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      用于在集成電路中構(gòu)造隔離電容器的方法及設(shè)備的制造方法

      文檔序號(hào):9252502閱讀:581來(lái)源:國(guó)知局
      用于在集成電路中構(gòu)造隔離電容器的方法及設(shè)備的制造方法
      【專(zhuān)利說(shuō)明】用于在集成電路中構(gòu)造隔離電容器的方法及設(shè)備
      [0001]相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)案
      [0002]本申請(qǐng)案主張2013年3月9日提出申請(qǐng)的序列號(hào)為61/775,550的共同擁有的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán);所述美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)案出于所有目的借此以引用方式并入本文中。
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0003]本發(fā)明涉及高電壓隔離電容器,特定來(lái)說(shuō)涉及一種用于在集成電路中構(gòu)造高電壓隔離電容器的方法及設(shè)備。
      【背景技術(shù)】
      [0004]在最近工業(yè)應(yīng)用中,對(duì)針對(duì)(例如)在不同接地電勢(shì)下的數(shù)據(jù)通信電壓及直流(DC)供應(yīng)電壓兩者進(jìn)行電隔離(流電及DC到DC兩者)的需要不斷增加。典型隔離應(yīng)用已主要用于跨越隔離勢(shì)皇的數(shù)據(jù)通信。但在近些年,應(yīng)用也要求隔離裝置(用于數(shù)據(jù)通信)也包含經(jīng)隔離DC到DC能量傳送能力。
      [0005]典型電隔離方法可包含:光學(xué)、電感(例如,使用穿過(guò)變壓器的交流(AC)或電磁射頻)電容器(電容器為極良好流電隔離器)等。光學(xué)耦合器已成為主導(dǎo)信號(hào)隔離裝置,但限于慢數(shù)據(jù)速率(小于IMHz)且過(guò)于龐大而不能集成。此外,光學(xué)耦合器不能夠傳遞經(jīng)隔離DC電力。電感及電容性隔離實(shí)施方案提供高數(shù)據(jù)速率、提供電隔離的電力傳送,且制造成本低。然而,將有效高電壓隔離電容器集成于集成電路封裝中是成問(wèn)題的。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006]因此,出于(例如)隔離電力傳送及發(fā)信號(hào)兩者的目的,需要在單片集成電路工藝中制作高電壓隔離電容器的方式。
      [0007]根據(jù)實(shí)施例,一種用于形成高電壓額定隔離電容器的方法可包括以下步驟:提供半導(dǎo)體集成電路;在所述半導(dǎo)體集成電路的一面的至少一部分上沉積絕緣層;在所述絕緣層上沉積第一導(dǎo)電層;在所述第一導(dǎo)電層上沉積高電壓額定電介質(zhì)層;在所述高電壓額定電介質(zhì)層上沉積第二導(dǎo)電層;及將所述高電壓額定電介質(zhì)層及所述第二導(dǎo)電層圖案化以覆蓋所述第一導(dǎo)電層的區(qū)域以形成所述高電壓額定隔離電容器,其中所述第一導(dǎo)電層的至少一個(gè)經(jīng)暴露部分提供到其的至少一個(gè)第一電連接。
      [0008]根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括以下步驟:將所述第一導(dǎo)電層圖案化成所述高電壓額定隔離電容器的第一極板;及將所述第二導(dǎo)電層圖案化成所述高電壓額定隔離電容器的第二極板。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括以下步驟:將所述第一導(dǎo)電層圖案化成多個(gè)高電壓額定隔離電容器的多個(gè)第一極板;及將所述第二導(dǎo)電層圖案化成所述多個(gè)高電壓額定隔離電容器的多個(gè)第二極板。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括在所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層上方進(jìn)行鈍化的步驟,其中所述鈍化覆蓋所述第二導(dǎo)電層且提供用于所述至少一個(gè)第一電連接及到所述第二導(dǎo)電層的所述至少一個(gè)第二電連接的開(kāi)口。
      [0009]根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述半導(dǎo)體集成電路可為廢棄集成電路裸片。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可為金屬。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電金屬層及所述第二導(dǎo)電金屬層可由鋁構(gòu)成。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可由銅構(gòu)成。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可選自由以下各項(xiàng)組成的群組中的任一者或多者:鈦、鉭、鈷、鉬及其硅化物及自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
      [0010]根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可通過(guò)耐電壓要求來(lái)確定高電壓額定電介質(zhì)層厚度。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括二氧化硅(S12)。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括氮化硅(SiN)。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括氮氧化物。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括具有不同厚度且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)沉積或生長(zhǎng)的經(jīng)摻雜氧化物或未摻雜氧化物的經(jīng)堆疊層。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可具有大約四(4)微米(μ)的厚度。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,所述高電壓額定隔離電容器可具有大約10微微法拉的電容值。
      [0011]根據(jù)另一實(shí)施例,一種用于形成高電壓額定隔離電容器的方法可包括以下步驟:提供半導(dǎo)體集成電路;在所述半導(dǎo)體集成電路的一面的至少一部分上沉積絕緣層;在所述絕緣層上沉積第一導(dǎo)電層;在所述第一導(dǎo)電層上沉積高電壓額定電介質(zhì)層;將所述高電壓額定電介質(zhì)層圖案化以覆蓋所述第一導(dǎo)電層的區(qū)域且提供到其的至少一個(gè)開(kāi)口 ;將導(dǎo)電材料沉積到所述至少一個(gè)開(kāi)口中以形成到所述第一導(dǎo)電層的至少一個(gè)第一電連接;在所述高電壓額定電介質(zhì)層上沉積第二導(dǎo)電層;及將所述第二導(dǎo)電層圖案化以覆蓋所述第一導(dǎo)電層的區(qū)域以形成所述高電壓額定隔離電容器。
      [0012]根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括以下步驟:將所述第一導(dǎo)電層圖案化成所述高電壓額定隔離電容器的第一極板;及將所述第二導(dǎo)電層圖案化成所述高電壓額定隔離電容器的第二極板。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括以下步驟:將所述第一導(dǎo)電層圖案化成多個(gè)高電壓額定隔離電容器的多個(gè)第一極板;及將所述第二導(dǎo)電層圖案化成所述多個(gè)高電壓額定隔離電容器的多個(gè)第二極板。根據(jù)所述方法的又一實(shí)施例,可包括在所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層上方進(jìn)行鈍化的步驟,其中所述鈍化覆蓋所述第二導(dǎo)電層且提供用于所述至少一個(gè)第一電連接及到所述第二導(dǎo)電層的所述至少一個(gè)第二電連接的開(kāi)口。
      [0013]根據(jù)再一實(shí)施例,一種適于具有不同電壓域之間的電壓隔離的集成電路裝置可包括:初級(jí)集成電路;在所述初級(jí)集成電路的一面的至少一部分上的第一絕緣層;在所述第一絕緣層上的第一導(dǎo)電層,其中所述第一導(dǎo)電層可耦合到所述初級(jí)集成電路上的電路連接墊;在所述第一導(dǎo)電層的一部分上的高電壓額定電介質(zhì)層;及在所述高電壓額定電介質(zhì)層上的第二導(dǎo)電層,其中所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層以及所述高電壓額定電介質(zhì)層形成高電壓額定隔離電容器。
      [0014]根據(jù)又一實(shí)施例,可提供具有耦合到所述第二導(dǎo)電層的電路連接墊的次級(jí)集成電路,其中所述初級(jí)集成電路可在第一電壓域中且所述次級(jí)集成電路可在第二電壓域中。根據(jù)又一實(shí)施例,可在所述第二導(dǎo)電層的至少一部分上方且在所述高電壓額定電介質(zhì)層及所述第一導(dǎo)電層的部分上方提供第二絕緣層,其中所述第二絕緣層可具有:在所述第一導(dǎo)電層上方的第一開(kāi)口,其用于使第一接合線(xiàn)將所述第一導(dǎo)電層耦合到所述初級(jí)集成電路上的所述電路連接墊;及在所述第二導(dǎo)電層上方的第二開(kāi)口,其用于使第二接合線(xiàn)將所述第二導(dǎo)電層耦合到所述次級(jí)集成電路上的所述電路連接墊。
      [0015]根據(jù)又一實(shí)施例,可提供用于囊封所述初級(jí)集成電路及所述次級(jí)集成電路以及所述高電壓額定隔離電容器的集成電路封裝。根據(jù)又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可為金屬。根據(jù)又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電金屬層及所述第二導(dǎo)電金屬層可由鋁構(gòu)成。根據(jù)又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可由銅構(gòu)成。根據(jù)又一實(shí)施例,所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層可選自由以下各項(xiàng)組成的群組中的任一者或多者:鈦、鉭、鈷、鉬及其硅化物及自對(duì)準(zhǔn)硅化物。
      [0016]根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括二氧化硅(S12)。根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括氮化硅(SiN)。根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括氮氧化物。根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可包括具有不同厚度且通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)沉積或生長(zhǎng)的經(jīng)摻雜氧化物或未摻雜氧化物的經(jīng)堆疊層。根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定電介質(zhì)層可具有大約四(4)微米(μ)的厚度。根據(jù)又一實(shí)施例,所述高電壓額定隔離電容器可具有大約10微微法拉的電容值。根據(jù)又一實(shí)施例,所述初級(jí)集成電路可為微控制器。
      [0017]根據(jù)再一實(shí)施例,一種適于具有不同電壓域之間的電壓隔離的集成電路裝置可包括:初級(jí)集成電路;在所述初級(jí)集成電路的一面的至少一部分上方的第一絕緣層;在所述第一絕緣層上方的多個(gè)第一高電壓額定隔離電容器,其中所述多個(gè)第一高電壓額定隔離電容器中的每一者可包括在所述第一絕緣層上的第一導(dǎo)電層,其中所述第一導(dǎo)電層中的一些第一導(dǎo)電層可耦合到所述初級(jí)集成電路上的相應(yīng)電路連接墊;在所述多個(gè)第一導(dǎo)電層中的相應(yīng)一者的一部分上的第一高電壓額定電介質(zhì)層;及在所述相應(yīng)高電壓額定電介質(zhì)層上的第二導(dǎo)電層。
      [0018]根據(jù)又一實(shí)施例,可提供具有耦合到相應(yīng)第二導(dǎo)電層的電路連接墊的第二集成電路,其中所述初級(jí)集成電路可在第一電壓域中且所述第二集成電路可在第二電壓域中。根據(jù)又一實(shí)施例,可提供用于囊封所述初級(jí)集成電路及所述第一高電壓額定隔離電容器的集成電路封裝。根據(jù)又一實(shí)施例,所述集成電路封裝可具有耦合到相應(yīng)第一導(dǎo)電層的一些外部連接節(jié)點(diǎn)及耦合到所述多個(gè)第一高電壓額定隔離電容器的相應(yīng)第二導(dǎo)電層的一些其它外部連接節(jié)點(diǎn)。根據(jù)又一實(shí)施例,所述外部連接節(jié)點(diǎn)可為集成電路封裝引線(xiàn)框架的引線(xiàn)指狀件且所述相應(yīng)引線(xiàn)指狀件可借助接合線(xiàn)耦合到所述第一導(dǎo)電層及所述第二導(dǎo)電層。
      [0019]根據(jù)又一實(shí)施例,所述集成電路裝置可包括:在所述第二導(dǎo)電層的至少一部分上方的第二絕緣層;在所述第二絕緣層上方的多個(gè)第二高電壓額定隔離電容器,其中所述多個(gè)第二高電壓額定隔離電容器中的每一者可包括在所述第二絕緣層上的第三導(dǎo)電層,其中所述第三導(dǎo)電層中的一些第三導(dǎo)電層可耦合到第三集成電路上的相應(yīng)電路連接墊;在所述多個(gè)第三導(dǎo)電層中的相應(yīng)一者的一部分上的第二高電壓額定電介質(zhì)層;及在所述相應(yīng)第二高電壓額定電介質(zhì)層上的第四導(dǎo)電層,其中所述第四導(dǎo)電層中的一些第四導(dǎo)電層可耦合到所述初級(jí)集成電路裸片上的相應(yīng)電路連接墊。
      [0020]根據(jù)又一實(shí)施例,可提供用于囊封所述初級(jí)集成電路及所述第二
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