JP6356337B2 - 半導体装置および複合型半導体装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図4に基づいて説明する。
(フィンガー)
1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4の各々は、横型電界効果トランジスタ20がノーマリーオフ型であるため、ノーマリーオフ型の小さな電界効果トランジスタであり、ゲート電極(G)と、ドレイン電極(D)と、ソース電極(S)とを備えている。横型電界効果トランジスタ20は、このフィンガーと呼ばれる小さな電界効果トランジスタの集合体(ブロック)を備えている。なお、フィンガーの個数nは、電流容量によって数千〜数万であり、数千〜数万個のフィンガーの集合体(ブロック)を構成するのが一般的である。
(ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタのゲート端子)
ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20のゲート端子7は、1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4のゲート電極(G)に接続される。ゲート端子7と1番目のフィンガー1のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9が存在し、ゲート端子7と2番目のフィンガー2のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9と第2配線抵抗10とが直列に存在し、ゲート端子7と3番目のフィンガー3のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9と第2配線抵抗10と第3配線抵抗11とが直列に存在し、ゲート端子7とn番目のフィンガー4のゲート電極(G)との配線にはn個の第1〜第n配線抵抗(第1配線抵抗9・第2配線抵抗10・第3配線抵抗11・・・第n配線抵抗12)が直列に存在する。
(ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタのドレイン端子およびソース端子)
1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4のドレイン電極(D)は、ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20のドレイン端子6に接続される。一方、1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4のソース電極(S)は、ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20のソース端子8に接続される。
(ツェナーダイオード)
ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20には、その耐圧以上の電圧が印加される場合があり、このような場合においてブレイクダウンを防ぐために、ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20はツェナーダイオード5を備えている。ツェナーダイオード5のアノード電極(A)はソース端子8に接続されており、カソード電極(C)はドレイン端子6に接続されている。ツェナーダイオード5は、上述した配線抵抗の影響が小さいため、ゲート端子7から1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4よりも遠くに配置されている。すなわち、ツェナーダイオード5よりも1番目〜n番目のフィンガー1・2・3・・・4がゲート端子7の近くに配置されている。
(評価回路)
図2は、図1に図示したノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20の動作を評価する評価回路の概略構成を示す回路図である。
(ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタの動作について)
図3は、図1に図示した横型電界効果トランジスタ20の動作タイミングを示す図である。
(横型電界効果トランジスタの配置)
図4は、図1に図示した横型電界効果トランジスタ20をゲート端子7が形成されている面方向から見た図である。
次に、図5および図6に基づいて、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態においては、横型電界効果トランジスタ30がノーマリーオン型である点において実施の形態1とは異なり、その他については実施の形態1において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
(フィンガー)
1番目〜n番目のフィンガー21・22・23・・・24の各々は、横型電界効果トランジスタ30がノーマリーオン型であるため、ノーマリーオン型の小さな電界効果トランジスタであり、ゲート電極(G)と、ドレイン電極(D)と、ソース電極(S)とを備えている。
(ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタのゲート端子)
ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタ30のゲート端子7は、1番目〜n番目のフィンガー21・22・23・・・24のゲート電極(G)に接続される。ゲート端子7と1番目のフィンガー21のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9が存在し、ゲート端子7と2番目のフィンガー22のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9と第2配線抵抗10とが直列に存在し、ゲート端子7と3番目のフィンガー23のゲート電極(G)との配線には第1配線抵抗9と第2配線抵抗10と第3配線抵抗11とが直列に存在し、ゲート端子7とn番目のフィンガー24のゲート電極(G)との配線にはn個の第1〜第n配線抵抗(第1配線抵抗9・第2配線抵抗10・第3配線抵抗11・・・第n配線抵抗12)が直列に存在する。
(ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタのドレイン端子およびソース端子)
1番目〜n番目のフィンガー21・22・23・・・24のドレイン電極(D)は、ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタ30のドレイン端子6に接続される。一方、1番目〜n番目のフィンガー21・22・23・・・24のソース電極(S)は、ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタ30のソース端子8に接続される。
(ノーマリーオン型の横型電界効果トランジスタの動作について)
図6は、図5に図示した横型電界効果トランジスタ30の動作タイミングを示す図である。
次に、図7に基づいて、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態においては、複合型半導体装置40は、ノーマリーオフ型の横型電界効果トランジスタ20と、ノーマリーオン型電界効果トランジスタ31とを備えている点において実施の形態1とは異なり、その他については実施の形態1において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態1の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図8に基づいて、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態においては、複合型半導体装置50がパッケージ化された複合型半導体装置である点において実施の形態3とは異なり、その他については実施の形態3において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態3の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
本発明の態様1における半導体装置は、ノーマリーオフまたは、ノーマリーオン型電界効果トランジスタを複数含み、ゲート端子、ドレイン端子およびソース端子を備えた半導体装置であって、上記電界効果トランジスタの各々における、ゲート電極は上記ゲート端子に、ドレイン電極は上記ドレイン端子に、ソース電極は上記ソース端子にそれぞれ接続され、アノード電極が上記ソース端子に、カソード電極が上記ドレイン端子にそれぞれ接続されたツェナーダイオードを備え、上記電界効果トランジスタの各々は、上記ゲート端子から順に遠くなるように配置されブロックを形成し、上記ツェナーダイオードよりも上記ブロックが上記ゲート端子の近くに配置されていることを特徴としている。
2 2番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
3 3番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
4 n番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
5 ツェナーダイオード
6 ドレイン端子
7 ゲート端子
8 ソース端子
9 第1配線抵抗
10 第2配線抵抗
11 第3配線抵抗
12 第n配線抵抗
13 パルスジェネレータ
14 終端抵抗
15 負荷抵抗
16 電源
17 ブロック
20 横型電界効果トランジスタ(半導体装置)
21 1番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
22 2番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
23 3番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
24 n番目のフィンガー(電界効果トランジスタ)
30 横型電界効果トランジスタ(半導体装置)
31 ノーマリーオン型電界効果トランジスタ
32 ドレイン端子
33 ゲート端子
34 ソース端子
40 複合型半導体装置
41 ダイパッド
45 第1ワイヤー
46 第2ワイヤー
47 第3ワイヤー
48 第4ワイヤー
49 パッケージ
50 複合型半導体装置
A アノード電極
C カソード電極
Claims (5)
- ノーマリーオフまたは、ノーマリーオン型電界効果トランジスタを複数含み、ゲート端子、ドレイン端子およびソース端子を備えた半導体装置であって、
上記電界効果トランジスタの各々における、ゲート電極は上記ゲート端子に、ドレイン電極は上記ドレイン端子に、ソース電極は上記ソース端子にそれぞれ接続され、
アノード電極が上記ソース端子に、カソード電極が上記ドレイン端子にそれぞれ接続されたツェナーダイオードを備え、
上記電界効果トランジスタの各々は、上記ゲート端子から順に遠くなるように配置されブロックを形成し、
上記ツェナーダイオードよりも上記ブロックが上記ゲート端子の近くに配置されていることを特徴とする半導体装置。 - 上記ツェナーダイオードは一方の端部に備えられており、
上記ゲート端子は、上記一方の端部と反対側の他方の端部に備えられており
上記ツェナーダイオードと上記ゲート端子との間の第1方向の長さが、上記第1方向と直交する第2方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 上記電界効果トランジスタの各々はノーマリーオフ型電界効果トランジスタであり、
上記ゲート端子と、上記ドレイン端子および上記ソース端子の何れか一方とは、第1同一面に形成されており、
上記ドレイン端子および上記ソース端子の他方は、上記第1同一面の裏面に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置と、
ゲート電極、ドレイン電極およびソース電極を有するノーマリーオン型電界効果トランジスタと、
第2ゲート端子、第2ドレイン端子および第2ソース端子と、を備えており、
上記第2ドレイン端子は上記ノーマリーオン型電界効果トランジスタのドレイン電極に、上記第2ソース端子は上記ノーマリーオン型電界効果トランジスタのゲート電極および上記半導体装置のソース端子に、上記第2ゲート端子は上記半導体装置のゲート端子に、上記ノーマリーオン型電界効果トランジスタのソース電極は上記半導体装置のドレイン端子に、それぞれ接続されていることを特徴とする複合型半導体装置。 - 上記ノーマリーオン型電界効果トランジスタは、GaNまたはSiCからなる半導体層を備えていることを特徴とする請求項4に記載の複合型半導体装置。
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