[發明專利]一種集成可變柵電阻柵極結構

有效

• 申請號: 201410271507.0
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104022093A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 趙佳;張杰;胡愛斌;王海軍;吳凱
• 申請（專利權）人: 江蘇中科君芯科技有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L23/64
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及半導體場控自關斷器技術領域，特別涉及一種集成可變柵電阻柵極結構。

背景技術

IGBT器件(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域

IGBT在使用時，需要配置柵級電阻。柵極電阻Rg有以下作用：

消除柵極振蕩，絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射(或柵源)極之間是容性結構，柵極回路的寄生電感又是不可避免的，如果沒有柵極電阻，那柵極回路在驅動器驅動脈沖的激勵下要產生很強的振蕩，因此必須串聯一個電阻加以迅速衰減；

轉移驅動器的功率損耗，電容電感都是無功元件，如果沒有柵極電阻，驅動功率就將絕大部分消耗在驅動器內部的輸出管上，使其溫度上升很多；

調節功率開關器件的通斷速度，柵極電阻小，開關器件通斷快，開關損耗小；反之則慢，同時開關損耗大。但驅動速度過快將使開關器件的電壓和電流變化率大大提高，從而產生較大的干擾，嚴重的將使整個裝置無法工作，因此必須統籌兼顧。

參見圖1現有技術方案中，根據柵極的固有結構，一般在外電路接柵電阻來實現對柵極的保護，或集成固定的柵電阻。外接柵電阻損壞或者由于疏忽未能加上，或者阻值過小，器件運行過程中會產生大的尖峰電流，從而損壞器件；集成固定柵電阻，阻值不可變，無法根據需要靈活掌握。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提升柵極電阻連接可靠性以及調節靈活性的柵電極結構。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種集成可變柵電阻柵極結構,包括：柵極壓焊點和柵極總線；還包括：有效多晶硅電阻以及備用多晶硅電阻；所述柵極總線環繞在所述柵極壓焊點外圍；所述有效多晶硅電阻連接在所述柵極總線和所述柵極壓焊點之間；所述備用多晶硅電阻置于所述柵極總線和所述柵極壓焊點之間，與所述柵極總線相連。

進一步地，所述有效多晶硅電阻的數量至少為兩個。

進一步地，所述備用多晶硅電阻的數量至少為兩個。

進一步地，所述有效多晶硅電阻和備用多晶硅電阻均為方阻。

進一步地，所述有效多晶硅電阻和備用多晶硅電阻的邊長范圍為10um～200um。

進一步地，所述集成可變柵電阻柵極結構還包括：測試壓焊點；所述測試壓焊點與所述柵極總線相連。

本發明提供的集成可變柵電阻柵極結構通過在柵電極結構中，固有的柵極總線和柵極壓焊點之間集成設置連接有效多晶硅電阻，在起到保護柵電極的作用的同時，提升柵極電阻接入的可靠性；通過設置備用多晶硅電阻，根據需要通過光刻改變掩膜版的方式將備用多晶硅電阻連接在柵極總線和柵極壓焊點之間，調節柵極電阻，從而提升柵極電阻的調節靈活性，以提升其適應性。

附圖說明

圖1為本發明提供的現有的柵極結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的集成可變柵電阻柵極結構；

其中，1-柵極總線，2-有效多晶硅電阻，3-備用多晶硅電阻。

具體實施方式

參見圖2，本發明實施例提供的一種集成可變柵電阻柵極結構，通過集成柵極電阻的方式形成穩定的電阻連接，提升柵極電阻接入的可靠性；同時備用柵極電阻提升了柵極電阻調節的靈活性。

集成可變柵電阻柵極結構包括：柵極總線1、柵極壓焊點、有效多晶硅電阻2以及備用多晶硅電阻3；柵極總線1環繞在柵極壓焊點外圍；有效多晶硅電阻2連接在柵極總線1和柵極壓焊點之間，從而在柵電極上形成柵極電阻的集成接入結構，形成可靠的柵極電阻連接；備用多晶硅電阻3置于柵極總線1和柵極壓焊點之間，與柵極總線1相連，根據用途需要，通過改變光刻掩膜版的方式將備用多晶硅電阻3與柵極壓焊點連接，從而將備用多晶硅電阻3接入柵極，與有效多晶硅電阻2并聯，從而起到調節柵極電阻的目的；根據實際需要選擇接入的備用多晶硅電阻3的數量，從而形成較高的調節精度和調節范圍。

有效多晶硅電阻1初始集成接入柵電極，形成初始柵極電阻，為了避免電阻故障導致柵極安全事故，優選的有效多晶硅電阻2的數量至少為兩個。