[發明專利]SiGe-Si-SiGe異質Ge基固態等離子體PiN二極管的制備方法及其器件

有效

• 申請號: 201611188525.8
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106783602B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王斌;蘇漢;康海燕;胡輝勇;楊佳音;張鶴鳴;宋建軍;舒斌;宣榮喜;郝敏如
• 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

1.一種SiGe-Si-SiGe異質Ge基固態等離子體PiN二極管的制備方法，其特征在于，包括：

(a)選取GeOI襯底，其中，所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度為50μm；

(b)在所述GeOI襯底內設置隔離區；

(b1)在所述GeOI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GeOI襯底以形成隔離槽，且所述隔離槽的深度大于等于所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(b4)填充所述隔離槽以形成所述Ge基固態等離子體PiN二極管的所述隔離區；

(c)利用光刻工藝在所述GeOI襯底內形成P型溝槽和N型溝槽；

(c1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護層；

(c2)利用光刻工藝在所述第二保護層上形成第二隔離區圖形；

(c3)利用干法刻蝕工藝在所述第二隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述第二保護層及所述GeOI襯底以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽，且所述P型溝槽和所述N型溝槽的深度大于所述第二保護層厚度且小于所述第二保護層與所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度之和；

(d)利用多晶SiGe填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，在所述GeOI襯底上形成多晶SiGe層，并利用帶膠離子注入工藝，在所述GeOI襯底的頂層Ge內形成P型有源區和N型有源區；

(d1)光刻所述多晶SiGe層，并采用帶膠離子注入的方法對所述P型溝槽和所述N型溝槽所在位置分別注入P型雜質和N型雜質以形成P型有源區和N型有源區且同時形成P型接觸區和N型接觸區，其中，所述P型有源區和所述N型有源區的摻雜濃度為0.5×10²⁰cm^-3；

(d2)去除光刻膠；

(d3)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區和所述N型接觸區以外的所述多晶SiGe層；

(e)在所述P型接觸區和所述N型接觸區光刻引線孔并鈍化處理以完成所述異質Ge基固態等離子體PiN二極管的制備。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，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GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(b12)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。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二保護層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應地，步驟(c1)包括：

(c11)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(c12)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。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(c)之后，還包括：

(x1)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型溝槽的內壁形成氧化層；

(x2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和所述N型溝槽內壁的氧化層以完成所述P型溝槽和所述N型溝槽內壁的平整化；

(x3)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(x3)包括：

(x31)利用多晶SiGe填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(x32)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶SiGe層。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(e)包括：

(e1)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅；

(e2)利用退火工藝激活有源區中的雜質；

(e3)在所述P型接觸區和所述N型接觸區光刻引線孔以形成引線；

(e4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述Ge基固態等離子體PiN二極管。

7.一種異質Ge基固態等離子體PiN二極管，其特征在于，用于制作固態等離子天線，所述Ge基固態等離子體PiN二極管采用如權利要求1-6中任一項所述的方法制得。