[发明专利]包含可重构电容器单元的直流-直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器。

通过引用的方式将EP05110488.3、PCT/IB/2006/054063 (PH001923EP1)以及EP06113955.6(PH005924EP1)的公开整体并入本 申请。

背景技术

众所周知，在(电容型)直流-直流变换器中，输入电压与输出 电压之比取决于该变换器的电容。

此外，众所周知，电容器件的电容与电容器电极的面积、电容 器电极之间的电介质材料的介电常数成正比例，并且与电容器电极之 间的距离成反比例。

沟槽电容器被广泛用于增大由半导体芯片上的集成电路形成的 电子器件中所包含的电容器的电极面积。在沟槽电容器中，其电极由 基底(晶片)中预制的沟槽、凹槽或孔隙中沉积的导电层形成。例如， 可以通过局部蚀刻基底来形成孔隙或沟槽。已知存在具有这种特征的 密集阵列的产品。可以通过已知的沉积技术(例如，低压化学汽相沉 积(LPCVD)或原子层沉积(ALD))来在所述孔隙中形成电极层。 导电层之间、以及导电层与基底之间通过介入其中的电介质层相互电 绝缘。

以这种方式填满的形成沟槽电容器的孔隙通常具有截面图类似 字母“U”的一般形状。已知以孔隙阵列的形式在基底中布置大量孔 隙并使沉积保形(step-conformal)(即试图在所有孔隙中沉积均匀 厚度的电极层)可以在包含沟槽电容器的电子器件中实现高电容值。 定义为单位面积电容的电容密度被用于表征这种沟槽电容器件。通过 使用在高表面积硅基底中蚀刻的孔隙阵列中生长的MOS(金属-氧化 物-半导体)/MIS(金属-绝缘体-半导体)电容器堆叠层可实现具有 30V击穿电压的约30nF/mm²的电容密度值，具体参见WO 2004/114397。

从DRAM(动态随机访问存储器)应用已知双层及三层堆叠的 沟槽电容器，分别参见US 2004/0228067和US6,897,508B2。但是， 在这三个文献中描述的沟槽电容器结构均被设计用于低电压(通常在 几伏特的范围内)操作。此外，DRAM应用中的沟槽电容器每秒钟 需要对所存储的电荷量刷新几次，这在涉及几十伏特电压范围的高电 压或高频率信号(如射频(RF)信号)的应用中是不可接受的。DRAM 存储器件还具有被优化为基底中相邻孔隙之间具有很小(即，亚微米 级的)间距的沟槽电容器。

US 2003/0213989 A1描述了一种沟槽电容器件，其截面图具有 两个依次以金属层-多晶硅层-电介质层-多晶硅层的形式填满的矩形 沟槽电容器。根据该文献，当使用由高介电常数的电介质材料Ta₂O₅制成的电介质层时，可以使用这种结构来实现30至100nF/mm²的高 电容密度值。US 2003/0213989中的沟槽电容器的电极独立于基底的 电势。

将这种类型的电容器用于具有不同电容需求(在操作过程中甚 至可以及时改变)的不同应用是不可能的。

发明内容

根据本发明，提供一种直流-直流变换器，其包括：

-可重构电容器单元，其具有基底并且包含：多个电容结构， 每个电容结构包含第一和第二导电电容器电极层以及中间的电介质 层；开关单元，其包含电连接于不同电容结构之间的多个开关元件， 其中在第一开关状态下，各开关元件被配置为使两个(或更多)分别 的电容器电极层之间相互电连接，并且在第二开关状态下，其被配置 为使相同的两个(或更多)分别的电容器电极层之间相互电绝缘，所 述开关元件具有控制输入端，并且所述开关元件被配置为根据施加到 控制输入端的开关控制信号来呈现第一或第二开关状态；以及

-控制单元，其与所述开关单元连接，并且被配置用于产生各 控制信号并将其提供给所述开关单元，以通过使用该电容结构来形成 多个多电容结构中的每一个。