[发明专利]具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管及制备方法。该二极管及其制备方法包括选取GeOI衬底，并在GeOI衬底内掺杂形成顶层GeSn区；形成台面的有源区；利用原位掺杂形成P区和N区；以及在所述衬底上形成GeSn合金引线，以完成所述具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管的制备。本发明台面结构的引入将二极管有源区P区和N区做到了本征区底部，极大的缩减了载流子纵向扩散的距离，减弱了载流子在本征区内部的衰减，可极大的提高固态等离子体PiN二极管内部载流子浓度和分布均匀性，同时顶层GeSn区的引入使得本征区内部载流子的输运机制改善，通过动态控制顶层Ge中Sn组分的含量使得本征区禁带宽度可调。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造技术领域，具体涉及一种具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管及制备方法。

背景技术

现代通信系统对小型化集成化的要求越来越强烈，作为通信系统中电磁波辐射和接收装置的天线更在系统性能衡量标准中扮演了重要的角色，这就要求天线在实现多方向极化、多工作频段以及多应用功能的基础上，降低天线系统复杂度便于操作，减小天线系统重量和物理尺寸，与现代半导体制备工艺相结合，推动通信系统向小型化集成化方向发展。传统金属天线由于其体积大、重构性能差以及集成度低等缺点逐渐不能满足现代通信系统的需求。在这种背景下，一种新型固态等离子体天线由于其具有集成度高、重构性灵活以及隐身性能良好等优势，极大地引起了国内外研究人员的关注，成为了天线研究领域的热点。二极管作为硅基天线基本辐射单元，通过动态控制单元阵列的导通与截止实现天线性能重构，使其可广泛的应用于各种侦察、预警和对抗雷达，星载、机载和导弹天线，直升机天线，高信噪比的微波通信天线等领域。

目前现有的固态等离子体PiN二极管存在载流子纵向扩散的距离大，导致载流子在本征区内部的衰减严重，因此，本发明提供一种能应用于硅基高集成可重构天线的高性能固态等离子体横向表面PiN二极管及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管及制备方法，通过二极管台面结构的引入将二极管有源区P区和N区做到了本征区底部，极大的缩减了载流子纵向扩散的距离，减弱了载流子在本征区内部的衰减，可极大的提高固态等离子体PiN二极管内部载流子浓度和分布均匀性，同时顶层GeSn区的引入使得本征区内部载流子的输运机制改善，通过动态控制顶层Ge中Sn组分的含量使得本征区禁带宽度可调。

本发明的目的之一在于，提供了一种具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管的制备方法，制备方法包括步骤：

(a)选取GeOI衬底，并在GeOI衬底内掺杂形成顶层GeSn区；

(b)形成台面的有源区；

(c)利用原位掺杂形成P区和N区，具体步骤如下；

(c1)台面的有源区四周平坦化处理；

(c2)利用原位掺杂淀积p型硅形成P区；

(c3)利用原位掺杂淀积n型硅形成N区；

(d)在所述衬底上形成GeSn合金引线，以完成所述具有台面结构的异质GeSn基固态等离子体PiN二极管的制备。

较佳地，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。

较佳地，步骤(b)包括：

(b1)在所述GeSn区表面利用CVD淀积一层氮化硅；