[发明专利]绝缘结构、形成绝缘结构的方法和包括这种绝缘结构的芯片级隔离器

说明书

一种形成绝缘结构的方法，其包括形成绝缘区域以及在所述绝缘区域的表面形成表面结构，所述绝缘区域包括嵌在所述绝缘区域内的至少一个电气或电子组件或其一部分。

技术领域

本公开涉及在集成电路或芯片级尺寸上形成绝缘结构以及在典型集成电路封装内包括这种结构。

背景技术

大多数电子电路在微电子电路内实施，通常被称作“芯片”。这种芯片包括承载包封在塑料壳内的微电子电路的半导体晶片。这使得芯片能够接合或焊接至电路板等以形成更复杂的产品。许多微电子电路的应用可要求从电压相对较低侧（此处，例如电源线之间仅有几伏之差）接口连接至电压较高的组件，如可在能量、信号发送、自动化、通信或电动机控制领域所见。还有一些安全关键应用，比如医学应用，其中一定不允许高压从电路向受监护的病人传播。尽管这些高压并非有意生成的，但是其可能在某些故障模式下发生，例如，如果是电源产生故障。已知使用“隔离器”使电路的低压侧与高压侧彼此隔离。这些隔离器通常包含安装在电路板上低压侧与高压侧之间的分立组件，比如信号变压器。近来，“芯片级”隔离器已可用。在“芯片级”隔离器内，电路的低压侧与高压侧设置在提供集成电路时类型已知的塑料封装（比如，双列直插式封装）内。

芯片级隔离器内减小的尺寸开始使产生在非芯片级，即分立组件隔离器内看不到的击穿机制。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种形成绝缘结构的方法，包括形成包括嵌在其内的至少一个电气或电子组件或电气或电子组件的一部分的绝缘区域和在绝缘区域的表面内形成表面结构。

表面结构可包括从否则会是绝缘区域的平面表面延伸或凹入绝缘区域的平面表面的特征部。与使用平面表面相比，使用非平面表面增加了表面上两个点之间的放电路径的长度。该增加的放电路径长度起到抑制在绝缘体表面或两个绝缘体之间的边界处工作的击穿机制的作用。提供非平面表面还使得表面之间的机械或化学接合的可能性更大。

在实施方案中，表面结构包括多个沟槽或多个壁，或其组合。沟槽可看作是由壁界定。这种结构导致了表面方向上的适度突变，且不受任何具体理论的限制。这种突变似乎可有效抑制沿绝缘体表面的电流。这种结构还增强了绝缘区域与绝缘铸模化合物（在半导体封装领域，当将半导体晶片放置在塑料“芯片封装”内时通常提供其）之间的机械锁结。

绝缘区域可通过在衬底上方沉积多个绝缘层形成。绝缘层可由聚酰亚胺或任何其它合适的材料形成。其它合适的绝缘体可包括苯并环丁烷(BCB)、环氧基树脂和/或聚合物比如SU8（其在半导体制造中用作光刻胶）或绝缘氧化物，比如二氧化硅。衬底可以是绝缘衬底，比如玻璃或聚合物或塑料，或可以是半导体衬底，比如硅。部分耦合组件可设置在硅衬底上。因此，使用传统的集成电路工艺技术，线圈（比如铝线圈）可制造在硅衬底上方。也可使用其它金属。线圈本身可被钝化层，比如二氧化硅覆盖。然后，由合适绝缘材料（比如，聚酰亚胺）制成的一个或多个层可沉积在线圈上面。这使得可对聚酰亚胺的厚度进行控制，从而控制绝缘体的击穿电压。然后，可在聚酰亚胺的上表面上方沉积第二线圈（例如，为铝、金或其它合适的金属）以便这两个线圈配合形成变压器。然后，可在附加线圈上方放置一个或多个其它绝缘层，比如聚酰亚胺、BCB、SU8等。每一个绝缘层可位于每一前一层之上，并围绕前一层的侧面延伸。如果需要，可制造嵌入其它绝缘体层的其它组件。最后，可对最外的绝缘体层进行掩埋以及选择性的蚀刻以在其内形成沟槽图案，其在使用时可与铸模化合物（或者实际上是其它绝缘化合物）相互接合以在最上面的聚酰亚胺层上方形成牢固的接合。这种结构会防止由横穿聚酰亚胺表面的漏电起痕造成的击穿机制。

根据另一方面，在集成电路封装内提供了绝缘结构，该绝缘结构包括嵌在绝缘结构内的电气或电子元件或至少其一部分，其中该绝缘结构具有纹理化或棱纹表面。