内置温度检测模块的IGBT的制作方法

内置温度检测模块的igbt
技术领域
1.本实用新型涉及半导体功率器件领域，尤指一种内置温度检测模块的igbt。


背景技术：

2.igbt作为电力电子行业的核心器件，随着近年来新能源汽车以及新能源发电的快速发展，igbt的需求量迎来了爆发式的增长。
3.传统的车规级igbt模组或者新能源发电用igbt模组，通常会在模组内部封装结构中加入ntc二极管温度检测，通过测定ntc二极管的电阻来判定温度，其中，ntc二极管两端的电阻值会随着温度变化而变化，当过温时及时关断igbt。但模块内部的ntc检测装置由于是与焊接芯片的dbc直连，所以ntc检测的温度反馈的是dbc的温度。同时也会受模块内部封装环境影响，ntc温度检测装置检测到的温度与igbt芯片的实际温度会有所差异。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种内置温度检测模块的igbt，解决了上述问题。
5.本实用新型提供的技术方案如下：
6.本实用新型提供一种内置温度检测模块的igbt，包括：
7.igbt正面区域、igbt背面区域；
8.所述igbt正面区域包括：igbt基底结构，位于所述igbt基底结构上的终端区域，所述终端区域内部设置有元胞区域和温度检测正面金属电极区域，位于所述元胞区域上的igbt正面发射极金属区域和igbt正面栅极金属区域；
9.所述igbt背面区域包括：igbt背面集电极金属区域和温度检测背面金属电极。
10.其中，当所述温度检测模块的第一端连接正电位，所述温度检测模块的第二端连接零电位时，输出igbt的实时温度。
11.在一些实施例中，所述温度检测模块包括：
12.温度检测正面金属电极，作为所述温度检测模块的第一端，用于在对所述igbt的实时温度进行测量时连接正电位；
13.温度检测背面金属电极，作为所述温度检测模块的第二端，用于在对所述igbt的实时温度进行测量时连接零电位。
14.在一些实施例中，所述温度检测模块，还包括：层间绝缘介质层、p+区域、n-区域；
15.所述层间绝缘介质层，设置于所述温度检测正面金属电极与所述p+区域、所述n-区域之间。
16.在一些实施例中，所述温度检测模块，还包括：n+区域，设置于所述n-区域和所述温度检测背面金属电极之间。
17.在一些实施例中，
18.所述温度检测正面金属电极，与所述元胞区域绝缘；
19.所述温度检测背面金属电极，与igbt背面集电极金属区域绝缘。
20.在一些实施例中，所述温度检测模块为二极管；
21.其中，通过测试二极管两端的电压或电阻监测所述igbt的实时温度。
22.本实用新型提供的一种内置温度检测模块的igbt，具有以下有益效果：
23.1)本实用新型在传统的igbt版图结构基础上增加二极管温度检测部分，从而实现内置温度检测功能的igbt，对igbt形成更及时的保护。
24.2)本实用新型相较传统的模组封装时寄生ntc温度检测装置，igbt芯片内置温度传感模块测试的温度更精准，更容易温度异常时及时关断igbt。
附图说明
25.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种内置温度检测模块的igbt的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
26.图1是本实用新型一种内置温度检测模块的igbt的正面原理图；
27.图2是本实用新型一种内置温度检测模块的igbt的背面原理图；
28.图3是本实用新型中温度检测模块的截面图。
29.附图标号说明：
30.1、igbt芯片结构；2、终端区域；3、igbt正面发射极金属区域；4、igbt正面栅极金属区域；5、温度检测正面金属电极；6、igbt背面集电极金属区域；7、温度检测背面金属电极；8、层间绝缘介质层；9、p+区域；10、n-区域；11、n+区域。
具体实施方式
31.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
32.应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
33.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
34.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
35.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
37.本实用新型的一个实施例，如图1、2所示，一种内置温度检测模块的igbt，包括：
38.igbt正面区域、igbt背面区域。
39.所述igbt正面区域包括：igbt基底结构1，位于所述igbt基底结构1上的终端区域2，所述终端区域2内部设置有元胞区域和温度检测正面金属电极5，位于所述元胞区域上的igbt正面发射极金属区域3和igbt正面栅极金属区域4。
40.所述igbt背面区域包括：igbt背面集电极金属区域6和温度检测背面金属电极7。
41.其中，当所述温度检测模块的第一端连接正电位，所述温度检测模块的第二端连接零电位时，输出igbt的实时温度。
42.具体的，igbt版图正面示意图如图1，包含igbt基底结构1，位于igbt基底结构1上的终端区域2，终端区域2内部是元胞区域和温度检测正面金属电极5，位于元胞区域上的igbt正面发射极金属区域3和igbt正面栅极金属区域4。
43.示例性的，如图2所示，本实施例igbt背面区域是igbt背面集电极金属区域6，温度检测模块的温度检测背面金属电极7。而传统的igbt背面通常是一整面的背面集电极金属。
44.在本实施例中，本实用新型提供一种内置温度检测功能的igbt版图结构，通过igbt内部设置一个温度检测模块，可以准确检测igbt芯片温度，用以在芯片温度异常时及时关断igbt，避免炸机，从而对整个系统起到保护作用。
45.本实施例相较传统的模组封装时寄生ntc温度检测装置，igbt芯片内置温度传感模块测试的温度更精准，更容易温度异常时及时关断igbt。
46.在一个实施例中，所述温度检测模块为二极管结构，包括：
47.温度检测正面金属电极5对应二极管的阳极端，作为所述温度检测模块的第一端，用于在对所述igbt的实时温度进行测量时连接正电位。
48.温度检测背面金属电极7对应二极管的阴极端，作为所述温度检测模块的第二端，用于在对所述igbt的实时温度进行测量时连接零电位。
49.示例性的，如图1、2、3所示，通过温度检测正面金属电极5接正电位，温度检测背面金属电极7接0电位，接通电流，用来测量温度检测正面金属电极5和温度检测背面金属电极7之间的电压，温度检测模块二极管两端的压降(电阻)会随着温度的变化而变化，从而通过测得的温度检测正面金属电极5和温度检测背面金属电极7两端的压降(或电阻)来判定芯片的实时温度。
50.本实施例中的温度检测模块二极管，相较传统的模组封装时寄生ntc温度检测装置，igbt芯片内置二极管温度传感模块测试的温度更精准，更容易温度异常时及时关断igbt。
51.在一个实施例中，所述温度检测模块，还包括：层间绝缘介质层8、p+区域9、n-区域10；
52.所述层间绝缘介质层8，设置于所述温度检测正面金属电极5与所述p+区域9、所述n-区域10之间。
53.在一个实施例中，所述温度检测模块，还包括：n+区域11，设置于所述n-区域10和所述温度检测背面金属电极7之间。
54.示例性的，如图3所示，温度检测模块的截面示意图，igbt设置有温度检测模块，其中igbt正面区域设置有温度检测模块的正面金属电极，igbt背面区域设置有温度检测模块
的背面金属电极。
55.温度检测模块是二极管结构，除了正面金属电极、背面金属电极外，温度检测模块还包括位于正背面金属电极间的绝缘介质层、p+区域、n-区域、n+区域。
56.具体的，沿纵向切二极管温度检测模块包含：温度检测正面金属电极5，正面金属电极5对应的是二极管的阳极，层间绝缘介质层8，p+区域9，n-区域10，n+区域11，温度检测背面金属电极7，背面金属电极7对应二极管的阴极。
57.通过温度检测正面金属电极5接正电位，温度检测背面金属电极7接0电位，接通电流，用来测量温度检测正面金属电极5和温度检测背面金属电极7之间的电压，二极管两端的压降(电阻)会随着温度的变化而变化，从而通过测得的温度检测正面金属电极5和温度检测背面金属电极7两端的压降(或电阻)来判定芯片的实时温度。
58.在一个实施例中，所述温度检测正面金属电极5，与所述元胞区域绝缘；所述温度检测背面金属电极7，与igbt背面集电极金属区域6绝缘。
59.本实施例的结构在传统igbt版图正面基础上，在正面栅极金属区域处牺牲部分面积，形成温度检测二极管模块的温度检测正面金属电极5，温度检测正面金属电极5与igbt正面发射极金属区域3、igbt正面栅极金属区域4是彼此绝缘的。
60.在igbt背面区域中，利用部分面积形成温度检测二极管模块的温度检测背面金属电极7，温度检测背面金属电极7与igbt背面集电极金属区域6是彼此绝缘的。
61.本实施例提供的一种内置温度检测功能的igbt版图结构，可以准确且及时检测igbt芯片温度，用以在芯片温度异常时及时关断igbt，避免炸机，从而对整个系统起到保护作用。
62.本实施例提供的一种内置温度检测功能的igbt版图结构，通过在芯片上寄生一个二极管，由于二极管两端的压降(电阻值)会随着温度变化而变化，从而通过检测二极管两端的电压或电阻值，可以准确检测igbt芯片温度，用以在芯片温度异常时及时关断igbt，避免炸机，从而对整个系统起到保护作用。相较传统的模组封装时寄生ntc温度检测装置，igbt芯片内置温度传感模块测试的温度更精准，更容易温度异常时及时关断igbt。
63.不影响igbt芯片的整体尺寸、不影响igbt的主元胞、不影响igbt的参数性能的基础上，在传统igbt版图栅极金属处添加温度检测二极管模块，通过测试二极管两端的电压(电阻)从而实现igbt芯片温度的实时监测，由于温度检测二极管模块直接寄生在igbt芯片上，因此检测的温度更准确，在温度异常时也可以及时关断igbt，避免igbt芯片损坏导致的炸机，从而对igbt以及整个应用系统形成更好的保护。
64.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的程序单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模块可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。
65.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
66.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
67.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，示例性的，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
68.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
69.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
70.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。