本申请涉及相变材料(pcm)开关器件(有时也称为相变开关器件)和对应方法。
背景技术：
1、使用高频的射频(rf)应用(诸如根据5g标准的雷达感测和移动通信)的技术要求正在提高。特别地，与最先进的cmos开关相比，需要具有改进特性的开关来满足未来的需求。相变开关被认为是用于切换rf信号的有前途的候选者。这种相变开关使用相变材料(pcm)，该pcm通常在结晶相状态下比在非晶相状态下表现出更高的电导率。通过改变相变材料的相状态，可以导通和截止包括这种材料的开关器件。
2、例如，为了将相变状态从非晶态变为结晶态，通常采用加热器来加热相变材料，从而导致结晶。这种通过导致结晶而导通的操作也称为置位操作。在置位操作中，加热器被致动以使得相变材料的温度高于其结晶温度(通常约为250℃)，但低于熔化温度(例如，通常在600℃至900℃的范围内)。由加热器导致的加热脉冲的长度被选择为使得pcm中存在的任何非晶部分都可以重新生长为结晶相状态。
3、当截止开关器件(也称为复位操作)时，加热器被致动以使得pcm的温度升高到熔化温度以上(例如，约600℃至900℃以上)，然后进行相对快速的冷却，以将相变材料或其至少一部分冻结为非晶状态。
4、用于这种相变开关的合适的相变材料包括碲化锗(gete)或碲化锗锑(gesbte，通常称为gst)，并且加热器可以由如多晶硅或钨等材料制成。
5、与现有技术的cmos rf开关相比，pcm开关器件具有优异的射频性能。特别地，主要品质因数(导通电阻和截止电容的乘积)从cmos rf开关的约80fsec显著地降低到pcm开关器件的20fsec以下。
6、特别地，在如天线调谐等应用中需要低截止电容，因为包括这样的开关的调谐网络的谐振模式可能会在高操作频率下对天线特性产生不利影响。
7、例如，当出于调谐目的，这样的pcm开关串联耦合到具有电感l的电感器时，开关的截止状态电容coff在频率处产生串联谐振。该谐振频率必须通过最小化电感值l或最小化coff而移动到相应系统(例如，射频天线)的操作频率范围之外的值。后一种选项是优选的，因为它在选择系统的调谐元件、特别是其电感方面提供了更高的自由度。
技术实现思路
1、提供了一种根据本公开实施例1所述的相变材料开关器件和一种根据本公开实施例14所述的方法。其他实施例限定了另外的实施例。
2、根据一个实施例，提供了一种相变材料开关器件，该相变材料开关器件包括：
3、相变材料，以及
4、加热器件，包括热耦合到相变材料的晶体管，
5、其中晶体管被配置为被控制以：
6、在第一状态下至少部分地开启，其中电流被施加到所述晶体管以加所述相变材料，并且
7、在第二状态下在所述加热器件(12)的加热阶段之外关断。
8、根据另一实施例，提供了一种操作相变材料开关器件的方法，该相变材料开关器件包括相变材料以及包括热耦合到相变材料的晶体管的加热器件，该方法包括：
9、通过将所述晶体管设置为第一状态来切换相变材料开关器件的状态，在所述第一状态中所述晶体管至少部分地接通并且通过所述加热器件提供电流以用于加热所述相变材料，并且
10、将所述晶体管设置为第二状态，在所述第二状态中所述晶体管在所述加热器件的加热阶段之外被关断。
11、上述概述仅旨在对一些实施例进行简要概述，而不应当被解释为以任何方式进行限制，因为其他实施例可以包括与上述实施例不同的特征。
1.一种相变材料开关器件(10)，包括：
2.根据权利要求1所述的相变材料开关器件，其中所述晶体管包括mosfet。
3.根据权利要求1或2所述的相变材料开关器件(10)，其中所述晶体管包括至少部分地设置在形成在衬底(90；1701)中的至少一个沟槽中的晶体管。
4.根据权利要求3所述的相变材料开关器件(10)，其中所述晶体管的一个或多个控制电极(92a，92b)被设置在所述至少一个沟槽中。
5.根据权利要求4所述的相变材料开关器件(10)，其中所述一个或多个控制电极(92a，92b)被电隔离材料(1200，1800，1900)包围。
6.根据权利要求5所述的相变材料开关器件，其中所述电隔离材料(1200，1800，1900)从所述衬底(90；1701)的表面延伸至一深度，该深度至少是下部和所述一个或多个控制电极(92a，92b)距所述衬底(90；1701)的所述表面的深度的1.3倍。
7.根据权利要求5或6中所述的相变材料开关器件，其中所述一个或多个控制电极(92a，92b)下方的所述电隔离材料(1200；1800；1900)的宽度，大于包围所述一个或多个控制电极(92a，92b)的所述电隔离材料(1200；1800；1900)的宽度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的相变材料开关器件(10)，其中所述沟槽形成在通过电绝缘体层与块状衬底隔开的半导体层中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的相变材料开关器件(10)，其中在顶视图中，在所述第二状态下引起第二电阻的所述晶体管的一部分(40)部分覆盖与所述相变材料(11)相同的区域，并且与具有较低电阻的所述一部分(40)相邻的接触区域在所述相变材料开关器件(10)的关断状态下、在所述相变材料(11)的非晶区域覆盖的区域之外和/或与电耦合到所述相变材料(11)的至少一个电导体(13a，13b)位于相同的区域。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的相变材料开关器件(10)，还包括至少一个电导体(13a，13b)，所述至少一个电导体(13a，13b)与所述相变材料(11)电耦合，其中由所述加热器件引起的电容在第二状态中比在第一状态中低。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的相变材料开关器件(10)，其中所述加热器件与所述相变材料(11)相邻设置，并且通过所述加热器件与所述相变材料(11)之间的电隔离材料(20)与所述相变材料(11)隔开。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的相变材料开关器件(10)，还包括在被配置为控制所述晶体管的驱动器与所述晶体管之间的高欧姆网络(2001)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的相变材料开关器件(10)，包括与所述加热器件串联耦合的另一器件(2100)，其中所述另一器件能够被关断。
14.一种操作相变材料开关器件(10)的方法，所述相变材料开关器件(10)包括相变材料(11)，以及加热器件(1200)，所述加热器件包括热耦合到所述相变材料(11)的晶体管，所述方法包括：
15.根据权利要求13所述的方法，还包括向所述相变材料开关器件(10)提供射频信号。
