化合物半导体静电保护元件制造技术

一种化合物半导体静电保护元件，包含三种类型，其中每一种类型包含一多栅栅极增强型场效晶体管。第一型中，源极电极通过至少一第一电阻与至少一栅极电极连接，而漏极电极通过至少一第二电阻与至少一栅极电极连接；第二型中，数个栅极电极中至少一个通过至少一第四电阻连接于两相邻栅极间区域；第三型中，数个栅极电极通过至少一个第七电阻连接于源极或漏极电极；上述三型化合物半导体静电保护元件中的任两个栅极电极可以一个电阻连接。本发明专利技术所提供的化合物半导体静电保护元件使用化合物半导体多栅极E‑FET取代数个串联的E‑FET二极管，因此能大幅缩小元件表面积。

Compound semiconductor electrostatic protection element

A compound semiconductor electrostatic protection element includes three types, each of which comprises a gate gate enhancement type field effect transistor. The first type, a source electrode at least a first resistor is connected with at least one through the gate electrode, and a drain electrode by at least a second resistor is connected with at least one gate electrode; type second, a plurality of gate electrodes in at least one of the at least one fourth resistor is connected between two adjacent gate area; type third. A gate electrode is connected to the source or drain electrode by at least a seventh resistor; the above three types of compound semiconductor electrostatic protection element in any two gate electrode may be a resistor is connected. Protection of electrostatic compound semiconductor device of the present invention provides compound semiconductor using multi gate E FET algebra tandem E FET diode, it can significantly reduce the surface area of element.

【技术实现步骤摘要】
化合物半导体静电保护元件
本专利技术有关一种化合物半导体元件，尤指一种具有静电保护功能的化合物半导体元件。
技术介绍
与外部连接的积体电路容易受到来自操作环境及外围设备如人体或机器所产生的静电放电（electrostaticdischarge,ESD）脉冲所破坏，一次静电放电事件可能在短短几百奈秒(ns)时间即产生瞬间的高电流或高电压脉冲，导致元件性能下降或损坏。为了保护易受破坏的积体电路免受静电放电脉冲的损害，积体电路主要元件的对外端子皆应与静电保护电路连接。化合物半导体元件已被广泛运用于射频电路市场，例如化合物半导体高电子迁移率晶体管(HEMT)开关，因其在射频波段的高性能，近年来常被应用于3G行动通讯产品中。然而缺乏良好的静电保护装置已成为高电子迁移率晶体管开关在应用上的一个主要缺点。传统上，静电保护电路是由串联二极管所构成。将单一一个增强型场效晶体管(enhancement-modeFET,E-FET)的栅极以一电阻连接到源极，可以等同于一个具有不同正向(Von_forward)及反向(Von_reverse)启动电压的二极管(以下简称为E-FET二极管)，如图7A所示：正向导通电压为小且等于E-FET的夹止电压，而反向导通电压为大且由反向栅极漏电流所导致电阻两端的电压降决定。使用不同电阻值的电阻可调整反向导通电压至某种程度，因此，一栅极与源极以一电阻相连的E-FET可用以作为静电保护元件。图7B显示顺向串联两个以上E-FET二极管时，可使正、负启动电压值(Von_p及Von_n)倍增，若两个E-FET二极管以反向相接，则正、负启动电压值皆由单一E-FET二极管的反向启动电压决定，如图7C所示。两个方向皆采用串联的E-FET二极管，则可用以调整整体的正、负启动电压值(如图7D)。考虑如图8A所示的使用E-FET二极管静电保护元件的一电路，为使静电保护元件在电路运作期间维持在关闭状态，Von_P及Von_N必须在任何时候满足下列不等式：Von_N<Vb-Va<Von_P其中Vb及Va为该电路运作时，电路两端的电压。而如图8B所示的例子，Von_P及Von_N必须在任何时候满足下列不等式：Von_N<Va<Von_P为满足上述条件，可能会需要使用多个串联的E-FET二极管，而不论正向或反向串联的E-FET二极管数目增加时，都将增加整体静电保护元件所占面积，并导致晶片尺寸增大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种使用一多栅栅极增强型场效晶体管(enhancement-modeFET,E-FET)的化合物半导体静电保护元件，其至少一栅极与源极、漏极、或两相邻栅极间区域连接。该元件所需晶片面积可比使用多个串联的单栅极E-FET二极管的静电保护元件为小。此外，该静电保护元件与使用该静电保护元件的化合物半导体电路能被整合于同一晶片上，因此能大幅缩小元件晶片尺寸。本专利技术的另一目的在于提供一种使用一多栅栅极E-FET的化合物半导体静电保护元件，其至少一栅极通过一电阻连接于另一栅极，其中该另一栅极以另一电阻与源极、漏极或两相邻栅极间区域连接，使输入的射频信号能被分配到以电阻相连的两个栅极上，因此能降低每一栅极上的射频电压幅度，并能改进静电保护元件的线性特性。为达上述目的，本专利技术提供一种化合物半导静电保护元件，其包含三种设计，其中第一型化合物半导静电保护元件包含一多栅栅极E-FET、至少一第一电阻以及至少一第二电阻，多栅栅极E-FET包括一源极电极、一漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极，其中源极电极通过第一电阻与栅极电极中的至少一个连接，而漏极电极通过第二电阻与栅极电极中的至少一个连接。前述的第一型化合物半导静电保护元件可进一步包含至少一第三电阻，连接于数个栅极电极中的两个，一栅极电极能通过该第三电阻连接于另一个直接或间接连接于源极电极或漏极电极的栅极电极，使该栅极电极也能因此直接或间接连接于源极电极或漏极电极。本专利技术所提供的第二型化合物半导静电保护元件包含一多栅栅极E-FET以及至少一第四电阻，多栅栅极E-FET包括一源极电极、一漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极，其中栅极电极中至少一个通过至少一个第四电阻连接于两相邻栅极间区域。前述的第二型化合物半导静电保护元件可进一步包含至少一第五电阻，使该栅极电极中的至少一个通过至少一第五电阻连接于源极电极或漏极电极。前述的第二型化合物半导静电保护元件可进一步包含至少一第六电阻，连接于数个栅极电极中的两个，第六电阻的功能与前述的第三电阻相同：一栅极电极能通过该第六电阻连接于另一个直接或间接连接于源极电极、漏极电极或两相邻栅极间区域的栅极电极，使该栅极电极也能因此直接或间接连接于源极电极、漏极电极或两相邻栅极间区域。本专利技术所提供的第三型化合物半导静电保护元件包含一多栅栅极E-FET、至少一第七电阻以及至少一第八电阻，多栅栅极E-FET包括一源极电极、一漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极，其中数个栅极电极通过至少一个第七电阻连接于源极电极或漏极电极，第八电阻的功能与前述的第三电阻相同：一栅极电极能通过该第八电阻连接于另一个直接或间接连接于源极电极、漏极电极或两相邻栅极间区域的栅极电极，使该栅极电极也能因此直接或间接连接于源极电极、漏极电极或两相邻栅极间区域。于实施时，前述多栅栅极E-FET为一砷化镓(GaAs)场效晶体管。于实施时，前述砷化镓多栅栅极E-FET为一高电子迁移率场效晶体管(HEMT)或一伪晶型高电子迁移率场效晶体管(pHEMT)。于实施时，前述多栅栅极E-FET为一氮化镓(GaN)场效晶体管。于实施时，前述多栅栅极E-FET的源极电极以与漏极电极为多指型电极，彼此交叉相邻，而前述数个栅极电极为设置于源极与漏极多指型电极间彼此交叉相邻的多指型电极。于实施时，前述多栅栅极E-FET的源极电极以与漏极电极为多指型电极，彼此交叉相邻，而前述数个栅极电极为设置于源极与漏极多指型电极间的曲折型电极。于实施时，前述多栅栅极E-FET的每一个栅极电极的宽度介于0.1至10mm之间。于实施时，前述第一电阻及第二电阻的电阻值为介于2×102至2×104欧姆之间。为对于本专利技术的特点与作用能有更深入的了解，兹借实施例配合图式详述于后。附图说明图1A至1E为本专利技术所提供的第一型化合物半导体静电保护元件的数种实施例的电路图。图2A至2D为本专利技术所提供的第1A至1C图所示电路的实施例的俯视示意图。图3A至3N为应用本专利技术所提供的第二型化合物半导体静电保护元件的数种实施例的电路图。图4A至4K为选自本专利技术所提供的图3A至3N所示电路的实施例的俯视示意图。图5A至5C分别为应用本专利技术所提供的第三型化合物半导体静电保护元件的数种实施例的电路图。图6A至6C为本专利技术所提供的图5A至5C所示电路的实施例的俯视示意图。图7A至7D为先前技术中的一使用E-FET二极管的静电保护元件及其I-V曲线示意图。图8A及8B使用E-FET二极管的静电保护元件的电路示意图。其中：S源极电极D漏极电极G1-G4栅极电极G1a-G4a,G1b,G2b电极垫C1-C3栅极间区域的接点多栅栅极晶体管110第一电阻120第二电阻130,131第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化合物半导体静电保护元件，其特征在于，包括：一个多栅栅极增强型场效晶体管，其包括一个源极电极、一个漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极；至少一个第一电阻，通过该第一电阻使该源极电极与该栅极电极中的至少一个连接；以及至少一个第二电阻，通过该第二电阻使该漏极电极与该栅极电极中的至少一个连接，其中该栅极电极中的两个以一个第三电阻连接，且该第三电阻的电阻值为介于2×10

【技术特征摘要】
2012.12.31 US 13/731,9771.一种化合物半导体静电保护元件，其特征在于，包括：一个多栅栅极增强型场效晶体管，其包括一个源极电极、一个漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极；至少一个第一电阻，通过该第一电阻使该源极电极与该栅极电极中的至少一个连接；以及至少一个第二电阻，通过该第二电阻使该漏极电极与该栅极电极中的至少一个连接，其中该栅极电极中的两个以一个第三电阻连接，且该第三电阻的电阻值为介于2×102至2×104欧姆之间。2.如权利要求1所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一砷化镓场效晶体管。3.如权利要求2所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一个高电子迁移率场效晶体管或一个伪晶型高电子迁移率场效晶体管。4.如权利要求1所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一个氮化镓场效晶体管。5.如权利要求1所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该第一电阻的电阻值为介于2×102至2×104欧姆之间。6.一种化合物半导体静电保护元件，其特征在于，包括：一个多栅栅极增强型场效晶体管，其包括一个源极电极、一个漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极；至少一个第一电阻，通过该第一电阻使该源极电极与该栅极电极中的至少一个连接；以及至少一个第二电阻，通过该第二电阻使该漏极电极与该栅极电极中的至少一个连接，其中该源极电极以及该漏极电极为多指型电极，彼此交叉相邻，而数个栅极电极为设置于源极与漏极多指型电极间的曲折型电极。7.如权利要求6所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一个砷化镓场效晶体管。8.如权利要求7所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一个高电子迁移率场效晶体管或一个伪晶型高电子迁移率场效晶体管。9.如权利要求6所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该多栅栅极增强型场效晶体管为一个氮化镓场效晶体管。10.如权利要求6所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该第一电阻的电阻值为介于2×102至2×104欧姆之间。11.一种化合物半导体静电保护元件，其特征在于，包括：一个多栅栅极增强型场效晶体管，其包括一个源极电极、一个漏极电极以及数个位于源极电极与漏极电极间的栅极电极；以及至少一个第四电阻，通过该第四电阻使该栅极电极中的至少一个与两相邻栅极电极间的栅极间区域连接，其中数个栅极电极中的两个以一个第六电阻连接。12.如权利要求11所述的化合物半导体静电保护元件，其特征在于，该第六电阻的电阻值为介于2×102至2×104欧姆...

【专利技术属性】
技术研发人员：高谷信一郎，锺荣涛，王志伟，苑承刚，刘世明，
申请(专利权)人：稳懋半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71