トレンチ構造を用いたSiC-MOSFETを製品化――ロームが6月量産：パワー半導体 SiC

[竹本達哉，EE Times Japan]

「世界初」

　ロームは2015年4月23日、トレンチ構造を用いたSiC（炭化ケイ素）によるMOSFET（以下、SiC-MOSFET）を開発し、2015年6月から量産すると発表した。サンプル出荷は同年5月から。ロームでは、トレンチ構造によるSiC-MOSFETの開発、量産は「世界初」とする。

　トレンチ構造とは、チップ基板表面に溝（トレンチ）を形成し、その側壁にMOSFETのゲートを形成した構造のこと。これまでのSiC-MOSFETが用いた基板表面に平たんなトランジスタを形成するプレーナ構造には存在する接合型電界効果トランジスタ（JFET）抵抗がなく、オン抵抗を削減できる利点があり、シリコンによるMOSFETやIGBTで広く用いられている構造だ。

ダブルトレンチ構造

ロームの用いたダブルトレンチ構造（右）とシングルトレンチ構造の比較 （クリックで拡大） 出典：ローム

　ただ、SiCにトレンチ構造を適用する場合、長期信頼性を確保するため、トレンチゲート底部に発生する電界を緩和する構造を確立する必要があった。

　今回ロームは、一般的なトレンチ構造であるシングルトレンチ構造ではなく、ゲートだけでなくソース部分もトレンチ構造とするダブルトレンチ構造を採用し、トレンチゲート底部の電界集中を緩和させることに成功。これにより、トレンチ構造のSiC-MOSFETの量産が可能になったという。

プレーナ型に比べオン抵抗が半減

　量産するSiC-MOSFETのオン抵抗は、既に量産中のプレーナ型SiC-MOSFETに比べ約50％低減した他、スイッチング性能も入力容量を同比約35％低減して向上させている。

トレンチ構造Si-MOSFETと従来パワートランジスタとの比較。左がオン抵抗、右がスイッチング損失の比較 （クリックで拡大） 出典：ローム

　トレンチ構造SiC-MOSFETは、SiC-SBD（ショットキーバリアダイオード）と組み合わせたフルSiCモジュールとして製品化。モジュールは2in1構成で、定格1200V/180A。スイッチング損失は、同等の電流定格のシリコンIGBTモジュールと比べ約77％、プレーナ型SiC-MOSFETと比べでも約42％低減したという。

トレンチ構造SiC-MOSFETを用いた定格1200V/180Aの2in1フルSiCモジュール「BSM180D12P3C007」

　またロームでは順次、ディスクリートタイプの製品化も予定。定格650Vで最大定格電流118Aまで、定格1200Vで最大定格電流95Aまでを製品化する方針だ。

　トレンチ構造採用SiC-MOSFETの生産は前工程はローム・アポロ（福岡県）、後工程は本社工場（京都市）で実施する。