CN201804874U - 带二极管保护电路的mos场效应晶体管 - Google Patents
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Abstract
一种带二极管保护电路的MOS场效应晶体管，该场效应晶体管包括以P型单晶硅片作衬底；设于衬底上作源区的N型区和保护二极管的N区；设于硅片上用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区；设在硅片上的MOS管的源漏N型区；设在MOS管的栅区形成一层作为绝缘栅介质的二氧化硅层。所述设于P型单晶片衬底上保护二极管的N区与设于硅片上用作保护二极管的两个P型区构成两个背靠背的二极管，连接在MOS场效应晶体管硅片的源、栅之间。本实用新型适用于MOS场效应晶体管。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带二极管保护电路的MOS场效应晶体管，属半导体器件技术领域。
背景技术
随着微电子技术的飞速发展，半导体器件已广泛应用于宇航、军事、工业和民用产品当中。场效应晶体管作为半导体器件中的一种器件，与双极型晶体管相比，具有输入阻抗高、噪声系数低、热稳定性能好、抗辐射能力强等特点，在各类电器控制线路中发挥重要的作用。有一类以二氧化硅作为栅极绝缘物的“金属-氧化物-半导体”场效应晶体管，是目前最为常见的绝缘栅场效应晶体管，通常称“MOS晶体管”。其工作原理是栅极电压通过改变沟道中的感应电荷量来调制漏源电流。由于这类场效应管的栅极制作在一层很薄的二氧化硅绝缘层上，随着半导体表面电荷的积累，会在绝缘层上产生很强的电场，很容易击穿二氧化硅层导致器件损坏。因此这类器件在包装时需要把三个引线电极短路连接，这会给生产、包装运输和器件使用带来不便。
发明内容
本实用新型的目的是，针对MOS场效应晶体管在生产、使用时，由于半导体表面电荷的积累，容易造成器件的损坏难题，设计和推出一种带二极管保护电路的MOS场效应晶体管，可以较好地解决这一难题。
本实用新型的技术方案是，在生产MOS场效应晶体管时，通过生产工艺的改变，在源、栅之间设置两个背靠背的二极管相连，形成二极管保护电路。即在制作MOS场效应晶体管时，利用P型单晶片作衬底，在P型单晶片上制作源区低浓度的N型区时，同时制作保护二极管的N区；在硅片上形成P型区用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区，在硅片的表面的版图上，在源、栅之间就有了两个背靠背的二极管相连。
本实用新型带二极管保护电路的MOS场效应晶体管具备以下特征：
以P型单晶硅片作衬底；
设于衬底上作源区的N型区和保护二极管的N区；
设于硅片上用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区；
设在硅片上用作MOS管的源漏N型区；
设在MOS管的栅区形成一层作为绝缘栅介质的二氧化硅层。
设于P型单晶片衬底上的源极、漏极和栅极区构成MOS场效应管；设于P型单晶片衬底上保护二极管的N区与设于硅片上用作保护二极管的两个P型区构成两个背靠背的二极管，保护二极管连接在场效应管的源、栅极之间。
本实用新型带二极管保护电路的MOS场效应晶体管通过以下工艺实现：
(1)利用P型单晶片作衬底，利用高扩散的方法，在P型单晶片上制作源区低浓度的N型区时，同时制作保护二极管的N区；
(2)仍利用高温扩散的方法在硅片上形成用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区；
(3)再次利用高温扩散的方法，在硅片上制作MOS管的源漏N型区；
(4)在MOS管的栅区形成一层薄的二氧化硅层，作为绝缘栅介质；
(5)在硅片表面形成金属化导电电极。
至此在硅片的表面的版图上，设于P型单晶片衬底上保护二极管的N区与设于硅片上用作保护二极管的两个P型区构成两个背靠背的二极管，连接在MOS场效应晶体管硅片的源、栅之间。当半导体表面的电荷积累过多时，可以通过二极管进行泄放，增强了器件的可靠性。
本实用新型与现有技术比较的有益效果是，传统的场效应管的栅极制作在一层很薄的二氧化硅绝缘层上，随着半导体表面电荷的积累，会在绝缘层上产生很强的电场，很容易击穿二氧化硅层导致器件损坏。本实用新型在连接MOS场效应晶体管硅片的源、栅之间形成了两个背靠背的二极管，当半导体表面的电荷积累过多时，可以通过二极管进行泄放，大大增强了器件的可靠性。
本实用新型适用于MOS场效应晶体管。
附图说明
图1为本实用新型带二极管保护电路的MOS场效应晶体管电原理图；
图2为本实用新型带二极管保护电路的MOS场效应晶体管外形和管脚排列图；
图3为本实施例带二极管保护电路的MOS场效应晶体管芯片平面示意图；
图中图号和字母表示：(1)漏极(D极)；(2)栅极(G极)；(3)源极(S极)；(4)背靠背的二极管；(5)管壳。
具体实施方式
图3所示为本实施例带二极管保护电路的MOS场效应晶体管芯片平面示意图，其中(1)为本实施例MOS场效应晶体管芯片的漏极，(2)为本实施例MOS场效应晶体管芯片的栅极，(3)为本实施例MOS场效应晶体管芯片的源极；连接栅极与源极的(4)为背靠背保护二极管。
本实施例带二极管保护电路的MOS场效应晶体管通过以下工艺实现：
(1)利用P型单晶片作衬底，利用高扩散的方法，在P型单晶片上制作源区低浓度的N型区时，同时制作保护二极管的N区；
(2)仍利用高温扩散的方法在硅片上形成用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区；
(3)再次利用高温扩散的方法，在硅片上制作MOS管的源漏N型区；
(4)在MOS管的栅区形成一层薄的二氧化硅层，作为绝缘栅介质；
(5)在硅片表面形成金属化导电电极。
至此在硅片的表面的版图上，设于P型单晶片衬底上保护二极管的N区与设于硅片上用作保护二极管的两个P型区构成了两个背靠背的二极管，连接在MOS场效应晶体管硅片的源、栅之间。当半导体表面的电荷积累过多时，可以通过二极管进行泄放，增强了器件的可靠性。
Claims (2)
1.一种带二极管保护电路的MOS场效应晶体管，其特征是，具备：
以P型单晶硅片作衬底；
设于衬底上用作源区的N型区和保护二极管的N区；
设于硅片上用作MOS管的保护环和保护二极管的两个P型区；
设在硅片上的MOS管的源漏N型区；
设在MOS管的栅区形成一层作为绝缘栅介质的二氧化硅层。
2.根据权利要求1所述的带二极管保护电路的MOS场效应晶体管，其特征是，所述设于P型单晶片衬底上的源极、漏极和栅极区构成MOS场效应管；设于P型单晶片衬底上保护二极管的N区与设于硅片上用作保护二极管的两个P型区构成了两个背靠背的二极管，连接在MOS场效应晶体管硅片的源、栅之间。
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| CN103367402A (zh) * | 2012-04-10 | 2013-10-23 | 三菱电机株式会社 | 保护二极管 |
| CN105609553A (zh) * | 2016-03-23 | 2016-05-25 | 昆山永续智财技术服务有限公司 | 一种高电子迁移率晶体管结构 |
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