[发明专利]半导体器件

说明书

本发明提供一种半导体器件，包括多个元胞，每个元胞包括栅极。所述半导体器件包括栅极焊点、栅极总线和多条栅线，所述栅极总线将所述栅极焊点连接至所述多条栅线，所述多条栅线将所述栅极总线连接至所述多个元胞的栅极，所述多条栅线沿第一轴线布置。所述栅极总线包括沿第二轴线布置的多个第一部分，所述第二轴线与所述第一轴线相交，所述多个第一部分彼此间隔开以将所述半导体器件划分为多个发射区块。所述多个发射区块沿所述第一轴线的长度随着相对于所述栅极焊点的距离而变化，使得从所述栅极焊点经由所述栅极总线和所述多条栅线到达所述多个元胞的栅极的栅极信号大致一致。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种包括栅极总线的半导体器件。

背景技术

功率半导体器件，比如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，包括多个并联的元胞。IGBT有三个电极，分别是栅极、发射极和集电极。发射极和栅极位于芯片的正面，而集电极位于芯片的背面。来自外电路的栅极信号施加到栅极焊点上，然后通过栅极总线传输到各个元胞的栅极，从而控制每个元胞的开启。

随着功率半导体器件领域中高功率和高频率应用需求的增加，功率芯片的尺寸越来越大，一颗功率芯片中包含的并联元胞的数量也越来越多。尤其是在高频应用中，栅极总线的寄生参数越来越不能忽略，而这些寄生参数会使得距离栅极焊点较远位置处的元胞接收到的栅极信号延迟越来越大，进一步导致电流不均匀分布。

CN114220853A中公开了通过设计位于功率芯片的外围区域的环形栅极总线的宽度来实现对元胞的均流。具体地，环形的栅极总线离栅极焊盘越远，环形的栅极总线的宽度越小。该方案仅考虑了位于功率芯片的外围区域的环形栅极总线的宽度，且提供了对环形栅极总线的仅一种宽度设计方案，对解决元胞均流问题的效果非常有限。

发明内容

本发明提供一种半导体器件，采用非均匀长度的发射区块以及非均匀宽度或厚度的栅极总线，来确保每个元胞都能接收到相对一致的栅极信号。

根据本发明的半导体器件包括多个元胞，每个元胞包括栅极。所述半导体器件包括栅极焊点、栅极总线和多条栅线，所述栅极总线将所述栅极焊点连接至所述多条栅线，所述多条栅线将所述栅极总线连接至所述多个元胞的栅极，所述多条栅线沿第一轴线布置。所述栅极总线包括沿第二轴线布置的多个第一部分，所述第二轴线与所述第一轴线相交，所述多个第一部分彼此间隔开以将所述半导体器件划分为多个发射区块。所述多个发射区块沿所述第一轴线的长度随着相对于所述栅极焊点的距离而变化，使得从所述栅极焊点经由所述栅极总线和所述多条栅线到达所述多个元胞的栅极的栅极信号一致。

在本发明的实施例中，所述栅极焊点沿所述第二轴线布置在所述多个第一部分中的一个第一部分上，所述栅极总线还包括沿所述第一轴线布置的多个第二部分，所述多个第二部分包括布置在所述半导体器件的第一侧边缘且依次相连的第一组第二部分和布置在所述半导体器件的第二侧边缘且依次相连的第二组第二部分，所述多个第一部分连接在所述第一组第二部分和所述第二组第二部分之间，所述多个第一部分的宽度或厚度各不相同。

在本发明的实施例中，所述多个第一部分的宽度或厚度在第一方向上越来越小，所述第一方向与所述第一轴线平行且指向远离所述栅极焊点的一侧，所述多个第二部分的宽度或厚度在所述第一方向上越来越小，所述多个发射区块沿所述第一轴线的长度在所述第一方向上越来越小。

在本发明的实施例中，所述多个第二部分中的每一个的远离所述栅极焊点的一端连接对应的一个第一部分，所述多个第二部分中的每一个的宽度等于与该第二部分的远离所述栅极焊点的一端连接的第一部分和与该第二部分的远离所述栅极焊点的一端连接的第二部分的宽度之和。

在本发明的实施例中，所述多个第一部分的宽度或厚度在第一方向上越来越大，所述第一方向与所述第一轴线平行且指向远离所述栅极焊点的一侧，所述多个第二部分的宽度或厚度在所述第一方向上越来越大，所述多个发射区块沿所述第一轴线的长度在所述第一方向上越来越大。