本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)如今，各種通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一是大容量、多功能、超寬帶。通過(guò)提高系統(tǒng)容量、增加系統(tǒng)功能、擴(kuò)展系統(tǒng)帶寬。通過(guò)提高系統(tǒng)容量、增加系統(tǒng)功能、控制系統(tǒng)帶寬，一方面可以滿足日益膨脹的實(shí)際需求，另一方面也可以降低系統(tǒng)成本。而天線作為各種無(wú)線通信系統(tǒng)的前端，其性能對(duì)于通信系統(tǒng)整體功能具有重要的影響，因此也相應(yīng)的對(duì)其提出了諸如多頻、寬帶、小型化等要求。隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，單一的傳統(tǒng)天線已經(jīng)不能滿足要求。而多天線設(shè)計(jì)雖然可以滿足新一代無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)天線的搞要求，但是，天線數(shù)目的增多，會(huì)是設(shè)備成本、天線的空間布局等問(wèn)題凸顯出來(lái)。在這種情況下，可重構(gòu)天線就具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。它可在不改變天線的尺寸和結(jié)構(gòu)的情況下在天線的方向圖、工作頻率、極化特性等方面實(shí)現(xiàn)重構(gòu)，從而使一個(gè)天線能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)天線的功能。

目前，市面上有一類頻率可重構(gòu)天線，其重要構(gòu)成部件固態(tài)等離子二極管采用的材料均為體硅材料，此材料存在本征區(qū)載流子遷移率較低問(wèn)題，影響固態(tài)等離子二極管本征區(qū)載流子濃度，進(jìn)而影響其固態(tài)等離子體濃度；并且該結(jié)構(gòu)的P區(qū)與N區(qū)大多采用注入工藝形成，此方法要求注入劑量和能量較大，對(duì)設(shè)備要求高，且與現(xiàn)有工藝不兼容；而采用擴(kuò)散工藝，雖結(jié)深較深，但同時(shí)P區(qū)與N區(qū)的面積較大，集成度低，摻雜濃度不均勻，影響固態(tài)等離子二極管的電學(xué)性能，導(dǎo)致固態(tài)等離子體濃度和分布的可控性差。

因此，選擇何種材料及工藝來(lái)制作一種合適材料的二極管串以應(yīng)用于環(huán)形頻率可重構(gòu)天線，是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷和不足，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法。

具體的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種應(yīng)用于環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法，所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管用于制作可重構(gòu)環(huán)形天線，所述環(huán)形天線包括：半導(dǎo)體基片(1)；介質(zhì)板(2)；第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)、第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)、第一直流偏置線(5)及第二直流偏置線(6)，均設(shè)置于所述半導(dǎo)體基片(1)上；耦合式饋源(7)，設(shè)置于所述介質(zhì)板(2)上；所述第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)、所述第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)、所述第一直流偏置線(5)及所述第二直流偏置線(6)均采用半導(dǎo)體工藝制作在所述半導(dǎo)體基片(1)上；

所述制備方法包括步驟：

(a)選取某一晶向的GeOI襯底，并在所述GeOI襯底內(nèi)設(shè)置隔離區(qū)；

(b)在所述GeOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(c)利用光刻工藝在所述第二保護(hù)層上形成第二隔離區(qū)圖形；

(d)利用干法刻蝕工藝在所述第二隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第二保護(hù)層及所述GeOI襯底以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(e)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，并采用離子注入在所述GeOI襯底的頂層Ge內(nèi)形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(f)在所述GeOI襯底上形成引線，以完成所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在GeOI襯底上淀積一層GaAs并設(shè)置隔離區(qū)，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(a2)利用光刻工藝在所述第一保護(hù)層上形成第一隔離區(qū)圖形；

(a3)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護(hù)層及所述GeOI襯底以形成隔離槽，且所述隔離槽的深度大于等于所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(a4)填充所述隔離槽以形成所述Ge基固態(tài)等離子二極管的所述隔離區(qū)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一SiO₂層和第一SiN層；相應(yīng)地，步驟(a1)包括：

(a11)在所述GeOI襯底表面生成SiO₂材料以形成第一SiO₂層；

(a12)在所述第一SiO₂層表面生成SiN材料以形成第一SiN層。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二SiO₂層和第二SiN層；相應(yīng)地，步驟(b)包括：

(b1)在所述GeOI襯底表面生成SiO₂材料以形成第二SiO₂層；

(b2)在所述第二SiO₂層表面生成SiN材料以形成第二SiN層。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(e)包括：

(e1)氧化所述P型溝槽和所述N型溝槽以使所述P型溝槽和所述N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；

(e2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的平整化；

(e3)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(e3)包括：

(e31)利用多晶AlAs填充P型溝槽和N型溝槽；

(e32)平整化處理GeOI襯底后，在GeOI襯底上形成多晶AlAs層；

(e33)光刻多晶AlAs層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)P型溝槽和N型溝槽所在位置分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)且同時(shí)形成P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)；

(e34)去除光刻膠；

(e35)利用濕法刻蝕去除P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)以外的多晶AlAs層。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(f)包括：

(f1)在所述GeOI襯底上生成SiO₂材料；

(f2)利用退火工藝激活所述P型有源區(qū)及所述N型有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(f3)在所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)光刻引線孔以形成引線；

(f4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)包括第一固態(tài)等離子二極管串(8)，所述第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)包括第二固態(tài)等離子二極管串(9)，且所述第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)及所述第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)的周長(zhǎng)等于其所要接收信號(hào)的電磁波波長(zhǎng)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述耦合式饋源(7)制作在所述介質(zhì)板(2)上且其上表面為金屬微帶貼片(10)，下表面為金屬接地板(11)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述金屬微帶貼片(10)包括主枝節(jié)(12)、第一分枝節(jié)(13)及第二分枝節(jié)(14)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述主枝節(jié)(12)的寬度和所述介質(zhì)板(2)的厚度由所述耦合式饋源(7)的50Ω阻抗匹配決定，所述第一分枝節(jié)(13)及所述第二分枝節(jié)(14)的長(zhǎng)度和寬度分別由天線的阻抗匹配決定。

本發(fā)明提供的應(yīng)用于環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法具備如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)固態(tài)等離子二極管所使用的異質(zhì)Ge基材料，由于其高遷移率和大載流子壽命的特性，能有效提高了固態(tài)等離子二極管的固態(tài)等離子體濃度；

(2)固態(tài)等離子二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的深槽刻蝕的多晶硅鑲嵌工藝，該工藝能夠提供突變結(jié)pi與ni結(jié)，并且能夠有效地提高pi結(jié)、ni結(jié)的結(jié)深，使固態(tài)等離子體的濃度和分布的實(shí)現(xiàn)很好的可控性；

(3)固態(tài)等離子二極管采用了一種基于刻蝕的深槽介質(zhì)隔離工藝，有效地提高了器件的擊穿電壓，抑制了漏電流對(duì)器件性能的影響。

附圖說(shuō)明

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種可重構(gòu)環(huán)形天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)環(huán)形天線的半導(dǎo)體基片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)形天線的介質(zhì)板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a-圖7r為本發(fā)明實(shí)施例的另一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的另一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明提出了一種適用于形成固態(tài)等離子體可重構(gòu)天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法及器件。該Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管是基于絕緣襯底上的鍺(Germanium-On-Insulator，簡(jiǎn)稱GeOI)形成橫向固態(tài)等離子二極管，其在加直流偏壓時(shí)，直流電流會(huì)在其表面形成自由載流子(電子和空穴)組成的固態(tài)等離子體，該等離子體具有類金屬特性，即對(duì)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(guān)。

GeOI橫向固態(tài)固態(tài)等離子二極管等離子可重構(gòu)天線可以是由GeOI橫向固態(tài)固態(tài)等離子二極管按陣列排列組合而成，利用外部控制陣列中的固態(tài)固態(tài)等離子二極管選擇性導(dǎo)通，使該陣列形成動(dòng)態(tài)固態(tài)等離子體條紋、具備天線的功能，對(duì)特定電磁波具有發(fā)射和接收功能，并且該天線可通過(guò)陣列中固態(tài)固態(tài)等離子二極管的選擇性導(dǎo)通，改變固態(tài)等離子體條紋形狀及分布，從而實(shí)現(xiàn)天線的重構(gòu)，在國(guó)防通訊與雷達(dá)技術(shù)方面具有重要的應(yīng)用前景。

以下，將對(duì)本發(fā)明制備的GeOI基固態(tài)固態(tài)等離子二極管的工藝流程作進(jìn)一步詳細(xì)描述。在圖中，為了方便說(shuō)明，放大或縮小了層和區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際尺寸。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例提供一種應(yīng)用于環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法，所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管用于制作可重構(gòu)環(huán)形天線。請(qǐng)參考圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種可重構(gòu)環(huán)形天線的結(jié)構(gòu)示意圖；所述環(huán)形天線包括：半導(dǎo)體基片(1)；介質(zhì)板(2)；第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)、第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)、第一直流偏置線(5)及第二直流偏置線(6)，均設(shè)置于所述半導(dǎo)體基片(1)上；耦合式饋源(7)，設(shè)置于所述介質(zhì)板(2)上；

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法流程圖。所述制備方法包括步驟：

(a)選取某一晶向的GeOI襯底，在GeOI襯底上設(shè)置隔離區(qū)；

其中，對(duì)于步驟(a)，采用GeOI襯底的原因在于，對(duì)于固態(tài)等離子天線由于其需要良好的微波特性，而固態(tài)固態(tài)等離子二極管為了滿足這個(gè)需求，需要具備良好的隔離特性和載流子即固態(tài)等離子體的限定能力，而GeOI襯底由于其具有能夠與隔離槽方便的形成PIN隔離區(qū)域、二氧化硅(SiO₂)也能夠?qū)⑤d流子即固態(tài)等離子體限定在頂層硅中，所以優(yōu)選采用GeOI作為固態(tài)固態(tài)等離子二極管的襯底。且鍺材料的載流子遷移率比較大，故可在I區(qū)內(nèi)形成較高的等離子體濃度，提高器件的性能。

(b)在所述GeOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(c)利用光刻工藝在所述第二保護(hù)層上形成第二隔離區(qū)圖形；

(d)利用干法刻蝕工藝在所述第二隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第二保護(hù)層及所述GeOI襯底以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(e)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，并采用離子注入在所述GeOI襯底的頂層Ge內(nèi)形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(f)在所述GeOI襯底上形成引線，以完成所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)環(huán)形天線的半導(dǎo)體基片結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)包括第一固態(tài)等離子二極管串(8)，所述第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)包括第二固態(tài)等離子二極管串(9)，且所述第一固態(tài)等離子二極管環(huán)(3)及所述第二固態(tài)等離子二極管環(huán)(4)的周長(zhǎng)等于其所要接收信號(hào)的電磁波波長(zhǎng)，并且，在所述第一固態(tài)等離子二極管串(8)及所述第二固態(tài)等離子二極管串(9)兩端設(shè)置有第一直流偏置線(5)及第二直流偏置線(6)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種環(huán)形天線的介質(zhì)板結(jié)構(gòu)示意圖；所述耦合式饋源(7)制作在所述介質(zhì)板(2)上且其上表面為金屬微帶貼片(10)，下表面為金屬接地板(11)，所述金屬微帶貼片(10)包括主枝節(jié)(12)、第一分枝節(jié)(13)及第二分枝節(jié)(14)。

主枝節(jié)(12)寬度和介質(zhì)板(2)厚度由饋源的阻抗匹配決定，另外耦合到內(nèi)外環(huán)的能量越大，則主枝節(jié)(12)寬度越大。第一分枝節(jié)(13)及第二分枝節(jié)(14)長(zhǎng)度和寬度由天線的阻抗匹配決定，可通過(guò)第一分枝節(jié)(13)及第二分枝節(jié)(14)長(zhǎng)度和寬度變化調(diào)節(jié)天線的駐波。半導(dǎo)體基片和介質(zhì)板之間的距離由天線的增益決定。

請(qǐng)參考圖5和圖6。圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖6示，每個(gè)固態(tài)等離子二極管串中包括多個(gè)固態(tài)等離子二極管，且這些固態(tài)等離子二極管串行連接。該固態(tài)等離子二極管由P+區(qū)27、N+區(qū)26和本征區(qū)22組成，第一金屬接觸區(qū)23位于P+區(qū)27處，第二金屬接觸區(qū)24位于N+區(qū)26處，處于固態(tài)等離子二極管串的一端的固態(tài)等離子二極管的金屬接觸區(qū)23連接至直流偏置的正極，處于固態(tài)等離子二極管串的另一端的固態(tài)等離子二極管的金屬接觸區(qū)24，通過(guò)施加直流電壓可使整個(gè)固態(tài)等離子二極管串中所有固態(tài)等離子二極管處于正向?qū)顟B(tài)。當(dāng)利用固態(tài)等離子二極管正向偏置激發(fā)固態(tài)等離子體時(shí)，可用于天線的電磁輻射。而固態(tài)等離子二極管不加偏置關(guān)閉時(shí)，則呈現(xiàn)半導(dǎo)體介質(zhì)狀態(tài)，可解決天線間的互耦問(wèn)題，更利于可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在GeOI襯底上淀積一層GaAs并設(shè)置隔離區(qū)，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

具體地，第一保護(hù)層包括第一二氧化硅(SiO₂)層和第一氮化硅(SiN)層；則第一保護(hù)層的形成包括：在GeOI襯底表面生成二氧化硅(SiO₂)以形成第一二氧化硅(SiO₂)層；在第一二氧化硅(SiO₂)層表面生成氮化硅(SiN)以形成第一氮化硅(SiN)層。這樣做的好處在于，利用二氧化硅(SiO₂)的疏松特性，將氮化硅(SiN)的應(yīng)力隔離，使其不能傳導(dǎo)進(jìn)頂層Ge，保證了頂層Ge性能的穩(wěn)定；基于氮化硅(SiN)與Ge在干法刻蝕時(shí)的高選擇比，利用氮化硅(SiN)作為干法刻蝕的掩蔽膜，易于工藝實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，可以理解的是，保護(hù)層的層數(shù)以及保護(hù)層的材料此處不做限制，只要能夠形成保護(hù)層即可。

(a2)利用光刻工藝在所述第一保護(hù)層上形成第一隔離區(qū)圖形；

(a3)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區(qū)圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護(hù)層及所述GeOI襯底以形成隔離槽，且所述隔離槽的深度大于等于所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(a4)填充所述隔離槽以形成所述Ge基固態(tài)等離子二極管的所述隔離區(qū)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一SiO₂層和第一SiN層；相應(yīng)地，步驟(a1)包括：

在所述GeOI襯底表面生成SiO₂材料以形成第一SiO₂層；并且，在第一SiO₂層表面生成SiN材料以形成第一SiN層。這樣做的好處在于，利用二氧化硅(SiO₂)的疏松特性，將氮化硅(SiN)的應(yīng)力隔離，使其不能傳導(dǎo)進(jìn)頂層SiGe，保證了頂層SiGe性能的穩(wěn)定；基于氮化硅(SiN)與SiGe在干法刻蝕時(shí)的高選擇比，利用氮化硅(SiN)作為干法刻蝕的掩蔽膜，易于工藝實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，可以理解的是，保護(hù)層的層數(shù)以及保護(hù)層的材料此處不做限制，只要能夠形成保護(hù)層即可。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(b)包括：

(b1)在所述GeOI襯底表面生成SiO₂材料以形成第二SiO₂層；

(b2)在所述第二SiO₂層表面生成SiN材料以形成第二SiN層。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(e)包括：

(e1)氧化所述P型溝槽和所述N型溝槽以使所述P型溝槽和所述N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；

(e2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)壁的平整化；

(e3)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽。

其中，P型溝槽和N型溝槽的深度大于第二保護(hù)層厚度且小于第二保護(hù)層與襯底頂層Ge厚度之和。優(yōu)選地，該P(yáng)型溝槽和N型溝槽的底部距GeOI襯底的頂層Ge底部的距離為0.5微米～30微米，形成一般認(rèn)為的深槽，這樣在形成P型和N型有源區(qū)時(shí)可以形成雜質(zhì)分布均勻、且高摻雜濃度的P、N區(qū)和和陡峭的Pi與Ni結(jié)，以利于提高i區(qū)等離子體濃度。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(e3)包括：

(e31)利用多晶AlAs填充P型溝槽和N型溝槽；

(e32)平整化處理GeOI襯底后，在GeOI襯底上形成多晶AlAs層；

具體地，平整化處理可以采用如下步驟：氧化P型溝槽和N型溝槽以使P型溝槽和N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；利用濕法刻蝕工藝刻蝕P型溝槽和N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成P型溝槽和N型溝槽內(nèi)壁的平整化。這樣做的好處在于：可以防止溝槽側(cè)壁的突起形成電場(chǎng)集中區(qū)域，造成Pi和Ni結(jié)擊穿。

(e33)光刻多晶AlAs層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)P型溝槽和N型溝槽所在位置分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)且同時(shí)形成P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)；

(e34)去除光刻膠；

(e35)利用濕法刻蝕去除P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)以外的多晶AlAs層。

其中，形成第一有源區(qū)的目的在于：在溝槽的側(cè)壁形成一層均勻的重?fù)诫s區(qū)域，該區(qū)域即為Pi和Ni結(jié)中的重?fù)诫s區(qū)，而第一有源區(qū)的形成具有如下幾個(gè)好處，以槽中填入多晶硅作為電極為例說(shuō)明，第一、避免了多晶硅與SiGe之間的異質(zhì)結(jié)與Pi和Ni結(jié)重合，導(dǎo)致的性能的不確定性；第二、可以利用多晶硅中雜質(zhì)的擴(kuò)散速度比較快的特性，進(jìn)一步向P和N區(qū)擴(kuò)散，進(jìn)一步提高P和N區(qū)的摻雜濃度；第三、這樣做防止了在多晶硅工藝過(guò)程中，多晶硅生長(zhǎng)的不均性造成的多晶硅與槽壁之間形成空洞，該空洞會(huì)造成多晶硅與側(cè)壁的接觸不好，影響器件性能。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(f)包括：

(f1)在所述GeOI襯底上生成SiO₂材料；

(f2)利用退火工藝激活所述P型有源區(qū)及所述N型有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(f3)在所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)光刻引線孔以形成引線；

(f4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管。

實(shí)施例二

請(qǐng)參見圖7a-圖7r，圖7a-圖7r為本發(fā)明實(shí)施例的一種Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法示意圖，在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，以制備溝道長(zhǎng)度為22nm(固態(tài)等離子區(qū)域長(zhǎng)度為100微米)的GeOI基固態(tài)固態(tài)等離子二極管為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，具體步驟如下：

步驟1，襯底材料制備步驟：

(1a)如圖7a所示，選取(100)晶向，摻雜類型為p型，摻雜濃度為10¹⁴cm^-3的GeOI襯底片101，頂層Ge的厚度為50μm；

(1b)如圖7b所示，采用化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱CVD)的方法，在GeOI襯底上淀積一層40nm厚度的第一SiO₂層201；

(1c)采用化學(xué)氣相淀積的方法，在襯底上淀積一層2μm厚度的第一Si₃N₄/SiN層202；

步驟2，隔離制備步驟：

(2a)如圖7c所示，通過(guò)光刻工藝在上述保護(hù)層上形成隔離區(qū)，濕法刻蝕隔離區(qū)第一Si₃N₄/SiN層202，形成隔離區(qū)圖形；采用干法刻蝕，在隔離區(qū)形成寬5μm，深為50μm的深隔離槽301；

(2b)如圖7d所示，采用CVD的方法，淀積SiO₂ 401將該深隔離槽填滿；

(2c)如圖7e所示，采用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡(jiǎn)稱CMP)方法，去除表面第一Si₃N₄/SiN層202和第一SiO₂層201，使GeOI襯底表面平整；

步驟3，P、N區(qū)深槽制備步驟：

(3a)如圖7f所示，采用CVD方法，在襯底上連續(xù)淀積延二層材料，第一層為300nm厚度的第二SiO₂層601，第二層為500nm厚度的第二Si₃N₄/SiN層602；

(3b)如圖7g所示，光刻P、N區(qū)深槽，濕法刻蝕P、N區(qū)第二Si₃N₄/SiN層602和第二SiO₂層601，形成P、N區(qū)圖形；采用干法刻蝕，在P、N區(qū)形成寬4μm，深5μm的深槽701，P、N區(qū)槽的長(zhǎng)度根據(jù)在所制備的天線中的應(yīng)用情況而確定；

(3c)如圖7h所示，在850℃下，高溫處理10分鐘，氧化槽內(nèi)壁形成氧化層801，以使P、N區(qū)槽內(nèi)壁平整；

(3d)如圖7i所示，利用濕法刻蝕工藝去除P、N區(qū)槽內(nèi)壁的氧化層801。

步驟4，P、N接觸區(qū)制備步驟：

(4a)如圖7j所示，采用MOCVD(有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積)，在P、N區(qū)槽中淀積多晶AlAs1001，并將溝槽填滿；

(4b)如圖7k所示，采用CMP，去除表面多晶AlAs1001與第二Si₃N₄/SiN層602，使表面平整；

(4c)如圖7l所示，采用CVD的方法，在表面淀積一層多晶AlAs1201，厚度為200～500nm；

(4d)如圖7m所示，光刻P區(qū)有源區(qū)，采用帶膠離子注入方法進(jìn)行p⁺注入，使P區(qū)有源區(qū)摻雜濃度達(dá)到0.5×10²⁰cm^-3，去除光刻膠，形成P接觸1301；

(4e)光刻N(yùn)區(qū)有源區(qū)，采用帶膠離子注入方法進(jìn)行n⁺注入，使N區(qū)有源區(qū)摻雜濃度為0.5×10²⁰cm^-3，去除光刻膠，形成N接觸1302；

(4f)如圖7n所示，采用濕法刻蝕，刻蝕掉P、N接觸區(qū)以外的多晶AlAs1201，形成P、N接觸區(qū)；

(4g)如圖7o所示，采用CVD的方法，在表面淀積SiO₂ 1501，厚度為800nm；

(4h)在1000℃，退火1分鐘，使離子注入的雜質(zhì)激活、并且推進(jìn)AlAs中雜質(zhì)；

步驟5，構(gòu)成固態(tài)等離子二極管步驟：

(5a)如圖7p所示，在P、N接觸區(qū)光刻引線孔1601；

(5b)如圖7q所示，襯底表面濺射金屬，在750℃合金形成金屬硅化物1701，并刻蝕掉表面的金屬；

(5c)襯底表面濺射金屬，光刻引線；

(5d)如圖7r所示，淀積Si₃N₄/SiN形成鈍化層1801，光刻PAD，形成固態(tài)等離子二極管，作為制備固態(tài)等離子天線材料。

本實(shí)施例中，上述各種工藝參數(shù)均為舉例說(shuō)明，依據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)手段所做的變換均為本申請(qǐng)之保護(hù)范圍。

實(shí)施例三

請(qǐng)參照?qǐng)D8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖。該Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管采用上述如圖1所示的制備方法制成，具體地，該Ge基固態(tài)等離子二極管在GeOI襯底301上制備形成，且固態(tài)等離子二極管的P區(qū)304、N區(qū)305以及橫向位于該P(yáng)區(qū)304和該N區(qū)305之間的I區(qū)均位于該GeOI襯底的頂層Ge302內(nèi)。其中，該固態(tài)等離子二極管可以采用STI深槽隔離，即該P(yáng)區(qū)304和該N區(qū)305外側(cè)各設(shè)置有一隔離槽303，且該隔離槽303的深度大于等于該頂層Ge302的厚度。

綜上所述，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明固態(tài)固態(tài)等離子二極管及其制備方法的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附的權(quán)利要求為準(zhǔn)。

本發(fā)明提供的Ge基異質(zhì)固態(tài)等離子二極管的制備方法具備如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)固態(tài)等離子二極管所使用的鍺材料，由于其高遷移率和大載流子壽命的特性，能有效提高固態(tài)等離子二極管的固態(tài)等離子體濃度；

(2)固態(tài)等離子二極管采用異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，由于I區(qū)為鍺，其載流子遷移率高且禁帶寬度比較窄，在P、N區(qū)填充多晶AlAs從而形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，AlAs材料的禁帶寬度大于鍺，故可產(chǎn)生高的注入比，提高器件性能；

(3)固態(tài)等離子二極管采用異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，并且I區(qū)的鍺和P、N區(qū)的多晶AlAs的晶格失配比較低，故在異質(zhì)結(jié)界面處的缺陷很少，從而提高了器件的性能；

(4)固態(tài)等離子二極管采用了一種基于刻蝕的深槽介質(zhì)隔離工藝，有效地提高了器件的擊穿電壓，抑制了漏電流對(duì)器件性能的影響。