[发明专利]双向异质结化合物半导体保护装置及其形成方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子系统，更具体地说，涉及用于化合物半导体电路（例如，砷化镓（GaAs）电路）的保护装置。

背景技术

电子电路可能暴露至瞬间电事件，或者暴露至具有相对短持续时间、相对较快的改变电压和高功率的电信号。例如，瞬间电事件可包括电荷从物体或人向电子电路的突然释放而引起的电释放/过度静电应力（ESD/EOS）事件。瞬间电事件可能由于相对于较小面积的IC的过压情况和/或高程度的功耗而损坏集成电路（IC）。高功耗可增大电路温度，并导致大量问题，例如结损坏、金属损坏和/或表面电荷累计。

对于某些砷化镓（GaAs）或其它化合物半导体电路（例如，包括射频（RF）功放、衰减器、增益模块、多电压电路、驱动器和/或开个）来说，可能很难提供瞬间电事件保护。举例来说，传统的ESD/EOS保护装置可能具有较大的寄生电容，寄生电容可能会不利地影响电路增益、线性和/或带宽，由此可能不适于保护电路。此外，ESD/EOS保护装置的性能可能受到相对低的热导率和/或与化合物半导体技术相关的电流处理能力的限制。从而，存在对用于为化合物半导体电路提供保护的改进的保护装置和电路（例如，包括具有高电流处理能力和紧致面积的保护装置和电路）的需求。

发明内容

在一个实施例中，一种设备包括多栅高电子迁移率晶体管(HEMT)，多栅高电子迁移率晶体管包括漏极/源极、源极/漏极、第一耗尽模式(D-模式)栅极、第二D-模式栅极、第一增强模式(E-模式)栅极和第二E-模式栅极。第一E-模式栅极布置在第一和第二D-模式栅极之间，其中第二E-模式栅极布置在第一E-模式栅极和第二D-模式栅极之间。漏极/源极和第一D-模式栅极电连接至第一终端，而且源极/漏极和第二D-模式栅极电连接至第二终端。设备还包括正向传导控制块和反向传导控制块。正向传导控制块电连接在第一终端和二终端之间的配置成控制第二E-模式栅极的栅极电压。正向传导控制块被配置成正向传导控制块被配置成，在第一和第二终端之间的电压差大于正向传导触发电压时使得第二E-模式栅极导通、并且反之根据第二终端的电压来对第二E-模式栅极进行偏置。反向传导控制块电连接在第一终端和第二终端之间的配置成控制第一E-模式栅极的栅极电压。反向传导控制块被配置成，在所述电压差小于反向传导触发电压时使得第一E-模式栅极在所述电压差小于反向传导触发电压时导通、并且反之根据第一终端的电压来对第一E-模式栅极进行偏置。

在另一个实施例中，一种设备包括衬底、布置在衬底上的异质结结构、布置在异质结结构上的电连接至第一终端的漏极/源极区域、布置在异质结结构上的电连接至第二终端的源极/漏极区域、布置在异质结结构上的处于漏极/源极区域和源极/漏极区域之间的第一E-模式栅极区域、布置在异质结结构上的处于漏极/源极区域和第一E-模式栅极区域之间的第一D-模式栅极区域、布置在异质结结构上的处于源极/漏极区域和第一E-模式栅极区域之间的第二增强模式（E-模式）栅极区域、布置在异质结结构上的处于源极/漏极区域和第二E-模式栅极区域之间的第二D-模式栅极区域、正向传导控制块以及反向传导控制块。第一D-模式栅极区域电连接至第一终端，第二D-模式栅极区域电连接至第二终端。正向传导控制块电连接在第一终端和第二终端之间并被配置成控制第二E-模式栅极区域的电压。反向传导控制块电连接在第一终端和第二终端之间并被配置成控制第一E-模式栅极区域的电压。

在另一个实施例中，提供了一种制作化合物半导体双向保护装置的方法。该方法包括：在衬底上形成异质结结构；在异质结结构上形成漏极/源极区域；在异质结结构上形成源极/漏极区域；在异质结结构上形成第一E-模式栅极区域；在异质结结构上形成第一D-模式栅极区域；在异质结结构上形成第二E-模式栅极区域；在异质结结构上形成第二D-模式栅极区域；形成正向传导控制块；以及形成反向传导控制块。第一E-模式栅极区域处于漏极/源极区域和源极/漏极区域之间，第一D-模式栅极区域处于漏极/源极区域和第一E-模式栅极区域之间。此外，第二E-模式栅极区域处于源极/漏极区域和第一E-模式栅极区域之间，第二D-模式栅极区域处于源极/漏极区域和第二E-模式栅极区域之间。正向传导控制块包括有与漏极/源极区域和第一D-模式栅极区域电连接的第一终端、与源极/漏极区域和第二D-模式栅极区域电连接的第二终端、以及与第二E-模式栅极区域电连接的控制终端。反向传导控制块包括有与漏极/源极区域和第一D-模式栅极区域电连接的第一终端、与源极/漏极区域和第二D-模式栅极区域电连接的第二终端、以及与第一E-模式栅极区域电连接的控制终端。