Si・SiC・GaNパワーデバイス技術ロードマップとアプリケーション展望

パワーエレクトロニクスによる電力制御は、パワーデバイスによる低抵抗・高速スイッチング技術によって成り立っており、パワーデバイスの性能が電力制御の性能を左右すると言っても過言ではない。そんな中、より一層の性能向上に向け、シリコンよりもバンドギャップが大きいワイドバンドギャップパワー半導体デバイスに大きな期待が寄せられている。SiC – MOSFETやダイオード (SBD) 、さらにはGaN – HEMTも家電、産業用さらには自動車・鉄道用インバータに搭載されはじめるなど、実際の製品に適用され始めている。しかしながら現状では、性能、信頼性、さらには価格の面で市場の要求に十分応えられているとは言えない。 　本講座では、SiC/GaNパワーデバイスを広く市場に普及するためのポイントは何かについて、強力なライバルであるシリコンデバイスの最新動向を横にらみしながら、わかりやすく解説したい。

1. パワーエレクトロニクスとは?
   1. パワエレ&パワーデバイスの仕事
   2. パワーデバイスの種類と基本構造
   3. パワーデバイスの適用分野
   4. 高周波動作のメリットは
   5. シリコンMOSFET・IGBTだけが生き残った。なぜ?
   6. パワーデバイス開発のポイントは何か
2. 最新シリコンIGBTの進展と課題
   1. パワー半導体デバイスの世界市場
   2. IGBT開発のポイント
   3. 初期のIGBTは全く売れなかった。なぜ?
   4. IGBT特性向上への挑戦
   5. 薄ウェハ フィールドストップ (FS) 型IGBTの誕生
   6. IGBT特性改善を支える技術
   7. 薄ウェハ化の限界
   8. 最新のIGBT技術:まだまだ特性改善が進むIGBT
   9. 新構造IGBT:逆導通IGBT (RC – IGBT) の開発
3. パワー半導体の信頼性
   1. 初期故障モードと対策
   2. 信頼性設計とシミュレーションの活用
   3. 故障モードと評価方法
4. SiCパワーデバイスの現状と課題
   1. 半導体デバイス材料の変遷
   2. ワイドバンドギャップ半導体とは?
   3. SiCのSiに対する利点
   4. 各社SiC – MOSFETを開発。なぜSiC – IGBTではないのか?
   5. SiCパワーデバイス実用化の4つの課題
   6. SiCウェハができるまで
   7. SiC – SBDそしてSiC – MOSFET開発へ
   8. 太陽光PCSに使われたSiC – MOSFET
   9. なぜSiC – MOSFETがEV,PHVに適しているのか?
   10. 他の用途への展開の可能性について
   11. SiCのデバイスプロセス
   12. SiCデバイス信頼性のポイント
   13. 最新SiCトレンチMOSFET
5. GaNパワーデバイスの現状と課題
   1. なぜGaNパワーデバイスなのか?
   2. GaNデバイス構造は”横型GaN on Si”が主流。なぜGaN on GaNではないのか?
   3. GaN – HEMTデバイスの特徴
   4. GaN – HEMTのノーマリ – オフ化
   5. GaN – HEMTの課題とMIS化
   6. Current Collapse現象メカニズム
   7. GaNパワーデバイスの強み、そして弱みはなにか
   8. 縦型GaNデバイスのへの挑戦
6. 高温対応実装技術
   1. 高温動作ができると何がいいのか
   2. パワーデバイス動作中の素子破壊事例
   3. SiC – MOSFETモジュール用パッケージ
   4. ますます重要度を増すSiC – MOSFETモジュール開発
7. まとめ
• 質疑応答