[发明专利]一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及半导体器件结构技术领域，特别是涉及一种压接型高压大功率芯片结构及功率器件。

背景技术

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明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；

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。

可选的，所述金属保护层结构为U型金属保护层结构。

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；

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。

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。

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。

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。

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；

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。

可选的，所述有源区元胞结构的上部设置有有源区金属层。

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；

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；