GaAs基高集成异质透/反射重构器件、制备方法及其应用

本发明属于半导体材料及器件制造，具体涉及gaas基高集成异质透/反射重构器件，还涉及上述gaas基高集成异质透/反射重构器件的制备方法及应用。

背景技术：

1、透/反射重构器件是一种能够控制电磁波传播和调整电磁场分布的器件，具有广泛的研究意义和应用前景。透/反射重构器件可以通过调整介质的结构和电磁参数，实现对电磁波的透射和反射特性的精确调控。这对于电磁波的聚焦、偏振调整、相位调制等具有重要意义，可以在无线通信、雷达、天线技术等领域实现更高效的信号传输和处理。此外，通过设计特定的结构和材料，透/反射重构器件可以实现对特定频率或波段的电磁波进行选择性的透射或反射。这在频谱管理、电磁干扰抑制、信号隐身等方面具有重要应用，可以提高通信系统的抗干扰能力和安全性。然而，目前大多数器件只能实现单一的透射或反射功能，或是通过加载有源组件实现电磁波调控，已经不能完全满足信息技术快速发展的需求。为了实现透射-反射实时重构、提升集成度，基于固态等离子体的透/反射重构器件展现出优越的性能、快速动态的可重构性，实时调控电磁波并对信息进行感知与学习，为满足多媒体化、实时化、全球化和个性化信息交流提供重要的技术支撑。

2、因此，选择何种材料及工艺来制作一种固态等离子体透/反射重构器件以应用于新型信息系统就变得尤为重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种gaas基高集成异质透/反射重构器件的制备方法，解决了现有技术只能实现单一的透射或反射功能及通过加载有源组件实现电磁波调控不能完全满足信息技术快速发展的需求的问题。

2、本发明的第二个目的是提供通过上述制备方法制备得到的gaas基高集成异质透/反射重构器件。

3、本发明的第三个目的是gaas基高集成异质透/反射重构器件在制作新型信息系统领域的应用。

4、本发明所采用的技术方案是，gaas基高集成异质透/反射重构器件的制备方法，具体过程如下：

5、步骤1、选取gaas基片和蓝宝石衬底，键合形成gaas基衬底；

6、步骤2、在gaas基衬底顶层的gaas区内设置深槽隔离区；

7、步骤3、刻蚀gaas区形成p型沟槽和n型沟槽，p型沟槽和n型沟槽的深度均小于顶层gaas区的厚度；

8、步骤4、在p型沟槽和n型沟槽内采用离子注入分别形成p型有源区和n型有源区；

9、步骤5、在gaas基衬底上形成合金引线，得到基于固态等离子体的高集成异质透/反射重构器件。

10、本发明的特点还在于：

11、步骤1的具体过程如下：选取gaas基片和蓝宝石衬底，选取的gaas基片电导率值小于3s/m，厚度为10～110μm，蓝宝石衬底的厚度为400～600μm，然后分别在gaas基片和蓝宝石衬底表面形成氧化层，键合形成gaas基衬底。

12、步骤2的具体过程如下：

13、步骤2.1、在gaas区表面形成保护层，具体为在gaas基衬底表面生成二氧化硅层，然后在二氧化硅层表面生成氮化硅层；

14、步骤2.2、利用光刻工艺在保护层上形成隔离区图形；

15、步骤2.3、利用干法刻蚀工艺在隔离区图形的指定位置处刻蚀保护层及gaas基衬底以形成隔离槽，且隔离槽的深度大于等于gaas基衬底顶层gaas区的厚度；

16、步骤2.4、对隔离槽进行填充，形成固态等离子体器件的隔离区；

17、步骤2.5、对衬底进行平整化处理。

18、步骤3的具体过程如下：

19、步骤3.1、在gaas基衬底表面形成保护层，具体为在gaas基衬底表面生成二氧化硅层，然后在二氧化硅层表面生成氮化硅层；

20、步骤3.2、利用光刻工艺在保护层上形成有源区图形，包括p型有源区图形和n型有源区图形；

21、步骤3.3、利用干法刻蚀工艺在p型有源区图形和n型有源区图形的指定位置处刻蚀保护层及gaas区，形成p型沟槽和n型沟槽。

22、步骤4的具体过程如下：

23、步骤4.1、在p型沟槽和n型沟槽内形成第一p型有源区和第一n型有源区；

24、步骤4.2、在p型沟槽和n型沟槽内形成第二p型有源区和第二n型有源区。

25、步骤4.1的具体过程如下：

26、步骤4.1.1、对p型沟槽和n型沟槽进行氧化，使p型沟槽和n型沟槽的内壁形成一层二氧化硅氧化层；

27、步骤4.1.2、利用湿法刻蚀工艺刻蚀p型沟槽和n型沟槽内壁的二氧化硅氧化层，对p型沟槽和n型沟槽的内壁进行平整化；

28、步骤4.1.3、光刻p型沟槽和n型沟槽；采用带胶离子注入的方法对p型沟槽和n型沟槽分别注入p型杂质和n型杂质，形成第一p型有源区和第一n型有源区；最后去除光刻胶，第一p型有源区为沿离子扩散方向距p型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域，第一n型有源区为沿离子扩散方向距n型沟槽侧壁和底部深度小于1微米的区域。

29、步骤4.2具体过程如下：

30、步骤4.2.1、利用多晶algaas填充p型沟槽和n型沟槽；

31、步骤4.2.2、对gaas基平整化处理后，在衬底表面上形成多晶algaas层；

32、步骤4.2.3、光刻多晶algaas层，并采用带胶离子注入的方法对p型沟槽和n型沟槽所在位置分别注入p型杂质和n型杂质以形成第二p型有源区和第二n型有源区且同时形成p型接触区和n型接触区；

33、步骤4.2.4、去除光刻胶；

34、步骤4.2.5、利用湿法刻蚀去除p型接触区和n型接触区以外的多晶硅层。

35、步骤5的具体过程如下：

36、步骤5.1、在gaas基衬底上生成二氧化硅；

37、步骤5.2、利用退火工艺激活有源区中的杂质；

38、步骤5.3、在p型接触区和n型接触区光刻引线孔；

39、步骤5.4、在引线孔中采用rpcvd的技术形成gaas合金引线；

40、步骤5.5、钝化处理并光刻pad，形成异质gaas基固态等离子体透/反射重构器件。

41、本发明所采用的第二个技术方案是，gaas基高集成异质透/反射重构器件，采用上述制备方法制得的gaas基高集成异质透/反射重构器件。

42、本发明所采用的第三个技术方案是，采用上述制备方法制得的gaas基高集成异质透/反射重构器件在制作新型信息系统领域的应用。

43、本发明的有益效果是：

44、(1)固态等离子体透/反射重构器件采用algaas/gaas/algaas异质结构，由于其大注入比和高迁移率的特性，可有效提高器件的固态等离子体浓度和分布均匀性；

45、(2)固态等离子体透/反射重构器件通过控制alxga1-xas/gaas/alxga1-xas异质结构中al组分的变化，从而实现器件结区禁带宽度差值的可调，进一步的提高载流子从源区到本征区的注入比和载流子迁移率，使得二极管内部固态等离子体浓度以及分布均匀性得到改善；

46、(3)固态等离子体透/反射重构器件通过外加电压控制异质器件中固态等离子体的产生与湮灭，不仅实现了场模式切换的独立控制，还可以独立控制不同极化电磁波的透射模式和反射模式；

47、(4)固态等离子体透/反射重构器件采用蓝宝石(sapphire)衬底取代传统si衬底，利用蓝宝石出色的电绝缘性、机械性能和化学稳定性，进一步改善固态等离子体透/反射器件微波特性及其系统性能；

48、(5)固态等离子体透/反射重构器件采用了深槽介质隔离工艺，有效地提高了器件的击穿电压，抑制了漏电流对器件性能的影响。