[实用新型]一种增强开关速度和开关均匀性的IGBT器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率器件，具体涉及一种增强开关速度和开关均匀性的IGBT器件。

背景技术

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（Insulated Gate Bipolar Transistor），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。

如图1所示，现有技术的IGBT结构中栅PAD区域02位于结构中心位置，并连接着栅Finger铝引线03伸展到元胞区域的各个方位，但是并没有与元胞区域外围的栅Bus区域铝引线04直接相连，而是通过栅极多晶硅层06和接触孔09将栅Finger铝引线03与栅Bus区域铝引线04相连。发射极PAD区域01与终端保护环第一条金属场板07通过铝引线08连接，以保证IGBT工作时同电位。

现有技术的缺点是栅Bus区域铝引线04被分割成几块，并没有直接互连。而通常IGBT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02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器件的开关速度，而且还影响了开关均匀性。

因此，如何研究出一种开关速度快和各元胞间开关均匀性好的新结构，成为本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种增强开关速度和开关均匀性的IGBT器件，本实用新型通过栅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01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，解决了IGBT器件的开关速度慢，且开关均匀性差的问题。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

本实用新型提供一种增强开关速度和开关均匀性的IGBT器件，所述IGBT为矩形，所述IGBT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，其特征在于，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，所述终端保护环第一条金属场板位于终端保护区的内部；所述终端保护区位于器件的边缘，在所述IGBT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。

进一步地，当IGBT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器件开通或关断损耗。

进一步地，所述栅PAD区域和发射极PAD区域设置在IGBT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；

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。