メディア

シリコンの時代は「人類滅亡の日」まで続く（後編）：福田昭のデバイス通信（2）（2/2 ページ）

» 2015年02月06日 10時00分公開

[福田昭，EE Times Japan]

高性能パワー半導体と発光デバイスは「非シリコン材料」の領地

　パワー半導体の世界でも、シリコン以外の材料が入り込みつつある。1つはシリコンと炭素の化合物（SiC化合物、「シリコンカーバイド」と呼ばれる）、もう1つはガリウムと窒素の化合物（GaN化合物、「窒化ガリウム」と呼ばれる）である。いずれもシリコン単体に比べると、高効率で高耐圧のパワー半導体を作れる。ダイオードやMOSFETなどの製品が既に商品化されている。

　このほか既によく知られていることだが、発光デバイスは非シリコン材料の独壇場である。窒化ガリウム（GaN）化合物、ガリウムひ素（GaAs）化合物、ガリウムひ素リン（GaAsP）化合物、ガリウムインジウムひ素リン（GaInAsP）化合物などが商用の発光デバイスに使われている。

SiC化合物（シリコンカーバイド）によるショットキー・バリア・ダイオード（右）とMOSFET（左）。ロームが2015年1月に開催された「国際カーエレクトロニクス技術展」に出展したもの

（次の記事を読む）

関連キーワード

シリコン | 半導体 | GaN | SiC | 福田昭のデバイス通信

寿命「30億年」に「10年」が挑む
次世代パワー半導体の旗手として脚光を浴びるSiC（炭化ケイ素、シリコンカーバイド）。SiCパワー半導体を利用したシステム製品も登場しており、次は自動車への採用に期待が掛かる。だが、SiCにはまだまだ課題が残っていた。その1つが寿命だ。
SiCには勝てる！欧米も注目する“第3の次世代パワーデバイス”の国内開発プロジェクトが今春スタート
情報通信研究機構（NICT）は、2014年4月をメドに次世代パワーデバイス材料の1つである酸化ガリウムを使ったデバイスの実用化を目指した本格的な開発プロジェクトを発足させる。国内電機メーカーや材料メーカー、半導体製造装置メーカー、大学などと連携して2020年までに酸化ガリウムパワー半導体デバイスの実用化を目指す。
SiCデバイス価格、2016年度にSi比1.5～2倍に――ローム、6インチウエハー/トレンチ構造導入で
ロームは、SiC（炭化ケイ素）を用いたMOSFETデバイスの価格が、2016年度には、Si（シリコン）ベースのIGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）価格の1.5～2倍程度に低減できるとの見通しを示した。現状、10倍程度とされるSiCデバイスとSiデバイスの価格差が見通し通り大幅に縮めば、SiCデバイスの普及に拍車が掛かることになる。
SiC-MOSFETの課題克服へ、新材料を用いたゲート絶縁膜で信頼性を向上
SiC-MOSFETの量産採用に向けた課題の1つとして挙げられているのが、酸化シリコンを用いたゲート絶縁膜に起因する動作時の信頼性の低さだ。大阪大学と京都大学、ローム、東京エレクトロンは、AlON（アルミニウム酸窒化物）を用いたゲート絶縁膜によって、SiC-MOSFETの信頼性を高める技術を開発した。
シリコンパワーMOSFETの性能改善、素子構造よりもパッケージが効く時代に
SiCやGaNを使う次世代パワー半導体の開発が進んでいるものの、当面は旧来のシリコン材料を用いたパワーMOSFETが広く使われるだろう。ただしシリコン品の性能を高めるには、もはや半導体素子構造の改良では間に合わない。ウエハー処理の後工程となる組み立てプロセスとパッケージ技術の進歩が貢献する。