CN2653696Y - Mos功率管的栅极保护装置 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
附图说明
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。
Claims (3)
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)。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102254819A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-11-23 | 陈自雄 | 低栅容金属氧化物半导体p-n结二极管结构及其制作方法 |
| CN104733508A (zh) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | 比亚迪股份有限公司 | 带静电保护结构的mosfet及其制备方法 |
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2003
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