[發明專利]具有多面加熱器配置的相變開關

在審

• 申請號: 202110372622.7
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113517394A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: D·海斯;M·巴特爾斯;C·格拉策;C·卡陶;M·馬科特;H·塔迪肯;H-D·霍爾穆斯
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩

本公開的各實施例涉及具有多面加熱器配置的相變開關。開關器件包括：被設置在襯底之上的第一RF端子和第二RF端子；連接在第一RF端子和第二RF端子之間的一個或多個相變材料帶；將一個或多個相變材料帶與襯底分開的絕熱材料區域；以及包括一個或多個加熱元件的加熱器結構，加熱元件被配置成通過向一個或多個相變材料帶施加熱量來控制第一RF端子和第二RF端子之間的導電連接。一個或多個相變材料帶中的每個相變材料帶包括第一外面和與第一外面相對的第二外面。對于一個或多個相變材料帶中的每個相變材料帶，第一外面和第二外面兩者的至少部分被設置成抵靠加熱元件中的一個加熱元件。

背景技術

現代電子應用要求開關器件能夠適應非常高頻率的信號。例如，第五代無線應用(5G)將在27GHz(千兆赫)或更高的頻帶中操作。在當前的半導體開關技術(諸如，CMOS技術)中，難以或不可能維持正確的開/關比(ON/OFF ratio)/隔離與插入損耗/R_ON(導通電阻)和C_OFF(關斷電容)。相變開關代表了一種有前途的備選技術，該技術可以滿足高頻應用的這些設計要求。相變開關利用相變材料來控制兩個端子之間的導電連接。通過在狀態之間轉換相變材料(例如，通過向相變材料施加熱量)來執行開關操作。雖然有前途，但相變開關仍處于開發的早期階段，一些設計挑戰尚待解決。例如，在當前的相變開關設計中，在維持可接受的器件面積要求的同時，難以滿足在電子應用(諸如用于移動電話的RF開關)中所需的器件參數，諸如R_ON(導通電阻)、C_OFF(關斷電容)、功耗、線性度等。

發明內容

公開了一種開關器件。根據一個實施例，開關器件包括：包括主表面的襯底；被設置在主表面之上并且彼此側向地間隔開的第一RF端子和第二RF端子；連接在第一RF端子和第二RF端子之間的一個或多個相變材料帶；將一個或多個相變材料帶與主表面分開的絕熱材料區域；以及包括一個或多個加熱元件的加熱器結構，加熱元件被配置成通過向一個或多個相變材料帶施加熱量來控制第一RF端子和第二RF端子之間的導電連接。一個或多個相變材料帶中的每個相變材料帶包括第一外面和與第一外面相對的第二外面。對于一個或多個相變材料帶中的至少一個相變材料帶，第一外面和第二外面兩者的至少部分被設置成抵靠加熱元件中的一個加熱元件。

單獨地或組合地，開關器件包括多個相變材料帶，并且其中一個或多個加熱元件的部段被交替布置在相變材料帶中的各個相變材料帶之間。

單獨地或組合地，相變材料帶中的每個相變材料帶在側向方向上彼此側向地間隔開，該側向方向平行于主表面并且橫向于相變材料帶中的電流流動方向。

單獨地或組合地，相變材料帶中的每個相變材料帶的第一外面和第二外面被定向成基本垂直于主表面，相變材料帶中的每個相變材料帶包括頂部外面，該頂部外面基本平行于主表面并且在相應的帶的第一外面和第二外面之間延伸，并且加熱元件中的第一加熱元件圍繞相變材料帶中的每個相變材料帶的第一外面、頂部外面和第二外面。

單獨地或組合地，開關器件還包括第一加熱端子和第二加熱端子，第一加熱元件連接在第一加熱端子和第二加熱端子之間，第一加熱端子和第二加熱端子被配置成通過迫使電流流過第一加熱元件來施加熱量，并且加熱器結構被配置成迫使電流在橫向于相變材料的電流流動方向的方向上流過第一加熱元件。

單獨地或組合地，相變材料帶中的每個相變材料帶在垂直于主表面的垂直方向上伸長。

單獨地或組合地，開關器件包括：被設置在絕熱材料區域上的加熱元件材料區域，加熱元件材料區域包括基本平行于主表面的上表面；以及被形成在加熱元件材料區域的上表面中的多個溝槽，相變材料帶被設置在溝槽內，并且加熱器結構包括多個加熱元件，并且加熱元件中的每個加熱元件由被設置在溝槽中的兩個溝槽之間的加熱元件材料的部段形成。

單獨地或組合地，加熱器結構被配置成：迫使電流在與相變材料的電流流動方向平行的方向上流過加熱元件中的每個加熱元件。