本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代雷達(dá)和通信系統(tǒng)的迅速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)通信、導(dǎo)航、制導(dǎo)、警戒、武器等目的，飛機(jī)、輪船、衛(wèi)星等所需的天線數(shù)量越來(lái)越多。目前已經(jīng)研究出的天線基本都是由金屬制成，因此這種天線在制作完成后形狀不可改變，而且具有較大的雷達(dá)散射截面，這大大降低了天線的隱身性能。金屬天線重量大，集成度低，體積大等特點(diǎn)也限制了它在其他方面的應(yīng)用。

為突破傳統(tǒng)天線固定不變的工作性能難以滿足多樣的系統(tǒng)需求和復(fù)雜多變的應(yīng)用環(huán)境，可重構(gòu)天線的概念得到重視并獲得發(fā)展。由于可重構(gòu)天線的設(shè)計(jì)需考慮天線各部分間的互耦，加大了天線的設(shè)計(jì)難度。因此，如何選擇合適的材料和工藝以制造出滿足實(shí)際需求的可重構(gòu)天線是一項(xiàng)很有意義的工作。

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)明提出應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法。

本發(fā)明提供一種應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法，所述基于異質(zhì)Ge基頻率可重構(gòu)環(huán)形天線包括：半導(dǎo)體基片(1)；介質(zhì)板(2)；第一SPIN二極管環(huán)(3)、第二SPIN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SPIN二極管環(huán)(3)、所述第二SPIN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。

其中，所述應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法包括如下步驟：

(a)選取某一晶向的GeOI襯底，在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(b)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；

(c)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；

(d)填充所述隔離槽以形成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管的所述隔離區(qū)；

(e)刻蝕所述GeOI襯底形成P型溝槽和N型溝槽，所述P型溝槽和所述N型溝槽的深度小于所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(f)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，并采用離子注入工藝在所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(g)在所述GeOI襯底上形成引線，以完成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層，包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(a2)在所述第一二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第一氮化硅層。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(e)包括：

(e1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(e2)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；

(e3)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。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(e1)包括：

(e11)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(e12)在所述第二二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第二氮化硅層。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(f)包括：

(f1)利用多晶硅填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(f2)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶硅層；

(f3)光刻所述多晶硅層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和所述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)；

(f4)去除光刻膠；

(f5)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)以外的所述多晶硅層。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(g)包括：

(g1)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅；

(g2)利用退火工藝激活有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(g3)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；

(g4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一SPIN二極管環(huán)(3)包括第一SPIN二極管串(8)，所述第二SPIN二極管環(huán)(4)包括第二SPIN二極管串(9)，且所述第一SPIN二極管環(huán)(3)及所述第二SPIN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)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在所述第一SPIN二極管串(8)及所述第二SPIN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)，所述第一直流偏置線(5)及所述第二直流偏置線(6)采用重?fù)诫s多晶硅制作在半導(dǎo)體基片上(1)。

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)。

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)。

本發(fā)明提供的一種應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法具備如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)SPIN二極管采用了一種基于刻蝕的GeOI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；

(2)SPIN二極管所使用的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SPIN二極管的固態(tài)等離子體濃度；

(3)SPIN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。

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是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)環(huán)形天線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)環(huán)形天線中的Ge基異質(zhì)SPiN二極管制備方法流程圖；

圖3是本發(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是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種可重構(gòu)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SPIN二極管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種SPIN二極管串結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a-圖7r為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種可重構(gòu)環(huán)形天線中的Ge基異質(zhì)SPiN二極管制備方法流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的另一種Ge基異質(zhì)SPiN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)天線的異質(zhì)鍺(Ge)基SPIN二極管的制備方法及器件。該Ge基異質(zhì)SPiN二極管是基于絕緣襯底上的鍺(Germanium-On-Insulator，簡(jiǎn)稱GeOI)形成橫向SPIN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)SPIN二極管等離子可重構(gòu)天線可以是由GeOI橫向固態(tài)SPIN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)SPIN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)SPIN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)明制備的異質(zhì)Ge基固態(tài)SPIN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)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備方法，所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管用于制作可重構(gòu)環(huán)形天線。請(qǐng)參考圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于Ge基異質(zhì)SPiN二極管的頻率可重構(gòu)耦合饋電環(huán)形天線的結(jié)構(gòu)示意圖。所述可重構(gòu)環(huán)形天線包括：半導(dǎo)體基片(1)；介質(zhì)板(2)；第一SPIN二極管環(huán)(3)、第二SPIN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SPIN二極管環(huán)(3)、所述第二SPIN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)采用半導(dǎo)體工藝制作在所述半導(dǎo)體基片(1)上。

請(qǐng)參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于可重構(gòu)環(huán)形天線的Ge基異質(zhì)SPiN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，在所述GeOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(b)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；

(c)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；

(d)填充所述隔離槽以形成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管的所述隔離區(qū)；

在上述步驟中，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)SPIN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Ge中，所以優(yōu)選采用GeOI作為固態(tài)SPIN二極管的襯底。隔離槽的深度大于等于頂層Ge的厚度，保證了后續(xù)槽中二氧化硅(SiO2)與GeOI襯底的氧化層的連接，形成完整的絕緣隔離。

(e)刻蝕所述GeOI襯底形成P型溝槽和N型溝槽，所述P型溝槽和所述N型溝槽的深度小于所述GeOI襯底的頂層Ge的厚度；

(f)填充所述P型溝槽和所述N型溝槽，并采用離子注入工藝在所述P型溝槽和所述N型溝槽內(nèi)形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

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GeOI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。

(g)在所述GeOI襯底上形成引線，以完成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管的制備。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第一保護(hù)層包括第一二氧化硅層和第一氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(a)包括：

(a1)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(a2)在所述第一二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第一氮化硅層。

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。

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

(e1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(e2)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；

(e3)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。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述第二保護(hù)層包括第二二氧化硅層和第二氮化硅層；相應(yīng)地，步驟(e1)包括：

(e11)在所述GeOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(e12)在所述第二二氧化硅層表面生成氮化硅以形成第二氮化硅層。

這樣做的好處類似于第一保護(hù)層的作用，此處不再贅述。

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

(f1)利用多晶硅填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；

(f2)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶硅層；

(f3)光刻所述多晶硅層，并采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和所述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)；

(f4)去除光刻膠；

(f5)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區(qū)和所述N型接觸區(qū)以外的所述多晶硅層。

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

(g1)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅；

(g2)利用退火工藝激活有源區(qū)中的雜質(zhì)；

(g3)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；

(g4)鈍化處理并光刻PAD以形成所述Ge基異質(zhì)SPiN二極管。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于SOI基頻率SPIN二極管的可重構(gòu)耦合饋電環(huán)形天線的半導(dǎo)體基片結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一SPIN二極管環(huán)(3)包括第一SPIN二極管串(8)，所述第二SPIN二極管環(huán)(4)包括第二SPIN二極管串(9)，且所述第一SPIN二極管環(huán)(3)及所述第二SPIN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，請(qǐng)參見(jiàn)圖4，圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于SOI基頻率SPIN二極管的可重構(gòu)耦合饋電環(huán)形天線的介質(zhì)板結(jié)構(gòu)示意圖。在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在所述第一SPIN二極管串(8)及所述第二SPIN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)，所述第一直流偏置線(5)及所述第二直流偏置線(6)采用重?fù)诫s多晶硅制作在半導(dǎo)體基片上(1)，并且，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，第一直流偏置線(5)、第二直流偏置線(6)分別接至電壓正極，且任何工作時(shí)刻只能有一組直流偏置線接至電壓正極，通過(guò)控制第一直流偏置線(5)或第二直流偏置線(6)上的電壓即可選擇性的使第一SPIN二極管串(8)或第二SPIN二極管串(9)處于正向?qū)顟B(tài)，導(dǎo)通的SPIN二極管在本征區(qū)將產(chǎn)生固態(tài)等離子體，其具有類金屬特性，可以用作天線的輻射結(jié)構(gòu)。當(dāng)不同的SPIN二極管工作時(shí)，會(huì)改變天線的電尺寸長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)天線工作頻率的可重構(gòu)。

如圖4所示，耦合式饋源(7)采用化學(xué)氣相淀積方法制作于介質(zhì)板(2)上，上表面為金屬微帶貼片(10)，下表面為金屬接地板(11)，金屬微帶貼(10)包含有一個(gè)主枝節(jié)(12)、第一分枝節(jié)(13)及第二分枝節(jié)(14)。主枝節(jié)(10)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SPIN二極管結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種SPIN二極管串結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，每個(gè)SPIN二極管串中包括多個(gè)SPIN二極管，且這些SPIN二極管串行連接。該SPIN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SPIN二極管串的一端的SPIN二極管的金屬接觸區(qū)23連接至直流偏置的正極，處于SPIN二極管串的另一端的SPIN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)SPIN二極管串中所有SPIN二極管處于正向?qū)顟B(tài)。當(dāng)利用SPIN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SPIN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)。

實(shí)施例二

請(qǐng)參見(jiàn)圖7a-圖7r，圖7a-圖7r為本發(fā)明實(shí)施例的一種異質(zhì)Ge基等離子SPIN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)的異質(zhì)Ge基固態(tài)等離子SPIN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CVD的方法，在P、N區(qū)槽中淀積多晶硅1001，并將溝槽填滿；

(4b)如圖7k所示，采用CMP，去除表面多晶硅1001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硅1201，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)以外的多晶硅1201，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)多晶硅中雜質(zhì)；

步驟5，構(gòu)成SPIN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SPIN二極管，作為制備固態(tài)等離子天線材料。

本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的SPIN二極管，首先，所使用的鍺材料，由于其高遷移率和大載流子壽命的特性，提高了SPIN二極管的固態(tài)等離子體濃度；另外，Ge基SPIN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可控性增強(qiáng)，有利于制備出高性能的等離子天線；其次，鍺材料由于其氧化物GeO熱穩(wěn)定性差的特性，P區(qū)和N區(qū)深槽側(cè)壁平整化的處理可在高溫環(huán)境自動(dòng)完成，簡(jiǎn)化了材料的制備方法；再次，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的Ge基異質(zhì)SPiN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。

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)SPiN二極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖。該Ge基異質(zhì)SPiN二極管采用上述如圖2所示的制備方法制成，具體地，該Ge基異質(zhì)SPiN二極管在GeOI襯底301上制備形成，且SPIN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SPIN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。