[發明專利]具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法及其器件

在審

• 申請號: 202110177020.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN113299765A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 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: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868
• 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.具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(a)選取半導體GeOI襯底，并在GeOI襯底內摻雜形成頂層GeSn區；

(b)在GeSn區表面，形成臺面的有源區；

(c)在臺面的有源區，利用原位摻雜形成P區和N區；

(d)在所述襯底上形成GeSn合金引線并進行連接，形成具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列。

2.如權利要求1所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)在GeOI襯底內摻雜形成頂層GeSn區的具體方法包括以下步驟：

(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所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(b)形成臺面的有源區，具體方法包括以下步驟：

(b1)在所述GeSn區表面利用化學氣相沉積CVD淀積一層氮化硅；

(b2)利用光刻工藝在所述氮化硅層上形成臺面有源區圖形；

(b3)利用干法刻蝕工藝在所述有源區圖形的指定位置處刻蝕所述保護層及頂層GeSn區從而形成臺面有源區。

4.如權利要求1所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)利用原位摻雜形成P區和N區的具體方法包括以下步驟：

(c1)臺面的有源區四周平坦化處理；

(c2)在襯底表面的P區圖形上，利用原位摻雜淀積p型AlAs形成P區；

(c3)在襯底表面的N區圖形上，利用原位摻雜淀積n型AlAs形成N區。

5.如權利要求4所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(c1)對臺面的有源區四周進行平坦化處理的具體方法包括以下步驟：

(c11)氧化所述臺面有源區的四周側壁以使所述臺面有源區的四周側壁形成氧化層；

(c12)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述臺面有源區的四周側壁氧化層以完成所述臺面有源區的四周側壁平坦化。

6.如權利要求4所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(c2)利用原位摻雜淀積p型AlAs形成P區的具體方法包括以下步驟：

(c21)利用化學氣相沉積CVD在所述襯底表面淀積一層二氧化硅；

(c22)利用光刻工藝在所述二氧化硅層上形成P區圖形；

(c23)利用濕法刻蝕工藝去除P區上的二氧化硅；

(c24)利用原位摻雜淀積p型AlAs形成P區；

(c25)先利用干法刻蝕工藝使P區表面平整化，再利用濕法刻蝕工藝去除襯底表面的二氧化硅。

7.如權利要求4所述的具有臺面結構的異質GeSn基固態等離子體PiN二極管陣列的制備方法，其特征在于，所述步驟(c3)利用原位摻雜淀積n型AlAs形成N區的具體方法包括以下步驟：

(c31)利用化學氣相沉積CVD在所述襯底表面淀積一層二氧化硅；

(c32)利用光刻工藝在所述二氧化硅層上形成N區圖形；

(c33)利用濕法刻蝕工藝去除N區上的二氧化硅；

(c34)利用原位摻雜淀積n型AlAs形成N區；

(c35)先利用干法刻蝕工藝使N區表面平整化，再利用濕法刻蝕工藝去除襯底表面的二氧化硅。