Igbt器件的柵極結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，IGBT器件由多個IGBT單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成，各IGBT單元結(jié)構(gòu)都包括一個柵極單元；各柵極單元采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式并聯(lián)形成一組以上柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成柵極結(jié)構(gòu)；各柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的各柵極單元都呈條形且平行排列且作為柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最底級，相鄰的多個柵極單元并聯(lián)在一起作為最底級的上一級的子單元，柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的各對應級的相鄰的多個子單元并聯(lián)在一起作為各對應級的上一級的子單元；柵極結(jié)構(gòu)的所有柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級連接在一起并和一柵極焊盤連接。本發(fā)明能使柵極電阻的調(diào)整簡單、且能改善器件的均勻性以及改善器件的溫升特性。
【專利說明】IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體集成電路，特別是涉及一種IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管(IGBT,Insulated Gate Bipolar Transistor),是由雙極型三極管(BJT)和絕緣柵型場效應管(MOSFET)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和電力晶體管(GTR)即耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領域。
[0003]在IGBT產(chǎn)品的應用中，驅(qū)動電路和IGBT產(chǎn)品以及快恢復二極管(FAST RECOVEREDD1DE, FRD)芯片的匹配非常重要，如果匹配不好，IGBT芯片不能正常的工作，嚴重的話可能會導致芯片燒毀。在某些應用中，會有意增大IGBT器件柵極電阻來匹配驅(qū)動電路。
[0004]如圖1所示，IGBT器件的應用電路；IGBT器件103還集成有FRD器件，IGBT器件103的柵極通過門極驅(qū)動電路(⑶U) 102進行驅(qū)動，供電電源101為門極驅(qū)動電路102供電，圖1中共有兩個IGBT器件103組成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。一個IGBT器件103的發(fā)射極和集電極之間串聯(lián)有作為負載的電阻Rload和Lload，在電感Ls和電容CO串聯(lián)在頂部LGBT的集電極和底部IGBT的發(fā)射極之間。圖1中IGBT器件103的柵電阻Rg較小時會導致開通時間太小，di/dt太大，導致電流過沖引起器件燒毀。所以需要有意增大IGBT器件103的柵極電阻Rg。
[0005]如圖2所示，是現(xiàn)有IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)201的示意圖；IGBT器件由多個IGBT單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成，各所述IGBT單元結(jié)構(gòu)都包括一個柵極單元202。
[0006]在俯視面上，各所述柵極單元202排列成一組或多組柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)203，圖2中示意出了 2組成柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)如虛線框203所示。區(qū)域204所對應的放大圖即柵極放大版圖如圖2的右側(cè)圖所示，同一柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)203中的各柵極單元202都呈條形且平行排列，各柵極單元202通過連線205并聯(lián)在一起。各柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)203的連線205連接在一起并和柵極焊盤206連接。
[0007]現(xiàn)有常用的增加柵極電阻Rg方案:
[0008]設計方面:通過在IGBT器件的柵極上再串聯(lián)一個多晶硅電阻。由于IGBT器件是由多個單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)而成，所以其柵極結(jié)構(gòu)也是由多個柵極單元并聯(lián)而成，之間在柵極結(jié)構(gòu)的外部簡單串聯(lián)一個多晶硅電阻會使得電流的均勻性變差，對整個器件的均勻性產(chǎn)生不利影響，對柵極結(jié)構(gòu)的各柵極單元的電阻的增加的也不均勻，設計較復雜。
[0009]工藝方面:通過改變IGBT器件的柵極多晶硅的摻雜來增加柵極多晶硅電阻；這種方法需要改變柵極多晶硅的摻雜工藝條件，會使得溫升變差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，能使柵極電阻的調(diào)整簡單、且能改善器件的均勻性以及改善器件的溫升特性。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)所對應的IGBT器件由多個IGBT單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成，各所述IGBT單元結(jié)構(gòu)都包括一個柵極單元。
[0012]在俯視面上，各所述柵極單元排列成一組或多組柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各所述柵極單元采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式并聯(lián)形成各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)。
[0013]各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的各所述柵極單元都呈條形且平行排列且作為所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最底級，相鄰的多個所述柵極單元并聯(lián)在一起作為所述最底級的上一級的子單元，所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的各對應級的相鄰的多個子單元并聯(lián)在一起作為各對應級的上一級的子單元；所述柵極結(jié)構(gòu)的所有所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級連接在一起并和一柵極焊盤連接。
[0014]通過各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大、所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻越大。
[0015]進一步的改進是，各所述柵極單元以及各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)都由多晶硅組成。
[0016]進一步的改進是，對于各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的任一級，該級的各子單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)中所包含的子單元的數(shù)目相同。
[0017]進一步的改進是，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間串聯(lián)的級數(shù)越多，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大，所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻越大。
[0018]本發(fā)明采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式將各柵極單元并聯(lián)形成各柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，能夠在不需要改變各柵極單元的工藝條件如多晶硅摻雜的條件下增加柵極結(jié)構(gòu)的電阻，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對柵極電阻的調(diào)整非常容易計算，有助于加快設計流片以及后期驗證的整個周期；同時，還優(yōu)化了電流的均勻性，對整個器件的均勻性有改善，改善了溫升特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0020]圖1是IGBT器件的應用電路；
[0021]圖2是現(xiàn)有IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明實施例1GBT器件的柵極結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖3所示，是本發(fā)明實施例1GBT器件的柵極結(jié)構(gòu)301的示意圖。本發(fā)明實施例的IGBT器件由多個IGBT單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成，各所述IGBT單元結(jié)構(gòu)都包括一個柵極單元302。
[0024]在俯視面上，各所述柵極單元302排列成一組或多組柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中一組柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖3中的虛線框303所示。各所述柵極單元302采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式并聯(lián)形成各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)301。
[0025]區(qū)域304所對應的放大圖即柵極放大版圖如圖3的右側(cè)圖所示，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的各所述柵極單元302都呈條形且平行排列且作為所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最底級，相鄰的多個所述柵極單元302并聯(lián)在一起作為所述最底級的上一級的子單元，所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的各對應級的相鄰的多個子單元并聯(lián)在一起作為各對應級的上一級的子單元；所述柵極結(jié)構(gòu)301的所有所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306連接在一起并和一柵極焊盤連接。圖3中所示的所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)共包括了 4級，即最底級、中間的兩級305a和305b、最頂級306。
[0026]通過各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)所述柵極結(jié)構(gòu)301的電阻，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大、所述柵極結(jié)構(gòu)301的電阻越大。
[0027]各所述柵極單元302以及各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)都由多晶硅組成。
[0028]對于各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的任一級，該級的各子單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)中所包含的子單元的數(shù)目相同。如圖3中的最底級中每4個各所述柵極單元302并聯(lián)在一起，級305a也是4個對應的子單元并聯(lián)在一起，級305b中則是由2個對應的子單元并聯(lián)在一起，最頂級306則將對應的子單元都連接在一起。
[0029]由圖3可知，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306和最底級之間串聯(lián)的級數(shù)越多，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級306和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大，所述柵極結(jié)構(gòu)301的電阻越大。而且，本發(fā)明實施例的這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對柵極電阻的調(diào)整非常容易計算，有助于加快設計流片以及后期驗證的整個周期；同時，還優(yōu)化了電流的均勻性，對整個器件的均勻性有改善，改善了溫升特性。
[0030]以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于:IGBT器件由多個IGBT單元結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成，各所述IGBT單元結(jié)構(gòu)都包括一個柵極單元； 在俯視面上，各所述柵極單元排列成一組或多組柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各所述柵極單元采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的方式并聯(lián)形成各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)形成所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)； 各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的各所述柵極單元都呈條形且平行排列且作為所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最底級，相鄰的多個所述柵極單元并聯(lián)在一起作為所述最底級的上一級的子單元，所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的各對應級的相鄰的多個子單元并聯(lián)在一起作為各對應級的上一級的子單元；所述柵極結(jié)構(gòu)的所有所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級連接在一起并和一柵極焊盤連接; 通過各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻，各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大、所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻越大。
2.如權(quán)利要求1所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于:各所述柵極單元以及各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)都由多晶硅組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于:對于各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的任一級，該級的各子單元并聯(lián)結(jié)構(gòu)中所包含的子單元的數(shù)目相同。
4.如權(quán)利要求1或2所述IGBT器件的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于:各所述柵極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間串聯(lián)的級數(shù)越多，各所述棚極并聯(lián)結(jié)構(gòu)的最頂級和最底級之間的連接結(jié)構(gòu)的串聯(lián)電阻越大，所述柵極結(jié)構(gòu)的電阻越大。
【文檔編號】H01L29/423GK104518009SQ201410490036
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】馬彪 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司