專利名稱：耦合結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及集成電路器件，且更具體地，涉及用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成于集成電路中的器件的耦合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
互補(bǔ)場效應(yīng)晶體管(FET)支持當(dāng)前在邏輯(logic)和存儲(memory)中使用的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(computer architecture) (CMOS)。FET利用高的溝道(channel)遷移 率(mobility)來以靜電方式控制少子電流(few-carrier current)。但是，在當(dāng)前和未來的器件規(guī)模方面，在這種高度成功的技術(shù)中的局限性正顯現(xiàn)出來。更特別地，在可放大性(scalability)方面的困難由于短溝道效應(yīng)和少摻雜劑波動效應(yīng)(few-dopant fluctuation effect)而產(chǎn)生。HfO2柵極氧化物短溝道方案導(dǎo)致使時(shí)鐘速度不斷減慢的遷移率限制(摩爾定律按比例縮放(scaling)變成負(fù)的)。其中柵極電容對應(yīng)于柵極面積但是其中電流對應(yīng)于溝道寬度/溝道長度(導(dǎo)致速度 1/L2)的不利的FET幾何結(jié)構(gòu)意味著FET是相對高阻抗的器件。因此，在“高耗電(power hungry)”的應(yīng)用例如對PCM存儲器進(jìn)行編程、驅(qū)動長的線路、或?qū)τ诓换顒拥碾娐穳K關(guān)閉電源中需要不期望地大面積的FET。在CMOS中建立多層結(jié)構(gòu)是期望但是非常復(fù)雜的，因?yàn)樾枰蠪ET在單晶硅中形成。其中直接光刻法(straightforward lithographic process)可建立多層結(jié)構(gòu)的新技術(shù)可打開意義重大的新的應(yīng)用，例如高容量多層存儲器、以及為減少線路長度而優(yōu)化的不同水平上的邏輯和存儲的組合。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實(shí)施方式中，用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的致動器件(actutated device)的稱合結(jié)構(gòu)包括形成在壓電(PE)材料和所述致動器件周圍的剛硬的(rigid)剛性體(stiffener)結(jié)構(gòu),所述致動器件包括具有取決于施加至其上的壓力的電阻的壓阻(PR)材料；和形成在所述PE材料及PR材料周圍的軟(soft)的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住(clamp)所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運(yùn)動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。在另一實(shí)施方式中，用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成在集成電路中的壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件內(nèi)的耦合結(jié)構(gòu)包括形成在PET器件周圍的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)，所述PET器件進(jìn)一步包括設(shè)置在第一和第二電極之間的壓電(PE)材料、和設(shè)置在所述第二電極和第三電極之間的壓阻(PR)材料，其中所述第一電極包括柵極端子，所述第二電極包括公共(common)端子，且所述第三電極包括輸出端子，使得通過由所述PE材料向所述PR材料施加的壓力，所述PR材料的電阻取決于跨越所述PE材料施加的電壓；和形成在所述PET器件周圍的軟的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運(yùn)動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。在又一實(shí)施方式中，形成用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件內(nèi)的耦合結(jié)構(gòu)的方法包括在基底上進(jìn)行剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第一沉積；形成所述PET器件的下部電極；在所述下部電極和所 述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積；在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物內(nèi)且在所述下部電極的頂上進(jìn)行軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積；在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物內(nèi)且在所述下部電極的頂上形成所述PET器件的壓電(PE)材料；在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第三沉積，和在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物上進(jìn)行所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第二沉積；在所述PE材料上形成所述PET器件的公共電極；在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第四沉積，和在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物和所述公共電極上進(jìn)行所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積；在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物內(nèi)且在所述公共電極的頂上形成所述PET器件的壓阻(PR)材料；在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第四沉積物、所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物和所述PR材料上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第五沉積；和在所述PR材料上形成頂部電極。


參考示例性附圖，其中在以下幾幅圖中相同的元件以相同方式進(jìn)行標(biāo)記圖1(a)和1(b)是適合于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式使用的示例性壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件的示意圖；圖2是說明壓力對硒化釤(SmSe)的電阻性質(zhì)的圖；圖3 (a)說明被稱為ZnODEP的光電導(dǎo)的卟啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)；圖3(b)是說明在ZnODEP膜的壓縮期間光電流隨距離變化的圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的PET器件的另一個實(shí)施方式的示意性橫截面圖，所述PET器件具有用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PET器件的PCM或PR部分的耦合結(jié)構(gòu)；圖5(a) 5(c)說明對于圖4的PET器件和耦合結(jié)構(gòu)的力學(xué)軟件壓力模擬；圖6是PR材料內(nèi)的模擬壓力分布的更詳細(xì)的視圖；圖7是說明壓力對PCM或PR材料厚度的依賴性的圖；圖8(a)和8(b)是說明用于將壓電產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到PR層的C形耦合結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型的橫截面圖；圖9 (a) 9 (I)是說明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施方式的形成PET器件和相關(guān)耦合結(jié)構(gòu)的示例性方法的橫截面圖；圖10(a) 10(e)是說明根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步實(shí)施方式的剛性體結(jié)構(gòu)的示例性側(cè)壁排列的俯視橫截面圖；和圖11(a) 11(f)說明位于圖10(a) 10(e)中的剛性體結(jié)構(gòu)的側(cè)壁排列上方的頂部帽蓋層(capping layer)。
具體實(shí)施例方式本文公開了用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成在集成電路中的致動器件的耦合結(jié)構(gòu)。在示例性實(shí)施方式中，這樣的致動器件可為例如由因?yàn)樵醋詨弘姴牧系南蚱涫┘拥膽?yīng)力而呈現(xiàn)相變或電阻變化的材料形成的器件。致動器件的一個具體實(shí)例可為結(jié)合相變材料(PCM)的非易失性存儲器，其中壓電效應(yīng)晶體管具有通過電壓控制的壓電材料驅(qū)動的壓阻材料。壓電(PE)材料取決于跨越其所施加的電壓的極性而膨脹或收縮。壓阻(PR)材料是壓力敏感的，因?yàn)槿Q于它的壓縮，它可具有高的或低的電阻。例如，將PE材料和PR材料以允許PE材料的膨脹和收縮以對PR材料進(jìn)行壓縮和減壓的方式并置(juxtaposition) 導(dǎo)致其中能夠通過改變跨越所述PE材料的電壓而控制所述PR材料中的電阻的微動開關(guān)(sensitive switch)。更特別地,三端子器件(其中一個端子連接到在PE和PR之間的薄金屬層，另一個連接到PE的遠(yuǎn)側(cè)且第三個連接到PR的遠(yuǎn)側(cè))形成可用于邏輯和存儲功能的晶體管狀開關(guān)(switch)。在下文中，該器件稱為壓電效應(yīng)晶體管或PET。為了獲得該壓電驅(qū)動的器件的期望性能，通過向所述PE材料施加小的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)當(dāng)有效地耦合到PR/PCM，以導(dǎo)致其中期望的電阻變化。簡言之，公開了耦合結(jié)構(gòu)和形成耦合結(jié)構(gòu)的相關(guān)方法，其中所述耦合結(jié)構(gòu)結(jié)合了高模量材料的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)。所述高模量材料形成在PET器件周圍以及基底(如硅)和PE/PR(或PCM)疊層上，而將軟的(低模量)材料或氣隙(air gap)設(shè)置在所述剛性體和所述PET器件之間。在操作中，對于所述基底(所述PET形成在所述基底上)，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PET器件，以約束所述PET器件的PE和PR材料的總變形。此外，設(shè)置在所述PET器件和所述剛性體之間的所述軟的材料或氣隙給予所述PE材料相對于其它器件材料運(yùn)動的自由。這樣，由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力可有效地用于驅(qū)動PCM或壓阻材料以得到高性能?？捎糜谒鰟傂泽w的示例性高模量材料包括氮化硅(SiN)和鎢(W)，而用于緩沖區(qū)的示例性低模量材料可包括低k材料如SiCOH、或者可包括氣隙。在更詳細(xì)地描述所述耦合結(jié)構(gòu)之前，首先討論適合于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式使用的示例性PET器件。首先參考圖1(a)和1(b)，其中顯示了分別以η-型構(gòu)造和P-型構(gòu)造顯示的PET器件100的示意圖、以及其三端子符號表示法。所述PET器件100通過夾層結(jié)構(gòu)表征(圖I)，其中PE材料102夾在一對電極之間,所述一對電極的第一電極表不PE電極104或“柵極”(控制)端子且所述一對電極的第二電極表示公共電極106。此外，PR材料108夾在公共電極106和第三電極之間，所述第三電極表示輸出電極110。在圖1(a)和1(b)中顯示的三端子、5層PET器件100中，輸出電極110包括金屬層(例如，厚度約10-20納米(nm))，所述金屬層用作這樣的導(dǎo)體只有PR材料108處在“0N(開)”或低電阻狀態(tài)，顯著的電流才能夠通過所述導(dǎo)體。公共電極106包括另一金屬層，其為適度柔性的，以傳輸由其下方的PE材料102施加的壓力。該中間金屬層用作晶體管的公共端子。所述PE電極或柵電極104包括另一金屬層(例如，厚度約10-20nm)，通過所述另一金屬層向PE層102施加編程電壓。因此，在導(dǎo)體/PE/導(dǎo)體/PR/導(dǎo)體夾層結(jié)構(gòu)中，每個導(dǎo)體電極還提供抵抗所述PE/PR材料的擴(kuò)散的阻擋層。如也在圖1(a)和1(b)中所示的，+/_標(biāo)記描繪的是假定所述PR的電導(dǎo)隨壓力而增加，為了使所述PR層108處于低電阻“ON”狀態(tài)而施加到PE層102的壓電極化。在加工期間在極化(極性調(diào)整，poling)步驟中建立(set)所述PE層對跨越其的電壓的響應(yīng)(膨脹或收縮)的信號。關(guān)于與P-型PET(圖1(b))相對的η-型PET(圖1(a))的形成，通過將壓電的極化反轉(zhuǎn)而將驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)?？傮w而言，PET器件100的示例性高度為約35-120nm，在χ-y平面上具有約45-90nm的尺寸。此外，PET器件100是可按比例縮放的(scalable)，且不存在與常規(guī)FET按比例縮放有關(guān)的許多問題。例如，載流子的輸送通過所述PET的有利的幾何結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)，因?yàn)殡娏鳈M向地流過薄的溝道膜(而不是如FET中那樣縱向地流過)。此外，不存在短溝道效應(yīng)，因?yàn)橥ㄟ^公共電極使輸入不受輸出的影響。由于所述PET不具有摻雜劑不均勻的問題，因此其與FET相比應(yīng)該是對雜質(zhì)/幾何結(jié)構(gòu)更不敏感的，這歸因于短的平均自由程和由高密度載流子引起的有效屏蔽。所述PET應(yīng)當(dāng)具有與FET的性能理論上類似的性能(如下面更詳細(xì)描述的)，且容許在非常小的尺度下低的ON阻抗。壓電(PE)和壓陽.(PR)材料圖2是說明壓力對硒化釤(SmSe)的電阻性質(zhì)的圖，所述硒化釤是可在所述PET器件中使用的PR材料的一個合適實(shí)例。如可看出的，SmSe在常壓下是半導(dǎo)體，并在約4GPa的壓力下連續(xù)地轉(zhuǎn)變成金屬相，且具有顯著大的電導(dǎo)率變化(約5個數(shù)量級)，甚至在約2GPa也是如此。雖然本發(fā)明實(shí)施方式可有利地利用SmSe型材料的相對于壓力的連續(xù)的電導(dǎo)率變化，但是也考慮到不連續(xù)轉(zhuǎn)變材料也能夠用于PET器件中的所述PR層。后一類型的實(shí)例顯示在圖3(a)中，其說明稱為ZnODEP的光電導(dǎo)的卟啉衍生物的分子結(jié)構(gòu)。圖3 (b)是說明在ZnODEP膜的壓縮期間光電流隨距離變化的圖。期望使用連續(xù)轉(zhuǎn)變材料例如SmSe以可逆地加壓且它們的轉(zhuǎn)變速度可基本上通過聲速控制，而由于循環(huán)引起的它們的材料退化(degradation)應(yīng)最小。但是,還預(yù)期具有連續(xù)轉(zhuǎn)變的材料的使用是有效的。在施加的壓力下經(jīng)歷絕緣體到金屬轉(zhuǎn)變的可能的PR材料的另一些實(shí)例包括但不限于=EuNiO3> Ni (S，Se) 2、六方BaTiO3- s、InSb、和(2，OtM-DCNQD2Cu。關(guān)于所考慮的在公開的PET器件實(shí)施方式中使用的合適PE材料，公知的壓電材料包括例如壓電系數(shù)(d33)位于約200-1500pm/V范圍內(nèi)的鋯鈦酸鉛(PZT)、鍶摻雜鋯鈦酸鉛(PSZT)、PSN-PMN-PNN-PSZT、PZNT 91/9 和 PMNT70/30 [Y. J. Yamashita 和 Y. Hosono, Jap.J. Appl. Phys. 43，6679-6682 (2004)]。具有耦合結(jié)構(gòu)的PET現(xiàn)在參考圖4，其中顯示了具有相關(guān)耦合結(jié)構(gòu)、總體以400表示的PET器件的另一實(shí)施方式的示意性橫截面圖。為了簡單起 見，來自在圖1(a)和1(b)中描述的PET元件的相同的附圖標(biāo)記在后續(xù)的圖中使用。注意，在所說明的實(shí)施方式中的PR元件108的橫截面積小于PE元件102的橫截面積。如也在圖4中所示的，PET器件(包括PE元件102、PR元件108和電極104、106、110)形成在基底401例如硅上。為了說明的目的，還顯示了絕緣區(qū)402 (例如二氧化硅(SiO2))。但是，應(yīng)當(dāng)注意，雖然描述的示例性實(shí)施方式說明了硅基底，但是也可利用其它基底，只要所述PET器件和相關(guān)耦合結(jié)構(gòu)的制造與傳統(tǒng)的CMOS后段工藝(back-end-of-line)方法兼容。雖然所述制造也可與傳統(tǒng)的CMOS前段工藝(front-end-of-line)方法(例如在所說明的其中基底401為硅的實(shí)施方式中)兼容，但是再一次地，在使用不同于硅的基底的情況下，這樣的器件可以可選擇地僅使用CMOS后段工藝方法制造。如圖4中進(jìn)一步顯示的,所述PET器件被包括由高楊氏模量(E)材料(例如氮化硅(Si3N4)或鎢(W))形成的剛性體結(jié)構(gòu)404的耦合結(jié)構(gòu)包圍。在示例性實(shí)施方式中，高楊氏模量材料可為約60吉帕斯卡(GPa)或更大，且更特別地為約100 GPa或更大。E的該相對高的值保證了將PE元件102的壓電位移傳輸?shù)絇R元件108，而不是傳輸?shù)街車橘|(zhì)如絕緣區(qū)402或基底401。在剛性體結(jié)構(gòu)404和所述PET器件之間設(shè)置軟的(低楊氏模量)材料間隔物406，或者替代地氣隙。在示例性實(shí)施方式中，軟的間隔物材料406具有約20GPa或更小、且更特別地約IOGPa或更小的低楊氏模量。這樣的材料可為例如SiCOH。在操作中，對于基底401 (所述PET形成在所述基底上)，剛性體結(jié)構(gòu)404夾住所述PET器件，以分別約束所述PET器件的PE和PR材料102、108的總變形。此外，設(shè)置在所述PET器件和剛性體結(jié)構(gòu)404之間的軟的材料間隔物406或氣隙給予所述PE材料102相對于其它器件材料運(yùn)動的自由。為了簡單起見，僅考慮應(yīng)力/應(yīng)變和電場的z分量，且假設(shè)圖4中器件400的頂面和底面是剛性安裝的，則由于在z方向上的跨越PE元件102的場Ez引起的跨越PR元件108的壓力上升Ppk由下面的表達(dá)式給出
權(quán)利要求
1.用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的致動器件的耦合結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括 形成在壓電(PE)材料和所述致動器件周圍的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)，所述致動器件包括具有取決于施加至其上的壓力的電阻的壓阻(PR)材料；和 形成在所述PE材料和PR材料周圍的軟的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運(yùn)動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。
2.權(quán)利要求I的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)包括具有約60GPa或更大的楊氏模量的材料。
3.權(quán)利要求I的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)包括具有約IOOGPa或更大的楊氏模量的材料。
4.權(quán)利要求1、2或3的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)材料選自氮化硅和鎢。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括具有約20GPa或更小楊氏模量的材料。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括具有約IOGPa或更小楊氏模量的材料。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)材料選自SiCOH和氣隙。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁完全包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其三側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
10.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其兩側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
11.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其一側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
12.用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到形成在集成電路中的壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件內(nèi)的耦合結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括 形成在所述PET器件周圍的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)，所述PET器件進(jìn)一步包括設(shè)置在第一和第二電極之間的壓電(PE)材料、和設(shè)置在所述第二電極和第三電極之間的壓阻(PR)材料，其中所述第一電極包括柵極端子，所述第二電極包括公共端子，且所述第三電極包括輸出端子，使得通過所述PE材料向所述PR材料施加的壓力，所述PR材料的電阻取決于跨越所述PE材料施加的電壓；和 形成在所述PET器件周圍的軟的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運(yùn)動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。
13.權(quán)利要求12的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)包括具有約60GPa或更大的楊氏模量的材料。
14.權(quán)利要求13的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)包括具有約IOOGPa或更大的楊氏模量的材料。
15.權(quán)利要求14的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)材料選自氮化硅和鎢。
16.權(quán)利要求12、13、14或15的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括具有約20GPa或更小楊氏模量的材料。
17.權(quán)利要求12-16中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)包括具有約IOGPa或更小楊氏模量的材料。
18.權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述緩沖結(jié)構(gòu)材料選自SiCOH和氣隙。
19.權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁完全包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
20.權(quán)利要求12-19中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其三側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
21.權(quán)利要求12-20中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其兩側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
22.權(quán)利要求12-21中任一項(xiàng)的耦合結(jié)構(gòu)，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)的垂直側(cè)壁在其一側(cè)包圍所述緩沖結(jié)構(gòu)、所述PE材料和所述PR材料。
23.形成用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的壓電效應(yīng)晶體管(PET)器件內(nèi)的耦合結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括 在基底上進(jìn)行剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第一沉積； 形成所述PET器件的下部電極； 在所述下部電極和所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積； 在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物內(nèi)且在所述下部電極的頂上進(jìn)行軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積； 在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物內(nèi)且在所述下部電極的頂上形成所述PET器件的壓電(PE)材料； 在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第三沉積，和在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第一沉積物上進(jìn)行所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第二沉積； 在所述PE材料上形成所述PET器件的公共電極； 在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第四沉積，和在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第二沉積物和所述公共電極上進(jìn)行所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積； 在所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物內(nèi)且在所述公共電極的頂上形成所述PET器件的壓阻(PR)材料； 在所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第四沉積物、所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料的第三沉積物和所述PR材料上進(jìn)行所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料的第五沉積；和在所述PR材料上形成頂部電極。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述剛性體結(jié)構(gòu)材料包括具有約IOOGPa或更大的楊氏模量的材料。
25.權(quán)利要求23或24的方法，其中所述剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)材料包括氮化硅。
26.權(quán)利要求23、24或25的方法，其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料包括具有約IOGPa或更小楊氏模量的材料。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)材料包括SiCOH。
全文摘要
用于將壓電材料產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到集成電路的致動器件的耦合結(jié)構(gòu)包括形成在壓電(PE)材料和所述致動器件周圍的剛硬的剛性體結(jié)構(gòu)，所述致動器件包括具有取決于施加至其上的壓力的電阻的壓阻(PR)材料；和形成在PE材料和PR材料周圍的軟的緩沖結(jié)構(gòu)，所述緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述PE及PR材料與所述剛性體結(jié)構(gòu)之間，其中對于所述PE和PR材料形成于其上的基底，所述剛性體結(jié)構(gòu)夾住所述PE和PR材料兩者，且其中所述軟的緩沖結(jié)構(gòu)允許所述PE材料相對于所述PR材料運(yùn)動的自由，由此將由向所述PE材料施加的電壓產(chǎn)生的應(yīng)力耦合到所述PR材料以改變所述PR材料的電阻。
文檔編號H01L41/08GK102640314SQ201080055227
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者B.G.埃爾姆格林, D.紐恩斯, G.J.馬丁納, L.克魯辛-伊-鮑姆, 劉小虎, 陳冠能 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司