本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域，特別涉及一種高功率pin二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

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)。

但是當(dāng)前絕大多數(shù)的研究只限于氣態(tài)等離子體天線，對(duì)固態(tài)等離子體天線的研究幾乎還是空白。而固態(tài)等離子體一般存在于半導(dǎo)體器件中，無(wú)需像氣態(tài)等離子那樣用介質(zhì)管包裹，具有更好的安全性和穩(wěn)定性。

橫向pin二極管是產(chǎn)生固態(tài)等離子體的重要半導(dǎo)體器件。經(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)等離子pin二極管在加直流偏壓時(shí)，直流電流會(huì)在其表面形成自由載流子組成的固態(tài)等離子體，該等離子體具有類金屬特性，使得該等離子體可以接收、輻射和反射電磁波，其輻射特性與表面等離子體的微波傳輸特性、濃度及分布密切相關(guān)。

目前所研究的pin二極管在加直流偏壓時(shí)，本征區(qū)內(nèi)的載流子分布會(huì)不均勻，本征區(qū)內(nèi)深度越深的地方載流子濃度越低，使得等離子體區(qū)域在傳輸和輻射電磁波時(shí)性能衰減，而且這種二極管的功率密度低，使得現(xiàn)有的pin二極管的應(yīng)用受到了很大的限制。

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)明提出一種高功率pin二極管及其制備方法。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種高功率pin二極管的制備方法，包括：

(a)選取soi襯底；

(b)利用刻蝕工藝刻蝕所述soi襯底以在待制備的所述pin二極管兩側(cè)形成第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)溝槽；

(c)利用原位摻雜工藝在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第一指定區(qū)域分別形成第一p區(qū)和第二p區(qū)；

(d)利用原位摻雜工藝在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第二指定區(qū)域分別形成第一n區(qū)和第二n區(qū)；

(e)利用cmp工藝對(duì)包括所述soi襯底、所述第一p區(qū)、所述第二p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)的整個(gè)器件進(jìn)行表面平整化處理；

(f)在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第三指定區(qū)域制作引線以完成所述pin二極管的制備。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(a)包括：

選取摻雜濃度為1×10¹⁴～9×10¹⁴cm^-3，晶向?yàn)?100)的p型soi襯底，且其頂層材料為厚度為100μm的多晶硅。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(b)包括：

(b1)利用cvd工藝，在所述soi襯底上淀積sin材料以形成保護(hù)層；(b2)利用光刻工藝，在所述保護(hù)層表面形成第一有源區(qū)溝槽圖形；

(b3)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述保護(hù)層及所述soi襯底以在所述soi襯底內(nèi)形成所述第一有源區(qū)溝槽；

(b4)利用光刻工藝，在所述保護(hù)層表面形成第二有源區(qū)溝槽圖形；

(b5)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述保護(hù)層及所述soi襯底以在所述soi襯底內(nèi)形成所述第二有源區(qū)溝槽。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(c)包括：

(c1)利用cvd工藝，在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽表面生長(zhǎng)第一sio2層；

(c2)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第一指定區(qū)域處的所述第一sio2層；(c3)利用原位摻雜工藝，在所述第一指定區(qū)域處生長(zhǎng)形成第一p區(qū)和所述第二p區(qū)；

(c4)利用干法刻蝕工藝，對(duì)所述第一p區(qū)及所述第二p區(qū)進(jìn)行平整化處理；

(c5)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第一sio2層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(c1)之前還包括：

(c11)利用氧化工藝，對(duì)所述第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)溝槽的側(cè)壁進(jìn)行氧化以形成氧化層；

(c12)利用濕法刻蝕工藝，刻蝕所述氧化層以完成所述第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)側(cè)壁的平坦化處理。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(d)包括：

(d1)利用cvd工藝，在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽表面生長(zhǎng)第二sio2層；

(d2)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第二指定區(qū)域的所述第二sio2層；

(d3)利用原位摻雜工藝，在所述第二指定區(qū)域生長(zhǎng)形成所述第一n區(qū)和所述第二n區(qū)；

(d4)利用干法刻蝕工藝，對(duì)所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)進(jìn)行平整化處理；

(d5)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第二sio2層。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟(f)之前還包括：

(x1)利用cvd工藝，在包括所述soi襯底、所述第一p區(qū)、所述第二p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)的整個(gè)器件表面淀積第三sio2層；

(x2)利用退火工藝，在950～1150℃溫度下，對(duì)所述第一p區(qū)、所述p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)進(jìn)行雜質(zhì)激活處理；

(x3)利用刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層在所述第二有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)區(qū)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(x3)包括：

(x31)利用光刻工藝，在所述第三sio2層表面形成第一有源區(qū)溝槽圖形；(x32)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層；

(x33)利用光刻工藝，在所述第三sio2層表面形成側(cè)壁保護(hù)區(qū)圖形；

(x34)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層以在所述第二有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成所述側(cè)壁保護(hù)區(qū)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，步驟(f)包括：

(f1)利用光刻工藝，在所述第三指定區(qū)域形成引線孔；

(f2)利用濺射工藝，在所述引線孔位置濺射金屬以形成所述引線；

(f3)鈍化處理并光刻pad以形成所述pin二極管。

本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種高功率pin二極管，由上述實(shí)施例中的任一項(xiàng)所述的方法制備形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明采用兩層溝槽設(shè)計(jì)，在加直流偏壓時(shí)，本征區(qū)內(nèi)的載流子分布更加均勻，極大地改善了器件性能。

2)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，可行性高。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高功率pin二極管的制備方法流程圖；

圖2a-圖2r為本發(fā)明實(shí)施例的一種高功率pin二極管的制備方法示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高功率pin二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

請(qǐng)參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高功率pin二極管的制備方法流程圖，其中，所述制備方法包括：

(a)選取soi襯底；

(b)利用刻蝕工藝刻蝕所述soi襯底以在待制備的所述pin二極管兩側(cè)形成第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)溝槽；

(c)利用原位摻雜工藝在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第一指定區(qū)域分別形成第一p區(qū)和第二p區(qū)；

(d)利用原位摻雜工藝在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第二指定區(qū)域分別形成第一n區(qū)和第二n區(qū)；

(e)利用cmp工藝對(duì)包括所述soi襯底、所述第一p區(qū)、所述第二p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)的整個(gè)器件進(jìn)行表面平整化處理；

(f)在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽的第三指定區(qū)域制作引線以完成所述pin二極管的制備。

優(yōu)選地，步驟(a)可以包括：

選取摻雜濃度為1×10¹⁴～9×10¹⁴cm^-3，晶向?yàn)?100)的p型soi襯底，且其頂層材料為厚度為100μm的多晶硅。

優(yōu)選地，步驟(b)可以包括：

(b1)利用cvd工藝，在所述soi襯底上淀積sin材料以形成保護(hù)層；(b2)利用光刻工藝，在所述保護(hù)層表面形成第一有源區(qū)溝槽圖形；

(b3)利用干法刻蝕工藝刻蝕所述保護(hù)層及所述soi襯底以在所述soi襯底內(nèi)形成所述第一有源區(qū)溝槽；

(b4)利用光刻工藝，在所述保護(hù)層表面形成第二有源區(qū)溝槽圖形；

(b5)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述保護(hù)層及所述soi襯底以在所述soi襯底內(nèi)形成所述第二有源區(qū)溝槽。

優(yōu)選地，步驟(c)可以包括：

(c1)利用cvd工藝，在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽表面生長(zhǎng)第一sio2層；

(c2)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第一指定區(qū)域處的所述第一sio2層；(c3)利用原位摻雜工藝，在所述第一指定區(qū)域處生長(zhǎng)形成第一p區(qū)和所述第二p區(qū)；

(c4)利用干法刻蝕工藝，對(duì)所述第一p區(qū)及所述第二p區(qū)進(jìn)行平整化處理；

(c5)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第一sio2層。

優(yōu)選地，在步驟(c1)之前還可以包括：

(c11)利用氧化工藝，對(duì)所述第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)溝槽的側(cè)壁進(jìn)行氧化以形成氧化層；

(c12)利用濕法刻蝕工藝，刻蝕所述氧化層以完成所述第一有源區(qū)溝槽和第二有源區(qū)側(cè)壁的平坦化處理。

優(yōu)選地，步驟(d)可以包括：

(d1)利用cvd工藝，在所述第一有源區(qū)溝槽和所述第二有源區(qū)溝槽表面生長(zhǎng)第二sio2層；

(d2)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第二指定區(qū)域的所述第二sio2層；

(d3)利用原位摻雜工藝，在所述第二指定區(qū)域生長(zhǎng)形成所述第一n區(qū)和所述第二n區(qū)；

(d4)利用干法刻蝕工藝，對(duì)所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)進(jìn)行平整化處理；

(d5)利用濕法刻蝕工藝，去除所述第二sio2層。

優(yōu)選地，在步驟(f)之前還可以包括：

(x1)利用cvd工藝，在包括所述soi襯底、所述第一p區(qū)、所述第二p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)的整個(gè)器件表面淀積第三sio2層；

(x2)利用退火工藝，在950～1150℃溫度下，對(duì)所述第一p區(qū)、所述p區(qū)、所述第一n區(qū)及所述第二n區(qū)進(jìn)行雜質(zhì)激活處理；

(x3)利用刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層在所述第二有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成側(cè)壁保護(hù)區(qū)。

優(yōu)選地，步驟(x3)可以包括：

(x31)利用光刻工藝，在所述第三sio2層表面形成第一有源區(qū)溝槽圖形；(x32)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層；

(x33)利用光刻工藝，在所述第三sio2層表面形成側(cè)壁保護(hù)區(qū)圖形；

(x34)利用干法刻蝕工藝，刻蝕所述第三sio2層以在所述第二有源區(qū)溝槽側(cè)壁形成所述側(cè)壁保護(hù)區(qū)。

優(yōu)選地，步驟(f)可以包括：

(f1)利用光刻工藝，在所述第三指定區(qū)域形成引線孔；

(f2)利用濺射工藝，在所述引線孔位置濺射金屬以形成所述引線；

(f3)鈍化處理并光刻pad以形成所述pin二極管。

本實(shí)施例，通過(guò)采用兩層溝槽設(shè)計(jì)，在加直流偏壓時(shí)，本征區(qū)內(nèi)的載流子分布更加均勻，極大地改善了器件性能。

實(shí)施例2：

請(qǐng)參照?qǐng)D2a-圖2r，圖2a-圖2r為本發(fā)明實(shí)施例的一種高功率pin二極管的制備方法示意圖，該制備方法包括如下步驟：

請(qǐng)參照?qǐng)D2a-圖2r，圖2a-圖2r為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種橫向雙溝道功率pin二極管的制備方法示意圖，該制備方法包括如下步驟：

第1步、選取soi襯底001，如圖2a所示；

第2步、利用cvd工藝，在soi襯底001上生長(zhǎng)氮化硅層002，如圖2b所示；

第3步、利用光刻工藝，在氮化硅層002表面形成溝槽圖形區(qū)域；利用干法刻蝕工藝，在溝槽圖形區(qū)域刻蝕氮化硅層002和soi襯底001，形成第一有源區(qū)溝槽003和第二有源區(qū)溝槽004，如圖2c所示；

第4步、氧化第一有源區(qū)溝槽003及第二有源區(qū)溝槽004四周側(cè)壁形成氧化層005，如圖2d所示；

第5步、利用濕法刻蝕工藝，刻蝕氧化層005，使第一有源區(qū)溝槽003及第二有源區(qū)溝槽004平整化，如圖2e所示；

第6步、利用cvd工藝，在整個(gè)材料表面生長(zhǎng)第一sio2層006，如圖2f所示；

第7步、利用濕法刻蝕工藝，選擇性刻蝕第一sio2層006，形成p型有源區(qū)待生長(zhǎng)區(qū)域，如圖2g所示；

第8步、利用原位摻雜工藝，在p型有源區(qū)待生長(zhǎng)區(qū)域生長(zhǎng)第一p區(qū)007和第二p區(qū)008，如圖2h所示；

第9步、利用干法刻蝕工藝，對(duì)第一p區(qū)007及第二p區(qū)008的表面進(jìn)行平整化處理；利用濕法刻蝕工藝，去除第一sio2層006，如圖2i所示；第10步、利用cvd工藝，在整個(gè)材料表面生長(zhǎng)第二sio2層009，如圖2j所示；

第11步、利用濕法刻蝕工藝，選擇性刻蝕第二sio2層009，形成n型有源區(qū)待生長(zhǎng)區(qū)域，如圖2k所示；

第12步、利用原位摻雜工藝，在n型有源區(qū)待生長(zhǎng)區(qū)域生長(zhǎng)第一n區(qū)010和第二n區(qū)011，如圖2l所示；

第13步、利用干法刻蝕工藝，對(duì)第一n區(qū)010及第二n區(qū)011的表面進(jìn)行平整化處理；利用濕法刻蝕工藝去除第二sio2層009，如圖2m所示；第14步、利用cmp工藝去除氮化硅層002和襯底表面的部分多晶硅層，使整個(gè)材料表面平整化，如圖2n所示；

第15步、利用cvd工藝，在包括soi襯底001的整個(gè)材料的表面生長(zhǎng)第三sio2層012，如圖2o所示；

第16步、在950-1150℃溫度下，利用退火工藝，激活第一p區(qū)007、第二p區(qū)008、第一n區(qū)010及第二n區(qū)011中的雜質(zhì)；

第17步、利用濕法刻蝕工藝，選擇性刻蝕所述第三sio2層，形成引線孔013，如圖2p所示；

第18步、在引線孔013的區(qū)域?yàn)R射au材料，形成引線014，如圖2q所示；

第19步、在包括引線014的整個(gè)材料的表面生長(zhǎng)氮化硅鈍化層015，如圖2r所示。

實(shí)施例三

請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高功率pin二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光管采用上述如圖2a-圖2r所示的制備方法制成。具體地，所述二極管包括：soi襯底301、第一p區(qū)302、第二p區(qū)303、第一n區(qū)304、第二n區(qū)305、引線306及氮化硅鈍化層307。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。