[發(fā)明專利]耦合結(jié)構(gòu)及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080055227.6
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102640314A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小虎;D.紐恩斯;L.克魯辛-伊-鮑姆;G.J.馬丁納;B.G.埃爾姆格林;陳冠能
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號: H01L41/08
• 分類號: H01L41/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 宋莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及集成電路器件，且更具體地，涉及用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成于集成電路中的器件的耦合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

互補場效應(yīng)晶體管(FET)支持當(dāng)前在邏輯(logic)和存儲(memory)中使用的標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(computer?architecture)(CMOS)。FET利用高的溝道(channel)遷移率(mobility)來以靜電方式控制少子電流(few-carrier?current)。但是，在當(dāng)前和未來的器件規(guī)模方面，在這種高度成功的技術(shù)中的局限性正顯現(xiàn)出來。

更特別地，在可放大性(scalability)方面的困難由于短溝道效應(yīng)和少摻雜劑波動效應(yīng)(few-dopant?fluctuation?effect)而產(chǎn)生。HfO₂柵極氧化物短溝道方案導(dǎo)致使時鐘速度不斷減慢的遷移率限制(摩爾定律按比例縮放(scaling)變成負(fù)的)。其中柵極電容對應(yīng)于柵極面積但是其中電流對應(yīng)于溝道寬度/溝道長度(導(dǎo)致速度～l/L²)的不利的FET幾何結(jié)構(gòu)意味著FET是相對高阻抗的器件。因此，在“高耗電(power?hungry)”的應(yīng)用例如對PCM存儲器進(jìn)行編程、驅(qū)動長的線路、或?qū)τ诓换顒拥碾娐穳K關(guān)閉電源中需要不期望地大面積的FET。

在CMOS中建立多層結(jié)構(gòu)是期望但是非常復(fù)雜的，因為需要所有FET在單晶硅中形成。其中直接光刻法(straightforward?lithographic?process)可建立多層結(jié)構(gòu)的新技術(shù)可打開意義重大的新的應(yīng)用，例如高容量多層存儲器、以及為減少線路長度而優(yōu)化的不同水平上的邏輯和存儲的組合。

發(fā)明內(nèi)容

在一個示例性實施方式中，用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的致動器件(actutated?device)的耦合結(jié)構(gòu)包括：形成在壓電(PE)材料和所述致動器件周圍的剛硬的(rigid)剛性體(stiffener)結(jié)構(gòu)，所述致動器件包括具有取決于施加至其上的壓力的電阻的壓阻(PR)材料；和形成在所述PE材料及PR材料周圍的軟(soft)的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住(clamp)所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。

在另一實施方式中，用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成在集成電路中的壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件內(nèi)的耦合結(jié)構(gòu)包括：形成在PET器件周圍的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)，所述PET器件進(jìn)一步包括設(shè)置在第一和第二電極之間的壓電(PE)材料、和設(shè)置在所述第二電極和第三電極之間的壓阻(PR)材料，其中所述第一電極包括柵極端子，所述第二電極包括公共(common)端子，且所述第三電極包括輸出端子，使得通過由所述PE材料向所述PR材料施加的壓力，所述PR材料的電阻取決于跨越所述PE材料施加的電壓；和形成在所述PET器件周圍的軟的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。