[实用新型]功率MOS器件的栅保护器

说明书

本实用新型涉及一种功率MOS器件的栅保护管，属于半导体器件领域。

功率MOS器件，包括纯功率MOS器件和功率MOS——双极器件如VVMOS、VDMOS、IGBT、MCT、DCT、MOS——GTO等等，通常单独制作，不与栅的输入保护管同时集成在一个芯片内。栅的输入管也是单独制作，然后用外引线同功率MOS管相连。由于功率MOS器件的栅区被源区和终端区紧紧包围，没有空隙加保护管，所以通常栅的保护管与功率MOS器件并不集成在同一芯片上。由于功率MOS器件没有加栅保护管，栅比较容易被静电击穿，导致器件失效。日本新产品2SK557（属VDMOS管）采用多晶硅制作PN结保护二极管。由于在多晶硅中杂质的扩散系数比在单晶硅中大得多，所以用多晶硅制作PN结保护管就难以同功率MOS器件的制造工艺兼容，需要增加两道成本昂贵的离子注入工序，并要增加相应的清洗工序、光刻工序和高温激活工序，使制造工艺流程加长，成本提高。

本实用新型的目的在于提供一种用简易方法制作的功率MOS器件栅保护管，以提高功率MOS器件的可靠性。

本实用新型的基本构思是在制作功率MOS器件的相应工艺阶段，把终端区以内的多晶硅挖空一部份，把多晶硅下面的单晶硅衬底暴露出来，直接在单晶硅衬底上制作栅保护管，并用铝条把保护管的一个极与功率MOS器件的栅极连接起来。保护管的另一个极与功率MOS器件的源极相连。对增强型功率MOS器件，栅保护管的阴极与功率MOS器件的栅极相连，栅保护管的阳极与功率MOS器件的源极相连。对耗尽型功率MOS器件，栅保护管的阳极与功率MOS器件的栅极相连，栅保护管的阴极与功率MOS器件的源极相连。

本实用新型的特征是：

1、栅保护管作在功率MOS器件的终端区之内；

2、栅保护管制作在硅单晶衬底上；

3、栅保护管的一个极通过铝条直接与功率MOS器件的栅极相连。

下面结合实施例具体介绍本实用新型的制作步骤：

1、在硅单晶衬底1上生长氧化层2（图1）；

2、光刻氧化层2，扩硼推进，在衬底1上形成P^－区3。P^＋区3在功率MOS器件的单元内具有减少寄生晶体管的基射极短路电阻的作用，在功率MOS器件外围形成场限环终端区（图2）；

3、光刻氧化层2，生长栅氧化层4，接着淀积多晶硅5，形成功率MOS器件的栅极（图3）；

4、光刻多晶硅5，注硼，漂去栅氧化层4，推进形成P^－区6，作为功率MOS器件的沟道区，并同时形成栅保护管的阳极11，生长氧化层7，P^＋区3也同时扩大（图4）；

5、光刻氧化层7，扩磷，形成N^＋区8，N^＋区8是功率MOS器件的源区，同时形成栅保护管的阴极12（图5）；

6、生长低氧化层9，光刻后蒸铝10，刻铝（图6）；

这样，在制作功率MOS器件的同时，一个PN结栅保护二极管也同时制成了。二极管的阴极通过铝条接到功率MOS器件的栅极上，其阳极通过P^－区11、P^＋区3再通过铝条接到功率MOS器件的源极，形成一个在栅压过高时，能起保护作用的栅保护管。

功率MOS器件的栅保护管可以采用单个，也可以采用多个。为增大保护时的过电流能力，各保护管之间可以取并联形式（图7）。为提高稳压时的栅电压值，各保护管之间可取串联形式（图8）。既要增大保护时的过电流能力，又要提高稳压时的栅电压值，各保护管之间可以取混联形式（图9）。为了使功率MOS器件的栅源电压无论正向或是反向都能稳定到一定的数值，各保护管之间的取向可以相反（图10）。

本实用新型与现有的功率MOS器件栅保护管相比，工艺简单，制作方便，与功率MOS器件制作工艺完全兼容，勿需增加新工序，大大降低成本。