[發明專利]用于電壓域之間通信的接口

有效

• 申請號: 201210385006.6
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103378066A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 皮特·斯蒂內肯;馬爾騰·雅各布思·斯萬尼伯格;漢克·保茲恩;格哈德·庫普斯;弗安思·伯特科;雷奧特·沃爾特杰爾
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本公開的各個方面涉及與集成電容器有關的設備、器件和方法。

發明內容

本公開的各個方面涉及在不同電壓域中操作的電路之間的數據傳輸。例如，可以使用在所述電路之間信號路徑上的電容耦合來流電地隔離(galvanic?isolation)所述電路。作為這種隔離的結果，所述電路在分離的電壓域中工作，所述電壓域通過公共接地電壓電平彼此互不參考。同樣地，可以在相應的電壓域之間產生大的電壓差。流電隔離已經被用于多種不同的應用。例如，可以在多個集成電路芯片之間提供流電隔離，所述多個集成電路芯片可以位于相同的封裝或者不同的封裝內。使用流電隔離技術可以在集成電路之間傳遞信號。

一種流電隔離方法使用在兩個電路之間的信號路徑上的電容器作為在傳輸高頻信號的同時阻斷DC電壓并且衰減低頻信號的一種手段。由于對于一些應用已隔離的電壓域之間會產生較大的電壓差，因此可能需要具有高擊穿電壓的電容器。然而，物理空間限制使得難以實現具有所需擊穿電壓的電容器。例如，可以使用傳統工藝(例如CMOS)在集成電路(IC)中與其他電路系統并排實現平板電容器。兩個電容極板在所述IC的不同金屬層中實現并且由電介質層分離。所述平板電容器的擊穿電壓依賴于所述電介質層的厚度。對于較高電壓應用，增加所述電介質層的厚度以提供較高的擊穿電壓。然而，在某些CMOS工藝中，可以實現的最大電介質厚度被限制在5-10μm。對于一些應用，這個厚度不足以保證足夠的擊穿電壓。

本公開的各個方面涉及彼此隔離的電路之間的數據傳輸。例如，可以使用在所述電路之間的信號路徑上的電容耦合流電地隔離所述電路。作為這種隔離的結果，所述電路在分離的電壓域中工作，所述電壓域通過公共接地電壓電平彼此互不參考。同樣地，可以在相應的電壓域之間產生大的電壓差。在某些情況下，與每一個分離的電壓域內的電壓相比，所述電壓差會相對較大。

一個或者多個實施例提供了用于電路之間信號隔離和通信的電路系統，所述電路使用電容耦合在不同的電壓域中工作。所述實施例利用與之前的平板實施方法相比具有增加了的擊穿電壓的電容結構。所述電容隔離由平板電容結構提供，每一種結構都實現具有不同水平尺寸的平板。由于在水平尺寸上的差異，所述平板的邊緣(電場最強的地方)被橫向偏移，因此它們不重疊。結果，增加了在所述平板之間的擊穿電壓。

在一些特定的實施例中，提供了一種用于兩個電壓域之間通信的器件。所述器件包括：在第一電壓域中第一襯底上實現的發射機；以及在第二電壓域中第二襯底上實現的接收機。所述器件包括隔離電路，配置用于為所述發射機與接收機之間的通信信號提供電容隔離。所述隔離電路包括位于所述第一襯底上的第一電容結構和位于所述第二襯底上的第二電容結構。所述第一電容結構的第一極板配置用于從所述發射機電路接收所述通信信號并且在所述第一電壓域中。所述第一電容結構的第二極板配置用作所述隔離電路的第一浮置節點(floating?node)。所述第二電容結構的第一極板用作所述隔離電路的第二浮置節點。所述第二電容結構的第二極板配置用于把所述通信信號提供給在所述第二電壓域中接收機的輸入。

在一些實施例中，提供了一種用于兩個電壓域之間通信的器件。所述器件包括：第一通信電路，配置用于在第一電壓域中工作；以及第二通信電路，配置用于在第二電壓域中工作。隔離電路配置用于為在所述第一與所述第二通信電路之間通信的信號提供電容隔離。所述隔離電路包括位于襯底上的電容結構。所述電容結構包括具有第一水平尺寸的第一電容極板。所述第一電容極板配置用于從所述第一通信電路接收所述信號并且在所述第一電壓域中。所述第二電容極板具有第二水平尺寸，平行于所述第一電容極板并且通過電介質層與所述第一電容極板分離。所述第二電容極板配置用于給在所述第二電壓域中的所述第二通信電路提供所述信號。所述第二水平尺寸不同于所述第一水平尺寸，使得相對于所述第一電容和第二電容極板的公共水平尺寸部分的擊穿電壓，增加了在所述第一電容極板與第二電容極板之間的擊穿電壓。

盡管本公開可修改為各種改進和替代形式，其細節已經以示例的形式在附圖中示出并且將被詳細描述。然而，應當理解的是目的不是把本公開限制在所述的具體實施例。相反，目的在于覆蓋落入本公開范圍內的所有修改、等效和替代，所述范圍包括在權利要求中定義的方面。

附圖說明

考慮到以下結合附圖的本公開各種實施例的詳細描述，可以更全面地理解本公開的各方面，其中：

圖1示出了根據公開的一個或多個實施例的用于在兩個隔離的電壓域之間通信的系統的方框圖；