CN212659541U - 一种igbt芯片版图金属层 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种IGBT芯片版图金属层,芯片版图包括元胞区、终端区、栅极压焊点、发射极压焊点;所述终端区位于元胞区的***,栅极压焊点、发射极压焊点位于元胞区内部;其特征在于,版图金属层包括发射极金属及栅极金属;所述发射极金属包括位于元胞区内部的第一发射极金属,以及位于元胞区与终端区连接过渡区的第二发射极金属;所述第二发射极金属在过渡区环绕构成等位环场板,并与第一发射极金属电连接;所述栅极金属环绕在第一发射极金属与第二发射极金属之间,并留有第一发射极金属与第二发射极金属电连接的通道。本实用新型能够满足发射极金属和栅极金属的设计要求,增加电流流通路径,改善电流均匀性,提高关断能力。

Description

一种IGBT芯片版图金属层
技术领域
本实用新型涉及半导体技术领域,尤其涉及一种IGBT芯片版图金属层。
背景技术
IGBT的全称是Insulate Gate Bipolar Transistor,即绝缘栅双极晶体管。作为功率半导体器件的杰出代表,IGBT具有电压控制、电容输入、输入阻抗大、驱动电流小、控制电流简单、热稳定性好等优点,目前被广泛运用到开关电源、整流器、逆变器、UPS等领域。随着半导体工艺能力的不断提升,IGBT芯片尺寸不断缩小,电流密度不断增加,因此对于芯片性能的要求也不断提升。
版图是集成电路设计者将电路转化后的几何图形,包含了集成电路尺寸大小、各层拓扑定义等所有物理信息。掩膜厂根据版图信息制造掩膜,随后流片厂根据掩膜进行工艺生产。因此,版图设计是IGBT设计的重中之重。
IGBT芯片版图包括元胞区和终端区,元胞区由成千上万个单位元胞构成,终端区围绕在元胞区四周,终端区和元胞区连接的区域称为过渡区。IGBT芯片的集电极位于芯片背面,而栅极和发射极均位于芯片正面,所以需要将栅极与发射极进行合理放置并实现电隔离。而栅极金属和发射极金属的设计作为其中关键的一环,现有的版图金属层设计不尽人意,导致芯片存在电流不均匀、关断能力不高等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种IGBT芯片版图金属层,能够满足发射极金属和栅极金属的设计要求,增加电流流通路径,改善电流均匀性,提高关断能力。
为实现上述目的,采用以下技术方案:
一种IGBT芯片版图金属层,芯片版图包括元胞区、终端区、栅极压焊点、发射极压焊点;所述终端区位于元胞区的***,栅极压焊点、发射极压焊点位于元胞区内部,版图金属层包括发射极金属及栅极金属;所述发射极金属包括位于元胞区内部的第一发射极金属,以及位于元胞区与终端区连接过渡区的第二发射极金属;所述第二发射极金属在过渡区环绕构成等位环场板,并与第一发射极金属电连接;所述栅极金属环绕在第一发射极金属与第二发射极金属之间,并留有第一发射极金属与第二发射极金属电连接的通道。
较佳地,所述栅极金属包括位于元胞区的栅极压焊点金属,以及电连接栅极压焊点金属的栅走线;所述栅走线位于元胞区的至少三条边的内侧。
较佳地,所述栅极压焊点金属位于元胞区的下方;所述元胞区的至少三条边包括与栅极压焊点金属距离最近的一条边,以及与该边相邻的两条边。
较佳地,发射极压焊点金属位于所述第一发射极金属的任意位置,并与栅极压焊点金属绝缘。
较佳地,所述第一发射极金属与第二发射极金属电连接的通道宽度大于100μm。
采用上述方案,本实用新型的有益效果是:
1)能够满足发射极金属和栅极金属的设计要求,实现电学隔离的同时,将第一发射极金属与第二发射极金属电连接,增加电流流通路径,改善电流均匀性,提高关断能力;
2)位于元胞区的第一发射极金属无断开,保证整体性,有利于后期发射极压焊点焊接;
3)栅走线与栅极压焊点金属连接后,在栅极压焊点金属的两侧形成环绕,由于金属电阻很小,能够保证等电位。
附图说明
图1为本实用新型的实施例一的结构示意图;
图2为本实用新型的实施例二的结构示意图;
图3为本实用新型的实施例三的结构示意图;
其中,附图标识说明:
1—元胞区, 2—终端区,
3—发射极金属, 4/4’/4”—栅极金属,
31—第一发射极金属, 32—第二发射极金属,
41/41’/41”—栅极压焊点金属, 42/42’/42”—栅走线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本实用新型进行详细说明。
参照图1-3所示,IGBT芯片版图包括元胞区1、终端区2、栅极压焊点、发射极压焊点,元胞区1由成千上万个单位元胞构成,终端区2围绕在元胞区四周,栅极压焊点、发射极压焊点位于元胞区1内部,终端区2和元胞区1连接的区域称为过渡区。IGBT芯片的集电极位于芯片背面,而栅极和发射极均位于芯片正面。
本实用新型中的金属材料包括Al、Si和Cu,整个IGBT的芯片表面由钝化层覆盖,栅极压焊点和发射极压焊点是通过刻开钝化层并暴露出金属层形成的,封装时在上面焊接金属丝,与管脚相连,将电位引出。钝化层一般通过化学气相沉淀CVD等方式生长,成分为硼磷硅玻璃BPSG,一种掺硼的SiO2玻璃,沉积过程依次通过SiH4、O2、PH3、B2H6等气体,并按照特定浓度比例,在此不再赘述。
将IGBT版图分为三个区域:元胞区1、终端区2、元胞区1与终端区2连接的过渡区,第一发射极金属31位于该过渡区。
如图1-3所示,为IGBT芯片正面俯视图,版图金属层包括发射极金属3及栅极金属4/4’/4”,发射极金属3包括两部分,其中一部分是位于元胞区1内部的第一发射极金属31,发射极压焊点金属位于第一发射极金属31,另一部分是第二发射极金属32,位于过渡区的发射极金属3,构成等位环场板。栅极金属4/4’/4”分布在第一发射极金属31与第二发射极金属32之间,并留有第一发射极金属31与第二发射极金属32电连接的通道,第一发射极金属31与第二发射极金属32经该通道实现电连接,以增加电流流通路径,改善电流均匀性,提高关断能力。栅极金属4/4’/4”位于元胞区,包括两部分,其中一部分是栅极压焊点金属41/41’/41”,位于元胞区1的中间下方,另一部分是电连接栅极压焊点金属41/41’/41”的栅走线42/42’/42”。发射极金属3与栅极金属4/4’/4”物理隔离。
本实施例对发射极压焊点金属在第一发射极金属31的位置不作限定,但是需要与栅极压焊点金属41/41’/41”绝缘。
所述栅极金属4/4’/4”包括位于元胞区1的栅极压焊点金属41/41’/41”,以及电连接栅极压焊点金属41/41’/41”的栅走线42/42’/42”;栅走线42/42’/42”采用金属材质,栅走线42/42’/42”与栅极压焊点金属41/41’/41”连接后,在栅极压焊点金属41/41’/41”的左右两侧形成环绕,由于金属电阻很小,能够保证等电位。
栅走线42/42’/42”位于元胞区1的至少三条边的内侧,元胞区1的至少三条边包括与栅极压焊点金属41/41’/41”距离最近的一条边,以及与该边相邻的两条边,而栅极压焊点金属41/41’/41”位于元胞区1的下方,栅走线42/42’/42”与栅极压焊点金属41/41’/41”电连接后分别往左右两侧包绕。
栅极金属4/4’/4”的实施例如下:
实施例一:如图1所示,栅极压焊点金属41位于元胞区1的中间下方,与开设在一侧下方相比,电流均匀性好。栅走线42除了位于与栅极压焊点金属41距离最近的一条边以及与该边相邻的两条边(42-1、42-2、42-3)外,在栅极压焊点金属41对向的一条边,左右两边的栅走线(42-2、42-3)还在该边向中间各延伸了一小段(42-4、42-5),该延伸的一小段有利于栅极信号的快速传递,但是栅走线(42-4、42-5)在该边不相接,即间断,不封闭,该通道的宽度L大于100μm,以使电连接作用显著,第一发射极金属31与第二发射极金属32在该间断处实现电连接。
实施例二:如图2所示,栅极压焊点金属41’位于元胞区1的一侧下方,与开设在中间下方相比,方便后续栅极引线布设。栅走线42’除了位于与栅极压焊点金属41’距离最近的一条边以及与该边相邻的两条边(42’-1、42’-2、42’-3)外,在栅极压焊点金属41’对向的一条边,左右两边的栅走线(42’-2、42’-3)还在该边向中间各延伸了一小段(42’-4、42’-5),该延伸的一小段有利于栅极信号的快速传递,但是栅走线(42’-4、42’-5)在该边不相接,即间断,不封闭,该通道的宽度L大于100μm,电连接作用显著,以使第一发射极金属31与第二发射极金属32在该间断处实现电连接。
实施例三:如图3所示,栅极压焊点金属41”位于元胞区1的中间下方,与开设在一侧下方相比,电流均匀性好。栅走线42”包括位于与栅极压焊点金属41”距离最近的一条边以及与该边相邻的两条边(42”-1、42”-2、42”-3),在栅极压焊点金属41”对向的一条边没有延伸,但同样要求两侧边的栅走线(42”-2、42”-3)间距L(即通道宽度L)大于100μm,以使电连接作用显著,第一发射极金属31与第二发射极金属32在该边实现电连接。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种IGBT芯片版图金属层,芯片版图包括元胞区、终端区、栅极压焊点、发射极压焊点;所述终端区位于元胞区的***,栅极压焊点、发射极压焊点位于元胞区内部;其特征在于,版图金属层包括发射极金属及栅极金属;所述发射极金属包括位于元胞区内部的第一发射极金属,以及位于元胞区与终端区连接过渡区的第二发射极金属;所述第二发射极金属在过渡区环绕构成等位环场板,并与第一发射极金属电连接;所述栅极金属环绕在第一发射极金属与第二发射极金属之间,并留有第一发射极金属与第二发射极金属电连接的通道。
2.根据权利要求1所述的IGBT芯片版图金属层,其特征在于,所述栅极金属包括位于元胞区的栅极压焊点金属,以及电连接栅极压焊点金属的栅走线;所述栅走线位于元胞区的至少三条边的内侧。
3.根据权利要求2所述的IGBT芯片版图金属层,其特征在于,所述栅极压焊点金属位于元胞区的下方;所述元胞区的至少三条边包括与栅极压焊点金属距离最近的一条边,以及与该边相邻的两条边。
4.根据权利要求2所述的IGBT芯片版图金属层,其特征在于,发射极压焊点金属位于所述第一发射极金属的任意位置,并与栅极压焊点金属绝缘。
5.根据权利要求1所述的IGBT芯片版图金属层,其特征在于,所述第一发射极金属与第二发射极金属电连接的通道宽度大于100μm。
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