用于套筒天线的GaAs/Ge/GaAs异质结构SPiN二极管串的制备方法与流程

文档序号:12680906阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于套筒天线的GaAs/Ge/GaAs异质结构SPiN二极管串的制备方法,其特征在于,所述等离子SPiN二极管串用于制作套筒天线,所述套筒天线包括:半导体基片(1)、SPiN二极管天线臂(2)、第一SPiN二极管套筒(3)、第二SPiN二极管套筒(4)、同轴馈线(5)、直流偏置线(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19);所述制备方法包括步骤:

(a)选取GeOI衬底;

(b)在所述GeOI衬底表面淀积第一保护层;

(c)采用第一掩膜版,利用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一保护层及所述GeOI衬底以在所述GeOI衬底内形成隔离沟槽;

(d)利用CVD工艺在所述隔离沟槽内填充隔离材料;

(e)利用CMP工艺去除所述第一保护层及所述隔离沟槽外的所述隔离材料形成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构的SPiN二极管的隔离区。

(f)刻蚀所述GeOI衬底的顶层Ge层以在所述顶层Ge层内形成第一沟槽和第二沟槽;

(g)在所述第一沟槽和所述第二沟槽内淀积GaAs材料;

(h)利用离子注入工艺对所述第一沟槽内的GaAs材料进行P型离子注入形成P型有源区,对所述第二沟槽内的GaAs材料进行N型离子注入形成N型有源区;

(i)在所述P型有源区和所述N型有源区表面形成引线孔并溅射金属形成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构SPiN二极管串。

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)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料形成第一SiO2层;

(b2)在所述第一SiO2层表面生成SiN材料形成第一SiN层以最终形成所述第一保护层。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(f)包括:

(f1)在所述GeOI衬底表面形成第二保护层;

(f2)采用第二掩膜版,利用各向异性刻蚀工艺刻蚀所述第二保护层及所述顶层Ge层以在所述顶层Ge层形成所述第一沟槽和所述第二沟槽。

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(f1)包括:

(f11)在所述GeOI衬底表面生成SiO2材料形成第二SiO2层;

(f12)在所述第二SiO2层表面生成SiN材料形成第二SiN层以最终形成所述第二保护层。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在步骤(g)之前,还包括:

(x1)在800℃~900℃下,氧化所述第一沟槽和所述第二沟槽以在所述第一沟槽和所述第二沟槽的内壁形成氧化层;

(x2)利用湿法刻蚀工艺,刻蚀所述第一沟槽和所述第二沟槽内壁的氧化层以完成所述第一型沟槽和所述第二沟槽内壁的平整化。

6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(g)包括:

(g1)利用MOCVD工艺,在所述第一沟槽和所述第二沟槽内淀积GaAs材料;

(g2)利用CMP工艺,去除所述第一沟槽和所述第二沟槽外一定厚度的GaAs材料以完成所述第一沟槽和所述第二沟槽的平整化。

7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(h)包括:

(h1)采用第三掩膜版,利用离子注入工艺对所述第一沟槽内的GaAs材料进行B离子注入形成所述P型有源区;

(h2)采用第四掩膜版,利用离子注入工艺在所述第二沟槽内的GaAs材料进行P离子注入形成所述N型有源区;

(h3)在所述P型有源区和所述N型有源区表面淀积SiO2材料,利用退火工艺激活所述P型有源区和所述N型有源区的杂质;

(h4)去除SiO2材料。

8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(i)包括:

(i1)在整个衬底表面淀积SiO2材料;

(i2)采用第五掩膜版,利用各向异性刻蚀工艺,刻蚀所述P型有源区和所述N型有源区表面部分位置的SiO2材料形成所述引线孔;

(i3)在所述引线孔中溅射金属材料;

(i4)钝化处理、光刻PAD并互连,以完成所述GaAs/Ge/GaAs异质结构SPiN二极管串的制备。

9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述SPiN二极管天线臂(2)、所述第一SPiN二极管套筒(3)、所述第二SPiN二极管套筒(4)及所述直流偏置线(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19)均制作于所述半导体基片(1)上;所述SPiN二极管天线臂(2)与所述第一SPiN二极管套筒(3)及所述第二SPiN二极管套筒(4)通过所述同轴馈线(5)连接,所述同轴馈线(5)的内芯线(7)连接所述SPiN二极管天线臂(2)且所述同轴馈线(5)的外导体(8)连接所述第一SPiN二极管套筒(3)及所述第二SPiN二极管套筒(4);

其中,所述SPiN二极管天线臂(2)包括串行连接的SPiN二极管串(w1、w2、w3),所述第一SPiN二极管套筒(3)包括串行连接的SPiN二极管串(w4、w5、w6),所述第二SPiN二极管套筒(4)包括串行连接的SPiN二极管串(w7、w8、w9),每个所述SPiN二极管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9)通过对应的所述直流偏置线(9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19)连接至直流偏置。

10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述SPiN二极管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6、w7、w8、w9)包括SPiN二极管,所述SPiN二极管包括P+区(27)、N+区(26)、本征区(22)、P+接触区(23)及N+接触区(24);所述P+接触区(23)分别连接所述P+区(27)与直流电源的正极,所述N+接触区(24)分别连接所述N+区(26)与直流电源的负极。

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