[发明专利]GaAs基固态等离子体PiN二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种GaAs基固态等离子体PiN二极管的制备方法，其特征在于，包括：

(a)选取某一晶向的GeOI衬底，在所述GeOI衬底上淀积GaAs层并设置隔离区；

(b)刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽，所述P型沟槽和所述N型沟槽的深度小于所述衬底的顶层GaAs的厚度；

(c)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内采用离子注入形成第一P型有源区和第一N型有源区；

(d)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入在所述衬底的顶层GaAs内形成第二P型有源区和第二N型有源区；以及

(e)在所述衬底上形成引线，以完成所述GaAs基固态等离子体PiN二极管的制备。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在GeOI衬底上淀积一层GaAs并设置隔离区，包括：

(a1)在所述GeOI衬底表面利用MOCVD淀积GaAs层；

(a2)在所述GaAs表面形成第一保护层；

(a3)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；

(a4)利用干法刻蚀工艺在所述第一隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述衬底的顶层Ge的厚度；

(a5)填充所述隔离槽以形成所述固态等离子体PiN二极管的所述隔离区。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一保护层包括第一SiO₂层和第一SiN层；相应地，步骤(a2)包括：

(a21)在所述GaAs表面生成SiO₂材料以形成第一SiO₂层；

(a22)在所述第一SiO₂层表面生成SiN材料以形成第一SiN层。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：

(b1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；

(b2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；

(b3)利用干法刻蚀工艺在所述第二隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第二保护层及所述GeOI衬底以形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二保护层包括第二SiO₂层和第二SiN层；相应地，步骤(b1)包括：

(b11)在所述GeOI衬底表面生成SiO₂材料以形成第二SiO₂层；

(b12)在所述第二SiO₂层表面生成SiN材料以形成第二SiN层。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：

(c1)氧化所述P型沟槽和所述N型沟槽以使所述P型沟槽和所述N型沟槽的内壁形成氧化层；

(c2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的氧化层以完成所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的平整化；

(c3)对所述P型沟槽和所述N型沟槽进行离子注入以形成所述第一P型有源区和所述第一N型有源区，所述第一N型有源区为沿离子扩散方向距所述N型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域，所述第一P型有源区为沿离子扩散方向距所述P型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(c3)包括：

(c31)光刻所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(c32)采用带胶离子注入的方法对所述P型沟槽和所述N型沟槽分别注入P型杂质和N型杂质以形成第一P型有源区和第一N型有源区；

(c33)去除光刻胶。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括：

(d1)利用多晶硅填充所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(d2)平整化处理所述衬底后，在所述衬底上形成多晶硅层；

(d3)光刻所述多晶硅层，并采用带胶离子注入的方法对所述P型沟槽和所述N型沟槽所在位置分别注入P型杂质和N型杂质以形成第二P型有源区和第二N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区；

(d4)去除光刻胶；

(d5)利用湿法刻蚀去除所述P型接触区和所述N型接触区以外的所述多晶硅层。