专利名称：Mos功率管的栅极保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种MOS功率管的栅极保护装置。
背景技术：
众所周知，MOS功率晶体管栅-源之间和栅-漏之间，由于存在绝缘介质(SiO2)而特别容易被运输或其它可能的人为因素，在栅电极上感生静电荷，形成在栅-源和栅-漏电极间或正偏或反偏的感生电压。该感生电压是造成栅介质层击穿、器件失效的主要原因。通常的保护结构是在器件制作的同时，于芯片上制作一个p-n结，通过金属互连技术，在MOS器件的栅-源之间并联该p-n结二极管。利用该p-n结反向击穿电压特性来保护MOS功率晶体管的栅介质。这种保护电路结构在使用中，存在如下问题(1)若发生栅源之间正负极性的人为错误连接，容易烧毁该二极管，除非该二极管有足够的正向电流容限，(这将增加很多芯片面积)。(2)栅保护电压容限受单个p-n结反向击穿电压值限制。但按照上述栅保护电路的原理，当栅、漏和栅、源电极引线之间存在正、负不同偏压时，栅保护电压的耐量会有很大差异，这给栅保护设计带来困难。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种改进的MOS功率管的栅极保护装置，无论栅—源间或栅—漏间存在或正或反的电压，都能确保栅极抗静电保护能力。
为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种MOS功率管的栅保护装置，制作在MOS功率管的终端区硅单晶衬底上，其特征在于电路结构是在MOS功率管的栅极与源极之间和栅极与漏极之间，分别各连接一对取向相反的PN结二极管。
上述的MOS功率管的在MOS功率管的栅极与源极之间和栅极与漏极之间，分别连接并联的多对取向相反的PN结二极管或串联的多对取向相反的PN结二极管。
上述的MOS功率管的在MOS功率管的栅极与源极之间和栅极与漏极之间，连接取向相反的PN结二极管的结构是在硅单晶衬底的P型扩散区上有二块多晶硅层，其中一块多晶硅层的金属界面连接MOS功率管的栅极的金属界面，另一块多晶硅层的金属界面连接MOS功率管的源极的金属界面。硅单晶衬底的N区连MOS功率管的漏极。
本实用新型与现有技术相比具有如下显而易见的特点和优点在本实用新型中单晶硅的衬底的P型扩散区与多晶硅层之间形成多晶硅—硅PN结二极管，单晶硅衬底的P型区与N型区之间也形成PN结二极管，则栅—源之间和栅—漏间各连接一对取向相反的PN结二极管。这种栅保护电路，无论栅—源间或栅—漏间存在或正或反的电压，都能实现栅抗静电保护，只要设计两对取向相反的PN结二极管的反向击穿电压值低于栅介质击穿电压，则可确保栅极抗静电保护能力。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是图1示例的电路结构示意图。
图3是本实用新型第二实施例的电路结构示意图。
图4是本实用新型第三个实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的一个优选实施例是参见图1，图中点划线的右侧是MOS功率管，左侧是其栅保护装置。栅极G与源极S之间和栅极G与漏极D之间，连接取向相反的PN结二极管的结构是在硅单晶衬底1的P型扩散区2上有二块多晶硅层4、5，嵌扣在二氧化硅层7中，其中一块多晶硅层4的金属界面3连接MOS功率管的栅极G的金属界面，另一块多晶硅层5的金属界面6连接MOS功率管的源极S的金属界面。硅单晶衬底1的N区连接MOS功率管的漏极D。
本实用新型的另一个实施例的电路结构示意图，参见图3，在MOS功率管的栅极G与源极S之间和栅极G与漏极D之间，分别连接并联的多对取向相反的PN结二极管。
本实用新型的第三个实施例的电路结构示意图，参见图4，在MOS功率管的栅极G与源极S之间和栅极G与漏极D之间，分别连接串联的多对取向相反的PN结二极管。
权利要求1.一种MOS功率管的栅极保护装置，制作在MOS功率管的终端区硅单晶衬底上，其特征在于电路结构是在MOS功率管的栅极(G)与源极(S)之间和栅极(G)与漏极(D)之间，分别各连接一对取向相反的PN结二极管。
2.根据权利要求1所述的MOS功率管的栅极保护装置，其特征在于在MOS功率管的在MOS功率管的栅极(G)与源极(S)之间和栅极(G)与漏极(D)之间，分别连接并联的多对取向相反的PN结二极管或串联的多对取向相反的PN结二极管。
3.根据权利要求1所述的MOS功率管的栅极保护装置，其特征在于在MOS功率管的在MOS功率管的栅极(G)与源极(S)之间和栅极(G)与漏极(D)之间，连接取向相反的PN结二极管的结构是在硅单晶衬底(1)的P型扩散区(2)上有二块多晶硅层(4、5)，其中一块多晶硅层(4)的金属界面(3)连接MOS功率管的栅极(G)的金属界面，另一块多晶硅层(5)的金属界面(6)连接MOS功率管的源极(S)的金属界面。硅单晶衬底(1)的N区连接MOS功率管的漏极(D)。
专利摘要本实用新型涉及一种MOS功率管的栅极保护装置，它制作在MOS功率管的终端区硅单晶衬底上，其特征在于电路结构是在MOS功率管的栅极(G)与源极(S)之间和栅极(G)与漏极(D)之间，分别各连接一对取向相反的PN结二极管。本实用新型无论栅—源间或栅—漏间存在或正或反的电压，都能确保栅极抗静电保护能力。
文档编号H01L29/66GK2653696SQ0320991
公开日2004年11月3日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年8月21日
发明者徐志平, 程东方, 沈伟星, 张珺 申请人:上海大学