[发明专利]基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法

权利要求书

1.一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法，其特征在于，所述全息天线包括GeOI材料、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，所述制备方法包括：

在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，且所述横向SPiN二极管的P区采用Si材料、i区采用Ge材料及N区采用Si材料以形成Ge基异质SPiN二极管；

在多个所述横向SPiN二极管上依次互连PAD以形成多个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；

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，最终形成所述全息天线。

2.根据权利要求1所述的制备方法，在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，包括：

(a)在所述GeOI衬底上按照所述第一天线臂、所述第二天线臂、所述全息圆环的结构确定所述横向SPiN二极管的有源区位置，并在所述有源区位置处设置隔离区；

(b)在所述有源区位置处刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽，所述P型沟槽和所述N型沟槽的深度小于所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度；

(c)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P型沟槽和所述N型沟槽内形成P型有源区和N型有源区；以及

(d)在所述GeOI衬底上形成引线；

(e)钝化处理并光刻PAD以形成多个所述横向SPiN二极管。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述有源区位置处设置隔离区，包括：

(a1)在所述GeOI衬底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；

(a4)填充所述隔离槽以形成所述横向SPiN二极管的所述隔离区。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：

(b1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；

(b2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；

(b3)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衬底以形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)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.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)，包括：

(c1)利用多晶硅填充所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(c2)平整化处理所述GeOI衬底后，在所述GeOI衬底上形成多晶硅层；

(c3)光刻所述多晶硅层，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P型有源区和N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区；

(c4)去除光刻胶；

(c5)利用湿法刻蚀去除所述P型接触区和所述N型接触区以外的所述多晶硅层。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括：

(d1)在所述GeOI衬底上生成二氧化硅；

(d2)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；

(d3)在所述P型有源区和所述N型有源区表面光刻引线孔以形成引线。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，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第一天线臂的金属触片且将所述同轴馈线的外导体连接至所述第二天线臂的金属触片以将所述同轴馈线作为直流偏置线所施加电压所对应的公共负极。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述全息圆环为由多段等长的所述SPiN二极管串排列形成的正多边形结构，其中，所述正多边形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，或者所述正多边形的外接圆的半径为所述全息天线接收或发送的电磁波波长的四分之三。