基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法；其中，所述可重构全息天线包括GeOI衬底、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；所述制备方法包括：在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串；由多个等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成所述第一天线臂和所述第二天线臂；制作八段等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成正八边形结构的所述全息圆环；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，形成所述可重构全息天线；本发明专利技术制备的全息天线体积小、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，易于组阵，可用作相控阵天线的基本组成单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体
，具体涉及一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法。
技术介绍
全息天线由源天线和全息结构组成。结合实际需求，选择适当的天线作为源天线，通过加载全息结构来改变馈源的辐射，以获得所需的目标天线的辐射特性，通过给定的电磁波辐射的干涉图进而推算天线结构。与传统的反射面天线相比，全息结构具有灵活的构建形式，便于和应用环境一体设计，应用范围很广泛。目前，可重构全息天线的SPiN二极管采用的材料均为体硅材料，此材料存在本征区载流子迁移率较低问题，影响SPiN二极管本征区载流子浓度，进而影响其固态等离子体浓度；并且该结构的P区与N区大多采用注入工艺形成，此方法要求注入剂量和能量较大，对设备要求高，且与现有工艺不兼容；而采用扩散工艺，虽结深较深，但同时P区与N区的面积较大，集成度低，掺杂浓度不均匀，影响SPiN二极管的电学性能，导致固态等离子体浓度和分布的可控性差。因此，选择何种材料及工艺来制作一种SPiN二极管以应用于可重构全息天线就变得尤为重要。
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基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法。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/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法，其中，所述可重构全息天线包括GeOI衬底、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述可重构全息天线制备方法包括：在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管；将多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管依次首尾相连形成多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串；由多个等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成所述第一天线臂和所述第二天线臂；在所述第一天线臂和所述第二天线臂外侧制作八段等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成正八边形结构的所述全息圆环；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，形成所述可重构全息天线。在本专利技术的一个实施例中，在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管，包括：(a)在所述GeOI衬底表面淀积第一保护层；(b)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以在所述GeOI衬底内形成隔离沟槽；(c)在所述隔离沟槽内填充隔离材料；去除所述第一保护层及所述隔离沟槽外的所述隔离材料形成隔离区；(d)刻蚀所述GeOI衬底的顶层Ge层以在所述顶层Ge层内形成第一沟槽和第二沟槽；(e)在所述第一沟槽和所述第二沟槽内淀积GaAs材料；(f)利用离子注入工艺对所述第一沟槽内的GaAs材料进行P型离子注入形成P型有源区，对所述第二沟槽内的GaAs材料进行N型离子注入形成N型有源区；(g)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线孔并溅射金属形成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管。在上述实施例的基础上，步骤(a)包括：(a1)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料形成第一SiO2层；(a2)在所述第一SiO2层表面生成SiN材料形成第一SiN层以最终形成所述第一保护层。在上述实施例的基础上，步骤(d)包括：(d1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；(d2)采用第二掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述第二保护层及所述顶层Ge层以在所述顶层Ge层形成所述第一沟槽和所述第二沟槽。在上述实施例的基础上，步骤(e)包括：(e1)利用MOCVD工艺，在所述第一沟槽和所述第二沟槽内淀积GaAs材料；(e2)利用CMP工艺，去除所述第一沟槽和所述第二沟槽外一定厚度的GaAs材料以完成所述第一沟槽和所述第二沟槽的平整化。在上述实施例的基础上，步骤(g)包括：(g1)在整个衬底表面淀积SiO2材料；(g2)采用第五掩膜版，利用各向异性刻蚀工艺，刻蚀所述P型有源区和所述N型有源区表面部分位置的SiO2材料形成所述引线孔；(g3)在所述引线孔中溅射金属材料；(g4)钝化处理并光刻PAD以形成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管。在本专利技术的一个实施例中，所述全息圆环的边长与所述第一天线臂和所述第二天线臂长度之和相同，所述正八边形的外接圆的半径为所述天线接收或发送的电磁波波长的四分之三。在本专利技术的一个实施例中，所述可重构全息天线还包括制作于所述GeOI衬底的多个直流偏置线；所述多个直流偏置线间隔性的电连接至所述多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串两端。在本专利技术的一个实施例中，所述GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管包括P+区、N+区和本征区，且还包括第一金属接触区和第二金属接触区；其中，所述第一金属接触区分别电连接所述P+区与正电压，所述第二金属接触区分别电连接所述N+区与负电压，以使对应SPiN二极管串两端被施加电压后其所有SPiN二极管处于正向导通状态。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、采用GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管作为基本单元能够有效提高二极管的注入效率和电流，从而提高天线的频率特性。2、采用GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管作为天线的基本组成单元，只需通过控制其导通或断开，即可实现频率的可重构。3、采用同轴电缆作为馈源，无复杂馈源结构。4、所有组成部分均在半导体基片一侧，易于制版加工。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的可重构全息天线的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管的制备流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管的结构示意图；图5a-图5r为本专利技术实施例的一种GaAs/Ge/GaAs异质结构的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/Ge/GaAs异质结构的可重构全息天线的结构示意图。其中，所述可重构全息天线包括GeOI衬底(1)、第一天线臂(2)、第二天线臂(3)、同轴馈线(4)、直流偏置线及全息圆环(14)；图2为本专利技术实施例提供的一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法示意图，包括：在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管；将多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管依次首尾相连形成多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串；由多个等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成所述第一天线臂和所述第二天线臂；在所述第一天线臂和所述第二天线臂外侧制作八段等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成正八本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法，其特征在于，所述可重构全息天线包括GeOI衬底、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述可重构全息天线制备方法包括：在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管；将多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管依次首尾相连形成多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串；由多个等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成所述第一天线臂和所述第二天线臂；在所述第一天线臂和所述第二天线臂外侧制作八段等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成正八边形结构的所述全息圆环；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，形成所述可重构全息天线。

【技术特征摘要】
1.一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法，其特征在于，所述可重构全息天线包括GeOI衬底、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述可重构全息天线制备方法包括：在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管；将多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管依次首尾相连形成多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串；由多个等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成所述第一天线臂和所述第二天线臂；在所述第一天线臂和所述第二天线臂外侧制作八段等长的GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管串形成正八边形结构的所述全息圆环；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，形成所述可重构全息天线。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述GeOI衬底制作多个GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管，包括：(a)在所述GeOI衬底表面淀积第一保护层；(b)利用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以在所述GeOI衬底内形成隔离沟槽；(c)在所述隔离沟槽内填充隔离材料；去除所述第一保护层及所述隔离沟槽外的所述隔离材料形成隔离区；(d)刻蚀所述GeOI衬底的顶层Ge层以在所述顶层Ge层内形成第一沟槽和第二沟槽；(e)在所述第一沟槽和所述第二沟槽内淀积GaAs材料；(f)利用离子注入工艺对所述第一沟槽内的GaAs材料进行P型离子注入形成P型有源区，对所述第二沟槽内的GaAs材料进行N型离子注入形成N型有源区；(g)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线孔并溅射金属形成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管。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GeOI衬底表面生成SiO2材料形成第一SiO2层；(a2)在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓雪，张亮，
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