动静态参数以及短路耐量可调的IGBT芯片的制作方法

动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片
技术领域
1.本发明涉及一种igbt芯片，尤其是一种动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片。


背景技术：

2.igbt(绝缘栅双极晶体管)是由bjt(双极结型晶体管)和mosfet(金属-氧化物-半导体场效应管)组成的电压驱动式功率半导体器件，综合了功率mosfet的开关速度快和双极结型结构的导通压降低的两方面优点。igbt由栅极(g)、发射极(e)和集电极(c)三个电极控制，当在igbt的栅极和发射极之间的电压vge大于其阈值电压vth时，栅极氧化层附近的基区形成反型层，这个反型层就是沟道。当基区的导电类型为p型时，沟道中的多数载流子是电子，当集电极相对于发射极施加一定的正电压vce时，p

集电区向漂移区注入空穴，n

发射区通过沟道向漂移区注入电子，从而形成导电通路。igbt在导通时，将vge降低至阈值电压vth之下，沟道关闭，电流逐渐下降至0，从而关断igbt。
3.与mosfet相比，igbt的优势在于具有电导调制效应，即在器件导通时，双极结型结构会从背面p 集电区向漂移区注入空穴，对漂移区的电导率进行调制，有效地降低漂移区的导通电阻，从而降低器件的导通压降和导通损耗，这称为“电导调制效应”。空穴的注入效率越高，也就是从背面p 集电区向漂移区注入空穴越多，电导调制效应越强，器件的导通压降也就越低，因此，igbt器件的导通损耗也越低。igbt关断时，漂移区内的空穴无法通过电场及时清除，必须用过与电子复合的方式慢慢消除，从而igbt在关断时存在拖尾电流，空穴的注入效率越高，关断时需要通过与电子复合而消除的空穴越多，拖尾电流就会越大，igbt的关断损耗就会越高。因此，igbt的导通压降和关断损耗是此消彼长的折中关系。
4.在不同的应用场景中，igbt的开关频率要求不同，从而对igbt静态参数和动态参数的要求也不同：比如在感应加热应用时，对igbt的开关频率要求较高，一般在30khz以上，igbt的开关损耗占器件总损耗的主要部分，其他诸如逆变焊机，光伏逆变等应用也属于中高频应用，也主要关注igbt的开关损耗。而一些低频应用场景中，比如通用变频，igbt的开关频率一般在几khz，此时，igbt的导通损耗占器件总损耗的主要部分。
5.一般地，igbt的静态参数即导通压降和导通损耗，igbt的动态参数即igbt的开关损耗，开关损耗包括开通损耗和关断损耗。igbt的开关损耗越低，igbt所能达到的开关频率越高，越适用于中高频应用。igbt的导通压降和导通损耗越低，越适用于低频应用。
6.综上，同一款igbt芯片，如果同时在低频和中高频场景中应用，在其中一应用场景中必然无法达到最优性能，为了实现igbt芯片与应用场景的最佳匹配，通常会针对不同的应用场景，厂家开发不同型号的igbt芯片以达到和具体应用的最佳匹配，但采用此种方式的最佳匹配方式，这样势必会导致igbt芯片在具体生产以及使用成本的大幅增加。
7.此外，在某些特定的实际应用中，例如带电机负载的变频应用，igbt不可避免地会发生短路的工况。当短路发生时，igbt同时承受母线电压的高电压和大电流，igbt芯片上会产生巨大能量，从而会导致igbt芯片的温度会急剧升高。当温度超过igbt芯片的材料本征
温度时，igbt芯片会发生不可逆的严重失效，并且很有可能影响系统内的其他部件，造成严重损失。因此，在具体应用中，使用的igbt芯片必须具备一定的短路承受能力，一般称为短路耐量，或者短路承受时间，在此时间内igbt可同时承受高压和大电流而不失效，以在系统启动短路保护后可以安全关断。
8.本技术领域人员可知，igbt芯片的短路耐量和芯片的多个参数相关，比如igbt的沟道密度，也就是一定芯片面积下的沟道数量、igbt的芯片厚度、igbt的背面空穴注入效率和场截止层(fs层)的掺杂分布等相关，提升igbt短路耐量的最直接有效的方法是降低igbt的沟道密度，进而降低igbt的饱和电流，从而在igbt短路时降低芯片产生的能量。
9.igbt的短路耐量和导通压降以及开关损耗是折中关系，也即是说，相同技术路线的igbt芯片，短路耐量越高，igbt的导通压降和开关损耗也越高。但实际上并不是所有应用都需要igbt有足够的短路耐量，比如逆变电源，感应加热，pfc等等，而这些应用往往需要igbt具有低的开关损耗。这些应用场景中，如果采用具有高短路耐量的芯片，系统的损耗和效率都有受到不利影响；另一方面，针对对有短路耐量要求的应用，不同厂家的系统设计方案不同，采取的短路保护方式不同，短路保护响应时间也不同，对igbt的短路耐量要求也不尽相同。因此，为了保证igbt芯片能广泛适用于不同应用，igbt的短路耐量一般设计得都比较高，例如规格书一般标称短路耐量大于10μs，但实测一般在15μs甚至20μs以上，这无疑会对igbt芯片的导通压降和开关损耗参数参数极大的不利影响。
10.综上，针对对igbt短路耐量要求不同的应用，为了降低损耗和提升效率，使应用达到最佳匹配，有必要采用短路耐量不同的igbt芯片，对于igbt设计和生产者来做，同一规格的器件需要提供两种以上的产品，这无疑会增加芯片研发和管理成本，难以满足实际生成和使用的需求。


技术实现要素：

11.本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其能有效实现动静态参数的调节，以及短路耐量的调节，降低研发与管理成本，提高应用场景的适应性，安全可靠。
12.按照本发明提供的技术方案，所述动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，包括igbt芯片本体，所述igbt芯片本体包括半导体衬底、制备于所述半导体衬底上的元胞区以及用于将所述元胞区内元胞连接后引出的键合连接区，所述键合连接区包括用于电连接元胞区内元胞发射极金属的发射极键合连接区以及用于电连接元胞区内元胞栅极金属的栅极键合连接区；
13.所述栅极键合连接区包括至少一个栅极键合主连接区以及至少一个栅极键合调节连接区，栅极键合主连接区与栅极键合调节连接区间相互独立，栅极键合主连接区、栅极键合调节连接区分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接；
14.对一栅极键合调节连接区，所述栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区或发射极键合连接区电连接，以根据栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区、发射极键合连接区间的连接状态，配置所述igbt芯片的动静态参数。
15.栅极键合连接区内包括多个栅极键合主连接区时，多个栅极键合主连接区间相互电连接；
16.栅极键合连接区内包括多个栅极键合调节连接区时，一个或多个栅极键合调节连接区电连接至相应的栅极键合主连接区，同时，其余的栅极键合调节连接区电连接至发射极键合连接区。
17.每个栅极键合调节连接区所电连接元胞区内元胞的数量相等。
18.所述栅极键合调节连接区通过连接键合线与栅极键合主连接区或发射极键合连接区电连接。
19.还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架，所述封装框架包括封装连接栅极端、封装连接集电极端以及封装连接发射极端，其中，栅极键合主连接区与封装连接栅极端电连接，发射极键合连接区与封装连接发射极端电连接。
20.还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架，所述封装框架包括封装连接栅极端、封装连接集电极端、封装连接发射极端以及封装连接调节端，其中，栅极键合主连接区与封装连接栅极端电连接，发射极键合连接区与封装连接发射极端电连接，栅极键合调节连接区与封装连接调节端电连接；
21.所述封装连接调节端通过调节切换电路与封装连接栅极端以及封装连接端电连接，且通过调节切换电路能使得封装连接调节端与封装连接栅极端或封装连接发射极端电连接。
22.所述元胞区内的元胞为沟槽型或平面型。
23.所述栅极键合连接区、发射极键合连接区为同一工艺步骤层。
24.所述半导体衬底的材料包括硅。
25.本发明的优点：所述栅极键合连接区包括至少一个栅极键合主连接区以及至少一个栅极键合调节连接区，栅极键合主连接区与栅极键合调节连接区间相互独立，栅极键合主连接区、栅极键合调节连接区分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接；
26.对一栅极键合调节连接区，所述栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区或发射极键合连接区电连接，以根据栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区、发射极键合连接区间的连接状态，配置所述igbt芯片的动静态参数；将每个栅极键合调节连接区所电连接的元胞数量配置为相等时，还可以实现对igbt芯片工作时短路耐量的调节，即能有效实现动静态参数的调节，以及短路耐量的调节，降低研发与管理成本，提高应用场景的适应性，安全可靠。
附图说明
27.图1为现有igbt芯片内元胞的一种具体实施结构剖视图。
28.图2为现有igbt芯片内元胞并联时的示意图。
29.图3为现有键合连接区的俯视图。
30.图4为现有对igbt芯片封装形成igbt单管时的示意图。
31.图5为本发明键合连接区的一种具体实施状态俯视图。
32.图6为本发明形成igbt单管时的一种具体实施状态示意图。
33.图7为本发明形成igbt单管时的另一种具体实施状态示意图。
34.图8为本发明形成igbt单管时第三种具体实施状态的示意图。
35.图9为本发明键合连接区的另一种具体实施状态俯视图。
36.图10为利用图9中的键合连接区形成igbt单管的示意图。
37.附图标记说明：1-n型漂移区、2-p型基区、3-n 发射区、4-p 集电区、5-栅极氧化层、6-栅极多晶硅、7-平面元胞栅极金属、8-平面元胞发射极金属、9-平面元胞集电极金属、10-栅极键合调节连接区、11-封装框架、12-igbt芯片、13-栅电极键合引线、14-发射极键合引线、15-封装连接栅极端、16-封装连接集电极端、17-封装连接发射极端、18-调节发射极区键合连接线、19-调节主连接区键合连接线、20-封装连接调节端、21-封装调节键合连接线、22-调节连接区间键合连接线。
具体实施方式
38.下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
39.如图5所示：为了能有效实现动静态参数的调节，降低研发与管理成本，提高应用场景的适应性，本发明的igbt芯片12，包括igbt芯片本体，所述igbt芯片本体包括半导体衬底、制备于所述半导体衬底上的元胞区以及用于将所述元胞区内元胞连接后引出的键合连接区，所述键合连接区包括用于电连接元胞区内元胞发射极金属的发射极键合连接区8c以及用于电连接元胞区内元胞栅极金属的栅极键合连接区；
40.所述栅极键合连接区包括至少一个栅极键合主连接区7d以及至少一个栅极键合调节连接区10，栅极键合主连接区7d与栅极键合调节连接区10间相互独立，栅极键合主连接区7d、栅极键合调节连接区10分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接；
41.对一栅极键合调节连接区10，所述栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d或发射极键合连接区8c电连接，以根据栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d、发射极键合连接区8c间的连接状态，配置所述igbt芯片12的动静态参数。
42.具体地，igbt芯片12具体可以采用现有的形式，一般地，igbt芯片12包括igbt芯片本体，每个igbt芯片本体包括半导体衬底，半导体衬底可以采用现有常用的衬底材料，如硅衬底等，具体可以根据需要选择，以能满足实际需求为准，此处不再赘述。具体实施时，在半导体衬底的中心区通过半导体工艺制备得到元胞区，元胞区的具体工艺、结构以及作用等均可与现有相一致。在制备得到元胞区后，元胞区内包括若干元胞，元胞区内元胞的具体情况与现有相一致，如元胞可以为沟槽型或平面型等，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
43.在制备得到元胞区内的元胞后，通过键合连接区可将元胞区内的元胞引出，一般地，所述键合连接区包括用于电连接元胞区内元胞发射极金属的发射极键合连接区8c以及用于电连接元胞区内元胞栅极金属的栅极键合连接区。
44.具体地，图1中示出了元胞为平面型的一种实施情况，具体地，半导体衬底的n型漂移区1内设置p型基区2以及设置于所述p型基区2内的n 发射区3，在n型漂移区1的正面设置栅极氧化层5以及设置于所述栅极氧化层5上的栅极多晶硅6，栅极多晶硅6通过栅极氧化层5与n型漂移区1绝缘隔离。在栅极多晶硅6上设置与所述栅极多晶硅6欧姆接触的平面元胞栅极金属7。
45.在平面元胞栅极金属7的两侧设置平面元胞发射极金属8，所述平面元胞发射极金属8与p型基区2以及n 发射区3欧姆接触。在n型漂移区1的背面设置p 集电区4，所述p 集电区4上设置平面元胞集电极金属9，平面元胞集电极金属9与p 集电区4欧姆接触。
46.图2中，为现有将元胞区内元胞并联成一体的示意图，图3中为图2中键合连接区的俯视图，图2中，所有元胞的平面元胞栅极金属7相互连接，并连接到栅极键合区7c，所有元胞的平面元胞发射极金属8连接在一起，并连接至发射极键合连接区8c，所有元胞的平面元胞集电极金属9连接在一起形成集电极键合区。图2中，7a为平面元胞栅极金属连接金属线，8a为平面元胞发射极金属连接金属线，9a为平面元胞集电极金属连接金属线。发射极金和连接区8c的面积一般大于栅极键合区7c的面积。
47.封装成igbt单管时，栅极键合区7c通过栅电极键合引线13与封装框架11的封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c通过发射极键合引线14与所述封装框架11的封装连接发射极端电连接，集电极键合区通过金属焊料与封装框架11的封装连接集电极端16电连接，如图4所示。由于所有的元胞并联成一体，因此，同一颗igbt芯片一般只能提供一种静态参数和动态参数的组合，如果要调整igbt芯片12的动静态参数，只能通过芯片设计调整或者芯片加工工艺的调整来实现，具体通过芯片设计或工艺工艺等方式实现动静态参数调整的方式、过程均可根据实际需要选择，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。此外，对igbt芯片12还可以进行所需的模块封装，对igbt芯片12进行模块封装的方式与过程可与现有相一致，此处不再赘述。
48.上述仅仅示出了元胞为平面型元胞的一种具体实施形式，具体地，对平面型元胞，元胞栅极金属即为平面元胞栅极金属7，元胞发射极金属即为平面元胞发射极金属8。当元胞为沟槽型或其他平面型的结构形式时，具体可以参考上述说明，元胞的具体形式可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
49.为了能实现动静态参数调整，本发明实施例中，所述栅极键合连接区包括至少一个栅极键合主连接区7d以及至少一个栅极键合调节连接区10，栅极键合主连接区7d与栅极键合调节连接区10间相互独立，即栅极键合主连接区7d与栅极键合调节连接区10间互不影响，栅极键合主连接区7d与栅极键合调节连接区10可互不连接，具体地，利用栅极键合主连接区7d与栅极键合区7c的具体作用相一致。
50.栅极键合主连接区7d、栅极键合调节连接区10分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接，对于图1中的平面型元胞，所述元胞栅极金属即为平面元胞栅极金属7，当元胞采用沟槽型元胞时，具体可以平面元胞栅极金属7的具体情况，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。具体实施时，栅极键合主连接区7d、栅极键合调节连接区10分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接，具体设置栅极键合主连接区7d、栅极键合调节连接区10所连接的元胞呈一一对应，即一元胞的元胞栅极金属仅会与栅极键合主连接区7d或栅极键合调节连接区10连接，不存在一元胞的元胞栅极金属同时与栅极键合主连接区7d以及栅极键合调节连接区10电连接的情况，从而保证元胞区内的一元胞要么与栅极键合主连接区7d电连接，要么与栅极键合调节连接区10电连接，并在连接后，实现栅极键合主连接区7d、栅极键合调节连接区10电连接所需的元胞。
51.图5中示出了在栅极键合连接区内仅包括一个栅极键合主连接区7d以及一个栅极键合调节连接区10的情况，当存在多个栅极键合主连接区7d以及多个栅极键合调节连接区10时的情况，具体与元胞区内元胞间的连接情况可以参考上述说明，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
52.具体实施时，所述栅极键合连接区、发射极键合连接区8c为同一工艺步骤层；当
然，栅极键合连接区内的栅极键合主连接区7d与栅极键合调节连接区10也为同一工艺步骤层；与元胞栅极金属、元胞发射极金属也为同一工艺步骤层。具体地，可以通过金属淀积后根据相应的工艺制备得到，具体工艺方式以及过程均可以根据实际需要选择，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。发射极键合连接区8c与元胞发射极金属间的具体连接形式可与现有相一致，当然，发射极键合连接区8c也可以根据实际需要划分为二个或二个以上的区域，当然，所有的发射极键合连接区8c需要相互电连接成一体。
53.本发明实施例中，对一栅极键合调节连接区10，所述栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d或发射极键合连接区8c电连接，以根据栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d、发射极键合连接区8c间的连接状态，配置所述igbt芯片12的动静态参数。
54.为了能便于igbt芯片12应用于所需的场景中，需要对igbt芯片12进行封装，以能形成igbt单管，即还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架11，所述封装框架11包括封装连接栅极端15、封装连接集电极端16以及封装连接发射极端17，其中，栅极键合主连接区7d与封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c与封装连接发射极端17电连接。
55.当然，在具体实施时，对相同的igbt芯片12，栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d电连接的芯片动静态参数，与栅极键合连接区10与发射极键合连接区8c电连接的芯片动静态参数不同，与igbt芯片12是否封装在封装框架11内无关。当所有栅极键合调节连接区10均与栅极键合主连接区7d电连接时，即形成与现有igbt芯片12相同的连接形式，此时的芯片动静态参数与图2、图3和图4中所示情况的动静态参数相一致。
56.封装框架11具体可以采用现有常用的形式，封装连接栅极端15、封装连接集电极端16以及封装连接发射极端17在封装框架11上可位于同一侧，具体以便于与igbt芯片12间适配连接以及实际使用为准，封装框架11具体以能满足实际使用需求为准，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
57.下面通过栅极键合连接区10与栅极键合主连接区7d、发射极键合连接区8c间的连接状态，实现配置所述igbt芯片12的动静态参数的方式进行具体说明。
58.如图6所示，示出了栅极键合连接区包括一个栅极键合主连接区7d以及一个栅极键合调节连接区10情况，其中，栅极键合调节连接区10通过调节发射极区键合连接线18与发射极键合连接区8c电连接。当利用封装框架11封装成igbt单管时，则栅极键合主连接区7d利用栅电极键合引线13与封装框架11上的封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c通过发射极键合引线14与所述封装框架11的封装连接发射极端电连接。
59.工作时，在igbt芯片12开关过程中，对与发射极键合连接区8c相连栅极键合调节连接区10以及与所述栅极键合调节连接区10电连接的元胞，其元胞栅极金属和元胞集电极金属之间的电容是整个igbt芯片12的反馈电容的一部分，但当该类元胞的元胞栅极金属与发射极键合连接区8c相连时，元胞栅极金属和元胞集电极金属之间的电容消失，使得整个igbt芯片12的反馈电容减小，从而使igbt芯片12的开关损耗降低，即实现调节igbt芯片12的动态参数。
60.与此同时，对与发射极键合连接区8c相连栅极键合调节连接区10以及与所述栅极键合调节连接区10电连接的元胞，由于无法形成有效的导电沟道，因此，igbt芯片12的有效导电沟道数量减小，即igbt芯片12的沟道密度减小，igbt芯片12的导通压降因此增加，即实现调节igbt芯片12的静态参数。但由于中高频应用主要关注开关损耗，导通压降的增加对
igbt芯片12的总损耗影响不大，即当栅极键合调节连接区10与发射极键合连接区8c电连接时，可适用于中高频的应用场景。
61.如图7所示，示出了栅极键合连接区包括一个栅极键合主连接区7d以及一个栅极键合调节连接区10情况，其中，栅极键合调节连接区10通过调节主连接区键合连接线19与栅极键合主连接区7d电连接。当利用封装框架11封装时，则栅极键合主连接区7d利用栅电极键合引线13与封装框架11上的封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c通过发射极键合引线14与所述封装框架11的封装连接发射极端电连接。
62.工作时，在igbt芯片12导通的过程中，对与栅极键合主连接区7d相连栅极键合调节连接区10以及与所述栅极键合调节连接区10电连接的元胞，其元胞栅极金属下方可以正常形成有效的导电沟道，因此，igbt芯片12的有效导电沟道数量增加，即igbt芯片12的沟道密度增加，igbt芯片12的导通压降因此降低，从而实现调节igbt芯片12的静态参数。
63.与此同时，对与栅极键合主连接区7d相连栅极键合调节连接区10以及与所述栅极键合调节连接区10电连接的元胞，元胞栅极金属和元胞集电极金属之间的电容是整个igbt芯片12的反馈电容的一部分，因此，整个igbt芯片12的反馈电容与上述中高频应用的情况相比有所增加，从而使芯片的开关损耗增加，从而实现调节igbt芯片12的动态参数。但由于低频应用主要关注导通损耗，开关损耗的增加对总损耗影响不大，即当栅极键合调节连接区1与栅极键合主连接区7d电连接时，可适用于低频的应用场景。
64.进一步地，还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架11，所述封装框架11包括封装连接栅极端15、封装连接集电极端16、封装连接发射极端17以及封装连接调节端20，其中，栅极键合主连接区7d与封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c与封装连接发射极端17电连接，栅极键合调节连接区10与封装连接调节端20电连接；
65.所述封装连接调节端20通过调节切换电路与封装连接栅极端15以及封装连接端17电连接，且通过调节切换电路能使得封装连接调节端20与封装连接栅极端15或封装连接发射极端17电连接。
66.如图8所示，在通过封装框架11能形成igbt单管具有四个端子，此时，栅极键合调节连接区10不直接与发射极键合连接区8c以及栅极键合主连接区7d电连接，栅极键合调节连接区10通过封装调节键合连接线21与封装连接调节端20电连接。
67.当栅极键合调节连接区10与封装连接调节端20电连接后，封装连接调节端20通过调节切换电路与封装连接栅极端15以及封装连接端17电连接。在工作时，通过调节或控制调节切换电路的工作状态，以能使得封装连接调节端20与封装连接栅极端15或封装连接发射极端17电连接。当封装连接调节端20与封装连接栅极端15电连接时，则等同上述栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d电连接时的情况，当封装连接调节端20与封装连接发射极端17电连接时，则可等同上述栅极键合调节连接区10与发射极键合连接区8c的电连接时的情况，具体可以参考上述说明。
68.本发明实施例中，通过调节切换电路能调节或配置整个igbt芯片的动静态参数，进一步提高适用性。调节切换电路的可采用现有常用的形式，只要能满足封装连接调节端20与封装连接栅极端15或封装连接发射极端17间电连接的切换或调整均可，具体可以根据实际需要选择，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
69.进一步地，栅极键合连接区内包括多个栅极键合主连接区7d时，多个栅极键合主
连接区7d间相互电连接；
70.栅极键合连接区内包括多个栅极键合调节连接区10时，一个或多个栅极键合调节连接区10电连接至相应的栅极键合主连接区7d，同时，其余的栅极键合调节连接区10电连接至发射极键合连接区8c。
71.本发明实施例中，在栅极键合连接区内可同时设置多个栅极键合主连接区7d以及多个栅极键合调节连接区10；其中，当存在多个栅极键合主连接区7d时，多个栅极键合主连接区7d间相互电连接；而在利用封装框架11封装时，则所有电连接后的栅极键合主连接区7d通过栅电极键合引线13与封装框架11上的封装连接栅极端15电连接。
72.当栅极键合连接区内包括多个栅极键合调节连接区10时，一个或多个栅极键合调节连接区10电连接至相应的栅极键合主连接区7d，同时，其余的栅极键合调节连接区10电连接至发射极键合连接区8c，栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d或发射极键合连接区8c的连接情况，以所需配置的动静态参数相关，具体配置动静态参数的方式可以参考上述应用场景说明，为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
73.当然，在具体实施时，所有的栅极键合调节连接区10还可以同时与栅极键合主连接区7d电连接，或同时与发射极键合连接区8c电连接，具体连接配合形式，以能满足实际应用场景的动静态参数等相关。栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d、发射极键合连接区8c适配电连接后，利用封装框架11对整个igbt芯片12封装时，具体与上述封装连接相同，即栅极键合主连接区7d利用栅电极键合引线13与封装框架11上的封装连接栅极端15电连接，发射极键合连接区8c通过发射极键合引线14与所述封装框架11的封装连接发射极端电连接。
74.图9中示出了在栅极键合连接区内设置一个栅极键合主连接区7d以及多个栅极键合调节连接区10的情况，栅极键合调节连接区10的数量可以根据实际需要选择。一般地，每个栅极键合调节连接区10所连接元胞区内元胞的数量也可以根据需要选择。
75.当需要对igbt芯片的短路耐量调节或配置时，每个栅极键合调节连接区10所电连接元胞区内元胞的数量相等；具体地，将栅极键合调节连接区10所电连接元胞区内元胞的数量配置为相等，主要是保证igbt芯片12导通时，整个芯片内部的电流的一致性。
76.如图10所示，当存在多个多个栅极键合调节连接区10时，部分栅极键合调节连接区10与发射极键合连接区8c电连接，部分栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d电连接，其中，与部分栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d电连接，相邻的栅极键合调节连接区10通过调节连接区间键合连接线22电连接，最终以能实现与栅极键合主连接区7d电连接为准，此处不再赘述。
77.在利用封装框架11进行封装后，能形成igbt单管。在igbt芯片12导通时，与发射极键合连接区8c相连栅极键合调节连接区10以及所述栅极键合调节连接区10对应连接元胞，其元胞栅极金属层的下方无法形成有效的导电沟道，igbt芯片12的饱和电流因此降低，igbt芯片12的短路耐量从而得到了提升。
78.当然，当所有的栅极键合调节连接区10均与栅极键合主连接区7d电连接后，利用封装框架11封装形成的igbt模块与现有的igbt模块相一致，此时的短路耐量也与现有igbt单管的短路耐量相一致。因此，在具体实施时，可以根据应用场景等需求，调节栅极键合调节连接区10与栅极键合主连接区7d、发射极键合连接区8c相应的连接状态，以能同时实现
动静态参数以及短路耐量的调节。
79.当然，在具体实施时，当将栅极键合调节连接区10所电连接元胞区内元胞的数量配置为相等且采用封装框架11封装后，也可以采用上述采用通过调节切换电路能使得封装连接调节端20与封装连接栅极端15或封装连接发射极端17电连接，调节切换电路的具体作用以及调节切换的方式等均可以参考上述说明，此处不再赘述。

技术特征：
1.一种动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，包括igbt芯片本体，所述igbt芯片本体包括半导体衬底、制备于所述半导体衬底上的元胞区以及用于将所述元胞区内元胞连接后引出的键合连接区，所述键合连接区包括用于电连接元胞区内元胞发射极金属的发射极键合连接区以及用于电连接元胞区内元胞栅极金属的栅极键合连接区；其特征是：所述栅极键合连接区包括至少一个栅极键合主连接区以及至少一个栅极键合调节连接区，栅极键合主连接区与栅极键合调节连接区间相互独立，栅极键合主连接区、栅极键合调节连接区分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接；对一栅极键合调节连接区，所述栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区或发射极键合连接区电连接，以根据栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区、发射极键合连接区间的连接状态，配置所述igbt芯片的动静态参数。2.根据权利要求1所述动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：栅极键合连接区内包括多个栅极键合主连接区时，多个栅极键合主连接区间相互电连接；栅极键合连接区内包括多个栅极键合调节连接区时，一个或多个栅极键合调节连接区电连接至相应的栅极键合主连接区，同时，其余的栅极键合调节连接区电连接至发射极键合连接区。3.根据权利要求2所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：每个栅极键合调节连接区所电连接元胞区内元胞的数量相等。4.根据权利要求1至3任一项所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：所述栅极键合调节连接区通过连接键合线与栅极键合主连接区或发射极键合连接区电连接。5.根据权利要求4所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架，所述封装框架包括封装连接栅极端、封装连接集电极端以及封装连接发射极端，其中，栅极键合主连接区与封装连接栅极端电连接，发射极键合连接区与封装连接发射极端电连接。6.根据权利要求1至3任一项所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：还包括用于对所述igbt芯片封装的封装框架，所述封装框架包括封装连接栅极端、封装连接集电极端、封装连接发射极端以及封装连接调节端，其中，栅极键合主连接区与封装连接栅极端电连接，发射极键合连接区与封装连接发射极端电连接，栅极键合调节连接区与封装连接调节端电连接；所述封装连接调节端通过调节切换电路与封装连接栅极端以及封装连接端电连接，且通过调节切换电路能使得封装连接调节端与封装连接栅极端或封装连接发射极端电连接。7.根据权利要求1至3任一项所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：所述元胞区内的元胞为沟槽型或平面型。8.根据权利要求1至3任一项所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：所述栅极键合连接区、发射极键合连接区为同一工艺步骤层。9.根据权利要求1至3任一项所述的动静态参数以及短路耐量可调的igbt芯片，其特征是：所述半导体衬底的材料包括硅。

技术总结
本发明涉及一种动静态参数以及短路耐量可调的IGBT芯片。其包括IGBT芯片本体，IGBT芯片本体包括半导体衬底、元胞区以及键合连接区，键合连接区包括发射极键合连接区以及栅极键合连接区；栅极键合连接区包括栅极键合主连接区以及至少一个栅极键合调节连接区，栅极键合主连接区、栅极键合调节连接区分别与元胞区内相应元胞的元胞栅极金属对应电连接；对一栅极键合调节连接区，以根据栅极键合调节连接区与栅极键合主连接区、发射极键合连接区间的连接状态，配置所述IGBT芯片的动静态参数。本发明能有效实现动静态参数的调节，以及短路耐量的调节，降低研发与管理成本，提高应用场景的适应性，安全可靠。安全可靠。安全可靠。


技术研发人员：吴凯 张广银 杨飞 任雨 朱阳军
受保护的技术使用者：南京芯长征科技有限公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25