相变开关设备的制作方法

本申请涉及相变开关设备，并且涉及操作相变开关设备的方法。

背景技术：

1、针对使用高频的射频(rf)应用(诸如雷达感测和根据5g标准的移动通信)的技术要求正在增加。特别地，将要求与最先进的cmos开关相比已经改进了特性的开关以符合未来的需求。相变开关被认为是用于切换rf信号的有潜力候选。这样的相变开关使用相变材料(pcm)，其通常在结晶相态中展示出比在非晶相态中更高的导电性。通过改变相变材料的相态，包括此类材料的开关设备可以被导通或关断。

2、例如，为了将相态从非晶变化到结晶，通常使用加热器加热相变材料来引起结晶化。这种通过引起结晶化实现的导通也被称为设置操作。在设置操作中，例如，以相变材料的温度高于其结晶化温度(通常约为250℃)但是低于融化温度(通常在600℃到900℃的范围内)的方式致动加热器。选择由加热器引起的加热脉冲的长度，使得存在于pcm中的任意非晶区可以重新生长为结晶相态。

3、当关断切换设备时(也被称为重置操作)，以pcm的温度升高至高于融化温度(例如高于大约600℃到900℃)的方式致动加热器，之后较为快速地冷却以将相变材料冻结为非晶态。加热器(在本文中也被称为加热器设备)通常是由薄膜导电层(例如钨)制成的电阻性加热器，并且用于产生具有限定轮廓的局部温度梯度，以在结晶态与非晶态之间改变相变材料。

4、适用于这样的相变开关的合适相变材料包括碲化锗(gete)或锗锑碲(gesbte，通常被称为gst)，并且加热器可以由类似于多晶硅或钨的材料制成。

5、当例如在天线调谐应用中使用时，相变开关用于例如在ghz范围内切换射频信号。天线调谐应用需要的实际rf电压可以高达100v。由于加热器与pcm之间的高电容性耦合，所以难以设计能够利用接地加热器承受这样的电压的pcm设备，这引起跨pc材料的不均匀电压分布并且因此降低了电压处理。附加地，由于经由堆叠中的第一加热器到地的泄漏路径，堆叠若干开关将不会如所需按比例放大电压处理。

技术实现思路

1、提供了如权利要求1或4中所限定的相变开关设备以及如权利要求16中所限定的方法。从属权利要求限定了其他实施例。

技术特征：

1.一种相变开关设备，包括：

2.根据权利要求1所述的相变开关设备，其中所述第二相变开关的所述第一开关端子(ta)被电耦合到所述第一相变开关的所述第二开关端子(tb)。

3.根据权利要求1或2所述的相变开关设备，还包括致动设备(20)，所述致动设备(20)被配置为：

4.一种相变开关设备，包括：

5.根据权利要求4所述的相变开关设备，其中级i，i＝n…2的至少一个相变开关的所述第二开关端子(tb)被耦合到级i-1的相变开关的第一开关端子(ta)。

6.根据权利要求5所述的相变开关设备，其中级i，i＝n…2的每个相变开关的所述第二开关端子(tb)被耦合到级i-1的相变开关的第一开关端子(ta)。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的相变开关设备，其中对于每个级i，i＝n-1…1，相变开关的数目等于或大于级i+1中的相变开关的数目。

8.根据权利要求7所述的相变开关设备，其中对于至少一个级i，i＝n-1…1，相变开关的所述数目等于在级i+1中的相变开关的数目。

9.根据权利要求8所述的相变开关设备，其中对于每个级i，i＝n-1…1，相变开关的所述数目等于在级i+1中的相变开关的数目。

10.根据权利要求4至6中任一项所述相变开关设备，还包括致动设备(20)，所述致动设备(20)被配置为在导通状态与关断状态之间切换所述相变开关。

11.根据权利要求10所述的相变开关设备，其中在所述相变开关设备的关断状态中，级i，i＝n…2的每个相变开关的所述加热器设备(11)通过级i-1的至少一个相变开关从所述致动设备(20)和/或地和/或参考电势中解耦。

12.根据权利要求10或11所述的相变开关设备，其中为了将所述相变开关设备的状态从关断切换到导通，所述致动设备被配置为改变在级1中开始并且在级n中结束的相变开关的状态。

13.根据权利要求4至12中任一项所述的相变开关设备，其中在至少一个级i，i＝n-1…2中，所述相变开关被分为m组，m>＝1,每组包括k个相变开关，k>＝1，其中对于每个组：

14.根据权利要求4至13中任一项所述的相变开关设备，其中在至少一个级i，i＝n-1…2中，级i的至少一个相变开关的所述第一加热器端子被耦合到级i-1的相变开关的第一开关端子(ta)，级i的至少一个另一相变开关的所述第二加热器端子被耦合到级i-1的相变开关的第一开关端子(ta)，以及级i的没有被耦合到级i-1的相变开关的第一开关端子(ta)的所有相变开关的第一加热器端子和第二加热器端子与级i的相变开关的另一第一加热器端子或第二加热器端子耦合。

15.根据权利要求4至14中任一项所述的相变开关设备，包括权利要求1至3中任一项的至少一个相变开关设备，其中权利要求1至3中任一项的每个相变开关设备的所述第一相变开关是级i，i＝n…2的相变开关，并且权利要求1至3中任一项所述的相应相变开关设备的所述第二相变开关是级i-1的相变开关。

16.一种用于制造相变开关设备的方法，包括：

技术总结提供了一种相变开关设备，包括：包括相变材料的第一相变开关、被布置为加热相变材料的加热器设备、被电耦合到相变材料的第一开关端子、被电耦合到相变材料的第二开关端子、被电耦合到加热器的第一加热器电源端子和被电耦合到加热器的第二加热器电源端子、包括相变材料的第二相变开关、被布置为加热相变材料的加热器设备、被电耦合到相变材料的第一开关端子、被电耦合到相变材料的第二开关端子、被电耦合到加热器的第一加热器电源端子和被电耦合到加热器的第二加热器电源端子，其中第二相变开关的第一开关端子被电耦合到第二相变开关的第一加热器电源端子。技术研发人员：S·斯罗伊茨因,V·索罗姆克,D·海斯,C·布茨科夫,J·布劳米勒受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6