[发明专利]用于开关电路器件的结构和方法

说明书

优先权数据

本申请要求于2012年6月1日提交的序列号为61/654,286的美国临时申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及半导体电路及其制造方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)产业已经历快速增长。在IC发展的过程中，在几何尺寸(即，可以使用制造工艺生产的最小部件(或者线路))减小的同时，功能密度(即，单位芯片面积上的互连器件的数目)通常增加。这种按比例减小工艺通常通过提高生产效率和降低相关成本提供优势。然而，这种按比例减小工艺也通常伴有增加设计和制造结合这些IC的器件的复杂性，并且对于要实现的这些进步，需要器件设计的类似发展。

一类IC器件包括例如DC/DC电压变换器的开关电路器件。这类器件的进一步改进的特征在于已经证明很难实现。尤其对于电压变换器，部件必须承受相当大的电压的要求已经阻碍了按比例缩放IC部件的能力。必须考虑诸如热载流子劣化和它们对器件性能和寿命的影响的现实。因此，尽管现有的功率转换器件通常足以实现其预期目的，但是现有的功率变换器件不能在每个方面完全满足要求。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种用于接收电源电压并生成输出电压的半导体电路，所述电路包括：开关控制器；以及开关器件，与所述开关控制器通信耦合，所述开关控制器控制所述开关器件的占空比；其中，所述开关器件的特征在于，漏极-源极击穿电压大于或者基本等于所述电源电压和所述输出电压；并且所述开关器件进一步的特征在于，热载流子注入额定值小于所述电源电压或者所述输出电压。

在该半导体电路中，所述热载流子注入额定值为标称工作区域额定值。

在该半导体电路中，所述热载流子注入额定值为DC 0.2年安全工作区域额定值。

在该半导体电路中，所述开关器件是第一开关器件；所述半导体电路进一步包括与所述开关控制器通信耦合的第二开关器件，所述开关控制器进一步控制所述第二开关器件的占空比；所述第一开关器件和所述第二开关器件为互补器件对；所述第二开关器件的特征在于，漏极-源极击穿电压大于或者基本等于所述电源电压和所述输出电压；并且所述第二开关器件进一步的特征在于，热载流子注入额定值小于所述电源电压或者所述输出电压。

在该半导体电路中，所述半导体电路被配置为降压变换器，其中，所述输出电压小于所述电源电压。

在该半导体电路中，所述半导体电路被配置为升压变换器，其中，所述输出电压大于所述电源电压。

在该半导体电路中，所述开关器件为横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件；并且所述开关器件的漂移区域长度确定所述击穿电压和所述热载流子注入额定值。

在该半导体电路中，所述开关器件为场效应晶体管(FET)器件；并且所述开关器件的沟道区域长度确定所述击穿电压和所述热载流子注入额定值。

根据本发明的又一方面，提供了一种接收输入电压并生成输出电压的电路器件，所述电路器件包括：开关控制器；以及开关器件，与所述开关控制器通信耦合，所述开关控制器控制所述开关器件的占空比以生成所述输出电压；其中，所述开关器件被配置成接收峰值漏极-源极工作电压；所述开关器件的特征在于，漏极-源极击穿电压大于或者基本等于所述峰值工作电压；并且所述开关器件进一步的特征在于，热载流子注入额定值小于所述峰值工作电压。

在该半导体电路中，所述热载流子注入额定值为标称工作区域额定值。

在该半导体电路中，所述热载流子注入额定值为DC 0.2年安全工作区域额定值。

该电路器件进一步包括：开关电压变换器，所述开关电压变换器包括所述开关器件和所述开关控制器。

在该半导体电路中，所述开关器件为横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件，并且所述开关器件的漂移区长度确定所述击穿电压和所述热载流子注入额定值。

在该半导体电路中，所述开关器件的所述漂移区长度小于可比较开关器件的漂移区长度，所述可比较开关器件的特征在于：漏极-源极击穿电压基本等于所述开关器件的击穿电压，以及热载流子注入额定值大于所述峰值工作电压。

在该半导体电路中，所述开关器件为场效应晶体管(FET)器件，并且所述开关器件的沟道区域长度确定所述击穿电压和所述热载流子注入额定值。