(57)【要約】      （修正有）【課題】高いスイッチング速度及び低いオン状態抵抗を有し、電圧降伏耐性を強化したネスト化複合スイッチを提供する。【解決手段】ネスト化複合スイッチ２４０は、複合スイッチに結合されたノーマリオン・プライマリ・トランジスタを含む。複合スイッチは、中間型トランジスタ２２２とカスコード接続された低電圧（ＬＶ）トランジスタ２２４を含み、中間型トランジスタは、ＬＶトランジスタよりは大きく、ノーマリオン・プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有する。１つの実現では、ノーマリオン・プライマリ・トランジスタはIII-V族トランジスタとすることができ、ＬＶトランジスタはIV族ＬＶトランジスタとすることができる。【選択図】図２
2013038406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合スイッチに結合されたノーマリオン・プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記複合スイッチは、中間型トランジスタとカスコード接続された低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記中間型トランジスタは、前記ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項２】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-V族トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項３】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項４】
前記複合スイッチが、ノーマリオフ複合スイッチである特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項５】
前記ＬＶトランジスタが、IV族ＬＶトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項６】
前記ネスト化複合スイッチが、ノーマリオフであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項７】
前記ネスト化複合スイッチが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項８】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタ、前記中間型トランジスタ、及び前記ＬＶトランジスタのうち少なくとも２つが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項９】
前記複合スイッチの複合ドレインが、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのソースに結合され、前記複合スイッチの複合ソースが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ソースを提供し、前記複合スイッチの複合ゲートが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ゲートを提供し、
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのドレインが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ドレインを提供し、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのゲートが、前記複合スイッチの前記複合ソースに結合されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１０】
前記ネスト化複合スイッチが、少なくとも１つの高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタとカスコード接続されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１１】
ノーマリオフ複合スイッチに結合されたノーマリオン・プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記ノーマリオフ複合スイッチは、中間型トランジスタとカスコード接続された低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記中間型トランジスタは、前記ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項１２】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、ノーマリオンIII-V族トランジスタであることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１３】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１４】
前記ＬＶトランジスタが、IV族ＬＶトランジスタであることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合トランジスタ。
【請求項１５】
前記ネスト化複合スイッチが、ノーマリオフであることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合トランジスタ。
【請求項１６】
前記ノーマリオフ複合スイッチの複合ドレインが、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのソースに結合され、前記ノーマリオフ複合スイッチの複合ソースが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ソースを提供し、前記ノーマリオフ複合スイッチの複合ゲートが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ゲートを提供し、
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのドレインが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ドレインを提供し、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのゲートが、前記ノーマリオフ複合スイッチの前記複合ソースに結合されていることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１７】
前記ネスト化複合スイッチが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１８】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタ、前記中間型トランジスタ、及び前記ＬＶトランジスタのうち少なくとも２つが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１９】
前記ネスト化複合スイッチが、少なくとも１つの高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタとカスコード接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２０】
複合スイッチに結合されたIII-V族プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記複合スイッチは、III-V族中間型トランジスタとカスコード接続されたIV族低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記III-V族中間型トランジスタは、前記IV族ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記III-V族プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項２１】
前記III-V族プライマリ・トランジスタが、ノーマリオンIII-V族プライマリ・トランジスタであることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２２】
前記III-V族プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２３】
前記複合スイッチが、ノーマリオフ複合スイッチであることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２４】
前記ネスト化複合スイッチが、ノーマリオフであることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２５】
前記複合スイッチの複合ドレインが、前記III-V族プライマリ・トランジスタのソースに結合され、前記複合スイッチの複合ソースが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ソースを提供し、前記複合スイッチの複合ゲートが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ゲートを提供し、
前記III-V族プライマリ・トランジスタのドレインが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ドレインを提供し、前記III-V族プライマリ・トランジスタのゲートが、前記複合スイッチの前記複合ソースに結合されていることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２６】
前記ネスト化複合スイッチが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２７】
前記III-V族プライマリ・トランジスタ、前記中間型トランジスタ、及び前記IV族ＬＶトランジスタのうち少なくとも２つが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２８】
前記ネスト化複合スイッチが、少なくとも１つの高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタとカスコード接続されていることを特徴とする請求項２０に記載のネスト化複合スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、係属中の米国特許仮出願第６１／５０６５２９号、発明の名称”Nested Composite Cascoded Device”、２０１１年７月１１日出願に基づいて優先権を主張する。この係属中の仮出願中の開示は、その全体を参考文献として本明細書に含める。
【背景技術】
【０００２】
（Ｉ．定義）
本明細書で用いる「III-V族」とは、V族元素及び少なくとも１つのIII族元素を含む化合物半導体を称する。さらに、「III-窒化物またはIII-N」とは、窒素(N)及び少なくとも１つのIII族元素を含む化合物半導体を称し、これらのIII族元素は、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、及びホウ素(B)を含み、そして、その任意の合金、例えばアルミニウム窒化ガリウム(AlxGa(1-x)N)、インジウム窒化ガリウム(InyGa(1-y)N)、アルミニウムインジウム窒化ガリウム(AlxInyGa(1-x-y)N)、ガリウムヒ素リン窒素(GaAsaPbN(1-a-b))、アルミニウムインジウムガリウムヒ素リン窒素(AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b))を含むが、これらに限定されない。III-窒化物は一般に、あらゆる極性も称し、これらの極性は、極性Ga、極性N、半極性または非極性の結晶方位を含むが、これらに限定されない。III-窒化物材料は、ウルツ鉱型、閃亜鉛鉱型、あるいは混合型のポリタイプ（結晶多形）のいずれかを含むこともでき、そして、単結晶（モノクリスタル）、多結晶、または非結晶の結晶構造を含むことができる。
【０００３】
本明細書で用いる「IV族」とは、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、及び炭素(C)を含む少なくとも１つのIV族元素を含む半導体を称し、例えばSiGe及びSiCのような化合物半導体も含む。「IV族」は、IV族元素の層から成る半導体材料、あるいは、ひずみシリコンまたは他のひずみIV族材料を形成するためのIV族元素のドーピングも含む。これに加えて、IV族ベースの複合基板は、例えば、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ：silicon on insulator）、酸素イオン打込みによるＳＯＩ形成（ＳＩＭＯＸ：separation by implantation of oxygen）プロセス基板、及びシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ：silicon on sapphire）を含むことができる。さらに、IV族デバイスは、標準的なＣＭＯＳプロセスを用いて形成したデバイスを含むことができるが、ＮＭＯＳ及びＰＭＯＳデバイスプロセスを含むこともできる。
【０００４】
さらに、本明細書で用いる「ＬＶデバイス」、「低電圧半導体デバイス」、「低電圧トランジスタ」、「低電圧スイッチ」等は、後述する「中間型デバイス」より小さい定格電圧を有する低電圧デバイスを称する。ＬＶデバイスは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field effect transistor）、例えば絶縁ゲートＦＥＴ（ＩＧＦＥＴ：insulated gate FET）を形成するのに適したあらゆる半導体材料を含むことができる。適切な半導体材料は、IV族半導体材料、例えばSi、ひずみシリコン、SiGe、SiC、及びIII-As、III-P、III-窒化物、またはこれらのあらゆる合金を含むIII-V族材料である。
【０００５】
これに加えて、「中間型デバイス、中間型トランジスタ、及び中間型スイッチ」とは、標準的な降伏電圧がＬＶデバイスよりは大きく、「プライマリ・デバイス」よりは小さいデバイスを称する。「プライマリ・デバイス、プライマリ・トランジスタ、またはプライマリ・スイッチ」とは、標準的な降伏電圧が中間型デバイス及びＬＶデバイスの両者より大きいデバイスを称する。
【０００６】
（II．背景技術）
高電力（ハイパワー）で高性能のスイッチング用途では、III-V族電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：high mobility electron transistor）、例えばIII-窒化物ＦＥＴ及びIII-窒化物ＨＥＭＴが、その高効率及び高電圧動作ゆえに望ましいことが多い。さらに、こうしたIII-V族トランジスタを他のＦＥＴ、例えばIV族ＦＥＴと組み合わせて、高性能の複合スイッチを形成することが望ましいことが多い。
【０００７】
パワー（電力用）デバイスのノーマリオフ特性が望まれるパワーマネジメント（電源管理）用途では、デプレッションモード（ノーマリオン）III-窒化物トランジスタまたは他のIII-V族トランジスタを、エンハンスメントモード（ノーマリオフ）IV族低電圧（ＬＶ）トランジスタ、例えばシリコンＦＥＴとカスコード接続して、エンハンスメントモード（ノーマリオフ）複合パワースイッチを形成することができる。しかし、こうした複合スイッチの性能は、使用するIV族ＬＶトランジスタのオン状態及び電圧降伏特性によって限定される。特に、IV族ＬＶトランジスタの特定のオン状態抵抗に対する降伏電圧は、III-V族トランジスタを十分なオフ状態に維持するために必要なピンチオフ電圧をサポートするには不十分なことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、実質的に、図面のうち少なくとも１つに示すか、これに関連して説明し、特許請求の範囲により完全に記載する、ネスト（入れ子）化複合スイッチに指向したものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】プライマリ・トランジスタ及び複合スイッチを含むネスト化複合スイッチの１つの好適な実現を示す図である。
【図２】ネスト化複合スイッチ内での使用に適した複合スイッチの好適な実現を、より詳細に示す図である。
【図３】ネスト化複合スイッチの好適な実現を示す図であり、プライマリ・トランジスタ、及び図２に示す実現に概ね相当する複合スイッチを含む。
【図４】多重ネスト化複合スイッチの好適な実現を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（詳細な説明）
以下の説明は、本発明の実現に関連する特定情報を含む。本発明を、本明細書で具体的に説明するのとは異なる方法で実現することができることは、当業者の認める所である。本願中の図面及びこれに伴う詳細な説明は、好適な実現に指向したものに過ぎない。特に断りのない限り、図面を通して、同様または対応する要素は、同様または対応する参照番号で示すことがある。さらに、本願中の図面及び図示は全般的に原寸に比例しておらず、実際の相対寸法に対応することは意図していない。
【００１１】
III-V族半導体は、窒化ガリウム(GaN)及び／またはその合金、例えばアルミニウム窒化ガリウム(AlGaN)、インジウム窒化ガリウム(InGaN)、及びアルミニウムインジウム窒化ガリウム(AlInGaN)で形成されたIII-窒化物材料を含む。これらの材料は、比較的広幅の直接バンドギャップ及び強い圧電分極を有し、高い降伏電界、高い飽和速度、及び二次元電子ガスの生成をサポートすることのできる半導体化合物である。その結果、GaNのようなIII-窒化物材料は、デプレッションモード（例えばノーマリオン）パワー電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）のような多数のマイクロエレクトロニクス用途に用いられている。
【００１２】
上述したように、パワーデバイスのノーマリオフ特性が望まれるパワーマネジメント用途では、デプレッションモード（ノーマリオン）III-窒化物または他のIII-Vトランジスタを、エンハンスメントモード（ノーマリオフ）低電圧（ＬＶ）トランジスタ、例えばシリコンまたは他のIV族ＬＶトランジスタとカスコード接続して、エンハンスメントモード複合パワースイッチを形成することができる。しかし、こうした複合スイッチの性能は、使用するIV族ＬＶトランジスタのオン状態及び電圧降伏特性によって限定され得る。特に、IV族ＬＶトランジスタの特定のオン状態抵抗に対する降伏電圧は、III-V族トランジスタを十分なオフ状態に維持するために必要なピンチオフ電圧をサポートするには不十分なことがある。こうした場合には、中間型III-Vトランジスタを、ネスト化したカスコード構造内で用いることができる。
【００１３】
本願は、一般にＬＶトランジスタに関連する高いスイッチング速度、高いトランスコンダクタンス、低いスイッチング電荷、低い閾値電圧、及び低いオン状態抵抗のような利点を提供しつつ、強化した電圧降伏耐性を提供することのできるネスト化複合トランジスタに指向したものである。
【００１４】
１つの実現によれば、このネスト化複合スイッチは、複合スイッチに結合されたプライマリ・トランジスタを含む。この複合スイッチは、中間型トランジスタ（例えば、デプレッションモードまたはノーマリオンIII-Nトランジスタ）とカスコード接続されたＬＶトランジスタを含むことができ、この中間型トランジスタは、ＬＶトランジスタの降伏電圧よりは大きく、かつプライマリ・トランジスタの降伏電圧よりは小さい降伏電圧を有する。さらに、１つの実現では、このＬＶトランジスタを含む複合スイッチは、ノーマリオフ複合スイッチとすることができ、プライマリ・トランジスタとカスコード接続することができる。こうしたノーマリオフ複合スイッチとプライマリ・トランジスタとのカスコード結合は、例えば、速度及び降伏電圧を増加させ、オン状態抵抗を低減したノーマリオフのネスト化複合スイッチを形成するように実現することができ、このプライマリ・トランジスタは、例えばノーマリオンIII-窒化物または他のIII-Vデバイスとすることができる。
【００１５】
図１に、プライマリ・トランジスタ及び複合スイッチを含むネスト化複合スイッチの１つの好適な実現を示す。図１に示すように、ネスト化複合スイッチ１００は、プライマリ・トランジスタ１１０、及びプライマリ・トランジスタ１１０に結合された複合スイッチ１４０を含む。図１にさらに示すように、ネスト化複合スイッチ１００は、ネスト化複合ソース１０２、ネスト化複合ドレイン１０４、及びネスト化複合ゲート１０６を有する。図１には、プライマリ・トランジスタ１１０のソース１１２、ドレイン１１４、及びゲート１１６、及び複合スイッチ１４０の複合ソース１４２、複合ドレイン１４４、及び複合ゲート１４６も示す。
【００１６】
ここで図２を参照し、図２は、ネスト化複合スイッチ内での使用に適した複合スイッチの実現を、より詳細に示す。図２に示すように、複合スイッチ２４０は、中間型トランジスタ２２２、及び中間型トランジスタ２２２とカスコード接続されたＬＶトランジスタ２２４を含む。図２にさらに示すように、ＬＶトランジスタ２２４はボディダイオード２２６を含む。図２には、複合スイッチ２４０の複合ソース２４２、複合ドレイン２４４、及び複合ゲート２４６も示す。複合ソース２４２、複合ドレイン２４４、及び複合ゲート２４６を有する複合スイッチ２４０は、図１の、複合ソース１４２、複合ドレイン１４４、及び複合ゲート１４６を有する複合スイッチ１４０に相当する。
【００１７】
ＬＶトランジスタ２２４は、約１０Ｖまたはそれ以下、例えば３Ｖの降伏電圧を有するシリコントランジスタのようなIV族ＬＶトランジスタとして実現することができる。１つの実現によれば、ＬＶトランジスタ２２４は、例えば、ボディダイオード２２６を含むシリコンＭＯＳＦＥＴとすることができる。
【００１８】
中間型トランジスタ２２２は、III-Nで形成することができ、そして、ＨＥＭＴまたはヘテロ構造ＦＥＴ（ＨＦＥＴ：heterostructure FET）として実現することができる。１つの実現によれば、中間型トランジスタ２２２は、ＬＶトランジスタ２２４の降伏電圧よりは大きく、図１のプライマリ・トランジスタ１１０の降伏電圧よりは小さい降伏電圧を有する。より具体的には、中間型トランジスタ２２２の降伏電圧は、一般に、プライマリ・トランジスタ１１０をターンオフさせるのに必要な最大ピンチオフ電圧より大きい。
【００１９】
図３に、プライマリ・トランジスタ、及び図２に示す実現に概ね相当する複合トランジスタを含むネスト化複合スイッチを示す。ネスト化複合スイッチ３００は、複合スイッチ３４０に結合されたプライマリ・トランジスタ３１０を含む。図３に示すように、複合スイッチ３４０は、中間型トランジスタ３２２とカスコード接続されたＬＶトランジスタ３２４を含む。図３にさらに示すように、ＬＶトランジスタ３２４はボディダイオード３２６を含む。図３には、ネスト化複合スイッチ３００のネスト化複合ソース３０２、ネスト化複合ドレイン３０４、及びネスト化複合ゲート３０６、並びにプライマリ・トランジスタ３１０のソース３１２、ドレイン３１４、及びゲート３１６、及び複合スイッチ３４０の複合ソース３４２、複合ドレイン３４４、及び複合ゲート３４６も示す。
【００２０】
ネスト化複合ソース３０２、ネスト化複合ドレイン３０４、及びネスト化複合ゲート３０６を有するネスト化複合スイッチ３００は、図１の、ネスト化複合ソース１０２、ネスト化複合ドレイン１０４、及びネスト化複合ゲート１０６を有するネスト化複合スイッチ１００に相当し、前述したこれらの対応する特徴に起因する特徴のあらゆるものを共有することができる。これに加えて、複合ソース３４２、複合ドレイン３４４、及び複合ゲート３４６を有する複合スイッチ３４０は、図２の、複合ソース２４２、複合ドレイン２４４、及び複合ゲート２４６を有する複合スイッチ２４０に相当し、前述したこれらの対応する特徴に起因する特徴のあらゆるものを共有することができる。
【００２１】
プライマリ・トランジスタ３１０と複合スイッチ３４０とは、カスコード構造を用いて結合されて、ネスト化複合スイッチ３００を形成し、図３に示す実現によれば、これは複合三端子デバイスとなる。その結果、ネスト化複合スイッチ３００は、実際には、複合スイッチ３４０によって提供されるネスト化複合ソース３０２及びネスト化複合ゲート３０６、及びプライマリ・トランジスタ３１０によって提供されるネスト化複合ドレイン３０４を有するＦＥＴとして機能することができる。換言すれば、複合スイッチ３４０の複合ドレイン３４４は、プライマリ・トランジスタ３１０のソース３１２に結合され、複合スイッチ３４０の複合ソース３４２は、ネスト化複合スイッチ３００のネスト化複合ソース３０２を提供し、複合スイッチ３４０の複合ゲート３４６は、ネスト化複合スイッチ３００のネスト化複合ゲート３０６を提供する。さらに、プライマリ・トランジスタ３１０のドレイン３１４は、ネスト化複合スイッチ３００のネスト化複合ドレイン３０４を提供する一方、プライマリ・トランジスタ３１０のゲート３１６は、複合スイッチ３４０の複合ソース３４２に結合されている。
【００２２】
図３に示す実現は、同程度の電圧スタンドオフ能力を有する従来のパワーデバイスと比べて増加したスイッチング速度及び低下したオン状態抵抗を有するネスト化複合スイッチ３００を有利に提供する。一部の実現では、他の高電圧またはプライマリ・トランジスタを、図３に示すネスト化複合スイッチと共にネスト化することが有利なことがある。こうした多重ネスト化複合スイッチの好適な実現を、図４に示す。
【００２３】
多重ネスト化複合スイッチ４０１は、ネスト化複合スイッチ４００に結合された高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタ４１１を含む。ネスト化複合スイッチ４００は、複合スイッチ４４０に結合されたプライマリ・トランジスタ４１０を含み、そして、図３の、複合スイッチ３４０に結合されたプライマリ・トランジスタ３１０を含むネスト化複合スイッチ３００に相当する。本明細書で用いる「ＨＶ＋プライマリ・トランジスタ」とは、プライマリ・トランジスタ４１０の降伏電圧に等しいかそれより大きい降伏電圧を有するプライマリ・トランジスタを称する。
【００２４】
図４に示す実現によれば、ＨＶ＋プライマリ・トランジスタ４１１とネスト化複合スイッチ４００とは、カスコード構造を用いて結合されて、多重ネスト化複合スイッチ４０１を形成する。即ち、ネスト化複合スイッチ４００のネスト化複合ドレイン４０４は、ＨＶ＋プライマリ・トランジスタ４１１のソース４１３に結合され、ネスト化複合スイッチ４００のネスト化複合ソース４０２は、多重ネスト化複合スイッチ４０１の多重ネスト化複合ソース４０３を提供し、そしてネスト化複合スイッチ４００のネスト化複合ゲート４０６は、多重ネスト化複合スイッチ４０１の多重ネスト化ゲート４０７を提供する。さらに、ＨＶ＋プライマリ・トランジスタ４１１のドレイン４１５は、多重ネスト化複合スイッチ４０１の多重ネスト化複合ドレイン４０５を提供する一方、ＨＶ＋プライマリ・トランジスタ４１１のゲート４１７は、ネスト化複合スイッチ４００のネスト化複合ソース４０２に結合されている。
【００２５】
図４に示す実現は、より高い降伏電圧を生成しつつ、図３の実現と同様の速いスイッチング速度及び低いスイッチング抵抗を有利に提供する。さらに他の実現では、１つのノーマリオフIV族ＬＶトランジスタ及びいくつかのノーマリオンIII-Vトランジスタを含むカスコード接続された複合スイッチのこうしたネスト化を反復して、非常な高電圧動作が可能な多重ネスト化複合スイッチを形成することが望ましいことがある。
【００２６】
一部の実現では、ネスト化または多重ネスト化複合スイッチのパッケージ・インダクタンスのようなパッケージ寄生パラメータを低減することが、さらに望ましいことがある。例えば、再び図３を参照すれば、ネスト化複合スイッチ３００のパッケージ寄生パラメータを低減するための１つの可能な解決法は、プライマリ・トランジスタ３１０及び／または複合スイッチ３４０のモノリシック集積によるものである。換言すれば、プライマリ・トランジスタ３１０、中間型トランジスタ３２２、及びＬＶトランジスタ３２４のうちの２つ以上を、IV族及びIII-V族のデバイス製造を共にサポートするように設計された共通の複合半導体基板上にモノリシック集積することができる。
【００２７】
従って、プライマリ・トランジスタを、中間型トランジスタとカスコード接続されたＬＶトランジスタを含む複合スイッチに結合することによって、本願は、増加した降伏電圧を有するネスト化複合スイッチを開示する。さらに、ＬＶトランジスタを用いてプライマリ・トランジスタを通る電流を制御するように実現すると、本明細書に開示する実現は、従来の高電圧スイッチと比べて増加した速度及び低下したスイッチング抵抗を有するネスト化複合スイッチを提供する。中間型スイッチの追加は低電圧スイッチの使用を可能にし、この追加がなければ、低電圧スイッチは、カスコード構造内のプライマリ・スイッチをオフ状態に適切に維持することができない。
【００２８】
以上の説明より、種々の技術を用いて、本願中に記載した概念を、これらの概念の範囲から逸脱することなしに実現することができることは明らかである。さらに、これらの概念は、特定の実現を具体的に参照して説明しているが、これらの概念の範囲から逸脱することなしに、形態及び細部に変更を加えることができることは、当業者の認める所である。そうしたものとして、説明した実現は、あらゆる点で例示的であり限定的ではない。また、本願は、本明細書で説明した特定の実現に限定されず、多数の再構成、変更、及び代替が、本発明の範囲を逸脱することなしに可能であることも明らかである。
【符号の説明】
【００２９】
１００  ネスト化複合スイッチ
１０２  ネスト化複合ソース
１０４  ネスト化複合ドレイン
１０６  ネスト化複合ゲート
１１０  プライマリ・トランジスタ
１１２  ソース
１１４  ドレイン
１１６  ゲート
１４０  複合スイッチ
１４２  複合ソース
１４４  複合ドレイン
１４６  複合ゲート
２２２  中間型トランジスタ
２２４  ＬＶトランジスタ
２２６  ボディダイオード
２４０  複合スイッチ
２４２  複合ソース
２４４  複合ドレイン
２４６  複合ゲート
３００  ネスト化複合スイッチ
３０２  ネスト化複合ソース
３０４  ネスト化複合ドレイン
３０６  ネスト化複合ゲート
３１０  プライマリ・トランジスタ
３１２  ソース
３１４  ドレイン
３１６  ゲート
３２２  中間型トランジスタ
３２４  ＬＶトランジスタ
３２６  ボディダイオード
３４０  複合スイッチ
３４２  複合ソース
３４４  複合ドレイン
３４６  複合ゲート
４００  ネスト化複合スイッチ
４０１  多重ネスト化複合スイッチ
４０２  ネスト化複合ソース
４０３  多重ネスト化複合ソース
４０４  ネスト化複合ドレイン
４０５  多重ネスト化複合ドレイン
４０６  ネスト化複合ゲート
４０７  多重ネスト化複合ゲート
４１０  プライマリ・トランジスタ
４１１  高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタ
４１３  ソース
４１５  ドレイン
４１７  ゲート
４４０  複合スイッチ
【図１】
2013038406.tif 000003
【図２】
2013038406.tif 000004
【図３】
2013038406.tif 000005
【図４】
2013038406.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月28日(2012.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合スイッチに結合されたノーマリオン・プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記複合スイッチは、中間型トランジスタとカスコード接続された低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記中間型トランジスタは、前記ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項２】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-V族トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項３】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項４】
前記複合スイッチが、ノーマリオフ複合スイッチである特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項５】
前記ＬＶトランジスタが、IV族ＬＶトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項６】
前記ネスト化複合スイッチが、ノーマリオフであることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項７】
前記ネスト化複合スイッチが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項８】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタ、前記中間型トランジスタ、及び前記ＬＶトランジスタのうち少なくとも２つが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項９】
前記複合スイッチの複合ドレインが、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのソースに結合され、前記複合スイッチの複合ソースが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ソースを提供し、前記複合スイッチの複合ゲートが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ゲートを提供し、
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのドレインが、前記ネスト化複合スイッチのネスト化複合ドレインを提供し、前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタのゲートが、前記複合スイッチの前記複合ソースに結合されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１０】
前記ネスト化複合スイッチが、少なくとも１つの高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタとカスコード接続されていることを特徴とする請求項１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１１】
ノーマリオフ複合スイッチに結合されたノーマリオン・プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記ノーマリオフ複合スイッチは、中間型トランジスタとカスコード接続された低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記中間型トランジスタは、前記ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項１２】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、ノーマリオンIII-V族トランジスタであることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１３】
前記ノーマリオン・プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１４】
前記ネスト化複合スイッチが、少なくとも１つの高電圧（ＨＶ＋）プライマリ・トランジスタとカスコード接続されていることを特徴とする請求項１１に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１５】
複合スイッチに結合されたIII-V族プライマリ・トランジスタを具えたネスト化複合スイッチであって、
前記複合スイッチは、III-V族中間型トランジスタとカスコード接続されたIV族低電圧（ＬＶ）トランジスタを含み、前記III-V族中間型トランジスタは、前記IV族ＬＶトランジスタよりは大きく、かつ前記III-V族プライマリ・トランジスタよりは小さい降伏電圧を有することを特徴とするネスト化複合スイッチ。
【請求項１６】
前記III-V族プライマリ・トランジスタが、ノーマリオンIII-V族プライマリ・トランジスタであることを特徴とする請求項１５に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１７】
前記III-V族プライマリ・トランジスタが、III-窒化物ヘテロ構造電界効果トランジスタ（ＨＦＥＴ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）の一方であることを特徴とする請求項１５に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１８】
前記複合スイッチが、ノーマリオフ複合スイッチであることを特徴とする請求項１５に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項１９】
前記ネスト化複合スイッチが、ノーマリオフであることを特徴とする請求項１５に記載のネスト化複合スイッチ。
【請求項２０】
前記ネスト化複合スイッチが、モノリシック集積されていることを特徴とする請求項１５に記載のネスト化複合スイッチ。
【外国語明細書】
2013038406000001.pdf