[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

本發明涉及半導體器件制造技術領域，公開了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，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包括以下步驟：選取半導體GeOI襯底，并在GeOI襯底內摻雜形成頂層GeSn區；在GeSn區表面，形成臺面的有源區；在臺面的有源區，利用原位摻雜形成P區和N區；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，這種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，實現天線性能的動態重構，極大地提高了硅基天線系統集成度和隱身性能。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術領域，特別涉及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。

背景技術

在現代無線通訊系統中，天線作為系統與外界傳播媒介的接口，是所有無線電系統不可或缺的組成部件。天線作為輻射和接收電磁波的裝置，實現了電磁波與傳輸線上導波之間的切換：當天線作為發射裝置時，把傳輸線上具有特定頻率的電流轉換為自由空間的電磁波；當天線作為接收裝置時，把外界電磁波轉換為傳輸線上的高頻電流。隨著現代通訊的快速進步以及通信與其他技術結合的越來越密切，人們所需要的天線功能以及系統復雜度也會越來越高。基于固態等離子體PiN二極管的硅基高集成可重構天線具有靈活重構的技術、高集成特性以及隱身性能良好等優勢，使其可廣泛的應用于雷達通信、直升機以及高信噪比的微波通信天線等領域。

因此，如何制作一種高性能固態等離子體橫向表面PiN二極管來應用于硅基高集成可重構天線就變得尤為重要。

發明內容

本發明提供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，可以解決現有技術中的上述問題。

本發明提供了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，包括以下步驟：

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。

上述步驟(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。

上述步驟(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。

上述步驟(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；