[实用新型]微机电系统装置、微机电系统开关及微机电系统集成电路

说明书

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。

实用新型内容

本实用新型的第一方面提供了一种装置，该装置包括：硅衬底；分层的堆叠，覆盖所述硅衬底；腔，定位在所述分层的堆叠内；柔性构件，从所述分层的堆叠的层延伸到所述腔中；以及栅极，覆盖所述柔性构件，所述栅极配置成经由电流控制所述柔性构件的运动。

根据一个实施例，所述栅极配置成通过电容机构、静电机构或电感中的一个或多个来控制所述运动。

根据一个实施例，所述腔在所述栅极的一部分的下方延伸。

根据一个实施例，所述柔性构件是悬臂，并且所述栅极配置成使所述悬臂偏斜。

根据一个实施例，所述悬臂具有大于4.0的长宽比。

根据一个实施例，所述悬臂是导电的，并且当偏斜时，与所述分层的堆叠的电流承载部分接触，因此闭合开关。

根据一个实施例，所述栅极是晶体管栅极，并且闭合所述开关允许电流在晶体管的源极端子和漏极端子之间流动。

本实用新型的第二方面提供了一种开关，该开关包括：硅衬底；栅极电极，覆盖所述硅衬底，所述栅极电极配置成接收被施加用于激活所述开关的电压；以及柔性构件，布置在所述硅衬底和所述栅极电极之间的腔内，所述柔性构件配置成响应于施加的所述电压而偏斜，以闭合所述开关。

根据一个实施例，所述开关进一步包括形成在所述衬底上的源极区域和漏极区域，其中所述开关是一种类型的晶体管。

根据一个实施例，所述开关进一步包括在所述硅衬底内的掩埋氧化物层以及与所述硅衬底电接触的背侧。

根据一个实施例，所述开关进一步包括与所述栅极电极相邻的掺杂的外延半导体，所述掺杂的外延半导体配置成当电压施加到所述栅极电极时，与所述柔性构件接触。

根据一个实施例，所述开关进一步包括在所述柔性构件的一个端部处的金属末端。

根据一个实施例，所述开关具有0.1x0.1μm²–100x100μm²的范围内的占位面积。

本实用新型还提供了一种集成电路，包括第二方面所述的晶体管。

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。