[发明专利]半导体功率转换设备的集成栅极电阻器

说明书

一种半导体功率转换设备，包括在有源区域的不同部分中的多个器件单元，每个器件单元包括各自的栅极电极。该设备包括具有多个集成电阻器的栅极垫，每个集成电阻器具有各自的电阻。该设备包括在在栅极垫和有源区域的第一部分中多个栅极电极之间延伸的第一栅极总线。第一区域的多个栅极电极通过第一集成电阻器和第一栅极总线电连接到外部栅极连接，并且其中有源区域的第二部分中的多个栅极电极通过第二集成电阻器电连接到外部栅极连接，其中第一和第二集成电阻器具有完全不同的各自的电阻值。

背景技术

本发明公开的主题总体上涉及半导体功率转换设备，并且更具体地，涉及碳化硅(Sic)功率转换设备。

功率转换系统被广泛地应用于现代电力系统，以将电力从一种形式转换为另一种形式，以供负荷使用。许多功率电子系统在此功率转换处理中使用各种半导体设备和组件，例如晶闸管、二极管和各种类型的晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)和其他合适的晶体管)。更大的功率转换系统可包括协作的许多功率转换设备(例如，布置为功率模块)以转换电子功率。

某些半导体功率转换设备包括多个器件单元(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管器件单元)，并且包括电连接到每个单元的栅极电极的栅极垫。然而，在典型的功率转换设备中，当适当的电压被施加到栅极垫时，靠近栅极垫的器件单元可比设置在远离栅极垫的器件单元更快地响应(例如，激活或去激活)。这种传播延迟的差异可导致功率转换设备的电流/电压分布出现不良的不均匀性或局部性。尽管可使用外部电阻(例如，在栅极端子和栅极驱动器之间插入独立的、表面安装的贴片电阻)来避免这些不良的不均匀性，但这种外部电阻给功率模块和系统增加了额外的成本和复杂性，消耗了设备封装内宝贵的有限空间，以牺牲设备的动态性能为代价。

发明内容

在一个实施方式中，半导体功率转换设备包括有源区域，该有源区域具有设置在有源区域的不同部分中的多个器件单元，其中多个器件单元中的每一个包括各自的栅极电极。该设备包括栅极垫和具有栅极垫、第一栅极总线和栅极垫金属的总线区域。栅极垫包括与多个集成电阻器相邻设置的栅极金属接触区域，每个集成电阻器具有各自的电阻。第一栅极总线在设备的有源区域的第一部分中在栅极垫和多个栅极电极的第一部分之间延伸。栅极垫金属直接设置在栅极垫的栅极金属接触区域上，并结合到外部栅极连接。多个栅极电极的第一部分通过多个集成电阻器的第一集成电阻器、第一栅极总线、栅极金属接触区域和栅极垫金属电连接到外部栅极连接，并且该设备的有源区域的第二部分中的多个栅极电极的第二部分通过多个集成电阻器的第二集成电阻器、栅极金属接触区域和栅极垫金属电连接到外部栅极连接。另外，第一和第二集成电阻器具有完全不同的各自电阻值。

在另一个实施方式中，一种方法包括在半导体功率转换设备的有源区域内形成多个器件单元的多个栅极电极。该方法进一步包括在半导体功率转换设备的栅极垫和总线区内形成栅极垫，其中栅极垫包括与多个集成电阻器相邻设置的栅极金属接触区域，每个电阻器具有各自的电阻，并且其中多个栅极电极中的每一个通过多个集成电阻器中的至少一个电连接到栅极垫的栅极金属接触区域。

在另一个实施方式中，半导体功率转换设备包括有源区域，该有源区域包括设置在有源区域的不同部分中的多个器件单元，其中多个器件单元中的每一个包括各自的栅极电极。该设备包括栅极垫和总线区，其中栅极垫包括与集成电阻器网络相邻设置的栅极金属接触区域和在该设备的有源区域的第一部分中在栅极垫和多个栅极电极的第一部分之间延伸的第一栅极总线。多个栅极电极的第一部分通过集成电阻器网络的第一部分和第一栅极总线电连接到栅极金属接触区域，并且该设备的有源区域的第二部分中的多个栅极电极的第二部分通过集成电阻器网络的第二部分电连接到栅极金属接触区域。此外，集成电阻器网络的第一部分的电阻值与集成电阻器网络的第二部分的电阻值完全不同。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明地这些和其他特征、方面和优点，附图中相似地字符表示整个附图中的相似部分，其中：