一种压接式IGBT器件结构制造技术

本发明专利技术公开了一种压接式IGBT器件结构，包括：圆形IGBT区；环形FRD区，设置于所述圆形IGBT区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；环形电流传感器区，设置于所述环形FRD区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；第一隔离区，设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区之间；第二隔离区，设置于所述环形FRD区和所述环形电流传感器区之间；正面金属区，覆盖设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区的正面；背面金属区，设置于所述压接式IGBT器件结构的背面。本发明专利技术提供的压接式IGBT器件结构可以有效提高大电流IGBT器件的良品率和可靠性。IGBT器件的良品率和可靠性。IGBT器件的良品率和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种压接式IGBT器件结构


[0001]本专利技术涉及半导体功率器件
，特别涉及一种压接式IGBT器件结构。

技术介绍

[0002]目前需要使用大于1000A的大电流IGBT模块时，通常通过多颗IGBT芯片并联封装来实现大电流IGBT的效果，但是使用多芯片并联过程中对芯片的一致性要求比较高，一旦其中任何一颗IGBT芯片异常会整个模块处于不良状态，从而影响大电流模块的良品率，同时多并联封装中IGBT芯片参数的一致性差也会影响模块的长期可靠性，芯片并联数量越多良品率和可靠性就越难把控。
[0003]传统的IGBT芯片外形通常为长方形或正方形结构，由一张圆形IGBT晶圆通过切割形成，晶圆最外圈不完整的芯片不能正常使用，晶圆的有效利用率较差。电流密度不变的前提下，单颗芯片面积越大对应IGBT承载电流越大。
[0004]因此目前需要一种压接式IGBT器件结构，与现有IGBT结构相比提高晶圆面积利用率，无需多颗芯片并联封装即可单独实现大电流IGBT的效果，有效提高大电流IGBT器件的良品率和可靠性。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中通过并联封装来实现大电流IGBT效果较差的技术问题，本专利技术提供一种压接式IGBT器件结构，具体的技术方案如下：本专利技术提供一种压接式IGBT器件结构，包括：圆形IGBT区；环形FRD区，设置于所述圆形IGBT区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；环形电流传感器区，设置于所述环形FRD区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；第一隔离区，设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区之间；第二隔离区，设置于所述环形FRD区和所述环形电流传感器区之间；正面金属区，覆盖设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区的正面；背面金属区，设置于所述压接式IGBT器件结构的背面。
[0006]本专利技术提供的压接式IGBT器件结构通过设置圆形IGBT区、环形FRD区和环形电流传感器区，有效利用晶圆的所有面积，提高晶圆有效利用率，在制备大电流IGBT器件时，只需根据电流大小对应调整晶圆尺寸即可，有效提高大电流IGBT的良品率和可靠性，并在封装时无需再并联封装续流FRD和电流传感器，提高大电流IGBT器件的良品率和可靠性。
[0007]在一些实施方式中，所述圆形IGBT区内还包括：圆形多晶硅区；第一沟槽栅区；设置于所述圆形多晶硅区内，所述第一沟槽栅区内设置至少一个第一环形沟槽和至少一个交叉沟槽；所述第一环形沟槽与所述圆形多晶硅区同心设置；
所述交叉沟槽用于连接各个所述第一环形沟槽与所述圆形多晶硅区。
[0008]在一些实施方式中，所述环形FRD区内，还包括：第二沟槽栅区，包括至少一个第二环形沟槽。
[0009]本专利技术提供的压接式IGBT器件结构通过设置环形沟槽使环形排布面内沟槽设置更均匀，有效改善沟槽刻蚀引起的应力损伤。
[0010]在一些实施方式中，至少一个所述第二环形沟槽与所述正面金属区连通。
[0011]本专利技术提供的压接式IGBT器件结构通过设置FRD的沟槽区域部分或者全部与正面金属连通，从而有效调节FRD的静、动态参数。
[0012]在一些实施方式中，本专利技术提供的压接式IGBT器件结构还包括：至少一个第一连接孔，设置于所述圆形IGBT区与所述正面金属区之间，用于连通所述圆形IGBT区内的IGBT发射极区与所述正面金属区。
[0013]在一些实施方式中，所述圆形IGBT区纵向由上至下依次设置有所述正面金属区、第一绝缘层间介质区、所述IGBT发射极区、P型区域、第一N
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基区和P+集电极区；所述第一连接孔贯穿所述第一绝缘层间介质区和所述IGBT发射极区，连通覆盖所述圆形IGBT区正面的正面金属区与所述P型区域；所述第一环形沟槽内填充多晶硅材料；所述第一环形沟槽设置于所述IGBT发射极区、所述P型区域和所述第一N
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基区内；所述第一环形沟槽贯穿所述IGBT发射极区和所述P型区域，且部分所述第一环形沟槽与所述第一N
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基区形成欧姆接触。
[0014]在一些实施方式中，所述环形FRD区包括FRD元胞区和FRD终端区，所述FRD终端区设置于所述FRD元胞区外层；所述FRD元胞区纵向由上至下依次设置有所述正面金属区、第二绝缘层间介质区、P型阳极区、第二N
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基区、N型FRD阴极区；所述第二环形沟槽设置于所述P型阳极区和所述第二N
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基区内；所述第二环形沟槽贯穿所述P型阳极区，且部分所述第二环形沟槽与所述第二N
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基区形成欧姆接触；所述FRD终端区由上至下依次设置有金属场板、所述第二绝缘层间介质区、所述第二N
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基区、所述N型FRD阴极区，所述第二N
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基区中设置有若干P型Ring环区。
[0015]在一些实施方式中，本专利技术提供的压接式IGBT器件结构，还包括：第二连接孔，设置于所述正面金属区与所述P型阳极区之间；第三连接孔，设置于所述正面金属区与所述第二环形沟槽之间；第四连接孔，设置于所述金属场板与所述P型Ring环区之间。
[0016]在一些实施方式中，所述环形电流传感器区纵向由上至下依次设置有电流传感器正面金属、电流传感器阳型区、电流传感器N
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基区和电流传感器N型阴极区。
[0017]在一些实施方式中，所述压接式IGBT器件结构由一张晶圆材料制成。
[0018]本专利技术提供的压接式IGBT器件结构，至少包括以下一项技术效果：（1）通过设置圆形IGBT区、环形FRD区和环形电流传感器区，有效利用晶圆的所有面积，提高晶圆有效利用率，在制备大电流IGBT器件时，只需根据电流大小对应调整晶圆尺寸即可，有效提高大电流IGBT的良品率和可靠性，并在封装时无需再并联封装续流FRD和电
流传感器，提高大电流IGBT器件的良品率和可靠性；（2）通过设置环形沟槽使环形排布面内沟槽设置更均匀，有效改善沟槽刻蚀引起的应力损伤；（3）通过设置FRD的沟槽区域部分或者全部与正面金属连通，从而有效调节FRD的静、动态参数。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
[0020]图1为现有技术中IGBT芯片结构示例图；图2为本专利技术一种压接式IGBT器件的结构示例图；图3为本专利技术一种压接式IGBT器件的结构中圆形IGBT区示例图；图4为本专利技术一种压接式IGBT器件的结构中环形FRD区示例图；图5为本专利技术一种压接式IGBT器件的侧面剖视示例图。
[0021]图中标号：圆形IGBT区1、第四连接孔
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1.0、栅极金属区
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1.1、圆形多晶硅区1.2、第一环形沟槽1.3、交叉沟槽1.3.1、P型区域1.4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，包括：圆形IGBT区；环形FRD区，设置于所述圆形IGBT区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；环形电流传感器区，设置于所述环形FRD区外侧，与所述圆形IGBT区同心设置；第一隔离区，设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区之间；第二隔离区，设置于所述环形FRD区和所述环形电流传感器区之间；正面金属区，覆盖设置于所述圆形IGBT区和所述环形FRD区的正面；背面金属区，设置于所述压接式IGBT器件结构的背面。2.根据权利要求1所述的一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，所述圆形IGBT区内还包括：圆形多晶硅区；第一沟槽栅区；设置于所述圆形多晶硅区内，所述第一沟槽栅区内设置至少一个第一环形沟槽和至少一个交叉沟槽；所述第一环形沟槽与所述圆形多晶硅区同心设置；所述交叉沟槽用于连接各个所述第一环形沟槽与所述圆形多晶硅区。3.根据权利要求1所述的一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，所述环形FRD区内，还包括：第二沟槽栅区，包括至少一个第二环形沟槽。4.根据权利要求3所述的一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，至少一个所述第二环形沟槽与所述正面金属区连通。5.根据权利要求2所述的一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，还包括：至少一个第一连接孔，设置于所述圆形IGBT区与所述正面金属区之间，用于连通所述圆形IGBT区内的IGBT发射极区与所述正面金属区。6.根据权利要求5所述的一种压接式IGBT器件结构，其特征在于，所述圆形IGBT区纵向由上至下依次设置有所述正面金属区、第一绝缘层间介质区、所述IGBT发射极区、P型区域、第一N
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基区和P+集电极区；所述第一连接孔贯穿所述第一绝缘层间介质区和所述IGBT发射极区，连通覆盖所述圆形IGBT区正面的正面金属区与所述P型区域；所述第一环形沟槽内...

【专利技术属性】
技术研发人员：程炜涛，姚阳，
申请(专利权)人：上海埃积半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：