[发明专利]GaAs基固态等离子体PiN二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种GaAs基固态等离子体PiN二极管及其制备方法。

背景技术

目前，国内外应用于等离子可重构天线的PiN二极管采用的材料均为体硅材料，此材料存在本征区载流子迁移率较低问题，影响PiN二极管本征区载流子浓度，进而影响其固态等离子体浓度；并且该结构的P区与N区大多采用注入工艺形成，此方法要求注入剂量和能量较大，对设备要求高，且与现有工艺不兼容；而采用扩散工艺，虽结深较深，但同时P区与N区的面积较大，集成度低，掺杂浓度不均匀，影响PiN二极管的电学性能，导致固态等离子体浓度和分布的可控性差。

因此，选择何种材料及工艺来制作一种固态等离子体PiN二极管以应用于固态等离子天线就变得尤为重要。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种GaAs基固态等离子体PiN二极管及其制备方法。

具体地，本发明实施例提出的一种GaAs基固态等离子体PiN二极管的制备方法，所述固态等离子体PiN二极管用于制作固态等离子天线，所述制备方法包括步骤：

(a)选取某一晶向的GeOI衬底，在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。

在上述实施例的基础上，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。

在上述实施例的基础上，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。

在上述实施例的基础上，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。

在上述实施例的基础上，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。

在上述实施例的基础上，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。

在上述实施例的基础上，步骤(c3)包括：

(c31)光刻所述P型沟槽和所述N型沟槽；