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_2

文档序号:9252502阅读:来源:国知局
集成电路以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,可提供用于囊封所述初级集成电路、所述第二集成电路及所述第三集成电路以及所述第一高电压额定隔离电容器及所述第二高电压额定隔离电容器的集成电路封装。根据又一实施例,所述第三集成电路可在第三电压域中。根据又一实施例,所述集成电路封装可具有耦合到相应第四导电层的一些外部连接节点及耦合到所述多个第二高电压额定隔离电容器的相应第三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O
【附图说明】
[0021]可通过结合附图参考以下说明获取对本发明的较完整理解,其中:
[0022]图1及IA图解说明根据本发明的特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性立面视图;
[0023]图1B及IC图解说明根据本发明的另一特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性立面视图;
[0024]图2图解说明根据本发明的特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性正交视图;
[0025]图3图解说明根据本发明的特定实例性实施例的形成于初级集成电路上且耦合到次级集成电路的多个高电压额定隔离电容器的示意性平面视图;
[0026]图4图解说明根据本发明的特定实例性实施例的将电力电路及信号电路耦合于初级集成电路与次级集成电路之间的多个高电压额定隔离电容器的示意性框图;
[0027]图5图解说明根据本发明的另一特定实例性实施例的将电力电路及信号电路耦合于初级集成电路与次级集成电路之间的多个高电压额定隔离电容器的示意性框图,其中所述次级集成电路的电路控制从初级集成电路到次级集成电路的电力传送;
[0028]图6图解说明根据本发明的教示的10微微法拉(pF)电容器的电流携载能力对施加到所述电容器的信号频率的表及图表;
[0029]图7及7A图解说明根据本发明的另一特定实例性实施例的形成于集成电路上的多个经反向堆叠的高电压额定隔离电容器的示意性立面视图;及
[0030]图8图解说明根据本发明的另一特定实例性实施例的形成于初级集成电路上且耦合到第一次级集成电路及第二次级集成电路的多个高电压额定隔离电容器的示意性平面视图。
[0031]虽然本发明易于发生各种修改及替代形式,但已在图式中展示并在本文中详细描述其特定实例性实施例。然而,应理解,本文中对特定实例性实施例的说明并非打算将本发明限于本文中所揭示的特定形式,而是相反,本发明打算涵盖如所附权利要求书所界定的所有修改及等效形式。
【具体实施方式】
[0032]根据各种实施例,可提供用于在集成电路裸片上构造高电压额定隔离电容器的方法及设备。根据各种实施例,本文中揭示形成低成本高电压额定电容器的方法。本文中揭示形成具有特殊电极几何形状及低成本S12电介质材料的高电压额定电容器的独特方法,特殊电极几何形状及低成本S12电介质材料促进制成在其下可具有有源电路的集成电路硅上面仅需要小面积的基于低成本S12的电介质绝缘高电压额定电容器。
[0033]可产生与主要供应源电隔离的经隔离供应电压。对于现代电子系统设计,此特征可变得需求极高。DC到DC隔离及AC到DC隔离为其实例。电容性隔离装置可使用(a)跨越电容性隔离势皇将电力从初级侧传送到次级侧的方法;及(b)使用反馈网络来调节经隔离次级电力的方法。针对此应用,需要高电压额定值(>3000Vrms)硅电容器以在不同通信装置之间形成电(例如,流电)隔离势皇。此高电压额定电容器可用于(a)经隔离DC到DC电力传送及(b)连接到不同电压域的装置之间的经隔离数据通信。
[0034]根据各种实施例,举例来说,可借助简单处理使用废弃集成电路晶片以基于二氧化硅(S12)及铝而制成适用于经堆叠集成电路封装中的本文中所描述的隔离电容器。可选择电绝缘氧化物厚度来耐受数千伏特且所得电容为足够高以实现连接到两个不同电压域的集成电路装置之间的有效电力及信号传送。
[0035]使用经堆叠裸片S12绝缘的电容器被认为产生过低的电容值。然而,根据本发明的各种实施例,通过使用各种电路技术(例如,较高电压电晶体、电压增倍器及三倍器等)以跨越这些电容器提供较高电压,可以用于有效电力及信号传送的足够电容制作所述电容器。
[0036]现在参考图式,示意性地图解说明实例性实施例的细节。图式中的相似元件将由相似编号表示,且相似元件将由带有不同小写字母后缀的相同编号表示。
[0037]参考图1及1A,绘示根据本发明的特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性立面视图。通常由数字100表示的高电压额定隔离电容器可包括第一导电层106、第二导电层112、在分别第一导电层106与第二导电层112之间的高电压额定电介质(绝缘)层110及在第二导电层112及第一导电层106的一部分上方的绝缘层108,例如,钝化物。第一垫开口 114可用于提供对第一导电层106的电接达。第二垫开口 116可用于提供对第二导电层112的电接达。高电压额定隔离电容器100可定位于安置于集成电路102上的绝缘层104上方且附接到所述绝缘层。
[0038]可使用用以形成第一导电层106的第一掩模及用以形成第二导电层112及高电压额定电介质层110的第二掩模来制作至少一个高电压额定隔离电容器100。第三掩模可用于在绝缘(例如,钝化)层108中分别形成第一垫开口 114及第二垫开口 116。预期到且在本发明的范围内,可同样成功地使用其它工艺制作步骤,且集成电路制作领域中的且受益于本发明的技术人员可想出此类替代设计且仍在本发明的精神及意图内。
[0039]第一导电层106及第二导电层112分别可包括导电金属材料,例如(举例来说但不限于)铝、铜、钛、钽、钴、钼、其硅化物及自对准硅化物等。绝缘层104可为(举例来说但不限于)二氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)、氮氧化物,或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等。高电压额定电介质层110可为(举例来说但不限于)二氧化硅(S12)、氮化硅(SiN)、S1xNy、氧化物-氮化物-氧化物(ONO)等。绝缘电介质层110的厚度可确定高电压额定隔离电容器100的耐电压能力,且针对大约3,000伏DC绝缘击穿电压可为(举例来说但不限于)大约四(4)微米厚Si02。绝缘层108可为具有用于连接到低电压垫114及高电压垫116的开口的保护性钝化层,例如,二氧化硅、氮化硅等。术语“高电压垫”及“低电压垫”是指不具有用于电力、接地或信号的直流(DC)连接的不同电压域。电压域之间的电压差可为大的或小的,且进一步可用于保护及隔离装置免受大电压瞬变的影响,例如,保护及隔离传感器免受可因闪电、电力切换瞬变等造成的感应电动势(EMF)电压。
[0040]现在参考图1A,高电压额定隔离电容器100组合件的第一导电层106可借助接合线124连接到引线指状件120及/或集成电路102(在下文为“初级IC 102”)上的连接垫。高电压额定隔离电容器100组合件的导电层112可借助接合线126连接到第二集成电路118(在下文为“次级IC 118”)上的连接垫及/或引线指状件122。次级IC 118可借助接合线128连接到引线指状件122。初级IC 102可经配置以在第一电压域中操作,且次级IC 118可经配置以在第二电压域中操作。第一电压域与第二电压域之间的接地电势及电压电势可相差数千伏,仅受高电压额定电介质层110的耐电压(击穿)(例如,其厚度)限制。引线指状件120可耦合到第一电压域,且引线指状件122可耦合到第二电压域。初级IC 102、高电压额定隔离电容器100、次级IC 118以及引线指状件120及122的部分可囊封于集成电路封装130(例如,环氧树脂)中。为说明清楚起见而未展示裸片焊盘(如果使用)。预期到且在本发明的范围内,可使用除引线指状件以外的其它集成电路外部连接节点,例如,球形凸块等。
[0041]参考图1B及1C,绘示根据本发明的另一特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性立面视图。通常由数字10a表示的高电压额定隔离电容器可包括第一导电层106、第二导电层112、在分别第一导电层106与第二导电层112之间的高电压额定电介质(绝缘)层110及在第二导电层112及第一导电层106的一部分上方的绝缘层108,例如,钝化物。导电材料132可用于填充于可在第一导电层106上方的高电压额定电介质层110中的开口中。导电材料132可用于提供对第一导电层106的电接达。第二垫开口 116可用于提供对第二导电层112的电接达。高电压额定隔离电容器10a可定位于安置于集成电路102上的绝缘层104上方且附接到所述绝缘层。高电压额定隔离电容器10a的操作与上文所描述的高电压额定隔离电容器100的操作实质上相同。
[0042]参考图2,绘示根据本发明的特定实例性实施例的形成于集成电路上的高电压额定隔离电容器的示意性正交视图。高电压额定隔离电容器100经展示附接到初级IC 102且借助接合线124连接到一些引线指状件120,借助接合线124a连接到初级IC 102,借助接合线126连接到次级IC 118,及/或借助接合线126a连接到引线指状件122。高电压额定隔离电容器100可附接到在初级IC 1
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