用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法。该制备方法包括：选取GeOI衬底，并在所述GeOI衬底内设置隔离区；刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽；在所述P型沟槽和所述N型沟槽内淀积AlAs材料，并在所述P型沟槽和所述N型沟槽内的AlAs材料进行离子注入形成P型有源区和N型有源区；在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线，以完成所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备。本发明专利技术实施例利用深槽隔离技术及离子注入工艺能够制备并提供适用于形成固态等离子天线的高性能Ge基等离子PiN二极管串。

Method for preparing AlAs/Ge/AlAs solid state plasma PiN diode string for sleeve antenna

The invention relates to a method for preparing a AlAs/Ge/AlAs solid state plasma PiN diode string for a sleeve antenna. The preparation method comprises: selecting GeOI substrate, the isolation zone and set in the GeOI substrate; etching the GeOI substrate to form P type and N type groove groove; deposition of AlAs material in the P groove and the N type groove, and groove on the P type and the N type the groove of AlAs material in the form of an active region and a N type active region P type ion implantation; in the P active region and the surface of the N type active zone formation lead to complete the AlAs/Ge/AlAs solid state plasma PiN diode string preparation. The embodiment of the invention can prepare and provide a high-performance Ge base plasma PiN diode string suitable for forming a solid plasma antenna by using a deep groove isolation technique and an ion implantation process.

【技术实现步骤摘要】
用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法。
技术介绍
目前，国内外应用于等离子可重构天线的PiN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PiN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PiN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等离子PiN二极管以应用于固态等离子天线就变得尤为重要。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法。具体地，本专利技术实施例提出的一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法，所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串用于制作套筒天线，所述套筒天线包括：半导体基片(1)、PiN二极管天线臂(2)、第一PiN二极管套筒(3)、第二PiN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)；所述制备方法包括步骤：(a)选取GeOI衬底；(b)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；(c)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(d)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GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(e)填充所述隔离槽以形成所述隔离区；(f)刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽；(g)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内淀积AlAs材料，并对所述P型沟槽和所述N型沟槽内的AlAs材料进行离子注入形成P型有源区和N型有源区；以及(h)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线，以完成所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备。在本专利技术的一个实施例中，所述第一保护层包括第一SiO2层和第一SiN层；相应地，步骤(b)包括：(b1)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料以形成第一SiO2层；(b2)在所述第一SiO2层表面生成SiN材料以形成第一SiN层。在本专利技术的一个实施例中，其特征在于，步骤(f)包括：(f1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；(f2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；(f3)利用干法刻蚀工艺在所述第二隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第二保护层及所述GeOI衬底的顶层Ge层以在所述顶层Ge层内形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。在本专利技术的一个实施例中，所述第二保护层包括第二SiO2层和第二SiN层；相应地，步骤(f1)包括：(f11)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料以形成第二SiO2层；(f12)在所述第二SiO2层表面生成SiN材料以形成第二SiN层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(g)之前，还包括：(x1)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；(x2)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。在本专利技术的一个实施例中，步骤(g)包括：(g1)利用MOCVD工艺，在所述P型沟槽和所述N型沟槽内及整个衬底表面淀积AlAs材料；(g2)利用CMP工艺，平整化处理GeOI衬底后，在GeOI衬底上形成AlAs层；(g3)光刻AlAs层，并采用带胶离子注入的方法对所述P型沟槽和所述N型沟槽所在位置分别注入P型杂质和N型杂质以形成所述P型有源区和所述N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区；(g4)去除光刻胶；(g5)利用湿法刻蚀去除P型接触区和N型接触区以外的AlAs材料。在本专利技术的一个实施例中，步骤(g)之后，还包括：(y1)在整个衬底表面生成SiO2材料；(y2)利用退火工艺激活所述P型有源区及所述N型有源区中的杂质。在本专利技术的一个实施例中，步骤(h)包括：(h1)利用各向异性刻蚀工艺刻蚀掉所述P型接触区和所述N型接触区表面指定位置的SiO2材料以形成所述引线孔；(h2)向所述引线孔内淀积金属材料，对整个衬底材料进行钝化处理、光刻PAD并互连，以形成所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串。在本专利技术的一个实施例中，所述PiN二极管天线臂(2)、所述第一PiN二极管套筒(3)、所述第二PiN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)均制作于所述半导体基片(1)上；所述PiN二极管天线臂(2)与所述第一PiN二极管套筒(3)及所述第二PiN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PiN二极管天线臂(2)且所述同轴馈线(5)的外导体(8)连接所述第一PiN二极管套筒(3)及所述第二PiN二极管套筒(4)；其中，所述PiN二极管天线臂(2)包括串行连接的PiN二极管串(w1、w2、w3)，所述第一PiN二极管套筒(3)包括串行连接的PiN二极管串(w4、w5、w6)，所述第二PiN二极管套筒(4)包括串行连接的PiN二极管串(w7、w8、w9)，每个所述PiN二极管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9)通过对应的所述直流偏置线(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19)连接至直流偏置。在本专利技术的一个实施例中，所述PiN二极管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9)包括PiN二极管，所述PiN二极管包括P+区(27)、N+区(26)、本征区(22)、P+接触区(23)及N+接触区(24)；所述P+接触区(23)分别连接所述P+区(27)与直流电源的正极，所述N+接触区(24)分别连接所述N+区(26)与直流电源的负极。在本专利技术的一个实施例中，所述P+区(27)及所述N+区(26)的掺杂浓度为0.5×1020～5×1020cm-3。由上可知，本专利技术实施例通过对等离子PiN二极管采用了异质结结构，从而提高了载流子的注入效率和电流，故使异质锗基等离子PiN二极管的性能优于同质等离子PiN二极管。并且，AlAs材料和Ge的晶格失配特别小，所以异质结界面处的界面太特别小，故提高了器件的性能。另外，常规制作固态等离子PiN二极管的P区与N区的制备工艺中，均采用注入工艺形成，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，影响固态等离子PiN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。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法，其特征在于，包括：所述等离子PiN二极管串用于制作套筒天线，所述套筒天线包括：半导体基片(1)、PiN二极管天线臂(2)、第一PiN二极管套筒(3)、第二PiN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)；所述制备方法包括步骤：(a)选取GeOI衬底；(b)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；(c)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(d)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GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(e)填充所述隔离槽以形成所述隔离区；(f)刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽；(g)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内淀积AlAs材料，并对所述P型沟槽和所述N型沟槽内的AlAs材料进行离子注入形成P型有源区和N型有源区；以及(h)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线，以完成所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备。...

【技术特征摘要】
1.一种用于套筒天线的AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备方法，其特征在于，包括：所述等离子PiN二极管串用于制作套筒天线，所述套筒天线包括：半导体基片(1)、PiN二极管天线臂(2)、第一PiN二极管套筒(3)、第二PiN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)；所述制备方法包括步骤：(a)选取GeOI衬底；(b)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；(c)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(d)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GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(e)填充所述隔离槽以形成所述隔离区；(f)刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽；(g)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内淀积AlAs材料，并对所述P型沟槽和所述N型沟槽内的AlAs材料进行离子注入形成P型有源区和N型有源区；以及(h)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线，以完成所述AlAs/Ge/AlAs固态等离子体PiN二极管串的制备。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一保护层包括第一SiO2层和第一SiN层；相应地，步骤(b)包括：(b1)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料以形成第一SiO2层；(b2)在所述第一SiO2层表面生成SiN材料以形成第一SiN层。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(f)包括：(f1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；(f2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；(f3)利用干法刻蚀工艺在所述第二隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第二保护层及所述GeOI衬底的顶层Ge层以在所述顶层Ge层内形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二保护层包括第二SiO2层和第二SiN层；相应地，步骤(f1)包括：(f11)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料以形成第二SiO2层；(f12)在所述第二SiO2层表面生成SiN材料以形成第二SiN层。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(g)之前，还包括：(x1)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；(x2)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。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(g)包括：(g1)利用MOCVD工艺，在所述P型沟槽和所...

【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