TWI628744B - 在ｉｃ裝置之高頻ｒｂｔ中利用壓電材料作為閘極介電質之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明為利用壓電材料作為一積體電路裝置中的RBT中的一閘極介電層，以產生並感測高品質的更高頻率的信號的方法及其裝置。本發明的實施例包括形成包含多個感測RBT與驅動RBT的RBT於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT直接位於兩組驅動RBT之間；形成通過層間介電層分隔的金屬層於該RBT上方；以及形成通孔以通過該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層。
Description
本發明通常關於一種積體電路(IC)裝置的設計及製造。本發明特別適用於28奈米(nm)及其上下的技術節點的IC裝置中的整合高頻諧振體電晶體(RBT)。
一般而言，IC裝置利用不同頻率源來產生該IC裝置中不同邏輯及/或類比電路所使用的時脈信號。高品質(High-Q)濾波器可用於通過將振盪器整合至具有提供適當增益的放大器的一正反饋迴路中以產生振盪。這些振盪器是用於通訊系統以及類比電子中的必不可少的一信號源。它們也可以被用於作為數位電子的一時脈源。高品質濾波器還可用於在通訊系統中選擇特定的頻段與通道，消除干擾，及抑制寄生傳輸，以及許多其他的用途。濾波器的品質因數Q值越高，其對於不同信號與頻段所提供的選擇越好，以及由這些濾波器所構建的振盪器的相位雜訊和抖動也越低。然而，在千兆赫(GHz)頻段甚至10GHz頻段
範圍下呈現高品質濾波器的設計是非常具有挑戰性的。此外，在晶片(chip)上完成系統整合已成為滿足日益增加的減少電子系統尺寸、重量以及功耗的需求的唯一方式。
從CMOS金屬層建構電感以允許產生晶片上LC諧振電路。這些都是單片整合電諧振器，並可輕易地實現10GHz的頻率。然而，他們會受到低品質因數(Q值小於50)以及電損耗較高的困擾。此外，晶片上電感通常會佔據大的裸片(die)面積而無法安置其他的裝置，導致了整體系統成本的增加。石英晶體以其高品質的因數(Q值~105)、低插入損耗以及低溫係數，佔據了半個世紀以來的高精度振盪器市場。然而，石英晶體被限制於幾百兆赫的頻率，且難以擴展到千兆赫的頻率。由於不相容的製造製程，它們在CMOS積體電路中的整合已被證明是非常具有挑戰性的。
在CMOS積體電路中用於濾波器應用的機械諧振器的單片整合是過去30年來多個研究工作中的重點。依靠機械諧振器的濾波器在電性化LC諧振電路上顯示了優越的性能。微電子機械系統(micro-electro-mechanical system；MEMS)諧振器因其所具有的高品質因數，這些高品質因數通常超過104，小尺寸(小於晶片上LC諧振電路1000倍)以及與CMOS電路整合的能力，從而使其成為一個潛在的解決方案以解決當前時間及RE挑戰性的需求。MEMS裝置以及諧振器通常包括移動的表面。這些表面中的一些必須是自由的邊界，且往往是整個MEMS裝置必須被掛
起。因此MEMS裝置通常包括犧牲層以用於支援在製造過程中的裝置，然後該犧牲層在一釋放製程中被蝕刻以產生一自由掛起的裝置。用於在CMOS製程中整合MEMS諧振器的多種方案包括先MEMS，後MEMS，IC上MEMS以及CMOS-MEMS均是可用的。該先MEMS技術為該MEMS裝置在該CMOS電路之前先被製造並在該CMOS電路製程的期間受到鈍化層的保護。當CMOS製程完成，該MEMS裝置被暴露並採用蝕刻該犧牲層予以釋放。該後MEMS技術依賴於先製造該CMOS電路。當該CMOS電路製造完成，其在製造該MEMS裝置時被鈍化並受到保護，然後釋放該MEMS裝置以產生該所需的自由掛起結構。在上述兩項技術中，該MEMS裝置最終會損耗有價值的CMOS面積。
IC上MEMS技術依賴於在已完成的CMOS裸片的頂部生長該MEMS裝置，其次是該必要的釋放步驟。在上述所有技術中，該連續處理的MEMS與CMOS總是導致一個或另一個的一有限的熱預算。同時，該CMOS或MEMS的產量可能因為該額外的處理而受到明顯的損害。CMOS-MEMS裝置是指通過圖案化以及蝕刻已完成CMOS裸片的後段製程(back-end-of-line；BEOL)層所形成的裝置。該CMOS-MEMS後段製程製造技術已被成功應用於低兆赫範圍內的MEMS諧振器。由於需要更小的尺寸，而該CMOS後段製程處理相較於前段製程(front-end-of-line；FEOL)處理通常具有較大的臨界尺寸(critical dimension；CD)，因此擴展到千兆赫的頻率是一個挑戰。CMOS-MEMS後段製程
裝置通常包含有該後段製程(BEOL)臨界尺寸所定的較大的氣隙(air gap)，其要求提供該MEMS裝置提供更高的工作電壓(10伏)，並使與CMOS電路的介面更為複雜。
薄膜體聲波諧振器(Film Bulk Acoustic wave Resonator；FBAR)是另一種MEMS諧振器的變種，其被廣泛地採用作為射頻工業的濾波器。FBAR提供高品質和低插入功耗，但由於他們屬於厚型裝置，因此它們的共振頻率是由層厚所決定。這限制了他們在與CMOS整合時每一晶圓(wafer)的單一頻率的應用。
一些IC裝置可使用諧振體電晶體作為一晶片上頻率源，該晶片上頻率源可提供更高頻率以及更低相位雜訊以改進傳統例如電感電容(LC)諧振、石英晶體、或FBAR的解決方案。CMOS諧振體電晶體是未釋放的MEMS諧振器，其作為該CMOS前段製程以及後段製程中不可或缺的一部分，沒有任何額外的釋放或鈍化步驟。它們就像CMOS製程中的任意常規的場效電晶體(FET)進行製作。隨著一釋放步驟以及額外的後處理的不足，CMOS諧振體電晶體不會影響該CMOS製程或該諧振體電晶體本身的產量。同時，作為無空隙的未釋放裝置，它們固有地封裝於該CMOS裸片中，且無需任何特殊封裝或密封處理。CMOS諧振體電晶體包含一位於該CMOS製程的該FEOL(前段製程)層中的機械諧振腔。該諧振體電晶體(resonant body transistor；RBT)諧振腔是從頂部通過該CMOS製程的金屬以及介電BEOL(後段製程)層所形成的一維(1D)、二維(2D)
或三維(3D)聲子晶體(phononic crystal；PnC)所定義。該CMOS塊體晶圓的全內反射用於從該底部達成能量約束，其連同該PnC定義出該腔體的垂直尺寸。圖案化FEOL(前段製程)層用於建構平面反射(in-plane reflector)以實現橫向能量約束並定義該水準腔體的尺寸。CMOS諧振體電晶體利用來自該CMOS技術的一常規的FET用於有源FET檢測。該聲波諧振腔內的機械應力調節該FET通道的流動性，以於該FET適當的加以偏置時，該外部電路中有一小的信號電流。
然而，目前的諧振體電晶體使用電容驅動以及感測方法以產生需要通過一跨阻放大器放大的弱頻(例如1微西門子(micro-siemens；μS))信號從而獲取一振動/時脈信號。CMOS諧振體電晶體通過適用於CMOS前段製程中的MOS電容器(或作為電容器的常規FET)的幫助進行靜電驅動。該MOS電容器上的電荷調製(通過該閘極電壓)產生由這些電荷引起的該靜電電壓的一個調製，並在該機構中引起機械應力。CMOS諧振體電晶體受益於該CMOS的前段製程所適用的小臨界尺寸和固有的可擴展到千兆赫頻率。CMOS諧振體電晶體還可小至比幾微米還小的尺寸，因此他們無需佔用昂貴的裸片面積。隨著該CMOS諧振體電晶體可直接適用於該CMOS裸片的前段製程中，相較於其他的整合方案，至CMOS電路的互連寄生是極小的。然而，減少/防止該聲能量傳播到該IC裝置的不同部分(例如基板)的方法可能會限制可由該諧振體電晶體所產
生的不同頻率的信號的極限可用性。
因此，需要一種方法以利用諧振體電晶體產生並感測一IC裝置及由此產生的裝置中的高品質因數(Q值)的更高頻率的信號。
本發明的一個方面為提供一種方法，能利用壓電材料作為一IC裝置中諧振體電晶體(RBT)中的一閘極介電質，以產生並感測高品質的更高頻率的信號。
本發明的另一方面為提供一IC裝置，其包括壓電材料在RBT中作為一閘極介電質以產生並感測高品質的更高頻率的信號。
本發明的附加方面以及其他特徵將在以下的說明書中予以描述，其中部分內容為根據以下的說明內容，對於本領域的技術人員而言是顯而易見的，或可從本發明的實踐中所習得。本發明的優點可通過所附的申請專利範圍中所特別指出的來實現或獲得。
根據本發明的一些技術功效可以部分通過一種方法來實現，包括：形成包含多個感測RBT與驅動RBT的諧振體電晶體(RBT)於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT直接位於兩組驅動RBT之間；形成通過層間介電層分隔的多層金屬層於該RBT上方；以及形成通孔以通過該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層。
一附加方面包括形成一壓電介電層於該半導體層中的源極/汲極(S/D)區域的上方，並相鄰於各該介電間隔。在一個方面，該金屬層為固體層並形成一一維聲子晶體。
另一方面包括分隔該金屬層以形成一二維聲子晶體。
另一方面包括形成相鄰於該驅動RBT的一組終端RBT。
一個方面包括連接一直流電壓(DC)至各該感測RBT的一閘極以於該感測RBT中形成一反轉狀態；以及連接一直流電壓與一射頻(RF)信號的組合至該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
在一方面中，該直流閘極電壓為一N型RBT的一正直流電壓以及一P型RBT的一負直流電壓。
一附加方面包括連接一直流電壓至各該驅動RBT的一閘極；以及連接一射頻信號至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
本發明的另一個方面為提供一種裝置，包括：包含多個感測RBT以及驅動RBT的RBT，其位於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘
極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT直接位於兩組驅動RBT之間；多層金屬層，其通過層間介電層分隔並位於該RBT上方；以及通孔，其通過該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層。
一個方面包括一壓電介電層，其位於該半導體層中S/D區域的上方並相鄰於各該介電間隔。另一個方面，該金屬層為固體層並形成一一維聲子晶體。
在一個方面該金屬層是分段的，以形成一二維聲子晶體結構。
另一方面包括相鄰於該驅動RBT的一組終端RBT。
一附加方面包括一直流閘極電壓，其連接至各該感測RBT的一閘極以於該感測RBT中形成一反轉狀態；以及一直流電壓與一射頻信號的組合，其連接至該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
在一個方面，該直流閘極電壓為連接至一N型RBT的一正直流電壓源以及連接至一P型RBT的一負直流電壓源。
另一個方面包括一直流電壓，其連接至各該驅動RBT的一閘極；以及一射頻信號連接，其連接至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，在一差分驅動操作模式下，該射頻信號的一相位為一相鄰
RBT的該射頻信號的一相反相位。
本發明的附加方面以及技術效果通過以下詳細描述對本領域技術人員而言是顯而易見的，於下述的詳細描述中，本發明的各實施例通過說明最佳的模式來實施本發明的方式予以描述。本發明可通過其他以及不同的實施例來實現，且其中的一些細節能在不同的明顯的方面進行修改，這些修改均屬於本發明的範圍。因此，該圖式以及描述僅被視為是說明性的，而非用於限制。
101‧‧‧基板、半導體基板或基板層
103‧‧‧介電層
105‧‧‧感測RBT
105a、105b‧‧‧RBT
107‧‧‧驅動RBT
109‧‧‧終端RBT
111‧‧‧金屬層或分段金屬層
113、115‧‧‧介電層或層間介電層
117‧‧‧通孔
118‧‧‧金屬分段
119‧‧‧腔體或通孔
121‧‧‧襯墊
123‧‧‧金屬填充
125‧‧‧介電間隔或閘極介電間隔
127‧‧‧介面介電層
129‧‧‧閘極介電層或壓電閘極介電層
131‧‧‧閘極
133‧‧‧壓電介電層
135‧‧‧層間介電層
137‧‧‧聲能量或聲波
139‧‧‧二維PnC頻帶
141、143、149‧‧‧帶隙
145‧‧‧金屬層或固體金屬層
147‧‧‧聲能量
本發明是通過該附圖中所示的實施例的方式予以說明，而非用以限制本發明，且圖式中相關的數字是指代相似的元件，其中：第1A圖為根據一示例性實施例所示的包括一二維聲子晶體(PnC)的一半導體基板的一剖視圖；第1B圖為根據一示例性實施例所示的圖1中該二維PnC的一金屬層的一單細胞單元；第1C圖及第1D圖為根據一示例性實施例所示的包括壓電閘極介電材料的一PnC的一諧振體電晶體(RBT)閘極結構的形成；第1E圖為根據一示例性實施例所示的第1A圖的該二維PnC中聲能量的一圖式；第1F圖及第1G圖為根據示例性實施例所示的第1A圖的該二維PnC的頻帶的圖式；第1H圖為根據一示例性實施例所示的包括
一一維PnC的一半導體基板的一剖視圖；第1I圖為根據一示例性實施例所示的第1H圖的該一維PnC的一金屬層的一單細胞單元；第1J圖為根據一示例性實施例所示的第1H圖的該一維PnC中聲能量的一圖式；第1K圖及第1L圖為根據示例性實施例所示的第1H圖的該一維PnC的頻段的圖式；第1M圖為根據一示例性實施例所示的第1H圖的該一維PnC的一俯視圖；以及第1N圖為根據示例性實施例，包括第1A圖及第1H圖的該諧振體電晶體的電性連接配置的示意說明。
在下面的描述中，為了說明的目的，提出了很多具體的細節以提供一透徹理解的示例性實施例。然而，需瞭解的是，這些示例性實施例可在沒有這些具體細節或通過一個等效的安排的情況下予以實施。在其他情況下，是以框圖的形式顯示公知的結構以及裝置，以期避免不必要的干擾性的示例性實施例。此外，除非另有說明，在說明書及申請專利範圍中所適用的所有表示數量、比例的數值，以及成分、反應條件的數值屬性等均被理解為可在所有情況下通過術語“約”進行修改。
本發明涉及並解決了在一IC裝置中通過利用聲子晶體(PnC)產生高品質因數的高頻信號所帶來的局限性問題。本發明涉及並解決了例如特別是通過在RBT中
利用壓電材料替代傳統閘極介電材料所導致的問題。
PnC是指在其色散關係中以帶隙(bandgap)為特徵的一維、二維或三維週期性結構。當彈性波通過位於該PnC帶隙中的一個頻率發生於一PnC上時，這種波由於可支援其傳播的該結構的一本徵振動模式的缺失而無法在該PnC中傳播。因此，這種波在該PnC內逐漸衰減(decay evanascently)導致了該入射波的強反射。PnC作為對於其帶隙中的頻率的高反射聲反射鏡。為構建PnC，具有高聲阻抗(應力波與位移速度的比率)對比度的材料是必需的。適用於該CMOS後段製程層的材料，例如銅金屬化(Copper metallization)、鎢、低k電介質、二氧化矽、銅包覆層、蝕刻停止層、抗反射塗層等，它們所呈現的這些高聲阻抗對比，使其成為理想的形成PnC的材料。由銅金屬化以及低k電介質所構成的PnC已被用於由現有CMOS諧振體電晶體的頂部提供聲波約束。
第1A圖顯示了一半導體基板101(例如矽(Si)、矽鍺(SiGe)、鍺、銦鎵砷化物(InGaAs)等)的一剖視圖，位於該基板層101的一上表面的一段之上的一介電層103、多個感測RBT 105、多個驅動RBT 107、以及多個終端RBT 109(例如，有助於減少一音訊信號的一強度/功率)。各該RBT 105、107及109包括一閘極以及一壓電閘極介電層，如第1C圖所示。通過多個介電層113所分隔的多個分段/圖案化金屬層111以及多個可形成於該RBT上的層間介電層115。通過多個可形成的通孔117(例如通過一介電層
103)，以提供在該RBT 105、107及109與位於該等RBT上方的一金屬層111(例如第一金屬層(metal one))之間的一連接通道。該層間介電層115可為一低k介電材料(例如，SiCOH)形成於該金屬層111的各段之間以及該層間介電層113之間。一閘極的一長度可例如為48nm，一金屬層111的一寬度可為122nm，其在相鄰的金屬分段118之間具有一82nm的間隔。該分段金屬層111可形成一二維PnC結構。
第1B圖顯示了一金屬層111的一單細胞單元(cell unit)，其具有a的寬度，包括該介電層113及115，包括一襯墊121(例如TaN/Ta)的一腔體119以及一金屬填充123(例如銅)。
第1C圖顯示了一RBT閘極結構，包括一介電間隔125(例如氮化矽(SiN)、二氧化矽(SiO2))，位於該基板101的一上表面的一介面介電層127(例如0.5nm厚度的SiO2)，一壓電(例如鐵電質或反鐵電質)閘極介電層129(例如2至5nm的厚度)，以及一閘極131(例如由多晶矽與矽化物、金屬等所形成)。該閘極介電層129可例如由氧化鋯鉿(HfZrO)或摻雜矽(Si)、鋁(Al)、釓(Gd)等的氧化鉿(HfO2)所形成。如第1D圖所示，於該閘極形成之後，附加的壓電介電層133(例如10至15nm的厚度)可形成於該基板101的該上表面上，該介電間隔125的相對側上，以及該基板101中的S/D區域上方。一層間介電層135可形成於該壓電介電層133的一上表面上，通過通孔119於該介電間隔
125的相對側上形成通過該層間介電層135直至該壓電介電層133的該上表面的連接通道。每一個感測RBT的一閘極可連接至一直流偏置電壓(例如大於一臨界電壓)以於該感測RBT內引起一反轉狀態，其中該直流電壓可為一n型(例如NMOS)RBT的一正電壓以及一p型(例如PMOS)RBT的一負電壓。一直流電壓以及一RF信號的組合可以連接到該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該RF信號的一相位為一相鄰RBT的該RF信號的一相反相位(例如，反向、交替)。此外，一直流電壓可連接至每一個驅動RBT的一閘極，以及一RF信號可連接至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，該RF信號的一相位為一相鄰RBT的該RF信號的一相反相位。
第1E圖顯示了第1A圖中的該RBT的一局部視圖，其中，由各相鄰的RBT(例如105a及105b)所產生的聲能量或聲波137為拉升或壓縮(例如，180°反向)，其可通過kx=π/a進行定義，其中，該細胞單元的寬度為a(如第1B圖所示)。在一塊狀裝置中的聲能量在所有方向上被限制。由金屬線以及層間介電層構成的具有高對比聲阻抗的二維聲子晶體可防止該機械諧振器上方的損耗。該橫向隔離是利用聲學布拉格反射(acoustic Bragg reflector；ABR)所形成，但它們只針對一給定的波長有效(淺溝槽隔離與矽島(silicon islands)必須通過一四分之一波長來分隔)。塊狀CMOS中的機械諧振器具有許多可用的頻率，但ABR只針
對其中一個有用。該塊狀裝置中的損耗可利用差分驅動(differential driving)來防止。與諧振RBT結構的典型波長相比，該基板101(例如塊狀晶圓)可被認為是接近於無限大的一連續且均勻的介質。該基板101的本徵模(Eigenmode)可被認為是一個線性色散關係為ω=c|k|的平面波，其中，c為該基板101中的波速(例如縱向波和剪切波兩者)，|k|是由kx和ky組成的該總波向量的量級(magnitude)。某一kx元件可通過某種空間週期性的一激發來執行，其中，該基板101中的平面波的該色散關係可以表述為ω>ckx(其中ky可以假設為給定kx的任意值)。因此，對於一給定kx(由於激勵週期)，頻率波ω>ckx可在該基板101中自由傳播。對於一給定kx，頻率波ω<ckx可在該基板101中衰減而產生一全反射。因此，自然振動模式kx=π/a與頻率低於ω=cShear π/a可從該基板101完全反射。如果這些模式的頻率也落入該PnC結構的該帶隙，他們也可從該PnC反射並將受困於BEOL PnC金屬層111與該基板101之間，以達到垂直約束。
第1F圖及第1G圖為一二維PnC的頻帶的圖式。第1F圖為說明一二維PnC頻帶139，例如7到10GHz，其在第1G圖中被繪示為一不可簡化布裡淵區(Brillouin Zone；IBZ)圖。此外，第1F圖顯示了X-M中其他頻段的部分帶隙141及143。
第1H圖顯示了感測RBT 105、驅動RBT 107、以及固體金屬層145以形成一一維(1D)PnC結構。第1I圖
顯示了一單細胞單元，其具有一寬度a以及一高度b，並包括金屬層145(例如銅)以及該介電層113及115。
如第1J圖所示，一一維PnC結構可無需終端閘極(termination gate)(例如第1A圖中的RBT 109)，而為高頻段的該聲能量147提供更有效的約束。然而，位於感測閘極的該信號可能較弱。
第1K及1L圖為一一維PnC中的頻段帶隙的圖式。第1K圖顯示了在一K空間中沿著該X-M方向的多個局部帶隙149，其對應以及ky，假設數值從0到，其中，a和b對應第1I圖的該細胞單元的尺寸。第1L圖所示的是包括該帶隙149的一對應的IBZ圖。
第1M圖為一一維PnC的俯視圖，其包括直接設於兩組驅動RBT 107之間的一對感測RBT 105上方的該閘極介電間隔125。該感測方案改善了感測閘極的信號。
第1N圖包括RBT的電性連接配置的示意說明圖。例如，對於一RBT 151，一DC與RF信號的組合153可施加至一閘極終端155，而S/D終端157/159可連接至一共同接地端。另外，對於一RBT 161，一直流(DC)閘極信號163可施加至一閘極終端165，且一DC與RF信號的組合167可施加至該汲極終端(或源極)，而該源極終端(或汲極)可接地。此外，對於一RBT 169，一直流閘極信號171可施加至一閘極終端173，而一DC與RF信號的組合175可施加至S/D終端。各個RBT的尺寸與電性連接可表示該RBT作為一感測RBT、一驅動RBT、或一終端RBT的功能。
本發明的實施例可達成多種技術功效，包括利用壓電材料作為一IC裝置中的RBT內的一閘極介電以產生並感測高品質的更高頻率的信號。此外，這些實施例適用於各種工業應用，例如，微處理器、智慧手機、手機、機上盒、DVD燒錄機及播放機、汽車導航機、印表機及週邊、網路及電信裝置、遊戲系統、數位相機、或其他利用邏輯或高電壓技術節點的裝置。因此，本發明具有各種類型的高整合半導體裝置的產業利用性，包括使用SRAM單元的裝置(例如液晶顯示器(LCD)驅動器、數位處理器等)，尤指28奈米及其上下技術節點的裝置。
在前述的描述中，本發明結合參考具體的示例性實施例予以描述。然而，需明確的是，在不悖離本披露的精神及範圍的前提下，即如本發明的專利範圍，可做出不同的修改以及變化。因此，該說明書以及附圖均被視為是說明性的，而非限定性的。需瞭解，本發明能夠使用各種其他的組合及實施例，並能夠在本發明的概念所表述的範圍內進行任意的變更或修改。
Claims (20)
- 一種形成積體電路裝置之方法，該方法包括：形成包含多個感測RBT與驅動RBT的諧振體電晶體(RBT)於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT直接位於兩組驅動RBT之間；形成通過層間介電層分隔的多層金屬層於該RBT上方；以及形成通孔以通過該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：形成一壓電介電層於該半導體層中的源極/汲極(S/D)區域的上方並相鄰於各該介電間隔。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該金屬層為固體層並形成一一維聲子晶體。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：分隔該金屬層以形成一二維聲子晶體。
- 如申請專利範圍第4項所述的方法，還包括：形成相鄰於該驅動RBT的一組終端RBT。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：連接一直流(DC)閘極電壓至各該感測RBT的一閘極，以於該感測RBT中產生一反轉狀態；以及連接一直流電壓與一射頻(RF)信號的一組合至該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該RF信號的一相反相位。
- 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，該直流閘極電壓為一N型RBT的一正直流電壓以及一P型RBT的一負直流電壓。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：連接一直流電壓至各該驅動BRT的一閘極；以及連接一射頻信號至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
- 一種積體電路裝置，包括：包含多個感測RBT與驅動RBT的諧振體電晶體(RBT)，其位於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT直接位於兩組驅動RBT之間；多層金屬層，其通過層間介電層分隔並位於該RBT上方；以及通孔，其通過該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層。
- 如申請專利範圍第9項所述的積體電路裝置，還包括：一壓電介電層，其位於該半導體層中的源極/汲極(S/D)區域的上方並相鄰於各該介電間隔。
- 如申請專利範圍第9項所述的積體電路裝置，其中，該金屬層為固體層並形成一一維聲子晶體。
- 如申請專利範圍第9項所述的積體電路裝置，其中，該金屬層是分段的，以形成一二維聲子晶體結構。
- 如申請專利範圍第12項所述的積體電路裝置，還包括：一組終端RBT，其相鄰於該驅動RBT。
- 如申請專利範圍第9項所述的積體電路裝置，還包括：一直流(DC)閘極電壓，其連接至各該感測RBT的一閘極，以於該感測RBT中形成一反轉狀態；以及一直流電壓與一射頻信號的一組合，其連接至該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
- 如申請專利範圍第14項所述的積體電路裝置，其中，該直流閘極電壓為連接至一N型RBT的一正直流電壓源以及連接至一P型RBT的一負直流電壓源。
- 如申請專利範圍第9項所述的積體電路裝置，還包括：一直流電壓，其連接至各該驅動RBT的一閘極；以及一射頻信號，其連接至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
- 一種形成積體電路裝置之方法，該方法包括：形成包含多個感測RBT與驅動RBT的諧振體電晶體(RBT)於一半導體層的一上表面上，各該RBT包括一壓電閘極介電層、一閘極、以及位於該壓電閘極介電層的相對側上與閘極上的一介電間隔，其中，至少一對感測RBT為直接設於兩組驅動RBT之間；形成一鐵電或反鐵電壓電介電層於該半導體層中的源極/汲極(S/D)區域的上方並相鄰於各該介電間隔；形成通過層間介電層分隔的多層金屬層於該RBT上方；形成通孔以通過位於該RBT上方的一介電層連接該RBT至一金屬層；連接一直流(DC)電壓至各該感測RBT的一閘極，以於該感測RBT中形成一反轉狀態；以及連接一直流電壓與一射頻(RF)信號的組合至該感測RBT的一源極終端、一汲極終端、或上述兩者的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該射頻信號的一相反相位。
- 如申請專利範圍第17項所述的方法，還包括：連接一直流電壓至各該驅動RBT的一閘極；以及連接一射頻信號至該閘極或至一源極終端、一汲極終端、或上述的組合，其中，該射頻信號的一相位為一相鄰RBT的該RF信號的一相反相位。
- 如申請專利範圍第17項所述的方法，還包括：分隔該金屬層以形成一二維聲子晶體；以及形成相鄰於該驅動RBT的一組終端RBT。
- 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中，該金屬層為固體層並形成一一維聲子晶體。
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2017
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