CN118263695A - 超表面相变器及其制备方法、相变系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供了一种超表面相变器及其制备方法、相变系统，涉及半导体技术领域，旨在提升对电磁波的相位和振幅的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度。超表面相变器包括阵列式排布的多个相变单元，每个相变单元包括衬底、高电子迁移率晶体管和相变器，高电子迁移率晶体管设置于衬底上，高电子迁移率晶体管包括源极和漏极。相变器设置于衬底上，相变器与高电子迁移率晶体管的源极和漏极电连接，且相变器浮置。超表面相变器可以应用于相变系统中，以实现对电磁波的相位和振幅的调制。

Description

超表面相变器及其制备方法、相变系统

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种超表面相变器及其制备方法、相变系统。

背景技术

超表面相变器可以在特定频率范围内，对电磁波的相位和振幅进行调制。

超表面相变器在电磁波隐身技术、电磁波控制、改善成像、聚焦等领域有广泛的应用，目前，如何提升超表面相变器对电磁波的相位和振幅的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度，是本领域内亟待解决的问题。

发明内容

本申请提出一种超表面相变器及其制备方法、相变系统，旨在提升超表面相变器对电磁波的相位和振幅的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度。

第一方面，本申请提供了一种超表面相变器，该超表面相变器包括阵列式排布的多个相变单元，每个相变单元包括衬底、高电子迁移率晶体管和相变器，高电子迁移率晶体管设置于衬底上，高电子迁移率晶体管包括源极和漏极。相变器设置于衬底上，相变器与高电子迁移率晶体管的源极和漏极电连接，且相变器浮置。

本申请的上述实施例中，通过相变器与高电子迁移率晶体管的源极和漏极电连接，高电子迁移率晶体管的源极和漏极可通过二维电子气导通，来形成相位调制线路。并且，通过设计高电子迁移率晶体管的尺寸，来调节源极与漏极之间的电阻，从而实现超表面相变器对电磁波的相位和振幅的可调功能。

与二极管相比，高电子迁移率晶体管的源极和漏极不需要接收电压信号即可导通，因此，源极和漏极可以不接信号线。例如，源极和漏极与相变器电连接，通过相变器浮置，即相变器不接信号线，使源极和漏极不接信号线，有利于简化超表面相变器的布线设计，降低布线的工艺难度。并且，相位调制线路采用高电子迁移率晶体管，凭借高电子迁移率晶体管利用二维电子气可实现常开、以及电子迁移率较高的特性，有利于提升超表面相变器的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度。

根据本申请的一个实施例，高电子迁移率晶体管还包括异质结，源极和漏极设置于异质结的远离第二表面的一侧，异质结的材料包括ⅢA-ⅤA族元素，ⅢA-ⅤA族元素构成的材料是一种宽禁带半导体材料，其材料特性使高电子迁移率晶体管具有较高的电子迁移率、饱和电子速度和击穿电场，高电子迁移率晶体管的导通特性较好，可进一步提升超表面相变器的可调能力，提高调节的灵敏度。

根据本申请的一个实施例，异质结包括层叠设置于第二表面上的沟道层和势垒层，沟道层的材料包括氮化镓、砷化镓或砷化铟镓中的至少一种，势垒层的材料包括铟镓氮、铝镓氮、磷化铟、铝砷化镓或砷化铟铝中的至少一种。

根据本申请的一个实施例，高电子迁移率晶体管还包括缓冲层，缓冲层设置于衬底与异质结之间，缓冲层的材料包括氮化镓。在器件的制备过程中，先在衬底上形成缓冲层，然后在缓冲层上形成异质结，缓冲层的材料为氮化铝，可改善衬底与异质结的晶格失配，有利于提高沟道层的膜层质量，从而可提升高电子迁移率晶体管的电学性能。

根据本申请的一个实施例，高电子迁移率晶体管不设置栅极，多个相变单元中，至少有两个相变单元中的相变器的形状不同。

通过设置不同的相变单元中相变器的形状不同，使不同相变单元中高电子迁移率晶体管的设置位置发生了变化，从整体上使不同相变单元调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

并且，至少有两个相变单元中的高电子迁移率晶体管的数量不同，通过设置不同的相变单元中高电子迁移率晶体管的数量不同，使不同相变单元中相位调制线路对电磁波的调节能力不同，从整体上使不同相变单元调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

根据本申请的一个实施例，高电子迁移率晶体管还包括栅极，栅极位于源极与漏极之间。

通过调节栅极所接收的电压大小，可调节沟道层中二维电子气的浓度，从而调节源极与漏极之间导电通道的电阻大小，且可控制相位调制线路的导通或截止，实现对电磁波的相位和振幅的可调功能。

与二极管具有两个外接端口相比，高电子迁移率晶体管的源极和漏极与相变器电连接，高电子迁移率晶体管的栅极需要设置一个外接端口，外接端口的数量减少，有利于简化超表面相变器的布线设计，降低布线的工艺难度。

根据本申请的一个实施例，超表面相变器还包括多条栅线，多条栅线设置于衬底上，不同相变单元中的高电子迁移率晶体管的栅极与不同的栅线电连接。

通过设置不同相变单元中的高电子迁移率晶体管的栅极与不同的栅线电连接，利用多条栅线向不同相变单元中高电子迁移率晶体管的栅极传输不同大小的电压，使不同相变单元调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

根据本申请的一个实施例，每个相变单元包括多个高电子迁移率晶体管，每个相变单元中，不同高电子迁移率晶体管的栅极与不同的栅线电连接。

通过多条栅线向不同的高电子迁移率晶体管的栅极传输不同大小的电压，不同高电子迁移率晶体管的源极与漏极之间导电通道的电阻不同，可以实现相位调制线路对电磁波的多种调制组合，从而可提升相位调制线路对电磁波的调节能力，以满足不同应用场景的需求。

第二方面，本申请还提供了一种超表面相变器的制备方法，该制备方法包括：在衬底上形成高电子迁移率晶体管，高电子迁移率晶体管包括源极和漏极。在衬底上形成相变器，相变器与高电子迁移率晶体管的源极和漏极电连接，且相变器浮置。

本申请的上述实施例中，先在衬底上形成高电子迁移率晶体管，然后，在衬底上形成相变器，相变器与高电子迁移率晶体管的源极和漏极电连接形成相位调制线路。

与二极管具有两个外接端口相比，高电子迁移率晶体管的源极和漏极不需要接收电压信号即可导通，因此，源极和漏极可以不接信号线。例如，源极和漏极与相变器电连接，通过相变器浮置，即相变器不接信号线，使源极和漏极不接信号线，有利于简化超表面相变器的布线设计，降低布线的工艺难度。并且，相较于二极管，相位调制线路采用高电子迁移率晶体管，凭借高电子迁移率晶体管利用二维电子气可实现常开的特性，有利于提升超表面相变器的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度。

根据本申请的一个实施例，在形成相变器的过程中，同步形成高电子迁移率晶体管的栅极，节省了工艺步骤。

第三方面，本申请还提供了一种相变系统，该相变系统包括接收器以及上述任一实施例中的超表面相变器，接收器设置于超表面相变器的衬底的远离相变器的一侧。

超表面相变器为超透镜，相变系统即为超透镜系统。超表面相变器接收电磁波，超表面相变器的多个相变单元可以分别对电磁波进行调制，电磁波可以从超表面相变器透射出去，通过多个相变单元对电磁波进行调制，使电磁波汇聚并被接收器所接收。

第四方面，本申请还提供了一种相变系统，该相变系统包括屏蔽层以及上述任一实施例中的超表面相变器，屏蔽层设置于超表面相变器的衬底的远离相变器的一侧，屏蔽层可以反射电磁波，避免电磁波从超表面相变器透射出去。

通过设置不同相变单元调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，可以将电磁波朝不同的方向散射出去，在此情况下，相变系统可以是电磁波隐身系统，用于降低雷达散射截面。或者，通过多个相变单元的调制，将电磁波朝目标方向反射出去，在此情况下，相变系统可以是电磁波聚焦系统，以提高接收电磁波的增益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对本申请一些实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。此外，以下描述中的附图可以视作示意图，并非对本申请实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程。

图1为本申请实施例提供的超表面相变器的一种结构图；

图2为图1中超表面相变器的一个相变单元的局部放大图；

图3为图2中相变单元沿剖面线A-A＇的局部剖视图；

图4A～图4F为本申请实施例提供的一种制备超表面相变器的各步骤图；

图5为本申请实施例提供的超表面相变器的另一种结构图；

图6为图5中超表面相变器的一个相变单元的局部放大图；

图7为图6中相变单元沿剖面线B-B＇的局部剖视图；

图8A～图8F为本申请实施例提供的另一种制备超表面相变器的各步骤图；

图9为本申请实施例提供的一种相变系统的结构图；

图10和图11为本申请实施例提供的另一种相变系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在在描述一些实施例时，可能使用了“连接”及其衍伸的表达。术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。

“A、B或C中的至少一种”包括以下A、B和C的组合：仅A，仅B，仅C，A和B的组合，A和C的组合，B和C的组合，及A、B和C的组合。

另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所述的值。

应当理解的是，当层或元件被称为在另一层或基板上时，可以是该层或元件直接在另一层或基板上，或者也可以是该层或元件与另一层或基板之间存在中间层。

本文参照作为理想化示例性附图的剖视图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层的厚度和区域的面积。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如，示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。

超材料是一种具有特殊结构的人工合成材料，通常由多个微小的结构单元构成，这些结构单元可以控制电磁波的传播和相互作用。通过对超材料的结构单元的排列和形状进行设计，可以控制电磁波的相位和传播方向。

超表面相变器可以在特定频率范围内，对电磁波的相位和振幅进行调制。超材料的应用，使超表面相变器可以调制频率为太赫兹级别的电磁波。

通常，超表面相变器包括衬底以及设置于衬底上的相变器和二极管，相变器与二极管相连形成相位调制线路，利用二极管的导通或截止来实现对电磁波的相位和振幅的调制。但是，二极管具有两个外接端口，使超表面相变器的布线设计较复杂、工艺难度较高，并且，二极管采用石墨烯、二氧化钒等可调材料，使超表面相变器的可调能力较差、调节的延迟较高。

为解决上述问题，本申请的实施例提供了一种超表面相变器，图1为本申请实施例提供的超表面相变器的一种结构图；图2为图1中超表面相变器的一个相变单元的局部放大图；图3为图2中相变单元沿剖面线A-A＇的局部剖视图。

请参见图1，超表面相变器1包括阵列式排布的多个相变单元10，相变单元10的数量可根据超表面相变器1的设计面积设置。

示例性地，多个相变单元10包括多行和多列，每行相变单元10沿方向X排列，每列相变单元10沿方向Y排列。

请参见图1～图3，每个相变单元10包括衬底100，沿方向Z，衬底100包括相对的第一表面P1和第二表面P2。相变单元10还包括设置于第二表面P2上的相变器101和高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)102。

示例性地，衬底100的第一表面P1为其背面，第二表面P2为其正面，相变器101和高电子迁移率晶体管102设置于衬底100的正面。衬底100除用于支撑相变器101和高电子迁移率晶体管102外，还可用于超表面相变器1的接地。

请参见图2和图3，高电子迁移率晶体管102包括源极S和漏极D，相变器101与高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D电连接，以形成相位调制线路。

示例性地，参见图3，高电子迁移率晶体管102还包括异质结103，例如，异质结103包括层叠设置于第二表面P2上的沟道层104和势垒层105，源极S和漏极D设置于异质结103的远离第二表面P2的一侧。

高电子迁移率晶体管102可以为常开型，即在源极S和漏极D未接收到激励电压的情况下，异质结103中仍可产生二维电子气(2-Dimensional Electron Gas，2DEG)，二维电子气在沟道层104中形成导电通道，以实现源极S与漏极D之间的导通，从而实现相位调制线路的导通。

并且，由于源极S和漏极D不需要接收电压信号，即可实现高电子迁移率晶体管102的导通，因此，源极S和漏极D可以不接信号线。例如，源极S和漏极D与相变器101电连接，通过相变器101浮置(floating)，相变器101不接信号线，使源极S和漏极D不接信号线，可以简化超材料吸波器1的布线设计，降低布线的工艺难度。

本申请的上述实施例所提供的超表面相变器1，通过相变器101与高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D电连接，高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D可通过二维电子气导通，来形成相位调制线路。并且，通过设计高电子迁移率晶体管102的尺寸，来调节源极S与漏极D之间的电阻，从而实现超表面相变器1对电磁波的相位和振幅的可调功能。

与二极管相比，图3中高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D与相变器101电连接，高电子迁移率晶体管102未设置栅极，因此，高电子迁移率晶体管102不需要设置外接端口，有利于简化超表面相变器1的布线设计，降低布线的工艺难度。

并且，相较于二极管，相位调制线路采用高电子迁移率晶体管102，凭借高电子迁移率晶体管102利用二维电子气可实现常开、以及电子迁移率较高的特性，有利于提升超表面相变器1的可调能力，降低调节的延迟以提高灵敏度。

在一些实施例中，请参见图3，高电子迁移率晶体管102的异质结103的材料可包括ⅢA-ⅤA族元素。

示例性地，异质结103的材料可包括氮化镓(化学式：GaN)、砷化镓(化学式：GaAs)或砷化铟镓(化学式：InGaAs)中的至少一种，在异质结103的材料包括氮化镓的情况下，高电子迁移率晶体管102也称为“氮化镓高电子迁移率晶体管(简称：GaN HEMT)”。

示例性地，在异质结103中，沟道层104的材料包括氮化镓、砷化镓或砷化铟镓中的至少一种，势垒层105的材料可包括铟镓氮(化学式：InGaN)、铝镓氮(化学式：AlGaN)、磷化铟(化学式：InP)、铝砷化镓(AlGaAs)或砷化铟铝(InAlAs)中的至少一种。

ⅢA-ⅤA族元素构成的材料是一种宽禁带半导体材料，其材料特性使高电子迁移率晶体管102具有较高的电子迁移率、饱和电子速度和击穿电场，高电子迁移率晶体管102的导通特性较好，可进一步提升超表面相变器1的可调能力，提高调节的灵敏度。

在一些实施例中，请参见图3，高电子迁移率晶体管102还包括缓冲层106，缓冲层106设置于衬底100与异质结103之间，缓冲层106的材料可包括氮化铝(化学式：AlN)。

通常，衬底100采用硅片，在制备超表面相变器1的过程中，若在硅片上直接形成沟道层104，ⅢA-ⅤA族元素构成的沟道层104与硅片构成的衬底100之间具有较大的晶格失配，会导致沟道层104的膜层质量较差，进而使得高电子迁移率晶体管102的电学性能较差。

基于此，先在衬底100上形成缓冲层106，然后在缓冲层106上形成沟道层104，由于缓冲层106的材料为氮化铝，沟道层104与缓冲层106的材料均包括ⅢA-ⅤA族元素，二者的晶格较适配，有利于提高沟道层104的膜层质量，从而可提升高电子迁移率晶体管102的电学性能。

本申请的实施例中，参见图3，超表面相变器1的膜层数量以及各膜层的材料选择，可根据需要调制的电磁波的相位和振幅等参数来设计，本申请的实施例对此不做限定。

在一些实施例中，参见图1，多个相变单元10中，至少有两个相变单元10中的相变器101的形状不同。

示例性地，在部分相变单元10中，相变器101的形状可以为矩形，通过相变器101将高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D连接起来，形成矩形的相位调制线路。

在部分相变单元10中，相变器101的形状可以为圆环形，通过相变器101将高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D连接起来，形成圆环形的相位调制线路。

可以理解的是，通过设置不同的相变单元10中相变器101的形状不同，使不同相变单元10中高电子迁移率晶体管102的设置位置发生了变化，从整体上使不同相变单元10调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

在一些实施例中，参见图1和图2，多个相变单元10中，至少有两个相变单元10中的高电子迁移率晶体管102的数量不同。

示例性地，参见图1，多个相变单元10中，部分相变单元10包括一个高电子迁移率晶体管102，相变器101的一端与高电子迁移率晶体管102的源极S电连接，另一端与高电子迁移率晶体管102的漏极D电连接，形成封闭的相位调制线路。

参见图2，多个相变单元10中，部分相变单元10包括两个高电子迁移率晶体管102，两个高电子迁移率晶体管102分别为第一高电子迁移率晶体管102a和第二高电子迁移率晶体管102b。相变器101可包括两个子相变器，两个子相变器分别为第一子相变器101a和第二子相变器101b。

其中，第一子相变器101a的一端与第一高电子迁移率晶体管102a的源极S电连接，第二子相变器101b的一端与第一高电子迁移率晶体管102a的漏极D电连接。并且，第一子相变器101a的另一端与第二高电子迁移率晶体管102b的源极S或漏极D中的一者电连接，第二子相变器101b的另一端与第二高电子迁移率晶体管102b的源极S或漏极D中的另一者电连接，形成封闭的相位调制线路。

可以理解的是，在相变单元10中，每个高电子迁移率晶体管102作为相位调制线路的一个调节点位，高电子迁移率晶体管102的数量越多，相位调制线路的调节点位越多，使得该相位调制线路对电磁波的相位和振幅的调节精度越高、能力越强。

通过设置不同的相变单元10中高电子迁移率晶体管102的数量不同，使不同相变单元10中相位调制线路对电磁波的调节能力不同，从整体上使不同相变单元10调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

本申请的实施例中，相变器101的形状可根据需要调制的电磁波的相位和振幅等参数来设计，相变器101的形状不局限于上述的矩形和圆环形，也可以为三角形或其它多边形。相位调制线路也不局限于封闭的回路，也可以为开路。并且，每个相变单元10中，高电子迁移率晶体管102的数量不局限于一个或两个。

本申请的实施例还提供了上述超表面相变器的制备方法，图4A～图4F为本申请实施例提供的一种制备超表面相变器的各步骤图。

参见图4A～图4C，在衬底100上形成高电子迁移率晶体管102。

示例性地，参见图4A，提供衬底100，在衬底100的第二表面P2上形成缓冲层106，然后，在缓冲层106上形成沟道层104，最后，在沟道层104上形成势垒层105，形成层叠设置的缓冲层106、沟道层104和势垒层105。

参见图4B，刻蚀沟道层104和势垒层105，使沟道层104和势垒层105与缓冲层106形成台阶面，沟道层104和势垒层105的保留下来的部分即作为高电子迁移率晶体管102的异质结103。

参见图4C，采用金属蒸镀与快速退火工艺，在异质结103上形成源极S和漏极D，源极S和漏极D与势垒层105之间形成欧姆接触，完成了高电子迁移率晶体管102的制备。

然后，参见图4D，采用薄膜沉积工艺形成第一介质层107，并采用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma)刻蚀工艺，刻蚀第一介质层107形成两个第一过孔H1，一个第一过孔H1暴露源极S，另一个第一过孔H1暴露漏极D。

参见图4D和图4E，采用溅射工艺形成相变器101，相变器101贯穿第一过孔H1与源极S和漏极D电连接。

示例性地，相变器101的材料包括金、铜或铝中的至少一种。

参见图4F，采用薄膜沉积工艺形成第二介质层108，第二介质层108起到保护高电子迁移率晶体管102和相变器101的作用。

本申请的实施例还提供了一种超表面相变器，图5为本申请实施例提供的超表面相变器的另一种结构图；图6为图5中超表面相变器的一个相变单元的局部放大图；图7为图6中相变单元沿剖面线B-B＇的局部剖视图。

参见图5～图7，与图1～图3中的超表面相变器1的区别在于，高电子迁移率晶体管102还包括栅极G，栅极G位于源极S与漏极D之间。

示例性地，参见图7，栅极G贯穿第一介质层107。

通过调节栅极G所接收的电压大小，可调节沟道层104中二维电子气的浓度，从而调节源极S与漏极D之间导电通道的电阻大小，且可控制相位调制线路的导通或截止，实现对电磁波的相位和振幅的可调功能。

与二极管具有两个外接端口相比，图7中高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D与相变器101电连接，高电子迁移率晶体管102的栅极G需要设置一个外接端口，外接端口的数量减少，有利于简化超表面相变器1的布线设计，降低布线的工艺难度。

在一些实施例中，参见图5～图7，超表面相变器1还包括多条栅线110，多条栅线110设置于衬底100的第二表面P2上，不同相变单元10中的高电子迁移率晶体管102的栅极G与不同的栅线110电连接。

可以理解的是，参见图5，不同相变单元10中相变器101的形状相同，高电子迁移率晶体管102的数量也相同，在此情况下，通过设置不同相变单元10中的高电子迁移率晶体管102的栅极G与不同的栅线110电连接，通过多条栅线110向不同相变单元10中高电子迁移率晶体管102的栅极G传输不同大小的电压，使不同相变单元10调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，以满足不同应用场景的需求。

在一些实施例中，参见图5～图7，每个相变单元10包括多个高电子迁移率晶体管102，且不同高电子迁移率晶体管102的栅极G与不同的栅线110电连接。

通过多条栅线110向不同的高电子迁移率晶体管102的栅极G传输不同大小的电压，不同高电子迁移率晶体管102的源极S与漏极D之间导电通道的电阻不同，可以实现相位调制线路对电磁波的多种调制组合，从而可提升相位调制线路对电磁波的调节能力，以满足不同应用场景的需求。

本申请的实施例还提供了上述超表面相变器的制备方法，图8A～图8F为本申请实施例提供的另一种制备超表面相变器的各步骤图，与前述的制备方法的区别在于，在形成源极S和漏极D之后，还要形成高电子迁移率晶体管102的栅极G和栅线110。

参见图8A～图8C，在衬底100上形成高电子迁移率晶体管102的源极S和漏极D。

然后，参见图8D，采用薄膜沉积工艺形成第一介质层107，并采用电感耦合等离子体刻蚀工艺，刻蚀第一介质层107形成两个第一过孔H1和一个第二过孔H2，一个第一过孔H1暴露源极S，另一个第一过孔H1暴露漏极D，第二过孔H2后续用于形成栅极G。

参见图8D和图8E，采用溅射工艺形成相变器101，相变器101贯穿第一过孔H1与源极S和漏极D电连接。

示例性地，在形成相变器101的过程中，同步在第二过孔H2中形成栅极G，完成了高电子迁移率晶体管102的制备，且节省了工艺步骤。

示例性地，在形成相变器101的过程中，还同步形成多条栅线110，栅极G和栅线110可以是一体成型。

参见图8F，采用薄膜沉积工艺形成第二介质层108，第二介质层108起到保护高电子迁移率晶体管102和相变器101的作用。

本申请的实施例还提供了一种相变系统，图9为本申请实施例提供的一种相变系统的结构图。

参见图9，相变系统2包括超表面相变器1和接收器20，接收器20设置于超表面相变器1的第一表面P1的一侧。超表面相变器1的第二表面P2的一侧接收电磁波，超表面相变器1的多个相变单元10可以分别对电磁波进行调制。由于超表面相变器1的第一表面P1未设置屏蔽层，电磁波可以从超表面相变器1透射出去，通过多个相变单元10对电磁波进行调制，使电磁波汇聚并被接收器20所接收。

上述超表面相变器1为超透镜，相变系统2即为超透镜系统，超透镜系统可应用于改善成像、聚焦等领域，本申请的实施例对相变系统2的具体形式不做限定。

本申请的实施例还提供了一种相变系统，图10和图11为本申请实施例提供的另一种相变系统的结构图。

参见图10和图11，相变系统2包括超表面相变器1和屏蔽层109，屏蔽层109设置于超表面相变器1的衬底100的第一表面P1，即屏蔽层109设置于超表面相变器1的背面。屏蔽层109可以反射电磁波，避免电磁波从超表面相变器1透射出去。此外，屏蔽层101还可用于相变系统2的接地。

示例性地，在衬底100的第二表面P2上形成相变器101和高电子迁移率晶体管102之后，可采用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺，研磨衬底100的第一表面P1，以减薄衬底100的厚度。然后，采用溅射工艺，在衬底100的第一表面P1形成屏蔽层109。

示例性地，屏蔽层109的材料包括金、铜或铝中的至少一种。

参见图10和图11，超表面相变器1的多个相变单元10可以分别对电磁波进行调制，由于超表面相变器1的第一表面P1设置有屏蔽层109，经调制后的电磁波可以被屏蔽层109反射回去。通过设置不同相变单元10调制电磁波的相位和振幅的改变量不同，可以将电磁波朝不同的方向散射出去，在此情况下，相变系统2可以是电磁波隐身系统，用于降低雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)。

或者，通过多个相变单元10的调制，将电磁波朝目标方向反射出去，在此情况下，相变系统2可以是电磁波聚焦系统，以提高接收电磁波的增益。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种超表面相变器，其特征在于，包括阵列式排布的多个相变单元；

所述相变单元包括：

衬底；

高电子迁移率晶体管，设置于所述衬底上，所述高电子迁移率晶体管包括源极和漏极；

相变器，设置于所述衬底上，所述相变器与所述源极和所述漏极电连接，且所述相变器浮置。

2.根据权利要求1所述的超表面相变器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管还包括异质结，所述源极和所述漏极设置于所述异质结的远离所述衬底的一侧；

所述异质结的材料包括ⅢA-ⅤA族元素。

3.根据权利要求2所述的超表面相变器，其特征在于，所述异质结包括层叠设置于所述衬底上的沟道层和势垒层；

所述沟道层的材料包括氮化镓、砷化镓或砷化铟镓中的至少一种，所述势垒层的材料包括铟镓氮、铝镓氮、磷化铟、铝砷化镓或砷化铟铝中的至少一种。

4.根据权利要求2或3所述的超表面相变器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管还包括缓冲层，所述缓冲层设置于所述衬底与所述异质结之间；

所述缓冲层的材料包括氮化铝。

5.根据权利要求1所述的超表面相变器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管不设置栅极；

所述多个相变单元中，至少有两个相变单元中的相变器的形状不同，和/或，至少有两个相变单元中的高电子迁移率晶体管的数量不同。

6.根据权利要求1所述的超表面相变器，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管还包括栅极，所述栅极位于所述源极与所述漏极之间。

7.根据权利要求6所述的超表面相变器，其特征在于，所述超表面相变器还包括多条栅线，所述多条栅线设置于所述衬底上；

不同相变单元中的高电子迁移率晶体管的栅极，与不同的栅线电连接。

8.根据权利要求6或7所述的超表面相变器，其特征在于，每个相变单元包括多个所述高电子迁移率晶体管；

每个所述相变单元中，不同高电子迁移率晶体管的栅极与不同的栅线电连接。

9.一种超表面相变器的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成高电子迁移率晶体管，所述高电子迁移率晶体管包括源极和漏极；

在所述衬底上形成相变器，所述相变器与所述源极和所述漏极电连接，且所述相变器浮置。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管还包括栅极；

在形成所述相变器的过程中，同步形成所述栅极。

11.一种相变系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～8中任一项所述的超表面相变器；

接收器，所述接收器设置于所述超表面相变器的衬底的远离相变器的一侧。

12.一种相变系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～8中任一项所述的超表面相变器；

屏蔽层，所述屏蔽层设置于所述超表面相变器的衬底的远离相变器的一侧。