KR20230150209A - 상 변화 재료 스위치 디바이스 및 관련 방법들 - Google Patents

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발렌틴 솔롬코
도미니크 하이스
세멘 시로이에진
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인피니온 테크놀로지스 아게
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Abstract

상 변화 재료 스위치 디바이스가 제공된다. 상 변화 재료 스위치 디바이스는 상 변화 재료(11), 상 변화 재료(11)에 전기적으로 결합된 제1 전극(13A), 및 상 변화 재료(11)에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터(12)를 포함한다. 제1 전극(13A)과 상 변화 재료(11) 사이에 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스(14)가 제공된다. 임피던스 결합은 상 변화 재료(11)에 걸쳐 변한다.

Description

상 변화 재료 스위치 디바이스 및 관련 방법들{PHASE CHANGE MATERIAL SWITCH DEVICE AND RELATED METHODS}
본 출원은 상 변화 재료(PCM) 스위치 디바이스들, 이러한 디바이스들의 제조 방법들, 및 이러한 디바이스들의 동작 방법들에 관한 것이다.
5G 표준에 따라 레이더 감지 및 이동 통신과 같은 고주파수를 사용하는 무선 주파수(RF) 응용에 대한 기술적 요구들이 증가하고 있다. 특히, 최신 기술의 CMOS 스위치들에 비해 개선된 특성들을 갖는 스위치들이 미래의 요구들을 충족시키기 위해 필요할 것이다. 상 변화 스위치들은 RF 신호를 스위칭하는 유망한 후보들로서 여겨진다. 이러한 상 변화 스위치들은 일반적으로 비정질 상 상태에서보다 결정질 상 상태에서 더 높은 전기 전도성을 나타내는 상 변화 재료(PCM)를 사용한다.　 상 변화 재료의 상 상태를 변화시킴으로써, 이러한 재료를 포함하는 스위치 디바이스는 스위치 온 및 오프될 수 있다.
예를 들어, 상 상태를 비정질에서 결정질로 변화시키려면, 일반적으로 상 변화 재료를 가열하여 결정화를 야기하는 데에 히터가 사용된다. 결정화를 야기하는 것에 의한 이 스위칭 온은 셋(set) 동작이라고도 한다. 셋(set) 동작에서, 예를 들어, 히터는 상 변화 재료의 온도가 일반적으로 약 250℃인 그것의 결정화 온도 초과이고 일반적으로 600℃ 내지 900℃ 범위인 용융 온도 미만인 방식으로 작동된다. 히터에 의해 야기되는 가열 펄스의 길이는 PCM에 존재하는 임의의 비정질 영역이 결정질 상 상태로 재성장할 수 있도록 선택된다.
리셋(reset) 동작으로도 불리는, 스위칭 디바이스의 스위치 오프시에, 히터는 PCM의 온도를 용융 온도 초과로(예를 들어, 약 600℃ 내지 900℃ 초과) 상승시킨 후, 상 변화 재료 또는 그의 적어도 일부가 비정질 상태로 동결되도록 비교적 급속하게 냉각시키는 방식으로 작동된다.
이러한 상 변화 스위치들에 사용되는 적합한 상 변화 재료들은 게르마늄 텔루라이드(GeTe) 또는 게르마늄-안티모니-텔루륨(GeSbTe, 보통 GST로 지칭됨)을 포함하고, 히터들은 다결정 실리콘 또는 텅스텐과 같은 재료로 만들어질 수 있다.
PCM 스위치 디바이스들은 최신 CMOS RF 스위치들에 비해 우수한 무선 주파수 성능을 보장한다. 특히, 온 저항(on-resistance)과 오프 커패시턴스(off capacitance)의 곱인 주요 성능 지수는 CMOS RF 스위치들의 경우 약 80 fsec인데, PCM 스위치 디바이스들의 경우에는 20 fsec 미만의 값들로 상당히 감소된다.
무선 주파수 스위치 디바이스들의 다른 중요한 양태는 RF 전력 처리, 특히 스위치들이 오프 상태에서 처리할 수 있는 전력 또는 전압이다. 모바일 프론트 엔드 안테나 튜너들에서의 전형적인 응용들은 50옴의 48dBm 전력 또는 80V를 초과하는 최대 RF 전압을 요구한다.
오프 상태 전력/전압 처리는 스위치 디바이스의 스위치 오프 상태에서 상 변화 재료의 비정질 구역에 걸친 전압 강하에 의해 제한된다. 비정질 구역에서의 전기장이 임계 값을 초과하면, 터널링 전류가 흐를 수 있고, 이는 비정질 구역을 가열하고 재결정화를 야기할 수 있다. 게르마늄 텔루라이드의 경우, 임계 값은 일반적으로 10-16 V/
Figure pat00001
의 범위에 있다. 이 공정에 의해, 비정질 구역은 심지어 사라지기도 하여 스위치 디바이스를 효과적으로 스위치 온할 수 있다.
오프 상태에서 고전압을 처리하는 능력을 증가시키기 위한 한 가지 방법은 비정질 구역의 길이를 증가시키는 것, 즉 PCM 스위치의 대응하는 크기를 증가시켜서 전압이 더 긴 거리에 걸쳐 강하하여 전기장이 감소하도록 하는 것이다. 이것은 비정질 구역에 걸친 직접 커패시턴스가 PCM 스위치의 히터를 통해 무선 주파수 경로에서 접지로 가는 기생 커패시턴스와 비슷한 정도까지 실현 가능하다.　 접지에 대한 커패시턴스가 지배적이게 되자마자, 상 변화 스위치에 걸친 전기장의 분포는 불균일해지고, 비정질 구역의 증가된 길이는 오프 스테이지에서 고전압을 처리하는 능력을 더 이상 비례적으로 증가시키지 않을 것이다.
청구항 제1항 또는 제15항에 정의된 상 변화 재료 스위치 디바이스가 제공된다.　 종속항들은 추가 실시예들을 정의한다.
일 실시예에 따르면, 상 변화 재료 스위치 디바이스가 제공되며, 이는:　
상 변화 재료,　
상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극,　
상 변화 재료에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터, 및
제1 전극과 상 변화 재료 사이에 상 변화 재료에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스
를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상 변화 재료 스위치 디바이스가 제공되며, 이는:
상 변화 재료,
상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극,
상 변화 재료에 열적으로 결합된 복수의 이격된 히터들, 및　
제1 전극과 복수의 이격된 히터들 사이에 가변 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스
를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상 변화 재료 스위치 디바이스를 제조하기 위한 방법이 제공되고, 방법은:
상 변화 재료, 상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극, 및 상 변화 재료에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터를 포함하는 상 변화 스위치를 제공하는 단계, 및
적어도 하나의 상 변화 재료와 제1 전극 사이에 상 변화 재료에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합을 제공하거나, 적어도 하나의 히터와 제1 전극 사이에 적어도 하나의 히터에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스를 제공하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상 변화 스위치 디바이스에 대한 방법이 제공되고, 방법은:
상 변화 스위치 디바이스를 동작시키는 단계, 및
가변 임피던스 결합에 의해 상 변화 스위치 디바이스의 오프 상태에서의 가변 전기장을 보상하는 단계
를 포함한다.
상기 요약은 단지 일부 실시예들에 대한 간략한 개요로서 의도된 것일 뿐이고, 다른 실시예들이 위에 열거된 것들과 상이한 특징들을 포함할 수 있으므로, 어떤 식으로든 제한적으로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 상 변화 재료 스위치 디바이스의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 내지 도 14는 상 변화 재료 스위치 디바이스들의 다양한 실시예들을 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 적층된 상 변화 스위치 셀들을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 상 변화 재료 스위치 디바이스를 도시하는 블록도이다.
도 17 및 도 18은 도 16의 실시예에서의 등화 네트워크들의 구현들을 도시하는 도면들이다.
도 19는 일부 실시예들에 따른 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.　
도 20은 일부 실시예들에 따른 동작 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하에서, 첨부 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세히 설명할 것이다.　 이하에서 설명되는 실시예들은 단지 예시로서 받아들여져야 하며, 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 실시예들에서 특정 배열들 또는 구성요소들이 제공되는 동안, 다른 실시예들에서 다른 구성들이 사용될 수 있다.
실시예들 중 하나와 관련하여 설명된 구현 세부사항들은 다른 실시예들에도 적용가능하다.　
상이한 실시예들로부터의 특징들이 조합되어 추가 실시예들을 형성할 수 있다.
실시예들 중 하나에 대해 설명된 변형들 및 수정들은 다른 실시예들에도 적용될 수 있으므로 반복적으로 설명되지 않을 것이다.
도면들에서, 유사한 요소들은 동일한 참조 번호들로 표시된다.　 이러한 요소들은 반복을 피하기 위해 각각의 도면에서 반복적으로 설명되지 않을 것이다.
명시적으로 도시되고 설명된 특징들(예를 들어, 컴포넌트들, 요소들, 동작들, 이벤트들 또는 그와 유사한 것) 외에, 상 변화 재료를 사용하는 종래의 스위치 디바이스에 사용되는 특징과 같은 추가적인 특징들이 다른 실시예들에서 제공될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 실시예들은 상 변화 재료(PCM) 스위치 디바이스들에서의 등화 디바이스들에 관한 것이고, 히터 및 상 변화 재료의 공간적 배열과 같은 다른 구성요소들 및 특징들, 스위치 디바이스를 사용하는 무선 주파수(RF) 회로부 및 그와 유사한 것은 종래의 방식으로 구현될 수 있다. 이러한 RF 회로부는 설명된 스위치 디바이스들과 동일한 기판 상에 통합될 수 있지만, 예를 들어, 하나 이상의 개별 칩 다이 상에 개별적으로 제공될 수도 있으며, 이는 일부 구현들에서 공통 패키지 내에서 스위치 디바이스와 결합될 수 있다. 또한, PCM 스위치 디바이스를 구현하기 위해 실리콘 기판과 같은 기판 상에, 또는 스위치 디바이스를 제조하기 위해 트렌치 및 그와 유사한 것과 같은 그 일부에 상 변화 재료를 제공하는 것과 같은 제조 구현들은 임의의 종래의 방식으로 수행될 수 있다.
본 명세서에서 상 변화 재료(PCM)에 기초한 스위치는 상 변화 스위치(PCS) 또는 PCM 스위치로 지칭될 것이다.　 도입부에서 설명된 바와 같이, 이러한 상 변화 스위치들은 결정질 상 상태 또는 비정질 상 변화로 설정되어, 상 변화 재료의 저항과 그에 따른 스위치의 저항을 몇 자릿수만큼 변화시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 1 내지 100 Ω의 범위의 스위치의 온-저항(on-resistance)이 달성될 수 있는 반면, 오프-저항(off-resistance)은, 적어도 킬로옴 범위와 같이, 몇 자릿수 더 높을 수 있다.
본 명세서에서 논의되는 PCM 스위치 디바이스들은 반도체 디바이스 제조에 사용되는 것들과 유사한 층 퇴적 및 패터닝 프로세스들로 기판 상에 층들을 퇴적 또는 변형함으로써 제조될 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 일부 실시예들에 대해, 단면도들 및 평면도들이 도시된다. 단면도는 본질적으로 기판을 통한 단면에 대응하는 반면, 평면도는 기판의 표면을 향하는 방향의 도면이다. 도면들을 참조할 때 사용되는 임의의 방향 용어(예를 들어, 위, 아래, 좌측, 우측)는 도면들 내의 요소들 및 방향들을 나타내기 위한 것일 뿐이고, 실제로 구현된 디바이스들의 방향성 배향을 의미하도록 의도되지 않는다.
아래의 실시예에서의 상 변화 스위치 디바이스들은 히터가 상 변화 재료 아래에 제공되는 구성으로 도시되지만, 다른 실시예들에서는 히터가 상 변화 재료 위에 제공될 수 있다.　 또한, 상 변화 재료를 통한 전류와 히터를 통한 전류는 동일한 방향으로, 또는 수직 방향으로 흐를 수 있다. 따라서, 도시된 특정 구성들은 어떤 식으로든 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1은 일 실시예에 따른 상 변화 재료 스위치 디바이스(PCM 스위치 디바이스)(10)를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 1의 상 변화 스위치 디바이스(10)는 상 변화 재료(11) 및 상 변화 재료(11)와 열 접촉하는 히터(12)를 포함한다. 예를 들어, 제조 공정에서 히터(12) 및 상 변화 재료(11)는 전기 절연성이지만 열 전도성인 층을 사이에 두고 기판 상에 층들로서 퇴적될 수 있다.
전극들(13A, 13B)은 상 변화 재료(11)에 결합된다. 동작 시에, 스위칭될 신호, 예컨대 무선 주파수 신호가 예를 들어 전극(13A)에 인가되는 반면, 전극(13B)은 PCM 스위치 디바이스(10)의 스위칭 상태에 따라 전극(13A)에 인가되는 신호를 수신하거나 수신하지 않는 추가 디바이스(예를 들어, 안테나 튜닝의 경우 튜닝 커패시터들)에 결합된다. 도입부에서 이미 설명된 바와 같이 히터(12)에 의한 가열을 통해 상 변화 재료(11)의 상태를 변경함으로써, PCM 스위치 디바이스(10)는 스위치 온 또는 오프될 수 있다.
지금까지 설명된 PCM 스위치 디바이스(10)의 구성은 종래의 PCM 스위치 디바이스들에 대응하는 것으로서, 구현 세부사항들은 종래의 디바이스들과 같을 수 있다.
종래의 PCM 스위치 디바이스와 달리, PCM 스위치 디바이스(10)는 전극(13A)(및 선택적으로 또한 전극(13B))과 상 변화 재료(11) 사이에 상 변화 재료에 걸쳐 변하는 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스(14)를 더 포함한다. 도 1에서, 등화 디바이스(14)와 전극(13A) 사이의 직접적인 전기적 결합이 표시된다. 단, 전기적 결합은 PCM 스위치 디바이스(10)가 스위치 오프될 때, 어느 정도 전기 전도성을 유지하는 부분, 예를 들어 결정질 또는 부분적으로 결정질인 상 변화 재료(11)의 일부를 통해서도 이루어질 수 있다. 이러한 점에서, 통상의 구현들에서는, 전극들(13A, 13B)에 가까운 상 변화 재료(11)의 일부 부분들은 결정질로 유지되어 PCM 스위치(10)의 동작 전반에 걸쳐 전기 전도성을 띠고, 그들 사이의 일부만이 결정질 상태와 비정질 상태 사이에서 스위칭된다.
등화 디바이스(14)에 의해 제공되는 임피던스 결합은, 각각의 실시예에 대해 아래에서 더 설명되는 바와 같이, 예를 들어 용량성 결합, 저항성 결합 또는 이 둘의 조합을 포함할 수 있다. 가변 임피던스 결합은, PCM 스위치 디바이스(10)가 스위치 오프 상태이고 전극(13A)에 전압이 인가될 때의 상 변화 재료(11)의 길이에 걸친 전기장의 변화가 적어도 부분적으로 보상되도록 제공되는데, 즉 등화 디바이스(14)를 제공함으로써, 등화 디바이스가 제공되지 않는 경우에 비해 전기장의 변화가 감소한다.
가변 전기장의 문제는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 더 설명될 것이며, 도 2a는 비교 목적을 위해 등화 디바이스가 없는 PCM 스위치 디바이스의 평면도를 도시하고, 도 2b는 도 2a의 PCM 스위치 디바이스의 단면도를, 단면도와 관련하여 전위(전압) 및 전기장을 도시하는 그래프들과 함께 도시한다.
도 1의 디바이스와 유사한, 도 2a 및 도 2b의 PCM 스위치 디바이스는 전극들(13A, 13B), 상 변화 재료(11), 및 히터(12)를 포함한다. 단면도에서 볼 수 있듯이, 히터(12)는 전기 절연성이지만 열 전도성인 층(21)을 통해 상 변화 재료(11)로부터 분리된다. 다음의 설명을 위해, PCM 스위치 디바이스는 오프 상태에 있다고 가정한다. 이 경우, 적절한 가열에 의해 상 변화 재료(11)는 적어도 도 2a 및 도 2b에 도시된 선들(20A, 20B) 사이에서는 비정질이다. 잔류 상 변화 재료는 결정질 상태로 남아 있을 수도 있고, 비정질 상태와 결정질 상태의 혼합물일 수도 있다.
또한, 설명을 위해 전위(전압)
Figure pat00002
가 전극(13A)에 인가되는 반면, 전극(13B)은
Figure pat00003
이다. 이러한 스위치 디바이스의 실제 사용들에서, 전압 VRF은 종종 무선 주파수 신호(RF 신호) 또는 AC(교류) 전압과 같은 가변 전압이다.
RF 스위치의 실제 구현들에 있어서, 이러한 오프 상태에서 히터(12)는 접지될 수 있는데, 즉 0 볼트로 설정될 수 있다. 또한, RF 스위치의 실제 구현들에서 히터(12)는 상 변화 재료(11)에 비교적 가까운데, 즉 효과적인 가열을 제공하기 위해 층(21)이 얇다.
히터(12)가 없을 때, 상 변화 재료(11)의 비정질 영역에 걸친 전압 강하는 거의 선형인 반면, 용량성 결합으로 인해 도 2b에서 선들(20A, 20B) 사이에, 즉 비정질 구역에 대해, 곡선(22)으로 도시된 전위의 기울기는 전극(13B)에 더 가까운 기울기에 비해 전극(13A) 가까이에서 더 가파른 기울기로 비선형이 된다. 전기장 Ex(x)는 x에 대한 전위의 미분이며, 다음과 같다.
따라서, 비선형 전압 강하는 도 2b의 곡선(23)에 의해 도시된 바와 같이, 비정질 영역에서 가변 전기장을 또한 초래한다.　 특히, 전기장은 전극(13A)에 더 가까울수록 더 강하다. 즉, Ex(x1)　>　Ex(x2)이고, 여기서 x1은 선(20A)에서의 위치이고 x2는 선(20B)에서의 위치이다.
전기장의 이러한 가변 강도는 스위치 디바이스의 전압 처리 능력을 감소시키는데, 이는 가장 높은 전기장에서, 높은 전기장으로 인한 위에서 논의된 우발적인 재결정화가 개시될 수 있기 때문이다. 히터가 접지되지 않고, 예를 들어 전극(13A)에 인가된 무선 주파수 신호에 의해 여기되는 경우, 전기장은 위치에 대해 더 복잡한 의존성을 가질 수 있고, 여전히 전압 처리 능력을 감소시킬 수 있다.
등화 디바이스(14)는 이 효과를 적어도 부분적으로 보상하여, 오프 상태에서 상 변화 재료의 비정질 부분에 걸친 전기장이 더 균일하게 분포되도록 한다.　 도 1과 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 이것은 가변 임피던스 결합에 의해 달성될 수 있다. 이러한 결합 및 그 구현에 대한 더 구체적인 예가 다양한 실시예들을 예로 들어 이하에서 설명될 것이다.
도 3은 임피던스 결합으로서 용량성 결합을 이용하는 PCM 스위치 디바이스를 도시한다.　 도 3은 도 2b의 단면도와 유사한 단면도를 도시하며, 전극(13A)을 상 변화 재료(11)에 용량성 결합하는 용량성 네트워크로서 실현되는 등화 디바이스(34)가 추가된다. 등화 디바이스(34)의 커패시터들의 커패시턴스 값들은 본질적으로 일정한 전기장이 달성되도록 조정된다. 대응하는 커패시턴스 값은 교정 측정, 시뮬레이션 또는 그와 유사한 것에 의해 결정될 수 있다.　 등화 디바이스(34)의 커패시터들은 다양한 예들을 이용하여 아래에 더 설명되는 바와 같이, 개별 커패시터들로서 또는 연속적으로 변하는 커패시턴스로서 제공될 수 있다.
도 3의 예에서, 예시를 위해 상 변화 재료(11) 내의 대응하는 위치들 x1 내지 x4에서의 전위들
Figure pat00005
(x1) 내지
Figure pat00006
(x4)를 변경하면서 4개의 커패시터 CB(x1) 내지 CB(x4) 를 나타낸다. 곡선(32)에 도시된 바와 같이, 이것은 상 변화 재료(11)의 비정질 영역에 걸쳐 선형적으로 감소하는 전위 (x), 및 곡선(33)에 의해 도시된 바와 같이, 본질적으로 일정한 전기장으로 이어질 수 있다.
도 2를 참조하여 논의된 상황에 필적하는 특정 예를 제공한다.
이며, 이는 전극(13B)과 히터(12)가 접지되었음을 의미한다.
을 고려하면,
이고,
그 결과, 가 된다.
이러한 가변 커패시턴스를 얻기 위한 다양한 방법들이 다음에 설명될 것이다.　 도 4a 및 도 4b는 다른 실시예에 따른 PCM 스위치 디바이스를 도시한다.　 도 4a는 도 2a의 평면도와 유사한 평면도를 도시하고, 도 4b는 도 2b의 단면도와 유사한 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b의 PCM 스위치 디바이스에서, 등화 디바이스는 전극(13A)에 전기적으로 결합되고 상 변화 재료(11)와 거리를 두고 제공되는 테이퍼링된 전기 전도성 요소(44), 예를 들어 금속 부분 또는 고농도로 도핑된 반도체 부분에 의해 형성된다. 상 변화 재료(11)와 전기 전도성 요소(44) 사이에 예를 들어 실리콘 이산화물 층 또는 실리콘 질화물 층과 같은 전기 절연 층이 제공될 수 있다. 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 평면도에서 볼 때 전기 전도성 요소(44)의 폭은 제1 전극(13A)으로부터 제2 전극(13B) 방향으로 감소한다. 이것은 전기 전도성 요소(44)와 상 변화 재료(11) 사이의 커패시턴스가 점차 감소하는 것에 대응하므로, 위에서 설명된, 전극(13A)과 멀어질수록 커패시턴스 값이 감소되는 상기 관계를 충족시킨다. 도 4의 예에서, 전도성 요소(44)는 전극(13A)에 가까운 상 변화 재료의 전체 폭을 덮고, 전극(13B) 방향으로 그 폭이 감소된다. 다른 실시예들에서, 전극(13A)에서 또는 그 근처에서도, 요구되는 용량성 결합 강도에 따라 도 4a의 평면도에서 상 변화 재료의 일부만이 커버될 수 있다.
도 4a 및 도 4b의 실시예는 개별 커패시턴스들이 없는 예시들이며, 커패시턴스가 연속적으로 감소한다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b의 PCM 스위치 디바이스의 변형 예를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에서, 등화 디바이스는 도 4a 및 도 4b의 테이퍼링된 전기 전도성 요소(44)와 유사한 테이퍼링된 전기 전도성 요소(54A)를 포함한다. 또한, 도 5a 및 도 5b의 실시예에서의 등화 디바이스는 전극(13A)으로부터 전극(13B)으로의 방향에 수직인 방향으로 연장되는 복수의 전도성 스트라이프들(54B)을 포함한다. 전기 전도성 스트라이프들(54B)은 예를 들어, 금속, 고농도로 도핑된 폴리 실리콘, 또는 다른 도핑된 반도체 재료들로 제조될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서의 용량성 결합과 유사한 도 5a 및 도 5b에서의 용량성 결합은 전기 전도성 요소(54A)와 전기 전도성 스트라이프들(54B) 사이의 중첩 영역에 의해 결정된다. 또한, 전기 전도성 스트라이프들(54B)은, 스트라이프의 연장 방향(도 5b의 도면 평면에 수직한 방향인 도 5a의 상하 방향)에서의 전기장의 분포를 보다 균일하게 하는 데에 기여한다. 도 5a 및 도 5b에서, 5개의 스트라이프들이 도시되어 있으나, 스트라이프들의 수 및 그들의 거리는 변할 수 있다. 예를 들어, 도 5a 및 도 5b의 실시예에서는 본질적으로 균일한 거리들이 사용되었으나, 다른 실시예들에서는 불균일한 거리들이 사용될 수 있다.
위에서 논의된 실시예들에서, 히터(12)는 본질적으로 상 변화 재료에 인접하여 연속적으로 제공된다. 도 5a 및 도 5b의 실시예를 변형한 도 6a 및 도 6b의 실시예에서는, 도 6a의 평면도 및 도 6b의 단면도에서 볼 수 있듯이, 슬롯형 히터(62)가 사용된다. 이 경우의 가열을 위한 히터를 통한 전류는 도 6a의 상부로부터 하부로, 다시 말해, 도 6b의 도면 평면에 수직하게 흐르지만, 다른 배열들 또한 사용될 수 있다. 도 6a 및 도 6b의 실시예에서는 평면도에서 히터(62)의 슬롯형 히터 부분이 전기 전도성 스트라이프들(54B) 사이에서 연장되거나, 즉 슬롯형 히터 부분의 위치가 전기 전도성 스트라이프에 오프셋된다. 이 경우, 슬롯형 히터를 통해 전기 전도성 스트라이프들(54B)에 가까운 상 변화 재료(11)의 부분들이 PCM 스위치 디바이스의 스위치 오프 상태에서 결정질로 유지되어, 상 변화 재료(11)와 전기 전도성 스트라이프들(54B) 사이에서 보다 양호한 옴 접촉(ohmic contact)을 제공할 수 있다.
54A의 테이퍼링된 전기 전도성 요소(44)는 가변 용량성 결합을 제공하는 단 하나의 가능성이다.　 추가의 가능성들이 다음에 논의될 것이다.
도 7a 및 도 7b는 또 다른 실시예를 도시하며,　 도 7a는 평면도를 도시하고, 도 7b는 단면도를 도시한다. 도 7a 및 도 7b에서, 등화 디바이스의 구현을 위해 전기 전도성 요소(74)가 제공된다. 이전에 논의된 실시예들과 달리, 이 전기 전도성 요소(74)는 테이퍼링되지 않고 상 변화 재료(11)의 폭에 대응하는 폭을 갖지만, 그 내부에 원형 개구들을 가지며, 전극(13A)으로부터 전극(13B) 방향으로 그 밀도가 증가한다. 이는 또한 전극(13A)으로부터 전극(13B) 방향의 용량성 결합의 감소로 이어진다. 이하에서 논의되는 이 실시예 및 다른 실시예들은 도 5a 및 도 5b의 전도성 스트라이프들(54A)과 같은 전기 전도성 스트라이프들 및/또는 도 6a 및 도 6b의 히터(62)와 같은 슬롯형 히터와 결합될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 3 내지 도 7의 실시예들에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 커패시터들은 본질적으로 전극(13A)과 상 변화 재료(11) 사이에 병렬로 제공된다. 다른 실시예들에서, 커패시턴스들은 커패시턴스들 사이의 노드들이 상 변화 재료에 결합된 채로 직렬로 제공될 수 있다. 도 8은 이러한 실시예를 나타내는 단면도이다. 　여기서, 등화 디바이스(84)가 제공되는데, 직렬 커패시턴스들은 전극(13A)에 전기적으로 결합되고, 직렬 커패시턴스들 사이 및 직렬 체인의 단부에 있는 노드들은 상 변화 재료(11)에 결합된다.
커패시턴스들의 직렬 연결은 일반적으로 개별 커패시터들에 비해 감소된 커패시턴스를 초래하는데, 이는 용량성 결합의 강도가 전극(13A)으로부터 전극(13B) 방향으로 감소한다는 것을 의미한다. 그에 따라 커패시턴스 값들을 선택함으로써, 본질적으로 일정한 전기장도 달성될 수 있다.
도 9에는 이러한 커패시터 직렬 체인의 가능한 구현을 도시하는 실시예의 단면도가 도시되어 있다. 도 9의 실시예에서, 커패시터들은 개별 커패시턴스들(94A)로서 구현된다. 이러한 개별 커패시턴스들은 상 변화 스위치 디바이스와 동일한 칩 다이 상에 구현되거나, 개별적으로 구현되어 예를 들어 본드 와이어들을 사용하여 연결될 수 있다. 이들 개별 커패시턴스들은 도 5a 및 도 5b의 전도성 스트라이프들(54B)에 대해 설명한 바와 같이 구현될 수 있는 전기 전도성 스트라이프들(94B)을 통해 상 변화 재료(11)에 결합된다.　 커패시턴스들(94A)로부터 전도성 스트라이프들(94B)로의 연결은 본드 와이어들을 통해 이루어질 수 있다. 이것은 다시 슬롯형 히터와 결합되어 전도성 스트라이프들(94B)과 상 변화 재료(11) 사이의 옴 접촉(ohmic contact)을 개선할 수 있다.
도 10은 직렬 커패시터들의 다른 구현을 도시한다. 여기서, 등화 디바이스(1004)로서, 다양한 거리를 갖는 전기 전도성 재료의 블록들이 상 변화 재료 상에 퇴적된다. 전도성 블록들 사이의 거리가 클수록 커패시턴스가 작아지기 때문에, 전극(13A)으로부터 상 변화 재료(11)로의 용량성 결합도 전극(13A)으로부터 전극(13B) 방향으로 감소한다. 블록들의 치수들 및 거리는 요구되는 용량성 결합에 따라 결정될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 가변 커패시턴스를 사용하는 등화 디바이스에 대한 추가 예를 도시하며, 여기서 다시 도 3에서와 같은 병렬 커패시턴스들이 사용된다. 도 11a는 평면도를 도시하고, 도 11b는 단면도를 도시한다. 여기서, 전기 전도성 요소(1104)가 등화 디바이스로서 제공되고, 이는 단면에서 웨지 형상을 가지며, 그에 의해 전기 전도성 요소(1104)와 상 변화 재료(11) 사이의 거리가 전극(13A)으로부터 전극(13B) 방향으로 증가하여 커패시턴스의 감소를 초래한다.
따라서, 제시된 다양한 예에서 알 수 있는 바와 같이, 전극(13A)과 상 변화 재료(11) 사이의 가변 용량성 결합을 갖는 등화 디바이스를 구현하기 위한 가능성이 다수 존재한다.
용량성 결합 대신에, 저항성 결합도 이용될 수 있다.　 대응하는 실시예들이 다음에 설명될 것이다.
일반적으로, 비정질 구역에서의 전기장은 전류 밀도와 전도도를 곱한 것에 의해 주어진다. 비정질 구역에서의 일정한 전도도를 가정하면, 일정한 전기장을 달성하기 위해 일정한 전류 밀도가 필요하다. 일반적인 디바이스에서, 전류가 용량성 결합을 통해 히터로 손실되고, 히터 단자들 또는 제2 전극(위의 예들에서 13B)으로 흘러서 비정질 구역의 중심 영역을 우회하기 때문에, 전류 밀도는 비정질 구역의 중심 또는 제2 전극을 향해 감소한다. 따라서, 전기장을 일정하게 유지하기 위해, 도 3 내지 도 11과 관련하여 위에서 논의된 실시예들에서 용량성 결합에 의해 이루어지는 손실의 균형을 맞추기 위해 전류가 주입될 필요가 있다. 저항성 결합을 사용함으로써, 전류는 대신에 저항성 결합을 통해 주로 주입된다(그러나, 이러한 디바이스들의 대부분의 현실 구현들에서와 마찬가지로, 커패시턴스들 및 인덕턴스들은 다음의 실시예들에서도 예를 들어 기생 커패시턴스들 및 인덕턴스들로서 존재할 수 있음).
용량성 결합과 비교하여, 저항성 결합으로, 스위치의 Ron(온 저항) x Coff (오프 커패시턴스) 곱, 즉, 위에서 추가로 언급한 성능 지수의 증가를 방지하거나 감소시킬 수 있다. 한편, 오프 저항이 감소될 수 있다.　 두 경우 모두에서, 오프 상태에서 이들 스위치에 의해 처리될 수 있는 최대 전압이 증가될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 적절한 옴 저항을 갖는 추가 층에 의해 확립된 이러한 저항성 결합을 이용하는 다양한 실시예들을 도시한다.
도 12a 내지 도 12c는 각각의 실시예들에 따른 PCM 스위치 디바이스들의 단면도들을 각각 도시한다. 스위치 디바이스들은 기판(1200)(예를 들어, 실리콘 기판) 상에 제공되고, 참조 번호(1201)는 실리콘 산화물 또는 질화물과 같은 필러 재료를 나타낸다.　 전극들(13A, 13B), 상 변화 재료(11), 전기적 절연층(21), 및 히터(12)는 이전에 논의된 것과 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 12a의 실시예에서, 저항성 층(1204)이 상 변화 재료(11) 상에 퇴적되어 저항성 결합을 제공한다. 도 12b의 경우에, 저항성 층(1204)은 전기적 절연층(21)과 상 변화 재료(11) 사이에 제공된다. 도 12c의 경우, 저항성 층이 패터닝되어 도 12c의 두 부분 층(1204A, 1204B)을 초래한다. 다른 패터닝, 예를 들어 웨지형 패턴, 테이퍼형 패턴, 또는 구멍이 있는 패턴도 가능하다. 또한, 상 변화 재료(11)와 전기적 절연층(21) 사이에 패터닝된 층이 또한 제공될 수 있는데, 즉 도 12b의 저항성 층(1204) 또한 패터닝될 수 있다. 저항성 층들(1204)은 전극(13A) 근처에서 결정질로 남을 수 있는 상 변화 재료(11)를 통해 전극(13A)에 결합되어, 이 경우에도 저항성 층(1204)에 의해 형성된 등화 디바이스가 전극(13A)에 결합된다는 점에 유의해야 한다.
저항성 층(1204)(도 12c의 패터닝된 층들(1204A, 1204B)을 포함함)의 저항 - 이 경우 시트 저항 -은 비교적 높게 선택되어, 추가적인 전도 경로를 제공함으로써 PCM 스위치 디바이스의 오프 저항을 상당히 감소시키지 않고 오직 전기장을 더 균일하게 한다. 예를 들어, 저항성 층(1204)의 시트 저항은, 예를 들어 상 변화 재료의 시트 저항의 10% 정도일 수 있다. 저항성 층(1204)에 적합한 재료들은 티타늄 니트라이트(TiN), 저농도로 도핑된 실리콘(예를 들어, 1x1016/cm3), 인듐 주석 산화물(ITO), 또는 비정질 탄소이다. 저항성 층(1204)의 층 두께는 원하는 시트 저항을 얻기 위해 사용한 재료의 비저항에 따라, 예를 들어 1nm 내지 20nm일 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 일반적으로 저항성 층(1204)의 비저항은 PCM 스위치 디바이스의 오프 저항과 그것이 오프 상태에서 처리할 수 있는 최대 전압 간의 절충으로서 선택된다. 또한, 예를 들어 층 부분들(1204A, 1204B) 사이의 간격의 크기가 그에 따라 조정될 수 있다.
전용 저항성 층을 제공하는 것 외에, 저항성 결합은 상 변화 재료 자체에 의해서도 획득될 수 있다.　 대응하는 실시예들이 이제 도 13 및 도 14를 참조하여 논의될 것이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 PCM 스위치 디바이스의 단면도를 도시한다. 도 12a 내지 도 12c의 실시예들과 달리, 도 13의 실시예는 저항성 층(1204)을 포함하지 않는다. 대신에, 히트 싱크(1303)가 상 변화 재료(11) 위에 제공되고, 추가적인 전기 절연성이지만 열 전도성인 층(1302)을 통해 상 변화 재료(11)로부터 분리된다. 히트 싱크(1303)는, 예를 들어 상 변화 층(11)으로부터 멀리 열을 수송하는 역할을 하는 금속 블록 또는 임의의 다른 열 전도성 재료로서 구현될 수 있다. 도 13의 스위치 디바이스가 스위치 오프될 때, 히터(12)를 사용하여 상 변화 재료(11)를 가열함으로써 상 변화 재료(11)의 영역(1300)이 비정질로 전환된다. 그러나, 히트 싱크(1303)의 존재로 인해 열이 상 변화 재료의 상부로부터 멀리 전도되어, 상 변화 재료(11)의 얇은 부분(1301)이 결정질 또는 적어도 부분적으로 결정질로 유지된다. 이러한 방식으로, 영역(1301)은 도 12a 내지 도 12c의 저항성 층(1204)과 동일한 기능을 갖는 저항성 층을 구성한다. 부분들(1300, 1301)의 두께들은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니며, 위에서 저항성 층(1204)에 대해 설명한 것과 유사하게, 부분(1301)이 낮은 전기 전도도만을 가질 수 있을 정도로 얇아지게 히트 싱크(1303)가 설계된다는 점에 유의해야 한다.
도 14는 도 13의 실시예에 대한 변형을 도시한다. 여기서, 예를 들어, 예를 들어 퇴적 동안 이온 주입 또는 확산으로 도핑함으로써, 또는 그렇지 않으면 부분(1402)에서의 비정질 비저항 또는 비정질화 공정이 수정되도록 화학적 조성을 변화시킴으로써, 상 변화 재료의 화학적 조성이 수정된다. 이러한 변형으로 인해, 스위치 오프 상태에서 부분(1410)이 정상적으로 비정질의 고저항 상태로 변화하고, 부분(1402)은 더 낮은 저항을 나타내어, 도 12의 저항성 층(1204)에 대해 설명한 것과 동일한 기능을 갖는 저항성 층을 다시 형성한다.
위에서 언급된 바와 같이, 저항성 층을 제공하는 것은 스위치의 오프 저항을 감소시키며, 이는 오프 상태에서의 전력 소산을 증가시킬 수 있다(소산된 전력 Pmax 는 Vrf,max 2 /(2Roff)와 같고, 인가된 최대 전압 Vrf,max는 제곱되고, 오프 저항 Roff의 2배로 나누어짐). 도시된 스위치 디바이스들은 전력 소산이 가열에 의한 결정화를 초래하지 않도록 설계된다. 실시예들에서, 온 상태로부터 오프 상태로 스위칭될 때 Pmax가 히터를 통해 인가되는 전력의 20% 미만일 것을 보장함으로써 이를 달성할 수 있다. 또한, 사용되는 재료들은 스위칭될 때의 온도를 견디도록 선택된다.
위에서 논의된 실시예들에서, 연속적인 상 변화 재료를 갖는 단일 스위치 디바이스들이 논의된다. 균일한 전기장을 보장하기 위해 위에서 언급된 균등화 기술들은, 복수의 스위치들의 직렬 연결에도 유사한 방식으로 적용되어 이들 모든 스위치들에서 일정한 전력장을 보장할 수 있다. 대응하는 실시예들이 다음에 논의될 것이다.
먼저, 특정 실시예들이 도 16 내지 도 18을 참조하여 논의되기 전에, 도 15a 및 도 15b와 관련하여 이러한 스위치 디바이스들에 대한 표현이 논의될 것이다. 도 15a는 본 명세서에서 상 변화 스위치 셀(PCS 셀)(1500)로 지칭되는 것을 도시한다. 이러한 PCS 셀은 본질적으로 제1 및 제2 전극(13A, 13B), 히터, 및 상 변화 재료를 갖는 위에서 논의된 바와 같은 상 변화 스위치이다. PCS 셀(1500)은 전기적인 결합 또는 전극들(13A, 13B)에 결합되거나 그것들로 이루어진 단자들 또는 전기적 연결들, 및 전극들(13A, 13B) 및 각각의 히터에 전력을 공급하기 위한 적어도 하나의 단자(1501)를 갖는 것으로 도시된다(히터의 다른 단자는 예를 들어 접지에 결합될 수 있음). 도 15b는 복수의 PCS 셀(1500)들이 직렬로 결합된 스위치 디바이스를 도시한다. 이는 본질적으로 단일 상 변화 스위치로서 보여질 수 있으며, 여기서 상 변화 재료는 전기 전도성 부분들(서로 결합되거나 단일 전극으로서 형성되는 인접한 PCS 셀들(1500)의 전극들(13A, 13B))에 의해 끊기고, 히터도 도 6a 및 도 6b의 슬롯형 히터와 다소 유사하게 세분화된다. 이 경우에도, 전기장의 불균일한 분포가 발생할 수 있다.
전기장의 불균일한 분포를 완화하기 위해, 등화 디바이스들이 사용될 수 있다.　 대응하는 실시예가 도 16에 도시되어 있다. 도시된 가장 좌측의 PCS 셀(1500)의 단자(1602)(도 1 내지 도 14의 실시예에서 전극(13A)에 해당함)를 개별 PCS 셀들(1500) 사이의 노드들과 결합하는 제1 등화 디바이스(1600)가 제공된다. 제2 등화 디바이스(1602)는 전극(1602)을 PCS 셀들(1500)의 히터들에 결합한다. 다른 실시예들에서, 등화 디바이스들(1600, 1601) 중 하나만이 이용될 수 있다.
등화 디바이스들(1600, 1601)은 용량성 등화 디바이스, 저항성 등화 디바이스 또는 이들의 조합일 수 있다. 도 17 및 도 18은 도 16의 등화 디바이스(1600, 1601)로서 사용될 수 있는 용량성 등화 디바이스의 예를 도시한다. 도 17은 도 3의 등화 디바이스(34)와 유사한, 병렬 커패시터들(1700)의 네트워크로서의 등화 디바이스(1704)를 도시한다. 도 18은 도 8의 등화 디바이스(84)와 유사한, 복수의 직렬 커패시터들(1800)을 갖는 등화 디바이스(1804)를 도시한다. 개별 커패시터들(1700, 1800)은, 예를 들어 시뮬레이션 또는 교정 측정에 기초하여, 도 3 및 도 8과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 치수가 정해질 수 있다. 제2 등화 네트워크(1601)를 제공함으로써, 히터 전압 부트스트랩핑이 제공될 수 있다. 부트스트래핑은 히터 네트워크(각각의 히터는 각각의 PCS 셀에 대응함)를 따라 RF 전압 분포를 균등화하여 스위치의 전압 처리 능력을 최대화한다. 히터를 위한 등화 디바이스는, 예를 들어 도 6a 및 도 6b의 히터(62)와 같은 슬롯형 히터에도 적용될 수 있다는 점을 유의해야 한다.
도 19는 일부 실시예들에 따른 상 변화 스위치 디바이스를 제조하기 위한 방법을 도시한다. 도 19의 방법은 위에서 설명된 PCM 스위치 디바이스들 중 임의의 것을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 반복을 피하기 위해 위에서 논의된 이러한 PCM 스위치 디바이스들을 참조하여 설명될 것이다.
1900에서, 도 19의 방법은, 예를 들어, 기판 상의 층 퇴적에 의해 히터 및 상 변화 재료를 포함하는 상 변화 스위치를 제공하는 것을 포함한다. 1901에서, 방법은, 예를 들어 위에서 설명된 바와 같이, 저항성 층을 퇴적하고, 커패시터들을 퇴적하고, 개별 커패시터들을 결합하는 것 또는 그와 유사한 것에 의해, 상 변화 재료 및/또는 히터들을 위한 등화 디바이스를 제공하는 것을 포함한다.
도 20은 상 변화 스위치 디바이스를 동작시키기 위한 방법을 도시한다. 도 20의 방법은 위에서 언급된 상 변화 스위치 디바이스들 중 임의의 것을 동작시키기 위해 사용될 수 있다. 2000에서, 방법은 상 변화 스위치 디바이스를 동작시키는 것, 즉 특정 응용에 의해 요구되는 바에 따라 상 변화 스위치 디바이스를 스위치 온 및/또는 오프하는 것을 포함한다. 2001에서, 방법은 위에서 논의된 바와 같이, 용량성 결합 또는 저항성 결합과 같은 임피던스 결합에 의해 상 변화 스위치의 상 변화 재료에서의 가변 전기장을 보상하는 것을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 방법은 슬롯형 히터 또는 복수의 히터가 제공되는 경우, 히터에 대한 임피던스 결합에 의해 히터 부트스트래핑을 완화하는 것을 포함할 수 있다.
도 19 및 도 20의 실시예들에서, 상 변화 스위치 디바이스는 도 1 내지 도 14에 도시된 바와 같이 연속적인 상 변화 재료를 가질 수도 있고, 또는 도 15 내지 도 18을 참조하여 설명된 바와 같이 끊기거나 불연속적인 상 변화 재료에 대응하는 복수의 PCS 셀들로 구성될 수도 있음을 유의해야 한다.
일부 실시예들은 다음 예시들에 의해 정의된다:
예 1. 상 변화 재료 스위치 디바이스로서,
상 변화 재료,
상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극,
상 변화 재료에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터, 및
상 변화 재료에 걸쳐 변화하는 제1 전극과 상 변화 재료 사이의 임피던스 결합을 제공하도록 구성되는 등화 디바이스
를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 2. 예 1에 있어서, 등화 디바이스는, 디바이스가 스위치 오프 상태에 있고 전압이 제1 전극에 인가될 때, 가변 임피던스 결합이 상 변화 재료의 길이에 걸친 가변 전기장을 적어도 부분적으로 보상하도록 구성되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 3. 예 1 또는 예 2에 있어서, 등화 디바이스는 복수의 개별 커패시터들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 4. 예 1 내지 예 3 중 어느 하나에 있어서, 등화 디바이스는 복수의 개별 저항들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 5. 예 1 내지 예 4 중 어느 하나에 있어서, 등화 디바이스는 상 변화 재료 스위치 디바이스가 스위치 오프 상태에 있을 때 전기 전도성을 유지하도록 구성된 상 변화 재료의 부분을 통해 제1 전극에 결합되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 6. 예 1 내지 예 5 중 어느 하나에 있어서, 상 변화 재료는 제1 전극과 제2 전극 사이에 전기적으로 결합된 연속적인 상 변화 재료를 포함하고, 등화 디바이스는 연속적인 상 변화 재료와 제1 전극 사이에 가변 임피던스 결합을 제공하도록 구성되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 7. 예 6에 있어서, 임피던스 결합은 용량성 결합을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 8. 예 7에 있어서, 용량성 결합은 제1 전극으로부터 제2 전극 방향으로 감소하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 9. 예 7 또는 예 8에 있어서, 등화 디바이스는 제1 전극에 전기적으로 결합되고, 표면 위에 배열되고, 상 변화 재료의 표면에 대해 이격된 전기 전도성 재료를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 10. 예 9에 있어서, 전기 전도성 재료는 가변 커패시턴스를 제공하기 위해 테이퍼 형상을 갖는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 11. 예 9 또는 예 10에 있어서, 전기 전도성 재료는 가변 커패시턴스를 제공하기 위해 간격들을 가지는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 12. 예 9 내지 예 11 중 어느 하나에 있어서, 상 변화 재료의 표면에 대한 전기 전도성 재료의 거리는 가변 커패시턴스를 제공하기 위해 변화하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 13. 예 6 내지 예 12 중 어느 하나에 있어서, 임피던스 결합은 저항성 결합을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 14. 예 13에 있어서, 등화 디바이스는 상 변화 재료에 인접하여 제공된 전기 전도성 층을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 15. 예 14에 있어서, 전기 전도성 층은 상 변화 재료와 접촉하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 16. 예 14 또는 예 15에 있어서, 전기 전도성 층은 상 변화 재료 스위치 디바이스가 오프 상태에 있을 때의 상 변화 재료의 비정질 부분보다 적어도 10배 더 작은 시트 저항을 갖는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 17. 예 14 내지 예 16 중 어느 하나에 있어서, 전기 전도성 층은 패터닝된 층인, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 18. 예 13 내지 예 17 중 어느 하나에 있어서, 등화 디바이스는 상 변화 재료의 일부를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 19. 예 1 내지 예 18 중 어느 하나에 있어서, 상 변화 재료는 제1 전극과 추가 전극 사이에 전기적으로 직렬로 결합된 복수의 불연속적인 부분들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 20. 예 19에 있어서, 등화 디바이스는 직렬 연결의 인접한 불연속적인 부분들 사이에 있는 전기적 연결에 가변 임피던스 결합을 제공하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 21. 예 1 내지 예 20 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 히터는 복수의 이격된 히터들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 22. 예 21 및 예 9 내지 예 12 중 어느 하나에 있어서, 전기 전도성 재료로 커패시터들을 형성하기 위해 상 변화 재료의 표면 상에 복수의 전기 전도성 스트라이프들이 제공되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 23. 예 22에 있어서, 이격된 히터들은 표면 상의 평면도에서 전도성 스트라이프들 사이에 그리고 표면에 대향하는 상 변화 재료의 추가 표면의 측부 상에 배열되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 24. 예 21 및 예 19 또는 예 20에 있어서, 복수의 이격된 히터들 각각은 각각의 불연속적인 부분에 결합되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 25. 예 21 내지 예 24 중 어느 하나에 있어서, 디바이스는 제1 전극과 복수의 이격된 히터들 사이에 가변 용량성 결합을 제공하도록 구성된 추가적인 등화 디바이스를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 26.　상 변화 재료 스위치 디바이스로서,
상 변화 재료,
상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극,
상 변화 재료에 열적으로 결합된 복수의 이격된 히터들, 및
제1 전극과 복수의 이격된 히터들 사이에 가변 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스
를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스.
예 27.　상 변화 재료 스위치 디바이스를 제조하기 위한 방법으로서,
상 변화 재료, 상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극, 및 상 변화 재료에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터를 포함하는 상 변화 스위치를 제공하는 단계, 및
상 변화 재료 중 적어도 하나와 제1 전극 사이에 상 변화 재료에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합 또는 적어도 하나의 히터와 제1 전극 사이에 적어도 하나의 히터에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스를 제공하는 단계
를 포함하는, 방법.
예 28. 예 27에 있어서, 예 1 내지 26 중 어느 하나의 상 변화 재료 스위치 디바이스를 제조하도록 구성되는, 방법.
예 29.　상 변화 스위치 디바이스에 대한 방법으로서,
상 변화 스위치 디바이스를 동작시키는 단계, 및
가변 임피던스 결합에 의해 상 변화 스위치 디바이스의 오프 상태에서의 가변 전기장을 보상하는 단계
를 포함하는, 방법.
예 30. 예 29에 있어서, 상 변화 스위치 디바이스는 예 1 내지 26 중 어느 하나의 상 변화 스위치 디바이스인, 방법.
특정 실시예들이 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 동등한 구현들이 도시되고 설명된 특정 실시예들을 대체할 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 논의되는 특정 실시예들의 임의의 적응들 또는 변형들을 다루도록 의도된 것이다. 　따라서, 본 발명은 청구항들 및 그 등가물들에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 상 변화 재료 스위치 디바이스(10)로서,
    상 변화 재료(11),
    상기 상 변화 재료에 전기적으로 결합된 제1 전극(13A),
    상기 상 변화 재료(11)에 열적으로 결합된 적어도 하나의 히터(12; 62), 및
    상기 제1 전극(13A)과 상기 상 변화 재료(11) 사이에서 상기 상 변화 재료(11)에 걸쳐 변화하는 임피던스 결합을 제공하도록 구성되는 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)
    를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 상기 디바이스가 스위치 오프 상태에 있고 전압이 상기 제1 전극(13A)에 인가될 때, 가변 임피던스 결합이 상기 상 변화 재료(11)의 길이에 걸쳐 가변 전기장을 적어도 부분적으로 보상하도록 구성되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 복수의 개별 커패시터들(94A; 1700; 1800)을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상 변화 재료(11)는 상기 제1 전극(13A)과 제2 전극(13B) 사이에 전기적으로 결합된 연속적인 상 변화 재료를 포함하고, 상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 상기 연속적인 상 변화 재료(11)와 상기 제1 전극(13A) 사이에 가변 임피던스 결합을 제공하도록 구성되는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 임피던스 결합은 용량성 결합을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용량성 결합은 상기 제1 전극(13A)으로부터 상기 제2 전극(13B)을 향해 감소하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 상기 제1 전극(13A)에 전기적으로 결합되고, 표면 위에 배열되고, 상기 상 변화 재료(11)의 표면에 대해 이격되는 전기 전도성 재료(44; 54A; 74; 1104)를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기 전도성 재료(44;　54A; 74; 1104)는 가변 커패시턴스를 제공하기 위해 테이퍼 형상을 갖는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  9. 제4항에 있어서,
    상기 임피던스 결합은 저항성 결합을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 상기 상 변화 재료(11)에 인접하여 제공된 전기 전도성 층(1204)을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상 변화 재료(11)는 상기 제1 전극(13A)과 추가 전극 사이에 전기적으로 직렬로 결합된 복수의 불연속적인 부분들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 등화 디바이스(14; 34; 84; 1104; 1600;　1704; 1804)는 직렬 연결의 인접한 불연속적인 부분들 사이의 전기적 연결들에 대한 가변 임피던스 결합을 제공하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 히터(12;　62)는 복수의 이격된 히터들을 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디바이스는 상기 제1 전극(13A)과 상기 복수의 이격된 히터들 사이에 가변 용량성 결합을 제공하도록 구성된 추가적인 등화 디바이스(1601)를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
  15. 상 변화 재료 스위치 디바이스(10)로서,
    상 변화 재료(11),
    상기 상 변화 재료(11)에 전기적으로 결합된 제1 전극(13A),
    상기 상 변화 재료(11)에 열적으로 결합된 복수의 이격된 히터들(62), 및
    상기 제1 전극(13A)과 상기 복수의 이격된 히터들(62) 사이에 가변 임피던스 결합을 제공하도록 구성된 등화 디바이스(1601)
    를 포함하는, 상 변화 재료 스위치 디바이스(10).
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