一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件制造技术

本发明专利技术涉及一种压接型高压大功率芯片结构，所述功率芯片结构包括：芯片半导体和四个金属保护层结构；四个所述金属保护层结构分别设置在所述芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域。本发明专利技术的压接型高压大功率芯片结构在电场强度集中区域，即芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域设置金属保护层结构，以改善压接型高压大功率芯片结构的电场分布，提升外部封装整体的绝缘能力。封装整体的绝缘能力。封装整体的绝缘能力。

【技术实现步骤摘要】
一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件


[0001]本专利技术涉及半导体器件结构
，特别是涉及一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件。

技术介绍

[0002]压接型高压大功率器件是高压直流装备的核心器件，而压接型高压大功率器件的绝缘问题是制约器件能否正常工作的核心问题。
[0003]相比于焊接型高压大功率器件，芯片通过长金属柱状电极引到芯片外侧，根据电磁场理论，在高压情况下将会在长金属柱状电极和芯片终端高掺杂区域引入杂散电容。
[0004]针对压接型高压大功率器件，由于受到器件封装中长金属柱状电极所引入的杂散电容的影响，芯片终端区域原有的电场分布被改变，导致芯片终端区域边缘的电场大大增加，甚至随着施加电压的增加，原有最大电场由芯片内部转移到芯片表面，从而导致芯片表面易发生沿面闪络或击穿，成为绝缘的薄弱环节，这将大大降低器件整体的耐压能力。也就是说随着压接型高压功率器件电压等级的提升，外部封装结构对于芯片内部电场的影响越来越大，导致芯片内部最大电场位置发生转移，这将会导致原有的芯片终端区耐压设计失效，无法起到有效的保护作用，同时由于芯片表面绝缘能力相比于芯片体内较弱，非常容易发生放电现象，从而导致绝缘的老化以及器件失效。加之放电随机性较大，会导致芯片的绝缘参数的不一致性，导致器件整体耐压能力的不稳定性。
[0005]如何改善压接型高压大功率器件内的电场分布，提高器件整体耐压能力，成为一个亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件，以改善压接型高压大功率器件内的电场分布，提高器件整体耐压能力。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种压接型高压大功率芯片结构，所述功率芯片结构包括：芯片半导体和四个金属保护层结构；
[0009]四个所述金属保护层结构分别设置在所述芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域。
[0010]可选的，所述金属保护层结构为U型金属保护层结构。
[0011]可选的，所述U型金属保护层结构的横截面为由第一直线、第二直线、第三直线和圆弧曲线围成的封闭区域；
[0012]所述第一直线的一端与所述第二直线的一端直角连接，所述第二直线的另一端与所述第三直线的一端直角连接，所述第一直线的另一端与所述圆弧曲线的一端连接，所述圆弧曲线的另一端与所述第三直线的另一端连接。
[0013]可选的，所述圆弧曲线的弧度与所述终端区结构的四个倒角的弧度相同。
[0014]可选的，所述金属保护层结构的厚度在100微米到200微米之间。
[0015]可选的，所述芯片半导体包括有源区元胞结构和终端区结构，所述终端区结构设置在所述有源区元胞结构的外部。
[0016]可选的，所述终端区结构包括半导体衬底、设置在所述半导体衬底上的半导体终端结和截止环，及覆盖在所述半导体衬底、所述半导体终端结和所述截止环上的钝化层；
[0017]所述金属保护层结构设置在所述钝化层上与所述截止环的四个角的位置所对应的位置。
[0018]可选的，所述有源区元胞结构的上部设置有有源区金属层。
[0019]一种压接型高压大功率器件，所述功率器件包括集电极基板、多个电极和多个功率芯片结构；
[0020]多个所述功率芯片结构成阵列的排列在所述集电极基板上；
[0021]多个所述电极分别一一对应的设置在多个所述功率芯片结构的芯片半导体的有源区源胞结构上。
[0022]可选的，所述电极和所述功率芯片结构的数量均为12个。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0024]本专利技术公开了一种压接型高压大功率芯片结构，所述功率芯片结构包括：芯片半导体和四个金属保护层结构；四个所述金属保护层结构分别设置在所述芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域。本专利技术的压接型高压大功率芯片结构在电场强度集中区域，即芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域设置金属保护层结构，以改善压接型高压大功率芯片结构的电场分布，提升外部封装整体的绝缘能力。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例1提供的一种压接型高压大功率芯片结构的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例1提供的一种压接型高压大功率芯片结构的截面示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例2提供的一种压接型高压大功率芯片结构在多芯片并联器件内应用的的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例3提供的局部放电测量平台的电路原理图；
[0030]图5为本专利技术实施例3提供的现有的压接型高压大功率芯片结构的电场分布示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例3提供的本专利技术的压接型高压大功率芯片结构的电场分布示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例3提供的本专利技术和现有的压接型高压大功率芯片结构的电场强度对比图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]本专利技术的目的是提供一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件，以改善压接型高压大功率器件内的电场分布，提高器件整体耐压能力。
[0035]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0036]实施例1
[0037]实施例1提供了一种压接型高压大功率芯片结构，在终端区结构由于四个倒角位置曲率较大，电场强度较为集中，放电现象一般出现在这四个倒角区域，由于芯片终端区四个倒角位置的曲率较大，放电现象以及绝缘问题常在此处发生，同时由于芯片四角冗余面积较大，更便于气相沉积金属，因此U型金属保护层结构并非连续，而是仅在芯片四角区域处添加。因此本专利技术提出的方案中在功率芯片的终端区结构四个倒角部分添加了U型金属保护层结构。该结构沉积到功率芯片表面，该结构的弧度与功率芯片的终端区结构的四个倒角的弧度相同，高度应为100微米到200微米之间，金属保护层结构表面需光滑平整不存在尖刺和凹陷。
[0038]具体的如图1所示，所述功率芯片结构包括：芯片半导体1和四个金属保护层结构2；四个所述金属保护层结构2分别设置在所述芯片半导体1的终端区结构的四个倒角区域。所述金属保护层结构为U型金属保护层结构。
[0039]所述U型金属保护层结构的横截面为由第一直线、第二直线、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压接型高压大功率芯片结构，其特征在于，所述功率芯片结构包括：芯片半导体和四个金属保护层结构；四个所述金属保护层结构分别设置在所述芯片半导体的终端区结构的四个倒角区域。2.根据权利要求1所述的压接型高压大功率芯片结构，其特征在于，所述金属保护层结构为U型金属保护层结构。3.根据权利要求2所述的压接型高压大功率芯片结构，其特征在于，所述U型金属保护层结构的横截面为由第一直线、第二直线、第三直线和圆弧曲线围成的封闭区域；所述第一直线的一端与所述第二直线的一端直角连接，所述第二直线的另一端与所述第三直线的一端直角连接，所述第一直线的另一端与所述圆弧曲线的一端连接，所述圆弧曲线的另一端与所述第三直线的另一端连接。4.根据权利要求3所述的压接型高压大功率芯片结构，其特征在于，所述圆弧曲线的弧度与所述终端区结构的四个倒角的弧度相同。5.根据权利要求1所述的压接型高压大功率芯片结构，其特征在于，所述金属保护层结构的厚度在100微米到200微米之间。6.根据权利要求1所述的压接型高压大功率芯片结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘招成，李超，崔翔，李学宝，赵志斌，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：