高性能高压隔离器制造技术

一种集成电路(100D)包括半导体衬底(102)和位于半导体衬底上方的多个电介质层(122、128)，多个电介质层包括顶部电介质层(128D2)。金属板(132)位于顶部电介质层上方；金属环(120E)位于顶部电介质层上方并且基本上包围金属板(132)。保护涂层(141)覆盖金属环和金属板(132)。穿过保护涂层(141)形成沟槽开口(146)，沟槽开口(146)暴露了在金属板(132)和金属环(120E)之间的顶部电介质层(128D2)，沟槽开口(146)基本上包围金属板。槽开口(146)基本上包围金属板。槽开口(146)基本上包围金属板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高性能高压隔离器


[0001]所公开的实施方式总体上涉及半导体器件领域，更具体地但不排他地涉及电抗隔离器件，例如电容隔离器和电感隔离器。

技术介绍

[0002]一些集成电路包括形成在互连层级中的隔离器件，例如电容器或变压器。这种隔离器件可以包括形成在下部金属层级中的下部金属隔离元件(例如板或线圈)、形成在较高金属层级中的上部金属隔离元件，以及在上金属元件和下部金属之间的若干电介质层。这种隔离器件可用于将较高电压电路与较低电压电路隔离，其中隔离器件在两个电路之间耦合信号。

技术实现思路

[0003]所公开的实施方式提供了一种集成电路，该集成电路包括隔离器件(例如电容器或变压器)，其被设计为在例如大于500V的高电压下工作。保护涂层(例如形成在顶部金属层级上方的电介质衬层和/或电介质涂层)包括氮化硅材料，即，包含硅和氮二者的材料。穿过保护涂层形成沟槽开口，以防止在非常高的电压瞬变期间可通过氮化硅材料发生的横向放电。尽管可以预期这种实施方式会提高采用氮化硅材料的这种集成电路的可靠性，但除非在特定权利要求中明确记载，否则没有特定结果是(一个或多个)所描述的专利技术的要求。
[0004]在一个方面，公开了一种集成电路的实施方式。集成电路包括半导体衬底；在半导体衬底上方的多个电介质层，多个电介质层包括顶部电介质层；在顶部电介质层上方的金属板；在顶部电介质层上方并且基本上包围金属板的金属环；覆盖金属环并接触覆盖金属板的保护涂层；以及穿过保护涂层的沟槽开口，沟槽开口暴露了在金属板和金属环之间的顶部电介质层，沟槽开口基本上包围金属板。
[0005]在另一方面，公开了一种集成电路的实施方式。集成电路包括半导体衬底；在半导体衬底上方的多个电介质层，多个电介质层包括顶部电介质层；位于顶部电介质层上方的金属线圈；位于顶部电介质层上方并基本上包围金属线圈的金属环；覆盖金属环和金属线圈的保护涂层；以及穿过保护涂层的沟槽开口，沟槽开口暴露了在金属线圈和金属环之间的顶部电介质层，沟槽开口基本上包围金属线圈。
[0006]在又一方面，公开了形成集成电路的工艺的实施方式。该工艺包括在衬底上方形成上部金属隔离元件；形成基本上包围上部金属隔离元件的金属环；在上部金属隔离元件上方形成保护涂层，保护涂层在金属环上方延伸；以及形成延伸穿过保护涂层的沟槽开口，沟槽开口暴露了在上部金属隔离元件和金属环之间的环中的顶部电介质层，沟槽开口包围上部金属隔离元件。
附图说明
[0007]本公开的实施方式以示例的方式而非以限制的方式在附图的图片中来说明，其中
相似的附图标记指示相似的元件。应当注意，对于在本公开中的“一”或“一个”实施方式的不同引用不必是相同的实施方式，并且这样的引用能够意味着至少一个。进一步地，当结合实施方式描述特定特征、结构或特性时，其主张对与明确描述的或没有明确描述的其他实施方式结合的此类特征、结构或特性的影响在本领域技术人员的常识内。如本文所用，术语“耦合”旨在表示间接或直接电连接，除非限定为“可通信耦合”，这可包括无线连接。因此，如果第一器件耦合到第二器件，则该连接可以是通过直接电连接，或通过经由其他器件和连接的间接电连接。
[0008]附图并入说明书并形成说明书的一部分以说明本公开的一个或多个示例性实施方式。本公开的各个优点和特征将通过考虑以下具体实施方式与随附权利要求并且参考附图来理解，其中：
[0009]图1A至图1D图示了根据本公开的实施方式的在连续制造阶段中描绘的电流隔离电容器的截面图；
[0010]图2A到图2D图示了根据本公开的实施方式的在连续制造阶段中描绘的电流隔离电容器的截面图；
[0011]图3A和图3B图示了在如图2D中标记的相应位置截取的图2D的器件的俯视图；
[0012]图4图示了根据本公开的实施方式的电流隔离变压器的俯视图；
[0013]图5图示了根据本专利技术的实施方式的图4的电流隔离变压器的截面图；
[0014]图6提供了根据本公开的实施方式的图示形成集成电路的工艺的流程图；和
[0015]图6A到图6H更详细地限定了图6的元件。
具体实施方式
[0016]现在将参照附图详细描述本专利技术的具体实施方式。这些图片不是按比例绘制的，它们仅用于说明本专利技术。在本专利技术的实施方式的以下具体实施方式中，阐明了许多具体细节以便提供对本专利技术的更透彻的理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是在没有这些具体细节的情况下也可以实践本专利技术。在其他情况下，没有详细描述众所周知的特征以避免使说明书不必要地复杂化。本专利技术不受所图示的动作或事件的顺序的限制，因为一些动作能够以不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非所有图示的动作或事件都是实施根据本专利技术的方法所必需的。
[0017]对诸如上部、下部、顶部、底部、上方、下方等关系的引用应理解为是指附图中所图示的关系并且不应被视为绝对方向。此外，出于本申请的目的，提及“顶部电介质层”是指最顶部的层间电介质(ILD)层或最顶部的金属内电介质(IMD)层，并不指保护涂层中的层，例如电介质衬垫和/或电介质涂层。
[0018]当在非常不同的电压域中工作的两个电路需要进行通信时，可以使用电流隔离来传递能量或信息，而不在两个电路之间流动不想要的电流。电流隔离还可用于防止意外电流通过人体到达地面。通过电容器和变压器提供两种常见的电流隔离形式。
[0019]本申请涉及电流隔离器(例如电容器和变压器)，它们被设计成在高电压差(例如500V或更高)下工作。在使用此类电流隔离器期间，设计为具有工作电压(例如1,000V
‑
1,500V)的电容器或变压器可能需要承受高得多的非常快速的瞬态电压(例如10,000V)。这些瞬态电压的存在能够发现器件结构中的弱点。
[0020]与本申请共同被拥有并通过引用并入本文的美国专利号9,299,697(以下称为'697专利)教导了虽然某些电介质材料通常不承载电流，但在存在非常高的瞬态电压的情况下，由这些电介质材料形成的层可以充当导体，并允许在集成电路中的高压元件和低压元件之间的横向放电，从而导致芯片损坏。
[0021]电流隔离器的形成传统上严重依赖于氧化硅(SiO2)和SiO2相关材料，而氮化硅和氮化硅相关材料的使用量较少。根据工艺条件，这些氮化硅相关材料通常是介于SiN和Si3N4之间的非化学计量成分。由于成分的已知变化，出于本申请的目的，提及氮化硅和符号SiN用于指代基本上由硅和氮组成的任何电介质。类似地，术语“氮化硅相关”材料和“SiN相关”材料被限定为包含硅和氮的任何材料，具有或不具有其他成分。因此，氮化硅相关材料可包括氮化硅、氮氧化硅、富硅氮化硅、富硅氮氧化硅、氧碳氮化硅(silicon oxide carbide nitride)、碳氮化硅(silicon carbide nitride)等。专利技术人已经注意到，当SiN相关材料与电流隔离器的顶部金属元件(例如电流隔离电容器的顶部金属板或者电流隔离变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种集成电路，其包括；半导体衬底；在所述半导体衬底上方的多个电介质层，其包括顶部电介质层；在所述顶部电介质层上方的金属板；金属环，其在所述顶部电介质层上方并且基本上包围所述金属板；保护涂层，其覆盖所述金属环并且覆盖所述金属板；以及穿过所述保护涂层的沟槽开口，所述沟槽开口暴露了在所述金属板和所述金属环之间的所述顶部电介质，所述沟槽开口基本上包围所述金属板。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述金属板和所述金属环由铝制成并且位于所述顶部电介质层上。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述保护涂层包括覆盖所述金属环并且覆盖所述金属板的电介质衬垫，以及位于所述电介质衬垫上的电介质涂层，所述电介质涂层包括选自由氮化硅、氧氮化硅、富硅氮化硅、富硅氧氮化硅、氧碳氮化硅、碳氮化硅组成的组的氮化硅相关材料。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述金属板和所述金属环包括铜并且位于所述顶部电介质层内。5.根据权利要求4所述的集成电路，其中所述保护涂层包括覆盖所述金属环并且覆盖所述金属板的电介质衬垫，以及位于所述电介质衬垫上的电介质涂层，所述电介质衬垫包括选自由氮化硅、氧氮化硅、富硅氮化硅、富硅氧氮化硅、氧碳氮化硅和碳氮化硅组成的组的第一氮化硅相关材料。6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述金属环与所述半导体衬底导电连接；所述金属板为顶部金属板；并且所述集成电路包括直接位于所述顶部金属板和所述半导体衬底之间的底部金属板。7.根据权利要求1所述的集成电路，其包括穿过所述保护涂层的接触开口，所述接触开口暴露了所述金属板。8.一种集成电路，其包括；半导体衬底；在所述半导体衬底上方的多个电介质层，其包括顶部电介质层；在所述顶部电介质层上方的金属线圈；金属环，其位于所述顶部电介质层上方并基本上包围所述金属线圈；保护涂层，其覆盖所述金属环并且覆盖所述金属线圈；以及穿过所述保护涂层的沟槽开口，所述沟槽开口暴露了所述金属线圈和所述金属环之间的所述顶部电介质层，所述沟槽开口基本上包围所述金属线圈。9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述金属线圈和所述金属环由铝形成并且位于所述顶部电介质层上。10.根据权利要求9所述的集成电路，其中所述保护涂层包括覆盖所述金属环并且覆盖所述至少金属线圈的电介质衬垫，以及位于所述电介质衬垫上的电介质涂层，所述电介质涂层包括选自由氮化硅、氧氮化硅、富硅氮化硅、富硅氧氮化硅、氧碳氮化硅和碳氮化硅组成的组的氮化硅相关材料。
11.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述金属线圈和所述金属环包括铜并且位于所述顶部电介质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：