[發明專利]一種AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法及其器件

在審

• 申請號: 202110168705.4
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112992676A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 蘇漢
• 申請（專利權）人: 中國人民武裝警察部隊工程大學
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/868;H01L29/06;H01L23/49
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 王力文

1.一種AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)選取某一晶向的GeOI襯底，并在GeOI襯底內摻雜形成頂層GeSn區；

(b)在襯底頂層GeSn區內設置深槽隔離區；

(c)刻蝕所述GeSn區形成P型溝槽和N型溝槽，所述P型溝槽和N型溝槽的深度小于頂層GeSn區的厚度；

(d)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；

(d1)在所述P型溝槽和所述N型溝槽內形成第一P型有源區和第一N型有源區；

(d2)在所述P型溝槽和所述N型溝槽內形成第二P型有源區和第二N型有源區，具體包括以下步驟：

(d21)利用多晶AlAs填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(d22)平整化處理所述襯底后，在所述襯底表面上形成多晶AlAs層；

(d23)光刻所述多晶AlAs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，形成第二P型有源區和第二N型有源區且同時形成P型接觸區和N型接觸區；

(d24)去除光刻膠；

(d25)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AlAs層；

(e)在襯底上形成GeSn合金引線，以完成所述AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備。

2.如權利要求1所述的AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中在GeOI襯底內摻雜形成頂層GeSn區的方法包括以下步驟：

(a1)光刻所述GeOI襯底；

(a2)對所述GeOI襯底進行Sn組分摻雜，形成頂層GeSn區，通過動態的控制頂層Ge中Sn組分的含量以實現載流子最大注入比；

(a3)去除光刻膠。

3.如權利要求1所述的AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟(b)中在襯底頂層GeSn區內設置深槽隔離區的方法包括以下步驟：

(b1)在所述GeSn區表面形成保護層；

所述保護層包括二氧化硅層和氮化硅層，形成保護層包括以下步驟：

(b11)在所述襯底表面生成二氧化硅層；

(b12)在所述二氧化硅層表面生成氮化硅層；

(b2)利用光刻工藝在所述保護層上形成隔離區圖形；

(b3)利用干法刻蝕工藝在所述隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述保護層及所述襯底以形成隔離槽，且所述隔離槽的深度大于等于所述襯底的頂層GeSn區的厚度；

(b4)填充所述隔離槽以形成所述PiN二極管的所述隔離區；

(b5)平整化處理所述襯底。

4.如權利要求3所述的AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)包括以下步驟：

(c1)利用光刻工藝在所述保護層上形成P型溝槽和所述N型溝槽圖形；

(c2)利用干法刻蝕工藝在所述溝槽的指定位置處刻蝕所述保護層及所述GeSn區以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽。

5.如權利要求1所述的AlAs-GeSn-AlAs結構的高注入比異質PiN二極管的制備方法，其特征在于，所述步驟(d1)包括以下步驟：

(d11)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型溝槽的內壁形成一層二氧化硅氧化層；

(d12)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；

(d13)對所述P型溝槽和所述N型溝槽進行離子注入以形成所述第一P型有源區和所述第一N型有源區，所述第一P型有源區為沿離子擴散方向距所述P型溝槽側壁和底部深度小于1微米的區域，所述第一N型有源區為沿離子擴散方向距所述N型溝槽側壁和底部深度小于1微米的區域。