[发明专利]基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于GaAs/Ge/GaAs异质结构的频率可重构全息天线制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明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。

在本发明的一个实施例中，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；