本發(fā)明大體上關(guān)于用于共振三維晶體管。更具體地說(shuō)，本發(fā)明關(guān)于mems為基礎(chǔ)的共振finfet。

背景技術(shù)：

高q濾波器可用于建立振蕩器，是通過(guò)將其并入正回授回路并以放大器提供適當(dāng)增益來(lái)達(dá)成。此“q”是指“品質(zhì)”因子，屬無(wú)次元參數(shù)，描述振蕩器的欠阻尼程度，特征化共振器相對(duì)于其中心頻率的帶寬；q愈高，則相對(duì)于此共振器儲(chǔ)能的能量損失率愈低(阻尼愈低)；q愈高則阻尼愈低(能量損失愈低)。

此類(lèi)振蕩器是當(dāng)作信號(hào)源用于通訊系統(tǒng)及模擬電子器件。也可當(dāng)作頻率源用于數(shù)字電子器件。

高q濾波器也在通訊系統(tǒng)中用于選擇特定波段與通道、消除干擾因素、抑制亂真?zhèn)鬏?，以及許多其它用途。濾波器的質(zhì)量因子q愈高，其就不同通道與波段提供的選擇性愈好，就此類(lèi)濾波器所建構(gòu)的振蕩器而提供的相位噪聲與抖動(dòng)也愈低。

現(xiàn)有解決方案包括可達(dá)到數(shù)十ghz頻率者，但缺點(diǎn)在于低質(zhì)量因子(q<50)。其它現(xiàn)有解決方案在升高ghz頻率方面非常有挑戰(zhàn)性。在其它現(xiàn)有解決方案需要額外的制作步驟，這可能影響到良率，及/或?qū)е聼犷A(yù)算受限。

因此，對(duì)于沒(méi)有上述缺點(diǎn)的高q濾波器持續(xù)存在需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通過(guò)在一態(tài)樣中提供一種mems為基礎(chǔ)的共振finfet(rft)的制作方法，得以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且提供附加優(yōu)點(diǎn)。本方法包括在finfet的feol制作期間，于半導(dǎo)體襯底的表面上形成聲共鳴空腔，以及在制作該finfet之后，就該finfet形成互連結(jié)構(gòu)。本方法更包括在形成該互連結(jié)構(gòu)期間，使用該互連結(jié)構(gòu)的材料形成聲子晶體，以及于該聲子晶體與該半導(dǎo)體襯底間約束該聲共鳴空腔，建立共振finfet。

根據(jù)另一態(tài)樣，一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底、耦接至該半導(dǎo)體襯底的多個(gè)鰭片、在該多個(gè)鰭片上的多個(gè)finfet、用于該多個(gè)finfet的共柵極、在該半導(dǎo)體襯底上的介電層、以及在該多個(gè)finfet上面的互連結(jié)構(gòu)，該介電層圍繞空腔且該半導(dǎo)體襯底通過(guò)全內(nèi)反射提供該空腔的底端約束，該互連結(jié)構(gòu)包括用以將該空腔中的聲能約束的至少一個(gè)聲子晶體，包括合夾于兩個(gè)介電層間的該空腔及至少一個(gè)金屬層。

本發(fā)明的這些及其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)經(jīng)由以下本發(fā)明各項(xiàng)態(tài)樣的詳細(xì)說(shuō)明，搭配附圖，將會(huì)變?yōu)轱@而易見(jiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的mems為基礎(chǔ)的共振finfet(rft)的底端部分的一項(xiàng)實(shí)施例的三維立視圖，該底端部分包括主體半導(dǎo)體襯底、耦接至該半導(dǎo)體襯底的多個(gè)鰭片、及將該多個(gè)鰭片的中心(通道)部分圍繞的共柵極，各鰭片亦包括源極與漏極。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖，其展示從源極觀點(diǎn)來(lái)看圖1中rft接地的底端部分、以直流偏壓充當(dāng)射頻(rf)接地的柵極、及施加有直流電壓與rf信號(hào)兩者的漏極的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖，其展示從漏極觀點(diǎn)來(lái)看圖1中rft接地的底端部分、以直流偏壓充當(dāng)射頻(rf)接地的柵極、及施加有直流電壓與rf信號(hào)兩者的源極的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖，其展示圖1中rft的底端部分、有rf接地的柵極、及都施加有共同直流電壓與rf信號(hào)的源極與漏極的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的跨布部分rft結(jié)構(gòu)的共柵極取看的截面圖，該部分rft結(jié)構(gòu)包括圖1的上面有互連結(jié)構(gòu)的底端部分，該互連結(jié)構(gòu)包括三個(gè)介電層，這三層的一層比另兩層更厚，并且穿插有三個(gè)金屬化層。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的rft的聲子晶體(pnc)的一項(xiàng)實(shí)施例的截面圖，圖5的部分rft結(jié)構(gòu)是rft的另一部分，該pnc包括圖5的主體半導(dǎo)體襯底、包裝于介電材料中的空腔、及多個(gè)金屬化層，該等金屬化層各包括金屬線，各金屬線是該pnc的單元胞。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣，繪示圖6的單元胞的一項(xiàng)實(shí)施例，金屬線由介電質(zhì)圍繞所有側(cè)邊。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的pnc的一項(xiàng)實(shí)施例的截面圖，該pnc包括圖5的主體半導(dǎo)體襯底、包裝于穿插有金屬化層的介電材料中的空腔，各金屬層的形式為金屬板。

圖9根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣，繪示圖5的結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例，其展示具有完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)/感測(cè)的rft的鰭片群組，該等群組包括具有奇數(shù)個(gè)鰭片及相反信號(hào)極性的群組，一個(gè)群組充當(dāng)驅(qū)動(dòng)器且另一群組充當(dāng)傳感器，是由具有偶數(shù)個(gè)鰭片的未作用隔離群組分開(kāi)。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的rft的一項(xiàng)實(shí)施例的電路圖，該rft包括相反極性驅(qū)動(dòng)finfet對(duì)及感測(cè)對(duì)，該感測(cè)對(duì)的漏極電接地，并且該共柵極有直流偏壓充當(dāng)rf接地。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的與圖10的rft類(lèi)似的rft的一項(xiàng)實(shí)施例的電路圖，差別在于電接地的隔離finfet是置放于感測(cè)對(duì)與驅(qū)動(dòng)對(duì)之間。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的跨布水平rft周期的截面圖，其展示各種頻率下不同應(yīng)力與應(yīng)變的一項(xiàng)實(shí)施例，一陰影代表柵極區(qū)的擠壓且一陰影代表其拉抻，實(shí)體可能出現(xiàn)的只有一種陰影。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的態(tài)樣及特定特征、優(yōu)點(diǎn)、及其細(xì)節(jié)是引用附圖所示的非限制性實(shí)施例于下文更完整闡釋。省略眾所周知的材料、制作工具、處理技巧等說(shuō)明以避免非必要地混淆本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。然而，應(yīng)該了解的是，詳細(xì)說(shuō)明及特定實(shí)施例雖然指出本發(fā)明的態(tài)樣，仍?xún)H以說(shuō)明方式來(lái)提供，并且非是作為限制。本發(fā)明概念的精神及/或范疇內(nèi)的各種取代、修改、新增及/或配置經(jīng)由本發(fā)明對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)。

本說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求各處的近似語(yǔ)言于本文中使用時(shí)，可套用來(lái)修飾任何定量表征，可許可改變此定量表征，但不會(huì)改變與其有關(guān)的基本功能。因此，一或多個(gè)諸如“約”的用語(yǔ)所修飾的值并不受限于指定的精確值。在一些實(shí)例中，該近似語(yǔ)言可對(duì)應(yīng)于儀器測(cè)量該值時(shí)的精確度。

本文所使用的術(shù)語(yǔ)用途只是說(shuō)明特定實(shí)施例并且無(wú)意于限制本發(fā)明。如本文中所用，單數(shù)形式“一”、“一種”、“一個(gè)”、以及“該”的用意在于同時(shí)包括復(fù)數(shù)形式，上下文另有所指除外。將再理解術(shù)語(yǔ)“包含”(以及包含的任何形式，如單數(shù)的“包含”和動(dòng)名詞的“包含“)、“具有”(以及具有的任何形式，如單數(shù)的“具有”和動(dòng)名詞的“具有”)、“包括”(以及包含的任何形式，如單數(shù)的“包括”和動(dòng)名詞的“包括”)、“含有”(以及包含的任何形式，如單數(shù)的“含有”和動(dòng)名詞的“含有”)為開(kāi)放式連接動(dòng)詞。因此，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一或多個(gè)步驟或組件的方法或裝置處理那些一或多個(gè)步驟或組件，但不受限于僅處理那些一或多個(gè)步驟或組件。同樣地，“包含”、“具有”、“包括”或“含有”一或多個(gè)特征的方法的步驟或裝置的組件具備那一或多個(gè)特征，但不限于僅具備那一或多個(gè)特征。此外，以特定方式予以配置的裝置或結(jié)構(gòu)以至少那方式予以配置，但也可用未列示的方式予以配置。

“連接”一詞于本文中使用時(shí)，若是在指稱(chēng)為兩個(gè)實(shí)體組件時(shí)使用，意為介于該兩個(gè)實(shí)體組件之間的直接連接。然而，“耦接”一詞可意為直接連接或通過(guò)一或多個(gè)中間組件的連接。

“可”及“可以是”等詞于本文中使用時(shí)，指出一組狀況中出現(xiàn)的可能性；是否具備指定屬性、特性或功能；及/或通過(guò)表達(dá)與修飾過(guò)的動(dòng)詞相關(guān)的能力、功能或可能性其中一或多者來(lái)修飾另一動(dòng)詞。因此，“可”及“可以是”在使用時(shí)，指出修飾過(guò)的用語(yǔ)明顯適當(dāng)、可用，或適用于指示的容量、功能或用途，同時(shí)還考慮在一些狀況下，修飾過(guò)的用語(yǔ)有時(shí)可能不適當(dāng)、可用，或適用。舉例而言，在一些狀況下，事件或容量會(huì)是在意料之中，而在其它狀況下，該事件或容量并不會(huì)出現(xiàn)，這樣的區(qū)別是通過(guò)“可”及“可以是”等用語(yǔ)來(lái)獲得。

于本文中使用時(shí)，除非另有指明，“約”一詞若配合諸如測(cè)量結(jié)果、尺寸等使用，意為此值加或減百分之五的可能變動(dòng)。同樣地，除非另有指明，就一方法的部分，本文中所述半導(dǎo)體制作的給定態(tài)樣可使用現(xiàn)有的程序及技巧來(lái)完成，就半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的說(shuō)明，可包括適用于環(huán)境的現(xiàn)有材料。

下文引用為易于了解未依比例繪示的附圖，其中各個(gè)不同圖中所用相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似組件。

本發(fā)明的cmos共振體晶體管(rbt)是作為cmos前段(feol)與后端(beol)制程的整合部分而實(shí)施的未釋離mems共振器，不用任何額外釋離或鈍化步驟。其制作就像商用cmos制程中的任何正規(guī)fet一樣。少了釋離步驟及額外的后處理，cmosrbt不損及cmos制程的良率或rbt本身。此外，作為無(wú)氣隙的未釋離裝置，其是固有地包封于cmos晶粒中，而且不需要任何特殊封裝或氣密封。

本發(fā)明的cmosrbt合并位于cmos制程feol層中的機(jī)械共振腔。此rbt共振腔是自頂端起，通過(guò)cmos制程的金屬與介電性beol所形成的1d(維)、2d或3d聲子晶體(pnc)來(lái)界定。起自cmos主體晶圓的全內(nèi)反射是用于自底端起達(dá)到能量約束，其與該pnc一起界定空腔垂直維度。

feol層的圖型化是用于建構(gòu)達(dá)到水平能量約束的面內(nèi)反射體，并且界定此等水平空腔維度。本發(fā)明的cmosrbt將出自cmos技術(shù)的正規(guī)fet用于主動(dòng)fet感測(cè)。聲共鳴空腔中的機(jī)械應(yīng)力調(diào)制fet通道的遷移率，導(dǎo)致當(dāng)fet經(jīng)適當(dāng)偏壓時(shí)，外部電路出現(xiàn)小信號(hào)電流。cmosrbt是以靜電方式藉助cmosbeol中可得的mos電容器(或當(dāng)作電容器使用的正規(guī)fet)來(lái)驅(qū)動(dòng)。

mos電容器上(通過(guò)柵極電壓)的電荷調(diào)制造成此電荷誘發(fā)靜電壓的調(diào)制，并且誘發(fā)結(jié)構(gòu)中的機(jī)械應(yīng)力。

cmosrbt受惠于就cmos的feol可得的小關(guān)鍵尺寸，而且是固有地可調(diào)至ghz頻率。cmosrbt的尺寸也小到只有數(shù)微米，因此，并未占用太多晶粒面積。由于cmosrbt可在cmos晶粒的feol中直接得到，連至cmos電路的互連寄生相較于任何其它整合方案是最小。

cmosbeol中的聲子晶體(pnc)

聲子晶體是1d、2d或3d周期性結(jié)構(gòu)，特征在于其散布關(guān)系中的能隙。

當(dāng)彈性波以落在pnc能隙中的頻率入射到pnc上時(shí)，此類(lèi)波不會(huì)在pnc能隙中傳播，因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)沒(méi)有可支撐其傳播的特征模振動(dòng)模式。結(jié)果是，此類(lèi)波在pnc中按消逝方式衰減，導(dǎo)致入射波出現(xiàn)強(qiáng)反射。pncs就其能隙中的頻率充當(dāng)高反射率聲鏡。

若要建構(gòu)pnc，使用具有高聲阻抗(波應(yīng)力對(duì)位移速度的比率)的材料。

cmosbeol層件中可用的材料舉例而言，包括銅敷金屬、鎢、低k介電質(zhì)、二氧化硅、銅覆蓋層、蝕刻終止層、抗反射涂料等。

cmos-rft

本發(fā)明在一項(xiàng)態(tài)樣中，包括一種以商用cmosfinfet技術(shù)制作mems共振finfet晶體管(rft)的方法。

此rft包括在主體晶圓上以商用finfet技術(shù)流程制作有鰭片陣列的finfet。此晶圓可包括埋置型氧化物層(硅絕緣體或soi晶圓)。

此rft更包括柵極，舉例而言，柵極可以是多晶硅柵極、金屬柵極或取代金屬柵極(rmg)。此柵極亦可包括多個(gè)阻障與蝕刻終止層。此rft包括可以是高k介電質(zhì)、氧化物或任何絕緣體形式的柵極介電質(zhì)。

此等柵極、柵極介電質(zhì)及鰭片構(gòu)成rftfeol結(jié)構(gòu)。此rftfeol結(jié)構(gòu)在可于給定適當(dāng)轉(zhuǎn)導(dǎo)條件激發(fā)及感測(cè)的特定及離散自然共振頻率(特征頻率)下具有自然機(jī)械振動(dòng)模式(特征模)。對(duì)于此rftfeol結(jié)構(gòu)的一些自然振動(dòng)模式，可達(dá)到起自晶圓主體的全內(nèi)反射，導(dǎo)致其內(nèi)機(jī)械振動(dòng)能受到垂直約束。能量約束差的振動(dòng)rft模式會(huì)使質(zhì)量因子降低。特定振動(dòng)模式可通過(guò)使用適當(dāng)?shù)目臻g激發(fā)或驅(qū)動(dòng)圖型來(lái)選擇。

cmosfinfet制程中可得的beol金屬化層可經(jīng)圖型化以形成可將機(jī)械振動(dòng)約束至rftfeol結(jié)構(gòu)的1d、2d或3d聲子晶體。

cmos-rft激發(fā)

此等rft自然振動(dòng)模式是待以并入機(jī)械結(jié)構(gòu)本身中的機(jī)械應(yīng)力源來(lái)激發(fā)。介于柵極與源極/漏極間的電壓差在finfet電容中產(chǎn)生電荷，其誘發(fā)靜電力。此靜電力在rft結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。此rft柵極對(duì)源極/漏極電壓的調(diào)制造成電荷的調(diào)制，從而一起產(chǎn)生靜電力與機(jī)械應(yīng)力。

在后續(xù)說(shuō)明的特定實(shí)施例中，rft的所有鰭片全都共享相同的柵極。然而，本發(fā)明并不受限于此組態(tài)，因?yàn)榫兔芗b的鰭片陣列，目前finfet技術(shù)的主要限制便在于此。

cmos-rftfet感測(cè)

rftfeol結(jié)構(gòu)中的機(jī)械振動(dòng)是待由finfet主動(dòng)感測(cè)。若干(少于全都)rft鰭片是專(zhuān)用于主動(dòng)finfet感測(cè)。這些鰭片盡管與激發(fā)(驅(qū)動(dòng))鰭片共享其柵極，仍然就正規(guī)finfet操作使其源極與漏極區(qū)段適當(dāng)偏壓(飽和、線性及次臨限全都是可能的操作模式)，finfet漏極中有充分電流在流動(dòng)。rft鰭片中的應(yīng)力調(diào)制感測(cè)finfet通道中的載子遷移率。此調(diào)制產(chǎn)生流經(jīng)finfet的rf電流，其可通過(guò)外部電路輕易提取。

cmos-rft頂端約束

rftfeol層中的聲能約束是用于達(dá)到具有高質(zhì)量因子及低損失的自然機(jī)械共振模式。聲能應(yīng)該自圍繞rftfeol空腔的所有方向受到適當(dāng)約束。

起自rftfeol空腔頂端的聲能約束是通過(guò)聲子晶體(pnc)來(lái)達(dá)成，其是由beol金屬化層與介電質(zhì)所構(gòu)造，例如層間介電質(zhì)(ild)。1d、2d或3dbeolpnc的設(shè)計(jì)旨在令rftfeol空腔在關(guān)注的rft自然共振頻率附近具有部分或完全能隙。

此金屬化層舉例而言，可包括銅、鋁、鎢、鈦等。此等beol介電層舉例而言，可包括銅覆蓋層(ccl)、蝕刻終止層(esl)、擴(kuò)散阻障物(db)、抗反射涂料(arc)、以及舉例如sicoh、siocn、sicn、sioc、sin的低k介電質(zhì)。

mos-rft1dpnc

1dpnc的部分能隙調(diào)高到遠(yuǎn)高于2dpnc可達(dá)的頻率。此1dpnc由于僅受所涉及不同層的厚度所影響，因此亦較不受制程變異影響，而2dpnc除了層厚以外，還容易受面內(nèi)尺寸變異影響。

cmos-rft橫向約束

本發(fā)明的cmosrft舉例而言，可通過(guò)陡峭終止周期性鰭片陣列與柵極結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到橫向約束。材料特性中的陡峭不連續(xù)性在接口處造成大反射現(xiàn)象，容許將聲能約束于rftfeol空腔區(qū)域中。

通過(guò)全內(nèi)反射造成底端約束

主體晶圓是連續(xù)性且同構(gòu)型介質(zhì)；若與共振rft結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)比較，可近似無(wú)窮大。

主體晶圓的特征模正是平面波，線性分散關(guān)系為ω＝c|k|，其中c是主體晶圓中的波速(就縱向波與切變波兩者而言)，而|k|是由kx與ky所組成的總波向量的量值。具有某空間周期性的激發(fā)可迫使出現(xiàn)某一kx分量。就此例而言，得便利地寫(xiě)出主體中平面波的分散關(guān)系式：ω>ckx(其中就給定kx，ky可假設(shè)為任意值)。因此，就給定kx(由激發(fā)周期性所造成)，頻率為ω>ckx的波可在主體晶圓中自由傳播。

就給定kx而言，頻率為ω<ckx的波會(huì)在主體晶圓中按消逝方式衰減，導(dǎo)致自后者出現(xiàn)全反射。這種現(xiàn)象類(lèi)似于光學(xué)器件中的全內(nèi)反射。鰭片陣列若具有周期為a的周期性，則完全rft垂直堆棧的分散關(guān)系式在kx中會(huì)具有周期為kx＝2π/a的周期性。

對(duì)于rft的結(jié)構(gòu)化周期性，起自主體晶圓達(dá)到全內(nèi)反射的最高頻率出現(xiàn)于kx＝π/a，并且是通過(guò)ω＝cπ/a給定。由于切變波的速度就主體晶圓總是慢于縱向波的速度，此最高頻率受限于切變聲音速度。kx＝π/a對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)(本例中為鄰接的鰭片)的鄰接周期中必須有180^o異相的應(yīng)力。因此，應(yīng)力對(duì)應(yīng)于kx＝π/a且頻率低于ω＝cshearπ/a的自然振動(dòng)模式將會(huì)自主體晶圓完全反射。

此類(lèi)模式的頻率若同樣落入以上pnc結(jié)構(gòu)的能隙內(nèi)，則也將會(huì)自pnc反射，從而在介于beolpnc與主體晶圓間的feol層中遭截留，達(dá)到全垂直約束。

完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)/感測(cè)

如上所述，鄰接的鰭片中大部分自然振動(dòng)模式具有180度異相應(yīng)力，其可(通過(guò)全內(nèi)反射)完全反射自主體，還可落入1dpnc的部分能隙內(nèi)。

希望能夠致動(dòng)并感測(cè)此類(lèi)自然振動(dòng)模式。需要完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)與感測(cè)才能有效驅(qū)動(dòng)或感測(cè)此類(lèi)應(yīng)力分布。完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)與感測(cè)亦修整為共模噪聲，并且減少注入主體晶圓的rf信號(hào)。

在理想的情況下，完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)/感測(cè)方案會(huì)需要個(gè)別接觸rft陣列中鄰接的鰭片，用以路由安排完全差動(dòng)信號(hào)的正與負(fù)端點(diǎn)；現(xiàn)今大部分finfet技術(shù)禁止的設(shè)定。然而，使鰭片群組中的諸鰭片接觸在一起是有可能的。

完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)與感測(cè)在達(dá)成方面，亦可通過(guò)接觸奇數(shù)x個(gè)鰭片并將其連接在一起作為一個(gè)端點(diǎn)(例如正性者)，接著略過(guò)偶數(shù)y個(gè)鰭片(留下浮動(dòng)者或接地者)，然后接觸相同的奇數(shù)x個(gè)鰭片并且將其連接在一起作為相反極性端點(diǎn)(例如負(fù)性者)。

上述接觸方案就驅(qū)動(dòng)與感測(cè)將稱(chēng)為主動(dòng)-x-略過(guò)-y組態(tài)。交替極性鰭片的理想例子單純?yōu)橹鲃?dòng)-1-略過(guò)-0組態(tài)。這種是最有效率的驅(qū)動(dòng)組態(tài)，將會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生最高驅(qū)動(dòng)應(yīng)力。本例中驅(qū)動(dòng)或感測(cè)信號(hào)的周期變?yōu)?×(x+y)×a，其中a是鰭片的間距。此理想組態(tài)將具有驅(qū)動(dòng)/感測(cè)周期2a。x或y數(shù)目愈大，驅(qū)動(dòng)/感測(cè)方案變?yōu)楦鼪](méi)有效率；效率在這里指結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的應(yīng)力量。

此驅(qū)動(dòng)方案的效率可通過(guò)就周期為2×(x+y)×a(kx為傅利葉頻率變量)的驅(qū)動(dòng)空間分布進(jìn)行傅利葉級(jí)數(shù)展開(kāi)、以及考慮諧波在kx＝π/a時(shí)的振幅來(lái)判斷。

此主動(dòng)-3-略過(guò)-4組態(tài)是視為此分析的一實(shí)施例。此驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)具有2×7×a＝14×a的空間周期。下面表a列示空間kx諧波(以π/a為單位)及各諧波的對(duì)應(yīng)振幅。此驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的第7諧波精準(zhǔn)地對(duì)應(yīng)于kx＝π/a，并且相較于0.79的基波具有僅0.18的傅利葉系數(shù)。因此，所產(chǎn)生的應(yīng)力的振幅是就結(jié)構(gòu)可行性予以交換。

表a

共振頻率

不同rft振動(dòng)模式的共振頻率是通過(guò)特定鰭片維度及間距來(lái)設(shè)定，介于頻率與維度間的特定關(guān)系高度取決于鰭片幾何形態(tài)及振動(dòng)模式中的實(shí)際能量分布。

鑒于自45nm向下至7nm的鰭寬與自150nm至24nm的間距，自10ghz向上至100ghz分別可能就對(duì)應(yīng)的rft結(jié)構(gòu)獲得自然振動(dòng)模式。

鑒于上述，根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣，圖1是mems為基礎(chǔ)的共振finfet(rft)的底端部分100的一項(xiàng)實(shí)施例的三維立視圖，該底端部分包括主體半導(dǎo)體襯底102、耦接至該半導(dǎo)體襯底的多個(gè)鰭片104、及將該等鰭片的中心(通道)部分圍繞的共柵極106，各鰭片亦包括源極108與漏極110。

舉例而言，該起始結(jié)構(gòu)可使用已知程序及技術(shù)以習(xí)用的方式來(lái)制造。再者，除非另有說(shuō)明，本發(fā)明的制造程序的個(gè)別步驟可使用習(xí)知的程序與技巧來(lái)達(dá)成。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，襯底102可包括任何含硅襯底，其包括但不限于硅(si)、單晶硅、多晶si、非晶si、氣孔上覆硅(silicon-on-nothing；son)、硅絕緣體(soi)、或取代絕緣層上覆硅(sri)或硅鍺襯底及類(lèi)似者。襯底102可另外或反而包括各種隔離、摻雜及/或裝置特征。此襯底可包括其它合適的基本半導(dǎo)體，舉例而言，例如：晶體中的鍺(ge)、化合物半導(dǎo)體，諸如碳化硅(sic)、砷化鎵(gaas)，磷化鎵(gap)、磷化銦(inp)、砷化銦(inas)、及/或銻化銦(insb)或其組合；合金半導(dǎo)體包括gaasp、alinas、gainas、gainp、或gainasp或其組合。

此等鰭片可從主體襯底蝕刻而來(lái)，并且舉例而言，可包括上列與襯底有關(guān)材料的任一者。再者，此等鰭片中有一些或全部可包括(例如通過(guò)摻雜的)添加雜質(zhì)，使其成為n型或p型。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖112，其展示從源極114觀點(diǎn)來(lái)看圖1中rft接地的底端部分100、以直流偏壓充當(dāng)射頻(rf)接地的柵極116、及施加有直流電壓與rf信號(hào)兩者的漏極118的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖120，其展示從漏極122觀點(diǎn)來(lái)看圖1中rft接地的底端部分100、以直流偏壓充當(dāng)射頻(rf)接地的柵極124、及施加有直流電壓與rf信號(hào)兩者的源極126的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的一電路圖128，其展示圖1中rft的底端部分100、有rf接地的柵極130、及都施加有共同直流電壓與rf信號(hào)的源極132與漏極134的一項(xiàng)實(shí)施例。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的跨布部分rft結(jié)構(gòu)138的共柵極136取看的截面圖，該部分rft結(jié)構(gòu)包括圖1的上面有互連結(jié)構(gòu)140的底端部分100，該互連結(jié)構(gòu)包括三個(gè)介電層(142、144與146)，層142比另兩層更厚，并且穿插有三個(gè)金屬化層(148、150與152)。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的rft的聲子晶體(pnc)154的一項(xiàng)實(shí)施例的截面圖，圖5的部分rft結(jié)構(gòu)138是rft的另一部分，該pnc包括圖5的主體半導(dǎo)體襯底102、包裝于介電材料158中的空腔156、及多個(gè)金屬化層160，該等金屬化層各包括金屬線(例如：金屬線162)，各金屬線是該pnc的單元胞164。

圖7根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣，繪示圖6的單元胞164的一項(xiàng)實(shí)施例，金屬線162由介電質(zhì)158圍繞所有側(cè)邊。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的pnc168的一項(xiàng)實(shí)施例的截面圖，該pnc包括圖5的主體半導(dǎo)體襯底102、包裝于穿插有金屬化層174的介電材料172中的空腔170，各金屬層的形式為金屬板。

圖9根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣，繪示圖5的結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例，其展示具有完全差動(dòng)驅(qū)動(dòng)/感測(cè)的rft的鰭片群組，該等群組包括具有奇數(shù)個(gè)鰭片及相反信號(hào)極性的群組176與群組178，群組176充當(dāng)驅(qū)動(dòng)器且群組178充當(dāng)傳感器，是由具有偶數(shù)個(gè)鰭片的未作用隔離群組180分開(kāi)。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的rft182的一項(xiàng)實(shí)施例的電路圖，該rft包括相反極性驅(qū)動(dòng)finfet對(duì)184與186、及感測(cè)對(duì)188，該感測(cè)對(duì)的漏極190電接地，并且該共柵極192有直流偏壓充當(dāng)rf接地。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的與圖10的rft182類(lèi)似的rft194的一項(xiàng)實(shí)施例的電路圖，差別在于電接地的隔離finfet196是置放于感測(cè)對(duì)188與驅(qū)動(dòng)對(duì)184及186之間。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的一或多項(xiàng)態(tài)樣的跨布水平rft周期的截面圖，其展示各種頻率198下不同應(yīng)力與應(yīng)變的一項(xiàng)實(shí)施例，陰影200代表柵極區(qū)的擠壓且陰影202代表其拉抻，實(shí)體可能出現(xiàn)的只有一種陰影(例子204及206)。

在第一態(tài)樣中，以上揭示的是一種方法。本方法包括在finfet的feol制作期間，于半導(dǎo)體襯底的表面上形成聲共鳴空腔，以及在制作該finfet之后，就該finfet形成互連結(jié)構(gòu)。本方法更包括在形成該互連結(jié)構(gòu)期間，使用該互連結(jié)構(gòu)的材料形成聲子晶體，以及于該聲子晶體與該半導(dǎo)體襯底間約束該聲共鳴空腔，建立共振finfet。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，本方法舉例而言，更包括操作該共振finfet，該操作包括于共柵極施加電壓，使得該共柵極是射頻接地，于各源極與各漏極施加電壓使得該共柵極按照預(yù)定方式操作，以及于各源極及/或各漏極施加射頻信號(hào)。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，至少一個(gè)鰭片舉例而言，可以是驅(qū)動(dòng)鰭片，且至少一個(gè)其它鰭片舉例而言，可以是感測(cè)鰭片，以及該至少一個(gè)其它鰭片有射頻電流穿經(jīng)流動(dòng)。本方法舉例而言，更包括約束聲共鳴空腔中的聲能。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第一態(tài)樣的方法中約束空腔的聲能舉例而言，可包括在共柵極上面的互連結(jié)構(gòu)中制作(多個(gè))聲子晶體。在一項(xiàng)實(shí)施例中，本方法舉例而言，可更包括在該空腔的自然共振頻率附近產(chǎn)生能隙。在一項(xiàng)實(shí)施例中，產(chǎn)生該能隙舉例而言，可包括選擇若干聲子晶體。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第一態(tài)樣的方法中的預(yù)定方式舉例而言，可包括累積、耗盡及反轉(zhuǎn)其中一者。

在第二態(tài)樣中，以上揭示的是一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括半導(dǎo)體襯底、耦接至該半導(dǎo)體襯底的鰭片、在該等鰭片上的finfet、用于該等f(wàn)infet的共柵極、在該半導(dǎo)體襯底上的介電層、以及在該等f(wàn)infet上面的互連結(jié)構(gòu)，該介電層圍繞聲共鳴空腔且該半導(dǎo)體襯底通過(guò)全內(nèi)反射提供該空腔的底端約束，該互連結(jié)構(gòu)包括用以將該空腔中的聲能約束的(多個(gè))聲子晶體，包括合夾于兩個(gè)介電層間的該空腔及(多個(gè))金屬層。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，該等鰭片其中至少一者是驅(qū)動(dòng)鰭片且至少一個(gè)其它鰭片是感測(cè)鰭片，以及射頻電流在使用時(shí)流經(jīng)各感測(cè)鰭片。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的聲子晶體總數(shù)目舉例而言，可判定使用時(shí)該空腔的自然共振頻率附近的所欲能隙。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)舉例而言，可更包括介于該半導(dǎo)體襯底與該等f(wàn)infet間的介電層。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的共柵極舉例而言，可包括虛設(shè)柵極或金屬柵極。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的共柵極舉例而言，可包括(多個(gè))阻障層及/或(多個(gè))蝕刻終止層。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的(多個(gè))金屬層舉例而言，可包括通過(guò)介電材料分開(kāi)的金屬線。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的(多個(gè))金屬層舉例而言，可包括(多個(gè))金屬板。在一項(xiàng)實(shí)施例中，該(等)金屬板舉例而言，可具有約與該等鰭片的間距相等的寬度。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該等鰭片舉例而言，可陡峭地終止。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該等鰭片舉例而言，可包括(多個(gè))具有相同端點(diǎn)極性的相鄰鰭片群組。在一項(xiàng)實(shí)施例中，至少兩個(gè)鰭片群組舉例而言，可包括具奇數(shù)個(gè)主動(dòng)鰭片的第一群組以及具偶數(shù)個(gè)未作用鰭片的第二群組。

在一項(xiàng)實(shí)施例中，第二態(tài)樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的該等鰭片舉例而言，可包括(多個(gè))具有交替端點(diǎn)極性的驅(qū)動(dòng)鰭片群組、以及(多個(gè))具有交替端點(diǎn)極性的其它感測(cè)鰭片群組。

盡管本文中已說(shuō)明并且繪示本發(fā)明的數(shù)種態(tài)樣，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可用替代態(tài)樣來(lái)達(dá)成相同的目的。因此，隨附權(quán)利要求的用意在于涵蓋所有此類(lèi)屬于本發(fā)明真實(shí)精神與范疇內(nèi)的替代態(tài)樣。