况中，均匀发射是允许的，不管掩模图案的间隙是宽还是窄。此外，热电发射能够在诸如环行图形的隔离图形中发射电子。尽管热电发射易于电子发射，但是它具有几个缺点。缺点之一是需要在居里温度上重新还原或加热发射体，用于重新发射。
发明内容
本发明的一个特征在于提供一种铁电发射体，允许在掩模层的宽和窄间隙中和在诸如环行的隔离图形中发射电子，用于铁电转换发射光刻，同时，在热电发射中易于重新还原。
本发明提供一种铁电发射体，包括具有第一侧面和相反的第二侧面及顶面的铁电层，邻近铁电层第一侧面和顶面形成的第一电极，邻近铁电层相反的第二侧面和顶面形成的第二电极，具有预定图形并沿着第一和第二电极之间的铁电层顶面形成的掩模层。
在本发明的优选实施方案中，通过暴露铁电层顶面的预定区域形成掩模层，并且形成铁电层的铁电材料的晶格取向，以在电压施加到电极时，与引入的电场方向形成锐角。
本发明还提供一种铁电发射体，包括具有第一侧面和相对的第二侧面及顶面的铁电层，沿着铁电层第一侧边形成的第一电极，沿着铁电层相对的第二侧边形成的第二电极，具有预定区域并沿着铁电层顶面形成的掩模层。
在本发明的另一种优选实施方案中，形成掩模层以暴露铁电层顶面的预定区域，并且形成铁电层的铁电材料的晶格取向，以在电压施加到电极时，与诱导的电场方向形成预定角度。
附图简述根据附图，通过详细描述本发明优选实施方案，本发明上述特征和优点将变得更加明白，其中
图1是横截面视图，示出了本发明铁电发射体的结构，该铁电发生体具有分别沿着铁电层顶面和邻近第一和第二侧面形成的第一和第二电极；图2是极化对伏特的图表，示出了当根据本发明的铁电发射体继续部分转换时，该发射体到达最大极化值；图3是横截面视图，示出了通过加热铁电发射体执行热电发射；以及图4是横截面视图，示出了本发明的铁电发射体的结构，该铁电发射体具有分别沿着铁电层第一和反向第二侧边形成的第一和第二电极。
详细实施方案参考图1，根据本发明的铁电发射体包括由铁电材料组成的铁电层11，沿着铁电层11的顶面邻近铁电层11第一侧面和相对第二侧面形成的第一电极12a和第二电极12b。此外，掩模层13形成在第一电极12a和第二电极12b之间。形成掩模层13以暴露铁电层11顶面的预定区域，其为一个小于铁电层11全部顶面的数量。
当电压施加到第一电极12a和第二电极12b上时，铁电层11变成极化。铁电材料的晶格结构与电场方向形成预定角度以引起部分转换。换言之，当电压施加到第一电极12a和第二电极12b上时，形成铁电层11使得分别在水平方向上和倾斜方向上产生电场和极化14。
现在将描述根据本发明的铁电发射体的操作方法。鉴于铁电材料晶格的取向，为了在掩模层13中收集电子，单极脉冲16施加到第一电极12a和第二电极12b，使得极化14的方向为如图1所示的。例如，正电压脉冲16被显示在图1中。
通常，当电压施加到铁电层11的两个侧面上时，发生部分转换。部分转换是当施加电压未超过矫顽电压Vc时发生的，该矫顽电压是完全极化铁电材料所需的。然而，如图2所示，尽管施加电压未超过矫顽电压Vc，如果重复施加电压以达到部分转换，极化增加趋向最大极化值Ps。当极化发生时，为补偿净电偶极子，屏蔽电荷15形成在铁电层11的表面区域上。图1的屏蔽电荷15是电子。
为了铁电发射体中的电子发射，在铁电表面区域上的其为屏蔽电荷的电子必须被发射。为了发射电子，本发明的铁电层11必须经受反向转换或加热。
现在参考图3，将描述铁电层31的反向转换。首先，为了从覆盖在铁电层31上的掩模层33的图形之间发射屏蔽电荷35，与关于图1讨论的先前施加的单极脉冲16极性相反的脉冲36分别连续施加到第一和第二电极32a和32b上。在这种情况中，通过施加单极脉冲36，覆盖在铁电层31上的掩模层33的图形之间的屏蔽电荷35或电子越来越多地从掩模层33发射到收集器或电子阻挡上，在其上施加第一电极32a和第二电极32b的电压。
通过重复施加脉冲36，或作为另一种电子发射方法，对铁电发射体施加加热37，逐步得到电子发射。加热可通过加热器，激光，红外射线等完成，从而允许热电发射。此外，施加初始正电压脉冲16以对电子35实行屏蔽，该电子位于覆盖在电子发射后的铁电层31上的掩模层33的图形之间。
现在参考图4，将描述本发明的另一种实施方案。在该实施方案中，电极42a和42b形成在铁电层41的两个反向侧面上，即第一侧面和第二侧面。该实施方案包括在铁电层41的第一侧面和第二侧面上形成的电极42a和42b，具有形成在铁电层41上的图形的掩模层43。形成掩模层43以暴露铁电层41顶面的预定区域，其不是铁电层41的全部顶面。因此，图1中的铁电发射体和图4中的铁电发射体的差别在于电极形成的区域。
图4示出的铁电发射体的操作方法和图1示出的发射体的操作方法没有差别。特别是，鉴于铁电材料晶格取向，使得电子可被收集在形成于铁电层41顶面中心部分的掩模层43的图形之间，单极脉冲施加到第一电极42a和第二电极42b上。然后，如果发生极化，屏蔽电荷产生在铁电层41的表面区域以补偿电偶极子。
在产生屏蔽电荷后，连续施加与先前施加的单极脉冲极性相反的脉冲，以发射在覆盖在铁电层41上的掩模层43的图形之间产生的屏蔽电荷。在该实施方案中，被置于覆盖在铁电层41上的掩模层43的图形之间的其为电子的屏蔽电荷，通过单极脉冲逐步从掩模层43发射到收集器。而且，从外部对铁电发生体进行加热，以允许热电发射。另外，为了在电子发射后，诱导覆盖在铁电层41上的掩模层43的图形之间的屏蔽电荷，初始脉冲再次施加到第一电极42a和第二电极42b上。
本发明允许在用于铁电发射光刻的宽或窄区域中和在诸如环行的隔离图形中发射电子，同时，在热电发射中易于重新还原。因此，本发明提供具有多种应用的铁电发射体。
权利要求
1.一种铁电发射体，包括具有第一侧面，相对的第二侧面和顶面的铁电层；在铁电层顶面并邻近第一侧面形成的第一电极；在铁电层顶面并邻近相对的第二侧面形成的第二电极；具有预定图案的掩模层，沿着第一电极和第二电极之间的铁电层的顶面形成。
2.如权利要求1的铁电发射体，其中通过暴露铁电层顶面的预定区域形成掩模层。
3.如权利要求1的铁电发射体，其中铁电层还包括具有一定取向的晶格和施加到第一和第二电极上的电压，并且引入具有一定方向的电场；以及铁电层的铁电材料的晶格方向形成为与当电压施加到电极上时引入的电场方向形成一个锐角。
4.一种铁电发射体，包括具有第一侧边，相反的第二侧边和顶面的铁电层；沿着铁电层第一侧边形成的第一电极；沿着铁电层相反的第二侧边形成的第二电极；以及具有预定图形的掩模层，沿着第一和第二电极之间的铁电层的顶面形成。
5.如权利要求4的铁电发射体，其中形成掩模层以暴露铁电层顶面的预定区域。
6.如权利要求4的铁电发射体，其中铁电层还包括具有一定取向的晶格和施加到第一和第二电极上的电压，并且引入具有一定方向的电场；以及铁电层的铁电材料的晶格方向形成为与当电压施加到电极上时引入的电场方向形成一个预定的角度。
全文摘要
本发明公开一种铁电发射体。本发明的铁电发射体包括具有第一侧面,相对的第二侧面和顶面的铁电层,沿着铁电层顶面形成的第一和第二电极,和具有预定图形的掩模层,并沿着第一和第二电极之间的铁电层的顶面形成。当用于铁电转换发射光刻时,本发明的铁电发射体允许电子从掩模层的宽或窄间隙中和从诸如环行的隔离图形中发射,同时,在热电电子发射中易于重新还原。
文档编号H01L21/027GK1337727SQ0112240
公开日2002年2月27日 申请日期2001年7月5日 优先权日2000年8月11日
发明者柳仁暻 申请人:三星电子株式会社, 弗吉尼亚技术知识资产公司