[发明专利]具有多面加热器配置的相变开关

说明书

本公开的各实施例涉及具有多面加热器配置的相变开关。开关器件包括：被设置在衬底之上的第一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衬底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每个相变材料带，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。

背景技术

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。

发明内容

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。