CN216749899U

CN216749899U - 内置可调栅极电阻的igbt版图结构

Info

Publication number: CN216749899U
Application number: CN202220216917.5U
Authority: CN
Inventors: 程炜涛; 姚阳
Original assignee: Shanghai Aiji Semiconductor Co ltd
Current assignee: Shanghai Aiji Semiconductor Co ltd
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2032-01-26

Abstract

本实用新型提供了内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，包括：IGBT芯片基板；终端区域，位于所述IGBT芯片基板上；元胞沟槽，位于所述终端区域内部；栅极跑道，用于连接所述元胞沟槽；第一栅极金属，覆盖于所述栅极跑道上；连接孔，用于连接所述第一栅极金属和所述栅极跑道；第一栅极金属压焊点，用于引出栅极电位；栅极电阻区域，与所述栅极跑道连接；其中，所述栅极电阻区域包括至少三个子区域，每个所述子区域为根据第一栅极金属压焊点的位置设置的子区域，每个子区域包括第一子区域和第二子区域。通过本实用新型可以提高IGBT的均流特性，从而利于并联使用。

Description

内置可调栅极电阻的IGBT版图结构

技术领域

本实用新型涉及半导体功率器件领域，尤指内置可调栅极电阻的IGBT版图结构。

背景技术

IGBT作为电力电子行业的核心器件，近年来需求量逐步上升。在一些大功率应用领域，需要用到几百安培甚至几千安培的电流，常规1200V IGBT单芯片最大电流为200A，如果要实现更大电流，通常需要通过并联多个IGBT芯片来实现。当IGBT并联使用时，需要提高IGBT的均流特性。

因此，如何提高IGBT的均流特性从而利于并联使用，成为了亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，可以提高IGBT的均流特性，从而利于并联使用。同时内置可调节的栅极电阻，也可更好的改善IGBT关断震荡现象，从而适应某些应用需求。

本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型提供内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，包括：

IGBT芯片基板；

终端区域，位于所述IGBT芯片基板上；

元胞沟槽，位于所述终端区域内部；

栅极跑道，用于连接所述元胞沟槽；

第一栅极金属，覆盖于所述栅极跑道上；

连接孔，用于连接所述第一栅极金属和所述栅极跑道；

第一栅极金属压焊点，用于引出栅极电位；

栅极电阻区域，与所述栅极跑道连接；

其中，所述栅极电阻区域包括至少三个子区域，每个所述子区域为根据第一栅极金属压焊点的位置设置的子区域，每个子区域包括第一子区域和第二子区域。

在一个实施例中，所述第一子区域的宽度可调；

其中，当所述第一子区域的宽度被调整时，所述栅极电阻区域的电阻值被调节。

在一个实施例中，所述第二子区域设置有栅极孔；

其中，通过更改所述栅极孔的数量以调节所述栅极电阻。

在一些实施例中，包括：

第二栅极金属，覆盖于所述栅极电阻区域上；

其中，所述第二栅极金属和所述第一栅极金属属于同一张光罩。

在一个实施例中，还包括：

第二栅极金属压焊点，位于所述第一栅极金属上；

其中，当在所述第一栅极金属压焊点和所述第二栅极金属压焊点上扎探针时，以获取所述内置可调栅极电阻的电阻值。

在一个实施例中，每个所述子区域相互绝缘。

在一个实施例中，所述栅极电阻区域和所述栅极跑道的材料为多晶硅材料。

本实用新型提供的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，具有以下有益效果：

1)本实用新型提出了内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，结构简单，不需要增加额外光罩成本，不需要增加额外工艺步骤，兼容于传统IGBT。

2)本实用新型的内置可调栅极电阻大小可以调节，不需要更改整套光罩版，仅需要更改1到2层光罩就可以实现，节约成本和开发效率。

3)本实用新型的内置可调栅极电阻的大小可以测试。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对内置可调栅极电阻的IGBT版图结构的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型内置可调栅极电阻的IGBT版图结构的一个实施例的原理图；

图2是本实用新型内置可调栅极电阻的IGBT版图结构的一个实施例的原理图；

图3是本实用新型内置可调栅极电阻的IGBT版图结构的一个实施例的原理图；

图4是本实用新型内置可调栅极电阻的IGBT版图结构的一个实施例的原理图。

附图标号说明：

1、IGBT芯片基板；2、终端区域；3、元胞沟槽；4、栅极跑道；5、第一栅极金属；6、连接孔；7、第一栅极金属压焊点；8、栅极电阻区域；9、栅极孔；10、第二栅极金属；11、第二栅极金属压焊点。

具体实施方式

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，以便透彻理解本申请实施例。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申请。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申请的描述。

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。

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。

还应当进一步理解，在本申请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。

另外，在本申请的描述中，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。

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。

本实用新型的一个实施例，内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，包括：

IGBT芯片基板1。

终端区域2，位于所述IGBT芯片基板1上。

元胞沟槽3，位于所述终端区域2内部。

栅极跑道4，用于连接所述元胞沟槽3。

第一栅极金属5，覆盖于所述栅极跑道4上。

连接孔6，用于连接所述第一栅极金属5和所述栅极跑道4。

第一栅极金属压焊点7，用于引出栅极电位。

栅极电阻区域8，与所述栅极跑道4连接。

其中，所述栅极电阻区域8包括至少三个子区域，每个所述子区域为根据第一栅极金属压焊点的位置设置的子区域，每个子区域包括第一子区域和第二子区域。

具体的，如图3所示，本实施例中的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构包括IGBT芯片基板1。位于1上的终端区域2，其中，终端区域2内部是IGBT元胞。位于终端区域2内部的元胞沟槽3。连接元胞沟槽3的栅极跑道(Gate Bus)4，区域4是多晶硅材料(Poly)。覆盖于栅极跑道4上面的栅极金属5。通过孔6将栅极金属5与栅极跑道4电性连接。区域7是栅极金属Pad(压焊点)，封装时通过在第一栅极金属压焊点7打线将栅极电位引出。

在本实施例中，栅极电阻区域8是多晶硅材料(Poly)，有上、左、右三块子区域，通过更改栅极Poly的光罩版，更改栅极电阻区域8上箭头所示的宽度，即可改变栅极电阻的阻值，宽度越大电阻越小。

需要说明的是，栅极电阻区域8的子区域数量不限制于3块，具体可根据栅极Pad的位置或需求添加或减少。

本实用新型通过IGBT芯片内置可调栅极电阻来提高IGBT芯片的均流特性。同时，某些特殊应用对IGBT的动态关断震荡有所要求，也可以通过内置可调栅极电阻来改善IGBT芯片关断震荡现象。

本实用新型提供了内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，栅极电阻可通过更改1到2层光罩版来实现调节。

在一个实施例中，所述第一子区域的宽度可调；

具体的，栅极电阻区域8的方块区域形成方块电阻，通过调节方块电阻的宽度，以实现栅极电阻区域的阻值调节，此为第一种电阻调节方式。

在一个实施例中，所述第二子区域设置有栅极孔9；

其中，通过更改所述栅极孔9的数量以调节所述栅极电阻。

具体的，如图3所示，位于栅极电阻区域8长条区域上的栅极孔9，并不是每个区域8长条区域上都有孔9。

具体的，如图3所示，基于以上IGBT结构，有三种方式可以实现内置可调栅极电阻的大小调节：

1.通过更改栅极Poly的光罩版，更改栅极电阻区域8上箭头所示的宽度，宽度越大电阻越小。

2.通过更改孔(Contact)光罩版，例如将图4中栅极孔9的数量由3条改成只有左右2条，栅极电阻相应增大，由3条改成仅有上边1条，栅极电阻进一步增大。

3.更改栅极Poly的光罩版以及孔(Contact)光罩版，将方案1和方案2组合搭配使用，实现需要的栅极电阻值。

需要说明的是，无论基于以上哪种方案，都不要更改整套光罩版，仅需要更改1层或2层光罩，从而可以节约开发成本，加快开发效率。

在一个实施例中，包括：

第二栅极金属10，覆盖于所述栅极电阻区域8上；

其中，所述第二栅极金属10和所述第一栅极金属5属于同一张光罩。

具体的，如图3所示，覆盖于栅极电阻区域8的长条区域上的栅极金属10，栅极金属10通过栅极孔9与栅极电阻区域8连接。

其中，如图2所示，栅极金属10和栅极金属5属于同一张光罩，都是金属材料制成，同时是由同一步工艺形成，无需增加额外光罩版和工艺步骤。

在一个实施例中，还包括：

第二栅极金属压焊点11，位于所述第一栅极金属上；

其中，当在所述第一栅极金属压焊点和所述第二栅极金属压焊点11上扎探针测试时，以获取所述内置可调栅极电阻的电阻值。

基于以上结构，可以准确测出设计的内置可调栅极电阻的电阻值大小。

具体的，如图4所示：

在Gate Pad上方的第一栅极金属5上面添加第二栅极金属压焊点(Pad)11，通过在第二栅极金属压焊点11和第一栅极金属压焊点7扎探针测试，通过在第二栅极金属压焊点11和第一栅极金属压焊点7之间导通电流，测量内置可调栅极电阻的电压，从而得到内置可调栅极电阻的大小。

在一各实施例中，每个所述子区域相互绝缘。

栅极电阻区域8的三块子区域的长条部分是彼此绝缘隔开。

在一个实施例中，所述栅极电阻区域8和所述栅极跑道4的材料为多晶硅材料。

其中，如图1所示，栅极电阻区域8和栅极跑道区域4是连接在一起的，并且属于同一张光罩版，是同一步工艺形成，无需增加额外光罩版和工艺步骤。

本实施例中还有未罗列的部分，包含发射极金属，元胞孔，Nlus区域，Pplus区域，发射极Pad等。

在本实施例中，本实用新型提出了内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，结构简单，不需要增加额外光罩成本，不需要增加额外工艺步骤，兼容于传统IGBT版图结构。

同时，内置栅极电阻大小可以调节，不需要更改整套光罩版，仅需要更改1到2层光罩就可以实现，节约成本和开发效率。

在本实施例中，内置可调栅极电阻的大小可以测试。

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，并不用于限制本申请的保护范围。

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。

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申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，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。

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。

另外，在本申请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。

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。

Claims

1.内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，包括：

IGBT芯片基板；

终端区域，位于所述IGBT芯片基板上；

元胞沟槽，位于所述终端区域内部；

栅极跑道，用于连接所述元胞沟槽；

第一栅极金属，覆盖于所述栅极跑道上；

连接孔，用于连接所述第一栅极金属和所述栅极跑道；

第一栅极金属压焊点，用于引出栅极电位；

栅极电阻区域，与所述栅极跑道连接；

2.根据权利要求1所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，所述第一子区域的宽度可调；

3.根据权利要求1所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，所述第二子区域设置有栅极孔；

其中，通过更改所述栅极孔的数量以调节所述栅极电阻。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，还包括：

第二栅极金属压焊点，位于所述第一栅极金属上；

其中，当在所述第一栅极金属压焊点和所述第二栅极金属压焊点上扎探针测试时，以获取所述内置可调栅极电阻的电阻值。

5.根据权利要求4所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，包括：

第二栅极金属，覆盖于所述栅极电阻区域上；

6.根据权利要求5所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，每个所述子区域相互绝缘。

7.根据权利要求6所述的内置可调栅极电阻的IGBT版图结构，其特征在于，所述栅极电阻区域和所述栅极跑道的材料包括多晶硅材料。