[發明專利]相變材料可變電容器

有效

• 申請號: 201410272994.2
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104253020B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: M·C·拉莫雷
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L23/64;H01G7/04;H01G7/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 牛南輝,于靜

技術領域

本發明涉及集成電路器件和，更具體地，涉及利用相變材料的可變電容器和制造其方法。

背景技術

可變電容器通常用在諸如可變頻率振蕩器、調諧放大器、相移器、阻抗匹配電路等等的電路中。機械控制可變電容器典型地包括在一對電極之間的電極間的間距(或電極重疊區域)，該間距可受控制地改變以選擇性改變電極之間的電容。電控制可變電容器依賴不斷地施加直流DC偏置電壓到電容器的元件以改變元件的電特性，因此只要施加偏置電壓則改變電容。常規地，通常使用氧化硅(SiO₂)薄膜、氮化硅(Si₃N₄)薄膜以及氧化鉭(Ta₂O₅)薄膜用于形成薄膜電容器。最近的趨勢是使用微機電系統(MEMS)技術制造可變電容器。但是，所有這些方法涉及物理地移動電容器的一部分和/或不斷地施加直流DC偏置電壓以改變電容。

發明內容

在本發明的第一方面，提出一種制造可變電容器的方法。所述方法包括形成電容器導體。所述方法也包括鄰近所述電容器導體形成相變材料。所述方法還包括在所述電容器導體上形成第一接觸。所述方法附加地包括在所述相變材料上形成第二接觸和第三接觸。

在本發明的另一方面，提出一種改變電容器的電容的方法。所述方法包括選擇性地設置包括在所述電容器中的相變材料到晶相和非晶相中的一種。

在本發明的另一方面，可變電容器包括電容器導體和在第一相和第二相中的一種之間被選擇性可變的相變材料。所述可變電容器具有當所述相變材料位于所述第一相時的第一電容和當所述相變材料處于所述第二相時的不同于所述第一電容的第二電容。

在本發明的另一方面，提供了一種有形地體現在機器可讀存儲介質用于設計、制造或測試集成電路的設計結構。所述設計結構包括本發明的所述結構。在又一實施例中，在包括元件的機器可讀數據存儲介質上編碼的硬件描述語言(HDL)設計結構產生當在計算機輔助設計系統中處理時包含本發明的所述結構的可變電容器的機器可執行的表示的元件。仍在又一實施例中，提供了一種在計算機輔助設計系統中用于產生所述可變電容器的功能設計模型的方法。所述方法包括產生所述可變電容器的所述結構元件的功能表示。

附圖說明

以本發明的示例性實施例的非限制性實例的形式參考注釋的多個附圖，在下面的詳細描述中描述本發明。

圖1-3示出根據本發明的方面的可變電容器結構；

圖4-11示出根據本發明的方面的處理步驟和結構；以及

圖12是用于半導體設計、制造和/或測試的設計過程的流程圖。

具體實施方式

本發明涉及集成電路器件和，更具體地涉及利用相變材料的可變電容器和制造其方法。根據本發明的方面，使用可以在第一相(例如，非晶態)和第二相(例如，晶態)中的一種之間選擇性改變的相變材料形成電容器。在實施例中，第一相和第二相提供具有不同電特性的相變材料，這樣，當相變材料位于第一相時電容器具有第一電容而當相變材料位于第二相時電容器具有不同的第二電容。以這種方式，本發明的實施方式提供通過設置相變材料到第一相和第二相中的一種而可被選擇性地設置到第一電容和第二電容中的一種的可變電容器。

在此使用的術語“相變材料”指的是可以在第一相和不同的第二相之間可逆切換的材料，諸如在非晶相和晶相之間、在多晶相和單晶相之間和/或在不同的晶體結構的第一和第二單晶相之間。在相變材料中的相變可經由各種機制獲得，該機制包括但不限于：在不同溫度下加熱，施加不同電壓或電流等。相變典型地導致相變材料的體積膨脹或收縮。

圖1示出根據本發明的實施例具有相變材料(PCM)的可變電容器C。在實施例中，PCM層1位于上介電層2與下介電層4之間。直接在上介電層2的之上是作為在電容器C中的電極且也作為電容器C的端子的上導體層3。直接在下介電層4之下是作為在電容器C中的其它電極且也作為電容器C的其它端子的下導體層5。

在實施例中，PCM層1在PCM層1的一側上具有接觸6(例如，小連接金屬控制端子)且在PCM層1的相反側上具有接觸7(例如，另一小連接金屬控制端子)。接觸6和7允許用于PCM層1的體積和電特性的控制。

經由在接觸6和7之間施加電壓差，可以改變PCM層1的體積和電特性。通過施加熱到PCM層1以誘導相變也可以改變PCM層1的體積和電特性。