基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法。该制备方法包括：(a)选取SOI衬底；(b)刻蚀SOI衬底形成台状有源区；(c)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(d)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引线并光刻PAD以形成所述固态等离子体PiN二极管。本发明专利技术实施例利用原位掺杂工艺能够制备并提供适用于形成固态等离子天线的高性能基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管。

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.

【技术实现步骤摘要】
基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件制造
，特别涉及一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法。
技术介绍
传统金属天线由于其重量和体积都相对较大，设计制作不灵活，自重构性和适应性较差，严重制约了雷达与通信系统的发展和性能的进一步提高。因此，近年来，研究天线宽频带、小型化、以及重构与复用的理论日趋活跃。在这种背景下，研究人员提出了一种新型天线概念-等离子体天线，该天线是一种将等离子体作为电磁辐射导向媒质的射频天线。等离子体天线的可利用改变等离子体密度来改变天线的瞬时带宽、且具有大的动态范围；还可以通过改变等离子体谐振、阻抗以及密度等，调整天线的频率、波束宽度、功率、增益和方向性动态参数；另外，等离子体天线在没有激发的状态下，雷达散射截面可以忽略不计，而天线仅在通信发送或接收的短时间内激发，提高了天线的隐蔽性，这些性质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，微波成像天线，高信噪比的微波通信天线等领域，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。但是当前绝大多数的研究只限于气态等离子体天线，对固态等离子体天线的研究几乎还是空白。而固态等离子体一般存在于半导体器件中，无需像气态等离子那样用介质管包裹，具有更好的安全性和稳定性。经理论研究发现，固态等离子体PiN二极管在加直流偏压时，直流电流会在其表面形成自由载流子(电子和空穴)组成的固态等离子体，该等离子体具有类金属特性，即对电磁波具有反射作用，其反射特性与表面等离子体的微波传输特性、浓度及分布密切相关。因此，如何制作一种固态等离子体PiN二极管来应用于固态等离子天线就变得尤为重要。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法。具体地，本专利技术实施例提出的一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法，所述固态等离子体PiN二极管用于制作固态等离子天线，所述制备方法包括步骤：(a)选取SOI衬底；(b)刻蚀SOI衬底形成台状有源区；(c)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(d)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引线并光刻PAD以形成所述固态等离子体PiN二极管。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)包括：(b1)利用CVD工艺，在所述SOI衬底表面形成第一保护层；(b2)采用第一掩膜版，利用光刻工艺在所述第一保护层上形成有源区图形；(b3)利用干法刻蚀工艺，对所述有源区图形的指定位置四周刻蚀所述第一保护层及所述SOI衬底的顶层Si层从而形成有所述台状有源区。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)之后，还包括：(x1)利用氧化工艺，对所述台状有源区的侧壁进行氧化以在所述台状有源区侧壁形成氧化层；(x2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以完成对所述台状有源区侧壁的平整化处理。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：(c1)在整个衬底表面淀积第二保护层；(c2)采用第二掩膜板，利用光刻工艺在所述第二保护层表面形成P区图形；(c3)利用湿法刻蚀工艺去除P区图形上的所述第二保护层；(c4)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料形成所述P区；(c5)在整个衬底表面淀积第三保护层；(c6)采用第三掩膜板，利用光刻工艺在所述第三保护层表面形成N区图形；(c7)利用湿法刻蚀工艺去除N区图形上的所述第三保护层；(c8)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料形成所述N区。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c4)包括：(c41)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料；(c42)采用第四掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述P型Si材料以在所述台状有源区的侧壁形成所述P区；(c43)利用选择性刻蚀工艺去除整个衬底表面的所述第二保护层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c8)包括：(c81)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积N型Si材料；(c82)采用第五掩膜版，利用干法刻蚀工艺刻蚀所述N型Si材料以在所述台状有源区的另一侧壁形成所述N区；(c83)利用选择性刻蚀工艺去除整个衬底表面的所述第三保护层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)包括：(d1)利用CVD工艺，在所述台状有源区四周淀积所述多晶Si材料；(d2)利用CVD工艺，在整个衬底表面淀积第四保护层；(d3)利用退火工艺激活所述P区和所述N区中的杂质。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：(e1)采用第六掩膜版，利用光刻工艺在所述第四保护层表面形成引线孔图形；(e2)利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述第四保护层漏出部分所述多晶Si材料以形成所述引线孔；(e3)对所述引线孔溅射金属材料以形成金属硅化物；(e4)钝化处理并光刻PAD以形成所述固态等离子体PiN二极管。此外，本专利技术另一实施例提出的一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管，用于制作固态等离子天线，所述基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管采用上述任意方法实施例制得。由上可知，本专利技术实施例通过采用原位掺杂能够避免离子注入等方式带来的不利影响，使得在有源区内可获得均匀的掺杂，且能够通过控制气体流量来控制材料的掺杂浓度，更有利于获得陡峭的掺杂界面，从而获得更好的器件性能。原位掺杂同时也可以得到比较深的结深，可根据器件需要来制作相应的有源区，而离子注入工艺只能制作比较浅的有源区。相比于其他形式的二极管工艺，采用基于台状有源区的制作工艺可很大程度上简化二极管的制作流程，使得这种二极管制作更加简单。该固态等离子体PiN二极管等离子可重构天线可以是由SOI基固态等离子体PiN二极管按阵列排列组合而成，利用外部控制阵列中的固态等离子体PiN二极管选择性导通，使该阵列形成动态固态等离子体条纹、具备天线的功能，对特定电磁波具有发射和接收功能，并且该天线可通过阵列中固态等离子体PiN二极管的选择性导通，改变固态等离子体条纹形状及分布，从而实现天线的重构，在国防通讯与雷达技术方面具有重要的应用前景。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例的一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管的制作方法流程图；图2a-图2s为本专利技术实施例的一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管的制备方法示意图；图3为本专利技术实施例的一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管的器件结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术提出了一种适用于形成固态等离子体可重构天线的固态等离子体PiN二极管及其制备方法。该固态等离子体PiN二极管可以是基于绝缘衬底上的硅(Silicon-On-Insulator，简称SOI)形成横向PiN二极管，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法，其特征在于，所述固态等离子体PiN二极管用于制作固态等离子天线，所述制备方法包括步骤：(a)选取SOI衬底；(b)刻蚀SOI衬底形成台状有源区；(c)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(d)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引线并光刻PAD以形成所述固态等离子体PiN二极管。

【技术特征摘要】
1.一种基于台状有源区的固态等离子体PiN二极管及其制备方法，其特征在于，所述固态等离子体PiN二极管用于制作固态等离子天线，所述制备方法包括步骤：(a)选取SOI衬底；(b)刻蚀SOI衬底形成台状有源区；(c)对所述台状有源区四周利用原位掺杂工艺分别淀积P型Si材料和N型Si材料形成P区和N区；(d)在所述台状有源区四周淀积多晶Si材料；(e)在所述多晶Si材料表面制作引线并光刻PAD以形成所述固态等离子体PiN二极管。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：(b1)利用CVD工艺，在所述SOI衬底表面形成第一保护层；(b2)采用第一掩膜版，利用光刻工艺在所述第一保护层上形成有源区图形；(b3)利用干法刻蚀工艺，对所述有源区图形的指定位置四周刻蚀所述第一保护层及所述SOI衬底的顶层Si层从而形成有所述台状有源区。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)之后，还包括：(x1)利用氧化工艺，对所述台状有源区的侧壁进行氧化以在所述台状有源区侧壁形成氧化层；(x2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层以完成对所述台状有源区侧壁的平整化处理。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)在整个衬底表面淀积第二保护层；(c2)采用第二掩膜板，利用光刻工艺在所述第二保护层表面形成P区图形；(c3)利用湿法刻蚀工艺去除P区图形上的所述第二保护层；(c4)利用原位掺杂工艺，在所述台状有源区侧壁淀积P型Si材料形成所述P区；(c5)在整个衬底表面淀积第三保护层；(c6)采用第三掩膜板，利用光刻工艺在所述第三保护层表面形成N区图形；(c7)利用湿法刻蚀工艺去除N区图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，杨佳音，张鹤鸣，郝敏如，胡辉勇，宋建军，舒斌，宣荣喜，苏汉，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61