[发明专利]一种IGBT芯片结构

说明书

技术领域

    本发明涉及的是一种IGBT芯片结构，尤其是一种栅极均匀导通的IGBT芯片结构，主要用于IGBT芯片的布局设计。

背景技术

   作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。目前，市场上的IGBT器件的耐压高达6500V,单管芯电流高达200A,频率达到300KHz。在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。随着半导体材料和加工工艺的不断进步，IGBT的电流密度、耐压和频率不断得到提升，与此同时对于可靠性要求也不断提高。

 当IGBT芯片面积较小即电流等级较小时，对于均匀导通性要求并不高；但是对于大电流面积较大的芯片，必须使栅极均匀导通。因为从栅极焊盘到较远的元胞存在一定的压降和寄生电容，导致元胞开关不同步。当芯片开启时，离栅极焊盘近的元胞先导通，由于寄生电容寄生电阻的存在，离栅极焊盘远的元胞后导通甚至会有不导通的情况。当芯片关断时，离栅极焊盘近的元胞先关断，由于寄生电容寄生电阻的存在，离栅极焊盘远的元胞后关断甚至会有烧坏的情况。不均匀导通，使器件在可靠性上存在隐患。因此栅极均匀导通的IGBT版图设计，对于大电流芯片提高可靠性上具有非常重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种栅极均匀导通的IGBT芯片结构，它对于大电流大面积的芯片，能够保证芯片内各个元胞能够均匀导通，提高器件的可靠性。

本发明采用的技术方案是：所述的IGBT芯片结构，它主要包括栅极焊盘、发射极焊盘、栅极总线，所述IGBT芯片的版图布局呈为中心对称结构，所述栅极焊盘设置于IGBT芯片的正面中央；栅极总线设置在芯片横向中心、纵向中心并且在芯片横向中心、纵向中心处连接栅极焊盘；栅极总线设置在芯片外围形成环状，并且在芯片横向中心和纵向中心处连接栅极焊盘引出来的栅极总线；所述发射极设置在栅极总线和栅极焊盘围绕的区域内，并对称的开出四个发射极焊盘。

 本发明的优点是：提供一种栅极均匀导通的IGBT版图设计结构，对于大电流大面积的芯片，能够保证芯片内各个元胞均匀导通，提高器件的可靠性。

附图说明

图1是现有技术中的一种IGBT芯片版图布局结构图。

图2是现有技术中的另一种IGBT芯片版图布局结构图。

图3是本发明的IGBT芯片版图布局结构图。

具体实施方式：

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。IGBT:绝缘栅型双极晶体管的简称，一种电场控制型功率器件，作为高压开关被普遍应用。元胞：构成IGBT芯片的基本单元，多个元胞并联构成IGBT芯片。栅极焊盘：通过多晶硅与IGBT芯片中所有元胞的栅极相连接，通过引线与器件外部栅极端子管脚相连。

     图1所示是目前现有技术中的一种典型的IGBT芯片版图布局结构，图1中所见的是IGBT芯片的正面，包括栅极焊盘、发射极焊盘，栅极焊盘位于IGBT芯片版图布局结构的一角，发射极焊盘表层下存在大量的元胞。具有该种版图布局结构的IGBT在开通时，外电路的栅极信号通过栅极焊盘传入到芯片中的元胞的多晶硅栅极，通过多晶硅栅极控制着每个元胞的开启；由于同一个IGBT芯片内部的元胞离栅极焊盘的距离不完全相等，多晶硅上存在一定电压降，导致各个元胞的开启不同步。在IGBT芯片的使用过程中存在一定的隐患，尤其是在大电流大面积的芯片中，这种影响更为明显。

图2是现有技术中的另一种IGBT芯片版图布局结构，在IGBT芯片的正面，栅极焊盘位于芯片版图布局结构的正中间，此种结构应用在大电流大面积的IGBT芯片时，存在一个缺点：离栅极焊盘较近的元胞导通较快，离栅极焊盘较远的即芯片边缘的元胞导通较慢。

图3所示，本发明主要包括：栅极焊盘1、发射极焊盘2、栅极总线3，所述IGBT芯片版图布局结构为中心对称结构，所述栅极焊盘设置于IGBT芯片的正面的中央。栅极总线设置在芯片横向中心、纵向中心并且在芯片横向中心、纵向中心处连接上栅极焊盘。栅极总线设置在芯片外围形成环状，并且在芯片横向中心和纵向中心处连接上栅极焊盘引出来的栅极总线。所述发射极设置在栅极总线和栅极焊盘围绕的区域内对称的开出四个发射极焊盘。本发明提出的改进方案，在IGBT芯片版图布局结构中设计加入栅极总线，栅极总线设置在芯片横向中心、纵向中心并且在芯片横向中心、纵向中心处连接上栅极焊盘。栅极总线设置在芯片外围形成环状，并且在芯片横向中心和纵向中心处连接上栅极焊盘引出来的栅极总线。