电气过应力检测装置的制作方法

所公开的技术总体涉及用于寻址电气过应力的装置，更具体地涉及用于检测、监测和/或防止半导体装置中的电气过应力事件的装置。

背景技术：

1、某些电子系统可能暴露于电气过应力(eos)事件。由于电子设备经受超过电子设备规定限度的电流和/或电压，因此这种事件可能导致对电子设备的损坏。例如，电子设备可能经历瞬态信号事件或收到电信号，所述电信号持续时间短并具有快速变化的电压和/或电流并具有高功率。瞬态信号事件可以包括，例如，静电放电(esd)事件，所述静电放电(esd)事件由来自物体或人的电荷突然释放到电子系统所引起，或由电子设备的电源的电压/电流尖峰所引起。此外，无论设备是否通电，都可能发生eos事件。

2、诸如瞬态信号事件之类的电气过应力事件例如可能由于过电压条件和在集成电路(ic)的相对小的区域中高水平功率耗散而损坏ic。高功率耗散可以增加ic温度，并且可能导致许多问题，例如栅极氧化物穿通、结损、金属损伤、表面电荷积累等或其任何组合。

3、为了诊断装置故障或预测装置的使用寿命，表征eos事件，例如在电压、功率、能量和持续时间方面，可能是有帮助的。然而，这种表征是困难的，例如，因为一些eos事件的持续时间可能非常短。因此，需要开发eos监测器，其可以检测和转发警告，并且可以提供关于是至少半定量的eos事件的信息。

技术实现思路

1、一方面，被配置为监测电气过应力(eos)事件的装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，其中所述一对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，其中间隔的导电结构由材料形成并且具有一形状，所述形状使得起弧引起间隔的导电结构的、可检测的形状变化，并且其中该装置被配置为使得间隔的导电结构的形状变化是可检测的，以便用作eos监测器。

2、在一些实施例中，该对间隔的导电结构由一材料形成，所述材料选择为响应于起弧而局部熔化，以导致间隙距离增加。

3、在一些实施例中，该对间隔的导电结构由一金属形成。

4、在一些实施例中，该对间隔的导电结构包括一对间隔的突起，每个突起均具有尖锐的尖端。

5、在一些实施例中，可观察到的形状变化包括在间隔的导电结构之间的间隙距离的、可观察到的增加。

6、在一些实施例中，该装置被配置为使得可以目视检测指示出现eos事件的间隙距离的增加。

7、在一些实施例中，该装置被配置为使得可以使用可见光显微镜来检测指示出现eos事件的间隙距离的增加。

8、在一些实施例中，该装置被配置成电测量跨越该对间隔的导电结构的开放电路电压，以确定间隙距离是否已改变。

9、在一些实施例中，该装置被配置为电测量跨越该对间隔的导电结构的泄漏电流。

10、在一些实施例中，该对间隔的导电结构与半导体基底集成。

11、在一些实施例中，间隔的导电结构形成在与半导体基底集成的金属化层处。

12、在一些实施例中，间隔的导电结构至少部分地被形成在金属化层处的介电层掩埋。

13、在一些实施例中，间隔的导电结构由形成在金属化层处的介电层电隔离，使得间隔的导电结构被配置为电气起弧，穿过该介电层。

14、在一些实施例中，该装置包括多对并联电连接的突起。

15、在一些实施例中，两对或更多对突起具有不同的间隔距离，并且被配置为响应于不同的过应力电压而起弧，所述过应力电压与分离距离成比例。

16、在一些实施例中，两对或更多对突起在起弧之前具有不同的间隔距离。

17、在一些实施例中，该对间隔的导电结构串联连接到保险丝。

18、在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作电气过应力保护(eos)装置，所述装置被配置为保护该装置免受电力过应力(eos)事件的影响。

19、在一些实施例中，该装置还包括基于半导体的电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置电连接到该对间隔的导电结构，相对于该对间隔的导电结构，所述eos保护装置被配置为使更高数量的电流分流。

20、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置与该对间隔的导电结构并联电连接。

21、在一些实施例中，该装置还包括核心电路，其中该对间隔的导电结构和该核心电路电连接到至少一个公用电端子，使得该对间隔的导电结构用作监测器装置，用于监测核心电路中发生的eos事件。

22、在一些实施例中，该对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而起弧，而不管核心电路是否被电激活。

23、在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构在半导体包装中集成。

24、在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构在相同的半导体压模中集成。

25、在一些实施例中，核心电路和该对间隔的导电结构被设置在不同的半导体管压模中。

26、在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作电气过应力(eos)保护装置。

27、另一方面，一种监测半导体装置的方法包括：提供一对导电结构，该导电解结构之间具有一间隙，该对导电结构与半导体基底集成，并且被配置为响应于电气过应力(eos)事件而电气起弧；以及监测该对导电结构对，以确定电脉冲是否已经穿过该对间隔的导电结构之间的间隙而起弧。

28、在一些实施例中，监测包括通过测量穿过间隙的开放电路电压的变化来确定半导体装置中是否发生了eos事件。

29、在一些实施例中，监测包括通过测量沿着包括间隙的电路径的泄漏电流的变化来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。

30、在一些实施例中，监测包括通过检测穿过保险丝(其串联连接到该对间隔的导电结构)的开放电路来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。

31、在一些实施例中，监测包括通过目视检查与间隙相邻的导电结构的端部的外观变化来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。

32、在一些实施例中，提供半导体装置包括提供多对导电结构，每对导电结构之间具有间隙，该多对导电结构并联电连接。

33、在一些实施例中，该多对导电结构对具有不同的间隙，并且被配置为响应于与不同间隙相关的过应力电压而起弧，其中监测包括识别一对间隔的导电结构，所述导电结构在经起弧的、间隔的导电结构对之间具有最大间隔距离；并估计与eos事件相关的最大电压。

34、在一些实施例中，监测包括通过测量跨越该对导电结构的电容的变化来确定半导体装置中是否发生了eos事件。

35、在一些实施例中，监测包括通过可视地检测串联连接到该对间隔的导电结构的熔断保险丝的迹象来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

36、另一方面，电气过应力(eos)监测装置包括多对导电结构，所述导电结构之间具有多个不同尺寸的间隙，其中该多对导电结构并联电连接，并且其中不同尺寸的间隙被配置为响应于相应不同的电气过应力电压而电气起弧。

37、在一些实施例中，该多对导电结构因为具有经历过起弧而被配置为待监测。

38、在一些实施例中，该装置被配置为允许目视检查在间隙处的导电结构的任何损坏。

39、在一些实施例中，该装置被配置为电监测导电结构是否响应于起弧而改变。

40、在一些实施例中，该装置还包括基于半导体的电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置与该多对不同间隔的导电结构电连接。

41、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为在一电压处触发，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构对被配置成起弧所用的电压。

42、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为使得在触发电压处触发时，跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压不会回跳到比触发电压更低的电压。

43、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置包括雪崩二极管。

44、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置被配置为使得在触发电压处触发时，跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压回跳到比触发电压更低的电压。

45、在一些实施例中，较低的电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧的电压。

46、在一些实施例中，基于半导体的eos保护装置包括双极结型晶体管。

47、在一些实施例中，该多对不同间隔的导电结构被配置为连接到核心电路，其中该多对间隔的导电结构和核心电路电连接到至少一个公用电端子，使得该对间隔的导电结构用作监测器装置，所述监测器装置用于监测在核心电路中发生的eos事件。

48、在一些实施例中，在电气起弧时，每对不同间隔的导电结构被配置成使得跨越在每对不同间隔的导电结构的电压回跳到比核心电路的电源电压更高的电压。

49、另一方面，一种设备包括核心电路；电气过应力(eos)保护装置，所述保护装置电连接到核心电路，并被配置成分流由eos事件引起的、来自核心电路的电流；以及eos监测器装置，所述eos监测器装置电连接到核心电路，eos监测器装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧，并且承受间隔的导电结构的形状变化。

50、在一些实施例中，该装置被配置为使得该对间隔的导电结构被配置为待检测并用作eos监测器。

51、另一方面，具有用于感测电气过应力(eos)事件的集成传感器的装置包括基底和与基底集成的一对间隔的导电结构或火花间隙结构，其中间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而电气起弧。

52、在一些实施例中，间隔的导电结构由一材料形成并且具有一形状，此形状使得起弧导致间隔的导电结构的形状变化可检测，并且其中该装置被配置为使得间隔的导电结构被配置为待检测并用作eos监测器。

53、在一些实施例中，间隔的导电结构形成在装置的金属化层处。

54、在一些实施例中，间隔的导电结构至少部分被介电层掩埋。

55、在一些实施例中，间隔的导电结构由电介质材料电隔离。

56、在一些实施例中，该对间隔的导电结构包括一对间隔的突起，所述突起之间具有间隔距离。

57、在一些实施例中，该装置包括并联电连接的多对突起。

58、在一些实施例中，该多对突起对具有不同的间隔距离，并且被配置为响应于与分离距离相关的不同的过应力电压而起弧。

59、在一些实施例中，不同的过应力电压与分离距离成比例。

60、在一些实施例中，该对间隔开的导电结构串联连接到保险丝。

61、在一些实施例中，该对间隔的导电结构被配置为在装置中可见，使得eos事件是否已经引起穿过该对间隔的导电结构的起弧可以被目视检测。

62、在一些实施例中，可以使用显微镜目视检测eos事件是否引起穿过该对间隔的导电结构的起弧。

63、在一些实施例中，该装置还包括电连接到该对间隔的导电结构的、基于半导体的电气过应力保护装置。

64、在一些实施例中，基于半导体的电气过应力保护装置与该对间隔的导电结构并联电连接。

65、在一些实施例中，该装置还包括电连接到该对间隔的导电结构的核心电路，其中该对间隔的导电结构被配置为响应于eos事件而起弧，而不管核心电路是否被电激活。

66、在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作静电放电(esd)保护装置。

67、在一些实施例中，该对间隔的导电结构用作连接到半导体静电放电(esd)保护装置的监测器装置。

68、在一些实施例中，该装置通过微细加工技术形成，该技术包括，例如，光刻和蚀刻。

69、在一些实施例中，基底是半导体基底。

70、另一方面，一种监测装置(例如，半导体装置)的方法包括提供一对在其之间间具有间隙的导电结构。该对导电结构与半导体基底集成，并且被配置为响应于电气过应力(eos)事件而穿过该间隙电气起弧。该方法包括监测该对导电结构，以确定电弧是否穿过该对间隔的导电结构之间的间隙而出现。

71、在一些实施例中，监测包括通过测量跨越该对间隔的导电结构的开放电路电压的变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

72、在一些实施例中，监测包括通过测量该对间隔的导电结构之间的电容变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

73、在一些实施例中，监测包括通过测量沿着包括间隙的电气路径的泄漏电流的变化来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

74、在一些实施例中，监测包括通过检测穿过保险丝(其串联连接到该对间隔的导电结构)的开放电路来确定在半导体装置中是否已经发生了eos事件。

75、在一些实施例中，监测包括通过目视检测串联连接到一对间隔的导电结构的保险丝已经熔断来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

76、在一些实施例中，监测包括通过目视检查与间隙相邻的导电结构的尖端或端部来确定在半导体装置中是否发生了eos事件。

77、在一些实施例中，提供该装置包括提供多对导电结构，每对导电结构在其之间具有一间隙，该多对导电结构被并联电连接。

78、在一些实施例中，该多对导电结构具有不同的间隙并且被配置为响应于与不同间隙相关的过应力电压而起弧，并且监测包括识别具有在经起弧的多对间隔的导电结构之间的最大间隔距离的一对间隔的导电结构，并估计与eos事件相关联的最大电压。

79、另一方面，电气过应力(eos)监测装置包括多对间隔的导电结构，该多对导电结构之间具有不同尺寸的间隙，其中该多对导电结构被并联电连接，并且不同尺寸的间隙被配置为响应于相应不同的电气过应力电压而电气起弧。

80、在一些实施例中，该多对导电结构因为具有经历过起弧而被配置为待监测。

81、在一些实施例中，该装置被配置为允许目视检查在间隙处的导电结构的任何损坏。

82、在一些实施例中，该装置被配置为电监测导电结构是否响应于起弧而改变。

83、在一些实施例中，eos监测装置还包括与该多对不同间隔的导电结构电连接的、基于半导体的电气过应力保护装置。

84、在一些实施例中，基于半导体的电气过应力保护装置被配置为在一电压处触发，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。

85、在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力保护装置被配置为使得跨越基于半导体的电气过应力保护装置的电压不会回跳到较低的电压。

86、在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力过载保护装置被配置成使得跨越半导体的电气过应力保护装置的电压回跳到一电压，所述电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。

87、在一些实施例中，在触发时，基于半导体的电气过应力保护装置被配置成不回跳到电压或回跳到一电压，该电压高于该多对不同间隔的导电结构被配置成起弧所用的电压。

88、在一些实施例中，该多对不同间隔的导电结构被配置为连接到核心电路，并且抽取由eos过应力事件导致的少数电流，从而用作eos过应力事件的监测装置。

89、在一些实施例中，在起弧时，具有不同尺寸间隙的该多对间隔的导电结构中的每一对被配置成使得跨越每个间隙的电压回跳到高于对核心电路的电源电压的电压。

技术特征：

1.一种被配置为监测电气过应力eos事件的装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述间隔的导电结构对由被选择为响应于起弧而局部熔化的材料形成，以引起间隙距离的增加。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述间隔的导电结构对包括间隔的、各自具有尖锐的尖端的突起件对。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中形状的可检测变化包括间隔的导电结构之间的间隙距离的可观察到的增加，其可选地指示能够被视觉地检测到的eos事件的发生。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述装置被配置为使得能够使用可见光显微镜来检测间隙距离的可观察到的增加。

6.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述装置被配置为使得：

7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述间隔的导电结构对与半导体基底集成，并且可选地间隔的导电结构形成在与所述半导体基底集成的金属化层处。

8.根据任一前述权利要求所述的装置，其中所述间隔的导电结构对串联连接到保险丝。

9.一种监测半导体装置的方法，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中监测包括通过检测跨串联连接到所述间隔的导电结构对的保险丝的开放电路来确定在所述半导体装置中是否发生eos事件。

11.根据权利要求9所述的方法，其中监测包括通过目视检查与间隙相邻的导电结构的端部的外观变化来确定在所述半导体装置中是否发生eos事件。

12.一种电气过应力eos监测装置，包括：

13.根据权利要求12所述的eos监测装置，还包括基于半导体的电气过应力eos保护装置，基于半导体的eos保护装置与不同间隔的导电结构对电连接。

14.根据权利要求13所述的eos监测装置，其中基于半导体的eos保护装置被配置为在比不同间隔的导电结构对的被配置为起弧的电压更高的电压处触发。

15.根据权利要求12、13或14所述的eos监测装置，其中不同间隔的导电结构对被配置为连接到核心电路，其中间隔的导电结构对与所述核心电路被配置为电连接到至少一个公共电端子，使得间隔的导电结构对用作监测装置，用于监测发生在所述核心电路的eos事件。

16.一种被配置为监测电气过应力eos事件的装置，所述装置包括：

17.根据权利要求16所述的装置，其中所述装置还包括检测电路，所述检测电路用于通过测量由所述eos事件引起的与所述第一电极和所述第二电极相关联的电压、电流、电容和磁性特性中的一个或多个的变化来测量物理变化。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述电极间材料包括电绝缘固体电介质材料。

19.根据权利要求17所述的装置，其中所述电极间材料包括流体。

20.根据权利要求16所述的装置，还包括形成在所述火花间隙结构上的钝化层，其中所述钝化层具有形成为通过其的开口，以暴露填充所述间隙的电极间材料。

21.一种被配置为监测电气过应力eos事件的装置，所述装置包括：

22.根据权利要求21所述的装置，其中物理变化包括第一电极和第二电极之间的电极间距离的增加。

23.根据权利要求21所述的装置，其中所述装置被配置为使得在起弧之前所述间隙被填充有电极间材料。

24.根据权利要求23所述的装置，其中物理变化包括可通过表征起弧前和起弧后的电极间材料而检测的电极间材料的变化。

25.根据权利要求21所述的装置，其中所述装置还包括检测电路，所述检测电路用于通过测量与第一电极和第二电极相关联的电压、电流、电容和磁性特性中的一个或多个的变化来测量物理变化。

26.根据权利要求21所述的装置，其中所述装置被配置为使得物理变化能够通过裸眼或使用显微镜视觉地检测。

27.根据权利要求21所述的装置，其中所述火花间隙结构形成在半导体基底上的金属化层处，并且其中具有开口的钝化层形成在所述金属化层上。

28.一种被配置为监测电气过应力eos事件的装置，所述装置包括：

29.根据权利要求28所述的装置，其中所述间隔的导电结构对由被选择为响应于起弧而局部熔化的材料形成，以引起间隙距离的增加。

30.根据权利要求28所述的装置，其中所述间隔的导电结构对包括间隔的、各自具有尖锐的尖端的突出件对。

31.根据权利要求28所述的装置，其中所述可检测的变化包括在间隔的导电结构之间的间隙距离的可观察到的增加。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述装置被配置为使得间隙距离的可观察到的增加指示eos事件的视觉可检测的发生。

33.根据权利要求32所述的装置，其中所述装置被配置为使得间隙距离的可观察到的增加是使用可见光显微镜可视觉检测的。

34.根据权利要求31所述的装置，其中所述检测电路被配置为使得可跨所述间隔的导电结构对电测量开放电路电压，以确定是否发生eos事件。

35.根据权利要求31所述的装置，其中所述检测电路被配置为使得可跨所述间隔的导电材料对电测量泄露电流，以确定是否发生eos事件。

36.根据权利要求28所述的装置，其中所述间隔的导电结构对与半导体基底集成。

37.根据权利要求36所述的装置，其中间隔的导电结构形成在与所述半导体基底集成的金属化层处。

38.根据权利要求28所述的装置，其中所述间隔导电结构对串联连接到保险丝。

39.根据权利要求38所述的装置，其中检测电路被配置为检测由eos事件引起的跨保险丝的开放电路。

40.一种电气过应力eos监测装置，包括:

41.根据权利要求40所述的eos监测装置，还包括基于半导体的电气过应力eos保护装置，基于半导体的eos保护装置与不同间隔的导电结构对电连接。

42.根据权利要求41所述的eos监测装置，其中基于半导体的eos保护装置被配置为在比不同间隔的导电结构对的被配置为起弧的电压更高的电压处触发。

43.根据权利要求40所述的eos监测装置，其中不同间隔的导电结构对被配置为连接到核心电路，其中，间隔的导电结构对和所述核心电路被配置为电连接到至少一个公共电端子，使得间隔的导电结构对用作监测装置，用于监测所述核心电路中发生的eos事件。

技术总结
本公开涉及一种电气过应力检测装置。所公开的技术总体涉及电气过应力保护装置，更具体地涉及用于检测半导体装置中的电气过应力事件的电气过应力监测装置。在一个方面，被配置为监测电气过应力(EOS)事件的装置包括一对间隔的导电结构，所述导电结构被配置为响应于EOS事件而电气地起弧，其中间隔的导电结构由一材料形成并且具有一形状，使得起弧导致间隔的导电结构的形状的可检测变化，并且其中该装置被配置为使得间隔的导电结构的形状变化是可检测的，以用作EOS监测器。

技术研发人员：D·J·克拉克,S·D·赫弗南,A·J·欧当内尔,P·M·马克吉尼斯
受保护的技术使用者：亚德诺半导体国际无限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23