[发明专利]一种集成可变栅电阻栅极结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体场控自关断器技术领域，特别涉及一种集成可变栅电阻栅极结构。

背景技术

IGBT器件(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域

IGBT在使用时，需要配置栅级电阻。栅极电阻Rg有以下作用：

消除栅极振荡，绝缘栅器件(IGBT、MOSFET)的栅射(或栅源)极之间是容性结构，栅极回路的寄生电感又是不可避免的，如果没有栅极电阻，那栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡，因此必须串联一个电阻加以迅速衰减；

转移驱动器的功率损耗，电容电感都是无功元件，如果没有栅极电阻，驱动功率就将绝大部分消耗在驱动器内部的输出管上，使其温度上升很多；

调节功率开关器件的通断速度，栅极电阻小，开关器件通断快，开关损耗小；反之则慢，同时开关损耗大。但驱动速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高，从而产生较大的干扰，严重的将使整个装置无法工作，因此必须统筹兼顾。

参见图1现有技术方案中，根据栅极的固有结构，一般在外电路接栅电阻来实现对栅极的保护，或集成固定的栅电阻。外接栅电阻损坏或者由于疏忽未能加上，或者阻值过小，器件运行过程中会产生大的尖峰电流，从而损坏器件；集成固定栅电阻，阻值不可变，无法根据需要灵活掌握。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升栅极电阻连接可靠性以及调节灵活性的栅电极结构。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种集成可变栅电阻栅极结构,包括：栅极压焊点和栅极总线；还包括：有效多晶硅电阻以及备用多晶硅电阻；所述栅极总线环绕在所述栅极压焊点外围；所述有效多晶硅电阻连接在所述栅极总线和所述栅极压焊点之间；所述备用多晶硅电阻置于所述栅极总线和所述栅极压焊点之间，与所述栅极总线相连。

进一步地，所述有效多晶硅电阻的数量至少为两个。

进一步地，所述备用多晶硅电阻的数量至少为两个。

进一步地，所述有效多晶硅电阻和备用多晶硅电阻均为方阻。

进一步地，所述有效多晶硅电阻和备用多晶硅电阻的边长范围为10um～200um。

进一步地，所述集成可变栅电阻栅极结构还包括：测试压焊点；所述测试压焊点与所述栅极总线相连。

本发明提供的集成可变栅电阻栅极结构通过在栅电极结构中，固有的栅极总线和栅极压焊点之间集成设置连接有效多晶硅电阻，在起到保护栅电极的作用的同时，提升栅极电阻接入的可靠性；通过设置备用多晶硅电阻，根据需要通过光刻改变掩膜版的方式将备用多晶硅电阻连接在栅极总线和栅极压焊点之间，调节栅极电阻，从而提升栅极电阻的调节灵活性，以提升其适应性。

附图说明

图1为本发明提供的现有的栅极结构示意图；

图2为本发明实施例提供的集成可变栅电阻栅极结构；

其中，1-栅极总线，2-有效多晶硅电阻，3-备用多晶硅电阻。

具体实施方式

参见图2，本发明实施例提供的一种集成可变栅电阻栅极结构，通过集成栅极电阻的方式形成稳定的电阻连接，提升栅极电阻接入的可靠性；同时备用栅极电阻提升了栅极电阻调节的灵活性。

集成可变栅电阻栅极结构包括：栅极总线1、栅极压焊点、有效多晶硅电阻2以及备用多晶硅电阻3；栅极总线1环绕在栅极压焊点外围；有效多晶硅电阻2连接在栅极总线1和栅极压焊点之间，从而在栅电极上形成栅极电阻的集成接入结构，形成可靠的栅极电阻连接；备用多晶硅电阻3置于栅极总线1和栅极压焊点之间，与栅极总线1相连，根据用途需要，通过改变光刻掩膜版的方式将备用多晶硅电阻3与栅极压焊点连接，从而将备用多晶硅电阻3接入栅极，与有效多晶硅电阻2并联，从而起到调节栅极电阻的目的；根据实际需要选择接入的备用多晶硅电阻3的数量，从而形成较高的调节精度和调节范围。

有效多晶硅电阻1初始集成接入栅电极，形成初始栅极电阻，为了避免电阻故障导致栅极安全事故，优选的有效多晶硅电阻2的数量至少为两个。