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JP2013042270A - Transistor circuit, bidirectional switch circuit, diode circuit, and method of manufacturing transistor circuit - Google Patents

Transistor circuit, bidirectional switch circuit, diode circuit, and method of manufacturing transistor circuit Download PDF

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JP2013042270A
JP2013042270A JP2011176660A JP2011176660A JP2013042270A JP 2013042270 A JP2013042270 A JP 2013042270A JP 2011176660 A JP2011176660 A JP 2011176660A JP 2011176660 A JP2011176660 A JP 2011176660A JP 2013042270 A JP2013042270 A JP 2013042270A
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JP
Japan
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transistor
diode
gate
source
bidirectional switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011176660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidesuke Kaya
秀介 賀屋
Sadahiro Kato
禎宏 加藤
Katsunori Ueno
勝典 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Power Device Research Association
Original Assignee
Advanced Power Device Research Association
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a current to a gate of a transistor.SOLUTION: A transistor circuit provided comprises: a first, normally on transistor; a second, normally off transistor having a drain connected to a source of the first transistor, and cascode-connected to the first transistor; and a first current suppression section disposed between a source of the second transistor and a gate of the first transistor to suppress a current flowing from the source of the second transistor to the gate of the first transistor.

Description

本発明は、トランジスタ回路、双方向スイッチ回路、ダイオード回路及びトランジスタ回路の製造方法に関する。   The present invention relates to a transistor circuit, a bidirectional switch circuit, a diode circuit, and a method for manufacturing a transistor circuit.

従来、HEMTを始めとするノーマリーオン型トランジスタをノーマリーオフ型のデバイスとして使用することを目的として、ノーマリーオン型トランジスタとノーマリーオフ型トランジスタとをカスコード接続していた(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開2001−29386号公報
Conventionally, normally-on transistors and normally-off transistors have been cascode-connected for the purpose of using normally-on transistors such as HEMTs as normally-off devices (for example, Patent Documents). 1).
Patent Document 1 JP 2001-29386 A

ノーマリーオン型トランジスタとノーマリーオフ型トランジスタとをカスコード接続する場合には、ノーマリーオフ型トランジスタのドレイン端子がノーマリーオン型トランジスタのソース端子に接続され、且つ、ノーマリーオフ型トランジスタのソース端子がノーマリーオン型トランジスタのゲート端子に接続される。一般に、MOSFET等によるノーマリーオフ型トランジスタには、ソース−ドレイン間に寄生ダイオードが形成される。   When a normally-on transistor and a normally-off transistor are cascode-connected, the drain terminal of the normally-off transistor is connected to the source terminal of the normally-on transistor, and the source of the normally-off transistor is The terminal is connected to the gate terminal of the normally-on transistor. In general, in a normally-off transistor such as a MOSFET, a parasitic diode is formed between a source and a drain.

ところが、ノーマリーオフ型トランジスタのソースと、ノーマリーオン型トランジスタのドレインとの間に印加される電圧が、ノーマリーオン型トランジスタのビルトイン電圧よりも大きくなると、ノーマリーオン型トランジスタのゲートに電流が流れてしまう。ここで、ノーマリーオフ型トランジスタが内蔵するダイオードのビルトイン電圧が、ノーマリーオン型トランジスタのゲート部分におけるビルトイン電圧よりも高い場合には、ノーマリーオン型トランジスタのゲート電極に電流が流れやすくなる。このため、ノーマリーオン型トランジスタのゲート部分におけるビルトイン電圧が小さいと、当該ゲートに電流が流れやすくなり、ノーマリーオン型トランジスタのゲートが過電流によって破壊される場合がある。   However, if the voltage applied between the source of the normally-off transistor and the drain of the normally-on transistor becomes larger than the built-in voltage of the normally-on transistor, a current is supplied to the gate of the normally-on transistor. Will flow. Here, when the built-in voltage of the diode included in the normally-off transistor is higher than the built-in voltage at the gate portion of the normally-on transistor, current easily flows to the gate electrode of the normally-on transistor. For this reason, when the built-in voltage at the gate portion of the normally-on transistor is small, current tends to flow through the gate, and the gate of the normally-on transistor may be destroyed by overcurrent.

本発明の第1の態様においては、ノーマリーオン型の第1トランジスタと、ドレインが、第1トランジスタのソースと接続され、第1トランジスタとカスコード接続されたノーマリーオフ型の第2トランジスタと、第2トランジスタのソースと第1トランジスタのゲートとの間に設けられた、第2トランジスタのソースから第1トランジスタのゲートへと流れる電流を抑制する第1電流抑制部とを備えるトランジスタ回路を提供する。一例として、第1電流抑制部は、抵抗及び第1ダイオードの少なくとも1つを有する。   In the first aspect of the present invention, a normally-on type first transistor, a normally-off type second transistor having a drain connected to the source of the first transistor and cascode-connected to the first transistor, Provided is a transistor circuit comprising: a first current suppression unit provided between a source of a second transistor and a gate of the first transistor that suppresses a current flowing from the source of the second transistor to the gate of the first transistor. . As an example, the first current suppressing unit includes at least one of a resistor and a first diode.

例えば、第1電流制御部は、カソードが第1トランジスタのゲートに接続され、アノードが第2トランジスタのソースに接続された第1ダイオードを有する。第1電流抑制部は、抵抗と、抵抗に直列に接続された第1ダイオードとを有してもよい。第1電流抑制部は、抵抗と、抵抗に並列に接続された第1ダイオードとを有してもよい。   For example, the first current control unit includes a first diode having a cathode connected to the gate of the first transistor and an anode connected to the source of the second transistor. The first current suppressing unit may include a resistor and a first diode connected in series to the resistor. The first current suppressing unit may include a resistor and a first diode connected in parallel to the resistor.

第1電流抑制部は、互いに直列又は並列に接続された複数の第1ダイオードを有してもよい。複数の第1ダイオードは、一例として、互いに同じ向きに直列に接続されている。複数の第1ダイオードは、互いに反対の向きに並列に接続されていてもよい。   The first current suppression unit may include a plurality of first diodes connected in series or in parallel. As an example, the plurality of first diodes are connected in series in the same direction. The plurality of first diodes may be connected in parallel in opposite directions.

例えば、第1ダイオードは、第1トランジスタのゲート電極パッド上にポリシリコンで形成されている。第1トランジスタは、ゲート配線が延設された1つのゲート電極パッド、または、互いにゲート配線で接続された複数のゲート電極パッドを有し、第1ダイオードのアノード及びカソードは、ゲート配線の途中に設けられていてもよい。   For example, the first diode is formed of polysilicon on the gate electrode pad of the first transistor. The first transistor has one gate electrode pad with an extended gate wiring or a plurality of gate electrode pads connected to each other through the gate wiring. The anode and the cathode of the first diode are in the middle of the gate wiring. It may be provided.

本発明の第2の態様においては、順番にカスコード接続された、ノーマリーオフ型の第3トランジスタ、ノーマリーオン型の第1双方向スイッチ、および、ノーマリーオフ型の第2トランジスタと、第2トランジスタの第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子と、第1双方向スイッチの第1ゲートとの間に設けられ、当該ソースドレイン端子から第1ゲートへと流れる電流を抑制する第1電流抑制部と、第3トランジスタの第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子と、第1双方向スイッチの第2ゲートとの間に設けられ、当該ソースドレイン端子から第2ゲートへと流れる電流を抑制する第2電流抑制部とを更に備える双方向スイッチ回路。   In the second aspect of the present invention, a normally-off type third transistor, a normally-on type first bidirectional switch, and a normally-off type second transistor, which are cascode-connected in order, A first current that is provided between a source / drain terminal that is not connected to the first bidirectional switch of the two transistors and a first gate of the first bidirectional switch and suppresses a current flowing from the source / drain terminal to the first gate. The current flowing from the source / drain terminal to the second gate is provided between the suppression unit, the source / drain terminal not connected to the first bidirectional switch of the third transistor, and the second gate of the first bidirectional switch. A bidirectional switch circuit further comprising a second current suppressing unit for suppressing.

例えば第1電流抑制部は、カソードが第1双方向スイッチの前記第1ゲートに接続され、アノードが第2トランジスタの第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子に接続された第1ダイオードを有し、第2電流抑制部は、カソードが第1双方向スイッチの第2ゲートに接続され、アノードが第3トランジスタの第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子に接続された第2ダイオードを有する。   For example, the first current suppressing unit includes a first diode having a cathode connected to the first gate of the first bidirectional switch and an anode connected to a source / drain terminal not connected to the first bidirectional switch of the second transistor. The second current suppressing unit includes a second diode having a cathode connected to the second gate of the first bidirectional switch and an anode connected to a source / drain terminal not connected to the first bidirectional switch of the third transistor. .

双方向スイッチ回路は、第2トランジスタの第1双方向スイッチと接続されたソースドレイン端子にカソードが接続され、かつ、第1双方向スイッチの基板にアノードが接続された第1バイアスダイオードと、第3トランジスタの第1双方向スイッチと接続されたソースドレイン端子にカソードが接続され、かつ、第1双方向スイッチの基板にアノードが接続された第2バイアスダイオードとをさらに備えてもよい。   The bidirectional switch circuit includes a first bias diode having a cathode connected to a source / drain terminal connected to the first bidirectional switch of the second transistor and an anode connected to a substrate of the first bidirectional switch; A second bias diode having a cathode connected to a source / drain terminal connected to the first bidirectional switch of the three transistors and an anode connected to a substrate of the first bidirectional switch may be further included.

本発明の第3の態様においては、ノーマリーオン型の第1トランジスタと、カソードが、第1トランジスタのソースと接続されたダイオードと、ダイオードのアノードと第1トランジスタのゲートとの間に設けられた、ダイオードのアノードから第1トランジスタのゲートへと流れる電流を抑制する電流抑制部とを備えるダイオード回路を提供する。   In the third aspect of the present invention, the normally-on type first transistor and the cathode are provided between the diode connected to the source of the first transistor, the anode of the diode, and the gate of the first transistor. In addition, a diode circuit is provided that includes a current suppressing unit that suppresses a current flowing from the anode of the diode to the gate of the first transistor.

本発明の第4の態様においては、ノーマリーオン型の第1トランジスタを形成する段階と、第1トランジスタのゲート電極パッド上に第1ポリシリコン膜を形成する段階と、第1ポリシリコン膜に第1導電型のドーパントを注入する段階と、第1ポリシリコン膜上に第2ポリシリコン膜を形成する段階と、第2ポリシリコン膜上に第1導電型と反対の導電型の第2導電型のドーパントを注入する段階と、第1トランジスタのソースに、第2トランジスタのドレインを接続する段階と、第2ポリシリコン膜に第2トランジスタのソースを接続する段階とを備えるトランジスタ回路の製造方法を提供する。   In the fourth aspect of the present invention, a step of forming a normally-on type first transistor, a step of forming a first polysilicon film on a gate electrode pad of the first transistor, and a step of forming a first polysilicon film on the first polysilicon film A step of implanting a dopant of a first conductivity type, a step of forming a second polysilicon film on the first polysilicon film, and a second conductivity of a conductivity type opposite to the first conductivity type on the second polysilicon film. A method of manufacturing a transistor circuit comprising: implanting a dopant of a type; connecting a drain of a second transistor to a source of the first transistor; and connecting a source of the second transistor to a second polysilicon film. I will provide a.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

本実施形態に係るトランジスタ回路の構成例を示す。2 shows a configuration example of a transistor circuit according to the present embodiment. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例を示す。The other structural example of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例成を示す。The other example of a structure of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例を示す。The other structural example of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例を示す。The other structural example of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例を示す。The other structural example of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の他の構成例を示す。The other structural example of the transistor circuit which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るトランジスタ回路の実装例を示す。An example of mounting a transistor circuit according to this embodiment will be described. ゲート配線の途中に設けられるダイオード132の構成例を示す。A configuration example of the diode 132 provided in the middle of the gate wiring is shown. ゲート配線の途中に設けられるダイオード132の他の構成例を示す。Another configuration example of the diode 132 provided in the middle of the gate wiring is shown. 他の実施形態に係るトランジスタの構成を示す。The structure of the transistor which concerns on other embodiment is shown. 他の実施形態に係るトランジスタの構成を示す。The structure of the transistor which concerns on other embodiment is shown. 他の実施形態に係るトランジスタの構成を示す。The structure of the transistor which concerns on other embodiment is shown.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の構成例を示す。トランジスタ回路100は、第1トランジスタ110、第2トランジスタ120及び電流抑制部130を備える。第1トランジスタ110は、ノーマリーオン型のトランジスタであり、ゲートに電圧が印加されない状態で、ソースとドレインとの間で電流を流す。第1トランジスタ110は、例えばHEMT(High Electron Mobility Transistor)である。第1トランジスタ110は、ショットキー接合を有するHEMTであってもよく、MIS(Metal Insulator Semiconductor)構造を有するHEMTであってもよい。第1トランジスタ110のドレインには、端子210が接続されている。   FIG. 1 shows a configuration example of a transistor circuit 100 according to the present embodiment. The transistor circuit 100 includes a first transistor 110, a second transistor 120, and a current suppressing unit 130. The first transistor 110 is a normally-on transistor, and allows a current to flow between the source and the drain in a state where no voltage is applied to the gate. The first transistor 110 is, for example, a HEMT (High Electron Mobility Transistor). The first transistor 110 may be a HEMT having a Schottky junction or a HEMT having a MIS (Metal Insulator Semiconductor) structure. A terminal 210 is connected to the drain of the first transistor 110.

第2トランジスタ120は、ノーマリーオフ型のトランジスタであり、ゲートに電圧が印加されない状態で、ソースとドレインとの間に電流を流さない。第2トランジスタ120は、例えば電界効果トランジスタである。第2トランジスタ120のゲートには、端子230が接続され、第2トランジスタ120のソースには、端子220が接続されている。   The second transistor 120 is a normally-off transistor, and does not pass a current between the source and the drain when no voltage is applied to the gate. The second transistor 120 is, for example, a field effect transistor. A terminal 230 is connected to the gate of the second transistor 120, and a terminal 220 is connected to the source of the second transistor 120.

第2トランジスタ120は第1トランジスタ110にカスコード接続している。具体的には、第2トランジスタ120のドレインと第1トランジスタ110のソースとが接続されている。第2トランジスタ120のソースは、電流抑制部130を介して第1トランジスタ110のゲートに接続されている。   The second transistor 120 is cascode connected to the first transistor 110. Specifically, the drain of the second transistor 120 and the source of the first transistor 110 are connected. The source of the second transistor 120 is connected to the gate of the first transistor 110 through the current suppressing unit 130.

第2トランジスタ120は、ソースとドレインとの間に寄生ダイオード122を有する。第2トランジスタ120は、例えば電界効果トランジスタであり、ダイオード122は、第2トランジスタ120のソースとドレインとの間に形成されるpn接合である。端子220に印加される電圧が当該ビルトイン電圧よりも大きい場合にはダイオード122が導通状態になるので、第2トランジスタ120のソースからドレインに向けて電流が流れる。   The second transistor 120 includes a parasitic diode 122 between the source and the drain. The second transistor 120 is, for example, a field effect transistor, and the diode 122 is a pn junction formed between the source and drain of the second transistor 120. When the voltage applied to the terminal 220 is larger than the built-in voltage, the diode 122 becomes conductive, so that a current flows from the source to the drain of the second transistor 120.

電流抑制部130は、第2トランジスタ120のソースと第1トランジスタ110のゲートとの間に設けられている。電流抑制部130は、第2トランジスタ120のソースから第1トランジスタ110のゲートへと流れる電流を抑制する。電流抑制部130は、第2トランジスタ120のソースから第1トランジスタ110のゲートへと電流を流さないことが好ましい。   The current suppression unit 130 is provided between the source of the second transistor 120 and the gate of the first transistor 110. The current suppressing unit 130 suppresses a current flowing from the source of the second transistor 120 to the gate of the first transistor 110. The current suppressing unit 130 preferably does not flow current from the source of the second transistor 120 to the gate of the first transistor 110.

なお、第2トランジスタ120および電流抑制部130を1チップで形成してよい。例えば第2トランジスタ120および電流抑制部130を同一のシリコンチップに形成し、第1トランジスタ110を窒化物半導体で形成してよい。   Note that the second transistor 120 and the current suppression unit 130 may be formed in one chip. For example, the second transistor 120 and the current suppression unit 130 may be formed on the same silicon chip, and the first transistor 110 may be formed of a nitride semiconductor.

図2は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。図2における電流抑制部130は、ダイオード132を有する。ダイオード132は、端子220にアノードが接続され、第1トランジスタ110のゲートにカソードが接続されている。ダイオード132は、ツェナーダイオード以外のダイオードである。例えば、ダイオード132は、トランジスタ回路100の使用電圧範囲内に降伏電圧を有しない。トランジスタ回路100の使用電圧範囲は、トランジスタ回路100の製品仕様値であってよい。具体的には、ダイオード132のビルトイン電圧は、1.2V以上であってよい。   FIG. 2 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The current suppression unit 130 in FIG. The diode 132 has an anode connected to the terminal 220 and a cathode connected to the gate of the first transistor 110. The diode 132 is a diode other than a Zener diode. For example, the diode 132 does not have a breakdown voltage within the operating voltage range of the transistor circuit 100. The operating voltage range of the transistor circuit 100 may be a product specification value of the transistor circuit 100. Specifically, the built-in voltage of the diode 132 may be 1.2 V or more.

電流抑制部130がダイオード132を有することにより、端子220に印加される電圧がダイオード132のビルトイン電圧と第1トランジスタ110のゲートにおけるビルトイン電圧との和よりも大きくなるまでは、端子220から第1トランジスタ110のゲートに対して電流が流れない。   Since the current suppression unit 130 includes the diode 132, the first voltage from the terminal 220 is increased until the voltage applied to the terminal 220 becomes larger than the sum of the built-in voltage of the diode 132 and the built-in voltage at the gate of the first transistor 110. No current flows to the gate of the transistor 110.

ダイオード132の逆方向電圧は、第1トランジスタ110の閾値電圧と第2トランジスタ120のソース−ドレイン間耐圧との和より小さいことが好ましい。なお、ダイオード132の逆方向電圧とは、ダイオード132のリーク電流と、第1トランジスタ110のゲートリーク電流とが等しくなる電圧を指す。この場合には、第2トランジスタ120に過大な電圧が印加される前に、ダイオード132を介して第1トランジスタ110のゲートから端子220に電流が流れるので、第2トランジスタ120が破壊されることを防止できる。   The reverse voltage of the diode 132 is preferably smaller than the sum of the threshold voltage of the first transistor 110 and the source-drain breakdown voltage of the second transistor 120. Note that the reverse voltage of the diode 132 indicates a voltage at which the leakage current of the diode 132 and the gate leakage current of the first transistor 110 are equal. In this case, since an electric current flows from the gate of the first transistor 110 to the terminal 220 via the diode 132 before an excessive voltage is applied to the second transistor 120, the second transistor 120 is destroyed. Can be prevented.

図3は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。図3における電流抑制部130は、ダイオード132と直列に接続された抵抗134を有する。電流抑制部130が抵抗134を有することにより、ダイオード132のビルトイン電圧と第1トランジスタ110のゲートにおけるビルトイン電圧との和よりも大きな電圧が端子220に印加された場合に、端子220から第1トランジスタ110のゲートに流入する電流を抑制することができる。   FIG. 3 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The current suppression unit 130 in FIG. 3 includes a resistor 134 connected in series with the diode 132. Since the current suppressing unit 130 includes the resistor 134, when a voltage larger than the sum of the built-in voltage of the diode 132 and the built-in voltage at the gate of the first transistor 110 is applied to the terminal 220, the terminal 220 to the first transistor The current flowing into the gate 110 can be suppressed.

図4は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。図4における電流抑制部130は、ダイオード132と並列に接続された抵抗134を有する。電流抑制部130が抵抗134をダイオード132と並列に有することにより、ダイオード132がオープンモードで故障した場合においても、第2トランジスタ120のソースと第1トランジスタ110のゲートとの接続を維持しつつ、第1トランジスタ110のゲートに流入する電流を抑制することにより第1トランジスタ110の破壊を防ぐことができる。   FIG. 4 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The current suppression unit 130 in FIG. 4 has a resistor 134 connected in parallel with the diode 132. Since the current suppressing unit 130 has the resistor 134 in parallel with the diode 132, even when the diode 132 fails in the open mode, the connection between the source of the second transistor 120 and the gate of the first transistor 110 is maintained. By suppressing the current flowing into the gate of the first transistor 110, the destruction of the first transistor 110 can be prevented.

図5は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。第1電流抑制部130は、互いに並列に接続された複数のダイオードを有してもよい。図5に示した電流抑制部130は、ダイオード132と並列に接続されたダイオード136をさらに有する。ダイオード136のカソードは、ダイオード132のアノード及び第2トランジスタ120のソースに接続されている。ダイオード136のアノードは、ダイオード132のカソード及び第1トランジスタ110のゲートに接続されている。   FIG. 5 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The first current suppressing unit 130 may include a plurality of diodes connected in parallel to each other. The current suppressing unit 130 illustrated in FIG. 5 further includes a diode 136 connected in parallel with the diode 132. The cathode of the diode 136 is connected to the anode of the diode 132 and the source of the second transistor 120. The anode of the diode 136 is connected to the cathode of the diode 132 and the gate of the first transistor 110.

電流抑制部130がダイオード136を更に有することにより、電流抑制部130の逆方向電圧を小さくすることができる。このため、電流抑制部130の逆方向電圧を、第1トランジスタ110の閾値電圧と第2トランジスタ120のソースドレイン間耐圧との和よりも小さくすることが容易になる。このため、第2トランジスタ120に過大な電圧が印加されて破壊されることを防止できる。   Since the current suppression unit 130 further includes the diode 136, the reverse voltage of the current suppression unit 130 can be reduced. For this reason, it becomes easy to make the reverse voltage of the current suppressing unit 130 smaller than the sum of the threshold voltage of the first transistor 110 and the source-drain breakdown voltage of the second transistor 120. For this reason, it is possible to prevent the second transistor 120 from being damaged by being applied with an excessive voltage.

図6は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。電流抑制部130は、互いに直列に接続された複数のダイオードを有してもよい。図6に示した電流抑制部130は、図2に示した電流抑制部130に対して、ダイオード132と直列に接続されたダイオード138をさらに有する。ダイオード138のアノードは端子220に接続され、ダイオード138のカソードは、ダイオード132のアノードに接続されている。電流抑制部130は、直列接続された、より多くのダイオードを有してもよい。   FIG. 6 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The current suppression unit 130 may include a plurality of diodes connected in series with each other. The current suppressing unit 130 illustrated in FIG. 6 further includes a diode 138 connected in series with the diode 132 with respect to the current suppressing unit 130 illustrated in FIG. The anode of the diode 138 is connected to the terminal 220, and the cathode of the diode 138 is connected to the anode of the diode 132. The current suppression unit 130 may include more diodes connected in series.

電流抑制部130が直列接続された複数のダイオードを有することにより、電流抑制部130のビルトイン電圧を大きくすることができる。したがって、電流抑制部130がダイオード132のみを有している場合に比べて、より高い電圧が端子220に印加されても、電流抑制部130は、第1トランジスタ110に電流が流れることを抑制することができる。また、電流抑制部130は、図3から図5に示したいずれかの構成において、カソードが第1トランジスタ110側に配置される直列接続された複数のダイオードを有してもよい。   Since the current suppression unit 130 includes a plurality of diodes connected in series, the built-in voltage of the current suppression unit 130 can be increased. Therefore, compared to the case where the current suppression unit 130 includes only the diode 132, the current suppression unit 130 suppresses the current from flowing through the first transistor 110 even when a higher voltage is applied to the terminal 220. be able to. In addition, the current suppression unit 130 may include a plurality of diodes connected in series, the cathodes being disposed on the first transistor 110 side in any of the configurations illustrated in FIGS. 3 to 5.

図7は、本実施形態に係るトランジスタ回路100の他の構成例を示す。図7に示した電流抑制部130は、図3に示した電流抑制部130に比べて、ダイオード132に並列に接続されたコンデンサ140をさらに有する。トランジスタ回路100がオフ状態からオン状態になるときに、ダイオード132の容量が小さいと第1トランジスタ110のゲート電位が不安定になる場合がある。これに対し、コンデンサ140を設けることで、第1トランジスタ110のゲート電位が不安定になることを防ぐことができる。   FIG. 7 shows another configuration example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. The current suppression unit 130 illustrated in FIG. 7 further includes a capacitor 140 connected in parallel to the diode 132, as compared with the current suppression unit 130 illustrated in FIG. When the transistor circuit 100 changes from the off state to the on state, the gate potential of the first transistor 110 may become unstable if the capacitance of the diode 132 is small. On the other hand, providing the capacitor 140 can prevent the gate potential of the first transistor 110 from becoming unstable.

図8Aは、本実施形態に係るトランジスタ回路100の実装例を示す。図8Aにおいて、トランジスタ回路100は、ゲート電極パッド112、ゲート電極パッド113、ゲート配線109、ゲート電極108、補助配線111、ソース電極パッド116、複数の櫛型ソース電極117、ドレイン電極パッド118、複数の櫛型ドレイン電極119及びダイオード132を備える。   FIG. 8A shows an implementation example of the transistor circuit 100 according to the present embodiment. In FIG. 8A, a transistor circuit 100 includes a gate electrode pad 112, a gate electrode pad 113, a gate wiring 109, a gate electrode 108, an auxiliary wiring 111, a source electrode pad 116, a plurality of comb-type source electrodes 117, a drain electrode pad 118, and a plurality. The comb-shaped drain electrode 119 and the diode 132 are provided.

ソース電極パッド116及びドレイン電極パッド118は、互いに対向して配置される。それぞれの櫛型ソース電極117は、ソース電極パッド116からドレイン電極パッド118に向かって並列に延伸して形成される。それぞれの櫛型ドレイン電極119は、ドレイン電極パッド118からソース電極パッド116に向かって並列に延伸して形成される。櫛型ドレイン電極119及び櫛型ソース電極117は、延伸方向とは垂直な水平方向において、交互に所定の距離ずつ離間して設けられる。   The source electrode pad 116 and the drain electrode pad 118 are disposed to face each other. Each comb source electrode 117 is formed by extending in parallel from the source electrode pad 116 toward the drain electrode pad 118. Each comb drain electrode 119 is formed by extending in parallel from the drain electrode pad 118 toward the source electrode pad 116. The comb drain electrode 119 and the comb source electrode 117 are alternately provided with a predetermined distance apart in the horizontal direction perpendicular to the extending direction.

ゲート電極パッド112及びゲート電極パッド113は、図2に示した第1トランジスタ110のゲート電極パッドである。ゲート電極パッド112及びゲート電極パッド113は、ゲート配線109、ゲート電極108及び補助配線111を介して互いに接続されている。また、ゲート電極108の長さが短い場合には、ゲート電極パッド113が無くてもよい。本例においてゲート電極パッド112及びゲート電極パッド113は、水平方向においてソース電極パッド116の両側に形成される。   The gate electrode pad 112 and the gate electrode pad 113 are gate electrode pads of the first transistor 110 illustrated in FIG. The gate electrode pad 112 and the gate electrode pad 113 are connected to each other through the gate wiring 109, the gate electrode 108, and the auxiliary wiring 111. Further, when the length of the gate electrode 108 is short, the gate electrode pad 113 may not be provided. In this example, the gate electrode pad 112 and the gate electrode pad 113 are formed on both sides of the source electrode pad 116 in the horizontal direction.

ゲート配線109は、ソース電極パッド116に沿って形成され、一端がゲート電極パッド112またはゲート電極パッド113に接続され、他端がゲート電極108及び補助配線111に接続される。ゲート配線109は、分岐点115においてゲート電極108及び補助配線111に接続される。分岐点115は、水平方向に伸ばした直線が櫛型ソース電極117と交差し、且つ、櫛型ドレイン電極119と交差しない位置に設けられる。   The gate wiring 109 is formed along the source electrode pad 116, one end is connected to the gate electrode pad 112 or the gate electrode pad 113, and the other end is connected to the gate electrode 108 and the auxiliary wiring 111. The gate wiring 109 is connected to the gate electrode 108 and the auxiliary wiring 111 at the branch point 115. The branch point 115 is provided at a position where a straight line extending in the horizontal direction intersects the comb source electrode 117 and does not intersect the comb drain electrode 119.

ゲート電極108は、櫛型ソース電極117及び櫛型ドレイン電極119の間に設けられる。また、ゲート電極108は、最も外側の櫛型ソース電極117及び櫛型ドレイン電極119の更に外側にも形成される。ゲート電極108は、櫛型ソース電極117及び櫛型ドレイン電極119から所定の一定距離を保つように形成される。   The gate electrode 108 is provided between the comb source electrode 117 and the comb drain electrode 119. The gate electrode 108 is also formed on the outer side of the outermost comb source electrode 117 and the comb drain electrode 119. The gate electrode 108 is formed to maintain a predetermined constant distance from the comb source electrode 117 and the comb drain electrode 119.

補助配線111は、ゲート電極108の所定の長さ毎に、ゲート電極108と接続される。本例の補助配線111は、2つの分岐点115の間を直線で接続する。本例の補助配線111は、櫛型ソース電極117と層間絶縁膜等により絶縁される。   The auxiliary wiring 111 is connected to the gate electrode 108 for each predetermined length of the gate electrode 108. The auxiliary wiring 111 of this example connects the two branch points 115 with a straight line. The auxiliary wiring 111 in this example is insulated from the comb source electrode 117 by an interlayer insulating film or the like.

ダイオード132は、ゲート電極パッド112または113上に形成されてよく、ゲート配線109の途中に形成されてもよい。図8Aにおいては、ゲート電極パッド112上、および、ゲート配線109の途中にダイオード132が形成されているが、いずれか一方にだけダイオード132が形成されてよい。一例として、ダイオード132はポリシリコンにより形成されている。ダイオード132をポリシリコンにより形成する場合には、ゲート電極パッド112または113上にポリシリコンを成膜することにより、容易にダイオード132を形成することができる。また、ゲート電極パッド112または113上に、ダイオード132を含むシリコンチップを載置してもよい。   The diode 132 may be formed on the gate electrode pad 112 or 113 or may be formed in the middle of the gate wiring 109. In FIG. 8A, the diode 132 is formed on the gate electrode pad 112 and in the middle of the gate wiring 109, but the diode 132 may be formed only on one of them. As an example, the diode 132 is made of polysilicon. In the case where the diode 132 is formed of polysilicon, the diode 132 can be easily formed by forming polysilicon on the gate electrode pad 112 or 113. A silicon chip including the diode 132 may be placed on the gate electrode pad 112 or 113.

具体的には、ゲート電極パッド112上のダイオード132は、第1導電型のドーパントが注入された第1ポリシリコン膜と、第1ポリシリコン膜の上に成膜された第2導電型のドーパントが注入された第2ポリシリコン膜とを有する。ゲート電極パッド112上に、順次第1ポリシリコン膜及び第2ポリシリコン膜を形成することにより、縦型構造のダイオード132を形成することができる。   Specifically, the diode 132 on the gate electrode pad 112 includes a first polysilicon film in which a first conductivity type dopant is implanted, and a second conductivity type dopant formed on the first polysilicon film. And a second polysilicon film in which is implanted. By sequentially forming the first polysilicon film and the second polysilicon film on the gate electrode pad 112, the diode 132 having a vertical structure can be formed.

より具体的には、ゲート電極パッド112に接する第1ポリシリコン膜にn型のドーパントを注入し、第1ポリシリコン膜の上に成膜される第2ポリシリコン膜にp型のドーパントを注入することにより、図2に示した状態で接続されたトランジスタ回路100及びダイオード132を製造することができる。   More specifically, an n-type dopant is implanted into the first polysilicon film in contact with the gate electrode pad 112, and a p-type dopant is implanted into the second polysilicon film formed on the first polysilicon film. Thus, the transistor circuit 100 and the diode 132 connected in the state shown in FIG. 2 can be manufactured.

第2ポリシリコン膜の上に、n型のドーパントを注入した第3ポリシリコン膜を成膜し、第3ポリシリコン膜の上に、p型のドーパントを注入した第4ポリシリコン膜を成膜することで、図6に示したダイオード132及びダイオード138が直列に接続された電流抑制部130を製造することができる。   A third polysilicon film in which an n-type dopant is implanted is formed on the second polysilicon film, and a fourth polysilicon film in which a p-type dopant is implanted is formed on the third polysilicon film. Thus, the current suppressing unit 130 in which the diode 132 and the diode 138 illustrated in FIG. 6 are connected in series can be manufactured.

また上述したように、ゲート電極パッド113の上にダイオードを形成してもよい。例えば、図8Aに示した構成に加えて、ゲート電極パッド113の上に、導電型が異なる2つのポリシリコン膜が成膜されたダイオードを、ダイオード132と逆の積層順で形成することにより、図6に示した電流抑制部130を形成することができる。具体的には、ゲート電極パッド112に接する第1ポリシリコン膜にn型のドーパントが注入されている場合には、ゲート電極パッド113に接するポリシリコン膜にp型のドーパントを注入すればよい。   Further, as described above, a diode may be formed on the gate electrode pad 113. For example, in addition to the configuration shown in FIG. 8A, a diode in which two polysilicon films having different conductivity types are formed on the gate electrode pad 113 in the reverse stacking order of the diode 132. The current suppressing unit 130 shown in FIG. 6 can be formed. Specifically, when an n-type dopant is implanted into the first polysilicon film in contact with the gate electrode pad 112, a p-type dopant may be implanted into the polysilicon film in contact with the gate electrode pad 113.

以上の手順でダイオード132を形成した後に、ソース電極パッド116に、図2に示した第2トランジスタ120のドレインを接続するとともに、ダイオード132の第2ポリシリコン膜に第2トランジスタ120のソースを、例えばワイヤボンディングにより接続することで、トランジスタ回路100を製造することができる。   After forming the diode 132 by the above procedure, the drain of the second transistor 120 shown in FIG. 2 is connected to the source electrode pad 116, and the source of the second transistor 120 is connected to the second polysilicon film of the diode 132. For example, the transistor circuit 100 can be manufactured by connecting by wire bonding.

ダイオード132は、ゲート配線109の途中に設けられてもよい。ゲート配線109に接してn型のドーパントを注入したポリシリコン膜を形成し、当該ポリシリコン膜の上に、p型のドーパントを注入したポリシリコン膜を形成することで、図2に示したダイオード132を形成してもよい。   The diode 132 may be provided in the middle of the gate wiring 109. A polysilicon film in which an n-type dopant is implanted is formed in contact with the gate wiring 109, and a polysilicon film in which a p-type dopant is implanted is formed on the polysilicon film, whereby the diode shown in FIG. 132 may be formed.

図8Bは、ゲート配線109の途中に設けられるダイオード132の構成例を示す。図8Bは、図8AにおけるA−A'断面を示す。ダイオード132は、アノード131およびカソード133を有する。アノード131は、ゲート電極パッド113に接続されるゲート配線109と、カソード133との間に形成される。カソード133は、分岐点115に接続されるゲート配線109と、アノード131との間に形成される。本例のダイオード132も、ポリシリコンで形成されてよい。   FIG. 8B shows a configuration example of the diode 132 provided in the middle of the gate wiring 109. FIG. 8B shows an AA ′ cross section in FIG. 8A. The diode 132 has an anode 131 and a cathode 133. The anode 131 is formed between the gate wiring 109 connected to the gate electrode pad 113 and the cathode 133. The cathode 133 is formed between the gate wiring 109 connected to the branch point 115 and the anode 131. The diode 132 of this example may also be formed of polysilicon.

図8Cは、ゲート配線109の途中に設けられるダイオード132の他の構成例を示す。図8Cは、図8AにおけるA−A'断面を示す。ダイオード132は、アノード電極135およびカソード電極137を有する。また、本例における第1トランジスタ110は、GaN層126およびAlGaN層124を有し、GaN層126およびAlGaN層124のヘテロ接合により生じる2次元電子ガスがチャネルとして機能する。   FIG. 8C shows another configuration example of the diode 132 provided in the middle of the gate wiring 109. FIG. 8C shows an AA ′ cross section in FIG. 8A. The diode 132 has an anode electrode 135 and a cathode electrode 137. The first transistor 110 in this example has a GaN layer 126 and an AlGaN layer 124, and a two-dimensional electron gas generated by a heterojunction of the GaN layer 126 and the AlGaN layer 124 functions as a channel.

アノード電極135は、ゲート電極パッド113に接続されるゲート配線109に接続して設けられる。アノード電極135は、AlGaN層124とショットキー接触する材料で形成される。例えばアノード電極135として、Ni/Auの積層構造を用いることができる。   The anode electrode 135 is provided in connection with the gate wiring 109 connected to the gate electrode pad 113. The anode electrode 135 is formed of a material that is in Schottky contact with the AlGaN layer 124. For example, a stacked structure of Ni / Au can be used as the anode electrode 135.

カソード電極137は、分岐点115に接続されるゲート配線109に接続して、且つ、アノード電極135から離隔して設けられる。カソード電極137は、GaN層126にオーミック接触する材料で形成される。例えばカソード電極137として、Ti/Alの積層構造を用いることができる。なお、ゲート配線109およびAlGaN層124の間には絶縁膜114が配置される。   The cathode electrode 137 is connected to the gate wiring 109 connected to the branch point 115 and is provided apart from the anode electrode 135. The cathode electrode 137 is formed of a material that makes ohmic contact with the GaN layer 126. For example, a Ti / Al laminated structure can be used as the cathode electrode 137. An insulating film 114 is disposed between the gate wiring 109 and the AlGaN layer 124.

図9は、他の実施形態に係る双方向スイッチ回路200の構成を示す。双方向スイッチ回路200は、図1に示したトランジスタ回路100に対して、第3トランジスタ150及び電流抑制部160を更に備える。なお、第1トランジスタ110は、双方向スイッチの一例である。第1トランジスタ110は、例えばソース端子およびドレイン端子の機能および構造が対称なMOSトランジスタである。また、それぞれのトランジスタのソースおよびドレイン端子を、ソースドレイン端子(SD端子)と称する。また、第2トランジスタ120および第3トランジスタ150は、例えば縦型のSi−MOSFETである。   FIG. 9 shows a configuration of a bidirectional switch circuit 200 according to another embodiment. The bidirectional switch circuit 200 further includes a third transistor 150 and a current suppressing unit 160 with respect to the transistor circuit 100 shown in FIG. The first transistor 110 is an example of a bidirectional switch. The first transistor 110 is a MOS transistor in which the functions and structures of the source terminal and the drain terminal are symmetrical, for example. The source and drain terminals of each transistor are referred to as a source / drain terminal (SD terminal). The second transistor 120 and the third transistor 150 are, for example, vertical Si-MOSFETs.

第3トランジスタ150、第1トランジスタ110および第2トランジスタ120は、順番にカスコード接続される。つまり、第3トランジスタ150の一方のSD端子Aは端子240に接続され、他方のSD端子Bは第1トランジスタ110に接続される。第1トランジスタ110の一方のSD端子Cは第3トランジスタ150のSD端子Bに接続され、他方のSD端子Dは第2トランジスタ120のSD端子Eに接続される。第2トランジスタ120の一方のSD端子Eは第1トランジスタのSD端子Dに接続され、他方のSD端子Fは端子220に接続される。また、第2トランジスタ120のゲートは端子230に接続され、第3トランジスタ150のゲートは端子250に接続される。   The third transistor 150, the first transistor 110, and the second transistor 120 are cascode-connected in order. That is, one SD terminal A of the third transistor 150 is connected to the terminal 240, and the other SD terminal B is connected to the first transistor 110. One SD terminal C of the first transistor 110 is connected to the SD terminal B of the third transistor 150, and the other SD terminal D is connected to the SD terminal E of the second transistor 120. One SD terminal E of the second transistor 120 is connected to the SD terminal D of the first transistor, and the other SD terminal F is connected to the terminal 220. The gate of the second transistor 120 is connected to the terminal 230, and the gate of the third transistor 150 is connected to the terminal 250.

電流抑制部130は、第2トランジスタ120のSD端子Fと、第1トランジスタ110の第1ゲートとの間に設けられる。電流抑制部160は、第3トランジスタ150のSD端子Aと、第1トランジスタ110の第2ゲートとの間に設けられる。電流抑制部160は、第3トランジスタ150のSD端子Aから、第1トランジスタ110の第2ゲートへと流れる電流を抑制する。電流抑制部160は、図2から図7に基づいて説明した電流抑制部130のいずれかの構成と同じ構成を有する。   The current suppression unit 130 is provided between the SD terminal F of the second transistor 120 and the first gate of the first transistor 110. The current suppression unit 160 is provided between the SD terminal A of the third transistor 150 and the second gate of the first transistor 110. The current suppressing unit 160 suppresses a current flowing from the SD terminal A of the third transistor 150 to the second gate of the first transistor 110. The current suppression unit 160 has the same configuration as any of the configurations of the current suppression unit 130 described with reference to FIGS.

双方向スイッチ回路200は、端子220に印加される電圧と端子240に印加される電圧とに応じて、双方向スイッチとして動作する。すなわち、端子220に印加される電圧が端子240に印加される電圧よりも大きい場合には、端子220から端子240の向きに電流が流れる。この場合には、電流抑制部130が第1トランジスタ110のゲートに流れる電流を抑制する。端子220に印加される電圧が端子240に印加される電圧よりも小さい場合には、端子240から端子220の向きに電流が流れる。この場合には、電流抑制部160が第1トランジスタ110のゲートに流れる電流を抑制する。   The bidirectional switch circuit 200 operates as a bidirectional switch according to the voltage applied to the terminal 220 and the voltage applied to the terminal 240. That is, when the voltage applied to the terminal 220 is larger than the voltage applied to the terminal 240, a current flows from the terminal 220 to the terminal 240. In this case, the current suppressing unit 130 suppresses the current flowing through the gate of the first transistor 110. When the voltage applied to the terminal 220 is smaller than the voltage applied to the terminal 240, a current flows from the terminal 240 to the terminal 220. In this case, the current suppressing unit 160 suppresses the current flowing through the gate of the first transistor 110.

図10は、他の実施形態に係る双方向スイッチ回路300の構成を示す。双方向スイッチ回路300は、図9に示した双方向スイッチ回路200に対して、バイアス回路180をさらに備える。なお、図10に示した第1トランジスタ110は、図9に示した第1トランジスタ110と同一の機能および構成を有するが、図10においては第1トランジスタ110の基板172を合わせて示す。   FIG. 10 shows a configuration of a bidirectional switch circuit 300 according to another embodiment. The bidirectional switch circuit 300 further includes a bias circuit 180 with respect to the bidirectional switch circuit 200 shown in FIG. Note that the first transistor 110 illustrated in FIG. 10 has the same function and configuration as the first transistor 110 illustrated in FIG. 9, but the substrate 172 of the first transistor 110 is also illustrated in FIG. 10.

バイアス回路180は、バイアスダイオード182及びバイアスダイオード184を有する。バイアスダイオード182は、第2トランジスタ120の第1トランジスタ110側のSD端子Eにカソードが接続され、かつ、第1トランジスタ110の基板172にアノードが接続されている。バイアスダイオード184は、第3トランジスタ150の第1トランジスタ110側のSD端子Bにカソードが接続され、かつ、第1トランジスタ110の基板172にアノードが接続されている。双方向スイッチ回路300は、基板172に接続されたバイアス回路180を有することにより、第1トランジスタ170の電位が固定されるので、スイッチングした場合に基板電位が変動することを防止できる。   The bias circuit 180 includes a bias diode 182 and a bias diode 184. The bias diode 182 has a cathode connected to the SD terminal E of the second transistor 120 on the first transistor 110 side, and an anode connected to the substrate 172 of the first transistor 110. The bias diode 184 has a cathode connected to the SD terminal B of the third transistor 150 on the first transistor 110 side, and an anode connected to the substrate 172 of the first transistor 110. Since the bidirectional switch circuit 300 includes the bias circuit 180 connected to the substrate 172, the potential of the first transistor 170 is fixed, so that the substrate potential can be prevented from fluctuating when switching is performed.

図11は、他の実施形態に係るダイオード回路400の構成を示す。ダイオード回路400は、図2に示したトランジスタ回路100における第2トランジスタ120に代えてダイオード190を有する。ダイオード190は、カソードが第1トランジスタ110のソースに接続されている。電流抑制部130は、ダイオード190のアノードと第1トランジスタ110のゲートとの間に設けられ、ダイオード190のアノードから第1トランジスタ110のゲートへと流れる電流を抑制する。ダイオード190は、例えばシリコンダイオードである。ダイオード190は、ポリシリコンダイオードであってもよい。   FIG. 11 shows a configuration of a diode circuit 400 according to another embodiment. The diode circuit 400 includes a diode 190 instead of the second transistor 120 in the transistor circuit 100 illustrated in FIG. The diode 190 has a cathode connected to the source of the first transistor 110. The current suppression unit 130 is provided between the anode of the diode 190 and the gate of the first transistor 110, and suppresses the current flowing from the anode of the diode 190 to the gate of the first transistor 110. The diode 190 is a silicon diode, for example. The diode 190 may be a polysilicon diode.

ダイオード回路400の順方向特性は、ダイオード190により定まるので、ビルトイン電圧の低いシリコン等を用いることで、大電流の順方向特性を得ることができる。また、逆方向特性は、第1トランジスタ110により定まるので、高耐圧のGaN等を用いることで、高耐圧化することができる。つまり、大電流高耐圧の回路を実現できる。   Since the forward characteristic of the diode circuit 400 is determined by the diode 190, a forward characteristic with a large current can be obtained by using silicon having a low built-in voltage. In addition, since the reverse characteristics are determined by the first transistor 110, it is possible to increase the breakdown voltage by using high breakdown voltage GaN or the like. That is, a circuit with a large current and a high breakdown voltage can be realized.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The execution order of each process such as operation, procedure, step, and stage in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the specification, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

100 トランジスタ回路、108 ゲート電極、109 ゲート配線、110 第1トランジスタ、111 補助配線、112 ゲート電極パッド、113 ゲート電極パッド、114 絶縁膜、115 分岐点、116 ソース電極パッド、117 櫛型ソース電極、118 ドレイン電極パッド、119 櫛型ドレイン電極、120 第2トランジスタ、122 ダイオード、124 AlGaN層、126 GaN層、130 電流抑制部、131 アノード、132 ダイオード、133 カソード、134 抵抗、135 アノード電極、136 ダイオード、137 カソード電極、138 ダイオード、140 コンデンサ、150 第3トランジスタ、160 電流抑制部、170 第1トランジスタ、172 基板、180 バイアス回路、182 バイアスダイオード、184 バイアスダイオード、190 ダイオード、200 双方向スイッチ回路、210 端子、220 端子、230 端子、240 端子、250 端子、300 双方向スイッチ回路、400 ダイオード回路 100 transistor circuit, 108 gate electrode, 109 gate wiring, 110 first transistor, 111 auxiliary wiring, 112 gate electrode pad, 113 gate electrode pad, 114 insulating film, 115 branch point, 116 source electrode pad, 117 comb source electrode, 118 drain electrode pad, 119 comb drain electrode, 120 second transistor, 122 diode, 124 AlGaN layer, 126 GaN layer, 130 current suppression unit, 131 anode, 132 diode, 133 cathode, 134 resistance, 135 anode electrode, 136 diode 137 cathode electrode, 138 diode, 140 capacitor, 150 third transistor, 160 current suppression unit, 170 first transistor, 172 substrate, 180 bias circuit, 1 82 Bias Diode, 184 Bias Diode, 190 Diode, 200 Bidirectional Switch Circuit, 210 Terminal, 220 Terminal, 230 Terminal, 240 Terminal, 250 Terminal, 300 Bidirectional Switch Circuit, 400 Diode Circuit

Claims (18)

ノーマリーオン型の第1トランジスタと、
ドレインが、前記第1トランジスタのソースと接続され、前記第1トランジスタとカスコード接続されたノーマリーオフ型の第2トランジスタと、
前記第2トランジスタのソースと前記第1トランジスタのゲートとの間に設けられた、前記第2トランジスタのソースから前記第1トランジスタのゲートへと流れる電流を抑制する第1電流抑制部と
を備えるトランジスタ回路。
A normally-on type first transistor;
A normally-off second transistor having a drain connected to the source of the first transistor and cascode-connected to the first transistor;
A transistor provided between the source of the second transistor and the gate of the first transistor, and a first current suppressing unit that suppresses a current flowing from the source of the second transistor to the gate of the first transistor. circuit.
前記第1電流抑制部は、抵抗及び第1ダイオードの少なくとも1つを有する請求項1に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 1, wherein the first current suppressing unit includes at least one of a resistor and a first diode. 前記第1電流抑制部は、カソードが前記第1トランジスタのゲートに接続され、アノードが前記第2トランジスタのソースに接続された前記第1ダイオードを有する請求項2に記載のトランジスタ回路。   3. The transistor circuit according to claim 2, wherein the first current suppressing unit includes the first diode having a cathode connected to a gate of the first transistor and an anode connected to a source of the second transistor. 前記第1電流抑制部は、前記抵抗と、前記抵抗に直列に接続された前記第1ダイオードとを有する請求項3に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 3, wherein the first current suppressing unit includes the resistor and the first diode connected in series to the resistor. 前記第1電流抑制部は、前記抵抗と、前記抵抗に並列に接続された前記第1ダイオードとを有する請求項3に記載のトランジスタ回路。   4. The transistor circuit according to claim 3, wherein the first current suppressing unit includes the resistor and the first diode connected in parallel to the resistor. 前記第1電流抑制部は、互いに直列又は並列に接続された前記第1ダイオードを複数有する請求項2から5のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。   6. The transistor circuit according to claim 2, wherein the first current suppressing unit includes a plurality of the first diodes connected to each other in series or in parallel. 複数の前記第1ダイオードは、互いに同じ向きに直列に接続されている請求項6に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 6, wherein the plurality of first diodes are connected in series in the same direction. 複数の前記第1ダイオードは、互いに反対の向きに並列に接続されている請求項6に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 6, wherein the plurality of first diodes are connected in parallel in opposite directions. 前記第1ダイオードは、前記第1トランジスタのゲート電極パッド上にポリシリコンで形成されている請求項2から8のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。   The transistor circuit according to claim 2, wherein the first diode is formed of polysilicon on a gate electrode pad of the first transistor. 前記第1ダイオードは、前記第1トランジスタのゲート電極パッド上に載置されたシリコンチップに形成される
請求項2から8のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。
The transistor circuit according to claim 2, wherein the first diode is formed on a silicon chip placed on a gate electrode pad of the first transistor.
前記第1トランジスタは、互いにゲート配線で接続された複数のゲート電極パッドを有し、
前記第1ダイオードのアノード及びカソードは、前記ゲート配線の途中に設けられている請求項2から8のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。
The first transistor has a plurality of gate electrode pads connected to each other by gate wiring,
The transistor circuit according to claim 2, wherein an anode and a cathode of the first diode are provided in the middle of the gate wiring.
前記第1ダイオードの逆方向電圧は、前記第1トランジスタの閾値電圧と、前記第2トランジスタのソース−ドレイン間耐圧との和より小さい
請求項2から11のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。
The transistor circuit according to any one of claims 2 to 11, wherein a reverse voltage of the first diode is smaller than a sum of a threshold voltage of the first transistor and a source-drain breakdown voltage of the second transistor.
前記第2トランジスタおよび前記電流抑制部が、同一のシリコンチップに形成される
請求項1から8のいずれか一項に記載のトランジスタ回路。
The transistor circuit according to claim 1, wherein the second transistor and the current suppression unit are formed on the same silicon chip.
順番にカスコード接続された、ノーマリーオフ型の第3トランジスタ、ノーマリーオン型の第1双方向スイッチ、および、ノーマリーオフ型の第2トランジスタと、
前記第2トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子と、前記第1双方向スイッチの第1ゲートとの間に設けられ、当該ソースドレイン端子から前記第1ゲートへと流れる電流を抑制する第1電流抑制部と、
前記第3トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子と、前記第1双方向スイッチの第2ゲートとの間に設けられ、当該ソースドレイン端子から前記第2ゲートへと流れる電流を抑制する第2電流抑制部と
を更に備える双方向スイッチ回路。
A normally-off type third transistor, a normally-on type first bidirectional switch, and a normally-off type second transistor, which are cascode-connected in order,
A current that is provided between a source / drain terminal of the second transistor that is not connected to the first bidirectional switch and a first gate of the first bidirectional switch, and that flows from the source / drain terminal to the first gate. A first current suppressing unit for suppressing,
A current that is provided between a source / drain terminal of the third transistor that is not connected to the first bidirectional switch and a second gate of the first bidirectional switch, and that flows from the source / drain terminal to the second gate. A bidirectional switch circuit further comprising: a second current suppressing unit for suppressing.
前記第1電流抑制部は、カソードが前記第1双方向スイッチの前記第1ゲートに接続され、アノードが前記第2トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子に接続された第1ダイオードを有し、
前記第2電流抑制部は、カソードが前記第1双方向スイッチの前記第2ゲートに接続され、アノードが前記第3トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されないソースドレイン端子に接続された第2ダイオードを有する請求項14に記載の双方向スイッチ回路。
The first current suppressing unit has a cathode connected to the first gate of the first bidirectional switch, and an anode connected to a source / drain terminal not connected to the first bidirectional switch of the second transistor. Having a diode,
The second current suppressing unit has a cathode connected to the second gate of the first bidirectional switch, and an anode connected to a source / drain terminal not connected to the first bidirectional switch of the third transistor. The bidirectional switch circuit according to claim 14, comprising a diode.
前記第2トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されたソースドレイン端子にカソードが接続され、かつ、前記第1双方向スイッチの基板にアノードが接続された第1バイアスダイオードと、
前記第3トランジスタの前記第1双方向スイッチと接続されたソースドレイン端子にカソードが接続され、かつ、前記第1双方向スイッチの基板にアノードが接続された第2バイアスダイオードと
をさらに備える請求項14又は15に記載の双方向スイッチ回路。
A first bias diode having a cathode connected to a source / drain terminal connected to the first bidirectional switch of the second transistor and an anode connected to a substrate of the first bidirectional switch;
2. A second bias diode having a cathode connected to a source / drain terminal connected to the first bidirectional switch of the third transistor and an anode connected to a substrate of the first bidirectional switch. The bidirectional switch circuit according to 14 or 15.
ノーマリーオン型の第1トランジスタと、
カソードが、前記第1トランジスタのソースと接続されたダイオードと、
前記ダイオードのアノードと前記第1トランジスタのゲートとの間に設けられた、前記ダイオードのアノードから前記第1トランジスタのゲートへと流れる電流を抑制する電流抑制部と
を備えるダイオード回路。
A normally-on type first transistor;
A diode having a cathode connected to a source of the first transistor;
A diode circuit comprising: a current suppressing unit that is provided between the anode of the diode and the gate of the first transistor and suppresses a current flowing from the anode of the diode to the gate of the first transistor.
ノーマリーオン型の第1トランジスタを形成する段階と、
前記第1トランジスタのゲート電極パッド上に第1ポリシリコン膜を形成する段階と、
前記第1ポリシリコン膜に第1導電型のドーパントを注入する段階と、
前記第1ポリシリコン膜上に第2ポリシリコン膜を形成する段階と、
前記第2ポリシリコン膜上に第1導電型と反対の導電型の第2導電型のドーパントを注入する段階と、
前記第1トランジスタのソースに、第2トランジスタのドレインを接続する段階と、
前記第2ポリシリコン膜に前記第2トランジスタのソースを接続する段階と
を備えるトランジスタ回路の製造方法。
Forming a normally-on type first transistor;
Forming a first polysilicon film on the gate electrode pad of the first transistor;
Implanting a first conductivity type dopant into the first polysilicon film;
Forming a second polysilicon film on the first polysilicon film;
Implanting a second conductivity type dopant of a conductivity type opposite to the first conductivity type on the second polysilicon film;
Connecting a drain of a second transistor to a source of the first transistor;
Connecting a source of the second transistor to the second polysilicon film.
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