具有多面加热器配置的相变开关的制作方法

具有多面加热器配置的相变开关


背景技术：

1.现代电子应用要求开关器件能够适应非常高频率的信号。例如，第五代无线应用(5g)将在27ghz(千兆赫)或更高的频带中操作。在当前的半导体开关技术(诸如，cmos技术)中，难以或不可能维持正确的开/关比(on/off ratio)/隔离与插入损耗/r
on
(导通电阻)和c
off
(关断电容)。相变开关代表了一种有前途的备选技术，该技术可以满足高频应用的这些设计要求。相变开关利用相变材料来控制两个端子之间的导电连接。通过在状态之间转换相变材料(例如，通过向相变材料施加热量)来执行开关操作。虽然有前途，但相变开关仍处于开发的早期阶段，一些设计挑战尚待解决。例如，在当前的相变开关设计中，在维持可接受的器件面积要求的同时，难以满足在电子应用(诸如用于移动电话的rf开关)中所需的器件参数，诸如r
on
(导通电阻)、c
off
(关断电容)、功耗、线性度等。


技术实现要素：

2.公开了一种开关器件。根据一个实施例，开关器件包括：包括主表面的衬底；被设置在主表面之上并且彼此侧向地间隔开的第一rf端子和第二rf端子；连接在第一rf端子和第二rf端子之间的一个或多个相变材料带；将一个或多个相变材料带与主表面分开的绝热材料区域；以及包括一个或多个加热元件的加热器结构，加热元件被配置成通过向一个或多个相变材料带施加热量来控制第一rf端子和第二rf端子之间的导电连接。一个或多个相变材料带中的每个相变材料带包括第一外面和与第一外面相对的第二外面。对于一个或多个相变材料带中的至少一个相变材料带，第一外面和第二外面两者的至少部分被设置成抵靠加热元件中的一个加热元件。
3.单独地或组合地，开关器件包括多个相变材料带，并且其中一个或多个加热元件的部段被交替布置在相变材料带中的各个相变材料带之间。
4.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带在侧向方向上彼此侧向地间隔开，该侧向方向平行于主表面并且横向于相变材料带中的电流流动方向。
5.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带的第一外面和第二外面被定向成基本垂直于主表面，相变材料带中的每个相变材料带包括顶部外面，该顶部外面基本平行于主表面并且在相应的带的第一外面和第二外面之间延伸，并且加热元件中的第一加热元件围绕相变材料带中的每个相变材料带的第一外面、顶部外面和第二外面。
6.单独地或组合地，开关器件还包括第一加热端子和第二加热端子，第一加热元件连接在第一加热端子和第二加热端子之间，第一加热端子和第二加热端子被配置成通过迫使电流流过第一加热元件来施加热量，并且加热器结构被配置成迫使电流在横向于相变材料的电流流动方向的方向上流过第一加热元件。
7.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带在垂直于主表面的垂直方向上伸长。
8.单独地或组合地，开关器件包括：被设置在绝热材料区域上的加热元件材料区域，加热元件材料区域包括基本平行于主表面的上表面；以及被形成在加热元件材料区域的上
表面中的多个沟槽，相变材料带被设置在沟槽内，并且加热器结构包括多个加热元件，并且加热元件中的每个加热元件由被设置在沟槽中的两个沟槽之间的加热元件材料的部段形成。
9.单独地或组合地，加热器结构被配置成：迫使电流在与相变材料的电流流动方向平行的方向上流过加热元件中的每个加热元件。
10.单独地或组合地，加热器结构被配置成：迫使电流在横向于相变材料的电流流动方向的方向上流过加热元件中的每个加热元件。
11.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带在垂直于主表面的垂直方向上彼此间隔开，并且加热器结构包括多个加热元件，这些加热元件在垂直方向上被交替布置在相变材料带之间。
12.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带在第一rf端子和第二rf端子之间以串联方式彼此电连接。
13.单独地或组合地，相变材料带中的每个相变材料带在第一rf端子和第二rf端子之间以并联方式彼此电连接。
14.一个或多个相变材料带的第一外面和第二外面被定向成基本平行于主表面，其中加热器结构包括被设置在一个或多个相变材料带的第一外面下方的第一加热元件、以及被设置在一个或多个相变材料带的第二外面上方的第二加热元件。
15.单独地或组合地，第一加热元件包括第一加热元件材料，并且第二加热元件包括与第一加热元件材料不同的第二加热材料。
16.单独地或组合地，开关器件包括多个相变材料带，对于多个相变材料带中的第一相变材料带，第一外面和第二外面两者的至少部分被设置成抵靠加热元件中的一个加热元件，并且其中对于多个相变材料带中的第二相变材料带，第一外面和第二外面中的仅一个外面被设置成抵靠加热元件中的一个加热元件。
17.公开了一种形成开关器件的方法。根据一个实施例，该方法包括：提供包括主表面的衬底；在主表面上形成绝热材料层；在绝热材料层上形成一个或多个相变材料带，使得一个或多个相变材料带通过绝热材料区域与主表面分开；在主表面上形成第一rf端子和第二rf端子，第一rf端子和第二rf端子彼此侧向地间隔开并且连接到一个或多个相变材料带；以及形成包括一个或多个加热元件的加热器结构，加热元件被配置成通过向一个或多个相变材料带施加热量来控制第一rf端子和第二rf端子之间的导电连接。一个或多个相变材料带中的每个相变材料带包括第一外面和与第一外面相对的第二外面。对于一个或多个相变材料带中的至少一个相变材料带，第一外面和第二外面两者的至少部分被设置成抵靠加热元件中的一个加热元件。
18.单独地或组合地，形成一个或多个相变材料带包括形成多个相变材料带，并且形成加热器结构包括形成一个或多个加热元件的部段，这些部段被交替布置在相变材料带之间。
19.单独地或组合地，形成一个或多个相变材料带包括：在绝热材料层上沉积相变材料的层，并且使相变材料的层结构化以形成相变材料的多个鳍形部段，并且形成加热器结构包括：在相变材料的鳍形部段上共形沉积加热元件材料带。
20.单独地或组合地，形成加热器结构包括形成加热器元件材料区域并且在加热器元
件材料区域中形成多个沟槽，并且形成一个或多个相变材料带包括在沟槽中的每个沟槽内沉积相变材料。
21.单独地或组合地，形成一个或多个加热元件的部段包括在垂直于主表面的垂直方向上沉积堆叠在彼此之上的多个加热元件材料层，并且形成多个相变材料带包括在加热元件材料层之间交替地沉积相变材料的层。
22.单独地或组合地，形成加热器结构包括在形成一个或多个相变材料带之前，在衬底上沉积第一加热元件材料，并且包括在一个或多个相变材料带上沉积第二加热元件材料。
附图说明
23.附图的元素不必相对于彼此成比例。相似的附图标记指定对应的相似部分。除非它们相互排斥，否则各种所示实施例的特征可以被组合。实施例在图中被描绘，并且在以下描述中被详述。
24.图1包括图1a、图1b和图1c，图1描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图1a描绘了器件的平面图，图1b描绘了器件的沿图1a中标识的平面i
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i’的横截面图，图1c描绘了器件的沿图1a中标识的平面ii
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ii’的横截面图。
25.图2包括图2a、图2b和图2c，图2描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图2a描绘了器件的平面图，图2b描绘了器件的沿图2a中标识的平面i
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i’的横截面图，图2c描绘了器件的沿图2a中标识的平面ii
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ii’的横截面图。
26.图3包括图3a和图3b，图3描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图3a描绘了器件的平面图，图3b描绘了器件的沿图3a中标识的平面i
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i’的横截面图。
27.图4包括图4a、图4b和图4c，图4描绘了根据一个实施例的用于形成pcm开关器件的技术。
28.图5包括图5a、图5b和图5c，图5描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图5a描绘了器件的平面图，图5b描绘了器件的沿图5a中标识的平面i
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i’的横截面图，图5c描绘了器件的沿图5a中标识的平面ii
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ii’的横截面图。
29.图6包括图6a、图6b和图6c，图6描绘了根据一个实施例的用于形成pcm开关器件的技术。
30.图7包括图7a、图7b和图7c，图7描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图7a描绘了器件的平面图，图7b描绘了器件的沿图7a中标识的平面i
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i’的横截面图，图7c描绘了器件的沿图7a中标识的平面ii
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ii’的横截面图。
31.图8包括图8a、图8b和图8c，图8描绘了根据一个实施例的pcm开关器件。图8a描绘了器件的平面图，图8b描绘了器件的沿图8a中标识的平面i
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i’的横截面图，图8c描绘了器件的沿图8a中标识的平面ii
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ii’的横截面图。
具体实施方式
32.本文描述了pcm(相变材料)开关器件的实施例。有利地，pcm开关器件包括加热器结构，该加热器结构将热量施加到相变材料的相对的外面上。该多面加热在相变材料内产生基本均匀的温度简档(temperature profile)。与单侧加热器配置相比，这允许对相变的
更好控制，这导致给定占用面积(areal footprint)的器件的性能参数(例如，r
on
，c
off
等)得到改善。在实施例中，pcm开关器件包括被交替布置在加热元件之间的多个相变材料带。这种设计在给定面积内提供了高密度的相变材料，这实现了改善的电流承载能力和/或阻断能力。此外，在这些实施例中，每个相变材料带具有有利的多面加热结构。本文描述了用于利用相对较少数目的处理步骤来生产这些器件布置的对应方法，这些处理步骤包括通常在硅技术中实施的步骤。
33.参考图1，描绘了根据一个实施例的pcm开关器件100。pcm开关器件100包括衬底102。一般而言，衬底102可以包括与半导体处理技术(例如，沉积、蚀刻等)兼容的任何材料。例如，衬底102可以包括半导体材料，诸如硅(si)、碳、碳化硅(sic)、硅锗(sige)等。在另一个示例中，衬底102包括非半导体材料，例如，蓝宝石、玻璃、金刚石等。在一个特定实施例中，衬底102是可商购的体半导体晶片，例如，硅晶片。在另一个示例中，衬底102是所谓的soi(绝缘体上硅)衬底，soi衬底包括绝缘材料的掩埋层。衬底102包括主表面104，主表面104可以是基本平坦的表面。
34.pcm开关器件100包括形成在衬底102的主表面104上的绝热材料106的区域。一般而言，绝热材料106的区域可以包括可以通过通常的半导体处理技术(诸如cvd(化学气相沉积))形成的任何热绝缘体。这些绝热材料的示例包括氧化物和氮化物，例如，氮化硅(sin)、二氧化硅(sio2)、氮氧化硅(sio
x
n
y
)等。绝热材料106的区域可以包括相同材料或不同材料的多个层。
35.pcm开关器件100还包括第一rf端子108和第二rf端子110。第一rf端子108和第二rf端子110是形成pcm开关器件100的输入/输出端子的导电结构。第一rf端子108和第二rf端子110可以包括导电材料，例如，铜、铝、它们的合金等。第一rf端子108和第二rf端子110可以被配置为pcm开关器件100的外部可接入端子。备选地，第一rf端子108和第二rf端子110可以是通过金属化层(未示出)互连到其他器件和/或pcm开关器件100的外部可接入端子的下层端子。
36.pcm开关器件100还包括相变材料带112。术语“带”意指相变材料沿着具有基本平坦的外面的衬底102的主表面104具有细长的几何形状。在所描绘的实施例中，相变材料带112包括基本平行于衬底102的主表面104的顶部外面114和底部外面116，并且具有基本垂直于衬底102的主表面104的侧部外面118。因此，相变材料带112具有矩形长方体配置。其他横截面几何形状是可能的。
37.相变材料带112的相变材料是可以在各自具有不同电导率的两个不同相之间转变的材料。例如，相变材料可以是基于向相变材料施加热量而从非晶态改变为晶态的材料，其中相变材料在非晶态中是电绝缘的(即，阻断导电连接)，并且在晶态中是导电的(即，提供低阻电流路径)。一般而言，具有该性质的相变材料包括硫属化物和硫属化物合金。具体地，这些相变材料包括锗锑碲(gst)、锗碲和锗锑。
38.相变材料带112连接在第一rf端子108和第二rf端子110之间。这意指相变材料带112通过直接物理接触或通过导电中介与第一rf端子108和第二rf端子110两者处于低欧姆接触。在一个示例中，在第一rf端子108和第二rf端子110与相变材料之间提供诸如tin、w、tiptau的导电材料来改善两者之间的电连接。当相变材料带112处于导电状态时，电流在相变材料的电流流动方向120上在第一rf端子108和第二rf端子110之间流动。
39.pcm开关器件100还包括加热器结构122。加热器结构122包括用于加热相变材料的加热元件。加热元件包括加热元件材料带或加热元件材料层，其通过欧姆加热将电能转换成热量。一般而言，加热元件材料可以包括各种导电材料和(掺杂或未掺杂的)半导体(诸如陶瓷、硅、多晶硅、碳化硅等)，各种导电材料包括金属(诸如铜、铝、钽、钨、镍等及其合金)。
40.在所描绘的实施例中，加热器结构122包括在相变材料带112下方的第一加热元件124和在相变材料带112上方的第二加热元件126。根据一个实施例，第一加热元件124包括第一加热元件材料，并且第二加热元件126包括与第一加热元件材料不同的第二加热元件材料。一般而言，第一加热元件材料和第二加热元件材料可以是上面列出的导体和/或半导体中的任何两种不同的导体和/或半导体。在该实施例的一个特定示例中，第一加热元件材料是多晶硅，并且第二加热元件材料是金属，例如，氮化钽或钨。该布置的一个好处是，第一加热元件124可以通过线处理的前端(例如，外延)形成，而第二加热元件126可以通过线处理的后端(例如，金属沉积或电镀)形成。
41.pcm开关器件100还包括第一加热端子128、第二加热端子130、第三加热端子132和第四加热端子134。这些加热端子是导电结构，导电结构可以包括导电金属，诸如铜、铝、它们的合金等。第一加热元件124电连接在第一加热端子128和第二加热端子130之间。同样，第二加热元件126电连接在第三加热端子132和第四加热端子134之间。第一加热端子128和第二加热端子130可以被偏置以迫使电流流过第一加热元件124，以使第一加热元件124生成热量。同样，第三加热端子132和第四加热端子134可以被偏置以迫使电流流过第二加热元件126，以使第二加热元件126生成热量。
42.pcm开关器件100还包括设置在加热元件和相变材料带112之间的绝缘衬里136。绝缘衬里136被设计成将加热元件与相变材料带112电隔离，而同时允许两者之间的大量热传递。为此，绝缘衬里136可以是电介质材料(例如，二氧化硅(sio2)、氮化硅(sin)等)的相对较薄(例如，小于1μm厚并且更典型地小于100nm厚)的层。
43.pcm开关器件100的工作原理如下。加热器结构122被配置成通过向相变材料带112施加热量来控制第一rf端子108和第二rf端子110之间的导电连接。在pcm开关器件100的关断状态下，相变材料处于非晶态。作为结果，相变材料带112阻断了施加到第一rf端子108和第二rf端子110的电压。在pcm开关器件100的接通状态下，相变材料处于晶态。作为结果，相变材料带112在第一rf端子108和第二rf端子110之间提供低阻电连接。pcm开关器件100通过使用第一加热元件124和第二加热元件126来加热相变材料带112以执行开关操作。可以通过施加高强度热量的短脉冲(例如，在范围50纳秒至500纳秒内的脉冲)来将相变材料转变为非晶态，高强度热量的短脉冲使相变材料达到熔化温度(例如，在600℃至750℃的范围内)，随后快速冷却材料。这被称为“复位脉冲”。可以通过施加较低强度热量的较长持续时间脉冲(例如，在范围0.5微秒至10微秒内脉冲)来将相变材料转变为晶态，较低强度热量的较长持续时间脉冲使相变材料达到该材料快速结晶并且具有高导电性的温度，例如在250℃至350℃的范围内。这被称为“置位脉冲”。
44.pcm开关器件100的加热器结构122具有有利的多面配置，其中加热元件被设置成抵靠相变材料带112的两个相对的外面。该配置减轻了相变材料在置位脉冲和复位脉冲期间的任何温度梯度。作为比较，在其中仅在相变材料的一侧施加热量的单面配置中，整个相变材料的热量分布可以明显地不对称。具体地，在相变材料的面对加热元件的表面与相变
材料的远离加热元件的部分之间，单面配置可以具有300℃或更大的温度梯度。相比之下，本文描述的实施例的多面配置可以确保在置位脉冲和复位脉冲期间，相变材料带112内的温度梯度接近于零(例如，小于50℃)。作为结果，相变材料可以在非晶态和晶态之间更均匀和快速地转变。这导致pcm开关器件100的性能优势，包括较低的功耗、提高的线性度和减小的芯片面积。
45.上面描述的有利的多面配置包括任何如下的布置，在该布置中，一个或多个加热元件被设置成抵靠相变材料带112的彼此相对的第一外面和第二外面。在该上下文中，如果面彼此横向延伸并且限定相变材料的横截面宽度或厚度，则这些面彼此“相对”。在图1的实施例中，相变材料带112的顶部外面114和底部外面116是被加热器结构122加热的两个相对面。备选地，相变材料带112的侧面118可以是被加热器结构122加热的两个相对面。这些器件的示例将在下面被详细说明。
46.根据一个实施例，在相变材料带112的外区域中，外面中的仅一个外面被设置成抵靠加热元件中的一个加热元件。例如，如图1b中所示，相变材料带112包括中心区域，其中第一加热元件124被设置成抵靠底部外面116，并且第二加热元件126被设置成抵靠顶部外面114，并且还包括在中心区域的任一侧上的外区域，其中第一加热元件124被设置成抵靠底部外面116，但是第二加热元件126被设置成不抵靠顶部外面114。
47.具有有利的多面配置的加热器结构122可以以各种不同的方式被实施。例如，加热器结构122可以包括多个加热元件，即，加热元件材料的承载不同电流的不同区段，如图1的实施例中的情况那样。备选地，加热器结构122可以包括单个加热元件，该单个加热元件被配置成通过单个电流加热相变材料的两个面。加热器结构122的电流流动方向可以变化。例如，在图1的实施例中，加热器结构122被配置成迫使电流在横向于相变材料的电流流动方向120的方向上流过加热元件。备选地，加热器结构122可以被配置成迫使电流在平行于相变材料的电流流动方向120的方向上流过加热元件中的每个加热元件。在该布置中，加热元件端子可以被布置在第一rf端子108和第二rf端子110上方或下方。
48.参考图2，描绘了根据另一实施例的pcm开关器件100。在该实施例中，器件包括多个相变材料带112，其中第一加热元件124的部段被交替地布置在每个相变材料带112之间。每个相变材料带112在侧向方向上彼此侧向地间隔开。侧向方向平行于主表面104并且横向于相变材料带112的电流流动方向120。加热器结构122被配置成迫使电流在横向于相变材料的电流流动方向120的方向上流过第一加热元件124。
49.在图2的pcm开关器件100中，有利的多面配置通过加热器结构122的围绕设计(wrap
‑
around design)而获得。更详细地，每个相变材料带112包括第一侧面137和第二侧面138，第一侧面137和第二侧面138横向于(例如，基本垂直于)衬底102的主表面104定向，并且每个相变材料带112包括在第一侧面137和第二侧面138之间延伸的顶面114。第一加热元件124围绕每个相变材料带112的第一侧面137、顶面114和第二侧面138。因此，第一加热元件124的一个部段被设置成抵靠第一侧面137，第一加热元件124的另一个部段被设置成抵靠顶面114，并且第一加热元件124的另一个部段被设置成抵靠第二侧面138。在置位脉冲和复位脉冲期间，随着热量被直接施加到每个带的三个面，这种设计产生贯穿相变材料带112的高度均匀的温度分布。
50.参考图3，描绘了根据一个实施例的具有低纵横比的相变材料带112的pcm开关器
件100的一个示例。pcm开关器件100包括多个相变材料带112和加热元件的部段，加热元件的这些部段例如以与参考图2描绘的相同方式交替地布置在相变材料带112中的各个相变材料带之间。在该实施例中，相变材料带112在垂直于主表面104的垂直方向(v
d
)上伸长。在该上下文中，“在垂直方向上伸长”涵盖任何如下的配置，在该配置中，如在垂直方向(v
d
)上测量的相变材料带112的高度大于如在平行于主表面104并且垂直于相变材料带112的电流流动方向120的侧向方向(l
d
)上测量的相变材料带112的宽度。在一个特定示例中，相变材料带112可以具有比其宽度大5倍至10倍的高度。在绝对值方面，相变材料带112可以具有在1μm至3μm范围内的高度，并且具有0.1μm至0.5μm的宽度。低纵横比布置产生了一种具有在电流承载能力和芯片面积之间的良好折衷的器件。
51.参考图4，描绘了根据一个实施例的用于形成pcm开关器件100的技术。最初，如图4a中所示，提供衬底102，并且例如通过使用沉积在主表面104上形成绝热材料层202。随后，相变材料的覆盖层(blanket layer)204被沉积在绝热材料层202上。随后，如图4b中所示，使用形成在相变材料的覆盖层204上的图案化掩模206来结构化相变材料204的覆盖层204。图案化掩模206可以包括抗蚀刻材料(例如，氧化物、光掩模材料等)，并且可以使用已知的蚀刻技术来执行覆盖层204的结构化。相变材料204的覆盖层被结构化成包括沟槽205，沟槽205完全延伸到绝热材料层202。作为结果，相变材料带112由鳍形结构形成，鳍形结构对应于相变材料的覆盖层204的在沟槽205之间的部段。绝热材料层202形成在相变材料带112和衬底102之间的绝热材料106的区域。随后，如图4c中所示，去除图案化掩模206，并且在鳍形相变材料带112之上形成第一加热元件124和绝缘衬里136。第一加热元件124和绝缘衬里136可以通过例如化学气相沉积的共形沉积技术形成，其中绝缘衬里136形成在相变材料和绝热材料106的区域的所有暴露面上，并且加热元件材料以类似的方式形成在绝缘衬里136上。作为结果，第一加热元件124围绕相变材料的鳍。
52.参考图5，描绘了根据另一个实施例的pcm开关器件100。像先前描述的实施例一样，图5的pcm开关器件100包括多个相变材料带112和交替布置在带中的各个带之间的加热元件部段。在这种情况下，通过在加热元件材料区域140中形成的沟槽结构来提供相变材料和加热元件的交替布置。图5的pcm开关器件100包括被设置在绝热材料106的区域上的加热元件材料区域140。多个沟槽142形成在加热元件材料区域140的上表面中，该上表面与主表面104平行。沟槽142中的相变材料提供相变材料带112，并且加热器结构122由来自沟槽142之间的加热元件材料区域140的部段提供。
53.在所描绘的实施例中，加热器结构122被配置成迫使电流在与相变材料的电流流动方向120平行的方向上流过加热元件中的每个加热元件。如所示出的，加热器结构122包括电互连结构144，该电互连结构144接触在相变材料带112中的各个相变材料带之间的加热元件材料部段。电互连结构144可以包括金属化层和/或电过孔的组合。在另一个实施例中，加热器结构122可以被配置成迫使电流在与相变材料的电流流动方向120平行的方向上流过加热元件中的每个加热元件。该配置可以通过形成沟槽142而获得，其中加热元件材料在沟槽142下方。作为结果，加热元件材料的连续区段可以在相变材料的电流流动方向120上跨相变材料带112延伸。
54.参考图6，描绘了根据一个实施例的用于形成pcm开关器件100的技术。首先，如图6a中所示，提供衬底102，并且在主表面104上形成绝热材料的厚层或区域302。随后，形成加
热元件材料区域140。如所描绘的实施例中所示，可以在绝热材料的层或区域302中形成沟槽，并且可以在该沟槽中形成加热元件材料区域140。备选地，加热元件材料区域140可以被形成为在绝热材料的较薄层的顶部上的覆盖层。随后，如图6b中所示，使用图案化掩模304来使加热元件材料区域140结构化。图案化掩模304可以包括抗蚀刻材料(例如，氧化物、光掩模材料等)，并且可以使用已知的蚀刻技术来执行结构化。作为结构化的作为结果，在加热元件材料区域140中形成多个沟槽142，其中在沟槽142的任一侧上设置加热元件材料的不连续的区段。随后，如图6c中所示，去除图案化掩模304，并且在沟槽142中的每个沟槽142中形成相变材料带112和绝缘衬里136。可以通过以下方式来形成相变材料带112和绝缘衬里136：将相变材料沉积在沟槽142中，随后进行平坦化步骤(例如，cmp(化学机械抛光))以去除形成在沟槽142上方的多余材料。
55.参考图7，描绘了根据另一个实施例的pcm开关器件100。如先前描述的实施例一样，图7的pcm开关器件100包括多个相变材料带112，并且包括在带中的各个带之间交替布置的加热元件124的部段。在该实施例中，相变材料带112中的每个相变材料带在垂直于主表面104的垂直方向(v
d
)上彼此间隔开。加热器结构122包括多个加热元件124，这些加热元件124在垂直方向(v
d
)上被交替地布置在相变材料带112之间。因此，图7的pcm开关器件100被配置成相变材料和加热元件的垂直分层堆叠。在该布置中，加热元件124被设置成抵靠每个相变材料带112的顶部外面114和底部外面116，并且因此实现了如上所述的对于每个带的有利的温度均匀性。
56.在图7的pcm开关器件100中，相变材料带112中的每个相变材料带以串联方式电连接在第一rf端子108和第二rf端子110之间。通过导电过孔结构146使该串联配置成为可能，导电过孔结构146垂直地延伸穿过绝热材料106并且在直接相邻的相变材料带112之间形成电连接。例如，这些过孔结构146可以是钨或多晶硅插塞。相变材料带112中的最下面的相变材料带电连接到第一rf端子108，并且相变材料带112的最上面的相变材料带电连接到第二rf端子110。作为结果，相变材料带112在第一rf端子108和第二rf端子110之间形成单个电流路径。图7的pcm开关器件100包括垂直电连接器148，垂直电连接器148在一端将第一加热端子128与加热元件124中的每个加热元件电连接，并且在相对端将第二加热端子130与加热元件124中的每个加热元件电连接。例如，这些垂直电连接器148可以包括导电金属或高掺杂多晶硅。
57.参考图8，描绘了根据另一个实施例的pcm开关器件100。除了相变材料带112中的每个相变材料带在第一rf端子108和第二rf端子110之间以并联方式电连接之外，图8的实施例与图7的实施例基本相同。通过垂直电连接器150使并联配置成为可能，垂直电连接器150在一端将第一rf端子108与每个相变材料带112电连接，并且在相对端将第二rf端子110与每个相变材料带112电连接。例如，这些垂直电连接器150可以包括导电金属或高掺杂多晶硅。
58.在图7的实施例和图8的实施例中的任一个实施例中的pcm开关器件100的垂直堆叠配置通过在彼此之上提供多个相变材料带112而提供了有利的空间效率。尽管所描绘的实施例示出了三个相变材料带112的分层堆叠，但是原则上该概念可以被扩展为四个、五个等的堆叠。作为结果，可以在小的占用面积内获得具有有利的性能益处(例如，电压阻断、电流容量、导通电阻等)的pcm开关器件100。
59.可以通过依次沉积加热元件材料层、绝缘衬里层、相变材料层、另一绝缘衬里层等，来获得图7和图8的pcm开关器件100的垂直堆叠设计。可以使用已知技术来结构化相变材料带112和加热元件124。
60.图2至图8图示了具有多个相变材料带112的pcm开关器件100的示例性实施例。在所描绘的示例中的每个示例中，加热器结构122被配置成使得加热元件被设置成抵靠每个相变材料带112的两个外面。在包括多个相变材料带112的其他实施例中，加热器结构122被配置成使得加热元件被设置成抵靠相变材料112的第一带的两个外面，并且使得加热元件被设置成抵靠相变材料112的第二带的仅一个外面。使用图5c来说明该概念，可以形成沟槽142中的外沟槽，使得在沟槽142的外侧壁和绝热材料106之间不存在加热元件材料。作为结果，外沟槽142中的相变材料带112包括抵靠加热元件材料的内侧面以及不面对任何加热元件材料的外侧面。在该布置中，相变材料112的中心带包括被设置成抵靠加热元件材料的两个侧外面。更一般地，该概念可以被应用于包括多个相变材料带112的任何实施例，包括图2至图8中所示的特定实施例。
61.如本文所使用的，术语“电连接”、“直接电连接”等描述了电连接元件之间的永久性低阻抗连接，例如，相关元件之间的直接接触或经由金属和/或高掺杂半导体的低阻抗连接。
62.如本文中所使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等是开放式术语，其指示所陈述的元素或特征的存在，但是不排除附加的元素或特征。除非上下文另外明确指示，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数。
63.应当理解，除非另外特别指出，否则本文描述的各个实施例的特征可以彼此组合。
64.尽管本文已经示出和描述了特定的实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种替代的和/或等效的实施方式可以代替所示出和描述的特定的实施例。本技术旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改编或变型。因此，意图是本发明仅由权利要求及其等同物限制。