[发明专利]SiGe-GeSn-SiGe异质结构高注入比PiN二极管阵列的制备方法及其器件

权利要求书

1.一种SiGe-GeSn-SiGe异质结构高注入比PiN二极管阵列的制备方法，其特征在于，所述SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列用于制作硅基可重构对称偶极子天线，所述制备方法包括以下步骤：

(a)选取某一晶向的GeOI衬底，并在GeOI衬底内掺杂Sn形成顶层GeSn区；

(b)在顶层GeSn区内设置深槽隔离区；

(c)刻蚀顶层GeSn区形成P型沟槽和N型沟槽，所述P型沟槽和N型沟槽的深度小于顶层GeSn区的厚度；

(d)在P型沟槽和N型沟槽内采用离子注入形成P型有源区和N型有源区；

(e)在衬底上形成GeSn合金引线并将二极管进行相互串联，以完成所述硅基可重构对称偶极子天线中的具有SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列的制备。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在GeOI衬底内掺杂形成顶层GeSn区，步骤(a)包括：

(a1)光刻所述GeOI衬底；

(a2)对所述GeOI衬底进行Sn组分掺杂，形成顶层GeSn区，通过动态的控制顶层Ge中Sn组分的含量以实现载流子最大注入比；

(a3)去除光刻胶。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在衬底顶层GeSn 区内设置深槽隔离区，步骤(b)包括：

(b1)在顶层GeSn区表面生成二氧化硅层，在所述二氧化硅层表面生成氮化硅层；

(b2)利用光刻工艺在所述保护层上形成隔离区图形；

(b3)利用干法刻蚀工艺在所述隔离区图形的指定位置处刻蚀所述保护层及所述衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述衬底的顶层GeSn区的厚度；

(b4)填充所述隔离槽以形成所述PiN二极管的所述隔离区；

(b5)平整化处理所述衬底。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：

(c1)在所述衬底表面生成二氧化硅层；在所述二氧化硅层表面生成氮化硅层；

(c2)利用光刻工艺在所述保护层上形成P型沟槽和所述N型沟槽图形；

(c3)利用干法刻蚀工艺在所述沟槽的指定位置处刻蚀所述保护层及所述GeSn区以形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d)包括：

(d1)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型沟槽的内壁形成一层二氧化硅氧化层；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；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，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；

(d2)在所述P型沟槽和所述N型沟槽内形成第二P型有源区和第二N型有源区。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，形成第一P型有源区和第一N型有源区具体包括：

(d11)光刻所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(d12)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；

(d13)去除光刻胶。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(d2)包括：

(d21)利用多晶SiGe填充所述P型沟槽和所述N型沟槽；

(d22)平整化处理所述衬底后，在所述衬底表面上形成多晶SiGe层；

(d23)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；

(d24)去除光刻胶；

(d25)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。