[发明专利]可重构全息天线中的固态等离子pin二极管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，特别涉及一种可重构全息天线中的固态等离子pin二极管的制备方法。

背景技术

天线的性能直对无线通信系统有重要影响。无线通信系统经常要求天线能根据实际使用环境来改变其电特性，即实现天线特性的“可重构”，进而扩大天线的应用范围。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。

等离子体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，它可通过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，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。

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，固态等离子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。

当前几乎没有可靠的工艺方法，利用固态等离子技术生产出应用于频率可重构全息天线中的固态等离子pin二极管。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种可重构全息天线中的固态等离子pin二极管的制备方法。

具体地，本发明实施例提出的一种可重构全息天线中的固态等离子pin二极管的制备方法，其中，所述固态等离子pin二极管用于制作可重构全息天线，所述可重构全息天线包括：SOI半导体基片(1)；制作在所述SOI半导体基片(1)上的第一天线臂(2)、第二天线臂(3)、同轴馈线(4)及全息圆环(14)；其中，所述第一天线臂(2)和所述第二天线臂(3)包括分布在所述同轴馈线(4)两侧且等长的固态等离子pin二极管串，所述全息圆环(14)包括多个固态等离子pin二极管串(w7)，所述固态等离子pin二极管的制备方法包括如下步骤：

(a)选取SOI衬底；

(b)在所述SOI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SOI衬底以形成所述隔离槽；

(e)在所述SOI衬底表面形成第二保护层；

(f)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；

(g)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SOI衬底以形成所述P型沟槽和N型沟槽；

(h)在所述P型沟槽和N型沟槽内采用离子注入形成P型有源区和N型有源区；

(i)在所述SOI衬底上生成二氧化硅；

(j)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；

(k)在P型接触区和N型接触区光刻引线孔以形成引线；

(l)钝化处理并光刻PAD以形成所述固态等离子pin二极管。

在上述实施例的基础上，所述第一保护层包括第一二氧化硅层和第一氮化硅层；相应地，步骤(b)包括：

(b1)在所述SOI衬底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅层；

(b2)在所述第一二氧化硅层表面生成氮化硅以形成第一氮化硅层。

在上述实施例的基础上，所述第二保护层包括第二二氧化硅层和第二氮化硅层；相应地，步骤(e)包括：

(e1)在所述SOI衬底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅层；

(e2)在所述第二二氧化硅层表面生成氮化硅以形成第二氮化硅层。

在上述实施例的基础上，所述P型沟槽和N型沟槽的底部距所述SOI衬底的顶层硅底部的距离为0.5微米～30微米。

在上述实施例的基础上，步骤(h)包括：

(h1)平整化所述P型沟槽和N型沟槽；

(h2)对所述P型沟槽和N型沟槽进行离子注入以形成第一P型有源区和第一N型有源区，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；