[發明專利]一種固態等離子體PiN二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201611187763.7
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106783600B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 王斌;蘇漢;張鶴鳴;王禹;胡輝勇;舒斌;宋建軍;宣榮喜;苗淵浩
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/868
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 閆家偉

本發明涉及一種固態等離子體PiN二極管及其制備方法，該制備方法包括：選取SOI襯底；刻蝕SOI襯底形成隔離槽，填充隔離槽形成隔離區，隔離槽的深度大于等于SOI襯底的頂層硅的厚度；刻蝕SOI襯底形成P型溝槽和N型溝槽；在P型溝槽和N型溝槽內采用離子注入形成P型有源區和N型有源區；以及在SOI襯底上形成引線，以完成固態等離子體PiN二極管的制備。本發明實施例利用深槽隔離技術及離子注入工藝能夠制備并提供適用于形成固態等離子天線的高性能固態等離子體PiN二極管。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術領域，特別涉及一種固態等離子體PiN二極管及其制備方法。

背景技術

傳統金屬天線由于其重量和體積都相對較大，設計制作不靈活，自重構性和適應性較差，嚴重制約了雷達與通信系統的發展和性能的進一步提高。因此，近年來，研究天線寬頻帶、小型化、以及重構與復用的理論日趨活躍。

在這種背景下，研究人員提出了一種新型天線概念-等離子體天線，該天線是一種將等離子體作為電磁輻射導向媒質的射頻天線。等離子體天線的可利用改變等離子體密度來改變天線的瞬時帶寬、且具有大的動態范圍；還可以通過改變等離子體諧振、阻抗以及密度等，調整天線的頻率、波束寬度、功率、增益和方向性動態參數；另外，等離子體天線在沒有激發的狀態下，雷達散射截面可以忽略不計，而天線僅在通信發送或接收的短時間內激發，提高了天線的隱蔽性，這些性質可廣泛的應用于各種偵察、預警和對抗雷達，星載、機載和導彈天線，微波成像天線，高信噪比的微波通信天線等領域，極大地引起了國內外研究人員的關注，成為了天線研究領域的熱點。

但是當前絕大多數的研究只限于氣態等離子體天線，對固態等離子體天線的研究幾乎還是空白。而固態等離子體一般存在于半導體器件中，無需像氣態等離子那樣用介質管包裹，具有更好的安全性和穩定性。經理論研究發現，固態等離子體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。

因此，如何制作一種固態等離子體PiN二極管來應用于固態等離子天線就變得尤為重要。

發明內容

因此，為解決現有技術存在的技術缺陷和不足，本發明提出一種固態等離子體PiN二極管及其制備方法。

具體地，本發明實施例提出的一種固態等離子體PiN二極管的制備方法，所述固態等離子體PiN二極管用于制作固態等離子天線，所述制備方法包括步驟：

(a)選取SOI襯底；

(b)刻蝕所述SOI襯底形成隔離槽，填充所述隔離槽形成隔離區，所述隔離槽的深度大于等于所述SOI襯底的頂層硅的厚度；

(c)刻蝕所述SOI襯底形成P型溝槽和N型溝槽；

(d)在所述P型溝槽和N型溝槽內采用離子注入形成P型有源區和N型有源區；以及

(e)在所述SOI襯底上形成引線，以完成所述固態等離子體PiN二極管的制備。

在上述實施例的基礎上，刻蝕所述SOI襯底形成隔離槽，包括：

(b1)在所述SOI襯底表面形成第一保護層；

(b2)利用光刻工藝在所述第一保護層上形成第一隔離區圖形；

(b3)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護層及所述SOI襯底以形成所述隔離槽。

在上述實施例的基礎上，所述第一保護層包括第一二氧化硅層和第一氮化硅層；相應地，步驟(b1)包括：

(b11)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；