本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法。

背景技術(shù)：

天線的性能直對(duì)無線通信系統(tǒng)有重要影響。無線通信系統(tǒng)經(jīng)常要求天線能根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境來改變其電特性，即實(shí)現(xiàn)天線特性的“可重構(gòu)”，進(jìn)而擴(kuò)大天線的應(yīng)用范圍。全息天線由源天線和全息結(jié)構(gòu)組成。結(jié)合實(shí)際需求，選擇適當(dāng)?shù)奶炀€作為源天線，通過加載全息結(jié)構(gòu)來改變饋源的輻射，以獲得所需的目標(biāo)天線的輻射特性，通過給定的電磁波輻射的干涉圖進(jìn)而推算天線結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的反射面天線相比，全息結(jié)構(gòu)具有靈活的構(gòu)建形式，便于和應(yīng)用環(huán)境一體設(shè)計(jì)，應(yīng)用范圍很廣泛。

等離子體天線是一種將等離子體作為電磁輻射導(dǎo)向媒質(zhì)的射頻天線，它可通過改變等離子體密度來改變天線的瞬時(shí)帶寬，且具有大的動(dòng)態(tài)范圍；還可以通過改變等離子體諧振、阻抗以及密度等，調(diào)整天線的頻率、波束寬度、功率、增益和方向性動(dòng)態(tài)參數(shù)，極大地引起了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注，成為了天線研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

固態(tài)等離子體一般存在于半導(dǎo)體器件中，無需像氣態(tài)等離子那樣用介質(zhì)管包裹，具有更好的安全性和穩(wěn)定性。經(jīng)理論研究發(fā)現(xiàn)，固態(tài)等離子pin二極管在加直流偏壓時(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)。

當(dāng)前幾乎沒有可靠的工藝方法，利用固態(tài)等離子技術(shù)生產(chǎn)出應(yīng)用于頻率可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管。

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)明提出一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法。

具體地，本發(fā)明實(shí)施例提出的一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法，其中，所述固態(tài)等離子pin二極管用于制作可重構(gòu)全息天線，所述可重構(gòu)全息天線包括：SOI半導(dǎo)體基片(1)；制作在所述SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、同軸饋線(4)及全息圓環(huán)(14)；其中，所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)包括分布在所述同軸饋線(4)兩側(cè)且等長的固態(tài)等離子pin二極管串，所述全息圓環(huán)(14)包括多個(gè)固態(tài)等離子pin二極管串(w7)，所述固態(tài)等離子pin二極管的制備方法包括如下步驟：

(a)選取SOI襯底；

(b)在所述SOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(c)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；

(d)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SOI襯底以形成所述隔離槽；

(e)在所述SOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(f)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；

(g)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SOI襯底以形成所述P型溝槽和N型溝槽；

(h)在所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)采用離子注入形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(i)在所述SOI襯底上生成二氧化硅；

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

(k)在P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)光刻引線孔以形成引線；

(l)鈍化處理并光刻PAD以形成所述固態(tài)等離子pin二極管。

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(b)包括：

(b1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(b2)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，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(e)包括：

(e1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(e2)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，所述P型溝槽和N型溝槽的底部距所述SOI襯底的頂層硅底部的距離為0.5微米～30微米。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(h)包括：

(h1)平整化所述P型溝槽和N型溝槽；

(h2)對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)，所述第一N型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述N型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域，所述第一P型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述P型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域；

(h3)填充所述P型溝槽和N型溝槽以形成P型接觸和N型接觸，其中，填充所述P型溝槽和N型溝槽的材料為多晶硅、金屬、重?fù)诫s多晶硅鍺或重?fù)诫s硅；

(h4)對(duì)所述P型接觸和N型接觸所在區(qū)域進(jìn)行離子注入以在所述SOI襯底的頂層硅內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(h1)包括：

(h11)氧化所述P型溝槽和N型溝槽以使所述P型溝槽和N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；

(h12)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)壁的平整化。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)，包括：

(h21)光刻所述P型溝槽和N型溝槽；

(h22)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)；

(h23)去除光刻膠。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(h4)包括：

(h41)在所述SOI襯底上生成多晶硅；

(h42)光刻所述P型接觸和N型接觸；

(h43)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型接觸和N型接觸所在區(qū)域分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以在所述SOI襯底的頂層硅內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)；

(h44)去除光刻膠；

(h45)利用濕法刻蝕去除所述P型電極和N型電極以外的所述多晶硅。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述全息圓環(huán)(14)由八段等長的固態(tài)等離子pin二極管排列形成正八邊形結(jié)構(gòu)，其中，所述正八邊形的邊長與所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)長度之和相同。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述可重構(gòu)全息天線還包括制作于所述SOI半導(dǎo)體基片(1)的直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)，所述直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)電連接于所述Ge基等離子pin二極管串及直流偏置電源之間。

由上可知，本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)SOI基固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的SOI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)。并且，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的SOI基固態(tài)等離子pin二極管采用了一種基于刻蝕的SOI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。另外，常規(guī)制作固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)的制備工藝中，均采用注入工藝形成，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pin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。

通過以下參考附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它方面和特征變得明顯。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋的目的設(shè)計(jì)，而不是作為本發(fā)明的范圍的限定，這是因?yàn)槠鋺?yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，除非另外指出，不必要依比例繪制附圖，它們僅僅力圖概念地說明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程。

附圖說明

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)的說明。

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

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種固態(tài)等離子pin二極管的制作方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種固態(tài)等離子pin二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種固態(tài)等離子pin二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a-圖5s為本發(fā)明實(shí)施例的另一種固態(tài)等離子pin二極管的制備方法示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的另一種固態(tài)等離子pin二極管的器件結(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)的說明。

本發(fā)明提出了一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法。該固態(tài)等離子pin二極管可以是基于絕緣襯底上的硅(Silicon-On-Insulator，簡稱SOI)形成橫向pin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)。

SOI橫向固態(tài)等離子pin二極管等離子可重構(gòu)天線可以是由SOI橫向固態(tài)等離子pin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)等離子pin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，并且該天線可通過陣列中固態(tài)等離子pin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SOI基固態(tài)等離子pin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)施例提供一種可重構(gòu)全息天線中的固態(tài)等離子pin二極管的制備方法，所述固態(tài)等離子pin二極管用于制作可重構(gòu)全息天線。請(qǐng)參見圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種可重構(gòu)全息天線的結(jié)構(gòu)示意圖；所述可重構(gòu)全息天線包括：SOI半導(dǎo)體基片(1)；制作在所述SOI半導(dǎo)體基片(1)上的第一天線臂(2)、第二天線臂(3)、同軸饋線(4)及全息圓環(huán)(14)；其中，所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)包括分布在所述同軸饋線(4)兩側(cè)且等長的固態(tài)等離子pin二極管串，所述全息圓環(huán)(14)包括多個(gè)固態(tài)等離子pin二極管串(w7)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的可重構(gòu)全息天線的天線臂由固態(tài)等離子pin二極管串組成，而固態(tài)等離子pin二極管具有選擇性導(dǎo)通的特點(diǎn)，在外部控件的控制下，固態(tài)等離子pin二極管的導(dǎo)通長度可靈活改變，因此天線臂在工作時(shí)的有效工作長度也會(huì)改變，全息天線的電學(xué)特性也會(huì)隨之變化，天線的工作頻率可滿足更多的實(shí)際需求，從而實(shí)現(xiàn)天線的頻率重構(gòu)。

請(qǐng)參見圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種固態(tài)等離子pin二極管的制作方法流程圖。所述固態(tài)等離子pin二極管的制備方法包括如下步驟：

(a)選取SOI襯底；

對(duì)于步驟(a)，采用SOI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)等離子pin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SOI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SOI作為固態(tài)等離子pin二極管的襯底。

(b)在所述SOI襯底表面形成第一保護(hù)層；

(c)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；

(d)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SOI襯底以形成所述隔離槽；

其中，隔離槽的深度大于等于頂層硅的厚度，保證了后續(xù)槽中二氧化硅(SiO2)與襯底二氧化硅(SiO2)的連接，形成完整的絕緣隔離。

(e)在所述SOI襯底表面形成第二保護(hù)層；

(f)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；

(g)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SOI襯底以形成所述P型溝槽和N型溝槽；

(h)在所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)采用離子注入形成P型有源區(qū)和N型有源區(qū)；

(i)在所述SOI襯底上生成二氧化硅；

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

(k)在P型接觸區(qū)和N型接觸區(qū)光刻引線孔以形成引線；

(l)鈍化處理并光刻PAD以形成所述固態(tài)等離子pin二極管。

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(b)包括：

(b1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第一二氧化硅層；

(b2)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。

實(shí)施步驟(b1)、(b2)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Si，保證了頂層Si性能的穩(wěn)定；基于氮化硅(SiN)與Si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，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(e)包括：

(e1)在所述SOI襯底表面生成二氧化硅以形成第二二氧化硅層；

(e2)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，所述P型溝槽和N型溝槽的底部距所述SOI襯底的頂層硅底部的距離為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(h)包括：

(h1)平整化所述P型溝槽和N型溝槽；

(h2)對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)，所述第一N型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述N型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域，所述第一P型有源區(qū)為沿離子擴(kuò)散方向距所述P型溝槽側(cè)壁和底部深度小于1微米的區(qū)域；

(h3)填充所述P型溝槽和N型溝槽以形成P型接觸和N型接觸，其中，填充所述P型溝槽和N型溝槽的材料為多晶硅、金屬、重?fù)诫s多晶硅鍺或重?fù)诫s硅；此處可優(yōu)選為多晶硅。

(h4)對(duì)所述P型接觸和N型接觸所在區(qū)域進(jìn)行離子注入以在所述SOI襯底的頂層硅內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟(h1)包括：

(h11)氧化所述P型溝槽和N型溝槽以使所述P型溝槽和N型溝槽的內(nèi)壁形成氧化層；

(h12)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和N型溝槽內(nèi)壁的氧化層以完成所述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)壁的突起形成電場集中區(qū)域，造成Pi和Ni結(jié)擊穿。

進(jìn)一步地，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽進(jìn)行離子注入以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)，包括：

(h21)光刻所述P型溝槽和N型溝槽；

(h22)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型溝槽和N型溝槽分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以形成第一P型有源區(qū)和第一N型有源區(qū)；

(h23)去除光刻膠。

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明，第一、避免了多晶硅與Si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Si中快的特性，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程中，多晶硅生長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(h4)包括：

(h41)在所述SOI襯底上生成多晶硅；

(h42)光刻所述P型接觸和N型接觸；

(h43)采用帶膠離子注入的方法對(duì)所述P型接觸和N型接觸所在區(qū)域分別注入P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)以在所述SOI襯底的頂層硅內(nèi)形成第二P型有源區(qū)和第二N型有源區(qū)；

(h44)去除光刻膠；

(h45)利用濕法刻蝕去除所述P型電極和N型電極以外的所述多晶硅。

進(jìn)一步地，請(qǐng)?jiān)賲⒁妶D1，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述全息圓環(huán)(14)由八段等長的固態(tài)等離子pin二極管排列形成正八邊形結(jié)構(gòu)，其中，所述正八邊形的邊長與所述第一天線臂(2)和所述第二天線臂(3)長度之和相同。

進(jìn)一步地，請(qǐng)?jiān)賲⒁妶D1，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述可重構(gòu)全息天線還包括制作于所述SOI半導(dǎo)體基片(1)的直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)，所述直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)電連接于所述Ge基等離子pin二極管串及直流偏置電源之間。

具體地，所述直流偏置線(5、6、7、8、9、10、11、12)間隔性的電連接至固態(tài)等離子pin二極管串(w1、w2、w3、w4、w5、w6)兩端，其中，所述第一天線臂(2)包括固態(tài)等離子pin二極管串(w1、w2、w3)，所述第二天線臂(3)包括固態(tài)等離子pin二極管串(w4、w5、w6)。

進(jìn)一步地，請(qǐng)一并參見圖3及圖4，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種固態(tài)等離子pin二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種固態(tài)等離子pin二極管串的結(jié)構(gòu)示意圖。每個(gè)固態(tài)等離子pin二極管串中包括多個(gè)固態(tài)等離子pin二極管，且這些固態(tài)等離子pin二極管串行連接。請(qǐng)參見圖3，構(gòu)成固態(tài)等離子pin二極管串的固態(tài)等離子pin二極管包括P+區(qū)(27)、N+區(qū)(26)和本征區(qū)(22)，且還包括第一金屬接觸區(qū)(23)和第二金屬接觸區(qū)(24)；其中，

處于固態(tài)等離子pin二極管串的一端的固態(tài)等離子pin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pin二極管串的另一端的固態(tài)等離子pin二極管的金屬接觸區(qū)(24)連接至直流偏置的負(fù)極，通過施加直流電壓可使整個(gè)固態(tài)等離子pin二極管串中所有固態(tài)等離子pin二極管處于正向?qū)顟B(tài)。

本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的SOI基固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)采用了基于刻蝕的SOI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)。另外，本發(fā)明制備的應(yīng)用于固態(tài)等離子可重構(gòu)天線的SOI基固態(tài)等離子pin二極管采用了一種基于刻蝕的SOI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。

另外，常規(guī)制作固態(tài)等離子pin二極管的P區(qū)與N區(qū)的制備工藝中，均采用注入工藝形成，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pin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。

實(shí)施例二

請(qǐng)參見圖5a-圖5s，圖5a-圖5s為本發(fā)明實(shí)施例的另一種固態(tài)等離子pin二極管的制備方法示意圖；在上述實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，以制備固態(tài)等離子區(qū)域長度為100微米的SOI基固態(tài)等離子pin二極管為例進(jìn)行詳細(xì)說明，具體步驟如下：

S10、選取SOI襯底。

請(qǐng)參見圖5a，該SOI襯底101的晶向可以是(100)或者(110)或者(111)，此處不做任何限制，另外，該SOI襯底101的摻雜類型可以為n型，也可以是為p型，摻雜濃度例如為10¹⁴～10¹⁵cm^-3的，即電阻率為40～1000Ω·cm，頂層Si的厚度例如為0.5～80μm。

S20、在該SOI襯底上形成第一保護(hù)層。

請(qǐng)參見圖5b，可以利用化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡稱CVD)的方法，在SOI襯底101上連續(xù)生長兩層材料，第一層可以是厚度在300～500nm的二氧化硅(SiO₂)層201，第二層可以是厚度在1～3μm的氮化硅(SiN)層202。

S30、光刻隔離區(qū)。

請(qǐng)參見圖5c，通過光刻工藝在上述保護(hù)層上形成隔離區(qū)。采用濕法刻蝕工藝刻蝕該氮化硅(SiN)層，形成隔離區(qū)圖形，再采用干法刻蝕，形成例如寬為2～10μm，深1～81μm的隔離區(qū)301；本步驟中，優(yōu)選隔離區(qū)為深槽隔離，這樣做的好處在于，槽的深度大于等于頂層硅，保證了后續(xù)槽中二氧化硅(SiO₂)與襯底二氧化硅(SiO₂)的連接，形成完整的絕緣隔離。

S40、襯底氧化。

請(qǐng)參見圖5d，光刻隔離區(qū)之后，利用CVD方法淀積二氧化硅(SiO₂)材料401將深槽填滿。可以理解的是，該二氧化硅(SiO₂)材料401主要用于進(jìn)行隔離，其可以由多晶硅等其他材料替代，此處不做任何限制。

S50、平整表面。

請(qǐng)參見圖5e，利用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)，去除表面二氧化硅(SiO₂)層和氮化硅(SiN)層，使表面平整。

S60、在該SOI襯底上形成第二保護(hù)層。

請(qǐng)參見圖5f，具體做法可以是：利用CVD的方法，在襯底上連續(xù)長兩層材料，第一層為厚度在300～500nm的二氧化硅(SiO₂)層601，第二層為厚度在400～600nm的氮化硅(SiN)層602。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Si，保證了頂層Si性能的穩(wěn)定；基于氮化硅(SiN)與Si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)。

S70、光刻P、N區(qū)溝槽。

請(qǐng)參見圖5g，具體做法可以是：光刻P、N區(qū)深槽，濕法刻蝕P、N區(qū)氮化硅(SiN)層，形成P、N區(qū)圖形，干法刻蝕，形成寬2～8μm，深0.4～10μm的深槽701?？涛g深槽的目的在于：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。

S80、溝槽平整化處理。

請(qǐng)參見圖5h和圖5i，具體做法可以是：襯底氧化，使深槽內(nèi)壁形成10～50nm厚度的氧化層801，濕法刻蝕深槽內(nèi)氧化層801，使槽內(nèi)壁光滑。溝槽內(nèi)壁光滑的目的在于：防止側(cè)壁的突起形成電場集中區(qū)域，造成Pi和Ni結(jié)擊穿。

S90、形成第一有源區(qū)。

請(qǐng)參見圖5j，具體做法可以是：光刻P區(qū)深槽，采用帶膠離子注入的方法對(duì)P區(qū)槽側(cè)壁進(jìn)行p⁺注入，使側(cè)壁上形成薄的p⁺有源區(qū)1001，濃度達(dá)到0.5～5×10²⁰cm^-3，除掉光刻膠；光刻N(yùn)區(qū)深槽，采用帶膠離子注入的方法對(duì)N區(qū)槽側(cè)壁進(jìn)行n⁺注入，使側(cè)壁上形成薄的n⁺有源區(qū)1002，濃度達(dá)到0.5～5×10²⁰cm^-3，除掉光刻膠。

S100、填充多晶硅。

請(qǐng)參見圖5k，可以利用CVD的方法，在P、N區(qū)槽中淀積多晶硅1101，并將溝槽填滿。采用多晶硅填充溝槽的目的在于：作為接觸電極。當(dāng)然，也可以采用金屬、重?fù)诫s多晶硅鍺、重?fù)诫s硅等材料來替換。

S110、平整表面。

請(qǐng)參見圖5l，可以采用CMP方法去除表面多晶硅與氮化硅(SiN)層，使表面平整。

S120、生長多晶硅層。

請(qǐng)參見圖5m，可以利用CVD的方法，在表面淀積一多晶硅層1301，厚度為200～500nm；

S130、形成第二有源區(qū)。

請(qǐng)參見圖5n，可以通過光刻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0.5～5×10²⁰cm^-3，去除光刻膠，形成P接觸1401；光刻N(yùn)區(qū)有源區(qū)，采用帶膠離子注入進(jìn)行n⁺注入，使N區(qū)有源區(qū)摻雜濃度為0.5～5×10²⁰cm^-3，去除光刻膠，并形成N接觸1402。

S140、形成P/N接觸區(qū)。

請(qǐng)參見圖5o，可以采用濕法刻蝕，刻蝕掉P、N接觸區(qū)以外的多晶硅，形成P、N接觸區(qū)。

S150、在表面形成二氧化硅(SiO₂)。

請(qǐng)參見圖5p，可以利用CVD的方法，在表面淀積二氧化硅(SiO₂)層1601，厚度為500～1000nm。

S160、雜質(zhì)激活。

在950-1150℃，退火0.5～2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)。

S170、在P、N接觸區(qū)光刻引線孔。

具體，請(qǐng)參照?qǐng)D5q，在二氧化硅(SiO₂)層上光刻引線孔1701。

S180、形成引線。

請(qǐng)參照?qǐng)D5r，可以在襯底表面濺射金屬，合金化形成金屬硅化物，并刻蝕掉表面的金屬；再在襯底表面濺射金屬1801，光刻引線；

S190、鈍化處理，光刻PAD。

請(qǐng)參照?qǐng)D5s，可以通過淀積氮化硅(SiN)形成鈍化層1901，光刻PAD。最終形成固態(tài)等離子pin二極管，作為制備固態(tài)等離子天線材料。

實(shí)施例三

請(qǐng)參照?qǐng)D6，圖6為本發(fā)明實(shí)施例的另一種固態(tài)等離子pin二極管的器件結(jié)構(gòu)示意圖，該固態(tài)等離子pin二極管采用上述如圖2所示的制備方法制成。具體地，該固態(tài)等離子pin二極管在SOI襯底301上制備形成，且pin二極管的P區(qū)305、N區(qū)306以及橫向位于該P(yáng)區(qū)305和該N區(qū)306之間的I區(qū)均位于該SOI襯底的頂層硅302內(nèi)。其中，該pin二極管可以采用STI深槽隔離，即該P(yáng)區(qū)305和該N區(qū)306外側(cè)各設(shè)置有一隔離槽303，且該隔離槽303的深度至少大于等于該頂層硅302的厚度。另外，該P(yáng)區(qū)305和該N區(qū)306在沿襯底方向可以分別對(duì)應(yīng)包括一薄層P型有源區(qū)307和一薄層N型有源區(qū)304。

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)等離子pin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)。