用于电且机械连接的单片集成晶体管和MEMS/NEMS器件的结构和方法

摘要

本公开涉及包括NEMS/MEMS机械及关联电路的器件。该电路包括至少一个用来(i)驱动NEMS/MEMS机械和/或(ii)接收NEMS/MEMS机械运行反馈的晶体管，优选为JFET。晶体管（如JFET）和NEMS/MEMS机械被单片集成以增强信号转换和处理。由于混合集成减小寄生和失配，单片集成优选采用混合集成（如使用引线键合、倒装芯片接触键合等）。在一例中，JFET被直接集成到MEMS机械中，即以SOI MEMS悬臂梁的形式，形成传感与电子集成之间紧凑的集成。当连接到JFET的悬臂梁被静电驱动时；其运动直接影响JFET中流过单片集成导电路径（例如线径、通孔等）的电流。在一例中，根据本发明的器件实现在2μm厚SOI交叉梁中，其具有MoSi₂接触金属化以最小化应力并形成欧姆接触。在该例中，MEMS悬臂梁的吸引电压是21V，JFET的夹断电压是–19V。

主权项

一种包括集成的NEMS/MEMS机械和JFET结构的器件，包括：第一绝缘层，其限定：(i)所述器件的主平面；和(ii)在所述主平面上的任何给定点处垂直于所述主平面的横向方向；以及第一半导体层；其中：所述第一半导体层和所述第一绝缘层被单片地集成为堆叠结构；所述堆叠结构包括第一NEMS/MEMS区域；所述堆叠结构的所述第一NEMS/MEMS区域被构建、连接、定尺寸、成形和/或放置成第一NEMS/MEMS机械运行，所述第一NEMS/MEMS机械包括第一移动部件；所述半导体层包括第一主表面和第二主表面，其在横向方向上间隔开；所述第一半导体层包括第一JFET结构；所述第一JFET结构包括：以下的JFET区域：源极区域、漏极区域、第一栅极区域和导电沟道区域；所述第一JFET的这些JFET区域整体延伸穿过所述第一半导体层的横向尺度；x型是第一掺杂类型(p或n型)；y型是第二掺杂类型(p或n型)；所述第一JFET结构的导电沟道区域被x型掺杂并且所述第一栅极被y型掺杂到一定程度，以使得在所述器件运行期间：(i)所述第一JFET结构的所述导电沟道将形成耗尽部分和未耗尽部分；以及(ii)所述耗尽部分，如由运行条件所确定地，将夹断所述第一JFET结构的所述导电沟道；所述第一JFET被电连接到所述第一NEMS/MEMS机械；所述绝缘层是电绝缘的，以使得在所述器件运行期间在所述绝缘层中没有电流流动。