[發(fā)明專利]GaAs基固態(tài)等離子體PiN二極管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611188522.4
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106653866A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡輝勇;康海燕;劉洋;張鶴鳴;宋建軍;舒斌;宣榮喜;蘇漢;王禹
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868;H01L29/06;H01L21/328
• 代理公司: 深圳精智聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44393
• 代理人: 王海棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種GaAs基固態(tài)等離子體PiN二極管及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)外應(yīng)用于等離子可重構(gòu)天線的PiN二極管采用的材料均為體硅材料，此材料存在本征區(qū)載流子遷移率較低問題，影響PiN二極管本征區(qū)載流子濃度，進(jìn)而影響其固態(tài)等離子體濃度；并且該結(jié)構(gòu)的P區(qū)與N區(qū)大多采用注入工藝形成，此方法要求注入劑量和能量較大，對設(shè)備要求高，且與現(xiàn)有工藝不兼容；而采用擴(kuò)散工藝，雖結(jié)深較深，但同時P區(qū)與N區(qū)的面積較大，集成度低，摻雜濃度不均勻，影響PiN二極管的電學(xué)性能，導(dǎo)致固態(tài)等離子體濃度和分布的可控性差。

因此，選擇何種材料及工藝來制作一種固態(tài)等離子體PiN二極管以應(yīng)用于固態(tài)等離子天線就變得尤為重要。

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GaAs基固態(tài)等離子體PiN二極管及其制備方法。

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

(a)選取某一晶向的GeOI襯底，在GeOI襯底上淀積GaAs層并設(shè)置隔離區(qū)；

(b)刻蝕所述GeOI襯底形成P型溝槽和N型溝槽，所述P型溝槽和所述N型溝槽的深度小于所述襯底的頂層GaAs的厚度；

(c)在所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)采用離子注入形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)；

(d)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，并采用離子注入在所述襯底的頂層GaAs內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)；以及

(e)在所述襯底上形成引線，以完成所述GaAs基固態(tài)等離子體PiN二極管的制備。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，在GeOI襯底上淀積一層GaAs并設(shè)置隔離區(qū)，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面利用MOCVD淀積GaAs層；

(a2)在所述GaAs表面形成第一保護(hù)層；

(a3)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；

(a4)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GeOI襯底以形成隔離槽，且所述隔離槽的深度大于等于所述襯底的頂層Ge的厚度；

(a5)填充所述隔離槽以形成所述固態(tài)等離子體PiN二極管的所述隔離區(qū)。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一SiO₂層和第一SiN層；相應(yīng)地，步驟(a2)包括：

(a21)在所述GaAs表面生成SiO₂材料以形成第一SiO₂層；

(a22)在所述第一SiO₂層表面生成SiN材料以形成第一SiN層。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，步驟(b)包括：

(b1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(b2)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；

(b3)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GeOI襯底以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二SiO₂層和第二SiN層；相應(yīng)地，步驟(b1)包括：

(b11)在所述GeOI襯底表面生成SiO₂材料以形成第二SiO₂層；

(b12)在所述第二SiO₂層表面生成SiN材料以形成第二SiN層。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，步驟(c)包括：

(c1)氧化所述P型溝槽和所述N型溝槽以使所述P型溝槽和所述N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；

(c2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的平整化；

(c3)對所述P型溝槽和所述N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成所述第一P型有源區(qū)和所述第一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。

在上述實施例的基礎(chǔ)上，步驟(c3)包括：

(c31)光刻所述P型溝槽和所述N型溝槽；