[發(fā)明專利]可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法

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• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106816682A
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹曉雪;張亮
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科銳盛創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/22
• 分類號: H01Q1/22;H01Q1/36;H01L21/329;H01L29/868
• 代理公司: 西安智萃知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司61221
• 代理人: 劉長春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法。

背景技術(shù)

天線的性能直對無線通信系統(tǒng)有重要影響。無線通信系統(tǒng)經(jīng)常要求天線能根據(jù)實際使用環(huán)境來改變其電特性，即實現(xiàn)天線特性的“可重構(gòu)”，進(jìn)而擴(kuò)大天線的應(yīng)用范圍。全息天線由源天線和全息結(jié)構(gòu)組成。結(jié)合實際需求，選擇適當(dāng)?shù)奶炀€作為源天線，通過加載全息結(jié)構(gòu)來改變饋源的輻射，以獲得所需的目標(biāo)天線的輻射特性，通過給定的電磁波輻射的干涉圖進(jìn)而推算天線結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的反射面天線相比，全息結(jié)構(gòu)具有靈活的構(gòu)建形式，便于和應(yīng)用環(huán)境一體設(shè)計，應(yīng)用范圍很廣泛。

等離子體天線是一種將等離子體作為電磁輻射導(dǎo)向媒質(zhì)的射頻天線，它可通過改變等離子體密度來改變天線的瞬時帶寬，且具有大的動態(tài)范圍；還可以通過改變等離子體諧振、阻抗以及密度等，調(diào)整天線的頻率、波束寬度、功率、增益和方向性動態(tài)參數(shù)，極大地引起了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，成為了天線研究領(lǐng)域的熱點。

固態(tài)等離子體一般存在于半導(dǎo)體器件中，無需像氣態(tài)等離子那樣用介質(zhì)管包裹，具有更好的安全性和穩(wěn)定性。經(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)等離子pin二極管在加直流偏壓時，直流電流會在其表面形成自由載流子(電子和空穴)組成的固態(tài)等離子體，該等離子體具有類金屬特性，即對電磁波具有反射作用，其反射特性與表面等離子體的微波傳輸特性、濃度及分布密切相關(guān)。

當(dāng)前幾乎沒有可靠的工藝方法，利用固態(tài)等離子技術(shù)生產(chǎn)出應(yīng)用于頻率可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管。

發(fā)明內(nèi)容

因此，為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷和不足，本發(fā)明提出一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法。

具體地，本發(fā)明實施例提出的一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法，其中，所述固態(tài)等離子pin二極管用于制作可重構(gòu)全息天線，所述可重構(gòu)全息天線包括：SOI半導(dǎo)體基片(1)；制作在所述SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、同軸饋線(4)及全息圓環(huán)(14)；其中，所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)包括分布在所述同軸饋線(4)兩側(cè)且等長的固態(tài)等離子pin二極管串，所述全息圓環(huán)(14)包括多個固態(tài)等離子pin二極管串(w7)，所述固態(tài)等離子pin二極管的制備方法包括如下步驟：

(a)選取SOI襯底；

(b)在所述SOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(c)利用光刻工藝在所述第一保護(hù)層上形成第一隔離區(qū)圖形；

(d)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護(hù)層及所述SOI襯底以形成所述隔離槽；

(e)在所述SOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(f)利用光刻工藝在所述第二保護(hù)層上形成第二隔離區(qū)圖形；

(g)利用干法刻蝕工藝在所述第二隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第二保護(hù)層及所述SOI襯底以形成所述P型溝槽和N型溝槽；

(h)在所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)采用離子注入形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(i)在所述SOI襯底上生成二氧化硅；

(j)利用退火工藝激活所述P型有源區(qū)和N型有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(k)在P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)光刻引線孔以形成引線；

(l)鈍化處理并光刻PAD以形成所述固態(tài)等離子pin二極管。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一二氧化硅層和第一氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(b)包括：

(b1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(b2)在所述第一二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第一氮化硅層。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(e)包括：

(e1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(e2)在所述第二二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第二氮化硅層。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述P型溝槽和N型溝槽的底部距所述SOI襯底的頂層硅底部的距離為0.5微米～30微米。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，步驟(h)包括：

(h1)平整化所述P型溝槽和N型溝槽；

(h2)對所述P型溝槽和N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)，所述第一N型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述N型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域，所述第一P型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述P型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域；