JP5684850B2 - 化合物半導体esd保護装置 - Google Patents
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Description
Von_N<Vb−Va<Von_P
ここで、VbおよびVaは、動作中の該回路の2つの端子における電圧である。図8Bに示す事例の場合には、Von_PおよびVon_Nは、いかなる場合であっても、以下の式を満たさなければならない。
Von_N<Va<Von_P
図1A〜図1Eは、本発明によって提供される第一のタイプの化合物半導体ESD保護装置の実施形態を示す回路図である。第一のタイプの化合物半導体ESD保護装置は、2つのダイオードが反対方向に接続された回路と等価である。第一のタイプの化合物半導体ESD保護装置は、マルチゲートE−FET(100〜102)と、少なくとも1つの第1の抵抗110と、少なくとも1つの第2の抵抗120とを備えている。該マルチゲートE−FETは、ソース電極Sと、ドレイン電極Dと、該ソース電極とドレイン電極との間に設けられた複数のゲート電極(G1〜G4)とを備えている。ソース電極Sは、少なくとも1つの第1の抵抗110を介して、該複数のゲート電極のうちの少なくとも1つに接続され、また、該ドレイン電極は、少なくとも1つの第2の抵抗120を介して、該複数のゲート電極のうちの少なくとも1つに接続されている。これらの実施形態において、第一のタイプの化合物半導体ESD保護装置は、2つのゲート電極を接続するための1つ以上の第3の抵抗(130〜131)をさらに含むことができる。本願明細書に記載されている任意の2つの物体の電気的接続は、直接接続および間接接続を含み、例えば、ゲート電極は、第1の抵抗によって直接的に、または、第1の抵抗によって、該ソース電極に直接接続されている別のゲート電極に接続することによって間接的に、該ソース電極に電気的に接続することができる。
図3A〜図3Nは、本発明によって提供される第二のタイプの化合物半導体ESD保護装置の実施形態を示す回路図である。各図の底部には、ダイオードの等価回路が示されている。第二のタイプの化合物半導体ESD保護装置は、マルチゲートE−FET(100〜102)と、少なくとも1つの第4の抵抗(140〜143)とを備えている。そのマルチゲートE−FETは、ソース電極Sと、ドレイン電極Dと、ソース電極Sとドレイン電極Dとの間に設けられた複数のゲート電極(G1〜G4)とを備えている。該複数のゲート電極のうちの少なくとも1つは、該少なくとも1つの第4の抵抗を介して、隣接する2つのゲート電極間のゲート間領域のうちの少なくとも1つに接続されている。これらの実施形態において、第二のタイプのESD化合物半導体保護装置は、該複数のゲート電極のうちの少なくとも1つを該ソース電極またはドレイン電極に接続する1つ以上の第5の抵抗(150および151)をさらに含むことができる。また、第二のタイプのESD化合物半導体保護装置は、2つのゲート電極を接続する1つ以上の第6の抵抗(160および161)をさらに含むことができ、その結果、ゲート電極を、該1つ以上の第6の抵抗および第4または第5の抵抗を介して、該ソース電極、該ドレイン電極、または、隣接する2つのゲート電極間のゲート間領域に間接的に接続することができる。
図5A〜図5Cは、本発明によって提供される第三のタイプの化合物半導体ESD保護装置の実施形態を示す回路図である。第三のタイプの化合物半導体ESD保護装置は、マルチゲートE−FET(100〜102)と、少なくとも1つの第7の抵抗170と、少なくとも1つの第8の抵抗(180〜182)とを備えている。該マルチゲートE−FETは、ソース電極Sと、ドレイン電極Dと、該ソース電極とドレイン電極との間に設けられた複数のゲート電極(G1〜G4)とを備えている。該複数のゲート電極は、該少なくとも1つの第7の抵抗を介して、該ソース電極またはドレイン電極に接続されている。一方向に接続されたゲート電極を有する該マルチゲートE−FETは、単一のダイオードとして動作する。該1つ以上の第8の抵抗(180〜182)の各々は、2つのゲート電極間に接続されているため、該ゲート電極は、該1つ以上の第8の抵抗および第7の抵抗を介して、該ソース電極またはドレイン電極に間接的に接続することができる。図5A〜図5Cに示す実施形態において、ゲート電極G1は、第7の抵抗170を介してソース電極Sに接続され、また、他のゲート電極は、1つ以上の第8の抵抗を介してゲート電極G1に接続されている。
1.本発明によって提供される化合物半導体ESD保護装置は、直列接続された化合物半導体シングルゲートE−FETダイオードの代わりに、化合物半導体マルチゲートE−FETを用いる。そのため、装置全体をより小さく形成することができる。
2.本発明によって提供される化合物半導体ESD保護装置は、化合物半導体マルチゲートE−FETを用いるため、E−FETと、そのためのESD保護回路とを備える回路を、同じチップ上に集積することができる。オンチップESD保護回路を用いることにより、その集積回路のサイズを大幅に小さくすることができ、また、その製造プロセスを著しく簡単にすることができる。
3.本発明によって提供される化合物半導体ESD保護装置の一形態では、ある抵抗によって別のゲート電極に接続された少なくとも1つのゲートが、別の抵抗によってソース電極、ドレイン電極、または2つの隣接するゲート電極間のゲート間領域に接続されている化合物半導体マルチゲートE−FETを用いる。その入力RF信号は、該抵抗に接続された2つのゲート電極に分割される。その結果として、各ゲート電極のRF電圧振幅が低減され、該ESD保護装置全体の線形性が向上する。
140 第4の抵抗
150 第5の抵抗
151 第5の抵抗
C1 接続ノード
D ドレイン電極
G1 ゲート電極
G2 ゲート電極
G3 ゲート電極
S ソース電極
Claims (31)
- ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた複数のゲート電極とを備える化合物半導体マルチゲートエンハンスメント型電界効果トランジスタ(E−FET)と、
前記ソース電極が、それを介して前記複数のゲート電極のうちの少なくとも1つである第1のゲート電極に接続され、且つ該第1のゲート電極に流れる逆方向ゲート漏れ電流により電圧降下を引き起こして、ターンオン電圧を調節する少なくとも1つの第1の抵抗と、
前記ドレイン電極が、それを介して前記複数のゲート電極のうちの少なくとも他の1つである第2のゲート電極に接続され、且つ該第2のゲート電極に流れる逆方向ゲート漏れ電流により電圧降下を引き起こして、ターンオン電圧を調節する少なくとも1つの第2の抵抗と、
を備える化合物半導体静電放電(ESD)保護装置。 - 前記複数のゲート電極のうちの2つのゲート電極が、第3の抵抗によって接続される、請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第3の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項2に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、GaAs FETである請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、高電子移動度トランジスタ(HEMT)または擬似格子整合型高電子移動度トランジスタ(pHEMT)である請求項4に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、GaN FETである請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記ソース電極およびドレイン電極は、互い違いに配置されたマルチフィンガ電極であり、前記複数のゲート電極は、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられたマルチフィンガ電極である、請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記ソース電極およびドレイン電極は、互い違いに配置されたマルチフィンガ電極であり、前記複数のゲート電極は、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた蛇行ゲート電極である、請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記複数のゲート電極の各ゲート電極の幅は、0.1mm〜10mmである、請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第1および第2の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項1に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた複数のゲート電極とを備える化合物半導体マルチゲートエンハンスメント型電界効果トランジスタ(E−FET)と、
前記複数のゲート電極のうちの少なくとも1つである第3のゲート電極が、隣接する2つのゲート電極間のゲート間領域のうちの少なくとも1つにそれを介して接続され、且つ該第3のゲート電極に流れる逆方向ゲート漏れ電流により電圧降下を引き起こして、ターンオン電圧を調節する少なくとも1つの第4の抵抗と、
を備える化合物半導体静電放電(ESD)保護装置。 - 前記複数のゲート電極のうちの少なくとも1つのゲート電極は、少なくとも1つの第5の抵抗を介して前記ソース電極またはドレイン電極に接続される、請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第5の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項12に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記複数のゲート電極のうちの2つのゲート電極が、第6の抵抗によって接続される請求項12に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第6の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項14に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記複数のゲート電極のうちの2つのゲート電極が、第6の抵抗によって接続される請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第6の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項16に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、GaAs FETである請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、高電子移動度トランジスタ(HEMT)または擬似格子整合型高電子移動度トランジスタ(pHEMT)である請求項18に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、GaN FETである請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記ソース電極およびドレイン電極は、互い違いに配置されたマルチフィンガ電極であり、前記複数のゲート電極は、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた蛇行ゲート電極である、請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記複数のゲート電極の各ゲート電極の幅は、0.1mm〜10mmである、請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第4の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項11に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた複数のゲート電極とを備える化合物半導体マルチゲートエンハンスメント型電界効果トランジスタ(E−FET)と、
前記複数のゲート電極のうちの少なくとも1つである第4のゲート電極が、それを介して前記ソース電極またはドレイン電極に接続され、且つ該第4のゲート電極に流れる逆方向ゲート漏れ電流により電圧降下を引き起こして、ターンオン電圧を調節する少なくとも1つの第7の抵抗とを備え、
前記第4のゲート電極と、前記複数のゲート電極のうちの少なくとも他の1つのゲート電極とが第8の抵抗によって接続される化合物半導体静電放電(ESD)保護装置。 - 前記マルチゲートE−FETは、GaAs FETである請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、高電子移動度トランジスタ(HEMT)または擬似格子整合型高電子移動度トランジスタ(pHEMT)である請求項25に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記マルチゲートE−FETは、GaN FETである請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記ソース電極およびドレイン電極は、互い違いに配置されたマルチフィンガ電極であり、前記複数のゲート電極は、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられたマルチフィンガ電極である、請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記ソース電極およびドレイン電極は、互い違いに配置されたマルチフィンガ電極であり、前記複数のゲート電極は、前記ソース電極とドレイン電極との間に設けられた蛇行ゲート電極である、請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 前記複数のゲート電極の各ゲート電極の幅は、0.1mm〜10mmである請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
- 第7および第8の抵抗の抵抗値は、2×102〜2×104オームである、請求項24に記載の化合物半導体ESD保護装置。
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