SiC/GaN/酸化ガリウムパワーデバイスの技術と実用化 最新展望

第1部 SiCパワーデバイスの技術と実用化 最新展望

(10:30～12:00)

　今、世界各国が電気自動車 (EV) の開発に向けて大きく動き出している。世界最大の自動車市場である中国をはじめヨーロッパはハイブリッド車を飛び越えてEVシフトへ舵を切った。日本、アメリカを巻き込んで世界全体でEV開発がいよいよ本格化している。EVの性能を決める基幹部品であるパワーデバイスでは、新材料SiCデバイスの普及が大いに期待されている。しかし現状では、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ず、シリコンIGBTが以前主役として活躍している。本講演では、最新シリコンIGBTデバイスの状況からSiCパワーデバイスの最新技術についてわかりやすく解説する。

1. パワーエレクトロニクス (パワエレ) とは何か?
   1. パワエレ&パワーデバイスの仕事
   2. パワー半導体の種類と基本構造
   3. シリコンMOSFET・IGBTだけが市場で生き残った。なぜ?
2. 最新シリコンパワーデバイスの進展と課題
   1. IGBT特性改善を支える技術
   2. 薄ウェハ化の限界
   3. まだまだ特性改善が進むIGBT
3. SiCパワーデバイスの現状と課題
   1. ワイドバンドギャップ半導体とは?
   2. SiCのSiに対する利点
   3. SiC-MOSFET最新技術
   4. SiCデバイス信頼性のポイント
   5. SiC-MOSFET実用化に向けた課題と展望
4. 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. SiC-MOSFETモジュール用パッケージ
   3. ますます重要度を増すSiC-MOSFETモジュール開発
5. まとめ

第2部 GaNパワーデバイスの開発状況と将来の展望

(13:00～14:30)

　GaNは、次世代パワーデバイスとして高い性能を有する材料として認識され、デバイス開発が進んでいる。GaNパワーデバイスは横型、縦型構造のデバイスが開発されており、横型GaNデバイスの高速性能は、パワーモジュールのサイズと重量を削減し、縦型GaNデバイスの低オン抵抗性能はインバータの冷却負荷の低減に効果的である。横型デバイスは現在システム応用が進展しつつある。縦型デバイスは要素技術開発の段階であるが、いくつかのブレークスルーが実現され、高性能を実証できる環境が整いつつある。本講演では最新の開発状況を概観し、将来の見通しを述べる。

1. GaNパワーデバイスの特徴
2. 横型パワーデバイスの開発状況
   1. ノーマリオフ動作
   2. 電流コラプス
   3. 市販ノーマリオフデバイスの構造と特徴
   4. 高速化と集積化
3. 縦型パワーデバイスの開発状況
   1. GaN縦型デバイスの優位性
   2. これまでのデバイス報告例
   3. 縦型デバイスのプロセス技術
      • GaN縦型パワーデバイスの構造
      • GaN基板の開発
      • 低濃度ドーピング技術
      • C混入の問題
      • 低ダメージトレンチ形成技術
      • p-GaNイオン注入技術
4. GaNパワーデバイスに適した応用分野
5. まとめと将来展望

第3部 酸化ガリウムパワーデバイスの技術と実用化【最新展望】

(14:40～16:10)

　酸化ガリウム (Ga2O3) は、次世代パワーデバイス用途の新半導体材料として期待されるに足る、優れた材料物性を有する。また、原理的に大口径かつ高品質な単結晶基板を、融液成長法により安価かつ簡便に作製することができるという、産業上の大きな魅力も合わせ持つ。本講演では、Ga2O3パワーデバイスの位置づけ、魅力、物性面での課題について述べた後、最新のエピタキシャル成長およびデバイスプロセス研究開発状況、実用化に向けた展望などについて解説する。

1. はじめに
   1. Ga2O3の材料的特徴 (主にSiC, GaNとの比較から)
   2. 物性面での課題 (p型Ga2O3など)
   3. 将来的なGa2O3デバイスの用途
2. Ga2O3エピタキシャル薄膜成長技術
   1. HVPE成長
   2. MOCVD成長
3. Ga2O3トランジスタ開発
   1. 横型MOSFET
   2. 横型HEMT
   3. 縦型MOSFET (CAVET)
   4. 縦型Fin FET
4. Ga2O3ショットキーバリアダイオード (SBD) 開発
   1. 縦型フィールドプレートSBD
   2. 縦型トレンチSBD
5. まとめ
   • 今後の技術課題
   • 実用化に向けた展望