TW202401858A - 半導體裝置 - Google Patents

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陳坤意
怡情 王
黃國欽
學理 莊
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Abstract

焦電產生器可與射頻（RF）開關（例如，相變材料（PCM）RF開關及/或其他類型的RF開關）包括於同一半導體裝置中。焦電產生器包括位於兩個電極之間的焦電材料層。焦電產生器被配置成提取在RF開關的操作期間產生的熱能並將熱能轉換成可被儲存及重新使用的電能。

Description

半導體裝置
本公開是關於一種半導體裝置。
在射頻（radio frequency，RF）應用中常常使用開關來使通訊裝置的各種RF組件在各種RF配置之間切換。舉例而言，通訊裝置的RF系統可包括一或多個RF開關，以對天線、濾波器及/或多頻帶放大器進行配置，進而選擇性地在一或多個頻帶上對發射及/或接收進行賦能。
根據一些實施例，提供一種半導體裝置，包括：射頻（RF）開關；以及焦電裝置，與所述射頻開關相鄰。
以下揭露內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的諸多不同實施例或實例。以下闡述組件及排列的具體實例以簡化本揭露。當然，該些僅為實例且不旨在進行限制。舉例而言，以下說明中將第一特徵形成於第二特徵之上或第二特徵上可包括其中第一特徵與第二特徵被形成為直接接觸的實施例，且亦可包括其中第一特徵與第二特徵之間可形成有附加特徵進而使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本揭露可能在各種實例中重複使用參考編號及/或字母。此種重複使用是出於簡潔及清晰的目的，而不是自身表示所論述的各種實施例及/或配置之間的關係。
此外，為易於說明，本文中可能使用例如「位於…之下（beneath）」、「位於…下方（below）」、「下部的（lower）」、「位於…上方（above）」、「上部的（upper）」及類似用語等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一（其他）元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的定向外亦囊括裝置在使用或操作中的不同定向。設備可具有其他定向（旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用的空間相對性描述語可同樣相應地進行解釋。
可使用互補金屬氧化物半導體（complementary metal oxide semiconductor，CMOS）製造製程來實施射頻（RF）開關。RF開關的實例包括相變材料（phase-change material，PCM）RF開關。PCM RF開關是藉由選擇性地使PCM RF開關的切換材料的相在結晶相與非晶相之間改變來選擇性地在「接通（on）」狀態與「關斷（off）」狀態之間變換（或切換）的RF開關。在接通狀態下，容許RF訊號在輸入與輸出之間流經RF開關的開關材料。在關斷狀態下，限制RF訊號流經通道。
可使用加熱器選擇性地對切換材料進行加熱以改變切換材料的相。可使用加熱器將切換材料加熱至較切換材料的結晶溫度高的溫度達足夠的持續時間，以使切換材料自非晶相變換成結晶相。在結晶相下，容許RF訊號橫穿過切換材料。因此，當切換材料處於結晶相時，PCM RF開關處於接通狀態。可使用加熱器在短持續時間內迅速地將切換材料加熱至較切換材料的結晶溫度高且較切換材料的熔化溫度高的溫度，以使切換材料自結晶相變換成非晶相。在非晶相下，限制RF訊號橫穿過切換材料。因此，當切換材料處於非晶相時，PCM RF開關處於關斷狀態。
儘管基於PCM的RF開關相對於其他類型的RF開關可在關斷狀態下達成低電容（且因此在高頻率下達成低訊號洩漏），然而PCM RF開關的操作原理可能會導致PCM RF開關的低效操作。具體而言，PCM RF開關的加熱器進行操作的溫度可相對高（例如，高達近似1000攝氏度或高於1000攝氏度），此可能會導致高功耗及浪費的熱能。另外，PCM RF開關可在相對高的頻率下進行操作，此可能會導致頻繁的切換且因此導致頻率溫度循環。PCM RF開關的高頻率溫度循環（例如，重複對切換材料進行加熱且使得PCM RF開關的切換材料能夠冷卻）可能會使PCM RF開關所浪費的熱能大大增加。
本文中所闡述的一些實施方案提供與RF開關（例如，PCM RF開關及/或其他類型的RF開關）包括於同一半導體裝置中的焦電產生器。焦電產生器包括位於兩個電極之間的焦電材料層。焦電產生器被配置成提取在RF開關的操作期間產生的熱能且被配置成將所提取的熱能轉換成可被儲存及重新使用的電能。RF開關中的溫度改變引起焦電材料層中的溫度改變。焦電材料層中的溫度改變促使焦電材料層中的電荷極化改變。焦電材料層中的電荷極化改變使得相反的電荷（例如電子與空穴）被吸引至不同的電極，此使得產生電流。電流可被整流並儲存於電性儲存裝置（例如，電池、電容器）中，以供由RF開關進行使用、供由其中包括RF開關的電子裝置進行使用及/或供電子裝置的另一組件進行使用。
相對於其他類型的產生器（例如熱電產生器），焦電產生器可在RF開關（例如PCM RF開關）中更高效地將熱量轉換成電能。焦電產生器能夠利用PCM RF開關中的頻繁溫度改變來產生電力（electricity），而其他類型的產生器可依賴於熱端（hot side）與冷端（cold side）之間的恆定溫度差來產生在PCM RF開關中可不頻繁出現的電能。
以此種方式，當焦電材料層遇到瞬態溫度梯度（例如，溫度循環）時，焦電材料層可產生電力。焦電材料層被配置成在PCM RF開關中的切換操作期間利用固有的溫度循環來將熱量再循環成電力。此會提高PCM RF開關的操作效率且使PCM RF開關中的熱浪費（thermal waste）減少。用於形成PCM RF開關的製程及用於形成焦電產生器的製程二者可嵌入於相似的CMOS處理中，此使得對形成包括PCM RF開關及焦電產生器的半導體裝置的處理複雜性的影響最小。另外，由於焦電產生器的工作溫度（例如，居里溫度（curie temperature））較PCM RF開關的工作溫度可低得多（例如，小於近似一半），因此焦電產生器的操作對PCM RF開關的操作效能（例如，關斷狀態電容）的影響可最小。
圖1是可在其中實施本文中所闡述的系統及/或方法的實例性環境100的圖。如圖1中所示，實例性環境100可包括多個半導體處理工具102至112及晶圓/晶粒運輸工具114。所述多個半導體處理工具102至112可包括沈積工具102、曝光工具104、顯影工具106、蝕刻工具108、平坦化工具110、鍍覆工具112及/或另一類型的半導體處理工具。實例性環境100中所包括的工具可包括於半導體清潔室、半導體代工廠、半導體處理設施及/或製造設施以及其他實例中。
沈積工具102是包括半導體處理腔室及能夠將各種類型的材料沈積至基底上的一或多個裝置的半導體處理工具。在一些實施方案中，沈積工具102包括能夠在基底（例如晶圓）上沈積光阻層的旋塗工具。在一些實施方案中，沈積工具102包括化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD）工具（例如電漿增強型CVD（plasma-enhanced CVD，PECVD）工具、高密度電漿CVD（high-density plasma CVD，HDP-CVD）工具、次大氣壓CVD（sub-atmospheric CVD，SACVD）工具、低壓CVD（low-pressure CVD，LPCVD）工具、原子層沈積（atomic layer deposition，ALD）工具、電漿增強型原子層沈積（plasma-enhanced atomic layer deposition，PEALD）工具或另一類型的CVD工具。在一些實施方案中，沈積工具102包括物理氣相沈積（physical vapor deposition，PVD）工具（例如濺鍍工具或另一類型的PVD工具）。在一些實施方案中，沈積工具102包括磊晶工具，所述磊晶工具被配置成藉由磊晶生長形成裝置的層及/或區。在一些實施方案中，實例性環境100包括多種類型的沈積工具102。
曝光工具104是能夠將光阻層暴露於輻射源的半導體處理工具，所述輻射源例如為紫外（ultraviolet，UV）光源（例如，深UV光源、極UV（extreme UV，EUV）光源及/或類似光源）、x射線源、電子束（electron beam，e-beam）源及/或類似源。曝光工具104可將光阻層暴露於輻射源，以將圖案自光罩轉移至光阻層。所述圖案可包括用於形成一或多個半導體裝置的一或多個半導體裝置層圖案，可包括用於形成半導體裝置的一或多個結構的圖案，可包括用於對半導體裝置的各個部分進行蝕刻的圖案及/或類似圖案。在一些實施方案中，曝光工具104包括掃描儀、步進機或相似類型的曝光工具。
顯影工具106是能夠對已暴露於輻射源的光阻層進行顯影以對自曝光工具104轉移至光阻層的圖案進行顯影的半導體處理工具。在一些實施方案中，顯影工具106藉由移除光阻層的未曝光部分來對圖案進行顯影。在一些實施方案中，顯影工具106藉由移除光阻層的曝光部分來對圖案進行顯影。在一些實施方案中，顯影工具106藉由使用化學顯影劑對光阻層的曝光部分或未曝光部分進行溶解來對圖案進行顯影。
蝕刻工具108是能夠對基底、晶圓或半導體裝置的各種類型的材料進行蝕刻的半導體處理工具。舉例而言，蝕刻工具108可包括濕式蝕刻工具、乾式蝕刻工具及/或類似工具。在一些實施方案中，蝕刻工具108包括使用蝕刻劑進行填充的腔室，且將基底放置於腔室中達特定的時間段，以移除基底的特定量的一或多個部分。在一些實施方案中，蝕刻工具108可使用電漿蝕刻或電漿輔助蝕刻來對基底的一或多個部分進行蝕刻，所述電漿蝕刻或電漿輔助蝕刻可涉及使用離子化氣體對所述一或多個部分進行等向性蝕刻或定向蝕刻。
平坦化工具110是能夠對晶圓或半導體裝置的各個層進行研磨或平坦化的半導體處理工具。舉例而言，平坦化工具110可包括對沈積材料的層或表面或者鍍覆材料的層或表面進行研磨或平坦化的化學機械平坦化（chemical mechanical planarization，CMP）工具及/或另一類型的平坦化工具。平坦化工具110可使用化學與機械力的組合（例如，化學蝕刻與自由磨料研磨）來對半導體裝置的表面進行研磨或平坦化。平坦化工具110可結合研磨接墊及保持環（例如，通常具有較半導體裝置大的直徑）來利用磨料及腐蝕性化學漿料。研磨接墊與半導體裝置可藉由動態研磨頭按壓於一起且藉由保持環固持於適當位置。動態研磨頭可以不同的旋轉軸旋轉，以移除材料且使半導體裝置的任何不規則形貌平整，進行使半導體裝置變平或平坦。
鍍覆工具112是能夠使用一或多種金屬對基底（例如，晶圓、半導體裝置及/或類似基底）或基底的一部分進行鍍覆的半導體處理工具。舉例而言，鍍覆工具112可包括銅電鍍裝置、鋁電鍍裝置、鎳電鍍裝置、錫電鍍裝置、化合物材料或合金（例如，錫-銀、錫-鉛及/或類似材料）電鍍裝置及/或用於一或多種其他類型的導電材料、金屬及/或相似類型材料的電鍍裝置。
晶圓/晶粒運輸工具114包括行動機器人、機器人臂、電車或軌道車、高架升降機運輸（overhead hoist transport，OHT）系統、自動材料搬運系統（automated materially handling system，AMHS）及/或被配置成在半導體處理工具102至112之間運輸基底及/或半導體裝置、被配置成在同一半導體處理工具的處理腔室之間運輸基底及/或半導體裝置、及/或被配置成將基底及/或半導體裝置運輸至其他位置（例如晶圓架、儲存室及/或類似位置）及自其他位置（例如晶圓架、儲存室及/或類似位置）運輸基底及/或半導體裝置的另一類型的裝置。在一些實施方案中，晶圓/晶粒運輸工具114可為被配置成行進特定路徑及/或可半自動或自動操作的程式化裝置。在一些實施方案中，實例性環境100包括多個晶圓/晶粒運輸工具114。
舉例而言，晶圓/晶粒運輸工具114可包括於叢集工具或包括多個處理腔室的另一類型的工具中，且可被配置成在所述多個處理腔室之間運輸基底及/或半導體裝置、在處理腔室與緩衝區域之間運輸基底及/或半導體裝置、在處理腔室與介面工具（例如裝備前端模組（equipment front end module，EFEM））之間運輸基底及/或半導體裝置、及/或在處理腔室與運輸載體（例如，前開式統一盒（front opening unified pod，FOUP））之間運輸基底及/或半導體裝置以及其他實例。在一些實施方案中，晶圓/晶粒運輸工具114可包括於多腔室（或叢集）沈積工具102中，所述沈積工具102可包括預清潔處理腔室（例如，用於自基底及/或半導體裝置清潔或移除氧化物、氧化及/或其他類型的污染物或副產物）以及多種類型的沈積處理腔室（例如，用於對不同類型的材料進行沈積的處理腔室、用於實行不同類型的沈積操作的處理腔室）。在該些實施方案中，如本文中所闡述，晶圓/晶粒運輸工具114被配置成在不破壞或移除處理腔室之間及/或沈積工具102中的處理操作之間的真空（或至少部分真空）的情況下在沈積工具102的處理腔室之間運輸基底及/或半導體裝置。
在一些實施方案中，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114可實行本文中所闡述的一或多個半導體處理操作。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114可形成RF開關及與RF開關相鄰的焦電裝置。作為另一實例，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114可形成與焦電裝置電性連接的整流器電路且可形成與整流器電路電性連接的電性儲存裝置。作為另一實例，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114可形成將焦電裝置電性連接至整流器電路的多個導電結構。
作為另一實例，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114可在半導體裝置的基底之上形成第一氧化物層；可在第一氧化物層之上形成焦電裝置的底部電極；可在底部電極之上形成焦電裝置的焦電材料層；可在焦電材料層至上形成焦電裝置的頂部電極；可在焦電裝置的頂部電極之上形成PCM RF開關的第二氧化物層；可在第二氧化物層中的凹槽中形成PCM RF開關的加熱器；可在加熱器之上形成PCM RF開關的PCM層；及/或可至少部分地在PCM層之上形成PCM RF開關的多個接觸件。
圖1中所示的裝置的數目及排列是作為一或多個實例而被提供。實際上，可相較於圖1中所示的裝置而存在附加的裝置、更少的裝置、不同的裝置或不同排列的裝置。此外，圖1中所示的二或更多個裝置可在單個裝置內實施，或者圖1中所示的單個裝置可被實施為多個分佈式裝置。另外或作為另外一種選擇，實例性環境100的一組裝置（例如，一或多個裝置）可實行被闡述為由實例性環境100的另一組裝置實行的一或多個功能。
圖2A至圖2C是本文中所闡述的實例性PCM RF開關200的圖。PCM RF開關200是藉由選擇性地使PCM RF開關200的切換材料的相在結晶相與非晶相之間改變來選擇性地在「接通」狀態與「關斷」狀態之間變換（或切換）的RF開關。
如圖2A中所示，PCM RF開關200可包括基底202。PCM RF開關200可包括位於基底202之上及/或基底202上的氧化物層204。PCM RF開關200可包括位於氧化物層204之上、氧化物層204上及/或在氧化物層204中凹陷的加熱器206。PCM RF開關200可包括位於加熱器206之上及/或加熱器206上的絕緣體層208。PCM RF開關200可包括位於絕緣體層208之上及/或絕緣體層208上的相變材料（PCM）層210。PCM RF開關200可包括位於PCM層210的一些部分之上及/或PCM層210的一些部分上的RF傳入電極（RF in electrode）212及RF傳出電極（RF out electrode）214。
基底202可包括矽（Si）基底、由包含矽的材料形成的基底、III-V族化合物半導體材料基底（例如砷化鎵（GaAs））、絕緣體上矽（silicon on insulator，SOI）基底、鍺（Ge）基底、矽鍺（SiGe）基底或另一類型的半導體基底。在一些實施方案中，基底202經一或多種類型的摻雜劑摻雜，以在基底202中形成一或多個摻雜劑阱。
氧化物層204可包含氧化矽（SiO x，例如SiO 2）、氮氧化矽（SiON）及/或另一含氧化物的材料。另外及/或作為另外一種選擇，氧化物層204可包含另一絕緣材料或具有合適熱導率的另一介電層。氧化物層204可被形成為具有包括於近似0.1瓦特/米克耳文（watts per meter kelvin，W/mK）至近似50瓦特/米克耳文的範圍內的熱導率。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。氧化物層204可被形成為具有包括於近似0.1微米至近似2微米的範圍內的水平寬度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。氧化物層204可被形成為具有包括於近似2微米至近似10微米的範圍內的水平長度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。氧化物層204可被形成為具有包括於近似0.16微米至近似1.2微米的範圍內的垂直厚度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。
加熱器206包括被配置成傳導熱量的材料區。加熱器206可包含具有低塞貝克係數（Seebeck coefficient）及高熔點（例如，近似等於或大於1500攝氏度）的導電材料，例如鎢（W）或鉬（Mo）以及其他實例。高熔點使得加熱器206能夠有效地對PCM層210進行加熱，以在使加熱器206不熔化的情況下切換PCM層210的相。加熱器206可被形成為具有包括於近似0.1微米至近似2微米的範圍內的水平寬度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。加熱器206可被形成為具有包括於近似0.1微米至近似10微米的範圍內的水平長度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。加熱器206可被形成為具有包括於近似0.05微米至近似0.15微米的範圍內的垂直厚度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。
絕緣體層208可包含具有低介電常數（例如，介於近似3至近似10的範圍內以及其他實例）及/或高熱導率（例如，近似等於或大於100瓦特/米克耳文以及其他實例）的絕緣材料。低介電常數可使得絕緣體層208能夠阻止RF傳播至基底202中。高熱導率可使得由加熱器206產生的熱量能夠經由絕緣體層208傳播至PCM層210中。在一些實施方案中，絕緣體層208包含氮化矽（Si xN y，例如Si 3N 4）。然而，亦可對絕緣體層208使用其他材料。
絕緣體層208可被形成為具有包括於近似5微米至近似20微米的範圍內的水平寬度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。絕緣體層208可被形成為具有包括於近似5微米至近似10微米的範圍內的水平長度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。絕緣體層208可被形成為具有包括於近似0.01微米至近似0.05微米的範圍內的垂直厚度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。
PCM層210可對應於PCM RF開關200的切換材料。可對PCM層210的相進行切換，以選擇性地容許RF訊號216經由PCM層210自RF傳入電極212傳播至RF傳出電極214。因此，PCM層210用作PCM RF開關200的通道。
PCM層210包含能夠在二或更多種材料相或晶體結構相之間變換的一或多種材料。具體而言，PCM層210包含能夠在結晶相（或結晶材料結構）與非晶相（或非結晶材料結構）之間變換的一或多種材料。材料的實例包括硫屬化物（包含VI族元素的合金），例如二元硫屬化物、三元硫屬化物及/或四元硫屬化物以及其他實例。
二元硫屬化物的實例包括碲化鍺（GeTe）、銻化鍺（GeSb）、銻化鎵（GaSb）、銻化銦（InSb）、碲化銻（Sb xTe y，例如Sb 2Te 3）及/或硒化銦（InSe）以及其他實例。
三元硫屬化物的實例包括鍺銻碲（Ge xSb yTe z，例如Ge 2Sb 2Te 5）、銦銻碲（InSbTe）、硒碲化鎵（GaSeTe）、碲化錫銻（SnSb xTe y，例如SnSb 2Te 4）、銦銻鍺（InSbGe）及/或碲化鎵銻（GaSbTe）以及其他實例。對於鍺銻碲而言，可選擇鍺、銻及碲的相應濃度，以達成特定的相變換速度及/或特定的高溫度資料保持（high temperature data retention，HTDR）以及其他實例。
四元硫屬化物的實例包括銀銦銻碲（AgInSbTe）、經鍺摻雜的碲化銻（(Ge)SbTe）、經錫摻雜的碲化銻（(Sn)SbTe）、經硒化物摻雜的銻化鍺（GeSb(Se)）、經碲摻雜的銻化鍺（GeSb(Te)）、碲鍺銻硫（Te wGe xSb yS z，例如Te 81Ge 15Sb 2S 2）、含氧鍺銻碲（Ge xSb yTe z:O，例如Ge 2Sb 2Te 5:O）及/或含氮鍺銻碲（Ge xSb yTe z:N，例如Ge 2Sb 2Te 5:N）以及其他實例。
PCM層210可被形成為具有包括於近似0.1微米至近似10微米的範圍內的水平寬度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。PCM層210可被形成為具有包括於近似0.1微米至近似10微米的範圍內的水平長度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。PCM層210可被形成為具有包括於近似0.05微米至近似0.1微米的範圍內的垂直厚度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。
RF傳入電極212與RF傳出電極214可間隔開一距離，使得RF訊號216橫穿過位於RF傳入電極212與RF傳出電極214之間的PCM層210，而非直接自RF傳入電極212橫穿至RF傳出電極214。RF傳入電極212及RF傳出電極214可各自包含一或多種導電材料，以使得RF傳入電極212及RF傳出電極214能夠傳導RF訊號216（其可包括時變電性訊號）。導電材料的實例包括金（Au）、鈦及/或另一導電材料。
RF傳入電極212及RF傳出電極214中的每一者可被形成為具有包括於近似5微米至近似10微米的範圍內的水平寬度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。RF傳入電極212及RF傳出電極214中的每一者可被形成為具有包括於近似5微米至近似10微米的範圍內的水平長度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。RF傳入電極212及RF傳出電極214中的每一者可被形成為具有包括於近似0.05微米至近似0.1微米的範圍內的垂直厚度。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。
圖2B示出在PCM RF開關200的操作期間PCM RF開關200中的實例性溫度梯度。如圖2B中所示，當加熱器206產生熱量時，加熱器206中的溫度可最高。熱量經由絕緣體層208傳播並傳播至PCM層210中。可向加熱器206提供高電流（I heater）以在加熱器206中形成焦耳加熱（joule heating），進而產生高的局部溫度（例如，近似1000克耳文度（degrees kelvin）或高於1000克耳文度以及其他實例）。可使用不同的I heater曲線（profile）（且因此使用不同的局部溫度時間曲線）將PCM層210自結晶相變換成非晶相以及自非晶相變換成結晶相。
如圖2C中所示，PCM RF開關200可包括附加的結構及/或層。舉例而言，PCM RF開關200可包括多個加熱器區206a及206b，以在PCM層210下面達成熱量的均勻分佈。通孔218a及218b可分別連接至加熱器區206a及206b，以對加熱器區206a及206b與熱匯（heat sink）進行連接，進而提供加熱器區206a及206b的快速冷卻。
如上所示，圖2A至圖2C是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖2A至圖2C闡述的內容不同。
圖3A至圖3C是本文中所闡述的PCM RF開關200的操作的實例性實施方案300的圖。
如圖3A中所示，PCM RF開關200的PCM層210可在結晶相302與非晶相304之間變換。在結晶相302中，PCM層210的材料結構以有序且近似結晶的結構排列。在非晶相304中，PCM層210的材料結構是非結晶及/或無序的。結晶相302可對應於PCM RF開關200的接通狀態。在結晶相302中，PCM層210具有相對低的電阻率（例如，相對於關斷狀態下的電阻率），此使得RF訊號216能夠經由PCM層210傳播。非晶相304可對應於PCM RF開關200的關斷狀態。在非晶相304中，PCM層210具有相對高的電阻率（例如，相對於接通狀態下的電阻率），此防止RF訊號216經由PCM層210傳播。
如圖3A中進一步所示，可實行重設操作306以將PCM層210自結晶相302變換成非晶相304。可實行設定操作308以將PCM層210自非晶相304變換成結晶相302。重設操作306及設定操作308可各自包括向加熱器206提供電流（I heater）以使加熱器206將PCM層210加熱至特定溫度（將PCM層210的溫度升高至特定溫度）並持續特定持續時間。
如圖3B中所示，可沿著時間線310在變換週期312內實行設定操作308，以將PCM RF開關200變換成接通狀態。在接通狀態下，RF訊號216可經由PCM層210自RF傳入電極212傳播至RF傳出電極214。在實例性用例中，RF訊號216可在訊號傳輸週期314期間經由PCM RF開關200自無線通訊裝置的數據機傳播至無線通訊裝置的天線，使得可以無線方式傳輸RF訊號216。隨後，可在變換週期316內實行重設操作306，以將PCM RF開關200自接通狀態變換成關斷狀態。在關斷狀態下，PCM層210在關斷持續時間318內阻止RF訊號在RF傳入電極212與RF傳出電極214之間傳播。
圖3C示出重設操作306的實例性溫度曲線及設定操作308的實例性溫度曲線。溫度曲線被示出為PCM層210的溫度320及時間322的函數。
在重設操作306的溫度曲線中，PCM層210的溫度320可處於起始溫度324，起始溫度324可對應於基線溫度326（例如，室溫或加熱器206關斷時PCM RF開關200的基線操作溫度）。隨後藉由向加熱器206提供電流而啟用加熱器206，此使加熱器206產生熱量且溫度升高。由加熱器206產生的熱量使PCM層210的溫度320亦自起始溫度324升高。
在重設操作306中，PCM層210的溫度320快速且迅速地升高至重設溫度328。重設溫度328大於PCM層210的熔化溫度330。對PCM層210進行加熱使得PCM層210的溫度320升高至大於PCM層210的熔化溫度330會使PCM層210的材料熔化。熔化溫度330的實例可為近似1000克耳文度。然而，熔化溫度330的其他值亦處於本揭露的範圍內。
隨後禁用加熱器206且對PCM層210的材料進行淬火，使得PCM層210的溫度320迅速地降低回與基線溫度326對應的結束溫度332。PCM層210的迅速加熱（高於熔化溫度330）及冷卻使PCM層210的材料自結晶相302變換成非晶相304。
在設定操作308的溫度曲線中，PCM層210的溫度320可處於起始溫度334，起始溫度334可對應於基線溫度326（例如，室溫或加熱器206關斷時PCM RF開關200的基線操作溫度）。隨後藉由向加熱器206提供電流而啟用加熱器206，此使加熱器206產生熱量且溫度升高。由加熱器206產生的熱量使PCM層210的溫度320亦自起始溫度334升高。
在設定操作308中，PCM層210的溫度320升高至設定溫度336並維持處於設定溫度336。PCM層210維持處於設定溫度336相較於重設溫度328達更長的持續時間。舉例而言，設定操作308的持續時間可處於幾微秒的量級（例如，1微秒至5微秒），而重設操作306的持續時間可處於幾奈秒的量級（例如，100奈秒至200奈秒）。設定溫度336小於重設溫度328。具體而言，設定溫度336大於PCM層210的材料的結晶溫度338且小於PCM層210的材料的熔化溫度330。結晶溫度338的實例可為近似500克耳文度。然而，結晶溫度338的其他值亦處於本揭露的範圍內。相對於在設定操作308中施加至加熱器206以對PCM層210進行加熱的電壓量值，在重設操作306中可向加熱器206施加更大的電壓量值以將PCM層210加熱至更高的溫度。
對PCM層210進行加熱使得PCM層210的溫度320升高至大於結晶溫度338且小於熔化溫度330會使PCM層210的材料結晶（或再結晶），此使PCM層210的材料自非晶相304變換成結晶相302。隨後禁用加熱器206且對PCM層210的材料進行淬火，使得PCM層210的溫度320降低至與基線溫度326對應的結束溫度340。
如上所示，圖3A至圖3C是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖3A至圖3C闡述的內容不同。
圖4是本文中所闡述的實例性焦電產生器400的圖。焦電產生器400可與PCM RF開關200（或另一類型的RF開關）一起包括於本文中所闡述的半導體裝置中。焦電產生器400可被配置成在PCM RF開關200的操作期間自PCM RF開關200提取熱量且可被配置成將所提取的熱量轉換成電流。焦電產生器400可儲存電流以供稍後使用，此會保存半導體裝置中的能量、減少半導體裝置中的能量消耗及/或減少半導體裝置中的熱浪費以及其他實例。
焦電產生器400是基於溫度改變（例如，與基於熱板和冷板之間的溫度差相反）產生電力的電力產生器類型。因此，由於使用結合圖3C闡述的溫度曲線在結晶相302與非晶相304之間的高切換速率，因此焦電產生器400可尤其適合於基於PCM RF開關200的操作來產生電力。
如圖4中所示，焦電產生器400可包括焦電裝置402、整流器電路404、電性儲存裝置406、負載408及開關410以及其他實例。焦電產生器400與整流器電路404電性連接。整流器電路404可基於開關410的位置或配置選擇性地與電性儲存裝置406或負載408電性連接。
焦電裝置402包括位於頂部電極414與底部電極416之間的焦電材料層412。焦電材料層412被配置成基於PCM RF開關200中的溫度改變來產生電流。舉例而言，焦電材料層412可在變換週期312中的設定操作308期間產生電流，以將PCM RF開關200變換成接通狀態。作為另一實例，焦電材料層412可在變換週期316中的重設操作306期間產生電流，以將PCM RF開關200變換成關斷狀態。
焦電材料層412可包含具有可藉由施加瞬態溫度改變而逆轉的電性極化的焦電材料或鐵電（ferroelectric，FE）材料。可用於焦電材料層412的材料的實例包括氧化鉿（HfO x，例如HFO 2）、經摻雜氧化鉿、鋯鈦酸鉛（lead zirconate titanate，PZT）、鉭酸鍶鉍（strontium bismuth tantalate，SBT）、硫酸三甘氨酸（triglycine sulfate，TGS）、鈮酸鋰（LiNbO x，例如LiNbO 3）、鉭酸鋰（LiTaO x，例如LiTaO 3）、氮化鎵（GaN）、鈮酸鉛鎂-鈦酸鉛（PMN x-PT y，例如PMN 67PT 33）、鋯酸鉿（Hf xZr yO z，例如Hf 0.36Zr 0.64O 2或Hf 0.5Zr 0.5O 2）、聚偏二氟乙烯（polyvinylidene fluoride，PVDF）、氮化鋁（AIN）及/或聚偏二氟乙烯-三氯乙烯（PVDF x-TrFE y，例如PVDF 70-TrFE 30）以及其他實例。經摻雜氧化鉿材料的實例包括經鋯摻雜的氧化鉿、經矽摻雜的氧化鉿、經鋁摻雜的氧化鉿、經鑭摻雜的氧化鉿、經釓摻雜的氧化鉿及/或經鍶摻雜的氧化鉿以及其他實例。
電流是基於焦電材料層412中的電荷極化而產生。焦電材料層412中的殘餘電荷極化使焦電材料層412中的電子及空穴被吸引至頂部電極414及底部電極416的相對的電極。此使得電流自頂部電極414及底部電極416流動至整流器電路404。頂部電極414及底部電極416可各自包含導電材料，例如鎢（W）、氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）及/或鉬（Mo）以及其他實例。
整流器電路404包括可被排列為橋式整流器的多個二極體418。整流器電路404被配置成對由焦電裝置402產生的電流進行整流。焦電材料層412中的電荷（例如，電子及空穴）的極性以及因此自焦電裝置402輸出的經整流電流的極性可依據焦電材料層412中發生的溫度改變的類型而不同。舉例而言，當焦電材料層412中發生的溫度改變是溫度升高時，電子可朝向頂部電極414遷移且空穴可朝向底部電極416遷移。作為另一實例，當焦電材料層412中發生的溫度改變是溫度降低時，空穴可朝向頂部電極414遷移且電子可朝向底部電極416遷移。因此，整流器電路404可包括於焦電產生器400中，以產生具有相同極性的經整流電流輸出，而不論自焦電裝置402接收的電流的極性如何。
電性儲存裝置406可包括電容器、電池及/或被配置成儲存自整流器電路404輸出的經整流電流的另一類型的裝置。負載408可包括半導體裝置及/或另一裝置中的任何電性負載。舉例而言，負載408可包括加熱器206。以此種方式，可自PCM RF開關200提取熱量且將所述熱量轉換成可重新用於對加熱器206進行操作的電流。然而，儲存於電性儲存裝置406中的電流的其他用途亦處於本揭露的範圍內。
如上所示，圖4是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖4闡述的內容不同。
圖5A及圖5B是本文中所闡述的焦電裝置402的操作的實例性實施方案的圖。圖5A示出焦電裝置402的焦電材料層412中的殘餘極化電荷的實例性實施方案500。圖5B示出引起焦電材料層412中的殘餘極化改變的時變溫度的實例性實施方案510。焦電材料層412中的殘餘極化改變（其是可逆轉的）使由靜電力在頂部電極414及底部電極416中的每一者處吸引的外部電荷發生改變。外部電荷的改變使得產生電流，所述電流可儲存於電性儲存裝置406中以用於進行能量捕集（energy harvesting）。由焦電材料層412產生的電流 I p 可被確定為： 其中由焦電材料層412產生的電流 I p 對應於頂部電極414及底部電極416的電極面積 A、焦電材料層412的焦電係數 p及焦電材料層412中每時間 dt的溫度改變 dT的乘積。對於恆定的電極面積 A，由焦電材料層412產生的電流 I p 與每時間 dt的溫度改變 dT及焦電係數成正比。因此，PCM RF開關200中發生的頻繁溫度改變使得焦電裝置402能夠達成高速率的電流產生。
如上所示，圖5A及圖5B是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖5A及圖5B闡述的內容不同。
圖6A及圖6B是本文中所闡述的焦電裝置402的操作的實例性實施方案的圖。圖6A示出其中焦電材料層412自冷溫度602（例如，基線溫度326）變換成熱溫度604（例如，重設溫度328、設定溫度336以及其他實例）的實例性實施方案600。在冷溫度602下，焦電材料層412中每時間 dt的溫度改變 dT近似為零，且焦電材料層412不產生電流。隨著焦電材料層412自冷溫度602變換成熱溫度604，焦電材料層412中每時間 dt的溫度改變 dT增大。當焦電材料層412自冷溫度602變換成熱溫度604時，焦電材料層412產生電流606。
圖6B示出其中焦電材料層412自熱溫度604（例如，重設溫度328、設定溫度336以及其他實例）變換成冷溫度602（例如，基線溫度326）的實例性實施方案610。在熱溫度604下，焦電材料層412中每時間 dt的溫度改變 dT近似為零，且焦電材料層412不產生電流。隨著焦電材料層412自熱溫度604變換成冷溫度602，焦電材料層412中每時間 dt的溫度改變 dT增大。當焦電材料層412自熱溫度604變換成冷溫度602時，焦電材料層412產生電流612。
如以上結合圖4所闡述，焦電材料層412中的電荷的極性以及因此自焦電裝置402輸出的電流的極性可依據焦電材料層412中發生的溫度改變的類型而不同。因此，在焦電材料層412自冷溫度602變換成熱溫度604時產生的電流606與在焦電材料層412自熱溫度604變換成冷溫度602時產生的電流612可具有不同的極化。整流器電路404可對電流606及電流612進行整流，使得自整流器電路404輸出的經整流電流具有相同的極化。
如上所示，圖6A及圖6B是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖6A及圖6B闡述的內容不同。
圖7A至圖7D是本文中所闡述的焦電裝置402的操作的實例性實施方案的圖。圖7A示出作為自發極化（ P s ）702及溫度（ T）704的函數的殘餘極化曲線的實例性實施方案700。殘餘極化曲線包括在基線溫度326下或基線溫度326附近的殘餘極化的殘餘極化曲線706以及在高溫度（例如重設溫度328或設定溫度336以及其他實例）下的殘餘極化的殘餘極化曲線708。居里溫度710亦在圖7A中的資料圖中示出且可對應於焦電裝置402的工作溫度。
如沿著圖7A所示殘餘極化曲線706的特寫視圖712中所示，焦電係數（ p）714可對應於殘餘極化曲線706的斜率。因此，沿著殘餘極化曲線706（或殘餘極化曲線708）的給定區段處的焦電係數（ p）714是基於沿著殘餘極化曲線706的所述區段的自發極化改變（∆ P s ）716及溫度改變（∆ T）718，且未必是基於自發極化的實際值及溫度的實際值。沿著殘餘極化曲線706（或殘餘極化曲線708）的給定區段處的焦電係數（ p）714可被確定為： 其中焦電係數（ p）714對應於自發極化相對於溫度的導數。
自發極化改變（∆ P s ）716對應於所述區段的兩個點 P S1 720a與 P S2 720b之間的自發極化的差。溫度改變（∆ T）718對應於所述區段的兩個點 T 1 722a與 T 2 722b之間的溫度的差。
圖7B示出焦電材料層412中的極化-電場磁滯的實例性實施方案730。焦電材料層412中的極化-電場磁滯被示出為極化（ P）732及電場（ E）734的函數。如圖7B中所示，跨溫度738的改變（降低）呈現出多個磁滯迴路736。具體而言，隨著焦電材料層412中的溫度升高，焦電材料層412中的極化-電場磁滯可變得越來越「收縮（pinched）」。
圖7C示出焦電材料層412中的殘餘極化逆轉的實例性實施方案740。如圖7C中所示，殘餘極化742被示出為極化744及溫度746的函數。殘餘極化742可隨著溫度746而逆轉。在一些實施方案中，殘餘極化742處於特定溫度範圍內。由於在所述溫度範圍內殘餘極化742的改變在焦電材料層412中可能不是永久的，因此殘餘極化742可為可逆轉的。
圖7D示出焦電材料層412的斜方晶相（orthorhombic phase）752至758的實例性實施方案750。斜方晶相756可出現於焦電材料層412的居里溫度760下或居里溫度760附近。如圖7D中所示，焦電材料層412的斜方晶相可作為溫度的函數而改變且可在溫度範圍內以與殘餘極化742相似的方式逆轉。斜方晶相752至758中的每一者可包括斜方晶相752至758的非極性區764處的四方組分762以及斜方晶組分766。
如上所示，圖7A至圖7D是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖7A至圖7D闡述的內容不同。
圖8A及圖8B是本文中所闡述的實例性半導體裝置800的圖。圖8A示出半導體裝置800的俯視圖。圖8B示出半導體裝置800在沿著圖8A中的線AA的橫截平面中的剖視圖。如圖8A及圖8B中所示，半導體裝置800包括PCM RF開關200與焦電產生器400的焦電裝置402的組合。在一些實施方案中，半導體裝置800亦可包括焦電產生器400的其他組件，例如整流器電路404、電性儲存裝置406、負載408及/或開關410。在一些實施方案中，整流器電路404、電性儲存裝置406、負載408及/或開關410中的一或多者包括於與半導體裝置800不同的半導體裝置中。
如圖8A及圖8B中所示，焦電裝置402可在半導體裝置800中與PCM RF開關200相鄰。作為實例且如圖8A及圖8B中所示，焦電裝置402可在半導體裝置800中位於PCM RF開關200的至少一部分下方及/或PCM RF開關200的至少一部分下面，使得PCM RF開關200（及/或PCM RF開關200的一或多個結構或層）位於焦電裝置402的至少一部分之上。在其他實例中，焦電裝置402可在半導體裝置800中位於PCM RF開關200旁邊及/或PCM RF開關200上方。
如圖8B中所示，焦電裝置402包括底部電極416、位於底部電極416之上及/或底部電極416上的焦電材料層412以及位於焦電材料層412之上及/或焦電材料層412上的頂部電極414。如圖8B中進一步所示，PCM RF開關200可包括氧化物層204、位於氧化物層204的凹槽上及/或氧化物層204的凹槽中的加熱器206、位於加熱器206之上及/或加熱器206上的絕緣體層208、位於絕緣體層208之上及/或絕緣體層208上的PCM層210以及至少部分地位於PCM層210之上及/或PCM層210上的多個接觸件（例如，RF傳入電極212及RF傳出電極214）。
如圖8B中進一步所示，加熱器206與焦電裝置402（例如，加熱器206與焦電裝置402的頂部電極414）可在半導體裝置800中間隔開距離（D）（例如，垂直距離）。距離（D）可包括於近似0.1微米至近似1微米的範圍內，以在焦電裝置402被配置成在其中進行操作的溫度範圍內達成對溫度改變的良好響應性。然而，用於所述範圍的其他值亦處於本揭露的範圍內。若焦電裝置402被定位成距加熱器206過近，則焦電裝置402將總是過熱且將不會經歷足夠的溫度改變來高效地產生電流。相反，若焦電裝置402被定位成距加熱器206過遠，則焦電裝置402將總是過冷且將不會經歷足夠的溫度改變來高效地產生電流。
返回參照圖8A，RF傳入電極212及RF傳出電極214向外延伸及/或遠離PCM層210延伸且在PCM層210的相對的側上在頂部電極414及焦電材料層412之上延伸。加熱器區206a及206b向外延伸及/或遠離PCM層210延伸且在PCM層210的相對的側上在頂部電極414及焦電材料層412之上延伸。RF傳入電極212及RF傳出電極214以及加熱器區206a及206b可在近似垂直的方向上向外延伸及/或遠離PCM層210延伸。
如圖8A中進一步所示，頂部電極414及焦電材料層412（以及底部電極416，其未在圖8A中示出）相對於PCM RF開關200可佔據更大的水平實體面積。因此，頂部電極414的一些部分及焦電材料層412（以及底部電極416，其未在圖8A中示出）的一些部分自加熱器206、PCM層210、RF傳入電極212及/或RF傳出電極214向外延伸且不位於加熱器206、PCM層210、RF傳入電極212及/或RF傳出電極214的正下方。
如上所示，圖8A及圖8B是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖8A及圖8B闡述的內容不同。
圖9A至圖9O是本文中所闡述的實例性實施方案900的圖。實例性實施方案900包括用於形成本文中所闡述的半導體裝置800的實例性製程。如圖9A中所示，可對基底902實行本文中所闡述的用於形成半導體裝置800的實例性製程，基底902可包括晶圓、載體基底及/或另一類型的半導體處理基底。
如圖9B中所示，可在基底902之上及/或基底902上形成氧化物層904。沈積工具102可在化學氧化操作、熱氧化操作、PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積氧化物層904。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積氧化物層904之後，平坦化工具110對氧化物層904進行平坦化。
如圖9C中所示，在氧化物層904之上及/或氧化物層904上形成底部電極416。沈積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、以上結合圖1闡述的另一沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積底部電極416。在一些實施方案中，在沈積工具102及/或鍍覆工具112沈積底部電極416之後，平坦化工具110對底部電極416進行平坦化。
如圖9D中所示，在底部電極416之上及/或底部電極416上形成焦電材料層412。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積焦電材料層412。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積焦電材料層412之後，平坦化工具110對焦電材料層412進行平坦化。
如圖9E中所示，在焦電材料層412之上及/或焦電材料層412上形成頂部電極414。沈積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、以上結合圖1闡述的另一沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積頂部電極414。在一些實施方案中，在沈積工具102及/或鍍覆工具112沈積頂部電極414之後，平坦化工具110對頂部電極414進行平坦化。
如圖9F中所示，可在頂部電極414之上及/或頂部電極414上形成氧化物層204。沈積工具102可在化學氧化操作、熱氧化操作、PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積氧化物層204。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積氧化物層204之後，平坦化工具110對氧化物層204進行平坦化。
如圖9G中所示，可在氧化物層204中形成凹槽906。在一些實施方案中，使用光阻層中的圖案在氧化物層204中形成凹槽906。在該些實施方案中，沈積工具102在氧化物層204上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層進行顯影且移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108實行蝕刻操作以向氧化物層204中進行蝕刻，進而在氧化物層204中形成凹槽906。在一些實施方案中，蝕刻操作包括使用電漿蝕刻技術、濕式化學蝕刻技術及/或另一類型的蝕刻技術。在一些實施方案中，光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分（例如，使用化學剝離劑、電漿灰化及/或另一技術）。
如圖9H中所示，可在氧化物層204之上及/或氧化物層204上以及凹槽906中形成導電層908。導電層908可被形成至使得導電層908對凹槽906進行完全填充的厚度。沈積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、以上結合圖1闡述的另一沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積導電層908。在一些實施方案中，可對半導體裝置800實行退火操作，以使導電層908迴焊，進而移除導電層908中的空隙及其他缺陷。
如圖9I中所示，在沈積工具102及/或鍍覆工具112沈積導電層908之後，平坦化工具110可對導電層908進行平坦化。平坦化工具110可對導電層908進行平坦化，以移除導電層908的位於環繞凹槽906的氧化物層204上的多餘材料。導電層908的位於凹槽906中的剩餘材料對應於加熱器206。因此，加熱器206被沈積於凹槽906中。
如圖9J中所示，可在氧化物層204之上及/或氧化物層204上以及加熱器206之上及/或加熱器206上形成絕緣體層208。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積絕緣體層208。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積絕緣體層208之後，平坦化工具110對絕緣體層208進行平坦化。
如圖9J中進一步所示，可在絕緣體層208之上及/或絕緣體層208上形成相變材料910。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積相變材料910。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積相變材料910之後，平坦化工具110對相變材料910進行平坦化。
如圖9J中進一步所示，可在相變材料910之上及/或相變材料910上形成障壁層912。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積障壁層912。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積障壁層912之後，平坦化工具110對障壁層912進行平坦化。
如圖9K中所示，可自半導體裝置800移除相變材料910的一些部分及障壁層912的一些部分。相變材料910的剩餘部分對應於PCM層210。因此，PCM層210形成於絕緣體層208之上及/或絕緣體層208上。在一些實施方案中，絕緣體層208的一些部分亦使得絕緣體層208的寬度近似等於PCM層210的寬度。
在一些實施方案中，使用光阻層中的圖案對相變材料910及障壁層912進行蝕刻。在該些實施方案中，沈積工具102在障壁層912上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源，以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層進行顯影且移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108實行蝕刻操作以向相變材料910及障壁層912中進行蝕刻，進而移除相變材料910的所述一些部分及障壁層912的所述一些部分。在一些實施方案中，蝕刻操作包括使用電漿蝕刻技術、濕式化學蝕刻技術及/或另一類型的蝕刻技術。在一些實施方案中，光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分（例如，使用化學剝離劑、電漿灰化及/或另一技術）。
如圖9L中所示，可在PCM層210之上、絕緣體層208的一些部分之上及/或絕緣體層208的一些部分上、及/或障壁層912之上及/或障壁層912上共形地形成襯墊914。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積襯墊914。
如圖9L中進一步所示，可在襯墊914之上及/或襯墊914上形成間隔件層916。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積間隔件層916。在一些實施方案中，在沈積工具102沈積間隔件層916之後，平坦化工具110對間隔件層916進行平坦化。間隔件層916可包含氮化矽（Si xN y）及/或另一合適的間隔件材料。
如圖9M中所示，自半導體裝置800移除襯墊914的一些部分及間隔件層916的一些部分，使得在PCM層210的側壁上及障壁層912的側壁上形成間隔件918。在一些實施方案中，使用光阻層中的圖案對襯墊914及間隔件層916進行蝕刻。在該些實施方案中，沈積工具102在間隔件層916上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層進行顯影且移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108實行蝕刻操作以向襯墊914及間隔件層916中進行蝕刻，以移除襯墊914的所述一些部分及間隔件層916的所述一些部分，進而形成間隔件918。在一些實施方案中，蝕刻操作包括使用電漿蝕刻技術、濕式化學蝕刻技術及/或另一類型的蝕刻技術。在一些實施方案中，光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分（例如，使用化學剝離劑、電漿灰化及/或另一技術）。
如圖9N中所示，可在絕緣體層208的一些部分之上及/或絕緣體層208的一些部分上、PCM層210之上、障壁層912之上及/或障壁層912上、及/或間隔件918之上及/或間隔件918上形成導電層920。沈積工具102及/或鍍覆工具112可在CVD操作、PVD操作、ALD操作、電鍍操作、以上結合圖1闡述的另一沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積導電層920。在一些實施方案中，可對半導體裝置800實行退火操作，以使導電層920迴焊，進而移除導電層920中的空隙及其他缺陷。
如圖9O中所示，可移除導電層920的一些部分以形成RF傳入電極212及RF傳出電極214。另外，可自位於RF傳入電極212與RF傳出電極214之間的PCM層210上方移除障壁層912的一些部分。障壁層912的剩餘部分位於PCM層210與RF傳入電極212之間以及PCM層210與RF傳出電極214之間。
在一些實施方案中，使用光阻層中的圖案對導電層920及障壁層912進行蝕刻。在該些實施方案中，沈積工具102在導電層920上形成光阻層。曝光工具104將光阻層暴露於輻射源以對光阻層進行圖案化。顯影工具106對光阻層進行顯影且移除光阻層的一些部分以暴露出圖案。蝕刻工具108實行蝕刻操作以向導電層920中及障壁層912中進行蝕刻，以移除導電層920的所述一些部分進而形成RF傳入電極212及RF傳出電極214且移除障壁層912的所述一些部分。在一些實施方案中，蝕刻操作包括使用電漿蝕刻技術、濕式化學蝕刻技術及/或另一類型的蝕刻技術。在一些實施方案中，光阻移除工具移除光阻層的剩餘部分（例如，使用化學剝離劑、電漿灰化及/或另一技術）。
如圖9O中進一步所示，在RF傳入電極212之上及/或RF傳入電極212上、RF傳出電極214之上及/或RF傳出電極214上、及/或位於RF傳入電極212與RF傳出電極214之間的PCM層210的一些部分之上及/或PCM層210的一些部分上共形地形成襯墊922。沈積工具102可在PVD操作、ALD操作、CVD操作、結合圖1闡述的另一類型的沈積操作及/或另一合適的沈積操作中沈積襯墊922。襯墊922可被形成為保護RF傳入電極212、RF傳出電極214及PCM層210免受氧化及其他類型的污染。
如上所示，圖9A至圖9O是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖9A至圖9O闡述的內容不同。
圖10A至圖10C是本文中所闡述的半導體裝置800的操作的實例性實施方案的圖。圖10A示出實例性實施方案1000。如圖10A中所示，半導體裝置800的焦電裝置402可被配置成在半導體裝置800的PCM RF開關200的一或多個操作持續時間期間產生電流。舉例而言，焦電裝置402在產生週期1002內產生電流，所述產生週期1002可發生於PCM RF開關200的其中PCM RF開關200自關斷狀態變換成接通狀態的設定操作308期間。具體而言，當PCM RF開關200的PCM層210的溫度在設定操作308中升高時以及當PCM RF開關200的PCM層210的溫度在設定操作308中降低時，焦電裝置402產生電流。
作為另一實例，焦電裝置402在產生週期1004內產生電流，所述產生週期1004可發生於PCM RF開關200的其中PCM RF開關200自接通狀態變換成關斷狀態的重設操作306期間。具體而言，當PCM RF開關200的PCM層210的溫度在重設操作306中升高時以及當PCM RF開關200的PCM層210的溫度在重設操作306中降低時，焦電裝置402產生電流。
圖10B示出作為半導體裝置800中的深度1014的函數的半導體裝置800中的溫度1012的實例性實施方案1010。加熱器206的位置沿著半導體裝置800中的深度1014示出。焦電裝置402的操作溫度範圍1016亦在圖10B中示出。如圖10B中所示，溫度曲線1018被示出為半導體裝置800中的深度1014的函數。溫度曲線1018對應於PCM層210的高溫度（例如重設溫度328或設定溫度336）。沿著溫度曲線1018的溫度在加熱器206的深度處或加熱器206的深度附近最高且在加熱器206上方及加熱器206下方沿著溫度曲線1018降低。如圖10B中進一步所示，溫度曲線1020被示出為半導體裝置800中的深度1014的函數。溫度曲線1020對應於PCM層210的低溫度（例如基線溫度326）。與溫度曲線1018相似，沿著溫度曲線1020的溫度在加熱器206的深度處或加熱器206的深度附近最高且在加熱器206上方及加熱器206下方沿著溫度曲線1020降低。
焦電裝置402在半導體裝置800中的放置深度可基於溫度曲線1018及溫度曲線1020。若焦電裝置402被放置成距加熱器206過近（且因此在半導體裝置800中過淺），則溫度曲線1020在焦電裝置402的操作溫度範圍1016內可能過高，此提供操作溫度範圍1016的其中焦電裝置402可產生電流的小的部分（操作溫度範圍1016的上部部分）。若焦電裝置402被放置成距加熱器206過遠（且因此在半導體裝置800中過深），則溫度曲線1018與溫度曲線1020之間的溫度差可能過小，此可能會導致當PCM RF開關200進行操作時焦電裝置402中的溫度改變為小的或不具有改變。在一些實施方案中，焦電裝置402可在半導體裝置800中放置於使溫度曲線1018及溫度曲線1020的量最大化或最佳化的深度處，溫度曲線1018及溫度曲線1020在焦電裝置402的所述位置處位於焦電裝置402的操作溫度範圍1016內。換言之，焦電裝置402可在半導體裝置800中放置於如下的深度處：所述深度使得溫度曲線1020在焦電裝置402的所述位置處接近操作溫度範圍1016的底部且使得溫度曲線1018在焦電裝置402的所述位置處接近操作溫度範圍1016的頂部。
圖10C示出在PCM RF開關200的設定操作308期間及重設操作306期間與焦電裝置402相關聯的操作溫度、溫度差、電壓及電流的實例性實施方案1030。
如圖10C中所示，焦電裝置402的循環溫度改變1032可包括溫度1034及作為時間1036的改變的函數的溫度改變。正向連接參數1038可包括焦電裝置402的電壓輸出1040及焦電裝置402的電流輸出1042。反向連接參數1044可包括焦電裝置402的電壓輸出1046及焦電裝置402的電流輸出1048。整流參數1050包括由整流器電路404進行整流之後的電壓輸出1052及由整流器電路404進行整流之後的電流輸出1054。
如上所示，圖10A至圖10C是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖10A至圖10C闡述的內容不同。
圖11是本文中所闡述的實例性半導體裝置1100的圖。如圖11中所示，半導體裝置1100可包括與半導體裝置800相似的配置。舉例而言，半導體裝置1100包括PCM RF開關200及位於PCM RF開關200下方的焦電裝置402。半導體裝置1100包括多個導電結構，以將焦電裝置402及/或PCM RF開關200的各個結構及/或層電性連接至半導體裝置1100中的其他結構及/或層。導電結構可包含一或多種導電材料，例如銅（Cu）、鎢（W）、鈦（Ti）、鈷（Co）、釕（Ru）及/或另一導電材料。
如圖11中所示，導電結構包括與RF傳入電極212電性連接的通孔1102（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214電性連接的通孔1104（或內連線）。另一導電結構包括與頂部電極414電性連接的通孔1106（或內連線）。另一導電結構包括與底部電極416電性連接的通孔1108（或內連線）。
通孔1106將焦電裝置402的頂部電極414與整流器電路404電性連接。通孔1108將焦電裝置402的底部電極416與整流器電路404電性連接。通孔1106及1108使得焦電裝置402能夠與可包括於另一晶片上的整流器電路404及電性儲存裝置406電性連接，所述另一晶片可使用晶圓上晶圓（wafer-on-wafer，WoW）技術結合至半導體裝置1100。
通孔1106及通孔1108可在半導體裝置1100中近似垂直地延伸且可在PCM RF開關200上方延伸。通孔1106與通孔1108可在近似平行的方向上延伸及/或可相鄰。底部電極416可在側向上自焦電材料層412向外延伸且在側向上自頂部電極414向外延伸，以使通孔1106與通孔1108能夠近似平行且相鄰地延伸。
如上所示，圖11是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖11闡述的內容不同。
圖12是本文中所闡述的實例性半導體裝置1200的圖。如圖12中所示，半導體裝置1200可包括與半導體裝置800相似的配置。舉例而言，半導體裝置1200包括PCM RF開關200及位於PCM RF開關200下方的焦電裝置402。半導體裝置1200包括多個導電結構，以將焦電裝置402及/或PCM RF開關200的各個結構及/或層電性連接至半導體裝置1200中的其他結構及/或層。導電結構可包含一或多種導電材料，例如銅（Cu）、鎢（W）、鈦（Ti）、鈷（Co）、釕（Ru）及/或另一導電材料。
如圖12中所示，導電結構包括與RF傳入電極212電性連接的通孔1202（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214電性連接的通孔1204（或內連線）。另一導電結構包括與半導體裝置1200中的頂部電極414電性連接且在頂部電極414上方延伸的通孔1206（或內連線）。另一導電結構包括與半導體裝置1200中的底部電極416電性連接且在底部電極416下方延伸的通孔1208（或內連線）。通孔1206與通孔1208可在焦電裝置402的相對的側上在半導體裝置1200中在近似平行的方向上延伸。
通孔1206將焦電裝置402的頂部電極414與包括金屬化層1210的導電結構電性連接，所述金屬化層1210可相對於PCM RF開關200而在半導體裝置1200中位於較高的位置處。金屬化層1210將通孔1206與通孔1212電性連接，所述通孔1212在金屬化層1210下方延伸並且與通孔1206近似平行且相鄰地延伸。通孔1212將金屬化層1210與位於焦電裝置402下方的金屬化層1214電性連接。金屬化層1214與整流器電路404電性連接。因此，頂部電極414藉由通孔1206、金屬化層1210、通孔1212及金屬化層1214與整流器電路404電性連接。
通孔1208將焦電裝置402的底部電極416與位於通孔1208下方及焦電裝置402下方的金屬化層1216電性連接。通孔1208及金屬化層1216可將底部電極416與整流器電路404電性連接。
金屬化層1214及金屬化層1216可包括於氧化物層1218中，所述氧化物層1218位於氧化物層204下方及/或氧化物層204下面。蝕刻停止層（etch stop layer，ESL）1220可包括於氧化物層204與氧化物層1218之間。蝕刻停止層1220可包含氮化矽（Si xN y）及/或在蝕刻停止層1220與氧化物層204及1218之間提供蝕刻選擇性的另一材料。通孔1212及通孔1208可延伸穿過蝕刻停止層1220且延伸至氧化物層1218中。在一些實施方案中，金屬化層1214及金屬化層1216可與可包括於半導體裝置1200中的整流器電路404、電性儲存裝置406、負載408及開關410電性連接。
如上所示，圖12是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖12闡述的內容不同。
圖13是本文中所闡述的實例性半導體裝置1300的圖。如圖13中所示，半導體裝置1300可包括與半導體裝置800相似的配置。舉例而言，半導體裝置1300包括PCM RF開關200及位於PCM RF開關200下方的焦電裝置402。半導體裝置1300包括多個導電結構，以將焦電裝置402及/或PCM RF開關200的各個結構及/或層電性連接至半導體裝置1300中的其他結構及/或層。導電結構可包含一或多種導電材料，例如銅（Cu）、鎢（W）、鈦（Ti）、鈷（Co）、釕（Ru）及/或另一導電材料。
如圖13中所示，PCM RF開關200與焦電裝置402包括於半導體裝置1300的不同氧化物層中。半導體裝置1300可包括位於氧化物層1302之上的氧化物層204。蝕刻停止層1304可包括於氧化物層204與氧化物層1302之間。在其中氧化物層204的厚度不夠厚以無法容置在垂直方向上排列於單個氧化物層中的PCM RF開關200與焦電裝置402的實施方案中，PCM RF開關200與焦電裝置402可包括於半導體裝置1300的不同氧化物層中。舉例而言，此可在半導體裝置1300中的邏輯電路要求需要較薄的層間介電質及/或較薄的金屬間介電質的情況下發生。
如圖13中所示，導電結構包括與RF傳入電極212電性連接的通孔1306（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214電性連接的通孔1308（或內連線）。另一導電結構包括與半導體裝置1300中的頂部電極414電性連接且在頂部電極414上方延伸的通孔1310（或內連線）。多個導電結構包括與半導體裝置1300中的底部電極416電性連接且在底部電極416下方延伸的多個通孔1312（或內連線）。通孔1310與通孔1312可在焦電裝置402的相對的側上在半導體裝置1300中在近似平行的方向上延伸。通孔1310及通孔1312包括於氧化物層1302中。
通孔1310將焦電裝置402的頂部電極414與包括金屬化層1314的導電結構電性連接，所述金屬化層1314可在半導體裝置1300中位於處於PCM RF開關200與焦電裝置402之間的高度處的位置處。金屬化層1314包括於氧化物層1302中。金屬化層1314將通孔1310與通孔1316電性連接，所述通孔1316在金屬化層1314上方延伸且經由蝕刻停止層1304在氧化物層1302與氧化物層204之間延伸。通孔1316將金屬化層1314與包括金屬化層1318的導電結構電性連接。金屬化層1318可在半導體裝置1300中位於處於PCM RF開關200上方的高度處。金屬化層1318可與包括通孔1320的導電結構電性連接。通孔1320在金屬化層1318下方延伸且經由蝕刻停止層1304在氧化物層1302與氧化物層204之間延伸。通孔1320可在與通孔1316近似平行的方向上延伸。通孔1320將金屬化層1318與包括金屬化層1322的導電結構電性連接，所述金屬化層1322位於PCM RF開關200下方且包括於氧化物層1302中。金屬化層1322將通孔1320與包括通孔1324的導電結構電性連接，所述通孔1324包括於氧化物層1302中。通孔1324在金屬化層1322下方延伸。通孔1324將金屬化層1322與包括金屬化層1326的導電結構電性連接，所述金屬化層1326在通孔1324下方包括於氧化物層1302中。金屬化層1326與整流器電路404電性連接。因此，頂部電極414藉由通孔1310、金屬化層1314、通孔1316、金屬化層1318、通孔1320、金屬化層1322、通孔1324及金屬化層1326與整流器電路404電性連接。
通孔1312將焦電裝置402的底部電極416與位於通孔1312下方及焦電裝置402下方的金屬化層1328電性連接。通孔1312及金屬化層1328可將底部電極416與整流器電路404電性連接。另一金屬化層1330可包括於氧化物層1302中且可包括於PCM RF開關200與焦電裝置402之間。
如上所示，圖13是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖13闡述的內容不同。
圖14是本文中所闡述的實例性半導體裝置1400的圖。如圖14中所示，半導體裝置1400可包括與半導體裝置800相似的配置。舉例而言，半導體裝置1400包括PCM RF開關200及位於PCM RF開關200下方的焦電裝置402。然而，半導體裝置1400包括多個PCM RF開關200的陣列1402。焦電裝置402被配置成自陣列1402中的所述多個PCM RF開關200提取熱量且被配置成將所提取的熱量轉換成電流。
如圖14中所示，陣列1402包括用於所述多個PCM RF開關200的多個加熱器206。每一PCM RF開關200包括RF傳入電極212及RF傳出電極214。舉例而言，PCM RF開關200可包括RF傳入電極212a及RF傳出電極214a，另一PCM RF開關200可包括RF傳入電極212b及RF傳出電極214b且以此類推。另外，每一PCM RF開關200包括PCM層210。舉例而言，PCM RF開關200可包括PCM層210a，另一PCM RF開關200可包括另一PCM層210b且以此類推。
陣列1402中的PCM RF開關200可為在垂直方向上排列的PCM RF開關。由於PCM層210a、210b及類似PCM層可各自在半導體裝置1400中在垂直方向上延伸達PCM層的至少一部分，因此PCM RF開關200可在垂直方向上排列，且加熱器206及電極212、214可在垂直方向上排列。由於PCM層210薄於其他類型的PCM RF開關中的PCM層210（且因此更容易被加熱以在相位之間變換），因此在垂直方向上排列的PCM RF開關200可提供提高的操作效率。
如圖14中所示，PCM層210a、210b可為近似U狀。舉例而言，PCM層210a可包括與RF傳入電極212a相鄰的第一近似垂直區段1404a，可包括與RF傳出電極214a相鄰的第二近似垂直區段1404b且可包括與第一近似垂直區段1404a及第二近似垂直區段1404b連接的近似水平區段1404c。
如圖14中進一步所示，半導體裝置1400可包括多個導電結構。導電結構包括與加熱器206電性連接的通孔1406（或內連線）。另一導電結構包括與另一加熱器206電性連接的通孔1408（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳入電極212a電性連接的通孔1410（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214a電性連接的通孔1412（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳入電極212b電性連接的通孔1414（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214b電性連接的通孔1416（或內連線）。
以此種方式，PCM RF開關陣列包括位於焦電裝置上方的多個PCM RF開關。PCM RF開關陣列包括用於所述多個PCM RF開關中的每一者的相應接觸件集合、位於相應接觸件集合下面的多個加熱器、以及在相應接觸件集合中的接觸件之間延伸的相應PCM層。相應PCM層是近似U狀的PCM層。
如上所示，圖14是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖14闡述的內容不同。
圖15是本文中所闡述的實例性半導體裝置1500的圖。如圖15中所示，半導體裝置1500可包括與半導體裝置1400相似的配置。舉例而言，半導體裝置1500包括在垂直方向上排列的PCM RF開關200的陣列1402、位於PCM RF開關200的陣列1402下方的焦電裝置402以及通孔1406至1416。半導體裝置1500包括多個附加的導電結構，以將焦電裝置402及/或PCM RF開關200的各個結構及/或層電性連接至半導體裝置1500中的其他結構及/或層。附加的導電結構可包含一或多種導電材料，例如銅（Cu）、鎢（W）、鈦（Ti）、鈷（Co）、釕（Ru）及/或另一導電材料。
如圖15中所示，PCM RF開關200的陣列1402與焦電裝置402包括於半導體裝置1500的不同氧化物層中而非半導體裝置1400的同一氧化物層204中。半導體裝置1500可包括位於氧化物層1502與氧化物層1504之間的氧化物層204。蝕刻停止層1506可包括於氧化物層204與氧化物層1502之間。蝕刻停止層1508可包括於氧化物層204與氧化物層1504之間。PCM RF開關200的陣列1402可包括於氧化物層204中。焦電裝置402可在氧化物層204下方包括於氧化物層1502中。
在其中氧化物層204的厚度不夠厚以無法容置在垂直方向上排列於單個氧化物層中的PCM RF開關200的陣列1402與焦電裝置402的實施方案中，PCM RF開關200的陣列1402與焦電裝置402可包括於半導體裝置1500的不同氧化物層中。舉例而言，此可在半導體裝置1500中的邏輯電路要求需要較薄的層間介電質及/或較薄的金屬間介電質的情況下發生。
如圖15中所示，導電結構包括與RF傳入電極212電性連接的通孔1410（或內連線）。另一導電結構包括與RF傳出電極214電性連接的通孔1412（或內連線）。另一導電結構包括與半導體裝置1500中的頂部電極414電性連接且在頂部電極414上方延伸的通孔1510（或內連線）。多個導電結構包括與半導體裝置1500中的底部電極416電性連接且在底部電極416下方延伸的多個通孔1512（或內連線）。通孔1510與通孔1512可在焦電裝置402的相對的側上在半導體裝置1500中在近似平行的方向上延伸。通孔1510及通孔1512包括於氧化物層1502中。
通孔1510將焦電裝置402的頂部電極414與包括金屬化層1514的導電結構電性連接，所述金屬化層1514可在半導體裝置1500中位於處於PCM RF開關200與焦電裝置402之間的高度處的位置處。金屬化層1514包括於氧化物層1502中。金屬化層1514將通孔1510與通孔1516電性連接，所述通孔1516在金屬化層1514上方延伸且經由蝕刻停止層1506及1508在氧化物層1502與氧化物層204之間延伸。通孔1516將金屬化層1514與包括金屬化層1518的導電結構電性連接。金屬化層1518可在半導體裝置1500中位於處於PCM RF開關200上方的高度處且可包括於氧化物層1504中。金屬化層1518可與包括通孔1520的導電結構電性連接。通孔1520在金屬化層1518下方延伸且經由蝕刻停止層1506及1508在氧化物層1502與氧化物層204之間延伸。通孔1520可在與通孔1516近似平行的方向上延伸。通孔1520將金屬化層1518與包括金屬化層1522的導電結構電性連接，所述金屬化層1522位於PCM RF開關200下方且包括於氧化物層1502中。金屬化層1522將通孔1520與包括通孔1524的導電結構電性連接，所述通孔1524包括於氧化物層1502中。通孔1524在金屬化層1522下方延伸。通孔1524將金屬化層1522與包括金屬化層1526的導電結構電性連接，所述金屬化層1526在通孔1524下方包括於氧化物層1502中。金屬化層1526與整流器電路404電性連接。因此，頂部電極414藉由通孔1510、金屬化層1514、通孔1516、金屬化層1518、通孔1520、金屬化層1522、通孔1524及金屬化層1526與整流器電路404電性連接。
通孔1512將焦電裝置402的底部電極416與位於通孔1512下方及焦電裝置402下方的金屬化層1528電性連接。通孔1512及金屬化層1528可將底部電極416與整流器電路404電性連接。另一金屬化層1530可包括於氧化物層1502中且可包括於PCM RF開關200與焦電裝置402之間。
如上所示，圖15是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖15闡述的內容不同。
圖16是本文中所闡述的實例性半導體裝置1600的圖。如圖16中所示，半導體裝置1600可包括與半導體裝置800相似的配置。舉例而言，半導體裝置1600包括PCM RF開關200及位於PCM RF開關200下方的焦電裝置402。然而，在半導體裝置1600中包括多個焦電裝置402。所述多個焦電裝置402可在PCM RF開關200下方排列成陣列。如圖16中所示，所述多個焦電裝置402的子集可至少部分地位於PCM RF開關200的結構及/或層下面，而所述多個焦電裝置402的另一子集可不位於PCM RF開關200的結構及/或層下面。
在一些實施方案中，所述多個焦電裝置402可在半導體裝置1600中位於近似相同的水平平面上，使得所述多個焦電裝置402在半導體裝置中處於近似相同的高度處。在一些實施方案中，在半導體裝置1600中，所述多個焦電裝置402中的二或更多者的高度或垂直位置可不同。將焦電裝置402分離成多個焦電裝置402使得所述多個焦電裝置402能夠以更優化的方式定位於半導體裝置1600中。至少部分地位於PCM RF開關200的層及/或結構下面的焦電裝置402可相較於在側向上遠離PCM RF開關200向外定位的焦電裝置402經歷來自PCM RF開關200的加熱器206的更多熱量傳遞。因此，在側向上遠離PCM RF開關200向外定位的焦電裝置402可在半導體裝置1600中位於更高的高度處（且因此，在垂直方向上更靠近加熱器206），此可有助於增大該些焦電裝置402中的熱改變的量值（且因此增大熱靈敏度）。此可提高焦電產生器400的熱量提取及電力產生的總體效率。
如上所示，圖16是作為實例而被提供。其他實例可與針對圖16闡述的內容不同。
圖17是裝置1700的實例性組件的圖。在一些實施方案中，半導體處理工具102至112中的一或多者及/或晶圓/晶粒運輸工具114包括一或多個裝置1700及/或裝置1700的一或多個組件。如圖17中所示，裝置1700可包括匯流排1710、處理器1720、記憶體1730、輸入組件1740、輸出組件1750及通訊組件1760。
匯流排1710包括使得能夠在裝置1700的組件之間進行有線通訊及/或無線通訊的一或多個組件。匯流排1710可將圖17所示二或更多個組件耦合於一起（例如經由操作耦合、通訊耦合、電子耦合及/或電性耦合）。處理器1720包括中央處理單元（central processing unit）、圖形處理單元（graphics processing unit）、微處理器、控制器、微控制器、數位訊號處理器、現場可程式化閘陣列、特殊應用積體電路及/或另一類型的處理組件。處理器1720以硬體、韌體或硬體與軟體的組合來實施。在一些實施方案中，處理器1720包括一或多個處理器，所述一或多個處理器能夠被程式化成實行本文中其他處所闡述的一或多個操作或製程。
記憶體1730包括揮發性記憶體及/或非揮發性記憶體。舉例而言，記憶體1730可包括隨機存取記憶體（random access memory，RAM）、唯讀記憶體（read only memory，ROM）、硬碟驅動機及/或另一類型的記憶體（例如，快閃記憶體、磁性記憶體及/或光學記憶體）。記憶體1730可包括內部記憶體（例如，RAM、ROM或硬碟驅動機）及/或可移除記憶體（例如，可經由通用串列匯流排連接移除）。記憶體1730可為非暫時性電腦可讀取媒體。記憶體1730儲存與裝置1700的操作相關的資訊、指令及/或軟體（例如，一或多個軟體應用）。在一些實施方案中，記憶體1730包括例如經由匯流排1710耦合至一或多個處理器（例如，處理器1720）的一或多個記憶體。
輸入組件1740使裝置1700能夠接收輸入，例如使用者輸入及/或所感測的輸入。舉例而言，輸入組件1740可包括觸控螢幕（touch screen）、鍵盤、小鍵盤、滑鼠、按鈕、麥克風、開關、感測器、全球定位系統感測器、加速度計、陀螺儀及/或致動器。輸出組件1750使裝置1700能夠例如經由顯示器、揚聲器及/或發光二極體來提供輸出。通訊組件1760使裝置1700能夠經由有線連接及/或無線連接與其他裝置進行通訊。舉例而言，通訊組件1760可包括接收器、發射器、收發器、數據機、網路介面卡及/或天線。
裝置1700可實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。舉例而言，非暫時性電腦可讀取媒體（例如，記憶體1730）可儲存一組指令（例如，一或多個指令或代碼）以供由處理器1720執行。處理器1720可執行所述一組指令來實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。在一些實施方案中，由一或多個處理器1720執行所述一組指令使得所述一或多個處理器1720及/或裝置1700實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。在一些實施方案中，使用固線式電路系統（hardwired circuitry）代替所述指令或與所述指令進行組合來實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。另外或作為另外一種選擇，處理器1720可被配置成實行本文中所闡述的一或多個操作或製程。因此，本文中所闡述的實施方案並不僅限於固線式電路系統及軟體的任何特定組合。
圖17中所示的組件的數目及排列是作為實例而被提供。裝置1700可相較於圖17中所示的組件而包括附加的組件、更少的組件、不同的組件或不同排列的組件。另外或作為另外一種選擇，裝置1700的一組組件（例如，一或多個組件）可實行被闡述為由裝置1700的另一組組件實行的一或多個功能。
圖18是與形成半導體裝置相關聯的實例性製程1800的流程圖。在一些實施方案中，圖18所示一或多個製程方塊由一或多個半導體處理工具（例如，半導體處理工具102至112中的一或多者）實行。另外或作為另外一種選擇，圖18所示一或多個製程方塊可由裝置1700的一或多個組件（例如處理器1720、記憶體1730、輸入組件1740、輸出組件1750及/或通訊組件1760）來實行。
如圖18中所示，製程1800可包括在半導體裝置的基底之上形成第一氧化物層（方塊1810）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在半導體裝置（例如，半導體裝置800、1100至1600中的一或多者）的基底902之上形成第一氧化物層904，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在第一氧化物層之上形成焦電裝置的底部電極（方塊1820）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在第一氧化物層904之上形成焦電裝置402的底部電極416，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在底部電極之上形成焦電裝置的焦電材料層（方塊1830）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在底部電極416之上形成焦電裝置402的焦電材料層412，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在焦電材料層之上形成焦電裝置的頂部電極（方塊1840）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在焦電材料層412之上形成焦電裝置402的頂部電極414，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在焦電裝置的頂部電極之上形成相變材料PCM RF開關的第二氧化物層（方塊1850）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在焦電裝置402的頂部電極414之上形成PCM RF開關200的第二氧化物層204，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在第二氧化物層中的凹槽中形成PCM RF開關的加熱器（方塊1860）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在第二氧化物層204中的凹槽中形成PCM RF開關200的加熱器206，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括在加熱器之上形成PCM RF開關的PCM層210（方塊1870）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可在加熱器206之上形成PCM RF開關200的PCM層210，如上所述。
如圖18中進一步所示，製程1800可包括至少部分地在PCM層之上形成PCM RF開關的多個接觸件（方塊1880）。舉例而言，半導體處理工具102至112中的一或多者可至少部分地在PCM層210之上形成PCM RF開關200的多個接觸件（例如，RF傳入電極212、RF傳出電極214），如上所述。
製程1800可包括附加的實施方案，例如以下闡述的及/或結合本文中其他處闡述的一或多個其他製程的任何單個實施方案或實施方案的任意組合。
在第一實施方案中，製程1800包括穿過頂部電極414、穿過焦電材料層412及穿過底部電極416進行蝕刻，以形成用於半導體裝置的多個焦電裝置。在第二實施方案（單獨使用或與第一實施方案組合使用）中，製程1800包括形成多個導電結構以將焦電裝置與整流器電路404及電性儲存裝置406電性連接。
儘管圖18示出製程1800的實例性方塊，然而在一些實施方案中，製程1800相較於圖18中所繪示的方塊而包括附加的方塊、更少的方塊、不同的方塊或不同排列的方塊。另外或作為另外一種選擇，製程1800所示方塊中的二或更多者可並行實行。
以此種方式，當焦電產生器的焦電材料層遇到瞬態溫度梯度（例如，溫度循環）時，焦電產生器可產生電力。焦電材料層被配置成在PCM RF開關中的切換操作期間利用固有的溫度循環來將熱量再循環成電力。此會提高PCM RF開關的操作效率且使PCM RF開關中的熱浪費減少。用於形成PCM RF開關的製程及用於形成焦電產生器的製程二者可嵌入於相似的CMOS處理中，此使得對形成包括PCM RF開關及焦電產生器的半導體裝置的處理複雜性的影響最小。另外，由於焦電產生器的工作溫度（例如，居里溫度）較PCM RF開關的工作溫度可低得多（例如，小於近似一半），因此焦電產生器的操作對PCM RF開關的操作效能（例如，關斷狀態電容）的影響可最小。
如以上更詳細地闡述，本文中所闡述的一些實施方案提供一種半導體裝置。所述半導體裝置包括RF開關。所述半導體裝置包括與所述RF開關相鄰的焦電裝置。
根據一些實施例，其中所述射頻開關位於所述焦電裝置的至少一部分之上。
根據一些實施例，其中所述射頻開關包括：加熱器；相變材料（PCM）層，位於所述加熱器之上；第一電極，位於所述相變材料層的第一側上；以及第二電極，位於所述相變材料層的與所述第一側相對的第二側上。
根據一些實施例，其中所述焦電裝置包括：底部電極；焦電材料層，位於所述底部電極上；以及頂部電極，位於所述焦電材料層上。
根據一些實施例，其中所述焦電材料層包含以下中的至少一者：氧化鉿（HfO x）材料，摻雜一或多種類型的摻雜劑的氧化鉿材料，鋯鈦酸鉛（PZT）材料，或者鉭酸鍶鉍（SBT）材料。
根據一些實施例，所述的半導體裝置，更包括：焦電產生器，包括：所述焦電裝置；整流器電路，與所述焦電裝置電性連接；以及電性儲存裝置，與所述整流器電路電性連接。
根據一些實施例，其中所述焦電裝置被配置成基於所述射頻開關的溫度改變來產生電流。
根據一些實施例，其中所述整流器電路被配置成藉由對所述電流進行整流來產生經整流電流；且其中所述電性儲存裝置被配置成儲存所述經整流電流。
根據一些實施例，其中所述焦電裝置被配置成在以下中的至少一者期間產生電流：所述射頻開關的其中所述射頻開關自關斷狀態變換成接通狀態的設定操作，或者所述射頻開關的自所述接通狀態變換成所述關斷狀態的重設操作。
根據一些實施例，其中所述射頻開關包括加熱器；且其中所述加熱器與所述焦電裝置之間的垂直距離包括於近似0.1微米至近似1微米的範圍內。
如以上更詳細地闡述，本文中所闡述的一些實施方案提供一種半導體裝置。所述半導體裝置包括PCM RF開關。所述半導體裝置包括位於所述PCM RF開關下方的焦電裝置。所述半導體裝置包括將所述焦電裝置電性連接至整流器電路的多個導電結構。
根據一些實施例，其中所述多個導電結構包括：第一通孔，對所述焦電裝置的頂部電極與所述整流器電路進行電性連接；以及第二通孔，在與所述第一通孔近似平行的方向上延伸，對所述焦電裝置的底部電極與所述整流器電路進行電性連接。
根據一些實施例，其中所述多個導電結構包括：第一通孔，與所述焦電裝置的頂部電極電性連接且在所述焦電裝置的所述頂部電極上方延伸；第一金屬化層，與所述第一通孔電性連接且位於所述第一通孔上方；第二通孔，與所述第一金屬化層電性連接且位於所述第一金屬化層下方，其中所述第一通孔與所述第二通孔近似平行；第二金屬化層，位於所述第二通孔下方且對所述第二通孔與所述整流器電路進行電性連接；第三通孔，與所述焦電裝置的底部電極電性連接且位於所述焦電裝置的所述底部電極下方；以及第三金屬化層，位於所述第三通孔下方且對所述第三通孔與所述整流器電路進行電性連接。
根據一些實施例，所述的半導體裝置，更包括：第一介電層；第二介電層，位於所述第一介電層上方；蝕刻停止層（ESL），位於所述第一介電層與所述第二介電層之間；以及金屬化層，位於所述焦電裝置與所述相變材料射頻開關之間，其中所述焦電裝置、所述金屬化層以及所述多個導電結構的第一子集包括於所述第一介電層中，且其中所述相變材料射頻開關以及所述多個導電結構的第二子集包括於所述第二介電層中。
根據一些實施例，所述的半導體裝置，更包括：相變材料射頻開關陣列，包括位於所述焦電裝置上方的多個相變材料射頻開關，其中所述相變材料射頻開關包括於所述多個相變材料射頻開關中，且其中所述相變材料射頻開關陣列包括：所述多個相變材料射頻開關中的每一者的相應接觸件集合；多個加熱器，位於所述相應接觸件集合下面；以及相應相變材料層，在所述相應接觸件集合中的接觸件之間延伸，其中所述相應相變材料層是近似U狀的相變材料層。
根據一些實施例，其中所述多個導電結構包括：第一通孔，與所述焦電裝置的頂部電極電性連接且在所述頂部電極上方延伸；以及多個第二通孔，與所述焦電裝置的底部電極電性連接且在所述底部電極下方延伸。
根據一些實施例，所述的半導體裝置，更包括：多個焦電裝置，在所述相變材料射頻開關下方排列成陣列，其中所述多個導電結構將所述多個焦電裝置電性連接至所述整流器電路。
如以上更詳細地闡述，本文中所闡述的一些實施方案提供一種方法。所述方法包括在半導體裝置的基底之上形成第一氧化物層。所述方法包括在所述第一氧化物層之上形成焦電裝置的底部電極。所述方法包括在所述底部電極之上形成所述焦電裝置的焦電材料層。所述方法包括在所述焦電材料層之上形成所述焦電裝置的頂部電極。所述方法包括在所述焦電裝置的所述頂部電極之上形成PCM RF開關的第二氧化物層。所述方法包括在所述第二氧化物層中的凹槽中形成所述PCM RF開關的加熱器。所述方法包括在所述加熱器之上形成所述PCM RF開關的PCM層。所述方法包括至少部分地在所述PCM層之上形成所述PCM RF開關的多個接觸件。
根據一些實施例，所述的方法，更包括：蝕刻穿過所述頂部電極、穿過所述焦電材料層及穿過所述底部電極，以形成用於所述半導體裝置的多個焦電裝置。
根據一些實施例，所述的方法，更包括：形成多個導電結構以將所述焦電裝置與整流器電路及電性儲存裝置電性連接。
以上概述了若干實施例的特徵，以使熟習此項技術者可更佳地理解本揭露的態樣。熟習此項技術者應理解，他們可容易地使用本揭露作為設計或修改其他製程及結構的基礎來施行與本文中所介紹的實施例相同的目的及/或達成與本文中所介紹的實施例相同的優點。熟習此項技術者亦應認識到，該些等效構造並不背離本揭露的精神及範圍，而且他們可在不背離本揭露的精神及範圍的條件下對其作出各種改變、替代及變更。
100:環境 102:半導體處理工具/沈積工具 104:半導體處理工具/曝光工具 106:半導體處理工具/顯影工具 108:半導體處理工具/蝕刻工具 110:半導體處理工具/平坦化工具 112:半導體處理工具/鍍覆工具 114:晶圓/晶粒運輸工具 200:PCM RF開關 202、902:基底 204、904、1218、1302、1502、1504:氧化物層 206:加熱器 206a、206b:加熱器區 208:絕緣體層 210、210a、210b:相變材料（PCM）層 212:電極/RF傳入電極 212a、212b:RF傳入電極 214:電極/RF傳出電極 214a、214b:RF傳出電極 216:RF訊號 218a、218b、1102、1104、1106、1108、1202、1204、1206、1208、1212、1306、1308、1310、1312、1316、1320、1324、1406、1408、1410、1412、1414、1416、1510、1512、1516、1520、1524:通孔 300、500、510、600、610、700、730、740、750、900、1000、1010、1030:實施方案 302:結晶相 304:非晶相 306:重設操作 308:設定操作 310:時間線 312、316:變換週期 314:訊號傳輸週期 318:關斷持續時間 320、738、746、1012、1034:溫度 322:時間 324、334:起始溫度 326:基線溫度 328:重設溫度 330:熔化溫度 332:結束溫度 336:設定溫度 338:結晶溫度 400:焦電產生器 402:焦電裝置 404:整流器電路 406:電性儲存裝置 408:負載 410:開關 412:焦電材料層 414:頂部電極 416:底部電極 418:二極體 602:冷溫度 604:熱溫度 606、612:電流 702、 P s :自發極化 704、 T:溫度 706、708:殘餘極化曲線 710、760:居里溫度 712:特寫視圖 714、 p:焦電係數 716、∆ P s :自發極化改變 718、∆ T:溫度改變 720a、720b、722a、722b、 P S1 、 P S2 、 T 1 、 T 2 :點 732、 P:極化 734、 E:電場 736:磁滯迴路 742:殘餘極化 744:極化 752、754、756、758:斜方晶相 762:四方組分 764:非極性區 766:斜方晶組分 800、1100、1200、1300、1400、1500、1600:半導體裝置 906:凹槽 908、920:導電層 910:相變材料 912:障壁層 914、922:襯墊 916:間隔件層 918:間隔件 1002、1004:產生週期 1014:深度 1016:操作溫度範圍 1018、1020:溫度曲線 1032:循環溫度改變 1036:時間 1038:正向連接參數 1040、1046、1052:電壓輸出 1042、1048、1054:電流輸出 1044:反向連接參數 1050:整流參數 1210、1214、1216、1314、1318、1322、1326、1328、1330、1514、1518、1522、1526、1528、1530:金屬化層 1220、1304、1506、1508:蝕刻停止層 1402:陣列 1404a:第一近似垂直區段 1404b:第二近似垂直區段 1404c:近似水平區段 1700:裝置 1710:匯流排 1720:處理器 1730:記憶體 1740:輸入組件 1750:輸出組件 1760:通訊組件 1800:製程 1810、1820、1830、1840、1850、1860、1870、1880:方塊 AA:線 D:距離
藉由結合附圖閱讀以下詳細說明，會最佳地理解本揭露的態樣。應注意，根據行業中的標準慣例，各種特徵並非按比例繪製。事實上，為使論述清晰起見，可任意增大或減小各種特徵的尺寸。 圖1是可在其中實施本文中所闡述的系統及/或方法的實例性環境的圖。 圖2A至圖2C是本文中所闡述的實例性相變材料（PCM）射頻（RF）開關的圖。 圖3A至圖3C是本文中所闡述的PCM RF開關的操作的實例性實施方案的圖。 圖4是本文中所闡述的實例性焦電產生器的圖。 圖5A、圖5B、圖6A、圖6B及圖7A至圖7D是本文中所闡述的焦電裝置的操作的實例性實施方案的圖。 圖8A及圖8B是本文中所闡述的實例性半導體裝置的圖。 圖9A至圖9O是本文中所闡述的實例性實施方案的圖。 圖10A至圖10C是本文中所闡述的半導體裝置的操作的實例性實施方案的圖。 圖11至圖16是本文中所闡述的實例性半導體裝置的圖。 圖17是本文中所闡述的圖1所示一或多個裝置的實例性組件的圖。 圖18是與形成半導體裝置相關聯的實例性製程的流程圖。
200:PCM RF開關
204:氧化物層
206:加熱器
208:絕緣體層
210:相變材料(PCM)層
212:電極/RF傳入電極
214:電極/RF傳出電極
402:焦電裝置
412:焦電材料層
414:頂部電極
416:底部電極
800:半導體裝置
AA:線
D:距離

Claims (1)

  1. 一種半導體裝置，包括： 射頻（RF）開關；以及 焦電裝置，與所述射頻開關相鄰。
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