[发明专利]相变材料可变电容器

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路器件和，更具体地，涉及利用相变材料的可变电容器和制造其方法。

背景技术

可变电容器通常用在诸如可变频率振荡器、调谐放大器、相移器、阻抗匹配电路等等的电路中。机械控制可变电容器典型地包括在一对电极之间的电极间的间距(或电极重叠区域)，该间距可受控制地改变以选择性改变电极之间的电容。电控制可变电容器依赖不断地施加直流DC偏置电压到电容器的元件以改变元件的电特性，因此只要施加偏置电压则改变电容。常规地，通常使用氧化硅(SiO₂)薄膜、氮化硅(Si₃N₄)薄膜以及氧化钽(Ta₂O₅)薄膜用于形成薄膜电容器。最近的趋势是使用微机电系统(MEMS)技术制造可变电容器。但是，所有这些方法涉及物理地移动电容器的一部分和/或不断地施加直流DC偏置电压以改变电容。

发明内容

在本发明的第一方面，提出一种制造可变电容器的方法。所述方法包括形成电容器导体。所述方法也包括邻近所述电容器导体形成相变材料。所述方法还包括在所述电容器导体上形成第一接触。所述方法附加地包括在所述相变材料上形成第二接触和第三接触。

在本发明的另一方面，提出一种改变电容器的电容的方法。所述方法包括选择性地设置包括在所述电容器中的相变材料到晶相和非晶相中的一种。

在本发明的另一方面，可变电容器包括电容器导体和在第一相和第二相中的一种之间被选择性可变的相变材料。所述可变电容器具有当所述相变材料位于所述第一相时的第一电容和当所述相变材料处于所述第二相时的不同于所述第一电容的第二电容。

在本发明的另一方面，提供了一种有形地体现在机器可读存储介质用于设计、制造或测试集成电路的设计结构。所述设计结构包括本发明的所述结构。在又一实施例中，在包括元件的机器可读数据存储介质上编码的硬件描述语言(HDL)设计结构产生当在计算机辅助设计系统中处理时包含本发明的所述结构的可变电容器的机器可执行的表示的元件。仍在又一实施例中，提供了一种在计算机辅助设计系统中用于产生所述可变电容器的功能设计模型的方法。所述方法包括产生所述可变电容器的所述结构元件的功能表示。

附图说明

以本发明的示例性实施例的非限制性实例的形式参考注释的多个附图，在下面的详细描述中描述本发明。

图1-3示出根据本发明的方面的可变电容器结构；

图4-11示出根据本发明的方面的处理步骤和结构；以及

图12是用于半导体设计、制造和/或测试的设计过程的流程图。

具体实施方式

本发明涉及集成电路器件和，更具体地涉及利用相变材料的可变电容器和制造其方法。根据本发明的方面，使用可以在第一相(例如，非晶态)和第二相(例如，晶态)中的一种之间选择性改变的相变材料形成电容器。在实施例中，第一相和第二相提供具有不同电特性的相变材料，这样，当相变材料位于第一相时电容器具有第一电容而当相变材料位于第二相时电容器具有不同的第二电容。以这种方式，本发明的实施方式提供通过设置相变材料到第一相和第二相中的一种而可被选择性地设置到第一电容和第二电容中的一种的可变电容器。

在此使用的术语“相变材料”指的是可以在第一相和不同的第二相之间可逆切换的材料，诸如在非晶相和晶相之间、在多晶相和单晶相之间和/或在不同的晶体结构的第一和第二单晶相之间。在相变材料中的相变可经由各种机制获得，该机制包括但不限于：在不同温度下加热，施加不同电压或电流等。相变典型地导致相变材料的体积膨胀或收缩。

图1示出根据本发明的实施例具有相变材料(PCM)的可变电容器C。在实施例中，PCM层1位于上介电层2与下介电层4之间。直接在上介电层2的之上是作为在电容器C中的电极且也作为电容器C的端子的上导体层3。直接在下介电层4之下是作为在电容器C中的其它电极且也作为电容器C的其它端子的下导体层5。

在实施例中，PCM层1在PCM层1的一侧上具有接触6(例如，小连接金属控制端子)且在PCM层1的相反侧上具有接触7(例如，另一小连接金属控制端子)。接触6和7允许用于PCM层1的体积和电特性的控制。

经由在接触6和7之间施加电压差，可以改变PCM层1的体积和电特性。通过施加热到PCM层1以诱导相变也可以改变PCM层1的体积和电特性。