本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于可重構(gòu)多層全息天線的Ge基等離子pin二極管制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)金屬天線由于其重量和體積都相對(duì)較大，設(shè)計(jì)制作不靈活，自重構(gòu)性和適應(yīng)性較差，嚴(yán)重制約了雷達(dá)與通信系統(tǒng)的發(fā)展和性能的進(jìn)一步提高。因此，近年來(lái)，研究天線寬頻帶、小型化、以及重構(gòu)與復(fù)用的理論日趨活躍。

在這種背景下，研究人員提出了一種新型天線概念-等離子體天線，該天線是一種將等離子體作為電磁輻射導(dǎo)向媒質(zhì)的射頻天線。等離子體天線的可利用改變等離子體密度來(lái)改變天線的瞬時(shí)帶寬、且具有大的動(dòng)態(tài)范圍；還可以通過(guò)改變等離子體諧振、阻抗以及密度等，調(diào)整天線的頻率、波束寬度、功率、增益和方向性動(dòng)態(tài)參數(shù)；另外，等離子體天線在沒(méi)有激發(fā)的狀態(tài)下，雷達(dá)散射截面可以忽略不計(jì)，而天線僅在通信發(fā)送或接收的短時(shí)間內(nèi)激發(fā)，提高了天線的隱蔽性，這些性質(zhì)可廣泛的應(yīng)用于各種偵察、預(yù)警和對(duì)抗雷達(dá)，星載、機(jī)載和導(dǎo)彈天線，微波成像天線，高信噪比的微波通信天線等領(lǐng)域，極大地引起了國(guó)內(nèi)外研究人員的關(guān)注，成為了天線研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

目前，國(guó)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(wèn)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(duì)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(shí)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(lái)制作一種等離子pin二極管以應(yīng)用于可重構(gòu)多層全息天線就變得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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)明提出一種用于可重構(gòu)多層全息天線的Ge基等離子pin二極管制備方法。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于可重構(gòu)多層全息天線的Ge基等離子pin二極管制備方法，其中，所述Ge基等離子pin二極管用于制作所述可重構(gòu)多層全息天線(1)，所述可重構(gòu)多層全息天線(1)包括由依次串接的Ge基等離子pin二極管串構(gòu)成的天線模塊(13)、第一全息圓環(huán)(15)及第二全息圓環(huán)(17)；其中，所述等離子pin二極管串包括依次串接的等離子pin二極管，且所述等離子pin二極管制備方法包括步驟如下：

(a)選取GeOI半導(dǎo)體基片(11)；

(b)在所述GeOI半導(dǎo)體基片(11)內(nèi)設(shè)置隔離區(qū)；

(c)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GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(d)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)；

(e)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GeOI襯底的頂層Ge內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)；

(f)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅，利用退火工藝激活有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(g)在P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)光刻引線孔以完成所述Ge基等離子pin二極管的制備。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一環(huán)形單元(1501)呈環(huán)形均勻排列，且所述第一環(huán)形單元(1501)包括第九直流偏置線(15011)及所述第七SPiN二極管串(W7)，所述第九直流偏置線(15011)電連接至所述第七SPiN二極管串(W7)的兩端。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二環(huán)形單元(1701)呈環(huán)形均勻排列，且所述第二環(huán)形單元(1701)包括第十直流偏置線(17011)及所述第八SPiN二極管串(W8)，所述第十直流偏置線(17011)電連接至所述第八SPiN二極管串(W8)的兩端。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在所述GeOI襯底內(nèi)設(shè)置隔離區(qū)，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(a2)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；

(a3)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GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(a4)填充所述隔離槽以形成所述隔離區(qū)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一二氧化硅層和第一氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(a1)包括：

(a11)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(a12)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。

在上述實(shí)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(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應(yīng)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二二氧化硅層；

(b12)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。

在上述實(shí)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(duì)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(shí)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；

(c32)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和所述N型溝槽分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)；

(c33)去除光刻膠。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(d)包括：

(d1)利用多晶硅填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(d2)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶硅層；

(d3)光刻所述多晶硅層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)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(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)且同時(shí)形成P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)；

(d4)去除光刻膠；

(d5)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)以外的所述多晶硅層。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)Ge基等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的GeOI深槽刻蝕的多晶硅鑲嵌工藝，該工藝能夠提供突變結(jié)pi與ni結(jié)，并且能夠有效地提高pi結(jié)、ni結(jié)的結(jié)深，使固態(tài)等離子體的濃度和分布的可控性增強(qiáng)。并且，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的Ge基等離子pin二極管采用了一種基于刻蝕的GeOI深槽介質(zhì)隔離工藝，有效地提高了器件的擊穿電壓，抑制了漏電流對(duì)器件性能的影響。另外，常規(guī)制作固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)的制備工藝中，均采用注入工藝形成，此方法要求注入劑量和能量較大，對(duì)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(shí)P區(qū)與N區(qū)的面積較大，集成度低，摻雜濃度不均勻，影響固態(tài)等離子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。

通過(guò)以下參考附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因?yàn)槠鋺?yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說(shuō)明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。

附圖說(shuō)明

為了清楚說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹。下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)多層全息天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a-圖3s為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基等離子pin二極管的制備方法示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基固態(tài)等離子pin二極管的制作方法流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基等離子pin二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基等離子pin二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明一種可重構(gòu)多層全息天線作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的額部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書(shū)的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書(shū)的所有可獲得的等同物。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例一

請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)多層全息天線的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于可重構(gòu)多層全息天線的Ge基等離子pin二極管制備方法，其中，所述Ge基等離子pin二極管用于制作可重構(gòu)多層全息天線，所述可重構(gòu)多層全息天線(1)包括：GeOI半導(dǎo)體基片(11)、天線模塊(13)、第一全息圓環(huán)(15)及第二全息圓環(huán)(17)；其中，所述天線模塊(13)、所述第一全息圓環(huán)(15)及所述第二全息圓環(huán)(17)均包括依次串接的Ge基等離子pin二極管串。

具體地，所述天線模塊(13)、所述第一全息圓環(huán)(15)及所述第二全息圓環(huán)(17)均采用半導(dǎo)體工藝制作于所述GeOI半導(dǎo)體基片(11)上。

其中，請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種天線模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。所述天線模塊13包括第一SPiN二極管天線臂1301、第二SPiN二極管天線臂1302、同軸饋線1303、第一直流偏置線1304、第二直流偏置線1305、第三直流偏置線1306、第四直流偏置線1307、第五直流偏置線1308、第六直流偏置線1309、第七直流偏置線1310、第八直流偏置線1311。其中，所述同軸饋線1303的內(nèi)芯線和外導(dǎo)體分別焊接于所述第一直流偏置線1304和所述第二直流偏置線1305；所述第一直流偏置線1304、所述第五直流偏置線1308、所述第三直流偏置線1306及所述第四直流偏置線1307沿所述第一SPiN二極管天線臂1301的長(zhǎng)度方向分別電連接至所述第一SPiN二極管天線臂1301；所述第二直流偏置線1305、所述第六直流偏置線1309、所述第七直流偏置線1310及所述第八直流偏置線1311沿所述第二SPiN二極管天線臂1302的長(zhǎng)度方向分別電連接至所述第二SPiN二極管天線臂1302。

需要說(shuō)明的是，上述僅以3段式的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明，但不以此為限，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行N段式的設(shè)計(jì)。

請(qǐng)參見(jiàn)圖5及圖6，圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種SPiN二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種SPiN二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖。每個(gè)SPiN二極管串中包括多個(gè)SPiN二極管，且這些SPiN二極管串行連接。所述SPiN二極管包括P+區(qū)27、N+區(qū)26和本征區(qū)22，且還包括第一金屬接觸區(qū)23和第二金屬接觸區(qū)24；其中，

所述第一金屬接觸區(qū)23一端電連接所述P+區(qū)27且另一端電連接至直流偏置線1304、1305、1306、1307、1308、1309、1310、1311、15011、17011或者相鄰的所述SPiN二極管的所述第二金屬接觸區(qū)24，所述第二金屬接觸區(qū)24一端電連接所述N+區(qū)26且另一端電連接至所述直流偏置線1304、1305、1306、1307、1308、1309、1310、1311、15011、17011或者相鄰的所述SPiN二極管的所述第一金屬接觸區(qū)23。即處于SPiN二極管串的一端的SPiN二極管的金屬接觸區(qū)23連接至直流偏置的正極，處于SPiN二極管串的另一端的SPiN二極管的金屬接觸區(qū)24連接至直流偏置的負(fù)極，通過(guò)施加直流電壓可使整個(gè)SPiN二極管串中所有SPiN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

具體地，所述Ge基等離子pin二極管制備方法包括步驟如下：

(a)選取GeOI半導(dǎo)體基片(11)；

(b)在所述GeOI半導(dǎo)體基片(11)內(nèi)設(shè)置隔離區(qū)；

(c)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GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(d)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)；

(e)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GeOI襯底的頂層Ge內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)；

(f)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅，利用退火工藝激活有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(g)在P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)光刻引線孔以完成所述Ge基等離子pin二極管的制備。

其中，采用GeOI襯底的原因在于，對(duì)于可重構(gòu)多層全息天線由于其需要良好的微波特性，而固態(tài)等離子pin二極管為了滿(mǎn)足這個(gè)需求，需要具備良好的隔離特性和載流子即固態(tài)等離子體的限定能力，而GeOI襯底由于其具有能夠與隔離槽方便的形成pin隔離區(qū)域、二氧化硅(SiO2)也能夠?qū)⑤d流子即固態(tài)等離子體限定在頂層Ge中，所以?xún)?yōu)選采用GeOI作為固態(tài)等離子pin二極管的襯底。

其中，在所述GeOI襯底內(nèi)設(shè)置隔離區(qū)，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(a2)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；

(a3)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GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(a4)填充所述隔離槽以形成所述Ge基等離子pin二極管的所述隔離區(qū)。

其中，所述第一保護(hù)層包括第一二氧化硅層和第一氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(a1)包括：

(a11)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(a12)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。

其中，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。

其中，所述第二保護(hù)層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應(yīng)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二二氧化硅層；

(b12)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。

其中，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(duì)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。

形成第一有源區(qū)的目的在于：在溝槽的側(cè)壁形成一層均勻的重?fù)诫s區(qū)域，該區(qū)域即為Pi和Ni結(jié)中的重?fù)诫s區(qū)，而第一有源區(qū)的形成具有如下幾個(gè)好處，以槽中填入多晶硅作為電極為例說(shuō)明，第一、避免了多晶硅與鍺之間的異質(zhì)結(jié)與Pi和Ni結(jié)重合，導(dǎo)致的性能的不確定性；第二、可以利用多晶硅中雜質(zhì)的擴(kuò)散速度比鍺中快的特性，進(jìn)一步向P和N區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)一步提高P和N區(qū)的摻雜濃度；第三、這樣做防止了在多晶硅工藝過(guò)程中，多晶硅生長(zhǎng)的不均性造成的多晶硅與槽壁之間形成空洞，該空洞會(huì)造成多晶硅與側(cè)壁的接觸不好，影響器件性能。

其中，步驟(c3)包括：

(c31)光刻所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(c32)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和所述N型溝槽分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)；

(c33)去除光刻膠。

其中，步驟(d)包括：

(d1)利用多晶硅填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(d2)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶硅層；

(d3)光刻所述多晶硅層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)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(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)且同時(shí)形成P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)；

(d4)去除光刻膠；

(d5)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)以外的所述多晶硅層。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)對(duì)Ge基等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的GeOI深槽刻蝕的多晶硅鑲嵌工藝，該工藝能夠提供突變結(jié)pi與ni結(jié)，并且能夠有效地提高pi結(jié)、ni結(jié)的結(jié)深，使固態(tài)等離子體的濃度和分布的可控性增強(qiáng)。并且，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的Ge基等離子pin二極管采用了一種基于刻蝕的GeOI深槽介質(zhì)隔離工藝，有效地提高了器件的擊穿電壓，抑制了漏電流對(duì)器件性能的影響。另外，常規(guī)制作固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)的制備工藝中，均采用注入工藝形成，此方法要求注入劑量和能量較大，對(duì)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(shí)P區(qū)與N區(qū)的面積較大，集成度低，摻雜濃度不均勻，影響固態(tài)等離子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。

實(shí)施例二

請(qǐng)參見(jiàn)圖3a-圖3s，圖3a-圖3s為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基等離子pin二極管的制備方法示意圖，在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，以制備溝道長(zhǎng)度為22nm(固態(tài)等離子區(qū)域長(zhǎng)度為100微米)的Ge基固態(tài)等離子pin二極管為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，具體步驟如下：

步驟1，襯底材料制備步驟：

(1a)如圖3a所示，選取(100)晶向，摻雜類(lèi)型為p型，摻雜濃度為1014cm-3的GeOI襯底片101，頂層Ge的厚度為50μm；

(1b)如圖3b所示，采用化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱(chēng)CVD)的方法，在GeOI襯底上淀積一層40nm厚度的第一SiO2層201；采用化學(xué)氣相淀積的方法，在SiO2層淀積一層2μm厚度的第一Si3N4/SiN層202；

步驟2，隔離制備步驟：

(2a)如圖3c所示，通過(guò)光刻工藝在上述保護(hù)層上形成隔離區(qū)，濕法刻蝕隔離區(qū)第一Si3N4/SiN層202，形成隔離區(qū)圖形；采用干法刻蝕，在隔離區(qū)形成寬5μm，深為50μm的深隔離槽301；

(2b)如圖3d所示，采用CVD的方法，淀積SiO2 401將該深隔離槽填滿(mǎn)；

(2c)如圖3e所示，采用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱(chēng)CMP)方法，去除表面第一Si3N4/SiN層202和第一SiO2層201，使GeOI襯底表面平整；

步驟3，P、N區(qū)深槽制備步驟：

(3a)如圖3f所示，采用CVD方法，在襯底上連續(xù)淀積兩層材料，第一層為300nm厚度的第二SiO2層601，第二層為600nm厚度的第二Si3N4/SiN層602；

(3b)如圖3g所示，光刻P、N區(qū)深槽，濕法刻蝕P、N區(qū)第二Si3N4/SiN層602和第二SiO2層601，形成P、N區(qū)圖形；采用干法刻蝕，在P、N區(qū)形成寬4μm，深5μm的深槽701，P、N區(qū)槽的長(zhǎng)度根據(jù)在所制備的天線中的應(yīng)用情況而確定；

(3c)如圖3h所示，在850℃下，高溫處理10分鐘，氧化槽內(nèi)壁形成氧化層801；

(3d)如圖3i所示，利用濕法刻蝕工藝去除P、N區(qū)槽內(nèi)壁的氧化層801，以使P、N區(qū)槽內(nèi)壁平整。

步驟4，P、N接觸區(qū)制備步驟：

(4a)如圖3j所示，光刻P區(qū)深槽，采用帶膠離子注入的方法對(duì)P區(qū)槽側(cè)壁進(jìn)行p+注入，使側(cè)壁上形成薄的p+有源區(qū)1001，濃度達(dá)到0.5×1020cm-3，除掉光刻膠；

(4b)光刻N(yùn)區(qū)深槽，采用帶膠離子注入的方法對(duì)N區(qū)槽側(cè)壁進(jìn)行n+注入，使側(cè)壁上形成薄的n+有源區(qū)1002，濃度達(dá)到0.5×1020cm-3，除掉光刻膠；

(4c)如圖3k所示，采用CVD的方法，在P、N區(qū)槽中淀積多晶硅1101，并將溝槽填滿(mǎn)；

(4d)如圖3l所示，采用CMP，去除表面多晶硅1101與第二Si3N4/SiN層602，使表面平整；

(4e)如圖3m所示，采用CVD的方法，在表面淀積一層多晶硅1301，厚度為200～500nm；

(4f)如圖3n所示，光刻P區(qū)有源區(qū)，采用帶膠離子注入方法進(jìn)行p+注入，使P區(qū)有源區(qū)摻雜濃度達(dá)到0.5×1020cm-3，去除光刻膠，形成P接觸1401；

(4g)光刻N(yùn)區(qū)有源區(qū)，采用帶膠離子注入方法進(jìn)行n+注入，使N區(qū)有源區(qū)摻雜濃度為0.5×1020cm-3，去除光刻膠，形成N接觸1402；

(4h)如圖3o所示，采用濕法刻蝕，刻蝕掉P、N接觸區(qū)以外的多晶硅1301，形成P、N接觸區(qū)；

(4i)如圖3p所示，采用CVD的方法，在表面淀積SiO21601，厚度為800nm；

(4j)在1000℃，退火1分鐘，使離子注入的雜質(zhì)激活、并且推進(jìn)多晶鍺中雜質(zhì)；

步驟5，構(gòu)成PIN二極管步驟：

(5a)如圖3q所示，在P、N接觸區(qū)光刻引線孔1701；

(5b)如圖3r所示，襯底表面濺射金屬，在750℃合金形成金屬硅化物1801，并刻蝕掉表面的金屬；

(5c)襯底表面濺射金屬，光刻引線；

(5d)如圖3s所示，淀積Si3N4/SiN形成鈍化層1901，光刻PAD，形成PIN二極管，作為制備可重構(gòu)多層全息天線材料。

本實(shí)施例中，上述各種工藝參數(shù)均為舉例說(shuō)明，依據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)手段所做的變換均為本申請(qǐng)之保護(hù)范圍。

本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的pin二極管，首先，所使用的鍺材料，由于其高遷移率和大載流子壽命的特性，提高了pin二極管的固態(tài)等離子體濃度；另外，Ge基pin二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的深槽刻蝕的多晶硅鑲嵌工藝，該工藝能夠提供突變結(jié)pi與ni結(jié)，并且能夠有效地提高pi結(jié)、ni結(jié)的結(jié)深，使固態(tài)等離子體的濃度和分布的可控性增強(qiáng)，有利于制備出高性能的等離子天線；其次，鍺材料由于其氧化物GeO熱穩(wěn)定性差的特性，P區(qū)和N區(qū)深槽側(cè)壁平整化的處理可在高溫環(huán)境自動(dòng)完成，簡(jiǎn)化了材料的制備方法；再次，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的Ge基pin二極管采用了一種基于刻蝕的深槽介質(zhì)隔離工藝，有效地提高了器件的擊穿電壓，抑制了漏電流對(duì)器件性能的影響。

綜上所述，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明固態(tài)等離子pin二極管及其制備方法的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。