[发明专利]高电子迁移率晶体管ESD保护结构

说明书

本发明公开了一种高电子迁移率晶体管ESD保护结构。多栅极高电子迁移率晶体管(HEMT)可以包括在漏极和源极之间的二维电子气(2DEG)沟道。第一栅极可以设置为邻近漏极和源极之间的2DEG沟道。当在第一栅极和源极之间施加的电压小于与第一栅极相关联的阈值电压时，第一栅极可以配置成耗尽邻近第一栅极的2DEG沟道中的多数载流子。可以在漏极和第一栅极之间、邻近2DEG沟道处设置第二栅极。第二栅极可以电耦合到漏极。当在第二栅极与第二栅极和第一栅极之间的2DEG沟道之间施加的电压小于与第二栅极相关联的阈值电压时，第二栅极可以配置成耗尽邻近第二栅极的2DEG沟道中的多数载流子。与第二栅极相关联的阈值电压可以等于或大于与第一栅极相关联的阈值电压。

背景技术

计算系统已经为现代社会的进步做出了重大贡献，并且在许多应用中得以利用以获得有利的结果。诸如台式个人计算机(PC)、膝上型PC、平板PC、上网本、智能电话、服务器等众多设备在娱乐、教育、商业和科学等大多数领域中促进了提高生产率和降低通信和分析数据的成本。计算设备和其他电子设备的一个共同方面是开关器件，其以相对低的导通电阻快速打开和关闭、通过大电流，和/或具有大的击穿电压。可以以相对低的导通电阻快速打开和关闭、通过大电流和/或具有大的击穿电压的开关器件通常用在电压转换器、高频发射器和接收器等诸如此类的许多电子设备中。

可以以相对低的导通电阻快速打开和关闭、通过大电流和/或具有大的击穿电压的示例性开关器件是高电子迁移率晶体管(HEMT)，也称为异质结构场效应晶体管(HFET)或调制掺杂的场效应晶体管(MODFET)。增强型HEMT响应于其栅极和源极端子之间的正电压高于器件的阈值电压而在其漏极和源极端子之间开启和导通。增强型HEMT通常响应于其栅极和源极端子之间的电压低于阈值电压而关断。当增强型HEMT关断时，可以在它们的栅极和源极端子之间施加小的负电压，以减小漏电流。由于过电压事件、静电放电(EDS)事件等，HEMT也很容易被高压损坏。因此，需要一种与HEMT和其他类似器件一起使用，而不影响器件的切换操作的保护电路。

发明内容

通过参考以下描述和附图可以最好地理解本技术，所述描述和附图用于说明针对具有整体静电放电(ESD)保护结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)的本技术的实施例。该器件可以包括多栅极HEMT，其包括触发栅极和配置成耦合二极管的漏极结构的一个或更多个附加栅极。

在一个实现方式中，所述器件可包括设置在所述宽带隙半导体层上的更宽带隙半导体层，以形成异质结，其中二维电子气(2DEG)通道出现在宽带隙半导体层中邻近更宽带隙半导体层的边界处。源极可以设置在更宽带隙半导体层的第一部分上，漏极可以设置在更宽带隙半导体层的第二部分上。第一栅极可以设置在源极和漏极之间的、更宽带隙半导体层的第三部分上。第二栅极可以设置在第一栅极和漏极之间的、更宽带隙半导体层的第四部分上，并且电耦合到漏极。当在第一栅极和源极之间施加小于第一阈值电压的电位电压时，2DEG沟道中邻近第一栅极的多数载流子可以被第一栅极耗尽。当在更宽带隙半导体层的第四部分和第三部分之间的、更宽带隙半导体层的第五部分与第二栅极之间施加小于第二阈值电压的电位电压时，2DEG沟道中邻近第二栅极的多数载流子可被第二栅极耗尽。第二阈值电压可以大于或等于第一阈值电压。

该器件可以可选地包括一个或更多个附加栅极。例如，第三栅极可以设置在第一栅极和第二栅极之间的、更宽带隙半导体层的第五部分上，并且可以电耦合到第二栅极和第三栅极之间的、更宽带隙半导体层的第六部分。第三阈值电压也可以大于或等于第一阈值电压。