SiC V溝型スーパージャンクショントランジスタの実用化
住友電気工業株式会社
概要
シリコンカーバイド（SiC）半導体を用いたV溝型スーパージャンクショントランジスタを開発し、SiCトランジスタの世界最小オン抵抗を達成、学会での報告を実施しています。このトランジスタは、現在使用されているシリコン（Si）デバイスに比べて大幅に低オン抵抗なデバイスであるSiCパワーデバイスの中でも世界最小のオン抵抗となるデバイスです。これを、EV用インバータなど、各種電力変換装置に適用することで省エネルギーに貢献します。
説明
当社はこれまでに、シリコンカーバイド（SiC）を用いた「V溝型金属-酸化膜-半導体構造トランジスタ（VMOSFET）」を開発しており、電子の流れをオンオフするチャネル部分に当社が見出した特殊な結晶面方位を利用することで欠陥の少ない酸化膜界面を形成し、低オン抵抗と高耐圧を両立したパワートランジスタを実現しています。VMOSFETは、電流のオン/オフを制御するデバイス上部のチャネル部に独自のチャネル構造を適用することで、低オン抵抗化を図ったデバイスですが、今回は新たに、耐圧保持層（ドリフト層）にスーパージャンクション構造を適用しました（図）。スーパージャンクション構造はシリコントランジスタにおいて抵抗低減効果が実証され、実用化されていますが、SiCへの適用については製法が課題となり、原理実証レベルで留まっていました。
当社は産総研等との共同開発により、エピタキシャル成長とイオン注入を繰り返して狭ピッチでｐ型とｎ型の柱状構造を形成することで、従来の課題を克服し、SiCスーパージャンクション構造を実現しました。低チャネル抵抗であるVMOSFET構造に整合する設計およびプロセスを適用することで、1,170 V / 0.63mΩcm2の低オン抵抗を達成し、学会報告はすでに行っています。
実用化のためには、上記の複雑な構造のデバイスを低コストで作成する必要があり、それに向けた新規技術開発を進めています。2030年までには、1,200V耐圧で、1.0mΩcm2以下の低オン抵抗デバイスを実現し、省エネルギー、CO2削減に貢献します。
