JPH0212972A - デユアルゲートガリウム砒素電力用金属半導体電界効果トランジスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無線周波（ＲＦ）電力用モジュールに関し、
特に、電力用金属半導体効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥ
Ｔｓ）に関する。

〔従来の技術〕

電力用ＭＥＳＦＥＴは、しばしば、携帯用セルラー無線
送信機において用いられている。しかし残念ながら、こ
れらのＭＥＳＦＥＴｓの適用可能領域は逆方向降伏電圧
の起こるポイントまでのわずかの範囲内に（すなわち、
ドレイン電流のリニア領域内）存在している。ドレイン
電圧が逆方向の降伏電圧点を過ぎて増大する時には、ド
レイン電流、そして、結果的には電力量（パワー）は送
信機内において急速に増大する。従って、ＭＥＳＦＥＴ
における逆方向降伏電圧を高くすればするほど、送信機
に必要なバッテリーやヒートシンクの大きさが減少でき
るので、送信機の効率はそれだけ向上するであろう。必
要とされるバッテリーの大きさ（サイズ）は、ドレイン
電流の減少によって、減少することができ、かつヒート
シンクも消費電力の減少によって大きさが減少できるで
あろう。

先行技術としての単一のゲートを用いる電力用ＭＥＳＦ
ＥＴは、多くの応用面に対して、逆方向降伏電圧の点で
不適当、不充分な値を与えている。

例えば、ゲート電圧が０■でドレイン電流が１２ｍＡの
時、全ゲート幅（ｔｏｔａｆｆｉ　　ｇａｔｅｗｉｄｔ
ｈ）が１２ｍｍの４つのセル構造を有する先行技術とし
てのデバイスは、逆方向降伏電圧健凶はわずかに約２４
Ｖである。もつと高い逆方向降伏電圧を与える新しい電
力用ＭＥＳＦＥＴがより小型でより高効率の無線送信機
を製作するためには必要とされるわけである。

発明の要約 本発明の目的の１つは１つの新しい、改良されたガリウ
ム砒素電力用ＭＥＳＦＥＴを提供することであって、先
行技術としてデバイスに対して逆方向降伏電圧の点で大
きな増加をもたらすデュアルゲート構造を利用すること
にある。

より小型で、より高効率の携帯用セルラー無線送信機を
製作することを可能とする新しい、かつ改善されたガリ
ウム砒素電力用ＭＥＳＰＩＦ、Ｔを提供することが本発
明の別の目的である。

本発明のこれらの、そして他の目的及び利点は、第１の
ゲートによって部分的に囲まれたソースと、第１のゲー
トを部分的に囲む第２のゲートと、第２のゲートに並列
配置されたドレイン領域と、及び第１のゲートのまわり
でそのものを包むことによって第２のゲートをソース領
域へ結合する短絡ブロック（ｓｈｏｒｔｉｎｇ　　ｂｌ
ｏｃｋ）とによって構成された電力用ＭＥＳＦＥＴチッ
プによって達成されている。本発明の変更、改良はマル
チセル、マルチフィンガーＭＥＳＦＥＴｓを用いること
である。

上記の目的及び利点は添付した明細書及び図面を考慮す
ることで５業技術者にとって明瞭なものとなるであろう
。

発明の概要 本発明は、第１のゲートによって囲まれたソース領域と
、第１のゲートを取り囲む第２のゲートと、前記第２の
ゲートへ並列配置されたドレイン領域と、及び第２のゲ
ートをソース領域へ結合する短絡用バー（ｓ　ｈ　Ｎ　
ｉ　ｎ　ｇ　　ｂ　ａ　ｒ　）とから構成されるデュア
ルゲートガリウム砒素電力用ＭＥＳＦＥＴチップに関す
る。この組み合わせ構成は、マルチフィンガーに応用さ
れて用いられており、先行技術としてのデバイスよりも
実質的に高い逆方向降伏電圧を与えている。

望ましい実施例の説明 第１図を詳細に参照すると、半導体チップ１０上におい
て、セル１２．１４．１６及び１８が図示されている。

半導体チップ１０は、例えば、無線送信機のようなより
高い周波数応用に対して適用される場合には、ガリウム
砒素を用いて構成されることが非常に多い。（もつとも
普通のことである。）各々のセル１２．１４．１６及び
１８はマルチフィンガー電力用ＭＥＳＦＥＴである。点
線部分２２，２４．及び２６はセル間の分離帯（５ｅｐ
ａｒａｔｏｒ）を図示している。

第２図を詳細に参照すると、セル１２の分解組み立て図
が、もつとより容易に区別可能な部分（部品）（ｃｏｍ
ｐｏｎｅｎｔｓ）でもって図示されている。セル１２は
、ソースプローブパッド（ｐｒｏｂｅ　　ｐａｄ）３２
、ドレインプローブパッド３４及びゲートプローブパッ
ド３６を保有している。

ドレイン列（ｃ　ｏ　ｌ　ｕｍｎ）　　３８はドレイン
４２．４４，４６．４Ｂ、及び５０へ接続されている。

ドレイン４２．４４．４６．４８及び５０はドレインフ
ィンガーとしてしばしば呼ばれている。

ソースプローブパッド３２はソース５１，５２゜５４．
５６．５８及び６０へ接続されている。ソースプローブ
パッド３２及び従って、ソース５１゜５２．５４．５６
．５８及び６０はしばしば接地電位へ接続されている。

ゲート列（ｃｏｆｕｍｎ）６６はゲートプローブパッド
３６へ接続されている。ゲートフィンガー７０．７１．
７２．７３．７４，７５．７６゜７７．７８及び７９は
ゲート列６６へ接続されている。ゲートフィンガー７１
及び７２はソース５２に対する第１のゲートを形成し、
ゲートフィンガー７３及び７４はソース５４に対する第
１のゲートを形成し、ゲートフィンガー７５及び７６は
ソース５６に対する第１のゲートを形成し、ゲートフィ
ンガー７７及び７８はソース５８に対する第１のゲート
を形成している。ゲートフィンガー７０はソース５１に
対する第１のゲートを形成しかつゲートフィンガー７９
はソース６０に対する第１のゲートを形成している。

ゲートフィンガー８０はゲートフィンガー７０とドレイ
ン４２との間に配置され、ゲートフィンガー８１はドレ
イン４２とゲートフィンガー７１との間に配置され、ゲ
ートフィンガー８２はゲートフィンガー７２とドレイン
４４との間に配置され、ゲートフィンガー８３はドレイ
ン４４とゲートフィンガー７３との間に配置され、ゲー
トフィンガー８４はゲートフィンガー７４とドレイン４
６との間に配置され、ゲートフィンガー８５はドレイン
４６とゲートフィンガー７５との間に配置され、ゲート
フィンガー８６はゲートフィンガー７６とドレイン４８
との間に配置され、ゲートフィンガー８７はドレイン４
８とゲートフィンガー７７との間に配置され、ゲートフ
ィンガー８８はゲートフィンガー７８とドレイン５０と
の間に配置され、かつゲートフィンガー８９はドレイン
５０とゲートフィンガー７９との間に配置されている。

ゲートフィンガー８１と８２はソース５２に対する第２
のゲートを形成し、ゲートフィンガー８３と８４はソー
ス５４に対する第２のゲートを形成し、ゲートフィンガ
ー８５と８６はソース５６に対する第２のゲートを形成
し、ゲートフィンガー８７と８８はソース５８に対する
第２のゲートを形成している。ゲートフィンガー８０は
ソース５１に対する第２のゲートを形成し、かつゲート
フィンガー８９はソース６０に対する第２のゲートを形
成している。

ショート用バー（短絡棒）９０はゲートフィンガー７０
のまわりを包むことよってゲート８０をソース５１へ接
続し、ショート用バー（短絡棒）９１はゲートフィンガ
ー７１と７２のまわりを包むことによってゲートフィン
ガー８１と８２をソース５２へ接続し、ショート用バー
（短絡棒）９２はゲートフィンガー７３及び７４のまわ
りを包むことによってゲートフィンガー８３及び８４を
ソース５４へ接続し、ショート用バー（短絡棒）９３は
ゲートフィンガー７５及び７６のまわりを包むことによ
ってゲートフィンガー８５及び８６をソース５６へ結合
、ショート用バー（短絡棒）９４はゲートフィンガー７
７及び７８のまわりを包むことによってゲートフィンガ
ー８７及び８８ヲソース５８へ接続し、かつショート用
バー（短！棒）９５はゲートフィンガー７９のまわりを
包むことによってゲートフィンガー８９をソース６０へ
接続している。

第１図のセル１４．１６及び１日の詳細は第２図におけ
るセル１２の記載内容と同様である。しかしながら様々
な数のゲート、ドレイン及びソースがマルチフィンガー
セルにおいて用いられうるセルチップが図示されている
が、異なった数のセルを用いても差し支えない。

デュアルゲート電力用ＭＥＳＦＥＴと第１図のショート
用バー（ｓｈｏｒｔｉｎｇ　　ｂａｒｓ）を用いること
によって、逆方向降伏電圧における大きな増加が達成さ
れている。例えば、ゲート電圧がＯｖで、かつドレイン
電流が１２ｍＡの時、全ゲート幅（ｔｏｔａｌ　　ｇａ
ｔｅ　　ｗｉｄｔｈ）１２ｍｍを有する第１図の４つの
セル構造は約４３Ｖの逆方向降伏電圧を具備している。

この逆方向降伏電圧の値は、同様のサイズで設計された
従来技術としてのデバイスで達成された逆方向降伏電圧
のほぼ２倍となっている。

本発明の特定の実施例について図示され、記載されてき
たが、さらにこれ以上の変更及び改良も５業技術者にと
って浮かんでくるであろう。我々は、従って、この発明
が開示された特定の形に限定されるものではなく、しか
も本発明の精神と展望の範囲を脱することのないすべて
の変更、改良を網罹するものであると意図しているとい
うことを理解されることを望むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例としての４つのセルの電力用
ＭＥＳＦＥＴ半導体チップの断面構造図を図示している
。 第２図は、第１図の第１のセルの分解組み立て図を図示
している。 第１図において、 １０は半導体チップ、１２．１４．１６及び１８はセル
、２２，２４．２６はセル間分離帯特許出願人　モトロ
ーラ・インコーポレーテツド代理人　弁理士　玉　蟲　
久五部 Ｆ’ＩＣ！。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ソース領域と、前記ソース領域を部分的に囲む第１
   のゲートと、前記第１のゲートを部分的に囲む第２のゲ
   ートと、前記第２のゲートへ近接して並列するドレイン
   領域と、前記第１のゲートのまわりを包むことによつて
   前記ソースへ前記第２のゲートを結合するショート用バ
   ーとを含むことを特徴とする電力用金属半導体電界効果
   トランジスタチップ。 ２、前記電力用ＭＥＳＦＥＴチップがガリウム砒素によ
   つて構成されていることを特徴とする前記請求項１に記
   載の電力用ＭＥＳＦＥＴチップ。 ３、１つのソースプローブパッドに共通に接続された複
   数のソース領域と、複数の第１のゲートの１つは前記複
   数のソース領域の各々を部分的に囲むように配置され１
   つのゲートプローブパッドに共通に接続された複数の前
   記第１のゲートと、複数の第２のゲートの１つは、前記
   複数の第１のゲートの各々を部分的に囲むように配置さ
   れ、外付け部品に結合できる前記複数の第２のゲートと
   、複数の前記ドレイン領域の１つは前記複数の第２のゲ
   ートの各々へ並列配置され１つのドレインプローブパッ
   ドに共通に接続された前記複数のドレイン領域と、前記
   複数の第１のゲートの各々のまわりを包むことによつて
   前記複数の第２のゲートの１つを、 前記複数のソース領域へ接続する複数のショート用バー
   、とから構成されたことを特徴とするマルチフィンガー
   電力用ＭＥＳＦＥＴチップ。