化合物半導體靜電保護元件的制作方法

化合物半導體靜電保護元件的制作方法
【專利摘要】一種化合物半導體靜電保護元件，包含三種類型，其中每一種類型包含一多柵柵極增強型場效晶體管。第一型中，源極電極通過至少一第一電阻與至少一柵極電極連接，而漏極電極通過至少一第二電阻與至少一柵極電極連接；第二型中，數個柵極電極中至少一個通過至少一第四電阻連接于兩相鄰柵極間區域；第三型中，數個柵極電極通過至少一個第七電阻連接于源極或漏極電極；上述三型化合物半導體靜電保護元件中的任兩個柵極電極可以一個電阻連接。本發明所提供的化合物半導體靜電保護元件使用化合物半導體多柵極E-FET取代數個串聯的E-FET二極管，因此能大幅縮小元件表面積。
【專利說明】化合物半導體靜電保護元件
【技術領域】
[0001]本發明有關一種化合物半導體元件，尤指一種具有靜電保護功能的化合物半導體元件。
【背景技術】
[0002]與外部連接的積體電路容易受到來自操作環境及外圍設備如人體或機器所產生的靜電放電(electrostaticdischarge, ESD)脈沖所破壞,一次靜電放電事件可能在短短幾百奈秒(ns)時間即產生瞬間的高電流或高電壓脈沖，導致元件性能下降或損壞。為了保護易受破壞的積體電路免受靜電放電脈沖的損害，積體電路主要元件的對外端子皆應與靜電保護電路連接。
[0003]化合物半導體元件已被廣泛運用于射頻電路市場，例如化合物半導體高電子遷移率晶體管(HEMT)開關，因其在射頻波段的高性能，近年來常被應用于3G行動通訊產品中。然而缺乏良好的靜電保護裝置已成為高電子遷移率晶體管開關在應用上的一個主要缺點。傳統上，靜電保護電路是由串聯二極管所構成。將單一一個增強型場效晶體管(enhancement-modeFET, E-FET)的柵極以一電阻連接到源極,可以等同于一個具有不同正向f?rad)及反向(Vm—啟動電壓的二極管(以下簡稱為E-FET 二極管)，如圖7A所示:正向導通電壓為小且等于E-FET的夾止電壓，而反向導通電壓為大且由反向柵極漏電流所導致電阻兩端的電壓降決定。使用不同電阻值的電阻可調整反向導通電壓至某種程度，因此，一柵極與源極以一電阻相連的E-FET可用以作為靜電保護元件。圖7B顯示順向串聯兩個以上E-FET 二極管時，可使正、負啟動電壓值(Vm p&Vm n)倍增，若兩個E-FET 二極管以反向相接，則正、負啟動電壓值皆由單一 E-FET 二極管的反向啟動電壓決定，如圖7C所示。兩個方向皆采用串聯的E-FET 二極管，則可用以調整整體的正、負啟動電壓值(如圖7D)。
[0004]考慮如圖8A所示的使用E-FET 二極管靜電保護元件的一電路，為使靜電保護元件在電路運作期間維持在關閉狀態，Vonp及Von—N必須在任何時候滿足下列不等式:
[0005]von—N〈vb-va〈von—P
[0006]其中Vb&Va為該電路運作時，電路兩端的電壓。而如圖SB所示的例子，Uvon—N必須在任何時候滿足下列不等式:
[0007]VonN〈Va〈VonP
[0008]為滿足上述條件，可能會需要使用多個串聯的E-FET 二極管，而不論正向或反向串聯的E-FET 二極管數目增加時，都將增加整體靜電保護元件所占面積，并導致晶片尺寸增大。

【發明內容】

[0009]本發明的主要目的在于提供一種使用一多柵柵極增強型場效晶體管(enhancement-modeFET, E-FET)的化合物半導體靜電保護元件,其至少一柵極與源極、漏極、或兩相鄰柵極間區域連接。該元件所需晶片面積可比使用多個串聯的單柵極E-FET 二極管的靜電保護元件為小。此外，該靜電保護元件與使用該靜電保護元件的化合物半導體電路能被整合于同一晶片上，因此能大幅縮小元件晶片尺寸。
[0010]本發明的另一目的在于提供一種使用一多柵柵極E-FET的化合物半導體靜電保護元件，其至少一柵極通過一電阻連接于另一柵極，其中該另一柵極以另一電阻與源極、漏極或兩相鄰柵極間區域連接，使輸入的射頻信號能被分配到以電阻相連的兩個柵極上，因此能降低每一柵極上的射頻電壓幅度，并能改進靜電保護元件的線性特性。
[0011]為達上述目的，本發明提供一種化合物半導靜電保護元件，其包含三種設計，其中第一型化合物半導靜電保護元件包含一多柵柵極E-FET、至少一第一電阻以及至少一第二電阻，多柵柵極E-FET包括一源極電極、一漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極，其中源極電極通過第一電阻與柵極電極中的至少一個連接，而漏極電極通過第二電阻與柵極電極中的至少一個連接。
[0012]前述的第一型化合物半導靜電保護元件可進一步包含至少一第三電阻，連接于數個柵極電極中的兩個，一柵極電極能通過該第三電阻連接于另一個直接或間接連接于源極電極或漏極電極的柵極電極，使該柵極電極也能因此直接或間接連接于源極電極或漏極電極。
[0013]本發明所提供的第二型化合物半導靜電保護元件包含一多柵柵極E-FET以及至少一第四電阻，多柵柵極E-FET包括一源極電極、一漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極，其中柵極電極中至少一個通過至少一個第四電阻連接于兩相鄰柵極間區域。
[0014]前述的第二型化合物半導靜電保護元件可進一步包含至少一第五電阻，使該柵極電極中的至少一個通過至少一第五電阻連接于源極電極或漏極電極。
[0015]前述的第二型化合物半導靜電保護元件可進一步包含至少一第六電阻，連接于數個柵極電極中的兩個，第六電阻的功能與前述的第三電阻相同:一柵極電極能通過該第六電阻連接于另一個直接或間接連接于源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域的柵極電極，使該柵極電極也能因此直接或間接連接于源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域。
[0016]本發明所提供的第三型化合物半導靜電保護元件包含一多柵柵極E-FET、至少一第七電阻以及至少一第八電阻，多柵柵極E-FET包括一源極電極、一漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極，其中數個柵極電極通過至少一個第七電阻連接于源極電極或漏極電極，第八電阻的功能與前述的第三電阻相同:一柵極電極能通過該第八電阻連接于另一個直接或間接連接于源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域的柵極電極，使該柵極電極也能因此直接或間接連接于源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域。
[0017]于實施時，前述多柵柵極E-FET為一砷化鎵(GaAs)場效晶體管。
[0018]于實施時，前述砷化鎵多柵柵極E-FET為一高電子遷移率場效晶體管(HEMT)或一偽晶型高電子遷移率場效晶體管(pHEMT)。
[0019]于實施時，前述多柵柵極E-FET為一氮化鎵(GaN)場效晶體管。
[0020]于實施時，前述多柵柵極E-FET的源極電極以與漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而前述數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的多指型電極。[0021]于實施時，前述多柵柵極E-FET的源極電極以與漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而前述數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間的曲折型電極。
[0022]于實施時,前述多柵柵極E-FET的每一個柵極電極的寬度介于0.1至IOmm之間。
[0023]于實施時，前述第一電阻及第二電阻的電阻值為介于2X IO2至2X IO4歐姆之間。
[0024]為對于本發明的特點與作用能有更深入的了解，茲借實施例配合圖式詳述于后。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1A至IE為本發明所提供的第一型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖。
[0026]圖2A至2D為本發明所提供的第IA至IC圖所示電路的實施例的俯視示意圖。[0027]圖3A至3N為應用本發明所提供的第二型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖。
[0028]圖4A至4K為選自本發明所提供的圖3A至3N所示電路的實施例的俯視示意圖。
[0029]圖5A至5C分別為應用本發明所提供的第三型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖。
[0030]圖6A至6C為本發明所提供的圖5A至5C所示電路的實施例的俯視示意圖。
[0031]圖7A至7D為先前技術中的一使用E-FET 二極管的靜電保護元件及其I_V曲線示意圖。
[0032]圖8A及8B使用E-FET 二極管的靜電保護元件的電路示意圖。
[0033]其中:
[0034]S源極電極 D漏極電極 G1-G4柵極電極
[0035]Gla-G4a, Gib, G2b電極墊 C1-C3柵極間區域的接點
[0036]多柵柵極晶體管110第一電阻120第二電阻
[0037]130，131 第三電阻140，141，142，143 第四電阻
[0038]150, 151第五電阻160，161第六電阻。
【具體實施方式】
[0039]第一型化合物半導體靜電保護元件
[0040]圖1A-1E為本發明所提供的第一型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖。第一型化合物半導體靜電保護元件等效于一具有兩個反向串連的二極管的電路。第一型化合物半導體靜電保護元件包括一多柵柵極E-FET(100至102)、至少一第一電阻110以及至少一第二電阻120。多柵柵極E-FET包括一源極電極S、一漏極電極D以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極(Gl至G4)。源極電極S通過該至少一第一電阻110與柵極電極中的至少一個連接，而漏極電極D通過該至少一第二電阻120與柵極電極中的至少一個連接。在本實施例中，第一型化合物半導體靜電保護元件可進一步包含一或多個第三電阻(130及131)，連接于數個柵極電極中的兩個。在本說明書中，任兩物體間的電性連接包含直接連接與間接連接，如一柵極電極能直接通過一第一電阻電性連接于源極電極，或以間接方式，通過連接于一以一第一電阻連接于源極電極的柵極電極而達成電性連接于源極電極。[0041]圖1A及IB為本發明所提供的使用一雙柵極E-FET100的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖。在圖1A中，源極電極S通過第一電阻110連接于柵極電極G1，而漏極電極D通過第二電阻120連接于柵極電極G2。將圖1A的連接交叉即成為圖1B，其中源極電極S改為通過第一電阻110連接于柵極電極G2，而漏極電極D改為通過第二電阻120連接于柵極電極G1。圖1C為本發明所提供的使用一三柵極E-FETlOl的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖，其中源極電極S通過第一電阻110連接于柵極電極G1，并通過第一電阻110及第三電阻130連接于柵極電極G2 ;而漏極電極D通過第二電阻120連接于柵極電極G3。圖1D及IE為本發明所提供的使用一四柵極E-FET102的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖。在圖1D中，源極電極S通過第一電阻110連接于柵極電極G1，并通過第一電阻110及第三電阻130連接于柵極電極G2，而漏極電極D通過第二電阻120連接于柵極電極G4，并通過第二電阻120及第三電阻131連接于柵極電極G3。在圖1E中，源極電極S通過第一電阻110連接于柵極電極G1，并通過第一電阻110及第三電阻130連接于柵極電極G2，且通過第一電阻110及第三電阻130及131連接于柵極電極G3，而漏極電極D通過第二電阻120連接于柵極電極G4。
[0042]圖2A為圖1A所示電路圖的一種實施例。在本實施例中，源極電極S與漏極電極D為多指型電極，彼此交叉相鄰。而雙柵極電極Gl與G2為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的曲折型電極，柵極電極的端點可設置一較柵極電極寬度為寬的電極墊，用以與其他電子元件電性連接。在本實施例中，柵極電極Gl與G2的一端點分別設置一電極墊Gla以及G2a，第一電阻110連接于電極墊Gla與源極電極S之間，而第二電阻120則連接于電極墊G2a與漏極電極D之間。
[0043]圖2B為圖1B所示電路圖的一種實施例，其架構與圖2A所示的實施例類似。圖2C則為圖1B所示電路圖的另一種實施例。在本實施例中，源極電極S與漏極電極D為多指型電極，彼此交叉相鄰，而雙柵極電極Gl與G2為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的多指型電極；柵極電極Gl與G2的一端點分別設置一電極墊Gla以及G2a。第一電阻110連接于電極墊G2a與源極電極S之間，而第二電阻120則連接于電極墊Gla與漏極電極D之間。
[0044]圖2D為圖1C所示電路圖的一種實施例，其架構與圖2A所示的實施例類似。柵極電極Gl、G2與G3的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a以及G3a。第一電阻110連接于電極墊Gla與源極電極S之間，第二電阻120則連接于電極墊G3a與漏極電極D之間，而第三電阻130則連接于電極墊Gla與G2a之間。
[0045]第二型化合物半導體靜電保護元件
[0046]圖3A-3N為本發明所提供的第二型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖，每一圖底部顯示有該電路的等效二極管的電路。第二型化合物半導體靜電保護元件包括一多柵柵極E-FET (100至102)及至少一第四電阻(140至143)。多柵柵極E-FET包括一源極電極S、一漏極電極D以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極(Gl至G4)。柵極電極中至少一個通過至少一個第四電阻連接于兩相鄰柵極間區域。在本實施例中，第二型化合物半導體靜電保護元件可進一步包含一或多個第五電阻(150及151)，柵極電極中的至少一個可通過至少一第五電阻連接于源極電極或漏極電極。此外，第二型化合物半導靜電保護元件可更包含至少一第六電阻(160及161)，連接于數個柵極電極中的兩個，使一柵極電極能通過該第六電阻與一第四或第五電阻電性連接于源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域的柵極電極。
[0047]圖3A及3B為本發明所提供的使用一雙柵極E-FET100的第二型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖。在圖3A中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，而柵極電極G2通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的一接點Cl。在圖3B中，柵極電極Gl與G2分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl。
[0048]圖3C-3G為本發明所提供的使用一三柵極E-FETlOl的第二型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖。在圖3C中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G3通過第五電阻151連接于漏極電極D，而柵極電極G2通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl。通過第二電阻120連接于柵極電極G3。在圖3D中，柵極電極G2與G3分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極Gl通過第六電阻160及第四電阻140連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。在圖3E中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2通過第五電阻150及第六電阻160連接于源極電極S，而柵極電極G3通過第四電阻140連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。在圖3F中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl，而柵極電極G3通過第四電阻141連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。在圖3G中，柵極電極Gl通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl柵極電極G2與G3分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極G2與G3間區域上的一接點C2而柵極電極G2與G3分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。
[0049]圖3H-3N為本發明所提供的使用一四柵極E-FET102的第二型化合物半導體靜電保護元件的實施例的電路圖。在圖3H中，柵極電極G2與G3分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極Gl與G4分別以通過第六電阻160與柵極電極G2連接及通過第六電阻161與柵極電極G3連接的方式間接連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。在圖31中，柵極電極G3與G4分別通過第四電阻140與141連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3，而柵極電極Gl與G2分別以通過第六電阻160及161與柵極電極G3連接及通過第六電阻161與柵極電極G3連接的方式間接連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3。在圖3J中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2與G3分別以通過第六電阻160以及通過第六電阻160及161與柵極電極Gl連接的方式間接連接于源極電極S，而柵極電極G4通過第四電阻140連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3。在圖3K中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2通過第六電阻160與柵極電極Gl連接而間接連接于源極電極S，柵極電極G2通過第四電阻140連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極G4以通過第六電阻161與柵極電極G3連接而間接連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2。在圖3L中，柵極電極Gl通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl，柵極電極G2與G3分別通過第四電阻141與142連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極G4通過第四電阻143連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3。在圖3M中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2通過第四電阻140連接于柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl，柵極電極G3通過第四電阻141連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極G4通過第四電阻142連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3。在圖3N中，柵極電極Gl通過第五電阻150連接于源極電極S，柵極電極G2通過第六電阻160與柵極電極Gl連接而間接連接于源極電極S，柵極電極G3通過第四電阻140連接于柵極電極G2與G3間區域上的接點C2，而柵極電極G4通過第四電阻141連接于柵極電極G3與G4間區域上的接點C3。
[0050]圖4A-4K為選自圖3A-3N所示電路圖的數種實施例，其架構與圖2A所示的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例類似，其中源極電極S與漏極電極D為多指型電極，彼此交叉相鄰；而雙柵極電極Gl與G2為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的曲折型電極；柵極電極的端點可設置一較柵極電極寬度為寬的電極墊，用以與其他電子元件電性連接。
[0051]圖4A及4B為圖3A所示電路圖的兩種實施例。柵極電極Gl與G2的一端點分別設置一電極墊Gla以及G2a ;將曲折型柵極電極Gl及G2間區域的一轉彎處設計成具有較寬的柵極間隔并將接點Cl設置于此轉彎處；此外，也可如圖4B所示，將曲折型柵極電極Gl及G2間區域的多個轉彎處設計成具有較寬的柵極間隔，以在柵極間區域設置多個接點。第四電阻140連接于電極墊G2a與接點Cl之間；第五電阻150則連接于電極墊Gla與源極電極S之間。
[0052]圖4C及4D為圖3B所示電路圖的兩種實施例。柵極電極Gl與G2的一端點分別設置一電極墊Gla以及G2a。柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl可設置于曲折型柵極電極Gl與G2間的一或多個制作成較寬的轉彎處，如圖4A及4B所示。第四電阻140連接于電極墊Gla與接點Cl之間；第四電阻141連接于電極墊G2a與接點Cl之間。
[0053]圖4E為圖3E所示電路圖的一種實施例。柵極電極Gl、G2與G3的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a以及G3a。柵極電極G2與G3間區域上的接點C2設置于曲折型柵極電極G2與G3間的一個制作成較寬的轉彎處。第四電阻140連接于電極墊G3a與接點C2之間；第五電阻150連接于電極墊Gla與源極電極S之間；而第六電阻160則連接于電極墊Gla與G2a之間。
[0054]圖4F及4G為圖3F所示電路圖的兩種實施例。柵極電極G1、G2與G3的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a以及G3a。柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl可設置于曲折型柵極電極Gl與G2間的一或多個制作成較寬的轉彎處，而柵極電極G2與G3間區域上的接點C2可設置于曲折型柵極電極G2與G3間的一或多個制作成較寬的轉彎處。第四電阻140連接于電極墊G2a與接點Cl之間；第四電阻141連接于電極墊G3a與接點C2之間；而第五電阻150連接于電極墊Gla與源極電極S之間。
[0055]圖4H及41為圖3G所示電路圖的兩種實施例。柵極電極G1、G2與G3的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a以及G3a。柵極電極Gl與G2間區域上的接點Cl可設置于曲折型柵極電極Gl與G2間的一或多個制作成較寬的轉彎處，而柵極電極G2與G3間區域上的接點C2可設置于曲折型柵極電極G2與G3間的一或多個制作成較寬的轉彎處。第四電阻140連接于電極墊G2a與接點Cl之間；而第四電阻141及142分別連接于接點C2與電極墊G2a及G3a之間。[0056]圖4J為圖3J所示電路圖的一種實施例。柵極電極G1、G2、G3與G4的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a、G3a以及G4a。柵極電極G3與G4間區域上的接點C3設置于曲折型柵極電極G2與G3間的一個制作成較寬的轉彎處。第四電阻140連接于電極墊G4a與接點C3之間；第五電阻150連接于電極墊Gla與源極電極S之間；第六電阻160連接于電極墊Gla與G2a之間；而第六電阻161則連接于電極墊G2a與G3a之間。
[0057]圖4K為圖3L所示電路圖的一種實施例。柵極電極Gl、G2、G3與G4的一端點分別設置一電極墊Gla、G2a、G3a以及G4a。曲折型柵極電極Gl與G2間轉彎處較寬區域、G2與G3間轉彎處較寬區域以及G3與G4間轉彎處較寬區域上分別設置接點C1、C2及C3。可設置于曲折型柵極電極Gl與G2間的一或多個制作成較寬的轉彎處，而柵極電極G2與G3間區域上的接點C2可設置于曲折型柵極電極G2與G3間的一或多個制作成較寬的轉彎處。第四電阻140連接于電極墊G2a與接點Cl之間；而第四電阻140、141、142及143分別連接于電極墊Gla與接點Cl、電極墊G2a與接點C2、電極墊G3a與接點C2、以及電極墊G4a與接點C3。
[0058]第三型化合物半導體靜電保護元件
[0059]圖5A-5C為本發明所提供的第三型化合物半導體靜電保護元件的數種實施例的電路圖。第三型化合物半導體靜電保護元件包括一多柵柵極E-FET(100至102)、至少一第七電阻170以及至少一第八電阻(180至182)。多柵柵極E-FET包括一源極電極S、一漏極電極D以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極(Gl至G4);數個柵極電極中的每一個通過該至少一第七電阻170連接于源極電極S或漏極電極D。當多柵柵極E-FET的所有柵極電極單向連接于源極或漏極電極，此一多柵柵極E-FET即等效于一個二極管。一或多個第八電阻(180及182)連接于數個柵極電極中的兩個，使柵極電極可通過一或多個第八電阻及一第七電阻間接連接于源極或漏極電極。圖5A-5C所示的實施例中，柵極電極Gl通過第七電阻170連接于源極電極S，而其他柵極電極通過一或多個第八電阻連接于柵極電極G1。
[0060]圖6A及6B為圖5A所示電路圖的兩種實施例。圖6A的架構與圖2C所示的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例類似，柵極電極Gl的兩端分別設置一電極墊Gla以及Glb，而柵極電極G2的兩端分別設置一電極墊G2a以及G2b ;第七電阻170連接于電極墊Gla與源極電極S之間，而第八電阻180則連接于電極墊Gla與G2a之間。圖6B的架構與圖2A所示的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例類似，柵極電極Gl與G2的一端點分別設置一電極墊Gla以及G2a，第七電阻170連接于電極墊Gla與源極電極S之間，而第八電阻180則連接于電極墊Gla與G2a之間。
[0061]圖6C為圖5B所示電路圖的兩種實施例。圖6C的架構與圖2A所示的第一型化合物半導體靜電保護元件的實施例類似，第七電阻170連接于電極墊Gla與源極電極S之間，第八電阻180則連接于電極墊GI a與G2a之間，而第八電阻181則連接于電極墊G2a與G3a之間。
[0062]前述的多柵柵極E-FET可以化合物半導體材料如砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)所制成，其中砷化鎵E-FET可為一高電子遷移率場效晶體管(HEMT)或一偽晶型高電子遷移率場效晶體管(PHEMT)。前述多柵柵極E-FET的每一個柵極電極的寬度可介于0.1至10_之間，以1_為較佳。前述第一至第八電阻的電阻值為介于2X IO2至2 X IO4歐姆之間，以I X IO3至IOX IO3為較佳。而前述柵極電容的電容值為介于0.5至5.0pF之間，以I至3為較佳。前述化合物半導體靜電保護元件的實施例包含一個多柵柵極E-FET,此外,前述化合物半導體靜電保護元件也可包含數個串聯的多柵柵極E-FET，此數個多柵柵極E-FET可為上述實施例中所述的多柵柵極E-FET的任意組合；本發明所提供的靜電保護元件也可包含串聯連接的至少一個多柵柵極E-FET及至少一個單柵極E-FET。
[0063]本發明具有以下優點:
[0064]本發明所提供的化合物半導體靜電保護元件使用化合物半導體多柵柵極E-FET取代數個串聯的E-FET 二極管，因此能大幅縮小元件表面積。
[0065]本發明所提供的化合物半導體靜電保護元件使用化合物半導體多柵柵極E-FET，使包含E-FET的積體電路能與靜電保護電路整合于單一晶片上；此晶載(on-chip)靜電保護電路設計能大幅縮小化合物半導體積體電路的尺寸，且能大幅簡化積體電路的制程。
[0066]本發明所提供的化合物半導體靜電保護元件所使用的化合物半導體多柵柵極E-FET，可使其中一柵極電極通過一電阻連接于另一柵極，其中該另一柵極以另一電阻與源極電極、漏極電極或兩相鄰柵極間區域連接，使輸入的射頻信號能被分配到以電阻相連的兩個柵極上，因此能降低每一柵極上的射頻電壓幅度，并能改進靜電保護元件的線性特性。
[0067]綜上所述，本發明確實可達到預期的目的，而提供一種化合物半導體靜電保護元件。
【權利要求】
1.一種化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，包括: 一個多柵柵極增強型場效晶體管，其包括一個源極電極、一個漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極； 至少一個第一電阻，通過該第一電阻使該源極電極與該柵極電極中的至少一個連接；以及 至少一個第二電阻，通過該第二電阻使該漏極電極與該柵極電極中的至少一個連接。
2.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該柵極電極中的兩個以一個第三電阻連接。
3.如權利要求2所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第三電阻的電阻值為介于2X102至2X104歐姆之間。
4.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一砷化鎵場效晶體管。
5.如權利要求4所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個聞電子遷移率場效晶體管或一個偽晶型聞電子遷移率場效晶體管。
6.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個氮化鎵場效晶體管。
7.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該源極電極以及該漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而該數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的多指型電極。
8.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該源極電極以及該漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而該數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間的曲折型電極。
9.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，每一個柵極電極的寬度介于0.1至IOmm之間。
10.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第一電阻的電阻值為介于2X102至2X104歐姆之間。
11.一種化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，包括: 一個多柵柵極E-FET，其包括一個源極電極、一個漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極； 至少一個第四電阻，通過該第四電阻使該柵極電極中的至少一個與兩相鄰柵極電極間的柵極間區域連接。
12.如權利要求11所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該數個柵極電極通過至少一個第五電阻與該源極電極或該漏極電極連接。
13.如權利要求12所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第五電阻的電阻值為介于2 X IO2至2 X IO4歐姆之間。
14.如權利要求12所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該數個柵極電極中的兩個以一個第六電阻連接。
15.如權利要求14所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第六電阻的電阻值為介于2 X IO2至2 X IO4歐姆之間。
16.如權利要求11所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該數個柵極電極中的兩個以一個第六電阻連接。
17.如權利要求16所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第六電阻的電阻值為介于2 X 1O2至2 X 1O4歐姆之間。
18.如權利要求11所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個砷化鎵場效晶體管。
19.如權利要求18所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個高電子遷移率場效晶體管或一個偽晶型高電子遷移率場效晶體管。
20.如權利要求11所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個氮化鎵場效晶體管。
21.如權利要求11所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該源極電極以及該漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而該數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間的曲折型電極。
22.如權利要求11所述的化 合物半導體靜電保護元件，其特征在于，每一個柵極電極的寬度介于0.1至1Omm之間。
23.如權利要求1所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第四電阻的電阻值為介于2X102至2X104歐姆之間。
24.一種化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，包括: 一個多柵E-FET，其包括一個源極電極、一個漏極電極以及數個位于源極電極與漏極電極間的柵極電極； 至少一個第七電阻，通過該至少一個第七電阻使該數個柵極電極中的至少一個與該源極或漏極電極連接；以及 至少一個第八電阻，通過該至少一個第八電阻使該數個柵極電極中的兩個相連。
25.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個砷化鎵場效晶體管。
26.如權利要求25所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個高電子遷移率場效晶體管或一個偽晶型高電子遷移率場效晶體管。
27.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該多柵E-FET為一個氮化鎵場效晶體管。
28.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該源極電極以及該漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而該數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間彼此交叉相鄰的多指型電極。
29.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該源極電極以及該漏極電極為多指型電極，彼此交叉相鄰，而該數個柵極電極為設置于源極與漏極多指型電極間的曲折型電極。
30.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，每一個柵極電極的寬度介于0.1至IOmm之間。
31.如權利要求24所述的化合物半導體靜電保護元件，其特征在于，該第一電阻的電阻值為介于2 X IO2至2 X IO4歐姆之間。
【文檔編號】H01L27/02GK103915491SQ201310292216
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年7月12日 優先權日:2012年12月31日
【發明者】高谷信一郎, 鍾榮濤, 王志偉, 苑承剛, 劉世明 申請人:穩懋半導體股份有限公司