一种IGBT半导体器件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种IGBT半导体器件，通过改进传统的多晶硅层与金属层结构设计，使得IGBT半导体器件在开关过程中对元胞栅极的充电和放电速度加快，从而使IGBT半导体器件整体的开关速度增快。与传统的IGBT半导体器件结构相比，本实用新型专利技术加快了IGBT的开关速度，同时提高了IGBT元胞开关过程的均匀性。

IGBT semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
一种IGBT半导体器件
本技术涉及一种功率器件，具体涉及一种IGBT半导体器件。
技术介绍
PAD区域：在芯片的钝化层上开的窗口，封装时在上面焊接金属丝，与管脚相连，将电位引出。具体有栅PAD区域和发射极PAD区域。栅Bus区域：为了保证边缘元胞同时开启或关断，通常用金属环将边缘元胞包围，再通过多晶硅传输栅极电位。栅Finger区域：为了降低栅电极材料分布电阻的影响，通常用多晶硅及金属将栅极电位引到离栅PAD较远的元胞单元处。IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，即绝缘栅双极晶体管，是在MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)和GTR(电力晶体管)基础上发展起来的一种新型复合功率器件，它既具有MOSFET易于驱动、控制功率小、驱动电路简单、开关速度高、开关损耗小的优点，又具有双极型晶体管的导通电压低、通态电流大、电流处理能力强等优点。在电磁炉、汽车电子、变频器、电力系统、电焊机开关电源等高频电路的广泛应用，使得对IGBT的开关速度提出了非常高的要求。现有技术的缺点将栅Bus区域铝引线分割成几块，并没有直接互连。而通常IGBT半导体器件的栅极多晶硅与铝相比具有较大的电阻率。由于这些电阻率的存在，离栅PAD区域较远的元胞栅极充放电难以快速完成而开启或关断。这不仅影响着IGBT半导体器件的开关速度，而且还影响了开关均匀性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的是提供的一种开关速度快和各元胞间开关均匀性好的IGBT半导体器件，这种新结构通过栅Finger铝引线直接将栅PAD上的栅极电压传输到栅Bus区域铝引线上，加快了栅极电压的传输速度，由四边同时向每个发射极PAD区域内的元胞传输电压，减小了IGBT的开通或关断时间，从而减少开通或关断损耗，并且提高了IGBT开关均匀性，解决了IGBT半导体器件的开关速度慢且开关均匀性差的问题。本技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种IGBT半导体器件，所述IGBT半导体器件为矩形，所述IGBT半导体器件包括位于器件中心位置的栅PAD区域，在所述栅PAD区域四周分别对称设有栅Finger铝引线，在两两栅Finger铝引线之间均设有发射极PAD区域以及在所述发射极PAD区域一角设置的栅PAD区域；所述栅PAD区域通过栅Finger铝引线与栅Bus区域铝引线连接，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；栅Bus区域铝引线包围发射极PAD区域和栅PAD区域组成的矩形平面，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；所述终端区域位于IGBT半导体器件的边缘；所述栅Finger铝引线和栅Bus区域铝引线设置在IGBT半导体器件的金属层。优选的，所述栅Finger铝引线延伸到每个发射极PAD区域的四周，将发射极PAD区域分开。优选的，所述栅Bus区域分布在发射极PAD区域的四周，包围所述发射极PAD区域；在所述栅PAD区域和栅Finger铝引线通过接触孔与其下方的多晶硅层相连。优选的，所述终端保护环第一条金属场板位于终端区域的内部；所述终端区域位于器件的边缘，在所述IGBT半导体器件发射极PAD区域的四角处多晶硅层断开，通过多晶硅条和接触孔使所述发射极PAD区域与终端保护环第一条金属场板连接。优选的，当IGBT半导体器件开通或关断时，发射极PAD区域四周的栅极电压通过多晶硅层，由四周同时传输到每个发射极PAD区域内的元胞上，用于减小IGBT半导体器件开通或关断损耗。优选的，所述栅PAD区域和发射极PAD区域设置在IGBT半导体器件的钝化层上开的窗口，封装时在窗口上焊接金属丝，并与管脚相连，将栅极电位和发射极电位分别引出；所述栅Bus区域用于保证边缘元胞同时开启或关断，采用金属环将栅PAD区域的边缘元胞包围，再通过多晶硅层传输栅极电位；所述栅Finger区域，用于降低栅电极材料分布电阻的影响，采用多晶硅层及金属将栅极电位引到离栅PAD区域的元胞单元处。本技术达到的有益效果是：本技术提出的IGBT半导体器件结构简单，有利于提高IGBT的开关速度和开关均匀性，降低开关损耗，以满足IGBT高频应用领域；通过栅Finger铝引线3直接将栅PAD2上的栅极电压传输到栅Bus区域铝引线04上，加快了栅极电压的传输速度。由四边同时向每个发射极PAD区域内的元胞传输电压，减小了IGBT的开通或关断时间，从而减小了开通或关断损耗，并且提高了IGBT开关均匀性。元胞与元胞之间开通时间或关断时间差减小，有利于IGBT内部热均匀性和提高IGBT半导体器件的可靠性。附图说明图1是本技术提供的IGBT半导体器件的结构示意图；其中，1发射极PAD区域；2栅PAD区域；3栅Finger铝引线；4栅Bus区域铝引线；5终端区域；6多晶硅层；7终端保护环第一条金属场板；8接触孔；9多晶硅条。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明。如图1所示，一种IGBT半导体器件，所述IGBT半导体器件为矩形，所述IGBT半导体器件包括位于器件中心位置的栅PAD区域2，在所述栅PAD区域2四周分别对称设有栅Finger铝引线3，在两两栅Finger铝引线之间均设有发射极PAD区域1以及在所述发射极PAD区域1一角设置的栅PAD区域2；所述栅PAD区域通过栅Finger铝引线3与栅Bus区域铝引线4连接，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条9和接触孔8与终端保护环第一条金属场板7连接；栅Bus区域铝引线包围发射极PAD区域和栅PAD区域组成的矩形平面，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；所述终端区域5位于IGBT半导体器件的边缘；所述栅Finger铝引线和栅Bus区域铝引线设置在IGBT半导体器件的金属层。其中，所述栅Finger铝引线延伸到每个发射极PAD区域的四周，将发射极PAD区域分开。所述栅Bus区域分布在发射极PAD区域的四周，包围所述发射极PAD区域；在所述栅PAD区域和栅Finger铝引线通过接触孔与其下方的多晶硅层6相连。所述终端保护环第一条金属场板位于终端区域的内部；所述终端区域位于器件的边缘，在所述IGBT半导体器件发射极PAD区域的四角处多晶硅层6断开，通过多晶硅条和接触孔使所述发射极PAD区域与终端保护环第一条金属场板7连接，保证了两者是同电位。当IGBT半导体器件开通或关断时，发射极PAD区域四周的栅极电压通过多晶硅层，由四周同时传输到每个发射极PAD区域内的元胞上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IGBT半导体器件，其特征在于，所述IGBT半导体器件为矩形，所述IGBT半导体器件包括位于器件中心位置的栅PAD区域，在所述栅PAD区域四周分别对称设有栅Finger铝引线，在两两栅Finger铝引线之间均设有发射极PAD区域以及在所述发射极PAD区域一角设置的栅PAD区域；所述栅PAD区域通过栅Finger铝引线与栅Bus区域铝引线连接，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；/n栅Bus区域铝引线包围发射极PAD区域和栅PAD区域组成的矩形平面，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；所述终端区域位于IGBT半导体器件的边缘；/n所述栅Finger铝引线和栅Bus区域铝引线设置在IGBT半导体器件的金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种IGBT半导体器件，其特征在于，所述IGBT半导体器件为矩形，所述IGBT半导体器件包括位于器件中心位置的栅PAD区域，在所述栅PAD区域四周分别对称设有栅Finger铝引线，在两两栅Finger铝引线之间均设有发射极PAD区域以及在所述发射极PAD区域一角设置的栅PAD区域；所述栅PAD区域通过栅Finger铝引线与栅Bus区域铝引线连接，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；
栅Bus区域铝引线包围发射极PAD区域和栅PAD区域组成的矩形平面，所述栅Bus区域铝引线为连通的闭合回线，所述发射极PAD区域的至少一角通过多晶硅条和接触孔与终端保护环第一条金属场板连接；所述终端区域位于IGBT半导体器件的边缘；
所述栅Finger铝引线和栅Bus区域铝引线设置在IGBT半导体器件的金属层。


2.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述栅Finger铝引线延伸到每个发射极PAD区域的四周，将发射极PAD区域分开。


3.如权利要求1所述的IGBT半导体器件，其特征在于，所述栅Bus区域分布在发射极PAD区域的四周，包围所述发射极PA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新领，
申请(专利权)人：河南意达数码科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41