世界最小オン抵抗を実现した次世代厂颈颁トランジスタの开発に成功

04 December 2018

世界最小オン抵抗を実现した次世代厂颈颁トランジスタの开発に成功

住友电気工业株式会社

住友电気工业株式会社（本社：大阪市中央区、社長：井上治、以下当社）は、国立研究开発法人産業技術総合研究所（以下、産総研）らとの共同研究で、炭化ケイ素（SiC）半导体を用いた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しました。

当社はこれまでに、「V溝型金属-酸化膜-半导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特殊な面方位（0-33-8）を利用することで欠陥の少ない酸化膜界面を形成し、低オン抵抗を実現しています。SiCトランジスタの実用上での課題とされている閾値電圧変動についても、酸化膜界面の低欠陥特性を反映することで、高安定性を確保しました。現在は、産総研と共同で構築した６インチSiCパワー半导体デバイス量産試作ラインを活用し、VMOSFETの製品化も進めています。

VMOSFETは、電流を制御するデバイス上部のチャネル部に独自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１）。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。本研究では、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（図2, 3）を達成しています。

当社はこれからも、低オン抵抗に优れるパワーデバイスの製品化を进め、电力変换の高効率化、さらには社会の省エネルギー化や低炭素化に贡献していきます。

なお、本研究成果の詳細は、米国サンフランシスコ市で開催されるIEDM 2018 (IEEE International Electron Devices Meeting)にて、2018年12月3日（現地時間）に発表されました。