[发明专利]沟槽IGBT芯片版图结构

说明书

本发明提供一种沟槽IGBT芯片版图结构，包括：若干个沿互相垂直的第一方向及第二方向排布的沟槽型IGBT芯片；每个沟槽型IGBT芯片包括一个元胞结构，每个元胞结构中形成有若干条互相平行的栅沟槽，且栅沟槽的方向沿第一方向或第二方向；沿第一、第二方向排布的相邻两个沟槽型IGBT芯片的栅沟槽的方向互相垂直。通过将晶圆上IGBT芯片栅沟槽在第一方向和第二方向均呈现纵横交错的分布，纵向栅沟槽中填充的栅多晶硅使晶圆向下翘曲，横向栅沟槽中填充的栅多晶硅使晶圆向上翘曲，纵横交错的栅沟槽，使压应力和张应力相互抵消，从而在不改变工艺和增加成本的基础上有效改善沟槽IGBT芯片在制造过程中晶圆翘曲问题。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，特别是涉及一种沟槽IGBT芯片版图结构。

背景技术

功率半导体器件又称为电力电子器件，是电力电子装置实现电能转换，电路控制的核心器件。主要用途包括变频、整流、变压、功率放大和功率控制等，同时具有节能功效。功率半导体器件广泛应用于移动通讯、消费电子、新能源交通、轨道交通、工业控制以及发电与配电等电力电子领域，涵盖低、中、高各个功率层级。功率半导体种类众多，例如IGBT、VDMOS、CoolMOS，其中最具代表性的半导体功率器件即为IGBT。

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为一种混合型功率器件，具有MOS结构输入和双极性结构输出的特点，因此既具有MOSFET输入阻抗高、驱动电路功率小、驱动简单、开关速度快、开关损耗小的优点，又具有双极性功率晶体管电流密度大、电流处理能力强、导通饱和压降低的优点。至从80年代初，受到国内外广泛研究，目前IGBT应用前景广阔，广泛应用于新能源汽车、工业变频、光伏、智能电网和机车等多个领域，而且中国IGBT市场占全球IGBT总市场的三分之一左右。

常见的IGBT结构有平面IGBT结构(即平面栅结构的IGBT芯片)和沟槽IGBT结构(即沟槽栅结构的IGBT芯片)。平面栅结构的IGBT芯片沟道区在表面，沟道密度受到芯片表面积大小限制，导致IGBT芯片体内的电导调制效应较弱，导通压降较高。因此，市场更多趋向于使用沟槽IGBT结构。英飞凌早期沟槽IGBT产品都是采用方形元胞设计，但是采用方形元胞很难将元胞尺寸做小，即很难提升IGBT的电流密度。条形元胞的IGBT元胞更容易做小尺寸，而且具有抗闩锁能力强、适合高频等优点，所以条形元胞成为沟槽IGBT的主流元胞，但条形元胞IGBT芯片在工艺制造过程中特别容易发生晶圆翘曲的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沟槽IGBT芯片版图结构，用于解决现有技术中条形元胞的沟槽IGBT芯片在工艺制造过程中容易发生晶圆翘曲等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽IGBT芯片版图结构，所述版图结构包括：

若干个沿第一方向及第二方向排布的沟槽型IGBT芯片，所述第一方向与所述第二方向互相垂直；

每个所述沟槽型IGBT芯片包括一个元胞结构，每个所述元胞结构中形成有若干条互相平行的栅沟槽，且所述栅沟槽的方向沿所述第一方向或所述第二方向，所述栅沟槽中填充有栅介质层及栅多晶硅层；其中，沿所述第一方向排布的相邻两个所述沟槽型IGBT芯片的所述栅沟槽的方向互相垂直，沿所述第二方向排布的相邻两个所述沟槽型IGBT芯片的所述栅沟槽的方向互相垂直。

可选地，每个所述沟槽型IGBT芯片还包括设置于所述元胞结构外圈环向的终端结构。

可选地，每个所述沟槽型IGBT芯片中相邻两栅沟槽之间设置有电连接结构，以使每个所述沟槽型IGBT芯片中所有所述栅沟槽电连接。

可选地，每个所述沟槽型IGBT芯片中设置有栅极引出区。

进一步地，所述栅极引出区设置于所述元胞结构的中心或设置于所述元胞结构的外周边缘或设置于所述元胞结构的角上。