提供了一种具有集成电容器的诸如功率转换器之类的半导体结构，其包括：半导体基板、半导体基板上方第一位置处的高侧输出功率器件、以及半导体基板上方与第一位置邻接的第二位置处的低侧输出功率器件。第一金属层位于高侧输出功率器件上方并且电耦接至高侧输出功率器件，第二金属层位于低侧输出功率器件上方并且电耦接至低侧输出功率器件。介电层位于第一金属层的一部分以及第二金属层的一部分上方，顶部金属层位于介电层上方。集成电容器包括：包括第一金属层的该部分的第一底部电极、包括第二金属层的该部分的第二底部电极、第一及第二金属层的所述部分上方的介电层、以及包括介电层上方的顶部金属层的顶部电极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有单片(monolithic)集成电容器的功率转换器装置。
技术介绍
高功率的高频切换电路中的寄生电感可造成诸如切换损耗、过度成环、以及过冲之类的效率下降，从而造成电路中的功率器件的过度张力。这将导致功率器件的损坏或失效。
技术实现思路
根据一个实施例，一种具有集成电容器的半导体结构包括半导体基板、半导体基板上方第一位置处的高侧输出功率器件、以及半导体基板上方与第一位置邻接的第二位置处的低侧输出功率器件。第一金属层位于高侧输出功率器件上方并且电I禹接至高侧输出功率器件，第二金属层位于低侧输出功率器件上方并且电耦接至低侧输出功率器件。介电层位于第一金属层的一部分以及第二金属层的一部分上方，顶部金属层位于介电层上方。集成电容器包括包括第一金属层的该部分的第一底部电极、包括第二金属层的该部分的第二底部电极、第一及第二金属层的所述部分上方的介电层、以及包括介电层上方的顶部金属层的顶部电极。附图说明应该理解的是，附图仅仅描绘了示例性实施例，因此并不被认为是用于限制范围，将通过使用附图更加明确及详细地描述示例性实施例，其中图I是包括具有一个或多个单片集成电容器的功率转换器的系统的框图；图2是根据一个实施例的包括单片集成电容器的半导体结构的截面侧视图；图3是根据另一个实施例的包括单片集成电容器的半导体结构的截面侧视图；图4是又一个实施例的包括单片集成电容器的半导体结构的截面侧视图；图5是根据另一个实施例的包括单片集成电容器的半导体结构的截面侧视图；图6是根据替换实施例的包括单片集成电容器的半导体结构的截面侧视图；以及图7A和图7B是根据另一实施例的封装后的功率转换器装置的平面视图和截取的侧视图。根据惯例，所描绘的各种特征并没有按比例绘制，而是强调了与示例性实施例有关的具体特征。附图所描绘和示出的类似的结构标有类似的参考标号。具体实施例方式在以下的详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，附图通过示例的方式示出了具体的示例性实施例。应该理解的是，可采用其它实施例，并且可以做出机械或电学上的改变。因此，不要以限制意义来看待以下的详细描述。在此公开了包括单片集成电容器的半导体结构。可以以包括高侧器件和低侧器件的各种半导体结构来实现单片集成电容器的半导体结构。例如，可以在高效功率转换器装置中实现单片集成电容器。在其它实施例中，可以在半桥和全桥驱动器中实现单片集成电容器。在一个实施例中，功率转换器装置包括导电基片以及功率晶片，功率晶片具有上表面和下表面。上表面包括单片集成电容器，下表面安装至导电基片。功率晶片包括耦接至功率晶片中的器件漏极的电压输入层、以及耦接至功率晶片中的器件源极的接地层。封装材料密封了功率晶片以及导电基片的至少一部分。 在另一实施例中，在功率晶片的顶部，在横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)漏极的电压输入端(Vin)以及用于垂直扩散金属氧化物半导体(VDMOS)源极的接地端之间集成一个单片旁路电容器。旁路电容器与功率晶片的集成通过切换功率损失的下降提供了增大的效率，从而补偿了寄生电感。单片集成电容器提供了电容器电极与切换元件之间的寄生效应的进一步下降，并且提供了降低的轮廓厚度。可利用选择来最小化功率转换器的功率损耗的电容值来实现集成电容器。本专利技术的方案尤其适合于DC-DC同步功率转换器的制造。本专利技术的单片方案的其它优势还包括更低的成本(这是因为不需要组装分立的电容器)以及更小的尺寸(具体地说是更薄)。本专利技术的单片方案随着电路工作频率的增大而变得更加有效，这是因为寄生电感在高频更成问题，并且随着频率的提高，旁路/滤波电感降低。图I是包括具有一个或多个单片集成电容器的功率转换器110的系统100的框图。晶片可包括以单片方式集成在单个晶片上的高侧和低侧输出功率器件，其中开关(切换输出)节点位于晶片底部。高侧输出功率器件的顶部耦接至Vin，低侧输出功率器件的顶部接地。功率转换器110电耦接至至少一个处理器120以及至少一个存储器装置130。例如，总线140可提供功率转换器110、处理器120、以及存储器装置130之间的电连接。处理器120和存储器装置130也彼此电耦接。该功率转换器可与可选的集成电路(IC)晶片组合在一个封装件中，以产生“独立”的功率转换器或调节器产品。IC晶片可以是一个全功能的切换调制器或转换器，其产生脉冲宽度调制(PWM)信号，驱动功率晶片中的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，具有过流及过压保护等。IC晶片还可以是一个栅极驱动器，其获取单个PWM信号，并驱动功率晶片、切换调节器电路等中的MOSFET的栅极。此外，可利用互补金属氧化物半导体(CMOS)、BiCMOS、双扩散MOS (DMOS)、双极CMOS DMOS (BCD)技术实现转换器/调制器电路。IC晶片可被实现来驱动单个开关功率晶片、或包括多个功率晶片的多个开关。下文参考附图描述的各种实施例在MOS结构中并入了单片集成电容器。图2是可在功率转换器中实现的半导体结构200的截面侧视图。根据一个实施例，半导体结构200包括功率晶片201以及单片集成电容器302。晶片201包括半导体基板203，比如材料包括例如硅、砷化镓、氮化镓、碳化硅、SOI (绝缘体上硅)、蓝宝石、SOS (蓝宝石上娃，Silicon on Sapphire)、SOG(玻璃上娃，Silicon on Glass)等的晶圆或晶圆部分。晶片201包括位于基板203上第一位置205处的高侧输出功率器件204以及位于基板203上与第一位置205邻接的第二位置207处的低侧输出功率器件206。在一个实施例中，高侧输出功率器件204可包括高性能N沟道LDMOS场效应晶体管(FET)，低侧输出功率器件206可包括具有沟槽栅极的N沟道VDMOS FET0此外，基板203可在基板203的底部为晶片201提供切换节点(即，输出节点)。在其它 实施例中，输出节点不位于基板底部，而是利用金属进行连接。外延层208形成在基板203的上表面上。通过利用例如磷进行掺杂来在外延层208中形成覆盖N型漂移注入210。通过利用例如硼进行掺杂来在外延层208中形成图案化的深层P型注入212。在外延层208上形成场氧化区214。在场氧化区214上形成分开的多晶硅栅极部分216A和216B，在外延层208中形成多晶硅栅极部分216C和216D。栅极部分216A和216B形成了高侧器件的栅极，栅极部分216C和216D形成了用于低侧器件的有源单元之一的栅极的部分。还在外延层208中形成体注入区218A-218E。在高侧器件的有源区上形成了各个导电结构220A和220B (例如钨深沟槽填充)。类似地，在低侧器件的有源区上形成了各个导电结构220C-220E(也可以是钨深沟槽填充)。导电结构220A和220B形成了高侧栅极部分216A和216B的栅极盾。导电结构220C提供了悬浮保护环的一部分，导电结构220D和220E提供了低侧源极的接触部分。在导电结构220A-220E的顶部上形成了氧化层222。漏极224位于高侧器件上，栅极接触226位于低侧栅极上。在氧化层222上形成了金属阻挡层228，分开的接触栓230A-230D从阻挡层228延伸通过氧化层222，从而与下面的结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有集成电容器的半导体结构，包括：半导体基板；所述半导体基板上方第一位置处的高侧输出功率器件；所述半导体基板上方与所述第一位置邻接的第二位置处的低侧输出功率器件；所述高侧输出功率器件上方的电耦接至所述高侧输出功率器件的第一金属层；所述低侧输出功率器件上方的电耦接至所述低侧输出功率器件的第二金属层；所述第一金属层的一部分以及所述第二金属层的一部分上方的介电层；以及所述介电层上方的顶部金属层；其中，所述集成电容器包括：包括所述第一金属层的所述部分的第一底部电极；包括所述第二金属层的所述部分的第二底部电极；所述第一金属层的所述部分以及所述第二金属层的所述部分上方的所述介电层；以及包括所述介电层上方的顶部金属层的顶部电极。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：F·希伯特，S·J·高尔，S·佩崔赛克，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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