[發(fā)明專利]包含可重構(gòu)電容器單元的直流-直流變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880015203.0
• 申請(qǐng)日: 2008-05-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101682252A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·H·克洛特威克;亨德里克·J·貝格弗爾德;弗雷迪·羅澤博姆;德克·雷夫曼;亞普·魯伊格羅克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/07
• 分類號(hào): H02M3/07;H01L27/08
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳 源;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直流-直流變換器。

通過(guò)引用的方式將EP05110488.3、PCT/IB/2006/054063 (PH001923EP1)以及EP06113955.6(PH005924EP1)的公開(kāi)整體并入本 申請(qǐng)。

背景技術(shù)

眾所周知，在(電容型)直流-直流變換器中，輸入電壓與輸出 電壓之比取決于該變換器的電容。

此外，眾所周知，電容器件的電容與電容器電極的面積、電容 器電極之間的電介質(zhì)材料的介電常數(shù)成正比例，并且與電容器電極之 間的距離成反比例。

溝槽電容器被廣泛用于增大由半導(dǎo)體芯片上的集成電路形成的 電子器件中所包含的電容器的電極面積。在溝槽電容器中，其電極由 基底(晶片)中預(yù)制的溝槽、凹槽或孔隙中沉積的導(dǎo)電層形成。例如， 可以通過(guò)局部蝕刻基底來(lái)形成孔隙或溝槽。已知存在具有這種特征的 密集陣列的產(chǎn)品。可以通過(guò)已知的沉積技術(shù)(例如，低壓化學(xué)汽相沉 積(LPCVD)或原子層沉積(ALD))來(lái)在所述孔隙中形成電極層。 導(dǎo)電層之間、以及導(dǎo)電層與基底之間通過(guò)介入其中的電介質(zhì)層相互電 絕緣。

以這種方式填滿的形成溝槽電容器的孔隙通常具有截面圖類似 字母“U”的一般形狀。已知以孔隙陣列的形式在基底中布置大量孔 隙并使沉積保形(step-conformal)(即試圖在所有孔隙中沉積均勻 厚度的電極層)可以在包含溝槽電容器的電子器件中實(shí)現(xiàn)高電容值。 定義為單位面積電容的電容密度被用于表征這種溝槽電容器件。通過(guò) 使用在高表面積硅基底中蝕刻的孔隙陣列中生長(zhǎng)的MOS(金屬-氧化 物-半導(dǎo)體)/MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)電容器堆疊層可實(shí)現(xiàn)具有 30V擊穿電壓的約30nF/mm²的電容密度值，具體參見(jiàn)WO 2004/114397。

從DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器)應(yīng)用已知雙層及三層堆疊的 溝槽電容器，分別參見(jiàn)US?2004/0228067和US6,897,508B2。但是， 在這三個(gè)文獻(xiàn)中描述的溝槽電容器結(jié)構(gòu)均被設(shè)計(jì)用于低電壓(通常在 幾伏特的范圍內(nèi))操作。此外，DRAM應(yīng)用中的溝槽電容器每秒鐘 需要對(duì)所存儲(chǔ)的電荷量刷新幾次，這在涉及幾十伏特電壓范圍的高電 壓或高頻率信號(hào)(如射頻(RF)信號(hào))的應(yīng)用中是不可接受的。DRAM 存儲(chǔ)器件還具有被優(yōu)化為基底中相鄰孔隙之間具有很小(即，亞微米 級(jí)的)間距的溝槽電容器。

US?2003/0213989?A1描述了一種溝槽電容器件，其截面圖具有 兩個(gè)依次以金屬層-多晶硅層-電介質(zhì)層-多晶硅層的形式填滿的矩形 溝槽電容器。根據(jù)該文獻(xiàn)，當(dāng)使用由高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料Ta₂O₅制成的電介質(zhì)層時(shí)，可以使用這種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)30至100nF/mm²的高 電容密度值。US?2003/0213989中的溝槽電容器的電極獨(dú)立于基底的 電勢(shì)。

將這種類型的電容器用于具有不同電容需求(在操作過(guò)程中甚 至可以及時(shí)改變)的不同應(yīng)用是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供一種直流-直流變換器，其包括：

-可重構(gòu)電容器單元，其具有基底并且包含：多個(gè)電容結(jié)構(gòu)， 每個(gè)電容結(jié)構(gòu)包含第一和第二導(dǎo)電電容器電極層以及中間的電介質(zhì) 層；開(kāi)關(guān)單元，其包含電連接于不同電容結(jié)構(gòu)之間的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件， 其中在第一開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，各開(kāi)關(guān)元件被配置為使兩個(gè)(或更多)分別 的電容器電極層之間相互電連接，并且在第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，其被配置 為使相同的兩個(gè)(或更多)分別的電容器電極層之間相互電絕緣，所 述開(kāi)關(guān)元件具有控制輸入端，并且所述開(kāi)關(guān)元件被配置為根據(jù)施加到 控制輸入端的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)來(lái)呈現(xiàn)第一或第二開(kāi)關(guān)狀態(tài)；以及

-控制單元，其與所述開(kāi)關(guān)單元連接，并且被配置用于產(chǎn)生各 控制信號(hào)并將其提供給所述開(kāi)關(guān)單元，以通過(guò)使用該電容結(jié)構(gòu)來(lái)形成 多個(gè)多電容結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)。