基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法。该方法包括：在GeOI衬底上按照全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，且横向SPiN二极管的P区采用Si材料、i区采用Ge材料及N区采用Si材料以形成Ge基异质SPiN二极管；在多个横向SPiN二极管上依次互连PAD以形成多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接SPiN二极管串与直流偏置电源；制作同轴馈线以连接第一天线臂及第二天线臂，最终形成全息天线。本发明专利技术制备的全息天线体积小、结构简单、易于加工、无复杂馈源结构、频率可快速跳变，且天线关闭时将处于电磁波隐身状态，易于组阵，可用作相控阵天线的基本组成单元。

Method for preparing frequency reconfigurable holographic antenna based on Ge based heterojunction material

The invention relates to a method for preparing a frequency reconfigurable holographic antenna based on a Ge based heterojunction material. The method includes: on the GeOI substrate to manufacture a plurality of lateral SPiN diode structure according to holographic antenna, and lateral SPiN diode P region using Si material, I material and N by Ge to form Ge heterojunction SPiN diode with Si material; sequentially in a plurality of interconnect lateral SPiN diodes to form a plurality of PAD SPiN diode string; making the DC bias lines to connect the SPiN power diode in series with DC bias; making a coaxial feeder is connected with a first antenna and the two antenna arm arm, and ultimately the formation of holographic antenna. Volume holographic antenna prepared by the invention is small, simple structure, easy processing, no complex feed structure and fast frequency hopping, and the antenna is closed in electromagnetic wave stealth, easy array, can be used as the basic unit of phased array antenna.

【技术实现步骤摘要】
基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法
本专利技术属于半导体
，具体涉及一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法。
技术介绍
可重构天线的概念提出于20世纪60年代。可重构是指多天线阵列中各阵元之间的关系是可以根据实际情况灵活可变的，而非固定的。它主要是通过调整状态可变器件，实现天线性能的可重构。可重构天线按功能可分为频率可重构天线(包括实现宽频带和实现多频带)、方向图可重构天线、极化可重构天线和多电磁参数可重构天线。通过改变可重构天线的结构可以使天线的频率、波瓣图、极化方式等多种参数中的一种或几种实现重构，因其具有体积小、功能多、易于实现分集应用的优点，已经成为研究热点。全息天线由源天线和全息结构组成。结合实际需求，选择适当的天线作为源天线，通过加载全息结构来改变馈源的辐射，以获得所需的目标天线的辐射特性，通过给定的电磁波辐射的干涉图进而推算天线结构。与传统的反射面天线相比，全息结构具有灵活的构建形式，便于和应用环境一体设计，应用范围很广泛。因此，如何制作高性能的频率可重构全息天线，尤其是利用半导体工艺来进行制作，就变得非常有意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法，其中，所述全息天线包括GeOI材料、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述制备方法包括：在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，且所述横向SPiN二极管的P区采用Si材料、i区采用Ge材料及N区采用Si材料以形成Ge基异质SPiN二极管；在多个所述横向SPiN二极管上依次互连PAD以形成多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，最终形成所述全息天线。在本专利技术的一个实施例中，在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，包括：(a)在所述GeOI衬底上按照所述第一天线臂、所述第二天线臂、所述全息圆环的结构确定所述横向SPiN二极管的有源区位置，并在所述有源区位置处设置隔离区；(b)在所述有源区位置处刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽，所述P型沟槽和所述N型沟槽的深度小于所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(c)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入工艺在所述P型沟槽和所述N型沟槽内形成P型有源区和N型有源区；以及(d)在所述GeOI衬底上形成引线；(e)钝化处理并光刻PAD以形成多个所述横向SPiN二极管。在本专利技术的一个实施例中，步骤(a)中，在所述有源区位置处设置隔离区，包括：(a1)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；(a2)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(a3)利用干法刻蚀工艺在所述第一隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(a4)填充所述隔离槽以形成所述横向SPiN二极管的所述隔离区。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)包括：(b1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；(b2)利用光刻工艺在所述第二保护层上形成第二隔离区图形；(b3)利用干法刻蚀工艺在所述第二隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第二保护层及所述GeOI衬底以形成所述P型沟槽和所述N型沟槽。在本专利技术的一个实施例中，在步骤(c)之前，还包括：(x1)氧化所述P型沟槽和所述N型沟槽以使所述P型沟槽和所述N型沟槽的内壁形成氧化层；(x2)利用湿法刻蚀工艺刻蚀所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的氧化层以完成所述P型沟槽和所述N型沟槽内壁的平整化。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)，包括：(c1)利用多晶硅填充所述P型沟槽和所述N型沟槽；(c2)平整化处理所述GeOI衬底后，在所述GeOI衬底上形成多晶硅层；(c3)光刻所述多晶硅层，并采用带胶离子注入的方法对所述P型沟槽和所述N型沟槽所在位置分别注入P型杂质和N型杂质以形成P型有源区和N型有源区且同时形成P型接触区和N型接触区；(c4))去除光刻胶；(c5)利用湿法刻蚀去除所述P型接触区和所述N型接触区以外的所述多晶硅层。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)包括：(d1)在所述GeOI衬底上生成二氧化硅；(d2)利用退火工艺激活所述P型有源区和N型有源区中的杂质；(d3)在所述P型有源区和所述N型有源区表面光刻引线孔以形成引线。在本专利技术的一个实施例中，制备直流偏置线，包括：利用CVD工艺采用铜、铝或者高掺杂的多晶硅制备形成所述直流偏置线。在本专利技术的一个实施例中，制作所述同轴馈线，包括：将所述同轴馈线的内芯线连接至所述第一天线臂的金属触片且将所述同轴馈线的外导体连接至所述第二天线臂的金属触片以将所述同轴馈线作为直流偏置线所施加电压所对应的公共负极。在本专利技术的一个实施例中，所述全息圆环为由多段等长的所述SPiN二极管串排列形成的正多边形结构，其中，所述正多边形的边长与所述第一天线臂和所述第二天线臂长度之和相同，或者所述正多边形的外接圆的半径为所述全息天线接收或发送的电磁波波长的四分之三。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、体积小、剖面低，结构简单、易于加工。2、采用同轴电缆作为馈源，无复杂馈源结构。3、采用SPiN二极管作为天线的基本组成单元，只需通过控制其导通或断开，即可实现频率的可重构。4、所有组成部分均在半导体基片一侧，易于制版加工。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于Ge基异质结材料形成的频率可重构全息天线的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种横向SPiN二极管的制备方法示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种横向SPiN二极管的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种SPiN二极管串的结构示意图；以及图6a-图6r为本专利技术实施例的一种横向SPiN二极管的制备方法示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于异质Ge的频率可重构全息天线的结构示意图。该天线包括GeOI衬底1、第一天线臂2、第二天线臂3、同轴馈线4、直流偏置线5、6、7、8、9、10、11、12、全息圆环14；其中，第一天线臂2和第二天线臂3包括分布在同轴馈线4两侧且等长的SPiN二极管串，全息圆环14包括多个SPiN二极管串w7。其中，全息圆环14为由八段等长的SPiN二极管串排列形成正八边形结构，其中，正八边形的边长与第一天线臂2和第二天线臂3长度之和相同。或者全息圆环(14)为由多个等长的SPiN二极管串构成并形成正多边形结构，正多边形的外接圆的半径为天线接收或发送的电磁波波长的四分之三。第一天线臂2包括的SPiN二极管串个数和第二天线臂3包括的SPiN二极管串个数相同，第一天线臂2的二极管串和第二天线臂3的二极管串以同轴馈线4为对称轴进行对称分布，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法，其特征在于，所述全息天线包括GeOI材料、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述制备方法包括：在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，且所述横向SPiN二极管的P区采用Si材料、i区采用Ge材料及N区采用Si材料以形成Ge基异质SPiN二极管；在多个所述横向SPiN二极管上依次互连PAD以形成多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，最终形成所述全息天线。

【技术特征摘要】
1.一种基于Ge基异质结材料的频率可重构全息天线制备方法，其特征在于，所述全息天线包括GeOI材料、第一天线臂、第二天线臂、同轴馈线、直流偏置线及全息圆环；其中，所述制备方法包括：在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，且所述横向SPiN二极管的P区采用Si材料、i区采用Ge材料及N区采用Si材料以形成Ge基异质SPiN二极管；在多个所述横向SPiN二极管上依次互连PAD以形成多个SPiN二极管串；制作直流偏置线以连接所述SPiN二极管串与直流偏置电源；制作所述同轴馈线以连接所述第一天线臂及所述第二天线臂，最终形成所述全息天线。2.根据权利要求1所述的制备方法，在所述GeOI衬底上按照所述全息天线的结构制作多个横向SPiN二极管，包括：(a)在所述GeOI衬底上按照所述第一天线臂、所述第二天线臂、所述全息圆环的结构确定所述横向SPiN二极管的有源区位置，并在所述有源区位置处设置隔离区；(b)在所述有源区位置处刻蚀所述GeOI衬底形成P型沟槽和N型沟槽，所述P型沟槽和所述N型沟槽的深度小于所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(c)填充所述P型沟槽和所述N型沟槽，并采用离子注入工艺在所述P型沟槽和所述N型沟槽内形成P型有源区和N型有源区；以及(d)在所述GeOI衬底上形成引线；(e)钝化处理并光刻PAD以形成多个所述横向SPiN二极管。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述有源区位置处设置隔离区，包括：(a1)在所述GeOI衬底表面形成第一保护层；(a2)利用光刻工艺在所述第一保护层上形成第一隔离区图形；(a3)利用干法刻蚀工艺在所述第一隔离区图形的指定位置处刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以形成隔离槽，且所述隔离槽的深度大于等于所述GeOI衬底的顶层Ge的厚度；(a4)填充所述隔离槽以形成所述横向SPiN二极管的所述隔离区。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：(b1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层；(b2)利用光刻工艺在所述第二保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓雪，张亮，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61