日立、新構造のSiCパワーデバイス「TED-MOS」を発表：エネルギー損失を50％低減

日立製作所は、新構造を採用することで耐久性を高めたSiC（炭化ケイ素）パワー半導体「TED-MOS」を開発した。50％の省エネが可能となる。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

従来に比べ電界強度は40％減、エネルギー消費は半分

　日立製作所は2018年8月、新構造を採用することにより耐久性を高めたSiC（炭化ケイ素）パワー半導体「TED-MOS（Trench Etched DMOS-FET）」を開発したと発表した。

　TED-MOSは、一般的なトランジスター構造「DMOS-FET」をベースに、ひれ状の溝（Fin状トレンチ）を形成する新構造とした。これによって、従来のDMOS-FETに比べて電界強度と抵抗の低減、エネルギー損失の削減に貢献するという。

左は従来のDMOS-FETと一般的なトレンチ型MOSFET、右は新たに開発したTED-MOSの構造イメージ図 （クリックで拡大） 出典：日立

　SiCパワー半導体は、モーター駆動用インバーターの省エネを可能にするため、EV（電気自動車）などの用途で注目されている。ところが、従来の構造だと、トレンチの低角に電界が集中しやすく、耐久性が課題となっていた。

　日立はこれまで、耐圧3.3kVの産業用途向け「TED-MOS」を開発してきたとする。今回はこの技術をベースに耐圧1.2kVのEV向けパワー半導体を開発した。新たな構造として、デバイス中央部に「電界緩和層」を設けた。これによって電界強度を大幅に削減した。さらに、デバイス中央部の抵抗を下げるため「電流拡散層」を設け、Finの側壁を電流経路とした。これらの工夫により電界強度と抵抗の低減を両立させた。

　試作したTED-MOSで特性を評価した結果、電界強度は従来のDMOS-FETに比べ40％低減した。その上、耐圧1.2kVを確保ながら、抵抗を25％小さくした。こうした特性改善と新構造の採用により、デバイスのスイッチング速度も速くなり、エネルギー消費を50％削減できることが分かった。