基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法。該制備方法包括：(a)選取SOI襯底；(b)刻蝕SOI襯底形成臺狀有源區；(c)對所述臺狀有源區四周利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區和N區；(d)在所述臺狀有源區四周淀積多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引線并光刻PAD以形成所述固態等離子體PiN二極管。本發明專利技術實施例利用原位摻雜工藝能夠制備并提供適用于形成固態等離子天線的高性能基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管。

Solid state plasma PiN diode based on Taiwan like active region and preparation method thereof

The invention relates to a solid state plasma PiN diode based on a platform shaped active region and a preparation method thereof. The preparation method comprises: (a) from SOI (b) SOI substrate; etching substrate type active region; (c) on the periphery of Taiwan shaped active region by in situ doping process were deposited P Si material and N material forming P Si area and N area; (d) polycrystalline product Si material around the table like the active region of Lake; (E) on the surface of polycrystalline Si and PAD lead production lithography to form the solid state plasma PiN diode. The embodiment of the invention can prepare and provide a solid state plasma PiN diode suitable for forming a solid state plasma antenna based on an in situ doping process.

【技術實現步驟摘要】
基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法
本專利技術涉及半導體器件制造
，特別涉及一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法。
技術介紹
傳統金屬天線由于其重量和體積都相對較大，設計制作不靈活，自重構性和適應性較差，嚴重制約了雷達與通信系統的發展和性能的進一步提高。因此，近年來，研究天線寬頻帶、小型化、以及重構與復用的理論日趨活躍。在這種背景下，研究人員提出了一種新型天線概念-等離子體天線，該天線是一種將等離子體作為電磁輻射導向媒質的射頻天線。等離子體天線的可利用改變等離子體密度來改變天線的瞬時帶寬、且具有大的動態范圍；還可以通過改變等離子體諧振、阻抗以及密度等，調整天線的頻率、波束寬度、功率、增益和方向性動態參數；另外，等離子體天線在沒有激發的狀態下，雷達散射截面可以忽略不計，而天線僅在通信發送或接收的短時間內激發，提高了天線的隱蔽性，這些性質可廣泛的應用于各種偵察、預警和對抗雷達，星載、機載和導彈天線，微波成像天線，高信噪比的微波通信天線等領域，極大地引起了國內外研究人員的關注，成為了天線研究領域的熱點。但是當前絕大多數的研究只限于氣態等離子體天線，對固態等離子體天線的研究幾乎還是空白。而固態等離子體一般存在于半導體器件中，無需像氣態等離子那樣用介質管包裹，具有更好的安全性和穩定性。經理論研究發現，固態等離子體PiN二極管在加直流偏壓時，直流電流會在其表面形成自由載流子(電子和空穴)組成的固態等離子體，該等離子體具有類金屬特性，即對電磁波具有反射作用，其反射特性與表面等離子體的微波傳輸特性、濃度及分布密切相關。因此，如何制作一種固態等離子體PiN二極管來應用于固態等離子天線就變得尤為重要。
技術實現思路
因此，為解決現有技術存在的技術缺陷和不足，本專利技術提出一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法。具體地，本專利技術實施例提出的一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法，所述固態等離子體PiN二極管用于制作固態等離子天線，所述制備方法包括步驟：(a)選取SOI襯底；(b)刻蝕SOI襯底形成臺狀有源區；(c)對所述臺狀有源區四周利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區和N區；(d)在所述臺狀有源區四周淀積多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引線并光刻PAD以形成所述固態等離子體PiN二極管。在本專利技術的一個實施例中，步驟(b)包括：(b1)利用CVD工藝，在所述SOI襯底表面形成第一保護層；(b2)采用第一掩膜版，利用光刻工藝在所述第一保護層上形成有源區圖形；(b3)利用干法刻蝕工藝，對所述有源區圖形的指定位置四周刻蝕所述第一保護層及所述SOI襯底的頂層Si層從而形成有所述臺狀有源區。在本專利技術的一個實施例中，步驟(b)之后，還包括：(x1)利用氧化工藝，對所述臺狀有源區的側壁進行氧化以在所述臺狀有源區側壁形成氧化層；(x2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層以完成對所述臺狀有源區側壁的平整化處理。在本專利技術的一個實施例中，步驟(c)包括：(c1)在整個襯底表面淀積第二保護層；(c2)采用第二掩膜板，利用光刻工藝在所述第二保護層表面形成P區圖形；(c3)利用濕法刻蝕工藝去除P區圖形上的所述第二保護層；(c4)利用原位摻雜工藝，在所述臺狀有源區側壁淀積P型Si材料形成所述P區；(c5)在整個襯底表面淀積第三保護層；(c6)采用第三掩膜板，利用光刻工藝在所述第三保護層表面形成N區圖形；(c7)利用濕法刻蝕工藝去除N區圖形上的所述第三保護層；(c8)利用原位摻雜工藝，在所述臺狀有源區側壁淀積N型Si材料形成所述N區。在本專利技術的一個實施例中，步驟(c4)包括：(c41)利用原位摻雜工藝，在所述臺狀有源區側壁淀積P型Si材料；(c42)采用第四掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述P型Si材料以在所述臺狀有源區的側壁形成所述P區；(c43)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第二保護層。在本專利技術的一個實施例中，步驟(c8)包括：(c81)利用原位摻雜工藝，在所述臺狀有源區側壁淀積N型Si材料；(c82)采用第五掩膜版，利用干法刻蝕工藝刻蝕所述N型Si材料以在所述臺狀有源區的另一側壁形成所述N區；(c83)利用選擇性刻蝕工藝去除整個襯底表面的所述第三保護層。在本專利技術的一個實施例中，步驟(d)包括：(d1)利用CVD工藝，在所述臺狀有源區四周淀積所述多晶Si材料；(d2)利用CVD工藝，在整個襯底表面淀積第四保護層；(d3)利用退火工藝激活所述P區和所述N區中的雜質。在本專利技術的一個實施例中，步驟(e)包括：(e1)采用第六掩膜版，利用光刻工藝在所述第四保護層表面形成引線孔圖形；(e2)利用各向異性刻蝕工藝刻蝕所述第四保護層漏出部分所述多晶Si材料以形成所述引線孔；(e3)對所述引線孔濺射金屬材料以形成金屬硅化物；(e4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述固態等離子體PiN二極管。此外，本專利技術另一實施例提出的一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管，用于制作固態等離子天線，所述基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管采用上述任意方法實施例制得。由上可知，本專利技術實施例通過采用原位摻雜能夠避免離子注入等方式帶來的不利影響，使得在有源區內可獲得均勻的摻雜，且能夠通過控制氣體流量來控制材料的摻雜濃度，更有利于獲得陡峭的摻雜界面，從而獲得更好的器件性能。原位摻雜同時也可以得到比較深的結深，可根據器件需要來制作相應的有源區，而離子注入工藝只能制作比較淺的有源區。相比于其他形式的二極管工藝，采用基于臺狀有源區的制作工藝可很大程度上簡化二極管的制作流程，使得這種二極管制作更加簡單。該固態等離子體PiN二極管等離子可重構天線可以是由SOI基固態等離子體PiN二極管按陣列排列組合而成，利用外部控制陣列中的固態等離子體PiN二極管選擇性導通，使該陣列形成動態固態等離子體條紋、具備天線的功能，對特定電磁波具有發射和接收功能，并且該天線可通過陣列中固態等離子體PiN二極管的選擇性導通，改變固態等離子體條紋形狀及分布，從而實現天線的重構，在國防通訊與雷達技術方面具有重要的應用前景。通過以下參考附圖的詳細說明，本專利技術的其它方面和特征變得明顯。但是應當知道，該附圖僅僅為解釋的目的設計，而不是作為本專利技術的范圍的限定，這是因為其應當參考附加的權利要求。還應當知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說明此處描述的結構和流程。附圖說明下面將結合附圖，對本專利技術的具體實施方式進行詳細的說明。圖1為本專利技術實施例的一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管的制作方法流程圖；圖2a-圖2s為本專利技術實施例的一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管的制備方法示意圖；圖3為本專利技術實施例的一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管的器件結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式做詳細的說明。本專利技術提出了一種適用于形成固態等離子體可重構天線的固態等離子體PiN二極管及其制備方法。該固態等離子體PiN二極管可以是基于絕緣襯底上的硅(Silicon-On-Insulator，簡稱SOI)形成橫向PiN二極管，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法，其特征在于，所述固態等離子體PiN二極管用于制作固態等離子天線，所述制備方法包括步驟：(a)選取SOI襯底；(b)刻蝕SOI襯底形成臺狀有源區；(c)對所述臺狀有源區四周利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區和N區；(d)在所述臺狀有源區四周淀積多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引線并光刻PAD以形成所述固態等離子體PiN二極管。

【技術特征摘要】
1.一種基于臺狀有源區的固態等離子體PiN二極管及其制備方法，其特征在于，所述固態等離子體PiN二極管用于制作固態等離子天線，所述制備方法包括步驟：(a)選取SOI襯底；(b)刻蝕SOI襯底形成臺狀有源區；(c)對所述臺狀有源區四周利用原位摻雜工藝分別淀積P型Si材料和N型Si材料形成P區和N區；(d)在所述臺狀有源區四周淀積多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引線并光刻PAD以形成所述固態等離子體PiN二極管。2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)包括：(b1)利用CVD工藝，在所述SOI襯底表面形成第一保護層；(b2)采用第一掩膜版，利用光刻工藝在所述第一保護層上形成有源區圖形；(b3)利用干法刻蝕工藝，對所述有源區圖形的指定位置四周刻蝕所述第一保護層及所述SOI襯底的頂層Si層從而形成有所述臺狀有源區。3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)之后，還包括：(x1)利用氧化工藝，對所述臺狀有源區的側壁進行氧化以在所述臺狀有源區側壁形成氧化層；(x2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述氧化層以完成對所述臺狀有源區側壁的平整化處理。4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)包括：(c1)在整個襯底表面淀積第二保護層；(c2)采用第二掩膜板，利用光刻工藝在所述第二保護層表面形成P區圖形；(c3)利用濕法刻蝕工藝去除P區圖形上的所述第二保護層；(c4)利用原位摻雜工藝，在所述臺狀有源區側壁淀積P型Si材料形成所述P區；(c5)在整個襯底表面淀積第三保護層；(c6)采用第三掩膜板，利用光刻工藝在所述第三保護層表面形成N區圖形；(c7)利用濕法刻蝕工藝去除N區圖形...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王斌，楊佳音，張鶴鳴，郝敏如，胡輝勇，宋建軍，舒斌，宣榮喜，蘇漢，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61