一种隔离栅结构和隔离器芯片的制作方法

本申请涉及集成电路领域，具体而言，涉及一种隔离栅结构和隔离器芯片。

背景技术：

1、在电子电路中，隔离器件一般用于确保维护人员和终端设备用户的安全，将高电压与其他低电压的人机界面分离开来，保证其安全可靠运行。其次，隔离器件还用于保护工作人员和关键器件，例如芯片，处理器等，避免关键器件受到干扰导致工作不正常。

2、隔离方法包括：光耦隔离、磁隔离和电容隔离这三种。在ti领域，电容隔离应用十分普遍。串联电容隔离器是多芯片模块，包含第一裸芯和第二裸芯，每个裸芯都有一个专用电容器，用于提供高电压隔离和电击防护。电容隔离使用逻辑输入和输出缓冲器，由绝缘层隔开。同时满足增强型隔离要求，相当于两级基本隔离。与光耦合器相比消耗更少的偏置电流，但隔离边界的各侧仍需要单独的偏置电源电压。

3、现有的电容隔离中，隔离介质被外部持续高电压或瞬态高电压破坏后，隔离介质均由正常的高阻态转换为短路故障的状态，即隔离介质两侧的原边高压侧和副边低压侧间表现为短路，此时原边侧的高压无法被有效隔离，易出现人体触碰的副边低压侧引入异常高压，出现触电危险。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种隔离栅结构和隔离器芯片，通过引入保险线至电容隔离栅的信号链路内，在隔离栅短路异常时，可有效断开原边高压侧电路和副边低压侧电路，达成隔离栅多重绝缘保护的效果。

2、具体的，本申请的技术方案如下：

3、第一方面，本申请公开一种隔离栅结构，所述隔离栅结构的一侧连接原边高压侧电路，另一侧连接副边低压侧电路；

4、所述隔离栅结构包括：第一裸芯、第二裸芯；所述第一裸芯和所述第二裸芯之间通过各自顶层金属连接；

5、所述第一裸芯内设置有依次连接的第一电容、第一绝缘层和第一芯片内部电路，所述第二裸芯内设置有依次连接的第二电容、第二绝缘层和第二芯片内部电路；所述第一电容与所述第二电容形成电容隔离；

6、所述第一裸芯或所述第二裸芯内设置有熔断装置。

7、在一些实施方式中，所述第一裸芯连接原边高压侧电路，所述第二裸芯连接副边低压侧电路；

8、所述第一裸芯和所述第二裸芯分别形成cmos电路的p型区域和n型区域。

9、在一些实施方式中，所述隔离栅结构采用差分对线路连接方案进行连接，在一个通路中形成两个pn结，具体包括：输入端pn结和输出端pn结，

10、所述隔离栅结构中，电容串联耦合分压，实现信号或能量的隔离传输，构成跨隔离栅的信号链路回路；

11、在所述输入端pn结和所述输出端pn结中，均设置有熔断装置。

12、在一些实施方式中，在一个所述通路中：

13、所述第一电容包括第一正电容和第一负电容；所述第二电容包括第二正电容和第二负电容；

14、所述第一正电容和所述第二正电容用于正电气极性的信号或能量的隔离传输；所述第一负电容和所述第二负电容用于信号负电气极性的信号或能量的隔离传输。

15、在一些实施方式中，所述熔断装置设置在所述第一裸芯的顶层金属之上；

16、或，所述熔断装置设置在所述第一裸芯内所述第一绝缘层和所述第一电容之间；

17、或，所述熔断装置设置在所述第二裸芯的顶层金属之上；

18、或，所述熔断装置设置在所述第二裸芯内所述第二绝缘层和所述第二电容之间。

19、在一些实施方式中，当所述隔离栅结构损坏，绝缘阻抗异常时，跨隔离栅的高电压经低阻抗的隔离栅形成通路，熔断保险丝，断开所述原边高压侧电路和所述副边低压侧电路。

20、在一些实施方式中，所述熔断装置为保险丝。

21、在一些实施方式中，所述第一裸芯的顶层金属与所述第二裸芯的顶层金属通过接合线连接。

22、第二方面本申请还公开一种隔离器芯片，包括上述任一项实施方式中所述的一种隔离栅结构。

23、在一些实施方式中，所述隔离器芯片包括多通路隔离栅结构，在所述多通路隔离栅结构的每个pn结中，均设置有熔断装置。

24、与现有技术相比，本申请至少具有以下一项有益效果：

25、1、本申请通过引入保险线至电容隔离栅的信号链路内，实现隔离栅失效后，短路故障状态转换为开路状态，进而实现隔离栅短路异常后，亦可有效断开原边高压侧电路和副边低压侧电路，达成隔离栅多重绝缘保护的效果。

26、2、本申请提供的涉及多个通路结构的电容隔离栅，在每个通路内引入保险丝，在任一隔离栅损坏异常时，均可触发保险丝熔断，完成原边副边开路状态；另外，隔离电容未损坏的通路，于隔离器供电电源正常下，仍可保持正常通信。

技术特征：

1.一种隔离栅结构，其特征在于，所述隔离栅结构的一侧连接原边高压侧电路，另一侧连接副边低压侧电路；

2.根据权利要求1所述的一种隔离栅结构，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种隔离栅结构，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种隔离栅结构，其特征在于，在一个通路中：

5.根据权利要求1或3所述的一种隔离栅结构，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种隔离栅结构，其特征在于：当所述隔离栅结构损坏，绝缘阻抗异常时，跨隔离栅的高电压经低阻抗的隔离栅形成通路，熔断保险丝，断开所述原边高压侧电路和所述副边低压侧电路。

7.根据权利要求1所述的一种隔离栅结构，其特征在于：所述熔断装置为保险丝。

8.根据权利要求1所述的一种隔离栅结构，其特征在于：所述第一裸芯的顶层金属与所述第二裸芯的顶层金属通过接合线连接。

9.一种隔离器芯片，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的一种隔离栅结构。

10.根据权利要求9所述的一种隔离器芯片，其特征在于：所述隔离器芯片包括多通路隔离栅结构，在所述多通路隔离栅结构的每个pn结中，均设置有熔断装置。

技术总结本申请公开了一种隔离栅结构和隔离器芯片，其中隔离栅结构的一侧连接原边高压侧电路，另一侧连接副边低压侧电路；隔离栅结构包括：第一裸芯、第二裸芯；第一裸芯和第二裸芯之间通过各自顶层金属连接；第一裸芯内设置有依次连接的第一电容、第一绝缘层和第一芯片内部电路，第二裸芯内设置有依次连接的第二电容、第二绝缘层和第二芯片内部电路；第一电容与第二电容形成电容隔离；第一裸芯或第二裸芯内设置有熔断装置。本申请通过引入保险线至电容隔离栅的信号链路内，实现隔离栅失效后，短路故障状态转换为开路状态，进而实现隔离栅短路异常后，亦可有效断开原边高压侧电路和副边低压侧电路，达成隔离栅多重绝缘保护的效果。技术研发人员：岳鹏阁,牛庆亮受保护的技术使用者：荣湃半导体（上海）有限公司技术研发日：20231122技术公布日：2024/7/9