[发明专利]集成悬臂开关

说明书

本公开涉及集成悬臂开关。一种纳米级机电开关形式的集成晶体管消除了CMOS电流泄露并且提高了开关速度。纳米级机电开关以从衬底的一部分延伸到腔中的半导悬臂为特征。悬臂响应于施加到晶体管栅极的电压而弯曲，因此在栅极下方形成导电沟道。当器件关断时，悬臂回到它的静止位置。这种悬臂的移动将电路断开，在栅极下方恢复不允许电流流动的空洞，因此解决了泄露的问题。纳米机电开关的制作与现有的CMOS晶体管制作流程兼容。通过掺杂悬臂并且使用背偏置和金属悬臂末端，可以进一步改进开关的灵敏度。纳米机电开关的面积可以小至0.1x0.1μm²。

本申请是2015年9月18日提交的、申请号为201510599756.7、发明名称为“集成悬臂开关”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开总体上涉及先进的晶体管的几何结构并且涉及与微电子电路一起集成的机电器件。

背景技术

存在将电子器件与机械结构组合以形成用作例如微型传感器和致动器的电子控制移动部件的微机电系统(MEMs)。图1中示出了典型的作为平面晶体管的MEMs器件，其中导电沟道电耦合到源极但是与漏极分离。当电流施加到栅极时，导电沟道的分离端与漏极接触，从而闭合电路并且接通晶体管开关。像其他MEMs器件一样，在图1中示出的器件的电部分在基本上同一水平面中靠近机械部分布置。作为结果，总体占位面积(footprint)相当大，在10x10μm²的量级，而最新水平的电子电路现在以纳米测量，大约比MEMs器件小1000倍。目前MEMs器件相对大的尺寸限制了它们的生产、包装密度、精度、灵敏度以及经济价值。

发明内容

纳米机电开关形式的集成晶体管消除了电流泄露并且提高了开关速度。纳米机电开关以从衬底的一部分到腔内延伸的半导悬臂为特征。悬臂响应于施加到晶体管栅极的电压而弯曲，因此在栅极下方形成导电沟道。当器件关断时，悬臂回到它的静止位置，断开电路并且在栅极下方恢复不允许电流流动的空洞。因此，关断状态电流被迫为零，因此解决了泄露的问题。纳米机电开关的制作与现有的CMOS晶体管制作工艺兼容。背部偏置的使用以及悬臂上的金属末端可以进一步改进开关的灵敏度。纳米机电开关的占位面积可以小至0.1x0.1μm²。

附图说明

在附图中，相同的附图标记标识相似的元件或动作。元件的尺寸和相对位置在附图中不一定成比例绘制。

图1A是根据现有技术的现有的平面MEMs开关50的图像透视图。

图1B是源于示出图1A中所示的现有的平面MEMs开关50的俯视平面图的图片，其中指示了长度尺度。

图2是根据如在本文中描述的一个实施例的流程图，该流程图示出了制作如在图3A-图6B中图示的纳米级机电开关的方法中的步骤。

图3A-图5是使用图2中示出的方法的制作过程中的连续步骤中的纳米级机电开关的横截面图。

图6A是根据第一实施例的完成的纳米级机电开关的横截面图。

图6B是在图6A中示出的完成的纳米级机电开关的俯视平面图。

图7-图8C是在图6A-6B中示出的完成的纳米级机电开关的备选实施例的横截面图。

具体实施方式

在下文的描述中，陈述了某些特定细节以便提供对所公开的主题的各方面的透彻的理解。然而，所公开的主题可以在没有这些特定细节的情况下实践。在一些实例中，没有详细描述包括本文所公开主题的实施例的半导体加工的公知结构和方法，以避免混淆本公开的其他方面的描述。

除非上下文另外需要，否则贯穿说明书和随附的权利要求书，用语“包括”及其变形，比如“包含”和“含有”应当以开放的、包含性的意义进行解释，也就是“包括，但不限于”。