DE102013114346B4 - Systeme und verfahren für integrierte bootstrap-schaltungselemente in leistungstransistoren und anderen bauelementen - Google Patents

Systeme und verfahren für integrierte bootstrap-schaltungselemente in leistungstransistoren und anderen bauelementen Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauelement, das aufweist: ein Gehäuse (120); und eine integrierte Schaltung (100), die im Gehäuse (120) angeordnet ist und eine potentialfreie Treiberschaltung (106), wenigstens ein Transistorbauelement (110) und eine Bootstrap-Schaltung (102) aufweist, wobei die potentialfreie Treiberschaltung (106) einen spannungsseitigen Abschnitt (106a) und einen erdseitigen Abschnitt (106b) aufweist, die Bootstrap-Schaltung (102) mit dem spannungsseitigen Abschnitt (106a) oder dem erdseitigen Abschnitt (106b) auf einem Chip integriert ist und ein Bootstrap-Kondensatorbauelement (Cboost) auf Halbleiterbasis aufweist, das wenigstens eine Transistorbauelement (110) einen ersten Transistor aufweist, wobei der erste Transistor Teil des spannungsseitigen Abschnitts (106a) ist, das Halbleiterbauelement weiterhin einen zweiten Transistor aufweist, wobei der zweite Transistor Teil des erdseitigen Abschnitts (106b) ist, und der spannungsseitige Abschnitt (106a) und der erdseitige Abschnitt (106b) auf unterschiedlichen Chips integriert sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf integrierte Schaltungen und insbesondere auf das Integrieren von Bootstrap-Schaltungselementen in Leistungstransistoren und anderen integrierten Schaltungseinrichtungen.
  • HINTERGRUND
  • Einige integrierte Schaltungen, wie zum Beispiel Treiberschaltungen für Leistungstransistoren, erfordern Bootstrap-Schaltungen, um am wirksamsten zu funktionieren. In einem Beispiel umfasst eine Bootstrap-Schaltung einen Kondensator und eine Diode und dient dazu, Spannung, die im Kondensator gespeichert wird, zusätzlich zur Versorgungsspannung bereitzustellen, so dass ausreichend Leistung vorhanden ist, um einen Transistor in den linearen Betrieb vorzuspannen. In einem anderen Beispiel umfasst eine Bootstrap-Schaltung einen Kondensator und einen Transistor.
  • Die Druckschrift DE 10 2007 058 726 A1 beschreibt eine Leistungs-Management-Anordnung, die eine monolithisch integrierte Gruppe-III-Nitrid-Leistungs-Stufe mit Gruppe-III-Nitrid-Schaltern und Gruppe-III-Nitrid-Treiber-Schaltern einschließt. Die Druckschrift DE 20 30 933 A beschreibt eine integrierte Metall-Isolator-Halbleiterschaltung und insbesondere eine auf einer Gegentaktschaltung aufgebaute Leistungsausgangsstufe für eine integrierte logische Schaltung.
  • Bootstrap-Schaltungen werden typischerweise zusätzlich zum Package-Gehäuse des Leistungstransistors oder anderer integrierte Schaltkreise bereitgestellt, obwohl manchmal wenigstens ein Abschnitt der Bootstrap-Schaltung im gleichen Gehäuse bereitgestellt wird. Zum Beispiel können System-in-Gehäuse-Konfigurationen ein Bootstrap-Schaltungsmodul oder ähnliche Konfigurationen umfassen, bei denen die Bootstrap-Schaltung zusammen mit anderen Modulen in einem einzigen Gehäuse bereitgestellt wird, obwohl die Bootstrap-Schaltung immer noch wenigstens teilweise deutlich abgegrenzt von den anderen Modulen innerhalb des Gehäuses bleibt.
  • Eine vollständige Integration kompletter Bootstrap-Schaltungen bleibt allerdings eine Herausforderung, besonders in Hinsicht auf eine echte Integration auf Siliziumebene sowohl eines Bootstrap-Kondensators auf Halbleiterbasis als auch der Bootstrap-Diode oder eines Bootstrap-Transistors mit anderen Schaltungselementen, wie zum Beispiel mit Leistungstransistoren und anderen Bauelementen. Schwierigkeiten bestehen bei der weiteren Integration auf Siliziumebene der Bootstrap-Schaltungselemente mit dem Leistungstransistor oder anderen Schaltkreisen, z. B. um Platz und Kosten zu sparen sowie vereinfachte Lösungen bereitzustellen, wenigstens aus Gründen der Bandbreite der benötigten Bootstrap-Kapazitäten.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen beziehen sich auf das Integrieren von Bootstrap-Schaltungselementen in Leistungstransistoren und/oder anderen integrierten Schaltungsbauelementen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiterbauelement ein Gehäuse und eine integrierte Schaltung, die im Gehäuse angeordnet ist und die eine potentialfreie Treiberschaltung, wenigstens ein Transistorbauelement und eine Bootstrap-Schaltung umfasst, die miteinander verschaltet sind, wobei die potentialfreie Treiberschaltung einen spannungsseitigen Abschnitt und einen erdseitigen Abschnitt aufweist, und wobei die Bootstrap-Schaltung mit dem spannungsseitigen Abschnitt oder dem erdseitigen Abschnitt auf einem Chip integriert ist und ein Bootstrap-Kondensatorbauelement auf Halbleiterbasis umfasst. Das wenigstens eine Transistorbauelement weist einen ersten Transistor auf, wobei der erste Transistor Teil des spannungsseitigen Abschnitts ist. Das Halbleiterbauelement weist weiterhin einen zweiten Transistor auf, wobei der zweite Transistor Teil des erdseitigen Abschnitts ist. Der spannungsseitige und der erdseitige Abschnitt sind auf unterschiedlichen Chips integriert.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst eine integrierte Schaltung einen Halbleiter-Leistungstransistor und eine Schaltung, die einen Halbleiterkondensator umfasst, der mit dem Halbleiter-Leistungstransistor gebildet ist. Die integrierte Schaltung weist einen Graben auf, der in einem Halbleitersubstrat gebildet ist. Eine erste Elektrode der integrierten Schaltung weist das Halbleitersubstrat auf und eine zweite Elektrode der integrierten Schaltung weist ein leitfähiges Material auf, das innerhalb des Grabens liegt und vom Halbleitersubstrat durch eine dielektrische Schicht getrennt ist. Der Halbleiter-Leistungstransistor ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ausgebildet.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Bilden wenigstens eines Transistorbauelements, wobei das Bilden des wenigstens einen Transistorbauelements weiterhin das Ätzen wenigstens eines Grabens in das Halbleitersubstrat aufweist. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bilden eines Bootstrap-Kondensatorelements auf Halbleiterbasis mit dem wenigstens einen Transistorbauelement, wobei das Bilden des Bootstrap-Kondensatorelements auf Halbleiterbasis weiterhin das Ätzen wenigstens eines Grabens in einem Halbleitersubstrat aufweist und wobei der wenisgtens eine Graben des Bootstrap-Kondensatorelements und der wenigstens eine Graben des wenigstens einen Transistorbauelements auf unterschiedliche Tiefen des Halbleitersubstrats geätzt werden. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anordnen des monolithisch gebildeten wenigstens einen Transistorbauelements und des Bootstrap-Kondensatorelements in einem Gehäuse.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst eine integrierte Schaltung einen Halbleiterleistungstransistor und eine Schaltung. Die Schaltung weist einen Halbleiterkondensator auf, der mit dem Halbleiter-Leistungstransistor gebildet ist. Die integrierte Schaltung weist einen in einem Halbleitersubstrat gebildeten Graben auf. Eine dotierte Wanne umgibt den Graben und bildet eine erste Elektrode der integrierten Schaltung. Eine zweite Elektrode der integrierten Schaltung weist ein leitfähiges Material auf, das innerhalb des Grabens liegt und von der dotierten Wanne durch eine dielektrische Schicht getrennt ist. Der Halbleiterkondensator ist zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird in Anbetracht der folgenden ausführlichen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen möglicherweise vollständiger verstanden werden, wobei:
  • 1 ist ein Blockschaltbild einer potentialfreien Treiberschaltung, die eine Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform enthält.
  • 2A ist ein Blockschaltbild eines Integrations-Layouts einer Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2B ist ein Blockschaltbild eines Integrations-Layouts einer Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2C ist ein Blockschaltbild eines Integrations-Layouts einer Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
  • 2D ist ein Blockschaltbild eines Integrations-Layouts einer Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform.
  • 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bilden eines Grabens gemäß einer Ausführungsform.
  • 4A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 4B ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Implantationsprozesses gemäß einer Ausführungsform.
  • 4C ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Implantationsprozesses gemäß einer Ausführungsform.
  • 4D ist eine seitliche Querschnittsansicht eines auf der Spannungsseite integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 4E ist eine seitliche Querschnittsansicht eines auf der Spannungsseite integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 5A ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden von Gräben mit unterschiedlichen Ätzprozessen gemäß einer Ausführungsform.
  • 5B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden von Gräben mit unterschiedlichen Ätzprozessen gemäß einer Ausführungsform.
  • 5C ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden von Gräben mit unterschiedlichen Ätzprozessen gemäß einer Ausführungsform.
  • 5D ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden von Gräben mit unterschiedlichen Ätzprozessen gemäß einer Ausführungsform.
  • 6A ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden eines integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 6B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden eines integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 6C ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden eines integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 6D ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden eines integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 6E ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Prozessstufe zum Bilden eines integrierten Bootstrap-Kondensators gemäß einer Ausführungsform.
  • 7A ist ein Blockschaltbild einer potentialfreien Treiberschaltung, die eine Bootstrap-Schaltung gemäß einer Ausführungsform enthält.
  • 7B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Schaltanordnung eines Bootstrap-Kondensators und eines Bootstrap-Transistors gemäß einer Ausführungsform.
  • 7C ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Schaltanordnung eines Bootstrap-Kondensators und eines Bootstrap-Transistors gemäß einer Ausführungsform.
  • 8 ist eine Draufsicht auf eine Schaltanordnung eines Bootstrap-Kondensators und einer Diode gemäß einer Ausführungsform.
  • 9 ist eine Draufsicht auf eine Schaltanordnung eines Bootstrap-Kondensators und einer Diode gemäß einer Ausführungsform.
  • 10 ist eine Draufsicht auf eine Schaltanordnung eines Bootstrap-Kondensators und einer Diode gemäß einer Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Ausführungsformen beziehen sich auf Bootstrap-Schaltungen, die monolithisch und/oder im gleichen Gehäuse wie wenigstens ein anderes Bauelement, wie zum Beispiel ein MOSFET-, SiC- oder GaN-Transistorbauelement und/oder irgendein anderes Halbleiterbauelement, integriert sind. Bei einer Ausführungsform umfasst das Transistorbauelement ein Leistungstransistorbauelement. Bei Ausführungsformen kann die Bootstrap-Schaltung einen Bootstrap-Kondensator und eine Bootstrap-Diode umfassen, oder die Bootstrap-Schaltung kann einen Bootstrap-Kondensator und einen Bootstrap-Transistor umfassen. Der Bootstrap-Kondensator umfasst in Ausführungsformen einen Kondensator auf Halbleiterbasis anstatt eines Elektrolyt-, Keramik- oder anderen Kondensators. Die Integration der Bootstrap-Schaltung mit einer anderen Schaltung oder einem anderen Bauelement, wie zum Beispiel in einer Ausführungsform mit einem Leistungstransistorbauelement, erfolgt in Ausführungsformen eher auf Siliziumebene, statt als ein modulähnliches System-in-Gehäuse konventioneller Ansätze. Mit anderen Worten: Die Kombination der Bootstrap-Schaltungselemente und Leistungstransistoren oder anderer Bauelemente bildet in Ausführungsformen ein „System an Silicon” (System auf einem Chip) oder eine integrierte Schaltung und kann zudem in einem einzigen Gehäuse angeordnet werden. Vorteile von Ausführungsformen enthalten, unter anderem, reduzierten Flächenbedarf und Kosten, Vereinfachung von Montage und Platinen-Layout-Design, verringerte parasitäre Effekte und eine damit verbundene Erhöhung des Wirkungsgrads sowie eine vereinfachte Materialflusskette für den Endnutzer.
  • Mit Bezug auf 1 wird eine Abwärtswandlerschaltung 100 mit potentialfreier Treiberstufe aufgezeigt. Die Schaltung 100 kann in anderen Ausführungsformen andere Schaltungsarten oder -elemente umfassen, wie zum Beispiel irgendeine andere MOSFET-Schaltung, ein SiC-Bauelement, wie zum Beispiel einen JFET, ein GaN-Bauelement, wie zum Beispiel einen HEMT (high electron mobility transistor, etwa: Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit), oder irgendein anderes integriertes Schaltungs- oder Halbleiterbauelement. Die Schaltung 100 umfasst einen Bootstrap-Schaltkreis 102, den Treiberschaltkreis 104, den MOSFET-Schaltkreis 106 sowie eine Ausgangsinduktivität 108 und den Kondensator 109. Obwohl sie als einzelne Schaltkreise aufgezeigt und bezeichnet werden, kann in Ausführungsformen jeder Schaltkreisabschnitt tatsächlich getrennte Schaltungen oder Schaltungsabschnitte umfassen, die geeignet verschaltet sind. Zum Beispiel kann der Treiberschaltkreis 104 in einer Ausführungsform einen spannungsseitigen Abschnitt 114 und einen erdseitigen Abschnitt 115 umfassen. Die Schaltkreisabschnitte, auf die hierin und in 1 Bezug genommen wird, sind daher nicht einschränkend und werden hier für Veranschaulichungszwecke verwendet. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen die jeweiligen beispielhaften Schaltkreisabschnitte um andere Schaltkreise ergänzt werden oder durch diese ersetzt werden, sogar obwohl jeweilige Beispiele aufgezeigt und erörtert werden.
  • Der Bezugspunkt des Treiberschaltkreises 104 wird auf die Source eines spannungsseitigen Transistors 110 gesetzt. Ein derartiger Treiberschaltkreis 104 wird häufig als potentialfreie (floating) Treiberstufe bezeichnet, die in vielen Umsetzungsformen Vorteile bereitstellen kann, darunter sowohl geringere Durchbruchspannung BVDss der Treiberstufe als auch die Fähigkeit, eine einzige Energieversorgung für beide Transistoren, den spannungsseitigen und den erdseitigen Transistor 110 bzw. 112, zu verwenden. In Ausführungsformen umfassen die Transistoren 110 und 112 Leistungstransistoren.
  • Viele Abwärtswandler verwenden allerdings zusätzliche Komponenten, wie zum Beispiel Bootstrap-Schaltkreise 102. In einer Ausführungsform umfasst der Bootstrap-Schaltkreis 102 einen Kondensator Cboost und eine Diode Dboost. In anderen Ausführungsformen kann Dboost durch einen Bootstrap-Transistor ersetzt werden, was hierin unten erörtert wird. Cboost stellt eine potentialfreie Energieversorgung für eine spannungsseitige Treiberstufe 114 bereit, wobei er als ein Energiespeicherelement fungiert, während Dboost als ein Blockelement für die potentialfreie Spannung fungiert. In einer Ausführungsform umfasst Dboost eine Schottky-Diode. Cboost umfasst in Ausführungsformen eher einen Kondensator auf Halbleiterbasis als eine Elektrolyt-, Keramik- oder andere Kondensatorart.
  • Im Betrieb, während der Ein-Schaltdauer des erdseitigen Transistors 112, wird der Cboost über Dboost auf die Treiberspannung aufgeladen. Sobald die Ein-Schaltdauer des spannungsseitigen Transistors 110 beginnt, wird die in Cboost gespeicherte Ladung durch die Treiberstufe 114 zu einem Eingangskondensator des spannungsseitigen Transistors 110 übertragen. Während der spannungsseitige Transistor 110 einschaltet, steigt die Spannung am Source-Potential; unter der Annahme, dass Cboost nicht entlädt, wird die Spannung an der Kathode von Dboost ebenfalls steigen. Als solches werden die beiden Spannungen zeitgleich ansteigen, bis der spannungsseitige Transistor 110 vollständig eingeschaltet ist, und eine „potentialfreie” (floating) Energieversorgung erzeugen.
  • In Ausführungsformen werden Cboost und Dboost wenigstens mit einem der Folgenden integriert: dem Treiberstufenabschnitt 104 oder dem MOSFET-Abschnitt 106. In einer Ausführungsform werden Cboost und Dboost mit den Abschnitten 104 und 106 im gleichen Gehäuse 120 integriert. Das Gehäuse 120 kann in Ausführungsformen auch andere Schaltungen, Schaltungsabschnitte und -elemente enthalten.
  • Zum Beispiel werden in 2A ein spannungsseitiger Schaltkreis 106a, ein Treiberschaltkreis 104, ein Bootstrap-Schaltkreis 102 und ein erdseitiger Schaltkreis 106b im Gehäuse 120 integriert. In einer Ausführungsform wird jeder Schaltkreisabschnitt, wie er aufgezeigt wird, auf einem getrennten Silizium-Die umgesetzt. In anderen Ausführungsformen können einer oder mehrere Abschnitte weiter integriert werden. Zum Beispiel sind in 2B der Bootstrap-Schaltkreis 102 und der erdseitige Schaltkreis 106b auf dem gleichen Die 122 angeordnet. In 2C sind der spannungsseitige Schaltkreis 106a und der Bootstrap-Schaltkreis 102 auf dem gleichen Die 124 angeordnet, während in 2D der Bootstrap-Schaltkreis 102 und der Treiberschaltkreis 104 auf dem Die 126 angeordnet sind. Andere Anordnungen können in anderen Ausführungsformen umgesetzt werden. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform der spannungsseitige Schaltkreis 106a, die Treiberstufe 104 und der Bootstrap-Schaltkreis 102 auf einem einzigen Die umgesetzt sein. Die jeweilige Kombination kann je nach Anwendung, Technologie oder irgendeinem anderen Faktor variieren. Zum Beispiel kann die Ausführungsform aus 2C vorteilhaft sein, weil der Bootstrap-Schaltkreis 102 das Ansteuern des spannungsseitigen Schaltkreises 106a unterstützt, aber die Ausführungsform aus 2B kann technologisch einfacher umzusetzen sein. In einer anderen Ausführungsform werden Cboost und Dboost monolithisch mit einem anderen Schaltungsabschnitt integriert. In noch einer anderen Ausführungsform können einer oder mehrere der in den 2A–2D aufgezeigten Abschnitte mit einem anderen Abschnitt oder irgendeinem anderen Schaltkreis vertikal gestapelt werden, ein Die auf einem anderen. Ungeachtet der jeweiligen Anordnung ist in Ausführungsformen der Bootstrap-Abschnitt 102 allerdings im Gehäuse 120 mit anderen Schaltungsabschnitten integriert.
  • In noch anderen Ausführungsformen kann der Bootstrap-Schaltkreis 102 monolithisch mit anderen Schaltungsabschnitten integriert sein. In Ausführungsformen kann dies unter Verwendung von lateralen MOSFET-Technologien, von Techniken, bei denen Galliumnitrid (GaN) und Siliziumcarbid (SiC) verwendet wird, und anderem umgesetzt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird Leistungs-MOSFET-Technologie verwendet, wie zum Beispiel ein Prozessablauf für einen Graben-Leistungs-MOSFET mit Split-Gate, obwohl andere Technologien und Techniken ebenfalls Vorteile aufweisen können. Zum Beispiel kann ein lateraler MOSFET preiswert in Hinsicht auf den Preis pro Fläche sein und hinsichtlich Neuverdrahtung einen höheren Freiheitsgrad bereitstellen, sogar obwohl zusätzliche Prozesse für die Bootstrap-Schaltung benötigt werden können, was die Kosten erhöht. Materialien wie GaN und SiC können bei hochfrequenten Anwendungen vorteilhaft sein. Ungeachtet der verwendeten Technologie stellen verschiedene Ausführungsformen Gelegenheiten für monolithisch integrierte Bootstrap-Schaltungselemente zusätzlich zu den vorher genannten Integrationsausführungsformen auf Gehäuse-Ebene bereit.
  • Bei einer Ausführungsform einer potentialfreien Treiberstufe, wie zum Beispiel bei der in Hinsicht auf die 1 und 2C erörterten, bei denen der Bootstrap-Abschnitt 102 mit dem spannungsseitigen Abschnitt 106a integriert wird, umfasst die Integration des Bootstrap-Abschnitts 102 in Ausführungsformen im Allgemeinen drei Stufen: eine Kondensatorstufe, eine Dioden- oder Transistorstufe und eine elektrische Verbindungsstufe, in der der spannungsseitige Transistor 110 mit dem Bootstrap-Abschnitt 102 verschaltet wird. Obwohl die Stufen in dieser Reihenfolge ausgeführt werden können, muss das nicht in allen Ausführungsformen der Fall sein.
  • Bei einer Ausführungsform der Kondensatorstufe wird ein Graben verwendet, um Cboost zu bilden. Der Graben kann der gleiche sein oder er kann sich von anderen im Leistungs-MOSFET verwendeten Gräben unterscheiden, die in einer Ausführungsform einen n-Kanal MOSFET umfassen können. Mit Bezug auf 3: In einer Ausführungsform wird ein Graben in ein Halbleitersubstrat geätzt, wie zum Beispiel ein Siliziumsubstrat in 302. In 304 wird der Graben mit einer dielektrischen Schicht überzogen, wie zum Beispiel mit Siliziumoxid, Siliziumnitrid, einer Kombination daraus oder irgendeinem anderen Dielektrikum, wie zum Beispiel einem mit einer höheren Dielektrizitätskonstante als Siliziumoxid, und in 306 füllt ein leitendem Material, wie zum Beispiel hochdotiertes Silizium, den Graben. Ein auf diese Art und Weise gebildeter Kondensator kann in Ausführungsformen für Integration auf der Erdseite geeignet sein.
  • Ein Beispiel für einen derartigen Kondensator 400 wird in 4A aufgezeigt. Der Kondensator 400 ist in der Ausführungsform in 4A mit der Erdseite integriert, wobei der Bootstrap-Kondensator Cboost zwischen der Bulk-Elektrode 402, die in einer Ausführungsform Silizium umfasst, und einer Elektrode gebildet wird, die durch Füllen des Grabens 406 mit einem leitfähigen Material 404 gebildet wird. Eine dielektrische Schicht 405 trennt die Bulk-Elektrode 402 und die Elektrode, die von dem Material 404, das den Graben 406 füllt, gebildet wird. Eine parasitäre Kapazität 116 kann sich zwischen der ersten und zweiten Metallschicht 408 und 410 bilden, obwohl diese Kapazität 116 ein großer, häufig jedoch zu vernachlässigender Abschnitt von Cboost sein kann. Die Isolierschicht 412 zwischen den Metallschichten kann in Ausführungsformen Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Oxid, Nitrid oder irgendein anderes geeignetes Isoliermaterial umfassen. In einer anderen Ausführungsform kann zum Graben 406 eine Nitridschicht hinzugefügt werden, so dass er einen Oxid-Nitrid-Oxid-Stapel zwischen der Bulk-Elektrode 402 und der Elektrode 404 umfasst.
  • Mit Bezug auf die 4B und 4C: Ein Grabenkondensator 420, ähnlich dem Kondensator 400, kann auch ein Streuoxid 422 umfassen, was den Graben 424 vom Drain-Potential des n-Typ-Substrats 426 isoliert, das typischerweise mit der verwendeten Versorgungsspannung verschaltet ist, so dass der Kondensator 420 für die Integration auf der Spannungsseite geeignet ist. Daher umfasst in einer Ausführungsform der Kondensator 420 eine p-Wanne in der Nähe des Grabens 424. Die p-Wanne kann auf mehrere unterschiedliche Arten gebildet werden. Zum Beispiel kann Implantation nach dem Grabenätzen ausgeführt werden, wie zum Beispiel Winkelimplantation, wie in den 4B und 4C aufgezeigt wird, um die Seiten des Grabens 404 ausreichend zu erreichen. In 4B findet Implantation aus einer ersten Richtung statt, gefolgt von Implantation aus einer zweiten Richtung in 4C. Der jeweilige Implantations-Neigungswinkel kann in Ausführungsformen variieren.
  • Bei einer anderen Ausführungsform können die Seiten des Grabens 424 mit einem Winkel gebildet werden, wie zum Beispiel so, dass sie im Allgemeinen schräg nach innen, hin zum Boden des Grabens, abfallen, oder dass sie an den Seiten V-förmig sind. Winkelimplantation ist dann im Allgemeinen nicht erforderlich, weil die vertikale Implantation die abfallenden Seiten ebenso erreichen wird wie den Boden des Grabens. In anderen Ausführungsformen kann ein dotiertes Material abgeschieden werden, gefolgt von einem Diffusionsprozess und anschließendem Entfernen. Zum Beispiel wird in einer Ausführungsform ein dotiertes Material einfach abgeschieden. In einer anderen Ausführungsform wird eine erste Schicht abgeschieden, dann wird eine dotierte Schicht abgeschieden. Ein thermischer Schritt wird ausgeführt, um das Dotiermittel aus der dotierten Schicht durch die erste Schicht zu treiben, um die Wanne zu erzeugen. Falls die dotierte Schicht p-dotiert ist, erzeugt dieser Prozess zum Beispiel eine p-dotierte Wanne, wonach die dotierte und die erste Schicht entfernt werden können. In anderen Ausführungsformen kann die n- und p-Anordnung umgekehrt sein, und dies gilt in dieser und anderen hierin erörterten Ausführungsformen. Der Graben 424 kann mit einem leitendem Material gefüllt werden, um den Kondensator 420 zu vervollständigen.
  • Andere Ausführungsformen des Kondensators 420 werden in den 4D und 4E aufgezeigt. In 4D umfasst der Kondensator 420 zwei Metallisierungsschichten 430 und 432, um mit den beiden Elektroden 422 und 428 zu verschalten, wobei die dazwischen aufgezeigte Kapazität wiederum eine mögliche, zusätzliche Komponente von Cboost ist. In anderen Ausführungsformen kann eine einzige Metallisierung umgesetzt werden. In 4E wird die Isolierschicht 422 für eine andere Schaltanordnung mit der Metallisierungsschicht 430 ausgeweitet.
  • Bei Ausführungsformen hat Cboost etwa 100 nF bis etwa 200 nF. In anderen Ausführungsformen kann die Kapazität von Cboost größer oder kleiner sein, wie zum Beispiel in Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 50 nF bis etwa 1 μF, oder sie kann in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 200 nF bis etwa 1 μF liegen. Die Größe von Cboost kann in Ausführungsformen von der spannungsseitigen Eingangskapazität abhängen. Daher ist es in Ausführungsformen möglich, dass Cboost sogar kleiner als das vorher genannte Beispiel ist und uneingeschränkte Bereiche annimmt, da sich die Siliziumtechnologien verbessern und/oder andere Materialien umgesetzt werden, wie zum Beispiel GaN. Die Größe und andere Merkmale von Cboost können in Ausführungsformen zum Beispiel je nach verfügbarer Fläche und den Anforderungen der anderen Schaltkreisabschnitte 104 und 106 optimiert werden. In Ausführungsformen können, wie unten erörtert wird, Optimierungen unter anderem des Grabens, des Dielektrikums und der leitenden Elektrode vorgenommen werden.
  • In Hinsicht auf den Graben können in Ausführungsformen zwei unterschiedliche Ätzprozesse für die Kondensatorgräben und die Transistorgräben verwendet werden, mit anderen Worten für Cboost und für wenigstens einen der Transistoren, den spannungsseitigen Transistor 110 oder den erdseitigen Transistor 112. Tiefere Gräben stellen im Allgemeinen eine höhere Kapazitätsdichte bereit, so dass eine Art zum Erreichen von Doppelgraben-Technologien wäre, zwei aufeinanderfolgende Lithographieschritte zum Ätzen der Transistorgäben und der Kondensatorgräben zu verwenden. Mit Bezug auf 5 wird ein Ausführungsbeispiel für einen Prozessablaufaufgezeigt. In 5A wird eine Epitaxieschicht 504 auf einer Substratschicht 502 gebildet. Eine Hartmaske 506, wie zum Beispiel ein Oxid, wird auf die Schicht 504 aufgebracht, und eine Photolackschicht 508 wird für einen ersten auszuführenden Lithographieschritt aufgebracht. Die Beabstandung in der Photolackschicht 508, die zu Gräben werden wird, und auch die Abmaße der Öffnungen und schließlich die Gräben selbst können gegenüber den in 5 aufgezeigten variieren. Wenn zum Beispiel Kontakte auf den Gräben platziert werden, dann können die Abmaße der Gräben angepasst werden, damit sie größer sind, oder es können lokale Kontaktverlängerungen verwendet werden. In 5B ist eine Photolackschicht 512 auf der Fläche aufgebracht worden, wo der zweite Satz Gräben für den Transistor gebildet werden wird, nachdem die erste Photolackschicht 508 entfernt worden ist und zwei Gräben 510, hier für Cboost, geätzt worden sind. In 5C ist eine Photolackschicht 516 auf der Fläche der Gräben 510 aufgebracht worden, während die Gräben 514 geätzt worden sind. In 5D ist die Hartmaskenschicht 506 entfernt worden und die beiden Sätze Gräben, 510 für den Kondensator und 514 für den Transistor, sind gebildet worden. In Ausführungsformen können die Breite, Tiefe, Konfiguration und andere Aspekte der Gräben 510 und 514 gegenüber dem Aufgezeigten und gegeneinander variieren, zum Beispiel Versatz zwischen Grabenschichten oder Variationen des kritischen Abmaßes zwischen den Gräben 510 und 514 zusätzlich zu irgendeinem Abmaß, das gemäß einem gewählten Layout erwünscht ist, reduzieren oder verhindern.
  • In Hinsicht auf die dielektrische Schicht des Kondensators (mit Bezug zum Beispiel auf 3 oder auf den Kondensator 400 in 4) kann sich in Ausführungsformen die Optimierung auf eine Stärke der Schicht beziehen. In einem konventionellen Prozess zum Bilden eines Graben-Leistungs-MOSFET bildet die dielektrische Schicht entweder das Feldoxid oder das Gate-Oxid. Weil die vom Kondensator wahrgenommene Spannung typischerweise kleiner als die Drain-Source-Spannung ist, insbesondere bei Split-Gate-Transistoren, kann eine dünnere dielektrische Schicht vorteilhaft sein, um die spezifische Kapazität zu erhöhen. In Ausführungsformen kann daher die dielektrische Schicht wenigstens teilweise aus den Kondensatorgräben geätzt werden. Dann kann eine Abscheidung oder Züchtung eines neuen Dielektrikums folgen. In Ausführungsformen und wie vorher erörtert wurde, umfasst das Dielektrikum Siliziumoxid, obwohl in anderen Ausführungsformen andere dielektrische Materialien verwendet werden können.
  • Die leitende Elektrode, wie zum Beispiel das leitende Material 428, das den Graben 424 in 4 füllt, kann ein stark n-dotiertes Polysilizium-Material in Ausführungsformen umfassen, in denen der Kondensator mit der Erdseite integriert ist. In anderen Ausführungsformen kann eine pn-Diode im Graben 424 gebildet werden, so dass ein geringer dotiertes Silizium, das Gegendotierung gestattet, eine undotierte Elektrode mit undotiertem Silizium, die abgeschieden und dann über Implantation n- und/oder p-dotiert wurde, oder eine Elektrode mit umgekehrter Dotierung verwendet werden kann.
  • Eine andere Ausführungsform, monolithisch einen Kondensator, wie zum Beispiel den Bootstrap-Kondensator Cboost, mit einem Graben-MOSFET-Bauelement zu integrieren, wird in 6 aufgezeigt. In der Ausführungsform in 6 ist Cboost mit der Erdseite integriert, obwohl auch Integration auf der Spannungsseite möglich ist, abhängig davon, ob die p-Wanne zur n-Epitaxieschicht oder zu einem getrennten Pad gebrückt ist. In Ausführungsformen kann die p-Wanne weggelassen anstatt gebrückt zu werden. In 6A werden die MOSFET-Gräben 514 und die Kondensatorgräben 510 nach dem Grabenätzen aufgezeigt. In einer Ausführungsform werden die Gräben unter Verwendung der gleichen Hartmaske geätzt. In 6B wird eine Oxidschicht 602 abgeschieden oder gezüchtet. In anderen Ausführungsformen kann in der Schicht 602 ein Dielektrikum oder ein dielektrischer Stapel nicht aus Oxid verwendet werden, wie Fachleute verstehen. In einer Ausführungsform kann die Oxidschicht 602 teilweise entfernt werden, wie zum Beispiel auf den Flächen der Kondensatorgräben, und eine neue Oxidschicht kann abgeschieden oder gezüchtet werden. Diese zweite Oxidschicht kann in Ausführungsformen dünner oder dicker als die Oxidschicht 602 sein, und/oder sie könnte auch einen anderen dielektrischen Stapel bilden. In 6C, die in Ausführungsformen optional sein kann, wird eine Polysilizium-Schicht 604, wie zum Beispiel ein p-Polysilizium, abgeschieden und dotiert, und diese Dotierung diffundiert dann in die Hauptsiliziumschicht 504, um eine p-Wanne 603 zu bilden (siehe 6D). In einer anderen Ausführungsform kann in-situ-Dotierung verwendet werden. In 6D bildet die Oxidschicht 602 das Dielektrikum, und das Polysilizium füllt die Gräben 510, um die Feldelektrode zu bilden. In einer alternativen, in 6E aufgezeigten Ausführungsform wird die Polysilizium-Schicht 604 entfernt, und eine andere Oxidschicht 606 wird gebildet, so dass die Feldelektrode im aktiven Graben bleibt und die Gateelektrode für den Kondensator verwendet werden kann. Die Polysilizium-Schicht 604 kann ebenfalls später entfernt werden, und/oder sie muss in Ausführungsformen die Gräben 510 nicht vollständig füllen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Feldplatte Spiegelladungen für Ladungen im Hauptkorpus des Substrats bereitstellen, was eine höhere Dotierung des Substratkorpus gestattet und den spezifischen Widerstand des eingeschalteten Bauelements reduziert, obwohl eine derartige Feldplatte unterschiedlich oder in manchen Ausführungsformen überhaupt nicht verwendet wird, zum Beispiel bei denen, die Single-Poly-MOSFETs umfassen. In einer Ausführungsform wird ein Dielektrikum, wie zum Beispiel das Feldoxid oder Gate-Oxid, in den Transistorgräben gezüchtet oder abgeschieden, wonach eine dünne Schicht thermischen Oxids gezüchtet werden kann oder eine dünne Tetraethylorthosilikat-(TEOS-)Schicht abgeschieden werden kann, um als eine definierte Diffusionsgrenze für eine Poly-Abscheidung zu dienen. Zwischen diesen Schritten kann in Ausführungsformen die anfängliche Oxidschicht wenigstens teilweise entfernt werden. Ein in-situ dotiertes Poly kann auf dieser dünnen Schicht abgeschieden werden, um als eine n- oder p-Diffusionsquelle und/oder als eine Feldplattenelektrode zu fungieren. Nach dem Dotierungstreiben zum Bilden der Kondensatorwanne kann das Poly als eine Kondensatorelektrode gelassen oder entfernt werden. Falls das Poly entfernt wird, kann auch das Dielektrikum von den Kondensatorgräben entfernt werden, wonach das Kondensator-Dielektrikum, wie zum Beispiel Oxid-Nitrid-Oxid (ONO), definiert werden kann. In Ausführungsformen werden die Schritte zum Bilden der Wanne nach der Erzeugung des Feldoxids oder Gate-Oxids ausgeführt, um Probleme in Bezug auf den Temperaturprozess zu vermeiden, obwohl diese Schritte in anderen Ausführungsformen eher davor als danach ausgeführt werden können.
  • Als Nächstes wird das Erzeugen der Bootstrap-Diode Dboost erörtert werden. In Ausführungsformen kann Dboost in den Kondensatorgräben eingebettet sein, was Fläche einsparen kann. In einer Ausführungsform wird ein Standard-pn-Übergang zwischen der Elektrode des Kondensators, die n-dotiertes Polysilizium umfasst, und einer p-dotierten Polysilizium-Schicht gebildet. Die p-dotierte Polysilizium-Fläche kann in einer Ausführungsform durch Gegendotieren des n-dotierten Polysiliziums oder durch Abscheiden, das einem Ätzen von Abschnitten des n-dotierten Polysiliziums folgen kann, gebildet werden. In einer Ausführungsform eines derartigen pn-Übergangs kann ein geätzter Graben in einer p-dotierten Polysilizium-Schicht gebildet werden und mit n-dotiertem Silizium gefüllt werden. In einer anderen Ausführungsform können die Dotierungen umgekehrt sein. Eine über dem Raumladungsgebiet gebildete Kapazität kann dann als Cboost verwendet werden.
  • Bei Ausführungsformen kann Dboost eine Fläche von etwa 8.000 μm2 umfassen, obwohl dies nur ein Beispiel ist und sie in anderen Ausführungsformen kleiner oder größer sein kann. In einer Ausführungsform kann RDSon von Dboost etwa 8 Ohm betragen, was zu einem Strom von etwa 50 mA führt, obwohl dies nur ein Beispiel ist, das in anderen Ausführungsformen variieren kann. Die maximale Betriebs- oder Durchbruchspannung von Dboost kann in Ausführungsformen etwa 28 V betragen, obwohl dies nur ein Beispiel ist, und Fachleute werden verstehen, dass diese und andere hierin bereitgestellte Abmaße, Spannungen und andere Werte und Charakteristika Beispiele sind und nicht als einschränkend anzusehen sind, da viele anwendungsabhängig sind oder gemäß anderer Faktoren variieren. Diese und andere Charakteristika von Dboost, sowie auch andere hierin hinsichtlich anderer Komponenten bereitgestellte, sind lediglich Beispiel und sollen nicht als einschränkend angesehen werden.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann Dboost durch einen Bootstrap-Transistor Tboost ersetzt werden. 7A zeigt die Schaltung 100 aus 1, wobei Tboost Dboost gemäß einer Ausführungsform ersetzt. In einer Ausführungsform umfasst Tboost einen PFET, dessen Drain mit Vsupply, Source mit Cboost und Gate mit der Treiberstufe 114 verschaltet ist. In anderen Ausführungsformen umfasst Tboost irgendein anderes Transistorbauelement, das auf die gleiche oder eine ähnliche geeignete Art verschaltet ist, abhängig von dem jeweiligen, verwendeten Transistorbauelement, zum Beispiel einem lateralen FET, GaN umfassenden HEMT und anderen geeigneten Bauelementen. In Ausführungsformen funktioniert Tboost derart verschaltet im Betrieb ähnlich wie eine Schottky-Diode. Ein Vorteil der Verwendung eines MOSFET Tboost in Ausführungsformen ist zum Beispiel ein geringerer Spannungsabfall über dem Transistor als über der Diode.
  • Mit Bezug auch auf 7B wird ein Ausführungsbeispiel einer monolithischen Integration von Cboost und Tboost aufgezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst Tboost einen p-MOSFET. Cboost und Tboost werden in einem gemeinsamen Substrat 702 gebildet, das in 7B n-dotiert ist. Tboost wird in der p-Wanne 704 gebildet, die der Drain von Tboost ist. Außerdem ist die Abbildung in 7B sowie in anderen Figuren hierin etwas vereinfacht, wobei Optimierungen und andere Merkmale nicht eigens aufgezeigt werden. Eine Metallisierungsschicht 706 bildet auf einer dielektrischen Schicht 708 die Kontakte für die verschiedenen Bauelemente. Ein erster Kontakt 706a bildet einen von zwei Kontakten für Cboost, wobei der zweite Kontakt 706b auch mit der Source von Tboost verschaltet ist. Ein anderer Kontakt 706c ist mit der p-Wanne 704 verschaltet, der Drain von Tboost.
  • Variationen der in 7B aufgezeigten monolithischen Integration sind ebenfalls möglich, wie zum Beispiel Ausführungsformen, bei denen ein rückseitiger Drain-Kontakt verwendet oder andere Kontaktkonfigurationen umgesetzt werden. Zusätzlich können Ausführungsformen auch NFETs umfassen, wie in dem Ausführungsbeispiel von 7C aufgezeigt wird.
  • Zurück zu Ausführungsformen von Bootstrap-Dioden: Ein Schottky-Kontakt aus Metall oder Polysilizium kann gebildet werden. Ein Vorteil einer derartigen Ausführungsform ist eine geringere Vorwärtsspannung, die Verluste während des Aufladens von Cboost reduzieren kann. Ein derartiger Schottky-Kontakt wird in 8 in 802 aufgezeigt. Ein anderer ohmscher Kontakt 804 ist zum Verschalten der Metallleitungen 806 und 808 mit Pads, Pins oder anderen Schaltungselementen enthalten. Die Ausführungsform in 8 kann am einfachsten in die Erdseite integriert werden, die mit der aus 4A verwandt ist, obwohl Integration auf der Spannungsseite in Ausführungsformen ebenfalls möglich ist. In 4 verwendete Referenznummern werden hier ebenfalls verwendet, um die gleichen oder ähnliche Abschnitte der Zeichnungen zu bezeichnen. Zudem sind sowohl 8 als auch die 9 und 10 nicht maßstabsgetreu gezeichnet, da die Länge des Grabens 406 sowie das Bauelement 400 insgesamt recht lang sein kann.
  • Eine andere Schaltanordnung wird in 9 aufgezeigt, die eine Ausführungsform einer Integration auf der Spannungsseite ist, die zum Beispiel einen Graben umfasst, der eine zusätzliche Wanne oder Isolierschicht 422 wie in den 4D und 4E umfasst. Die in den 4D und 4E verwendeten Referenznummern werden hier ebenfalls verwendet, um die gleichen oder ähnliche Abschnitte der Zeichnungen zu bezeichnen. Ein zweiter ohmscher Kontakt 812 sowie eine dritte Metallleitung 814 sind ebenfalls enthalten, um die zusätzliche Verschaltung bereitzustellen, die zur zweiten Elektrode benötigt wird. Zum Beispiel bezieht sich dies auf die 4D und 4E und die Erörterung hinsichtlich der Ausführungsformen der Integration auf der Spannungsseite. In einer anderen, nicht aufgezeigten Ausführungsform der Integration auf der Spannungsseite wird eine einzelne Wanne 422 für beide Gräben 428 umgesetzt und kann einen einzigen Kontakt umfassen.
  • In 10 wird noch eine andere Schaltanordnung aufgezeigt, in der beide Kontakte 802 und 804 ohmsch sind und eine dotierte Fläche 816 einen der Kontakte 802 umgibt. Falls zum Beispiel das Substrat 426 n-dotiert ist, dann ist die dotierte Fläche 816 p-dotiert. Oder, falls das Substrat 426 p-dotiert ist, dann ist die dotierte Fläche 816 n-dotiert. Die dotierte Fläche 816 kann einen kleineren Abschnitt des Grabens 406 umfassen, wie in 10 aufgezeigt wird, oder das Gegendotieren kann in anderen Ausführungsformen einen größeren Abschnitt des Grabens 406 füllen.
  • In den 8–10 kann in Ausführungsformen die jeweilige Platzierung von Kontakten, wie zum Beispiel der Kontakte 802, 804 und 812, variieren, wobei die aufgezeigten Positionen und Platzierungen lediglich Beispiele sind. Fachleute werden dies ebenso verstehen wie auch, dass unterschiedliche Kontaktplatzierungen die Platzierung anderer Elemente, wie zum Beispiel dotierter Flächen und ähnliches, beeinflussen oder bestimmen kann.
  • Obwohl die oben offenbarten Ausführungsformen ein Siliziumsubstrat als ein Halbleitersubstrat enthalten, versteht es sich, dass möglicherweise ebenso eine andere Art von Halbleitersubstrat verwendet wird, wie zum Beispiel ein SiC-Substrat oder ein GaAs-Substrat, um nur zwei aufzuführen.
  • Ausführungsformen stellen zahlreiche Verbesserungen und Vorteile gegenüber konventionellen Ansätzen bereit. Zum Beispiel kann das Integrieren des Bootstrap-Schaltkreises auf monolithische Art und/oder im gleichen Gehäuse wie andere Schaltungselemente gemäß einer oder mehreren hierin erörterten Ausführungsformen reduzierte Schaltungselementgrößen bereitstellen, was wiederum die Gate-Ladung reduzieren und so Schaltverluste verbessern kann. Wenn sich Frequenzen erhöhen, müssen Komponenten im Allgemeinen kleiner werden, was Möglichkeiten für Anwendungen bereitstellen kann. Außerdem stellt das Integrieren des Bootstrap-Schaltkreises vereinfachtes Design, reduzierten Flächenbedarf, verringerte parasitäre Effekte und, aufgrund einer oder mehrerer dieser Auswirkungen, reduzierte Kosten bereit. Vorteile werden auch hinsichtlich konventioneller System-in-Gehäuse- oder Modul-Ansätze bereitgestellt, die zusätzlichen Raum und Komplexität erfordern und nicht den höheren Integrationsgrad bieten, den die Ausführungsformen von integrierten Schaltungen auf Halbleiterbasis bereitstellen können.
  • Ausführungsformen beziehen sich allgemeiner auf die Integration, einschließlich der monolithischen Integration, von Kondensatoren und anderen Elementen auf Halbleiterbasis mit Leistungstransistoren. Während diese Kondensatoren und andere Elemente einen Teil einer Bootstrap-Schaltung umfassen oder bilden können, können sie auch andere, Nicht-Bootstrap-Elemente umfassen. Diese Integration stellt Vorteile gegenüber konventionellen Ansätzen bereit, einschließlich derjenigen, die einfach eine System-in-Gehäuse-Konfiguration von Modulen ohne weitere Integration, wie zum Beispiel der monolithischen Integration, verwenden. Daher gelten hierin in Hinsicht auf Bootstrap-Schaltungen oder -Elemente aufgezeigte und erörterte Ausführungsformen im allgemeineren Sinne auch für die Integration von Schaltungselementen mit Leistungstransistoren und anderen Bauelementen, ungeachtet, ob diese Schaltungselemente Bootstrap-Schaltungselemente sind oder nicht, und auf Bootstrap-Schaltungen bezogene Beispiele, einschließlich Bootstrap-Kondensatoren, Bootstrap-Dioden und Bootstrap-Transistoren, sollen nicht einschränkend sein.

Claims (29)

  1. Halbleiterbauelement, das aufweist: ein Gehäuse (120); und eine integrierte Schaltung (100), die im Gehäuse (120) angeordnet ist und eine potentialfreie Treiberschaltung (106), wenigstens ein Transistorbauelement (110) und eine Bootstrap-Schaltung (102) aufweist, wobei die potentialfreie Treiberschaltung (106) einen spannungsseitigen Abschnitt (106a) und einen erdseitigen Abschnitt (106b) aufweist, die Bootstrap-Schaltung (102) mit dem spannungsseitigen Abschnitt (106a) oder dem erdseitigen Abschnitt (106b) auf einem Chip integriert ist und ein Bootstrap-Kondensatorbauelement (Cboost) auf Halbleiterbasis aufweist, das wenigstens eine Transistorbauelement (110) einen ersten Transistor aufweist, wobei der erste Transistor Teil des spannungsseitigen Abschnitts (106a) ist, das Halbleiterbauelement weiterhin einen zweiten Transistor aufweist, wobei der zweite Transistor Teil des erdseitigen Abschnitts (106b) ist, und der spannungsseitige Abschnitt (106a) und der erdseitige Abschnitt (106b) auf unterschiedlichen Chips integriert sind.
  2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Transistorbauelement (110) ein Leistungstransistorbauelement aufweist.
  3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei der das wenigstens eine Transistorbauelement (110) ein Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor-(MOSFET)Bauelement aufweist.
  4. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das wenigstens eine Transistorbauelement (110) wenigstens eines von Galliumnitrid (GaN) und Siliziumcarbid (SiC) aufweist.
  5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bootstrap-Schaltung (102) monolithisch mit dem wenigstens einen Transistorbauelement (110) gebildet wird.
  6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Bootstrap-Kondensator-(Cboost)Bauelement einen Graben (406) aufweist, der in einem Halbleitersubstrat (402) gebildet ist, und bei der eine erste Elektrode des Bootstrap-Kondensatorbauelements das Halbleitersubstrat (402) aufweist und eine zweite Elektrode des Bootstrap-Kondensatorbauelements ein leitfähiges Material (404) aufweist, das innerhalb des Grabens (406) liegt und vom Halbleitersubstrat durch eine dielektrische Schicht (405) getrennt ist.
  7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1–5, bei der das Bootstrap-Kondensatorbauelement (Cboost) einen in einem Halbleitersubstrat (426) gebildeten Graben aufweist, und bei der eine dotierte Wanne den Graben umgibt und eine erste Elektrode des Bootstrap-Kondensatorbauelements (Cboost) bildet, und eine zweite Elektrode des Bootstrap-Kondensatorbauelements (Cboost) ein leitfähiges Material aufweist, das innerhalb des Grabens liegt und von der dotierten Wanne durch eine dielektrische Schicht (423) getrennt ist.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Bootstrap-Schaltung (102) eines der Folgenden aufweist: ein Bootstrap-Diodenbauelement (Dboost) oder ein Bootstrap-Transistorbauelement (Tboost).
  9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei der die Bootstrap-Schaltung (102) ein Bootstrap-Transistorbauelement (Tboost) aufweist und bei der das Bootstrap-Transistorbauelement (Tboost) ein MOSFET-Bauelement aufweist.
  10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, bei der die Bootstrap-Schaltung (102) das Bootstrap-Diodenbauelement (Dboost) aufweist und bei der das Bootstrap-Diodenbauelement (Dboost) ein Schottky-Diodenbauelement aufweist.
  11. Integrierte Schaltung, die aufweist: einen Halbleiter-Leistungstransistor (110); und eine Schaltung (102), die einen Halbleiterkondensator (Cboost) aufweist, der mit dem Halbleiter-Leistungstransistor (110) gebildet ist, wobei die integrierte Schaltung einen Graben (406) aufweist, der in einem Halbleitersubstrat (402) gebildet ist, und bei der eine erste Elektrode der integrierten Schaltung das Halbleitersubstrat (402) aufweist und eine zweite Elektrode der integrierten Schaltung ein leitfähiges Material (404) aufweist, das innerhalb des Grabens (406) liegt und vom Halbleitersubstrat durch eine dielektrische Schicht (405) getrennt ist und wobei der Halbleiter-Leistungstransistor (110) zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
  12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, wobei die Schaltung (102) eine Bootstrap-Schaltung aufweist.
  13. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, die weiterhin ein Gehäuse (120) aufweist, in dem der Halbleiter-Leistungstransistor (110) und die Schaltung (102) angeordnet sind.
  14. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 11–13, bei der der Halbleiter-Leistungstransistor (110) einen der Folgenden aufweist: einen Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Galliumnitrid-(GaN)Transistor oder einen Siliziumcarbid-(SiC)Transistor.
  15. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 11–14, bei der der Halbleiter-Leistungstransistor (110) und die Schaltung (102) monolithisch in dem Halbleitersubstrat (504) gebildet sind, bei der der Graben (510) der Schaltung und wenigstens ein Graben (514) des Halbleiter-Leistungstransistors unterschiedliche Tiefen im Halbleitersubstrat (502, 504) aufweisen und das Ätzen des wenigstens einen Grabens (510) der Schaltung und des wenigstens einen Grabens (514) des Halbleiter-Leistungstransistors unter Verwendung der gleichen Hartmaske (506) ausgeführt werden.
  16. Integrierte Schaltung nach Anspruch 11, bei der der Halbleiter-Leistungstransistor und die Schaltung monolithisch in dem Halbleitersubstrat gebildet werden und bei der eine Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat gebildet wird und eine erste Schicht auf der Oxidschicht gebildet wird und bei der eine Dotierung der ersten Schicht in das Halbleitersubstrat diffundiert.
  17. Integrierte Schaltung nach Anspruch 16, bei der die erste Schicht wenigstens eines von Polysilizium oder Oxid aufweist.
  18. Verfahren, das aufweist: Herstellen wenigstens eines Transistorbauelements (110), wobei das Herstellen des wenigstens einen Transistorbauelements (110) weiterhin das Ätzen wenigstens eines Grabens (514) in das Halbleitersubstrat (501, 504) aufweist; und Herstellen eines Bootstrap-Kondensator-(Cboost)-Elements auf Halbleiterbasis mit dem wenigstens einen Transistorbauelement (110), wobei das Herstellen eines Bootstrap-Kondensatorelements (Cboost) auf Halbleiterbasis weiterhin das Ätzen wenigstens eines Grabens (510) in einem Halbleitersubstrat (502, 504) aufweist und wobei der wenigstens eine Graben (510) des Bootstrap-Kondensatorelements (Cboost) und der wenigstens eine Graben des wenigstens einen Transistorbauelements (110) auf unterschiedliche Tiefen des Halbleitersubstrats (502, 504) geätzt werden; und Anordnen des monolithisch gebildeten wenigstens einen Transistorbauelements (110) und des Bootstrap-Kondensatorelements (Cboost) in einem Gehäuse (120).
  19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Herstellen wenigstens eines Transistorbauelements (110) das Herstellen wenigstens eines Leistungstransistorbauelements umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das wenigstens eine Transistorbauelement (110) wenigstens eines der Folgenden umfasst: ein Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor-(MOSFET)Bauelement, ein Siliziumcarbid-(SiC)Transistorbauelement oder ein Galliumnitrid-(GaN)Transistorbauelement.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem das Herstellen eines Bootstrap-Kondensatorelements (Cboost) auf Halbleiterbasis monolithisch mit dem wenigstens einen Transistorbauelement (110) weiterhin aufweist: das Herstellen einer Wanne des Bootstrap-Kondensators als Teil eines Prozesses zum Bilden des MOSFET-Bauelements durch Treiben einer Dotierung eines ersten Typs durch eine dielektrische Schicht und in ein Halbleitersubstrat hinein, das eine Dotierung eines zweiten Typs aufweist, der sich vom ersten Typ unterscheidet.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, das weiterhin das Entfernen der dielektrischen Schicht aufweist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18–22, bei dem das Herstellen eines Bootstrap-Kondensator-(Cboost)-Elements auf Halbleiterbasis weiterhin aufweist: wenigstens eines von Folgendem monolithisch mit dem wenigstens einen Transistorbauelement (110) herzustellen: einen Bootstrap-Transistor (Tboost) oder eine Bootstrap-Diode (Dboost).
  24. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin aufweist, die gleiche Hartmaske (596) zu verwenden, um den wenigstens einen Graben (510) des Bootstrap-Kondensatorelements (Cboost) und den wenigstens einen Graben (514) des wenigstens einen Transistorbauelements (110) zu ätzen.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21–24, bei dem das Halbleitersubstrat ein Siliziumsubstrat aufweist.
  26. Integrierte Schaltung, die aufweist: einen Halbleiter-Leistungstransistor (110); und eine Schaltung (102), die einen Halbleiterkondensator (Cboost) aufweist, der mit dem Halbleiter-Leistungstransistor (110) gebildet ist, wobei die integrierte Schaltung einen in einem Halbleitersubstrat (426) gebildeten Graben aufweist, bei der eine dotierte Wanne den Graben umgibt und eine erste Elektrode der integrierten Schaltung bildet, und eine zweite Elektrode der integrierten Schaltung ein leitfähiges Material aufweist, das innerhalb des Grabens liegt und von der dotierten Wanne durch eine dielektrische Schicht (423) getrennt ist, und wobei der Halbleiterkondensator (Cboost) zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ausgebildet ist.
  27. Integrierte Schaltung nach Anspruch 26, wobei die integrierte Schaltung eine Bootstrat-Schaltung (102) aufweist, und wobei der Halbleiter-Leistungstransistor (110) eines von Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor (MOSFET), Galliumnitrid (GaN) Transistor und Siliziumcarbid (SiC) Transistor aufweist.
  28. Integrierte Schaltung nach Anspruch 26 oder 27, wobei der Halbleiter-Leistungstransistor (110) und die integrierte Schaltung monolithisch in dem Halbleitersubstrat (426) gebildet sind, wobei der Graben der integrierten Schaltung und wenigstens ein Graben des Halbleiter-Leistungstransistors (110) unterschiedliche Tiefen im Halbleitersubstrat aufweisen, und wobei der wenigstens eine Graben der integrierten Schaltung und der wenigstens eine Graben des Halbleiter-Leistungstransistors (110) unter Verwendung derselben Hartmaske (506) geätzt werden.
  29. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 26–28, wobei der Halbleiter-Leistungstransistor (110) und die integrierte Schaltung monolithisch in dem Halbleitersubstrat gebildet sind, und wobei eine Oxidschicht auf dem Halbleitersubstrat und eine erste Schicht auf der Oxidschicht gebildet werden, und wobei eine Dotierung der ersten Schicht in das Halbleitersubstrat diffundiert.
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