本实用新型涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种芯片部件及功率芯片。
背景技术：
SiC(碳化硅)作为近年来迅速发展的宽禁带半导体材料，在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛应用。在这些应用领域，器件的长期可靠性尤为重要。SiC晶圆硬度较高，在后道划片时的应力和破屑易造成器件有源区损伤，导致器件损坏及良率降低，也会造成后续的可靠性问题。
另外，在许多需要高可靠性的领域，尤其是在军事及航空航天领域的高等级器件，往往采用金属封装形式。然而使用金属封装时，一般不能在芯片上覆盖填充树脂或其他绝缘材料，只是充入氮气填充。由于不可避免有一定的水汽和其他杂质气体含量，在氮气氛围下的电离击穿约在3000V/mm左右，在比较高耐压的芯片封装时，为了防止器件正面电极与金属管壳底部或者芯片衬底之间产生电离击穿，往往需要对芯片进行特殊设计，目前通常在正面有源区和划片道之间留比较宽的钝化层。对应于一个1200V工作电压的芯片，有源区周边需要预留的安全钝化层宽度至少要在400um以上，钝化层造成芯片面积的浪费。
因此当前急需一种新的结构设计方案，以减少芯片面积浪费，同时防止水汽和离子对芯片有源区的侵蚀，以及防止划片时对有源区的损伤。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种芯片部件及功率芯片，在有源区外围设置沟槽保护环，合理利用有源电极区与划片道之间的钝化层，提高了芯片面积的有效利用率。且在划片时沟槽保护环能够保护有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽保护环所在的区域，而且还有助于防止水汽和离子对有源区的侵蚀，有利于增长半导体器件的可靠性。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种芯片部件，包括半导体衬底、有源区及沟槽保护环；
所述有源区及所述沟槽保护环均设置在所述半导体衬底上，所述沟槽保护环环绕所述有源区。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述沟槽保护环的数目为多个；多个所述沟槽保护环相互嵌套，且均环绕所述有源区。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，还包括钝化层；所述钝化层覆盖在所述半导体衬底表面，且位于所述有源电极区与划片道之间，所述沟槽保护环位于所述钝化层覆盖的区域。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述沟槽保护环的形状为矩形或圆形。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述沟槽保护环内淀积填充有电介质、多晶硅或金属。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述电介质包括氧化硅、氮化硅或氧氮化硅。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述金属包括钨。
结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述沟槽保护环的深度小于所述半导体衬底的厚度且大于1微米。
第二方面，本实用新型实施例提供了一种功率芯片，包括正面电极、背面电极、半导体基层和上述第一方面所述的芯片部件；
所述正面电极设置在所述芯片部件的有源区；
所述半导体基层的一侧贴合在所述芯片部件的背面，所述背面电极贴合在所述半导体基层的另一侧。
结合第二方面，本实用新型实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，还包括外壳；所述正面电极、所述芯片部件、所述半导体基层及所述背面电极均封装在所述外壳内部。
在本实用新型实施例中，芯片部件包括半导体衬底、有源区及沟槽保护环；有源区及沟槽保护环均设置在半导体衬底上，沟槽保护环环绕有源区。本实用新型在有源区外围设置沟槽保护环，并在沟槽保护环中淀积填充电介质、多晶硅或者金属。在划片之前，沟槽保护环位于有源电极区与划片道之间，合理利用了有源电极区与划片道之间的钝化层，提高了芯片面积的有效利用率。且在划片时沟槽保护环能够保护有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽保护环所在的区域。另外，沟槽保护环有助于防止水汽和离子对有源区的侵蚀，有利于增长半导体器件的可靠性。当沟槽保护环中填充金属并接地时，还有助于半导体器件的抗干扰性。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本实用新型实施例1所提供的一种芯片部件的截面示意图；
图2示出了本实用新型实施例1所提供的另一种芯片部件的俯视图；
图3示出了本实用新型实施例1所提供的相邻有源区之间划片的示意图；
图4示出了本实用新型实施例1所提供的另一种芯片部件的截面示意图；
图5示出了本实用新型实施例1所提供的设置了多个沟槽保护环的芯片部件的截面示意图；
图6示出了本实用新型实施例2所提供的设置了一个沟槽保护环的功率芯片的截面示意图；
图7示出了本实用新型实施例2所提供的设置了一个沟槽保护环的功率芯片的另一种截面示意图；
图8示出了本实用新型实施例2所提供的设置了多个沟槽保护环的功率芯片的截面示意图。
在上述附图中各标号代表的含义如下所示：
1：半导体衬底，2：有源区，3：沟槽保护环，4：划片道，5：钝化层，6：正面电极，7：背面电极，8：半导体基层，9：外壳。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
考虑到现有技术中在划片时容易损伤芯片的有源区，划片道与有源区之间的钝化层造成芯片面积浪费。且在金属封装充入氮气时，有源区易受水汽及离子的侵蚀。基于此，本实用新型实施例提供了一种芯片部件及功率芯片，下面通过实施例进行描述。
实施例1
参见图1和2，本实用新型实施例提供了一种芯片部件，包括半导体衬底1、有源区2及沟槽保护环3。有源区2及沟槽保护环3均设置在半导体衬底1上，沟槽保护环3环绕有源区2。
其中，图1所示为芯片部件的截面图，图2所示为芯片部件的俯视图。
在半导体芯片制作过程中，首先通过外延生长、光刻、离子注入、刻蚀或金属化等制作工艺在一整块衬底材料的一侧表面上加工制作多个芯片的有源区2，衬底材料可以为碳化硅。对于每个有源区2，通过ICP(Inductively Coupled Plasma，反应耦合等离子体)刻蚀、RIE(ReactiveIon Etching，反应离子刻蚀)或激光烧孔等工艺在有源区2外围设置沟槽保护环3，沟槽保护环3的形状为矩形或圆形等闭合环，图2中所示的沟槽保护环3的形状为矩形。沟槽保护环3将有源区2圈在沟槽保护环3的环内。而且沟槽保护环3具有一定深度，沟槽保护环3的深度小于半导体衬底1的厚度且大于1微米。本实用新型实施例并不具体限定沟槽保护环3的深度，实际应用中可根据需求来确定沟槽保护环3的深度。由于沟槽保护环3环绕有源区2，且沟槽保护环3具有一定深度，所以沟槽保护环3能够将相邻的有源区2分隔开，在通过划片工艺将这一整块加工有多个有源区2的衬底材料划分为多个半导体芯片时，在相邻的有源区2之间确定划片道4，如图3所示，沟槽保护环3位于有源电极区与划片道4之间，图3中仅画出了相邻的两个有源区2。在划片时沟槽保护环3能够保护有源区2，使划片产生的损伤裂痕终止在沟槽保护环3所在的区域，阻止损伤裂痕延展到有源区2。
在半导体芯片制作过程中还需进行金属封装，在金属封装时充入氮气填充，氮气中可能混有水汽和其他杂质气体，水汽和其他杂质其他能够引发电离击穿。如图4所示，为了防止器件正面电极与金属管壳底部或者芯片衬底之间产生电离击穿，该芯片部件还包括钝化层5；钝化层5覆盖在半导体衬底1表面，且位于有源电极区与划片道4之间，沟槽保护环3位于钝化层5覆盖的区域。有源电极区用于安装正面电极。为了避免电离击穿，有源电极区与划片道4之间的钝化层5比较宽。对应于一个1200V工作电压的芯片，有源区2周边需要预留的钝化层5的宽度至少要在400um以上，因此钝化层5造成了芯片面积的浪费。而在本实用新型实施例中，在钝化层5覆盖的区域内设置了沟槽保护环3，充分利用了钝化层5所占用的芯片面积，提高了芯片面积的利用率。
在本实用新型实施例中，还在沟槽保护环3内淀积填充有电介质、多晶硅或金属。其中，电介质为非导电电介质，填充的电介质包括氧化硅(SiOx)、氮化硅(SixNy)或氧氮化硅(SixOyNz)。填充的金属为致密性孔洞填充特性好的金属，该金属可以为钨。在沟槽保护环3内淀积填充电介质、多晶硅或金属，能够有助于防止水汽和离子对于有源区2的侵蚀，有利于增长器件的可靠性。而且当沟槽保护环3内淀积填充金属且接地时，还有助于提高器件的抗干扰性。
在本实用新型实施例中，沟槽保护环3的数目可以为一个，如图1所示。也可以如图5所示，沟槽保护环3的数目为多个；多个沟槽保护环3相互嵌套，且均环绕有源区2。多个沟槽保护环3能够进一步提高对有源区2的保护效果，且进一步提高了芯片面积的利用率。其中，图5中仅示意性地画出了4个沟槽保护环3。本实用新型实施例并不具体限定沟槽保护环3的数目，实际应用中根据需求并结合钝化层的宽度来确定设置沟槽保护环3的具体数目。
在本实用新型实施例中，芯片部件包括半导体衬底、有源区及沟槽保护环；有源区及沟槽保护环均设置在半导体衬底上，沟槽保护环环绕有源区。本实用新型在有源区外围设置沟槽保护环，并在沟槽保护环中淀积填充电介质、多晶硅或者金属。在划片之前，沟槽保护环位于有源电极区与划片道之间，合理利用了有源电极区与划片道之间的钝化层，提高了芯片面积的有效利用率。且在划片时沟槽保护环能够保护有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽保护环所在的区域。另外，沟槽保护环有助于防止水汽和离子对有源区的侵蚀，有利于增长半导体器件的可靠性。当沟槽保护环中填充金属并接地时，还有助于半导体器件的抗干扰性。
实施例2
参见图6，本实用新型实施例提供了一种功率芯片，包括正面电极6、背面电极7、半导体基层8和上述实施例1所提供的芯片部件；正面电极6设置在芯片部件的有源区2；半导体基层8的一侧贴合在芯片部件的背面，背面电极7贴合在半导体基层8的另一侧。
上述芯片部件上与加工有有源区2的一面正对的一面即为芯片部件的背面。在芯片部件中，沟槽保护环3环绕有源区2。在半导体芯片制作过程中，首先通过外延生长、光刻、离子注入、刻蚀或金属化等制作工艺在一整块衬底材料的一侧表面上加工制作多个芯片的有源区2，衬底材料可以为碳化硅。对于每个有源区2，通过ICP(Inductively Coupled Plasma，反应耦合等离子体)刻蚀、RIE(Reactive Ion Etching，反应离子刻蚀)或激光烧孔等工艺在有源区2外围设置沟槽保护环3，沟槽保护环3的形状为矩形或圆形等闭合环。沟槽保护环3将有源区2圈在沟槽保护环3的环内。而且沟槽保护环3具有一定深度，沟槽保护环3的深度小于半导体衬底1的厚度且大于1微米。由于沟槽保护环3环绕有源区2，且沟槽保护环3具有一定深度，所以沟槽保护环3能够将相邻的有源区2分隔开，在通过划片工艺将这一整块加工有多个有源区2的衬底材料划分为多个半导体芯片时，在相邻的有源区2之间确定划片道4，在划片时沟槽保护环3能够保护有源区2，使划片产生的损伤裂痕终止在沟槽保护环3所在的区域，阻止损伤裂痕延展到有源区2。
在半导体芯片制作过程中还需进行金属封装，在金属封装时充入氮气填充，氮气中可能混有水汽和其他杂质气体，水汽和其他杂质其他能够引发电离击穿。为了防止器件正面电极与金属管壳底部或者芯片衬底之间产生电离击穿，在有源电极区与划片道4之间的钝化层5设置了沟槽保护环3，充分利用了钝化层5所占用的芯片面积，提高了芯片面积的利用率。
而且还在沟槽保护环3内淀积填充有电介质、多晶硅或金属，能够有助于防止水汽和离子对于有源区2的侵蚀，有利于增长器件的可靠性。而且当沟槽保护环3内淀积填充金属且接地时，还有助于提高器件的抗干扰性。
如图7和8所示，功率芯片还包括外壳9；正面电极6、芯片部件、半导体基层8及背面电极7均封装在外壳9内部。其中，图7中有源区2外围仅设置了一个沟槽保护环3。图8中示意性地画出了有源区外围设置4个沟槽保护环3的情形，实际应用中也可以设置其他数目的沟槽保护环3。
在功率芯片包括的芯片部件中，由于有源区2的外围设置了沟槽保护环3，沟槽保护环3能够保护有源区2，使划片时产生的损伤裂痕终止在沟槽保护环3所在的区域，阻止损伤裂痕延展到有源区2。且沟槽保护环3位于有源电极区与划片道4之间的钝化层5，充分利用了钝化层5所占用的芯片面积，提高了芯片面积的利用率。沟槽保护环3中淀积填充有电介质、多晶硅或金属，能够有助于防止水汽和离子对于有源区2的侵蚀，有利于增长器件的可靠性。而且当沟槽保护环3内淀积填充金属且接地时，还有助于提高器件的抗干扰性。
在本实用新型实施例中，芯片部件包括半导体衬底、有源区及沟槽保护环；有源区及沟槽保护环均设置在半导体衬底上，沟槽保护环环绕有源区。本实用新型在有源区外围设置沟槽保护环，并在沟槽保护环中淀积填充电介质、多晶硅或者金属。在划片之前，沟槽保护环位于有源电极区与划片道之间，合理利用了有源电极区与划片道之间的钝化层，提高了芯片面积的有效利用率。且在划片时沟槽保护环能够保护有源区，使划片的损伤裂纹等终止在沟槽保护环所在的区域。另外，沟槽保护环有助于防止水汽和离子对有源区的侵蚀，有利于增长半导体器件的可靠性。当沟槽保护环中填充金属并接地时，还有助于半导体器件的抗干扰性。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。