[发明专利]使用具有相变材料的MEMS的可调谐电容器和开关

权利要求书

1.一种半导体器件，包括：MEMS、第一电极、第二电极以及形成包括相变材料的梁的体积，其中梁优选地包括与相变材料相接触的电介质材料并且优选地包括导电层，所述器件被布置为电学地且可控地通过从一个相位到另一相位来改变相变材料的体积，由此将体积改变1-25％，优选是改变5-20％，其中所述改变优选地发生在50-500℃的温度范围内，更优选是从80-350℃，更优选是从100-200℃，例如从130-170℃。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中相变材料包括族V和族Ⅵ元素，优选地成分包括：Sb-M，其中M是从以下组选择的一个或多个元素，以下组是例如Ge、In、Ag、Ga、Te、Zn、Sn；Ag_5.5In_6.5Sb₅₉Te₂₉、Ge_0.08-0.4Sb_0.1-0.33Te_0.5-0.66、Ge₂Sb₂Te₅、Ge₁Sb₂Te₄、Ge₁Sb₄Te₇和Ge₄Sb₁Te₅，以及它们的组合。

3.根据权利要求1或2所述的半导体器件，还包括位于相变材料的一个或多个侧面上的底部或顶部电极、以及在电介质材料的一个或多个侧面上的一个电极，所述一个电极优选是在使得能够与第二电极电接触的侧面上。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的半导体器件，其中通过从一个相位改变负量或正量到另一相位来改变相变材料的体积。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的半导体器件，其中梁被布置为允许在水平方向或垂直方向上的移动。

6.一种制造根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的半导体器件的方法，包括以下步骤：

提供衬底，例如Si晶片；

沉积电介质层，优选地厚度是100nm-1000nm，例如500nm，优选地由Al₂O₃、Si₃N₄、SiO₂形成；

沉积底部电极层，形成优选地具有厚度是30nm-300nm的层，例如100nm，优选地由导电材料形成，优选是由铜(Cu)、钨(W)、铝(Al)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、金(Au)、铂(Pt)和它们的组合形成；

通过标准光刻法图案化所述层；

随后蚀刻所述层形成底部电极；

沉积牺牲层，优选地厚度是200nm-2μm，例如500nm，优选地由SiO₂、Si₃N₄、有机材料(例如光致抗蚀剂)、低k电介质形成；

平面化牺牲层，优选地利用CMP；

图案化并蚀刻牺牲层以形成容器形状；

沉积并通过光刻和蚀刻来图案化侧面电极，优选地厚度是20nm-200nm，例如30nm，优选地是包括Cu、W、Al、Ti、TiN、Au、Pt和它们的组合的材料；

用相变材料填充容器形状，厚度是20nm-200nm，优选地使用可以提供如上述的高的体积改变的相变材料或它们的组合；

沉积薄电介质绝缘层，优选地厚度是10-100nm，取决于使用哪种材料作为牺牲材料，优选地包括例如TiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄、SiO₂和它们的组合的材料，并且通过光刻和蚀刻来开口侧面电极；

沉积顶部电极，优选地具有20-200nm的厚度，例如30nm，优选地包括例如Cu、W、Al、Ti、TiN、Au、Pt和它们的组合的材料，并且图案化；以及

移除牺牲层。

7.一种制造根据权利要求1至5中任一项权利要求所述的半导体器件的方法，包括以下步骤：

在第一电极和第二电极上施加电压差；

改变相变材料的体积，由此弯曲梁；以及

解除电压差。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤：在第一电极和第二电极上施加第二电压差，由此再结晶相变材料；以及解除第二电压差。