基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法。该方法包括：选取GeOI衬底；在所述GeOI衬底表面生长GaAs材料；在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；利用多个所述SPiN二极管串制作所述天线臂和所述套筒；制作所述同轴馈线以连接所述天线臂及所述套筒，最终形成所述套筒偶极子天线。本发明专利技术实施例的套筒偶极子天线，通过金属直流偏置线控制SPiN二极管导通，形成等离子天线臂及套筒长度的可调，从而实现天线工作频率的可重构，具有易集成、可隐身、频率可快速跳变的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法。
技术介绍
在天线技术发展迅猛的今天，传统的套筒单极子天线以其宽频带、高增益、结构简单、馈电容易且纵向尺寸、方位面全向等诸多优点广泛应用于车载、舰载和遥感等通信系统中。但是普遍使用的套筒单极子天线的电特征不仅依赖于套筒结构，且与地面有很大的关系，这就很难满足舰载通信工程中架高天线对宽频带和小型化的需求。套筒偶极子天线是天线辐射体外加上了一个与之同轴的金属套筒而形成的振子天线。套筒天线在加粗振子的同时，引入不对称馈电，起到了类似电路中参差调谐的作用，进而更有效地展宽了阻抗带宽。同时，为突破传统天线固定不变的工作性能难以满足多样的系统需求和复杂多变的应用环境，可重构天线的概念得到重视并获得发展。可重构微带天线因其体积小，剖面低等优点成为可重构天线研究的热点。基于此，可重构的套筒偶极子天线成为当前市场前景较好的产品之一。随着微电子技术的发展，采用半导体材料制作可重构天线已经成为当前技术发展的趋势。因此，如何采用半导体工艺技术设计出结构简单，易于实现的频率可重构的套筒偶极子天线，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种SPiN二极管可重构等离子套筒偶极子天线。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法，其中，所述套筒偶极子天线包括GaAs衬底材料、天线臂、套筒、同轴馈线、直流偏置线；其中，所述制备方法包括：选取GeOI衬底；在所述GeOI衬底表面生长GaAs材料；在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；利用多个所述SPiN二极管串制作所述天线臂和所述套筒；制作所述同轴馈线以连接所述天线臂及所述套筒，最终形成所述套筒偶极子天线。在本专利技术的一个实施例中，在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串，包括：(a)在所述GaAs材料及所述GeOI衬底上按照所述套筒偶极子天线的结构设置隔离区；(b)刻蚀所述GaAs材料形成P型沟槽和N型沟槽；(c)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内采用离子注入形成第一P型有源区和第一N型有源区；(d)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入工艺在所述GaAs材料内形成第二P型有源区和第二N型有源区；(e)在所述GaAs材料表面形成引线以形成横向SPiN二极管；(f)光刻PAD以实现多个所述横向SPiN二极管的串行连接从而形成多个所述SPiN二极管串。在本专利技术的一个实施例中，步骤(a)包括：(a1)在所述GaAs材料表面形成第一保护层；(a2)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(a3)利用干法刻蚀工艺在所述第一隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第一保护层、所述GaAs材料及所述GeOI衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述GaAs材料的厚度；(a4)填充所述隔离槽以形成所述隔离区。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：(c1)氧化所述P型沟槽和所述N型沟槽以使所述P型沟槽和所述N型沟槽的内壁形成氧化层；(c2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的氧化层以完成所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的平整化；(c3)对所述P型沟槽和所述N型沟槽进行离子注入以形成所述第一P型有源区和所述第一N型有源区。在本专利技术的一个实施例中，所述第一N型有源区为沿离子扩散方向距所述N型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域，所述第一P型有源区为沿离子扩散方向距所述P型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)，包括：(d1)利用多晶硅填充所述P型沟槽和N型沟槽以形成P+区(27)和N+区(26)；(d2)平整化处理所述GaAs材料后，在所述GaAs材料上形成多晶硅层；(d3)光刻所述多晶硅层，并采用带胶离子注入的方法对所述P+区(27)和所述N+区(26)注入P型杂质和N型杂质以形成第二P型有源区和第二N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区；(d4))去除光刻胶；(d5)利用湿法刻蚀去除P型电极和N型电极以外的所述多晶硅。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：在所述AsGa材料上生成二氧化硅；利用退火工艺激活所述P型有源区和N型有源区中的杂质；在所述P+区(27)和所述N+区(26)光刻引线孔以形成引线。在本专利技术的一个实施例中，制备直流偏置线，包括：利用CVD工艺采用铜、铝或者高掺杂的多晶硅制备形成所述直流偏置线。在本专利技术的一个实施例中，利用多个所述SPiN二极管串制作所述天线臂和所述套筒，包括：划分多个所述SPiN二极管串形成SPiN二极管天线臂、第一SPiN二极管套筒及第二SPiN二极管套筒，其中所述SPiN二极管天线臂、所述第一SPiN二极管套筒及所述第二SPiN二极管套筒均包括串行连接的相同个数的所述SPiN二极管串，且对应位置的所述SPiN二极管串包括相同个数的横向SPiN二极管。在本专利技术的一个实施例中，制作所述同轴馈线，包括：将所述同轴馈线的内芯线连接至所述SPiN二极管天线臂且将所述同轴馈线的外导体连接至所述第一SPiN二极管套筒与所述第二SPiN二极管套筒。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术制备的基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线，体积小、剖面低，结构简单、易于加工、无复杂馈源结构、频率可快速跳变，且天线关闭时将处于电磁波隐身状态，可用于各种跳频电台或设备；由于其所有组成部分均在半导体基片一侧，为平面结构，易于组阵，可用作相控阵天线的基本组成单元。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种SPiN二极管串的制备方法示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种横向SPiN二极管的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种SPiN二极管串的结构示意图；以及图6a-图6s为本专利技术实施例的一种横向SPiN二极管的制备方法示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的结构示意图。该天线包括GaAs衬底材料1、SPiN二极管天线臂2、第一SPiN二极管套筒3、第二SPiN二极管套筒4、同轴馈线5、直流偏置线9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19；其中，所述SPiN二极管天线臂2、所述第一SPiN二极管套筒3、所述第二SPiN二极管套筒4及所述直流偏置线9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19均制作于所述GaAs衬底材料1上；所述SPiN二极管天线臂2与所述第一SPiN二极管套筒3及所述第二SPiN二极管套筒4通过所述同轴馈线5连接，所述同轴馈线5的内芯线7连接所述SPiN二极管天线臂2且所述同轴馈线5的外导体8连接所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法，其特征在于，所述套筒偶极子天线包括GaAs衬底材料、天线臂、套筒、同轴馈线、直流偏置线；其中，所述制备方法包括：选取GeOI衬底；在所述GeOI衬底表面生长GaAs材料；在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；利用多个所述SPiN二极管串制作所述天线臂和所述套筒；制作所述同轴馈线以连接所述天线臂及所述套筒，最终形成所述套筒偶极子天线。

【技术特征摘要】
1.一种基于GaAs的频率可重构套筒偶极子天线的制备方法，其特征在于，所述套筒偶极子天线包括GaAs衬底材料、天线臂、套筒、同轴馈线、直流偏置线；其中，所述制备方法包括：选取GeOI衬底；在所述GeOI衬底表面生长GaAs材料；在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；利用多个所述SPiN二极管串制作所述天线臂和所述套筒；制作所述同轴馈线以连接所述天线臂及所述套筒，最终形成所述套筒偶极子天线。2.根据权利要求1所述的制备方法，在所述GaAs材料上按照所述套筒偶极子天线的结构制作多个SPiN二极管串，包括：(a)在所述GaAs材料及所述GeOI衬底上按照所述套筒偶极子天线的结构设置隔离区；(b)刻蚀所述GaAs材料形成P型沟槽和N型沟槽；(c)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内采用离子注入形成第一P型有源区和第一N型有源区；(d)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入工艺在所述GaAs材料内形成第二P型有源区和第二N型有源区；(e)在所述GaAs材料表面形成引线以形成横向SPiN二极管；(f)光刻PAD以实现多个所述横向SPiN二极管的串行连接从而形成多个所述SPiN二极管串。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(a)包括：(a1)在所述GaAs材料表面形成第一保护层；(a2)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(a3)利用干法刻蚀工艺在所述第一隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第一保护层、所述GaAs材料及所述GeOI衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述GaAs材料的厚度；(a4)填充所述隔离槽以形成所述隔离区。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：(c1)氧化所述P型沟槽和所述N型沟槽以使所述P型沟槽和所述N型沟槽的内壁形成氧化层；(c2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的氧化层以完成所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的平整化；(c3)对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，左瑜，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61