一種電子器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及電子電路及其使用方法，并且更特別地涉及包含具有關(guān)聯(lián)的擊穿電壓的開關(guān)的電子電路及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電路使用于例如電壓調(diào)節(jié)器、升壓器等許多不同的應(yīng)用中。在一種配置中，開關(guān)電路包含彼此電連接于交換節(jié)點處的高側(cè)金屬-絕緣體-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MISFET)和低側(cè)MISFET。在一種具體的應(yīng)用中，高側(cè)MISFET的漏極與12V的VIN端子電連接，高側(cè)MISFET的源極與低側(cè)MISFET的漏極電連接，而低側(cè)MISFET的源極與地線電連接，并且高側(cè)MISFET的源極與低側(cè)MISFET的漏極彼此電連接于輸出節(jié)點處。高側(cè)和低側(cè)MISFET的柵極受到控制，使得在任何特定的時間都只有一個MISFET導(dǎo)通。
[0003]在改變狀態(tài)時，當(dāng)前導(dǎo)通的MISFET(高側(cè)或低側(cè)MISFET)被關(guān)斷，并且然后當(dāng)前截止的另一個晶體管(高側(cè)或低側(cè)MISFET中的另一個)被接通。開關(guān)電路具有電感器。切換MISFET的狀態(tài)能夠?qū)е略诮粨Q節(jié)點發(fā)生過沖(overshoot)或振蕩(ringing)。
[0004]照常規(guī)，每個MISFET都被設(shè)計為具有比設(shè)計工作電壓的兩倍還要大的漏-源擊穿電壓(BVdss)，以在開關(guān)電路的正常操作的任意及所有部分期間防止MISFET進(jìn)入雪崩模式。例如，如果設(shè)計工作電壓為12V，MISFET被設(shè)計為使得每個MISFET的BVDSS都大于24V。在某些應(yīng)用中，BVDSS甚至?xí)撸鐬樵O(shè)計工作電壓的2.5倍(例如，30V)，以提供防止MISFET進(jìn)入雪崩模式的更大裕度。高側(cè)和低側(cè)MISFET典型地具有基本上相同的BVDSS，例如，兩者相差0.1V以內(nèi)。二極管能夠與MISFET —起使用；但是，這樣的二極管具有比2.0倍的設(shè)計工作電壓大的并且可以幾乎與該二極管將要保護(hù)的MISFET的BVDSS—樣高的擊穿電壓。因而開關(guān)電路需要進(jìn)一步改進(jìn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型解決的技術(shù)問題之一是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的至少一個技術(shù)問題。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個方面的實施例，一種電子器件，其特征在于包含:具有第一載流電極和第二載流電極的第一開關(guān)，其中:所述第一開關(guān)在所述第一及第二載流電極之間具有第一擊穿電壓；所述第一載流電極與第一輸入端子耦接；并且所述第二載流電極與交換節(jié)點耦接，其中:所述第一開關(guān)是在所述第一輸入端子與第二輸入端子之間具有設(shè)計工作電壓的電子電路的一部分，其中所述第二輸入端子與所述第二載流電極耦接；并且所述第一擊穿電壓小于2.0倍的所述設(shè)計工作電壓。
[0007]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中所述第一擊穿電壓小于1.5倍的所述設(shè)計工作電壓。
[0008]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，還包含:具有第一載流電極和第二載流電極的第二開關(guān)，其中:所述第二開關(guān)是所述電子電路的一部分；所述第二開關(guān)的所述第一載流電極與所述第一開關(guān)的所述第二載流電極耦接于所述交換節(jié)點；并且所述第二載流電極與所述第二輸入端子耦接。
[0009]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中:所述第二開關(guān)在所述第一及第二載流電極之間具有第二擊穿電壓；并且所述第二擊穿電壓小于2.0倍的所述設(shè)計工作電壓。
[0010]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中所述第一及第二開關(guān)具有相差為1伏?5伏的不同的擊穿電壓。
[0011]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中所述第一開關(guān)包含并聯(lián)電連接的第一場效應(yīng)晶體管和第一齊納二極管；以及第二開關(guān)包含并聯(lián)電連接的第二場效應(yīng)晶體管和第二齊納二極管。
[0012]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，還包含具有第一載流電極和第二載流電極的第三場效應(yīng)晶體管，以及具有第一端子和第二端子的電感器，其中:所述第三場效應(yīng)晶體管的所述第一載流電極與所述第一場效應(yīng)晶體管的所述第一載流電極或者所述第二場效應(yīng)晶體管的所述第二載流端子耦接；所述第三場效應(yīng)晶體管的所述第二載流電極與所述電感器的所述第一端子耦接；并且所述電感器的所述第二端子與所述交換節(jié)點耦接。
[0013]根據(jù)本實用新型的另一個方面的實施例，一種電子器件，其特征在于包含:具有漏極和源極的第一場效應(yīng)晶體管，其中:所述第一場效應(yīng)晶體管在所述漏極與所述源極之間具有第一擊穿電壓；并且所述漏極與第一輸入端子耦接；以及具有漏極和源極的第二場效應(yīng)晶體管，其中:所述第二場效應(yīng)晶體管在所述漏極和所述源極之間具有第二擊穿電壓；所述第二場效應(yīng)晶體管的所述漏極與所述第一場效應(yīng)晶體管的所述源極耦接于交換節(jié)點；并且所述源極與第二輸入端子耦接，其中所述第一擊穿電壓不同于所述第二擊穿電壓。
[0014]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中所述第一擊穿電壓比所述第二擊穿電壓小至少1伏。
[0015]根據(jù)上述電子器件的一個實施例，其中所述第一及第二場效應(yīng)晶體管在同一半導(dǎo)體襯底內(nèi)。
[0016]實施性得到了本實用新型相應(yīng)的有利技術(shù)效果。實施例能夠被用來減少可能在第一及第二開關(guān)的狀態(tài)改變之后發(fā)生的在交換節(jié)點處的電壓過沖和振蕩。形成該電子器件的過程能夠在沒有顯著的復(fù)雜性的情況下來實施。
【附圖說明】
[0017]實施例通過實例的方式來示出，且并不限制于附圖。
[0018]圖1包含具有根據(jù)一種具體的實施例的開關(guān)的電子器件的一部分的示意圖。
[0019]圖2包含具有根據(jù)一種具體的實施例的開關(guān)的電子器件的一部分的示意圖。
[0020]圖3包含作為高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)的擊穿電壓的函數(shù)的能量損失的曲線。
[0021]圖4包含作為高側(cè)及低側(cè)開關(guān)的不同擊穿電壓的負(fù)載電流的函數(shù)的效率的曲線。
[0022]圖5包含高側(cè)開關(guān)的示例性非限制性結(jié)構(gòu)的一部分的剖視圖的圖示。
[0023]圖6包含低側(cè)開關(guān)的示例性非限制性結(jié)構(gòu)的一部分的剖視圖的圖示。
[0024]圖7包含作為具有不同摻雜濃度的齊納二極管的反向偏置電壓的函數(shù)的陰極電流的曲線。
[0025]圖8包含作為圖5和6所示的結(jié)構(gòu)的深度的函數(shù)的摻雜濃度的圖示。
[0026]圖9包含作為包含根據(jù)本文所描述的實施例的開關(guān)的電路的以及具有常規(guī)開關(guān)的電路的時間的函數(shù)的在交換節(jié)點處的電壓的圖示。
[0027]圖10包含具有根據(jù)一種可替換的實施例的開關(guān)的電子器件的一部分的示意圖。
[0028]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，附圖中的元件僅出于簡單和清晰而示出，并不一定是按比例繪制的。例如，附圖中的某些元件的尺寸可以相對其他元件放大，以幫助提高對本實用新型的實施例的理解。
【具體實施方式】
[0029]下面提供結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，以幫助理解本文所公開的教導(dǎo)。下面的討論將集中于本實用新型的教導(dǎo)的【具體實施方式】和實施例。這樣的集中被提供用于幫助描述本實用新型的教導(dǎo)，而不應(yīng)被理解為對本實用新型的教導(dǎo)的范圍或適用性的限制。但是，也能夠基于本申請所公開的教導(dǎo)來使用其他實施例。
[0030]術(shù)語“設(shè)計工作電壓”意指電子器件或其一部分被設(shè)計為于其上工作的額定電壓。例如，降壓變換器可以被設(shè)計為具有與12V的電源和地線連接的端子。因而，降壓變換器具有12V(12V-0V(地線))的設(shè)計工作電壓，即使由12V的電源提供的實際電壓可以變動高達(dá)10% (10.8V ?13.2V) ο
[0031]術(shù)語“正常操作”和“正常操作狀態(tài)”指的是電子構(gòu)件或器件被設(shè)計為于其下操作的狀態(tài)。狀態(tài)可以從數(shù)據(jù)表或者有關(guān)電壓、電流、電容、電阻或其他電參數(shù)的其他信息中獲得。因而，正常操作并不包括使電氣構(gòu)件或器件在超出其設(shè)計極限的情況下操作。
[0032]術(shù)語“包含”、“由...組成”、“包括”、“含有”、“具有”、“擁有”或它們的其他任何變型意指涵蓋排他性的包含。例如，包含一系列特征的方法、物品或裝置并不一定僅限于那些特征，而是可以包含沒有明確列出的或者所述方法、物品或裝置固有的其他特征。此外，除非另有明確說明，否則“或”指的是包容性的或，而非指的是排他性的或。例如，條件Α或Β由下列項中的任一項滿足:A為真(或存在)且B為假(或不存在)，則A為假(或不存在)且B為真(或存在)，以及A和B兩者都為真(或存在)。
[0033]此外，“一 (a) ”或“一個(an) ”的使用被用來描述本文所描述的元件和構(gòu)件。這樣做只是出于方便起見以及給出本實用新型的范圍的一般意義。該描述應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個、至少一個或者同樣包括復(fù)數(shù)的單數(shù)，反之亦然，除非它明顯指的是另外的意思。例如，在本文描述單個項時，可以使用多個項來代替單個項。同樣地，在本文描述多個項的情況下，可以用單個項來代替該多個項。
[0034]除非另有界定，否則本文所使用的所有科技術(shù)語都具有本領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的同樣含義。材料、方法和實例只是說明性的，而并非意指為限制性的。在本文未描述的程度上，有關(guān)具體材料及處理動作的許多細(xì)節(jié)都是常見的，并且可以見于半導(dǎo)體和電子領(lǐng)域的教科書和其他資料中。
[0035]電子器件能夠包含與交換節(jié)點耦接的第一開關(guān)。在一種實施例中，第一開關(guān)具有比2.0倍的設(shè)計工作電壓小的擊穿電壓。在另一種實施例中，電子器件還能夠包含與第一開關(guān)耦接于交換節(jié)點處的第二開關(guān)。第一及第二開關(guān)能夠具有不同的擊穿電壓。在一種具體的實施例中，第一開關(guān)、第二開關(guān)或兩者能夠包含并聯(lián)連接的場效應(yīng)晶體管和齊納二極管。齊納二極管能夠被設(shè)計為與常規(guī)器件相比在設(shè)計工作電壓的相對較小的部分下?lián)舸嵤├軌虮挥脕頊p少可能在改變了第一及第二開關(guān)的狀態(tài)之后發(fā)生的在交換節(jié)點處的電壓過沖和振蕩。
[0036]齊納二極管能夠被實施于與它們所關(guān)聯(lián)的MISFET很靠近的結(jié)構(gòu)內(nèi)。根據(jù)一種具體的實施例，在齊納二極管的雪崩擊穿期間，電子不流過關(guān)聯(lián)的MISFET的溝道區(qū)。溝道區(qū)的退化(例如，晶體缺陷的生成)、在柵極電介質(zhì)內(nèi)俘獲過量的電荷或者對MISFET的其他不