[发明专利]用于可重构多层全息天线的Ge基等离子pin二极管制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，涉及天线技术领域，尤其涉及一种用于可重构多层全息天线的Ge基等离子pin二极管制备方法。

背景技术

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。

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二极管以应用于可重构多层全息天线就变得尤为重要。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种用于可重构多层全息天线的Ge基等离子pin二极管制备方法。

本发明的实施例提供了一种用于可重构多层全息天线的Ge基等离子pin二极管制备方法，其中，所述Ge基等离子pin二极管用于制作所述可重构多层全息天线(1)，所述可重构多层全息天线(1)包括由依次串接的Ge基等离子pin二极管串构成的天线模块(13)、第一全息圆环(15)及第二全息圆环(17)；其中，所述等离子pin二极管串包括依次串接的等离子pin二极管，且所述等离子pin二极管制备方法包括步骤如下：

(a)选取GeOI半导体基片(11)；

(b)在所述GeOI半导体基片(11)内设置隔离区；

(c)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；

(d)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内采用离子注入形成第一P型有源区和第一N型有源区；

(e)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入在所述GeOI衬底的顶层Ge内形成第二P型有源区和第二N型有源区；

(f)在所述GeOI衬底上生成二氧化硅，利用退火工艺激活有源区中的杂质；

(g)在P型接触区和所述N型接触区光刻引线孔以完成所述Ge基等离子pin二极管的制备。

在本发明的一个实施例中，所述第一环形单元(1501)呈环形均匀排列，且所述第一环形单元(1501)包括第九直流偏置线(15011)及所述第七SPiN二极管串(W7)，所述第九直流偏置线(15011)电连接至所述第七SPiN二极管串(W7)的两端。

在本发明的一个实施例中，所述第二环形单元(1701)呈环形均匀排列，且所述第二环形单元(1701)包括第十直流偏置线(17011)及所述第八SPiN二极管串(W8)，所述第十直流偏置线(17011)电连接至所述第八SPiN二极管串(W8)的两端。

在上述实施例的基础上，在所述GeOI衬底内设置隔离区，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隔离区。

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(a1)包括：

(a11)在所述GeOI衬底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅层；