一种抗辐照隔离器片上电容制造技术

一种抗辐照隔离器片上电容，尤其涉及一种宇航级隔离器芯片的抗辐照高耐压片上电容结构，属于隔离器芯片领域。所述隔离电容包括信号输入极板、信号输出极板以及两极板之间的隔离介质。所述输入极板与所述输出极板组成相互交错、垂直方向无重合的跨平面片上电容。所述极板隔离介质为耐高压、长寿命、性质稳定的绝缘材料。本发明专利技术采用片上跨平面电容替代现有隔离器中采用上下极板结构的平板电容，避免准垂直入射的高能粒子引起瞬态穿通。解决了现有电容型隔离器中片上电容抗单粒子效应能力差的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抗辐照隔离器片上电容


[0001]本专利技术涉及一种抗辐照隔离器片上电容，属于集成电路芯片设计


技术介绍

[0002]目前宇航级隔离器隔离方式主要包括电平转换、光耦和片上变压器隔离等，其中电平转换隔离度低。光耦隔离工艺成熟，但寿命短、传输速率低、光源性能不稳定。变压器隔离传输速率高，但易与外界电磁场相互作用。为改善隔离器寿命、传输速率以及抗干扰等性能，使用耐高压片上电容作为接收电路和发射电路之间的信号传输和耐压隔离器件。
[0003]电容隔离器的核心包括信号发射电路、信号接收电路以及起到信号传输和高压隔离作用的片上电容。其中信号发射电路与差分型片上电容对1构成信号输出芯片，信号接收电路与差分型片上电容2构成信号接收芯片。传统隔离器利用平板电容作为隔离电容，平板电容利用上下相对的极板提供隔离耐压。在宇航应用中，大面积高耐压平板电容在面对辐照环境，尤其是面对准垂直入射的高能大质量单粒子引起的单粒子效应时具有极大穿通风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种抗辐照隔离器片上电容，改善耐高压片上电容抗单粒子辐照能力差的问题，提高现有隔离器芯片抗单粒子效应。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：一种抗辐照隔离器片上电容，包括输入极板、输出极板以及隔离介质；
[0006]所述输入极板与所述输出极板通过所述隔离介质进行电流隔离；
[0007]所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面，所述隔离介质随输入极板形状不同而相互交叉，构成片上电容。
[0008]进一步地，所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面。
[0009]进一步地，所述输入极板与所述输出极板相互交叉，具体为：所述输入极板与所述输出极板投影形状在垂直方向上无重合、无接触且存在一定距离，隔离介质填充于输出极板与输入极板相邻的两个插指之间。
[0010]进一步地，所述隔离介质的形状为直线型、曲线型、音叉U型或三角交叉极板形型。
[0011]进一步地，所述输入极板与所述输出极板的电容插指的个数和极板距离根据电容需求设定。
[0012]进一步地，所述隔离介质的材料为SiO2、Si3N4、聚酰亚胺或SiC。
[0013]进一步地，利用集成电路工艺的金属层制备；所述输入极板与所述输出极板利用同一层金属或不同层金属制备。
[0014]使用所述的抗辐照隔离器片上电容的信号输出芯片，包括信号调制电路和和片上电容对；
[0015]信号调制电路：采用OOK调制方式，将接收到的信号，加载到高频载波上，形成差分形式的高频信号；
[0016]片上电容对：包括一对片上电容，采用差分形式电容传播信号，并提供电压隔离。
[0017]使用所述的一种抗辐照隔离器片上电容的信号输入芯片，包括片上电容对和信号解调电路；
[0018]片上电容对：包括一对片上电容，接收采集到的信号，与使用权利要求1～7任一项所述的一种抗辐照隔离器片上电容的信号输出芯片的片上电容对组成双电容增强隔离耐压；
[0019]信号解调电路：将接收到的高频载波信号，采用包络检测方法还原成原信号，在信号输出端输出。
[0020]一种信号传输系统，包括使用所述的一种抗辐照隔离器片上电容的信号输出芯片和信号接收芯片；
[0021]所述信号输出芯片包括信号接收电路和片上电容；信号接收电路：采用OOK调制方式，将接收到的信号，加载到高频载波上，形成差分形式的高频信号；片上电容：采用差分形式电容传播信号，并提供电压隔离；
[0022]所述信号接收芯片包括片上电容和信号输出电路；片上电容：接收采集到的信号，与信号输出芯片的片上电容组成双电容增强隔离耐压；信号输出电路：将接收到的高频载波信号，采用包络检测方法还原成原信号，在信号输出端输出。
[0023]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0024]采用标准集成电路工艺或定制工艺，利用单层或多层金属，在同一平面或错位平面内制备跨平面片上电容。跨平面片上电容不存在垂直信号传输和隔离耐压通路，避免耐高压片上电容在高能准垂直入射单粒子效应造成的瞬态情况下的穿通烧毁。可利用集成电路标准工艺的多层金属增加电容容值，提高信号传输效率。
附图说明
[0025]图1是隔离器系统总体框图
[0026]图2是抗辐照隔离器片上电容俯视图。
[0027]图3是抗辐照隔离器片上电容剖面图，其中图3(a)为输出极板与输入极板为同平面单层金属、图3(b)输出极板与输入极板为不同平面单层金属、图3(c)输出极板与输入极板为相同平面多层金属、3(d)输出极板与输入极板为不同平面多层金属。
[0028]图4是抗辐照隔离器片上电容俯视图，其中图4(a)为直线型极板、图4(b)曲线型插指极板、图4(c)音叉型极板以及图4(d)交叉型极板。
具体实施方式
[0029]为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0030]以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种抗辐照隔离器片上电容做进
一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1～4所示)：输入极板、输出极板以及隔离介质；所述输入极板与所述输出极板通过所述隔离介质进行电流隔离；所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面，所述隔离介质随输入极板形状不同而相互交叉，构成片上电容。
[0031]在一种可能实现的方式中，所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面。
[0032]进一步，在一种可能实现的方式中，所述输入极板与所述输出极板相互交叉，具体为：所述输入极板与所述输出极板投影形状在垂直方向上无重合、无接触且存在一定距离，隔离介质填充于输出极板与输入极板相邻的两个插指之间。
[0033]可选的，所述隔离介质的形状为直线型、曲线型、音叉U型或三角交叉极板形型。
[0034]在一种可能实现的方式中，所述输入极板与所述输出极板的电容插指的个数和极板距离根据电容需求设定。
[0035]可选的，所述隔离介质的材料为耐高压、长寿命、性能稳定的隔离介质，包括但不限于SiO2、Si3N4、聚酰亚胺或SiC。
[0036]在一种可能实现的方式中，利用集成电路工艺的金属层制备；所述输入极板与所述输出极板利用同一层金属或不同层金属制备。
[0037]基于与图2相同的专利技术构思，本专利技术还提供使用所述的抗辐照隔离器片上电容的信号输出芯片，包括信号调制电路和和片上电容对；
[0038]信号调制电路：采用OOK调制方式，将接收到的信号，加载到高频载波上，形成差分形式的高频信号；
[0039]片上电容对：包括一对片上电容，采用差分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，包括输入极板、输出极板以及隔离介质；所述输入极板与所述输出极板通过所述隔离介质进行电流隔离；所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面，所述隔离介质随输入极板形状不同而相互交叉，构成片上电容。2.根据权利要求1所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，所述输入极板与所述输出极板所处的平面位于相同或不同平面。3.根据权利要求1所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，所述输入极板与所述输出极板相互交叉，具体为：所述输入极板与所述输出极板投影形状在垂直方向上无重合、无接触且存在一定距离，隔离介质填充于输出极板与输入极板相邻的两个插指之间。4.根据权利要求3所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，所述隔离介质的形状为直线型、曲线型、音叉U型或三角交叉极板形型。5.根据权利要求3所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，所述输入极板与所述输出极板的电容插指的个数和极板距离根据电容需求设定。6.根据权利要求1所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，所述隔离介质的材料为SiO2、Si3N4、聚酰亚胺或SiC。7.根据权利要求1所述的一种抗辐照隔离器片上电容，其特征在于，利用集成电路工艺的金属层制备；所述输入极板与所述输出极板利用同一层金属或不同层金属制备。8.使用权利要求1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佳音，陈雷，张龙，李虎明，蒋敏强，王瑾，赵洁，
申请(专利权)人：北京微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：