[发明专利]SiGe-Si-SiGe异质Ge基固态等离子体PiN二极管的制备方法及其器件

权利要求书

1.一种SiGe-Si-SiGe异质Ge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GeOI衬底，其中，所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度为50μm；

(b)在所述GeOI衬底内设置隔离区；

(b1)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；

(b2)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；

(b3)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GeOI衬底的顶层Ge的厚度；

(b4)填充所述隔离槽以形成所述Ge基固态等离子体PiN二极管的所述隔离区；

(c)利用光刻工艺在所述GeOI衬底内形成P型沟槽和N型沟槽；

(c1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；

(c2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；

(c3)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，且所述P型沟槽和所述N型沟槽的深度大于所述第二保护层厚度且小于所述第二保护层与所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度之和；

(d)利用多晶SiGe填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，在所述GeOI衬底上形成多晶SiGe层，并利用带胶离子注入工艺，在所述GeOI衬底的顶层Ge内形成P型有源区和N型有源区；

(d1)光刻所述多晶SiGe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P型有源区和N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区，其中，所述P型有源区和所述N型有源区的掺杂浓度为0.5×10²⁰cm^-3；

(d2)去除光刻胶；

(d3)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SiGe层；

(e)在所述P型接触区和所述N型接触区光刻引线孔并钝化处理以完成所述异质Ge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，所述第一保护层包括第一二氧化硅层和第一氮化硅层；相应地，步骤(b1)包括：

(b11)在所述GeOI衬底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅层；

(b12)在所述第一二氧化硅层表面生成氮化硅以形成第一氮化硅层。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二保护层包括第二二氧化硅层和第二氮化硅层；相应地，步骤(c1)包括：

(c11)在所述GeOI衬底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅层；

(c12)在所述第二二氧化硅层表面生成氮化硅以形成第二氮化硅层。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤(c)之后，还包括：

(x1)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；

(x2)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；

(x3)填充所述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，步骤(x3)包括：

(x31)利用多晶SiGe填充所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(x32)平整化处理所述GeOI衬底后，在所述GeOI衬底上形成多晶SiGe层。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(e)包括：

(e1)在所述GeOI衬底上生成二氧化硅；

(e2)利用退火工艺激活有源区中的杂质；

(e3)在所述P型接触区和所述N型接触区光刻引线孔以形成引线；

(e4)钝化处理并光刻PAD以形成所述Ge基固态等离子体PiN二极管。

7.一种异质Ge基固态等离子体PiN二极管，其特征在于，用于制作固态等离子天线，所述Ge基固态等离子体PiN二极管采用如权利要求1-6中任一项所述的方法制得。