用于在集成电路中构造隔离电容器的方法及设备的制造方法
【专利说明】用于在集成电路中构造隔离电容器的方法及设备
[0001]相关专利申请案
[0002]本申请案主张2013年3月9日提出申请的序列号为61/775，550的共同拥有的美国临时专利申请案的优先权；所述美国临时专利申请案出于所有目的借此以引用方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及高电压隔离电容器，特定来说涉及一种用于在集成电路中构造高电压隔离电容器的方法及设备。
【背景技术】
[0004]在最近工业应用中，对针对(例如)在不同接地电势下的数据通信电压及直流(DC)供应电压两者进行电隔离(流电及DC到DC两者)的需要不断增加。典型隔离应用已主要用于跨越隔离势皇的数据通信。但在近些年，应用也要求隔离装置(用于数据通信)也包含经隔离DC到DC能量传送能力。
[0005]典型电隔离方法可包含:光学、电感(例如，使用穿过变压器的交流(AC)或电磁射频)电容器(电容器为极良好流电隔离器)等。光学耦合器已成为主导信号隔离装置，但限于慢数据速率(小于IMHz)且过于庞大而不能集成。此外，光学耦合器不能够传递经隔离DC电力。电感及电容性隔离实施方案提供高数据速率、提供电隔离的电力传送，且制造成本低。然而，将有效高电压隔离电容器集成于集成电路封装中是成问题的。
【发明内容】
[0006]因此，出于(例如)隔离电力传送及发信号两者的目的，需要在单片集成电路工艺中制作高电压隔离电容器的方式。
[0007]根据实施例，一种用于形成高电压额定隔离电容器的方法可包括以下步骤:提供半导体集成电路；在所述半导体集成电路的一面的至少一部分上沉积绝缘层；在所述绝缘层上沉积第一导电层；在所述第一导电层上沉积高电压额定电介质层；在所述高电压额定电介质层上沉积第二导电层；及将所述高电压额定电介质层及所述第二导电层图案化以覆盖所述第一导电层的区域以形成所述高电压额定隔离电容器，其中所述第一导电层的至少一个经暴露部分提供到其的至少一个第一电连接。
[0008]根据所述方法的又一实施例，可包括以下步骤:将所述第一导电层图案化成所述高电压额定隔离电容器的第一极板；及将所述第二导电层图案化成所述高电压额定隔离电容器的第二极板。根据所述方法的又一实施例，可包括以下步骤:将所述第一导电层图案化成多个高电压额定隔离电容器的多个第一极板；及将所述第二导电层图案化成所述多个高电压额定隔离电容器的多个第二极板。根据所述方法的又一实施例，可包括在所述第一导电层及所述第二导电层上方进行钝化的步骤，其中所述钝化覆盖所述第二导电层且提供用于所述至少一个第一电连接及到所述第二导电层的所述至少一个第二电连接的开口。
[0009]根据所述方法的又一实施例，所述半导体集成电路可为废弃集成电路裸片。根据所述方法的又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可为金属。根据所述方法的又一实施例，所述第一导电金属层及所述第二导电金属层可由铝构成。根据所述方法的又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可由铜构成。根据所述方法的又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可选自由以下各项组成的群组中的任一者或多者:钛、钽、钴、钼及其硅化物及自对准硅化物。
[0010]根据所述方法的又一实施例，可通过耐电压要求来确定高电压额定电介质层厚度。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括二氧化硅(S12)。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括氮化硅(SiN)。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括氮氧化物。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括具有不同厚度且通过标准技术沉积或生长的经掺杂氧化物或未掺杂氧化物的经堆叠层。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定电介质层可具有大约四(4)微米(μ)的厚度。根据所述方法的又一实施例，所述高电压额定隔离电容器可具有大约10微微法拉的电容值。
[0011]根据另一实施例，一种用于形成高电压额定隔离电容器的方法可包括以下步骤:提供半导体集成电路；在所述半导体集成电路的一面的至少一部分上沉积绝缘层；在所述绝缘层上沉积第一导电层；在所述第一导电层上沉积高电压额定电介质层；将所述高电压额定电介质层图案化以覆盖所述第一导电层的区域且提供到其的至少一个开口 ；将导电材料沉积到所述至少一个开口中以形成到所述第一导电层的至少一个第一电连接；在所述高电压额定电介质层上沉积第二导电层；及将所述第二导电层图案化以覆盖所述第一导电层的区域以形成所述高电压额定隔离电容器。
[0012]根据所述方法的又一实施例，可包括以下步骤:将所述第一导电层图案化成所述高电压额定隔离电容器的第一极板；及将所述第二导电层图案化成所述高电压额定隔离电容器的第二极板。根据所述方法的又一实施例，可包括以下步骤:将所述第一导电层图案化成多个高电压额定隔离电容器的多个第一极板；及将所述第二导电层图案化成所述多个高电压额定隔离电容器的多个第二极板。根据所述方法的又一实施例，可包括在所述第一导电层及所述第二导电层上方进行钝化的步骤，其中所述钝化覆盖所述第二导电层且提供用于所述至少一个第一电连接及到所述第二导电层的所述至少一个第二电连接的开口。
[0013]根据再一实施例，一种适于具有不同电压域之间的电压隔离的集成电路装置可包括:初级集成电路；在所述初级集成电路的一面的至少一部分上的第一绝缘层；在所述第一绝缘层上的第一导电层，其中所述第一导电层可耦合到所述初级集成电路上的电路连接垫；在所述第一导电层的一部分上的高电压额定电介质层；及在所述高电压额定电介质层上的第二导电层，其中所述第一导电层及所述第二导电层以及所述高电压额定电介质层形成高电压额定隔离电容器。
[0014]根据又一实施例，可提供具有耦合到所述第二导电层的电路连接垫的次级集成电路，其中所述初级集成电路可在第一电压域中且所述次级集成电路可在第二电压域中。根据又一实施例，可在所述第二导电层的至少一部分上方且在所述高电压额定电介质层及所述第一导电层的部分上方提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层可具有:在所述第一导电层上方的第一开口，其用于使第一接合线将所述第一导电层耦合到所述初级集成电路上的所述电路连接垫；及在所述第二导电层上方的第二开口，其用于使第二接合线将所述第二导电层耦合到所述次级集成电路上的所述电路连接垫。
[0015]根据又一实施例，可提供用于囊封所述初级集成电路及所述次级集成电路以及所述高电压额定隔离电容器的集成电路封装。根据又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可为金属。根据又一实施例，所述第一导电金属层及所述第二导电金属层可由铝构成。根据又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可由铜构成。根据又一实施例，所述第一导电层及所述第二导电层可选自由以下各项组成的群组中的任一者或多者:钛、钽、钴、钼及其硅化物及自对准硅化物。
[0016]根据又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括二氧化硅(S12)。根据又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括氮化硅(SiN)。根据又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括氮氧化物。根据又一实施例，所述高电压额定电介质层可包括具有不同厚度且通过标准技术沉积或生长的经掺杂氧化物或未掺杂氧化物的经堆叠层。根据又一实施例，所述高电压额定电介质层可具有大约四(4)微米(μ)的厚度。根据又一实施例，所述高电压额定隔离电容器可具有大约10微微法拉的电容值。根据又一实施例，所述初级集成电路可为微控制器。
[0017]根据再一实施例，一种适于具有不同电压域之间的电压隔离的集成电路装置可包括:初级集成电路；在所述初级集成电路的一面的至少一部分上方的第一绝缘层；在所述第一绝缘层上方的多个第一高电压额定隔离电容器，其中所述多个第一高电压额定隔离电容器中的每一者可包括在所述第一绝缘层上的第一导电层，其中所述第一导电层中的一些第一导电层可耦合到所述初级集成电路上的相应电路连接垫；在所述多个第一导电层中的相应一者的一部分上的第一高电压额定电介质层；及在所述相应高电压额定电介质层上的第二导电层。
[0018]根据又一实施例，可提供具有耦合到相应第二导电层的电路连接垫的第二集成电路，其中所述初级集成电路可在第一电压域中且所述第二集成电路可在第二电压域中。根据又一实施例，可提供用于囊封所述初级集成电路及所述第一高电压额定隔离电容器的集成电路封装。根据又一实施例，所述集成电路封装可具有耦合到相应第一导电层的一些外部连接节点及耦合到所述多个第一高电压额定隔离电容器的相应第二导电层的一些其它外部连接节点。根据又一实施例，所述外部连接节点可为集成电路封装引线框架的引线指状件且所述相应引线指状件可借助接合线耦合到所述第一导电层及所述第二导电层。
[0019]根据又一实施例，所述集成电路装置可包括:在所述第二导电层的至少一部分上方的第二绝缘层；在所述第二绝缘层上方的多个第二高电压额定隔离电容器，其中所述多个第二高电压额定隔离电容器中的每一者可包括在所述第二绝缘层上的第三导电层，其中所述第三导电层中的一些第三导电层可耦合到第三集成电路上的相应电路连接垫；在所述多个第三导电层中的相应一者的一部分上的第二高电压额定电介质层；及在所述相应第二高电压额定电介质层上的第四导电层，其中所述第四导电层中的一些第四导电层可耦合到所述初级集成电路裸片上的相应电路连接垫。
[0020]根据又一实施例，可提供用于囊封所述初级集成电路及所述第二