[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

说明书

本发明涉及一种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，包括：选取某一晶向的GeOI衬底，并在GeOI衬底内掺杂形成顶层GeSn区；在衬底顶层GeSn区内设置深槽隔离区；刻蚀GeSn区形成P型沟槽和N型沟槽；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；在衬底上形成GeSn合金引线并将二极管进行相互串联；本发明通过动态控制顶层Ge中Sn组分的含量以及GeSn合金引线的引入等技术能够制备并提供适用于形成硅基可重构对称偶极子天线的具有SiGe‑GeSn‑SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列。

技术领域

本发明涉及半导体材料以及器件制造技术领域，特别涉及一种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。

背景技术

现代通信系统不断向低功耗、宽带化、高集成方向发展，这就要求现代天线系统发展出与之相适应的灵活重构技术以及系统小型化技术。传统金属天线系统中，金属作为天线主要辐射单元，具有重量大以及设计尺寸难以改变等劣势。等离子体可重构天线具有工作频段切换灵活、辐射方向范围宽、体积小且与微电子工艺兼容等众多优势，是提升雷达与通信系统性能的有效途径，在雷达通信、直升机以及舰载通信等方面具有广阔的应用前景。硅基PiN二极管作为固态等离子体可重构天线基本辐射单元，在实现等离子体天线辐射、传输以及接收电磁波方面起着至关重要的作用。

因此，选择何种材料及工艺来制作一种SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列以应用于硅基可重构对称偶极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。

具体地，本发明实施例提出的一种具有SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列的制备方法，所述具有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。

所述硅基可重构对称偶极子天线包括半导体衬底、第一天线臂、第二天线臂、第三天线臂、第四天线臂、第一直流偏置线、第二直流偏置线、第三直流偏置线、第四直流偏置线、第五直流偏置线、第六直流偏置线、第七直流偏置线、第八直流偏置线、同轴馈线，所述天线臂、直流偏直线以及同轴馈线采用半导体工艺制备于半导体衬底上。

所述天线臂包括第一天线臂、第二天线臂、第三天线臂和第四天线臂，并对称的分布在同轴馈线两侧，所述天线臂由多个具有SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列单元构成，硅基可重构对称偶极子天线通过直流偏置线控制不同PiN二极管阵列单元的导通与截止实现天线性能的重构。

所述具有SiGe-GeSn-SiGe异质结构的高注入比PiN二极管阵列的制备方法包括步骤：

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

(b)在衬底顶层GeSn区内设置深槽隔离区；

(c)刻蚀所述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；以及

(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。

在上述实施例的基础上，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；