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，尤其涉及一種偶極子天線中的具備SiO2保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無線通信技術(shù)在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。無線通信利用無線電波進(jìn)行工作，而無線電波的接收和發(fā)送靠天線完成，天線的性能直接影響整個無線通信系統(tǒng)。

傳統(tǒng)金屬天線由于其重量和體積都相對較大，設(shè)計制作不靈活，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，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。

然而目前的頻率可重構(gòu)微帶天線的各部分有互耦影響，頻率跳變慢，饋源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隱身性能不佳，剖面高，集成加工的難度高。

因此，用何種材料如何制作一種體積小、剖面低，結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的可重構(gòu)天線就變得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提出一種可重構(gòu)偶極子天線的具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明的實施例提供了一種偶極子天線中的具備SiO2保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法，其中，所述偶極子天線包括：SOI襯底(1)、第一天線臂(2)、第二天線臂(3)和同軸饋線(4)；所述第一天線臂(2)和第二天線臂(3)包括多個具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管串，所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管串由依次首尾相連的具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管構(gòu)成，所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制造方法包括如下步驟：

(a)選取SOI襯底；刻蝕SOI襯底形成有源區(qū)溝槽；

(b)利用氧化工藝，對所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化以在所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成氧化層；

(c)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層以完成對所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁的平整化；

(d)對所述有源區(qū)溝槽利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區(qū)和N區(qū)；

(e)光刻引線孔并金屬化處理以形成所述SiO2保護(hù)層的SPiN二極管。

其中，對于步驟(a)，采用SOI襯底的原因在于，對于偶極子天線，由于其需要良好的微波特性，而SPiN二極管為了滿足這個需求，需要具備良好的載流子即固態(tài)等離子體的限定能力，而二氧化硅(SiO₂)能夠?qū)⑤d流子即固態(tài)等離子體限定在頂層硅中，所以優(yōu)選采用SOI作為SPiN二極管的襯底。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述偶極子天線還包括直流偏置線，所述直流偏置線采用化學(xué)氣相淀積的方法固定于SOI襯底上；其中，所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)分別設(shè)置于所述同軸饋線(4)的兩側(cè)。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一天線臂(2)包括依次串接的第一SPiN二極管串(w1)、第二SPiN二極管串(w2)及第三SPiN二極管串(w3)，所述第二天線臂(3)包括依次串接的第四SPiN二極管串(w4)、第五SPiN二極管串(w5)及第六SPiN二極管串(w6)；

其中，所述第一SPiN二極管串(w1)的長度等于所述第六SPiN二極管串(w6)的長度，所述第二SPiN二極管串(w2)的長度等于所述第五SPiN二極管串(w5)的長度，所述第三SPiN二極管串(w3)的長度等于所述第四SPiN二極管串(w4)的長度。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(a)包括：

(a1)利用CVD工藝，在所述SOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(a2)采用第一掩膜版，利用光刻工藝在所述第一保護(hù)層上形成有源區(qū)圖形；

(a3)利用干法刻蝕工藝，在所述有源區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護(hù)層及所述SOI襯底的頂層Si層從而形成有所述有源區(qū)溝槽。

進(jìn)一步的，步驟(d)包括：

(d1)在整個襯底表面淀積第二保護(hù)層；

(d2)采用第二掩膜板，利用光刻工藝在所述第二保護(hù)層表面形成P區(qū)圖形；

(d3)利用濕法刻蝕工藝去除P區(qū)圖形上的所述第二保護(hù)層；

(d4)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積P型Si材料形成所述P區(qū)；

(d5)在整個襯底表面淀積第三保護(hù)層；

(d6)采用第三掩膜板，利用光刻工藝在所述第三保護(hù)層表面形成N區(qū)圖形；

(d7)利用濕法刻蝕工藝去除N區(qū)圖形上的所述第三保護(hù)層；

(d8)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積N型Si材料形成所述N區(qū)。

需要說明的是：常規(guī)制作SPiN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SPiN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。

采用原位摻雜能夠避免離子注入等方式帶來的不利影響，且能夠通過控制氣體流量來控制材料的摻雜濃度，更有利于獲得陡峭的摻雜界面，從而獲得更好的器件性能。

進(jìn)一步的，步驟(d4)包括：

(d41)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積P型Si材料；

(d42)采用第四掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述P型Si材料以在所述有源區(qū)溝槽的側(cè)壁形成所述P區(qū)；

(d43)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第二保護(hù)層。

進(jìn)一步的，步驟(d8)包括：

(d81)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積N型Si材料；

(d82)采用第五掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述N型Si材料以在所述有源區(qū)溝槽的另一側(cè)壁形成所述N區(qū)；

(d83)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第三保護(hù)層。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(e)包括：

(e1)采用第六掩膜版，利用光刻工藝在所述第四保護(hù)層表面形成引線孔圖形；

(e2)利用各向異性刻蝕工藝刻蝕所述第四保護(hù)層形成所述引線孔；

(e3)對所述引線孔濺射金屬材料；

(e4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管。

由上可知，本發(fā)明實施例通過采用原位摻雜能夠避免離子注入等方式帶來的不利影響，使得在有源區(qū)內(nèi)可獲得均勻的摻雜，且能夠通過控制氣體流量來控制材料的摻雜濃度，更有利于獲得陡峭的摻雜界面，從而獲得更好的器件性能。原位摻雜同時也可以得到比較深的結(jié)深，可根據(jù)器件需要來制作相應(yīng)的有源區(qū)，而離子注入工藝只能制作比較淺的有源區(qū)。相比于其他形式的二極管工藝，采用具有SiO₂保護(hù)層的制作工藝可很大程度上簡化二極管的制作流程，使得這種二極管制作更加簡單。該SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管等離子可重構(gòu)天線可以是由SOI基SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管按陣列排列組合而成，利用外部控制陣列中的SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管選擇性導(dǎo)通，使該陣列形成動態(tài)固態(tài)等離子體條紋、具備天線的功能，對特定電磁波具有發(fā)射和接收功能，并且該天線可通過陣列中SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的選擇性導(dǎo)通，改變固態(tài)等離子體條紋形狀及分布，從而實現(xiàn)天線的重構(gòu)，在國防通訊與雷達(dá)技術(shù)方面具有重要的應(yīng)用前景。

通過以下參考附圖的詳細(xì)說明，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，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因為其應(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明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。

附圖說明

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

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種偶極子天線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制作方法流程圖；

圖3a-圖3r為本發(fā)明實施例提供的一種具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

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)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明一種偶極子天線中的具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實施方案的額部分和特征。本發(fā)明的實施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實施例一

本發(fā)明的實施例提供了一種偶極子天線中的具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制備方法，其中，所述偶極子天線包括：SOI襯底(1)、第一天線臂(2)、第二天線臂(3)和同軸饋線(4)；所述第一天線臂(2)和第二天線臂(3)包括多個具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管串，所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管串由依次首尾相連的具備SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管構(gòu)成，所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的制造方法包括如下步驟：

(f)選取SOI襯底；刻蝕SOI襯底形成有源區(qū)溝槽；

(g)利用氧化工藝，對所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁進(jìn)行氧化以在所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成氧化層；

(h)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層以完成對所述有源區(qū)溝槽側(cè)壁的平整化；

(i)對所述有源區(qū)溝槽利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區(qū)和N區(qū)；

(j)光刻引線孔并金屬化處理以形成所述SiO2保護(hù)層的SPiN二極管。

其中，對于步驟(a)，采用SOI襯底的原因在于，對于偶極子天線，由于其需要良好的微波特性，而SPiN二極管為了滿足這個需求，需要具備良好的載流子即固態(tài)等離子體的限定能力，而二氧化硅(SiO₂)能夠?qū)⑤d流子即固態(tài)等離子體限定在頂層硅中，所以優(yōu)選采用SOI作為SPiN二極管的襯底。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述偶極子天線還包括直流偏置線，所述直流偏置線采用化學(xué)氣相淀積的方法固定于SOI襯底上；其中，所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)分別設(shè)置于所述同軸饋線(4)的兩側(cè)。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一天線臂(2)包括依次串接的第一SPiN二極管串(w1)、第二SPiN二極管串(w2)及第三SPiN二極管串(w3)，所述第二天線臂(3)包括依次串接的第四SPiN二極管串(w4)、第五SPiN二極管串(w5)及第六SPiN二極管串(w6)；

其中，所述第一SPiN二極管串(w1)的長度等于所述第六SPiN二極管串(w6)的長度，所述第二SPiN二極管串(w2)的長度等于所述第五SPiN二極管串(w5)的長度，所述第三SPiN二極管串(w3)的長度等于所述第四SPiN二極管串(w4)的長度。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(a)包括：

(a1)利用CVD工藝，在所述SOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(a2)采用第一掩膜版，利用光刻工藝在所述第一保護(hù)層上形成有源區(qū)圖形；

(a3)利用干法刻蝕工藝，在所述有源區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護(hù)層及所述SOI襯底的頂層Si層從而形成有所述有源區(qū)溝槽。

進(jìn)一步的，步驟(d)包括：

(d1)在整個襯底表面淀積第二保護(hù)層；

(d2)采用第二掩膜板，利用光刻工藝在所述第二保護(hù)層表面形成P區(qū)圖形；

(d3)利用濕法刻蝕工藝去除P區(qū)圖形上的所述第二保護(hù)層；

(d4)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積P型Si材料形成所述P區(qū)；

(d5)在整個襯底表面淀積第三保護(hù)層；

(d6)采用第三掩膜板，利用光刻工藝在所述第三保護(hù)層表面形成N區(qū)圖形；

(d7)利用濕法刻蝕工藝去除N區(qū)圖形上的所述第三保護(hù)層；

(d8)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積N型Si材料形成所述N區(qū)。

需要說明的是：常規(guī)制作SPiN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SPiN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。

采用原位摻雜能夠避免離子注入等方式帶來的不利影響，且能夠通過控制氣體流量來控制材料的摻雜濃度，更有利于獲得陡峭的摻雜界面，從而獲得更好的器件性能。

進(jìn)一步的，步驟(d4)包括：

(d41)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積P型Si材料；

(d42)采用第四掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述P型Si材料以在所述有源區(qū)溝槽的側(cè)壁形成所述P區(qū)；

(d43)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第二保護(hù)層。

進(jìn)一步的，步驟(d8)包括：

(d81)利用原位摻雜工藝，在所述有源區(qū)溝槽內(nèi)淀積N型Si材料；

(d82)采用第五掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述N型Si材料以在所述有源區(qū)溝槽的另一側(cè)壁形成所述N區(qū)；

(d83)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第三保護(hù)層。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(e)包括：

(e1)采用第六掩膜版，利用光刻工藝在所述第四保護(hù)層表面形成引線孔圖形；

(e2)利用各向異性刻蝕工藝刻蝕所述第四保護(hù)層形成所述引線孔；

(e3)對所述引線孔濺射金屬材料；

(e4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管。

本發(fā)明實施例利用原位摻雜工藝能夠制備并提供適用于形成固態(tài)等離子天線的高性能具有SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管。

實施例二

請參見圖3a-圖3r，圖3a-圖3r為本發(fā)明實施例的一種具有SiO₂保護(hù)層的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法示意圖，在上述實施例一的基礎(chǔ)上，以制備溝道長度為22nm(固態(tài)等離子區(qū)域長度為100微米)的具有SiO₂保護(hù)層的固態(tài)等離子pin二極管為例進(jìn)行詳細(xì)說明，具體步驟如下：

S10、選取SOI襯底。

請參見圖3a，該SOI襯底101的晶向為(100)，另外，該SOI襯底101的摻雜類型為p型，摻雜濃度為10¹⁴cm^-3的，頂層Si的厚度例如為20μm。

S20、在所述SOI襯底表面淀積一層氮化硅。

請參見圖3b，采用化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡稱CVD)的方法，在SOI襯底101上淀積氮化硅層201。

S30、刻蝕SOI襯底形成有源區(qū)溝槽。

請參見圖3c-1，利用光刻工藝在所述氮化硅層上形成有源區(qū)圖形，利用干法刻蝕工藝在所述有源區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述保護(hù)層及頂層硅從而形成有源區(qū)301，俯視圖請參見圖3c-2。

S40、有源區(qū)四周平坦化處理。

請參見圖3d-1，氧化所述有源區(qū)的四周側(cè)壁以使所述有源區(qū)的四周側(cè)壁形成氧化層401，俯視圖請參見圖3d-2；

請參見圖3e-1，利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述有源區(qū)的四周側(cè)壁氧化層以完成所述有源區(qū)的四周側(cè)壁平坦化，俯視圖請參見2e2。

S50、在所述襯底表面淀積一層SiO₂。

請參見圖3f，利用CVD方法在所述襯底上淀積一層二氧化硅601。

S60、光刻所述SiO₂層。

請參見圖3g，利用光刻工藝在所述SiO₂層上形成P區(qū)圖形，利用濕法刻蝕工藝去除P區(qū)圖形上的SiO₂層。

S70、形成P區(qū)。

請參見圖3h，具體做法可以是：利用原位摻雜的方法，在所述SOI襯底表面的P區(qū)圖形上淀積p型硅形成P區(qū)801，通過控制氣體流量來控制P區(qū)的摻雜濃度。

S80、平整化襯底表面。

請參見圖3i，具體做法可以是：先利用干法刻蝕工藝使P區(qū)表面平整化，再利用濕法刻蝕工藝去除襯底表面的SiO₂層。

S90、在所述襯底表面淀積一層SiO₂。

請參見圖3j，具體做法可以是：利用CVD方法在所述襯底表面淀積二氧化硅層1001。

S100、光刻所述SiO₂層。

請參見圖3k，利用光刻工藝在所述SiO₂層上形成N區(qū)圖形；利用濕法刻蝕工藝去除N區(qū)上的SiO₂層。

S110、形成N區(qū)。

請參見圖3l，利用原位摻雜的方法，在所述SOI襯底表面的N區(qū)圖形上淀積n型硅形成N區(qū)1201，通過控制氣體流量來控制N區(qū)的摻雜濃度。

S120、平整化襯底表面。

請參見圖3m，先利用干法刻蝕工藝使N區(qū)表面平整化，再利用濕法刻蝕工藝去除襯底表面的SiO₂層。

S130、襯底表面平坦化。

請參見圖3n，可以利用CMP的方法，去除所述襯底表面的氮化硅層和多晶硅，從而使襯底表面平整化。

S140、淀積二氧化硅。

請參見圖3o，利用CVD方法在襯底表面淀積一層二氧化硅1501并將有源區(qū)溝槽填滿。

S150、雜質(zhì)激活。

在950-1150℃，退火0.5～2分鐘，使離子注入的雜質(zhì)激活、并且推進(jìn)有源區(qū)中雜質(zhì)。

S160、在P、N接觸區(qū)光刻引線孔。

請參照圖3p，在二氧化硅(SiO2)層上光刻引線孔1601。

S170、形成引線。

請參照圖3q，可以在襯底表面濺射金屬，合金化形成金屬硅化物，并刻蝕掉表面的金屬；再在襯底表面濺射金屬1701，光刻引線，并將引線連接。

S180、鈍化處理，光刻PAD。

請參照圖3r，可以通過淀積氮化硅(SiN)形成鈍化層1801，光刻PAD。最終形成SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管，作為制備固態(tài)等離子天線材料。

實施例三

請參照圖4，圖4為本發(fā)明實施例的SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖。該SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管采用上述如圖1所示的制備方法制成。具體地，該SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管在SOI襯底301上制備形成，且pin二極管的P區(qū)303、N區(qū)304以及橫向位于該P區(qū)303和該N區(qū)304之間的i區(qū)均位于該SOI襯底的頂層Si層302內(nèi)。

綜上所述，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明SiO₂保護(hù)層的SPiN二極管及其制備方法的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(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)。