机电开关器件制造技术

一种开关器件，包括设置在衬底中的开口。源极邻近开口地布置并且具有与开口的侧壁平行的接触表面。漏极邻近开口地布置并且具有与开口的侧壁平行的接触表面。可移动栅极堆叠包括沟道和栅极。可移动栅极堆叠设置在开口之内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及电子器件，并且在具体实施例中涉及机电开关器件及其形成方法。
技术介绍
半导体器件用于各种电子和其他应用。除了别的以外，半导体器件包括形成在半导体晶片上的集成电路或分立器件，这些集成电路或分立器件通过以下方式形成：在半导体晶片之上沉积一种或多种材料薄膜并且将材料薄膜图案化以形成集成电路。功率半导体器件常常用于多种应用。用于比较功率器件的通用度量标准是特定导通电阻与击穿电压之间的关系。常规半导体功率器件具有用于给定类型器件衬底的折衷设计。换言之，超出该折衷设计的具有低导通电阻以及高击穿电压的器件是不能实现的。已提议将纳米机电(NEM)继电器技术用于超低功率互补逻辑应用。
技术实现思路
根据本专利技术实例，开关器件包括被布置在衬底上的开口。源极被布置成邻近开口并且具有与开口的侧壁平行的接触表面。漏极被布置成邻近开口并且具有与开口的侧壁平行的接触表面。可移动栅极堆叠包括沟道和栅极。可移动栅极堆叠被布置在开口之内。根据本专利技术另一实施例，开关器件包括被布置在衬底中且具有第一侧壁和相对的第二侧壁的开口、被布置在开口中和/或之上的源极、被布置在开口中和/或之上的漏极、以及被布置在开口中的沟道。该沟道包括具有第一位置和第二位置的可移动导电元件。在第一位置中，可移动导电元件被配置成接触漏极和源极。在第二位置中，可移动元件配置成通过气隙与漏极区域和源极区域分离。根据本专利技术另一实施例，集成电路包括多个开关器件。所述多个开关器件中的每个开关器件包括被布置在衬底中的开口、源极区域、漏极区域、沿着第一方向定向且包括被布置在开口内的可移动导电元件的栅极线。可移动导电元件被配置成在开关器件的第一状态下与源极区域和漏极区域接触，并且在开关器件的第二状态下与源极区域和漏极区域隔开。所述多个开关器件沿着第一方向布置成排并且沿着与第一方向垂直的第二方向布置成列。所述多个开关器件中的一个开关器件的第一栅极线通过位于第一栅极线之上的金属层(metallevel)中的导线而与所述多个开关器件的位于相同排中的另一个开关器件的相邻第二栅极线耦合。附图说明为了更加完整地理解本专利技术及其优点，现在参照结合附图做出的下文描述，附图中：图1示出了根据本专利技术实施例的机电开关的横截面图；图2A-图2F示出了根据本专利技术实施例的可移动栅极层；图3A-图3C示出了根据本专利技术实施例的附接至栅极堆叠的可移动沟道层的侧横截面图；图4示出了呈现出集成在一起以形成单个器件的两个EMVCS器件的可替换实施例；图5A示出了根据本专利技术实施例的仅仅具有三个端子节点的机电竖直沟道开关(EMVCS)器件的横截面图；图5B示出了根据本专利技术实施例的其中接触节点全部位于衬底一侧上的三端子EMVCS器件的横截面图；图5C示出了根据本专利技术的可选实施例的其中接触节点全部位于衬底一侧上的三端子EMVCS器件的横截面图；图6A-图6E示出了根据本专利技术实施例的竖直机电开关，其中图6A和图6D-图6E为可替换横截面图，而图6B为顶部截面图且图6C为侧部截面图；图7A-图7C示出了根据本专利技术实施例的竖直机电开关，其中图7A为横截面图，而图7B为顶部截面图且图7C为侧部截面图；图8A示出了根据本专利技术可替换实施例的具有两个可移动栅极堆叠的机电开关器件的横截面图；图8B示出了根据本专利技术可替换实施例的其中两个可移动栅极堆叠处于导通状态的机电开关器件的横截面图；图9A示出了本专利技术一个实施例中在图8A中所示开关器件的顶视图，而图9B示出了呈现出开关器件的可移动机电部件的弯曲的对应机械示意图；图10A示出了本专利技术一个实施例中在图8A中所示开关器件的顶视图，而图10B示出了呈现出开关器件的可移动机电部件的弯曲的对应机械示意图；图11A示出了本专利技术一个实施例中在图8A中所示开关器件的顶视图，而图11B示出了呈现出开关器件的可移动机电部件的弯曲的对应机械示意图；图12A示出了根据本专利技术实施例的在开口内包括台面(mesa)的竖直机电开关，其中图12A示出了横截面图，而图12B和图12C示出了图12A的竖直机电开关的顶部截面图；图13A示出了根据本专利技术实施例的在开口内包括台面的竖直机电开关，其中图13A示出了横截面图，而图13B和图13C示出了图13A的竖直机电开关的顶部截面图；图14A-图14D示出了根据本专利技术实施例的在开口内包括台面的竖直机电开关，其中图14A示出了横截面图，而图14B-图14D示出了图14A的竖直机电开关的顶部截面图；图15A-图15B示出了根据本专利技术实施例的在开口内包括台面的竖直机电开关，其中图15A示出了横截面图，而图15B示出了图15A的竖直机电开关的顶部截面图；图16A示出了根据本专利技术实施例的三端子竖直机电开关的横截面图；图16B示出了根据本专利技术实施例的其中通过增大源极金属厚度来增大栅极与源极之间电容的三端子器件；图17示出了根据本专利技术实施例的通过使用可移动机电部件而形成的集成电路的一部分；图18示出了根据本专利技术实施例的具有包覆层的竖直机电开关器件的横截面图；以及图19A-图19B示出了根据本专利技术实施例的处于制造过程中的竖直机电开关器件的横截面图。具体实施方式本专利技术实施例描述了一种竖直机电开关，其也可用作功率器件以及在需要高密度晶体管集成的应用(诸如逻辑、易失性存储器以及其他)中使用。机电开关的竖直结构相比于传统方案带来了多种优点。如将进一步在各个实施例中描述的，在竖直机电开关中，从源极节点到漏极节点的电流是沿着穿过可移动沟道的竖直方向的。图1示出了根据本专利技术实施例的竖直机电开关的横截面图。图1示出了包括源极触头(S)、漏极触头(D)、本体触头(B)以及栅极触头(G)的四端子开关。在各个实施例中，开关为机电竖直沟道开关(EMVCS)。相应地，机电竖直沟道开关的部件被布置在衬底1的开口T内。开口T可为沟槽或柱形开口。EMVCS包括可通过本体层5而分离的源极层2和漏极层4。栅极层8通过栅极介电层3而与沟道层6隔开。在各个实施例中，源极层2、漏极层4和本体层5沿着衬底1的开口T的侧壁布置。在各个实施例中，栅极层8、栅极介电层3以及沟道层6被布置在开口内并且是可移动部件。在一个或多个实施例中，它们设计成当在本体层5和栅极层8上施加合适的静电电势时朝向本体层5移动。源极层2和漏极层4的相对位置在可选实施例中是可以交换的。沟道层6形成在栅极介电层3的另一侧上，并且通过栅极介电层3与栅极层8隔开。相应地，沟道层6不与端子节点接触并且保持浮动。沟道层6在一些实施例中可包括突起7(尖端)以建立电接触同时使与附着相关的问题最少。例如，沟道层6可包括深入的纸平面的打孔(perforations)或间断点(discontinuities)。衬底1在一个实施例中可为绝缘衬底。可替换地，衬底1包括位于源极层2和本体层5下方的介电衬垫，以将漏极层4与本体层5和源极层2电绝缘。可替换地，开口T的一部分可设置在布置在衬底1之上的绝缘层内，从而将漏极层4与本体层5和源极层2电绝缘。在一些实施例中，沟道层6可设计成避免对栅极层8屏蔽本体层5处的电势。沟道层6的一些实施例在图3A-图3C中示出。显然，为了发生静电致动，沟道层6必须在第三维度上(在图1的纸平面中，如图3A-图3C所示)中断。一个平面(闭合沟道)用于源极层2与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关器件，包括：第一开口，被布置在衬底中；第一源极，被布置成邻近所述第一开口并且具有与所述第一开口的侧壁平行的接触表面；第一漏极，被布置成邻近所述第一开口并且具有与所述第一开口的所述侧壁平行的接触表面；以及第一可移动栅极堆叠，包括被布置在所述第一开口之内的第一沟道和第一栅极。

【技术特征摘要】
2015.06.30 US 14/788,2221.一种开关器件，包括：第一开口，被布置在衬底中；第一源极，被布置成邻近所述第一开口并且具有与所述第一开口的侧壁平行的接触表面；第一漏极，被布置成邻近所述第一开口并且具有与所述第一开口的所述侧壁平行的接触表面；以及第一可移动栅极堆叠，包括被布置在所述第一开口之内的第一沟道和第一栅极。2.根据权利要求1所述的开关器件，进一步包括本体，所述本体被布置成邻近所述第一开口并且具有与所述第一开口的所述侧壁平行的接触表面。3.根据权利要求2所述的开关器件，其中所述开关器件包括接通状态和关断状态，并且其中所述第一可移动栅极堆叠被配置成在所述接通状态下朝向所述本体被拉动。4.根据权利要求1所述的开关器件，其中所述开关器件包括接通状态和关断状态，并且其中所述第一可移动栅极堆叠被配置成在所述接通状态下朝向所述第一源极被拉动。5.根据权利要求1所述的开关器件，其中所述开关器件包括接通状态和关断状态，其中所述开关器件被配置成在接通状态下导电，其中在所述关断状态下，所述第一可移动栅极堆叠处于第一参考位置，其中在所述接通状态下，所述第一可移动栅极堆叠从所述第一参考位置发生位移并且接触所述第一源极和所述第一漏极，从而通过所述第一沟道在所述第一源极与所述第一漏极之间提供第一导电路径。6.根据权利要求1所述的开关器件，其中所述第一可移动栅极堆叠被弹性耦合至所述第一开口的侧壁。7.根据权利要求1所述的开关器件，其中所述第一可移动栅极堆叠被弹性耦合至所述第一开口的底表面。8.根据权利要求1所述的开关器件，其中所述第一可移动栅极堆叠包括弹性部件。9.根据权利要求1所述的开关器件，进一步包括：源极接触焊盘，被耦合至所述第一源极；以及漏极接触焊盘，被耦合至所述第一漏极，其中所述源极接触焊盘和所述漏极接触焊盘被布置在所述衬底的相同侧之上。10.根据权利要求1所述的开关器件，进一步包括：源极接触焊盘，被耦合至所述第一源极；以及漏极接触焊盘，被耦合至所述第一漏极，其中所述源极接触焊盘和所述漏极接触焊盘被布置在所述衬底的相对侧上。11.根据权利要求1所述的开关器件，进一步包括：第二开口，被布置在所述衬底中；第二源极，被布置成邻近所述第二开口并且具有与所述第二开口的侧壁平行的接触表面；第二漏极，被布置成邻近所述第二开口并且具有与所述第二开口的侧壁平行的接触表面；以及第二可移动栅极堆叠，包括被布置在所述第二开口之内的第二沟道和第二栅极。12.根据权利要求11所述的开关器件，其中，所述第一源极和所述第二源极被耦合至共用源极节点，并且其中所述第一漏极和所述第二漏极被耦合至共用漏极节点。13.根据权利要求11所述的开关器件，其中，所述第一源极和所述第二源极通过所述衬底的共用区域被分离。14.一种开关器件，包括：开口，被布置在衬底中，所述开口包括第一侧壁和相对的第二侧壁；源极，被布置在所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·胡茨勒，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE