基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法技術

本發明專利技術涉及一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法。該方法包括：在GeOI襯底上按照全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，且橫向SPiN二極管的P區采用Si材料、i區采用Ge材料及N區采用Si材料以形成Ge基異質SPiN二極管；在多個橫向SPiN二極管上依次互連PAD以形成多個SPiN二極管串；制作直流偏置線以連接SPiN二極管串與直流偏置電源；制作同軸饋線以連接第一天線臂及第二天線臂，最終形成全息天線。本發明專利技術制備的全息天線體積小、結構簡單、易于加工、無復雜饋源結構、頻率可快速跳變，且天線關閉時將處于電磁波隱身狀態，易于組陣，可用作相控陣天線的基本組成單元。

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.

【技術實現步驟摘要】
基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法
本專利技術屬于半導體
，具體涉及一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法。
技術介紹
可重構天線的概念提出于20世紀60年代。可重構是指多天線陣列中各陣元之間的關系是可以根據實際情況靈活可變的，而非固定的。它主要是通過調整狀態可變器件，實現天線性能的可重構。可重構天線按功能可分為頻率可重構天線(包括實現寬頻帶和實現多頻帶)、方向圖可重構天線、極化可重構天線和多電磁參數可重構天線。通過改變可重構天線的結構可以使天線的頻率、波瓣圖、極化方式等多種參數中的一種或幾種實現重構，因其具有體積小、功能多、易于實現分集應用的優點，已經成為研究熱點。全息天線由源天線和全息結構組成。結合實際需求，選擇適當的天線作為源天線，通過加載全息結構來改變饋源的輻射，以獲得所需的目標天線的輻射特性，通過給定的電磁波輻射的干涉圖進而推算天線結構。與傳統的反射面天線相比，全息結構具有靈活的構建形式，便于和應用環境一體設計，應用范圍很廣泛。因此，如何制作高性能的頻率可重構全息天線，尤其是利用半導體工藝來進行制作，就變得非常有意義。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供了一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法。本專利技術要解決的技術問題通過以下技術方案實現：本專利技術的實施例提供了一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法，其中，所述全息天線包括GeOI材料、第一天線臂、第二天線臂、同軸饋線、直流偏置線及全息圓環；其中，所述制備方法包括：在所述GeOI襯底上按照所述全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，且所述橫向SPiN二極管的P區采用Si材料、i區采用Ge材料及N區采用Si材料以形成Ge基異質SPiN二極管；在多個所述橫向SPiN二極管上依次互連PAD以形成多個SPiN二極管串；制作直流偏置線以連接所述SPiN二極管串與直流偏置電源；制作所述同軸饋線以連接所述第一天線臂及所述第二天線臂，最終形成所述全息天線。在本專利技術的一個實施例中，在所述GeOI襯底上按照所述全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，包括：(a)在所述GeOI襯底上按照所述第一天線臂、所述第二天線臂、所述全息圓環的結構確定所述橫向SPiN二極管的有源區位置，并在所述有源區位置處設置隔離區；(b)在所述有源區位置處刻蝕所述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；(c)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型溝槽內形成P型有源區和N型有源區；以及(d)在所述GeOI襯底上形成引線；(e)鈍化處理并光刻PAD以形成多個所述橫向SPiN二極管。在本專利技術的一個實施例中，步驟(a)中，在所述有源區位置處設置隔離區，包括：(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護層；(a2)利用光刻工藝在所述第一保護層上形成第一隔離區圖形；(a3)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護層及所述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；(a4)填充所述隔離槽以形成所述橫向SPiN二極管的所述隔離區。在本專利技術的一個實施例中，步驟(b)包括：(b1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護層；(b2)利用光刻工藝在所述第二保護層上形成第二隔離區圖形；(b3)利用干法刻蝕工藝在所述第二隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述第二保護層及所述GeOI襯底以形成所述P型溝槽和所述N型溝槽。在本專利技術的一個實施例中，在步驟(c)之前，還包括：(x1)氧化所述P型溝槽和所述N型溝槽以使所述P型溝槽和所述N型溝槽的內壁形成氧化層；(x2)利用濕法刻蝕工藝刻蝕所述P型溝槽和所述N型溝槽內壁的氧化層以完成所述P型溝槽和所述N型溝槽內壁的平整化。在本專利技術的一個實施例中，步驟(c)，包括：(c1)利用多晶硅填充所述P型溝槽和所述N型溝槽；(c2)平整化處理所述GeOI襯底后，在所述GeOI襯底上形成多晶硅層；(c3)光刻所述多晶硅層，并采用帶膠離子注入的方法對所述P型溝槽和所述N型溝槽所在位置分別注入P型雜質和N型雜質以形成P型有源區和N型有源區且同時形成P型接觸區和N型接觸區；(c4))去除光刻膠；(c5)利用濕法刻蝕去除所述P型接觸區和所述N型接觸區以外的所述多晶硅層。在本專利技術的一個實施例中，步驟(d)包括：(d1)在所述GeOI襯底上生成二氧化硅；(d2)利用退火工藝激活所述P型有源區和N型有源區中的雜質；(d3)在所述P型有源區和所述N型有源區表面光刻引線孔以形成引線。在本專利技術的一個實施例中，制備直流偏置線，包括：利用CVD工藝采用銅、鋁或者高摻雜的多晶硅制備形成所述直流偏置線。在本專利技術的一個實施例中，制作所述同軸饋線，包括：將所述同軸饋線的內芯線連接至所述第一天線臂的金屬觸片且將所述同軸饋線的外導體連接至所述第二天線臂的金屬觸片以將所述同軸饋線作為直流偏置線所施加電壓所對應的公共負極。在本專利技術的一個實施例中，所述全息圓環為由多段等長的所述SPiN二極管串排列形成的正多邊形結構，其中，所述正多邊形的邊長與所述第一天線臂和所述第二天線臂長度之和相同，或者所述正多邊形的外接圓的半徑為所述全息天線接收或發送的電磁波波長的四分之三。與現有技術相比，本專利技術的有益效果：1、體積小、剖面低，結構簡單、易于加工。2、采用同軸電纜作為饋源，無復雜饋源結構。3、采用SPiN二極管作為天線的基本組成單元，只需通過控制其導通或斷開，即可實現頻率的可重構。4、所有組成部分均在半導體基片一側，易于制版加工。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的一種基于Ge基異質結材料形成的頻率可重構全息天線的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例提供的一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法示意圖；圖3為本專利技術實施例提供的一種橫向SPiN二極管的制備方法示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的一種橫向SPiN二極管的結構示意圖；圖5為本專利技術實施例提供的一種SPiN二極管串的結構示意圖；以及圖6a-圖6r為本專利技術實施例的一種橫向SPiN二極管的制備方法示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例一請參見圖1，圖1為本專利技術實施例提供的一種基于異質Ge的頻率可重構全息天線的結構示意圖。該天線包括GeOI襯底1、第一天線臂2、第二天線臂3、同軸饋線4、直流偏置線5、6、7、8、9、10、11、12、全息圓環14；其中，第一天線臂2和第二天線臂3包括分布在同軸饋線4兩側且等長的SPiN二極管串，全息圓環14包括多個SPiN二極管串w7。其中，全息圓環14為由八段等長的SPiN二極管串排列形成正八邊形結構，其中，正八邊形的邊長與第一天線臂2和第二天線臂3長度之和相同。或者全息圓環(14)為由多個等長的SPiN二極管串構成并形成正多邊形結構，正多邊形的外接圓的半徑為天線接收或發送的電磁波波長的四分之三。第一天線臂2包括的SPiN二極管串個數和第二天線臂3包括的SPiN二極管串個數相同，第一天線臂2的二極管串和第二天線臂3的二極管串以同軸饋線4為對稱軸進行對稱分布，第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法，其特征在于，所述全息天線包括GeOI材料、第一天線臂、第二天線臂、同軸饋線、直流偏置線及全息圓環；其中，所述制備方法包括：在所述GeOI襯底上按照所述全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，且所述橫向SPiN二極管的P區采用Si材料、i區采用Ge材料及N區采用Si材料以形成Ge基異質SPiN二極管；在多個所述橫向SPiN二極管上依次互連PAD以形成多個SPiN二極管串；制作直流偏置線以連接所述SPiN二極管串與直流偏置電源；制作所述同軸饋線以連接所述第一天線臂及所述第二天線臂，最終形成所述全息天線。

【技術特征摘要】
1.一種基于Ge基異質結材料的頻率可重構全息天線制備方法，其特征在于，所述全息天線包括GeOI材料、第一天線臂、第二天線臂、同軸饋線、直流偏置線及全息圓環；其中，所述制備方法包括：在所述GeOI襯底上按照所述全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，且所述橫向SPiN二極管的P區采用Si材料、i區采用Ge材料及N區采用Si材料以形成Ge基異質SPiN二極管；在多個所述橫向SPiN二極管上依次互連PAD以形成多個SPiN二極管串；制作直流偏置線以連接所述SPiN二極管串與直流偏置電源；制作所述同軸饋線以連接所述第一天線臂及所述第二天線臂，最終形成所述全息天線。2.根據權利要求1所述的制備方法，在所述GeOI襯底上按照所述全息天線的結構制作多個橫向SPiN二極管，包括：(a)在所述GeOI襯底上按照所述第一天線臂、所述第二天線臂、所述全息圓環的結構確定所述橫向SPiN二極管的有源區位置，并在所述有源區位置處設置隔離區；(b)在所述有源區位置處刻蝕所述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；(c)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型溝槽內形成P型有源區和N型有源區；以及(d)在所述GeOI襯底上形成引線；(e)鈍化處理并光刻PAD以形成多個所述橫向SPiN二極管。3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述有源區位置處設置隔離區，包括：(a1)在所述GeOI襯底表面形成第一保護層；(a2)利用光刻工藝在所述第一保護層上形成第一隔離區圖形；(a3)利用干法刻蝕工藝在所述第一隔離區圖形的指定位置處刻蝕所述第一保護層及所述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；(a4)填充所述隔離槽以形成所述橫向SPiN二極管的所述隔離區。4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)包括：(b1)在所述GeOI襯底表面形成第二保護層；(b2)利用光刻工藝在所述第二保護...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尹曉雪，張亮，
申請(專利權)人：西安科銳盛創新科技有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西,61