[发明专利]电压转换器及包括电压转换器的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年11月24提交的美国临时专利申请S/N.61/263,919的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此。本申请还与2008年12月23日提交的美国临时专利申请S/N.61/140,610、2009年3月20日提交的美国临时专利申请S/N.61/162,232、2009年5月21日提交的美国专利申请S/N.12/470,229、2009年5月26日提交的美国专利申请S/N.12/471,911、2009年6月3日提交的美国专利申请S/N.12/477,818相关，其公开内容通过引用结合于此。

具体实施方式

以下将具体参考本教示的示例性实施例，其示例在所附附图中示出。在可能时，将在全部附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。包含在此说明书中且构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，而且与描述一起用来说明本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明一实施例的功率转换器器件的仰视图；

图2是包括单个管芯上的低侧和高侧输出功率器件的电压转换器器件的实施例的框图；

图3-7是描绘根据本教示的各个实施例的截面图；

图8-17是可根据本教示的一个或多个实施例而形成的中间结构的截面图；

图18-20是本教示的其它实施例的截面图；

图21-32是本教示的其他实施例的截面图；以及

图33是可根据本教示的实施例而形成的电子系统的框图。

应当注意到，已经简化了附图的一些细节，并将这些附图绘制成便于理解本发明实施例而非保持严格的结构精度、细节和比例。

图1描绘根据本教示一实施例的半导体器件10。图1描绘具有共同封装的半导体管芯的直流(DC)到直流转换器的至少一部分，这些半导体管芯包括具有控制电路12(即控制器)的第一管芯，该第一管芯可提供控制器金属氧化物半导体场效应晶体管集成电路(MOSFET IC)。图1进一步描绘包括在诸如单片硅、单片砷化镓、或单片其他半导体材料的单个半导体管芯上的一个或多个高侧电路器件14(即高侧电路)和一个或多个低侧电路器件16(即低侧电路)的第二MOSFET管芯。图2中描绘直流到直流转换器器件的框图，图2还描绘控制器电路12、连接到V_IN输出引脚且适配成在器件操作期间与V_IN电耦合的高侧电路14、以及连接到电源接地(P_GND)输出引脚且适配成在器件操作期间与P_GND电耦合的低侧电路16。V_IN和P_GND之间高侧器件14和低侧器件16之间的互连称作“半桥”。根据本发明一实施例的半导体器件电压转换器可包括如图中所描绘的封装输出引脚和引脚分配。

可根据本教示形成的器件的示例包括但不限于，具有共同封装的高侧MOSFET和外部肖特基二极管的非同步降压直流到直流转换器(即“非同步降压”转换器)、具有共同封装的高侧和低侧MOSFET的非同步降压直流到直流转换器、具有共同封装的高侧和低侧MOSFET的同步降压直流到直流转换器、具有共同封装的MOSFET(同步升压)的升压直流到直流转换器、以及具有共同封装的MOSFET和肖特基二极管的升压直流到直流转换器等。

含有包括在单个管芯上的低侧器件和高侧器件两者的单个管芯的器件设计在本文中称作“功率管芯”。功率管芯可包括在单片硅或者单片其他半导体衬底上的高侧功率晶体管和低侧功率晶体管两者。2009年5月21日提交的，题为“基于平面器件、结构和方法的功率转换器的共同封装方法(Co-Packaging Approach for Power Converters Based on Planar Devices，Structure and Method)”的共同待审的美国专利申请S/N.12/470,229中揭示了一种类型的功率管芯。与本申请共同受让且通过引用结合于此的这个申请描述了与具有独立管芯上的控制器电路的控制器IC一起使用功率管芯，该管芯可单独封装且置于诸如印刷电路板(PCB)的支承衬底上，或者该管芯作为两个独立管芯共同封装到单个半导体器件中，诸如封装的半导体器件。在所结合的应用中参考的功率管芯的平台可结合用作低侧FET的沟槽场效应晶体管(FET)和用作高侧FET的具有深沟槽侧的横向FET。