JP2012524403A - 複数のフィールドプレートを有する電界効果トランジスタ - Google Patents
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Abstract
実施形態には、これに限定されないが、電界効果トランジスタスイッチを含む装置とシステムが含まれる。電界効果トランジスタスイッチは、ゲート電極に連結され、ソース電極とドレイン電極から実質的に等距離に配置された第１のフィールドプレートを含んでいてもよい。また、該電界効果トランジスタスイッチは、前記第１のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極から実質的に等距離に配置された第２のフィールドプレートを含んでいてもよい。前記第１および第２のフィールドプレートは、前記ソース電極とゲート電極間および前記ドレイン電極とゲート電極間の電界を低減するように構成されていてもよい。
【選択図】図１
【選択図】図１
Description
（関連出願）
本出願は、２００９年４月１４日出願の「ＦＩＥＬＤ ＥＦＦＥＣＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＦＩＥＬＤ ＰＬＡＴＥＳ」と題された米国特許非仮出願番号第１２／４２３，７７６号の優先権を主張するものであり、その全体は参照により本明細書に援用される。
本出願は、２００９年４月１４日出願の「ＦＩＥＬＤ ＥＦＦＥＣＴ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＦＩＥＬＤ ＰＬＡＴＥＳ」と題された米国特許非仮出願番号第１２／４２３，７７６号の優先権を主張するものであり、その全体は参照により本明細書に援用される。
本開示の実施形態は、広くはマイクロ電子デバイスに関し、より具体的には、複数のフィールドプレートを含む電界効果トランジスタとそれを組み込んだ回路に関する。
高電力電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチは、無線通信とレーダシステムにおける無線周波数／マイクロ波回路に使用される。高電力スイッチングでは、一連のシャント接続ＦＥＴスイッチが使用され得る。しかしながら、これらのシステムの電力処理性能は、ＦＥＴスイッチのソースとドレイン間の無線周波数降伏電圧によって制限され得る。
本発明の実施形態は、添付の図面と以下の詳細な記述によって容易に理解されるであろう。この記述を容易にするために、同じ参照番号は同じ構成要素を示す。本発明の実施形態は実施例として示されるものであり、添付図面の形態に限定されるものではない。
以下の詳細な記述では、本明細書の一部を構成する添付図面を参照する。その図面では、同じ参照番号は同じ部分を示し、また、本発明の実施形態は例示として示される。他の実施形態を利用して、本発明の範囲から逸脱することなく、構造または論理を変えられることは理解されるべきである。従って、以下の詳細な記述は限定的な意味でとらえられるべきではなく、本発明の実施形態の範囲は、添付の請求項とその等価物によって定義される。
種々の作用が、本発明の実施形態の理解に役立つ順番と方法で複数の別個の作用として記述され得るが、しかしながら、この記述の順序は、これらの作用が順序依存性であると示唆されるように解釈されるべきではない。また、一部の実施形態では、記述以上のまたはそれ以下の作用が含まれ得る。
本記述では、「ある実施形態では」、「実施形態では」、「一部の実施形態では」あるいは「種々の実施形態では」などの表現が用いられるが、各々同じかまたは異なる１つまたは複数の実施形態をさす。さらに、本発明の実施形態に関して使用される「備える」、「含む」および「有する」などの用語は、同意語である。
本明細書での「連結した」とその派生表現は、以下の１つまたは複数を意味し得る。「連結した」は、互いに連結したとされる要素間に、連結または接続した他の要素がない、物理的または電気的な直接連結または接続を意味し得る。また、「連結した」は、互いに連結したとされる要素間に、１つまたは複数の他の要素が連結または接続した、物理的または電気的な間接連結または接続も意味し得る。
「上に形成した」の表現とその派生表現も本明細書で使用され得る。「別の層上に形成した層」の文脈における「上に形成した」は、ある層が、必ずしも別の層に物理的または電気的に直に接することなく（例えば、該層間に介在する１つまたは複数の層が存在し得る）、その層「上に形成される」ことを意味する。しかしながら、一部の実施形態では、「上に形成した」は、ある層が、別の層表面の少なくとも一部に物理的に直に接していることを意味し得る。
本開示の目的から、「Ａ／Ｂ」の表記はＡまたはＢであることを意味する。「ＡおよびまたはＢ」は、「（Ａ）、（Ｂ）あるいは（ＡおよびＢ）」を意味する。「Ａ、ＢおよびＣの少なくとも１つ」は、「（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（ＡおよびＢ）、（ＡおよびＣ）、（ＢおよびＣ）あるいは（Ａ、ＢおよびＣ）」を意味する。「（Ａ）Ｂ」の表記は、「Ｂまたは（ＡＢ）」、すなわち、Ａは選択的な要素であることを意味する。また、本発明の実施形態は、特定の数の成分または要素を含むように示され記述されるが、該実施形態は、成分や要素の任意の特定の数に限定されるものではない。
図１は、種々の実施形態による電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）スイッチ１００の断面図である。図２は、種々の実施形態によるＦＥＴスイッチ１００の回路を表す。
図示のように、前記ＦＥＴスイッチ１００は、ソース電極１０２、ドレイン電極１０４およびゲート電極１０６を含む。また、ゲート電極１０６は、図示のように、ゲート電極１０６と一体的に形成された第１のフィールドプレート１０８を含んでいてもよい。このゲート構造はＴ−ゲートと呼ばれ得る。また、トランジスタ１００は、第１のフィールドプレート１０８に近接配置され、図示のように、浮いているか、あるいは図３に示すように、グランドソースに連結するようにされてもよい第２のフィールドプレート１１０も含む。従来のＦＥＴスイッチのように、ＦＥＴスイッチ１００は、通常は双方向スイッチング用の抵抗２２０経由で、制御電圧用途用の制御端子として働くゲート電極１０６を用いて、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４の両方をアースすることによって作動されてもよい。
前記第１のフィールドプレート１０８および第２のフィールドプレート１１０は、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４から実質的に等距離に配置される。また、ゲート電極１０６も、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４から実質的に等距離であってもよい。種々の実施形態では、第１のフィールドプレート１０８と第２のフィールドプレート１１０をソース電極１０２およびドレイン電極１０４から実質的に等距離に配置することによって、ゲート電極１０６とソース電極１０２間のゲート−ソース領域と、ゲート電極１０６とドレイン電極１０４間のゲート−ドレイン領域における電界の低減効果が得られ得る。Ｔ−ゲート構造だけで降伏電圧をある程度増大させ得るが、対称のフィールドプレート１０８を追加することによって、降伏電圧をさらに増大し得る。また、降伏電圧のこの向上により、ＦＥＴスイッチ１００を組み込んだ装置の電力処理性能を増大させ得る。
前記ＦＥＴスイッチ１００は、マイクロ波またはミリ波電力増幅用途に好適な種々のＦＥＴのうちのいずれか１つであってもよい。ＦＥＴの例としては、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）（例えば窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）／窒化ガリウム（ＧａＮ）ＨＥＭＴ）、シュードモルフィックＨＥＭＴ（ｐＨＥＭＴ）（例えばガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ｐＨＥＭＴ）、メタモルフィックＨＥＭＴ（ｍＨＥＭＴ）（例えばＧａＡｓ ｍＨＥＭＴ）、横方向拡散金属酸化物半導体トランジスタ（ＬＤＭＯＳ）あるいは金属エピタキシャル半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）が挙げられ得る。
図示のように、前記ＦＥＴスイッチ１００は一般に、バリア層１１６と基板１１２上に形成されたチャネル層１１４を含むＦＥＴである。基板１１２は、用途に好適な任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、基板１１２は、例えばＧａＡｓを含む。しかしながら、他の実施形態では、基板１１２はＧａＮを含んでいてもよい。別の材料あるいは材料の組み合わせも同様に好適であり得る。基板１１２は、例えば炭化ケイ素、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、あるいは、これらのいくつかの組み合わせまたは別の好適な材料とのいくつかの組み合わせを含んでいてもよい。
前記チャネル層１１４は、所望のバンドギャップを有する１つまたは複数の層を含んでいてもよい。種々の実施形態では、チャネル層１１４は、１つまたは複数のドープ化または未ドープ化ＧａＡｓ層またはインジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）層を含んでいてもよい。例えばＧａＮなどの他の材料も同様に好適であり得る。種々の実施形態では、チャネル層１１４は、基板１１２と同じ材料を含んでいてもよい。しかしながら、他の実施形態では、チャネル層１１４は、基板１１２の材料とは異なる材料を含んでいてもよい。
前記バリア層１１６は、用途に好適な任意の材料を含んでいてもよい。種々の実施形態では、バリア層１１６は、アルミニウムガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）を含む。別の材料または材料の組み合わせも同様に好適であり得る。例えば、バリア層１１６はＡｌＧａＮを含んでいてもよい。バリア層１１６は、用途に応じて、ドープ化されていても未ドープであってもよい。
図示のように、前記ゲート電極１０６は、その一部がバリア層１１６に埋め込まれてもよい。ゲート電極１０６の埋め込み深さは、ＦＥＴスイッチ１００の所望の作動周波数に依存してもよい。例えば、ＦＥＴスイッチ１００が概ね３．５ＧＨｚの周波数で作動する一部の実施形態では、ゲート電極１０６のゲート長さを約０．６〜０．７μｍとし、埋め込み深さを約２００Åとしてもよい。種々の他の実施形態では、ゲート電極１０６は、バリア層１１６にさらに埋め込まれてもよく、あるいは全く埋め込まれなくてもよい。
前記ゲート電極１０６、第１のフィールドプレート１０８および第２のフィールドプレート１１０は、目的に好適な任意の材料も含んでいてもよい。種々の実施形態では、ゲート電極１０６およびまたはフィールドプレート１０８、１１０は、金（Ａｕ）、ニッケル−金（Ｎｉ−Ａｕ）またはチタン−プラチナ−金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を含んでいてもよい。
用途に応じて、他の金属も同様に好適であり得る。
用途に応じて、他の金属も同様に好適であり得る。
前記ＦＥＴスイッチ１００は、ＦＥＴスイッチ１００の１つまたは複数の層上に形成された誘電体１１８を含んでいてもよい。図示の実施形態では、誘電体１１８は、ソース電極１０２上、ドレイン電極１０４上、第２のフィールドプレート１１０上に、また、ゲート電極１０６とバリア層１１６の部分上にも形成される。また、誘電体１１８は、図示のように、第２のフィールドプレート１１０と第１のフィールドプレート１０８間にも形成され得る。
図示されていないが、前記誘電体１１８は、同じ材料の層または複数の異なる材料の層を含む複数の層として形成されてもよい。種々の実施形態では、誘電体１１８の１つまたは複数の層は、窒化ケイ素または二酸化ケイ素を含む。他の誘電体も同様に好適であり得る。
図４は、ＦＥＴスイッチ４００の別の実施形態を示す。図示のように、ＦＥＴスイッチ４００は、例えば、バリア層４１６、基板４１２上に形成されたチャネル層４１４およびこれらの上にある誘電体４１８を含むなどの、図１〜３に関して説明したＦＥＴスイッチ１００の特徴の一部を含む。また、ＦＥＴスイッチ４００は、ソース電極４０２、ドレイン電極４０４、および一体型の第１のフィールドプレート４０８を有するゲート電極４０６も含む。
また、前記ＦＥＴスイッチ４００は、ソース電極４０２およびドレイン電極４０４から実質的に等距離に配置された第２のフィールドプレート４１０も含む。ＦＥＴスイッチ４００の第２のフィールドプレート４１０は、図１〜３に示したＦＥＴスイッチ１００の第２のフィールドプレート１１０のように実質的に平坦ではなく、ＦＥＴスイッチ４００活性領域側に、すなわち、バリア層４１６側に折り曲げられた端部４１０ａおよび４１０ｂを含む。種々の実施形態では、端部４１０ａおよび４１０ｂをＦＥＴスイッチ４００の活性領域側に折り曲げることによって、ゲート−ソース領域およびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減する効果が得られ、さらに降伏電圧を増大させ得る。また、この降伏電圧の増大によって、ＦＥＴスイッチ４００の電力処理性能を増大させ得る。
図５は、ＦＥＴスイッチ５００の別の実施形態を示す。図示のように、ＦＥＴスイッチ５００は、例えば、バリア層５１６、基板５１２上に形成されたチャネル層５１４およびこれらの上にある誘電体５１８を含むなど、図１〜３に関して説明したＦＥＴスイッチ１００の特徴の一部を含む。また、ＦＥＴスイッチ５００は、ソース電極５０２、ドレイン電極５０４、一体型の第１のフィールドプレート５０８を有するゲート電極５０６および第２のフィールドプレート５１０も含む。
また、前記ＦＥＴスイッチ５００は、第２のフィールドプレート５１０に近接配置された第３のフィールドプレート５２２も含む。第１のフィールドプレート５０８および第２のフィールドプレート５１０のように、第３のフィールドプレート５２２は、ソース電極５０２およびドレイン電極５０４から実質的に等距離に配置される。第２のフィールドプレート５１０および第３のフィールドプレート５２２の１つ、あるいはその両方は、浮いているか、あるいはアースされるように構成されてもよく、あるいは図示のように、第２のフィールドプレート５１０がソース電極５０２に連結され第３のフィールドプレート５２２がドレイン電極５０４に連結されるように構成されてもよい。
種々の実施形態では、第３のフィールドプレート５２２を追加することにより、ゲート−ソース領域およびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減する効果が得られ、降伏電圧をさらに増大させ得る。また、この降伏電圧の増大によって、ＦＥＴスイッチ５００の電力処理性能を増大させ得る。
図６は、ＦＥＴスイッチ６００の別の実施形態を示す。図示のように、ＦＥＴスイッチ６００は、例えば、バリア層６１６、基板６１２上に形成されたチャネル層６１４およびこれらの上にある誘電体６１８を含むなど、図１〜３に関して説明したＦＥＴスイッチ１００の特徴の一部を含む。また、ＦＥＴスイッチ６００は、ソース電極６０２、ドレイン電極６０４、および一体型の第１のフィールドプレート６０８を有するゲート電極６０６も含む。
また、前記ＦＥＴスイッチ６００は第２のフィールドプレート６１０も含む。ＦＥＴスイッチ６００の第２のフィールドプレート６１０は、図１および図３に示したＦＥＴスイッチ１００の第２のフィールドプレート１１０のように単一の材料片ではなく、図示のように、第１のフィールドプレート部６１０ａと、それから離れた第２のフィールドプレート部６１０ｂを含む。第１および第２のフィールドプレート部６１０ａおよび６１０ｂは、浮いているか、あるいはアースされるように構成されてもよく、あるいは、第１のフィールドプレート部６１０ａがソース電極６０２に連結され第２のフィールドプレート部６１０ｂがドレイン電極６０４に連結されるように構成されてもよい。
種々の実施形態では、２つのフィールドプレート部６１０ａおよび６１０ｂを含む第２のフィールドプレート６１０は、ゲート−ソース領域およびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減させる効果を有し得、降伏電圧をさらに増大させ得る。また、この降伏電圧の増大によって、ＦＥＴスイッチ６００電力処理性能を増大させ得る。
図７は、ＦＥＴスイッチ７００のさらに別の実施形態を示す。図示のように、ＦＥＴスイッチ７００は、例えば、バリア層７１６、基板７１２上に形成されたチャネル層７１４およびこれらの上にある誘電体７１８を含むなどの、図１〜３に関して説明したＦＥＴスイッチ１００の特徴の一部を含む。また、ＦＥＴスイッチ７００は、ソース電極７０２、ドレイン電極７０４および一体型の第１のフィールドプレート７０８を有するゲート電極７０６も含む。
また、前記ＦＥＴスイッチ７００は、第２のフィールドプレート７２４および第３のフィールドプレート７２６も含む。第２のフィールドプレート７２４は、図１および図３に示したＦＥＴスイッチ１００の第２のフィールドプレート１１０のように第１のフィールドプレート７０８上に配置されずに、ソース電極７０２上に配置され、第３のフィールドプレート７２６はドレイン電極７０４上に配置される。図示のように、第２のフィールドプレート７２４は、ソース電極７０２からゲート電極７０６側に突き出てもよい。同様に、第３のフィールドプレート７２６は、ドレイン電極７０４からゲート電極７０６側に突き出てもよい。
種々の実施形態では、ソース電極７０２上に第２のフィールドプレート７２４を配置し、ドレイン電極７０４上に第３のフィールドプレート７２６を配置することによって、ゲート−ソース領域およびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減する効果を有し得、また降伏電圧をさらに増大させ得る。また、降伏電圧のこの増大によって、ＦＥＴスイッチ７００の電力処理性能を増大させ得る。
図８は、ＦＥＴスイッチ８００のさらに別の実施形態を示す。図示のように、ＦＥＴスイッチ８００は、例えば、バリア層８１６、基板８１２上に形成されたチャネル層８１４およびこれらの上にある誘電体８１８を含むなどの、図７に関して説明したＦＥＴスイッチ７００の特徴の一部を含む。また、ＦＥＴスイッチ８００は、ソース電極８０２、ドレイン電極８０４および一体型の第１のフィールドプレート８０８を有するゲート電極８０６も含む。また、ＦＥＴスイッチ８００は、ソース電極８０２上に配置された第２のフィールドプレート８２４およびドレイン電極８０４上に配置された第３のフィールドプレート８２６を含む。
また、前記ＦＥＴスイッチ８００は、第２のフィールドプレート８２４に近接配置された第４のフィールドプレート８２８と、第３のフィールドプレート８２６に近接配置された第５のフィールドプレート８３０も含む。また、別のフィールドプレート８１０は、第１のフィールドプレート８０８に近接配置され、ソース電極８０２とドレイン電極８０４から実質的に等距離に配置されてもよい。追加のフィールドプレートを使用することによって降伏電圧をさらに増大させ、ゲート−ソースおよびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減させてもよい。
種々の実施形態では、第４のフィールドプレート８２８と第５のフィールドプレート８３０（あるいは図示されたものより更に多くのフィールドプレート）を追加することによって、本明細書で議論した他の実施形態と同様に、ゲート−ソース領域およびゲート−ドレイン領域の電界をさらに低減させる効果を有し得、降伏電圧をさらに増大させ得る。また、この降伏電圧の増大によって、ＦＥＴスイッチ８００の電力処理性能を増大させ得る。
本明細書に記載のＦＥＴスイッチをスイッチ回路の単位セルに組み込んでもよい。図９は、６つの個々のＦＥＴを含む単位セルの一例の平面図である。しかしながら、単位セルは任意の数のトランジスタを含み得ることに留意されたい。
図９に示すように、単位セル９００は、バリア層９１６上またはそれに埋め込まれた複数のゲート電極９０６、例えばゲートフィンガと、複数のドレイン電極９０４、例えばドレインフィンガと、複数のソース電極９０２、例えばソースフィンガと、を含む。単位セル９００は、ゲート電極９０６への接続用ゲートパッド９３２と、ソース電極９０２への接続用ソースパッド９４４と、ドレイン電極９０４への接続用ドレインパッド９３４と、を含んでいてもよい。ソース電極９０２は、ソース相互接続ブリッジ９４６によって相互接続されてもよく、ドレイン電極９０４は、ドレイン相互接続ブリッジ９４８によって相互接続されてもよい。種々の実施形態では、相互接続ブリッジ９４６および９４８はエアブリッジであってもよい。
個々のトランジスタの各々は、ソース電極９０２のうちの１つ、ゲート電極９０６のうちの１つおよびドレイン電極９０４のうちの１つで形成されてもよい。ゲート電極９０６は、隣接するソース電極９０２とドレイン電極９０４から実質的に等距離にある一体型の第１のフィールドプレート（図示せず）を含んでいてもよい。また、本明細書で議論するように、個々のトランジスタの各々は、第１のフィールドプレートに近接配置され、さらに、図１に示すＦＥＴスイッチ１００の構造と同様な、隣接するソース電極９０２とドレイン電極９０４から実質的に等距離にある第２のフィールドプレート９１０を含んでいてもよい。簡略化のために、図９では、２つの第２のフィールドプレート９１０だけが示されている。種々の他の実施形態では、個々のトランジスタはその代わりとして、図４〜８を参照して議論した構造の１つと同様な構造を有する。
前記単位セル９００はさらに、制御電圧との連結用制御パッド９３６を含む。該制御電圧はその後、一連の抵抗９２２経由でゲート構造９３２に供給されてもよい。
本明細書で議論するように、フィールドプレートは、浮いているかあるいはグラウンドソースに連結するように構成されてもよい。図９に示す単位セル９００では、第２のフィールドプレート９１０は、相互接続９４２経由でアースパッド９４０に連結される。アースパッド９４０は、グラウンドソースとの連結用に構成されてもよい。
種々の実施形態では、ＦＥＴスイッチと、ＦＥＴスイッチを組み込んだ単位セルとは、トリプルゲート構造が採用されてもよい。トリプルゲート構造を含む単位セル１０００の一例を図１０に示す。
図示のように、単位セル１０００は、例えば、バリア層１０１６上またはそれに埋め込まれた複数のゲート電極１００６（例えばゲートフィンガ）と、複数のドレイン電極１００４（例えばドレインフィンガ）と、複数のソース電極１００２（例えばソースフィンガ）と、を含むなど、図９に関して説明した単位セル９００の特徴の一部を含む。単位セル９００は、ゲート電極１００６への接続用ゲートパッド１０３２と、ソース電極１００２への接続用ソースパッド１０４４と、ドレイン電極１００４への接続用ドレインパッド１０３４と、を含んでいてもよい。ソース電極１００２は、ソース相互接続ブリッジ１０４６によって相互接続され、ドレイン電極１００４はドレイン相互接続ブリッジ１０４８によって相互接続されてもよい。
図示の実施形態では、隣接するソース電極１００２とドレイン電極１００４との間に単一のゲート電極１００６が含まれるのではなく、隣接するそれらの電極間に３つのゲート電極１００６が含まれる。また、それぞれのゲート電極１００６は、一体型の第１のフィールドプレート（図示せず）を含んでいてもよい。３つのゲート電極１００６の第１のフィールドプレートは、中央のゲート電極１００６が、隣接するソース電極１００２と隣接するドレイン電極１０００４とから実質的に等距離であるように、第１のフィールドプレートが互いに実質的に等距離に配置されるように構成されてもよい。また、ゲート電極１００６も互いに実質的に等距離であってもよい。
また、本明細書で議論されるように、個々のトランジスタの各々は、第１のフィールドプレートに近接配置された第２のフィールドプレート１０１０を含んでいてもよい。第２のフィールドプレート１０１０は、中央のフィールドプレート１０１０が、隣接するソース電極１００２と隣接するドレイン電極１０００４とから実質的に等距離であるように、隣接する第２のフィールドプレート１０１０から実質的に等距離にあってもよい。種々の他の実施形態では、個々のトランジスタはその代わりとして、図４〜８を参照して議論した構造の１つと同様の構造を有していてもよい。
前記単位セル１０００はさらに、制御電圧との連結用制御パッド１０３６を含む。該制御電圧はその後、相互接続１０２２経由でゲート電極１００６に供給されてもよい。
本明細書で議論したように、フィールドプレートは、浮いているかあるいはグラウンドソースに連結するように構成されてもよい。図１０に示した単位セル１０００では、第２のフィールドプレート１０１０は浮いている。他の実施形態では、第２のフィールドプレート１０１０は、図９を参照して説明した単位セル９００と同様な方法でグラウンドソースに連結されてもよい。
本明細書で記述したパッケージの実施形態は、種々の装置およびシステムに組み込まれてもよい。典型的なシステム１１００のブロック図を図１１に示す。図示のように、システム１１００は、ＲＦ電力増幅器１１３４を含む。システム１１００は、図示のように、ＲＦ電力増幅器１１３４に連結したトランシーバ１１３６を含んでいてもよい。
前記ＲＦ電力増幅器１１３４は、トランシーバ１１３６からＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を受信してもよい。ＲＦ電力増幅器１１３４は、ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）を増幅してＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）を提供してもよい。ＲＦ入力信号（ＲＦｉｎ）およびＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は共に、図１１においてそれぞれＴｘ−ＲＦｉｎおよびＴｘ−ＲＦｏｕｔで示した、送信チェーンの一部であってもよい。
前記増幅されたＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）は、ＦＥＴスイッチ１１３８に提供されてもよい。ＦＥＴスイッチ１１３８は、アンテナ構造１１４０経由でＲＦ出力信号（ＲＦｏｕｔ）の空中伝送（ＯＴＭ）を実現し得る。また、ＦＥＴスイッチ１１３８は、アンテナ構造１１４０経由でＲＦ信号を受信し、受信したＲＦ信号（Ｒｘ）を受信チェーンに沿ってトランシーバ１３３６に連結してもよい。ＦＥＴスイッチ１１３８は、本明細書で記述したように、追加のフィールドプレートを有するトランジスタを含んでゲート−ソースおよびゲート−ドレイン領域の電界を低減し、また、降伏電圧を増大させてもよい。ＦＥＴスイッチ１１３８にこれらのトランジスタを使用することによって、高電力スイッチングに伴う高ＲＦ電圧スイングに対応する性能を備えたＦＥＴスイッチ１１３８を提供し得る。
種々の実施形態では、前記アンテナ構造１１４０は、例えば、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ、あるいはＲＦ信号のＯＴＡ送受信に好適な任意の他の形式のアンテナなどの指向性アンテナおよびまたは全方向性アンテナの１つまたは複数を含んでいてもよい。
前記システム１１００は、電力増幅を含む任意のシステムであってもよい。種々の実施形態では、システム１１００は、高無線周波数電力と周波数での電力増幅に特に有用であり得る。例えば、システム１１００は、任意の１つまたは複数の陸上通信と衛星通信、およびレーダシステムに対して、そしておそらく種々の産業および医療用途において好適であり得る。レーダ用途には、軍事用レーダ、航空交通管制、航海（ナビゲーション）などが含まれ得る。
種々の実施形態では、前記システム１１００は、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、携帯電話基地局、放送ラジオまたはテレビジョン増幅システムから選択された１つであり得る。システム１１００は、高周波送受信のための電力増幅が要求される用途などの他の用途において適用可能性を見出し得る。
上記の実施形態に関して本開示を説明したが、同じ目的を達成するように意図された広範な代替およびまたは等価な方法を用いて、本開示の範囲から逸脱することなく、提示・説明した実施形態を置き換えられることは当業者には理解されるであろう。当業者であれば、本開示による実施形態は広範な実施形態で実施され得ることは容易に理解するであろう。本記述は、例示のためのものであって限定するものではないと見なされるように意図される。
Claims (20)
- ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含むトランジスタと、
前記ゲート電極に連結され、前記ソース電極と前記ドレイン電極から実質的に等距離に配置され、前記ソース電極と前記ゲート電極との間および前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界を低減するように構成された第１のフィールドプレートと、
前記第１のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極から実質的に等距離に配置され、前記ソース電極と前記ゲート電極との間および前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界をさらに低減するように構成された第２のフィールドプレートと、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記ゲート電極は、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２のフィールドプレートは、接地電圧に連結されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２のフィールドプレートは、第１のプレート部と、前記第１のプレート部から離れた第２のプレート部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第１のプレート部は前記ソース電極に連結され、前記第２のプレート部は前記ドレイン電極に連結されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
- 前記第２のフィールドプレートは、それぞれ前記トランジスタの活性領域側に折り曲げられた第１の端部と第２の端部を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置される第３のフィールドプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２のフィールドプレートは、前記ソース電極または前記ドレイン電極に連結され、前記第３のフィールドプレートは前記ソース電極または前記ドレイン電極に連結されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
- 前記トランジスタと同様に構成され、前記トランジスタに並列に接続された複数の他のトランジスタをさらに備え、前記トランジスタと前記複数の他のトランジスタは、複数のゲート電極、複数のソース電極および複数のドレイン電極で形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記ゲート電極は第１のゲート電極を含み、前記装置は、前記ソース電極および前記第１のゲート電極から実質的に等距離に配置された第２のゲート電極と、前記第１のゲート電極と前記ドレイン電極から実質的に等距離に配置された第３のゲート電極と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- 前記第２のゲート電極に連結された第３のフィールドプレートと、前記第３のゲート電極に連結された第４のフィールドプレートと、をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
- 前記第３のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記第１のゲート電極とから実質的に等距離に配置された第５のフィールドプレートと、前記第４のフィールドプレートに近接配置され、前記第１のゲート電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置された第６のフィールドプレートと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
- 前記トランジスタは、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、シュードモルフィック高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）、横方向拡散金属酸化物半導体トランジスタ（ＬＤＭＯＳ）および金属エピタキシャル半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）から構成される群から選択される電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
- ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含み、前記ゲート電極は前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置されているトランジスタと、前記ゲート電極に連結され、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置され、前記ソース電極と前記ゲート電極との間および前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界を低減するように構成された第１のフィールドプレートと、
前記ソース電極上に配置され、前記ソース電極から前記ゲート電極側に突き出し、前記ソース電極と前記ゲート電極との間の電界をさらに低減するように構成された第２のフィールドプレートと、
前記ドレイン電極上に配置され、前記ドレイン電極から前記ゲート電極側に突き出し、前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界をさらに低減させるように構成された第３のフィールドプレートと、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記第２のフィールドプレートに近接配置された第４のフィールドプレートと、前記第３のフィールドプレートに近接配置された第５のフィールドプレートと、をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
- 前記第１のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置された第４のフィールドプレートをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
- 前記トランジスタと同様に構成され、前記トランジスタに並列に接続された複数の他のトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
- ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を含むトランジスタと、前記ゲート電極に連結され、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置され、前記ソース電極と前記ゲート電極との間および前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界を低減するように構成された第１のフィールドプレートと、前記第１のフィールドプレートに近接配置され、前記ソース電極と前記ドレイン電極とから実質的に等距離に配置され、前記ソース電極と前記ゲート電極との間および前記ドレイン電極と前記ゲート電極との間の電界をさらに低減するように構成された第２のフィールドプレートと、を含むＲＦ信号選択用のスイッチと、
前記スイッチに連結された、前記ＲＦ信号を増幅させるための電力増幅器と、
を備えることを特徴とするシステム。 - 前記電力増幅器に連結され、前記増幅されたＲＦ信号の伝送を促進するように構成されたアンテナ構造をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
- 前記システムは、レーダ装置、衛星通信装置、携帯電話、基地局、放送ラジオまたはテレビジョン増幅システムであることを特徴とする請求項１８に記載のシステム。
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