用于套筒天线具有台状有源区的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具有台状有源区的pin二极管串的制备方法。该制备方法包括：(a)选取SOI衬底；(b)刻蚀SOI衬底形成台状有源区；(c)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(d)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引线光刻PAD以形成所述pin二极管串。本发明专利技术实施例利用原位掺杂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具有台状有源区的pin二极管串。

【技术实现步骤摘要】
用于套筒天线具有台状有源区的pin二极管串的制备方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，特别涉及一种用于套筒天线具有台状有源区的pin二极管串的制备方法。
技术介绍
传统金属天线由于其重量和体积都相对较大，设计制作不灵活，自重构性和适应性较差，严重制约了雷达与通信系统的发展和性能的进一步提高。因此，近年来，研究天线宽频带、小型化、以及重构与复用的理论日趋活跃。在这种背景下，研究人员提出了一种新型天线概念-等离子体天线，该天线是一种将等离子体作为电磁辐射导向媒质的射频天线。等离子体天线的可利用改变等离子体密度来改变天线的瞬时带宽、且具有大的动态范围；还可以通过改变等离子体谐振、阻抗以及密度等，调整天线的频率、波束宽度、功率、增益和方向性动态参数；另外，等离子体天线在没有激发的状态下，雷达散射截面可以忽略不计，而天线仅在通信发送或接收的短时间内激发，提高了天线的隐蔽性，这些性质可广泛的应用于各种侦察、预警和对抗雷达，星载、机载和导弹天线，微波成像天线，高信噪比的微波通信天线等领域，极大地引起了国内外研究人员的关注，成为了天线研究领域的热点。但是当前绝大多数的研究只限于气态等离子体天线，对固态等离子体天线的研究几乎还是空白。而固态等离子体一般存在于半导体器件中，无需像气态等离子那样用介质管包裹，具有更好的安全性和稳定性。经理论研究发现，pin二极管在加直流偏压时，直流电流会在其表面形成自由载流子(电子和空穴)组成的固态等离子体，该等离子体具有类金属特性，即对电磁波具有反射作用，其反射特性与表面等离子体的微波传输特性、浓度及分布密切相关。因此，如何制作一种pin二极管来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具有台状有源区的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具有台状有源区的pin二极管串的制备方法，所述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SOI衬底；(b)利用CVD工艺，在所述SOI衬底表面形成第一保护层；(c)采用第一掩膜版，利用光刻工艺在所述第一保护层上形成有源区图形；(d)利用干法刻蚀工艺，对所述有源区图形的指定位置四周刻蚀所述第一保护层及所述SOI衬底的顶层Si层从而形成所述台状有源区。(e)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(f)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(g)在所述多晶Si材料表面制作引线、光刻PAD并互连，以形成所述pin二极管串。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)之后，还包括：(x1)利用氧化工艺，对所述台状有源区的侧壁进行氧化以在所述台状有源区侧壁形成氧化层；(x2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以完成对所述台状有源区侧壁的平整化处理。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：(e1)在整个衬底表面淀积第二保护层；(e2)采用第二掩膜板，利用光刻工艺在所述第二保护层表面形成P区图形；(e3)利用湿法刻蚀工艺去除P区图形上的所述第二保护层；(e4)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料形成所述P区；(e5)在整个衬底表面淀积第三保护层；(e6)采用第三掩膜板，利用光刻工艺在所述第三保护层表面形成N区图形；(e7)利用湿法刻蚀工艺去除N区图形上的所述第三保护层；(e8)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料形成所述N区。在本专利技术的一个实施例中，其特征在于，步骤(e4)包括：(e41)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料；(e42)采用第四掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述P型Si材料以在所述台状有源区的侧壁形成所述P区；(e43)利用选择性刻蚀工艺去除整个衬底表面的所述第二保护层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e8)包括：(e81)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料；(e82)采用第五掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述N型Si材料以在所述台状有源区的另一侧壁形成所述N区；(e83)利用选择性刻蚀工艺去除整个衬底表面的所述第三保护层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(f)包括：(f1)利用CVD工艺，在所述台状有源区四周淀积所述多晶Si材料；(f2)利用CVD工艺，在整个衬底表面淀积第四保护层；(f3)利用退火工艺激活所述P区和所述N区中的杂质。在本专利技术的一个实施例中，步骤(g)包括：(g1)采用第六掩膜版，利用光刻工艺在所述第四保护层表面形成引线孔图形；(g2)利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述第四保护层漏出部分所述多晶Si材料以形成所述引线孔；(g3)对所述引线孔溅射金属材料以形成金属硅化物；(g4)钝化处理、光刻PAD并互连，以形成所述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采用原位掺杂能够避免离子注入等方式带来的不利影响，且能够通过控制气体流量来控制材料的掺杂浓度，更有利于获得陡峭的掺杂界面，从而获得更好的器件性能。该pin二极管等离子可重构天线可以是由SOI基pin二极管按阵列排列组合而成，利用外部控制阵列中的pin二极管选择性导通，使该阵列形成动态固态等离子体条纹、具备天线的功能，对特定电磁波具有发射和接收功能，并且该天线可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于套筒天线具有台状有源区的pin二极管串的制备方法，其特征在于，包括：所述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SOI衬底；(b)利用CVD工艺，在所述SOI衬底表面形成第一保护层；(c)采用第一掩膜版，利用光刻工艺在所述第一保护层上形成有源区图形；(d)利用干法刻蚀工艺，对所述有源区图形的指定位置四周刻蚀所述第一保护层及所述SOI衬底的顶层Si层从而形成所述台状有源区；(e)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(f)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(g)在所述多晶Si材料表面制作引线、光刻PAD并互连，以形成所述pin二极管串。

【技术特征摘要】
1.一种用于套筒天线具有台状有源区的pin二极管串的制备方法，其特征在于，包括：所述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SOI衬底；(b)利用CVD工艺，在所述SOI衬底表面形成第一保护层；(c)采用第一掩膜版，利用光刻工艺在所述第一保护层上形成有源区图形；(d)利用干法刻蚀工艺，对所述有源区图形的指定位置四周刻蚀所述第一保护层及所述SOI衬底的顶层Si层从而形成所述台状有源区；(e)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(f)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(g)在所述多晶Si材料表面制作引线、光刻PAD并互连，以形成所述pin二极管串。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)之后，还包括：(x1)利用氧化工艺，对所述台状有源区的侧壁进行氧化以在所述台状有源区侧壁形成氧化层；(x2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以完成对所述台状有源区侧壁的平整化处理。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e)包括：(e1)在整个衬底表面淀积第二保护层；(e2)采用第二掩膜板，利用光刻工艺在所述第二保护层表面形成P区图形；(e3)利用湿法刻蚀工艺去除P区图形上的所述第二保护层；(e4)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料形成所述P区；(e5)在整个衬底表面淀积第三保护层；(e6)采用第三掩膜板，利用光刻工艺在所述第三保护层表面形成N区图形；(e7)利用湿法刻蚀工艺去除N区图形上的所述第三保护层；(e8)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料形成所述N区。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(e4)包括：(e41)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料；(e42)采用第四掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述P型Si材料以在所述台状有源区的侧壁形成所述P区；(e43)利用选择性刻蚀工艺去除整个衬底表面的所述第二保护层。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(e8)包括：(e81)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料；(e82)采用第五掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述N型Si材料以在所述台状有源区的另一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：左瑜，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