SiC-MOSFETの電子移動度が倍増、20年ぶりに大幅向上：京大が再び快挙（2/2 ページ）

京都大学が、SiCパワー半導体の研究で再び快挙を成し遂げた。京都大学 工学研究科 電子工学専攻の木本恒暢教授と同博士課程学生の立木馨大氏らの研究グループは2020年9月8日、新たな手法による酸化膜形成により、SiCと酸化膜（SiO2）の界面に発生する欠陥密度を低減し、試作したn型SiC-MOSFETにおいて従来比2倍の性能を実現したと発表した。

[村尾麻悠子，EE Times Japan]

SiC-MOSFETの電子移動度が2倍に

　さらに、新手法を用いてn型とp型のSiC-MOSFETを試作したところ、n型では従来比2倍、p型では1.5倍の性能向上を確認した。具体的には、n型でチャネル移動度が40cm²/Vsから85cm²/Vsに、p型では11cm²/Vsから16cm²/Vsになっている。「特に、市場の主流であるn型SiC-MOSFETで性能を2倍にできたので、耐圧600Vや1200VクラスのSiC-MOSFETでは、オン抵抗を25〜35％低減できる。つまり、同じ定格電流を65〜75％のチップサイズで実現できることになり、デバイスのコストを約3割削減できる」（木本氏）

　今回はp型SiC-MOSFETも試作して性能向上を確認できたことも大きい。木本氏は「p型MOSFETの性能は、CMOS ICの性能に直結するので、SiCのCMOS ICの開発が本格化した時を見据えると大きな成果を挙げられたのではないか」と語った。

n型SiC-MOSFET、p型SiC-MOSFETそれぞれで性能が向上した 出典：京都大学（クリックで拡大）

　素子の信頼性評価では、酸化膜の絶縁破壊が10MV/cmと良好な特性を確認した他、正電圧印加テスト、負電圧印加テストの両方で、電圧シフト量を従来よりも大幅に抑えられている。

素子の信頼性評価。特に、電圧印加による電圧シフト量が、従来よりも大幅に抑えられている。「今回は、前回よりも過酷な条件での評価結果を見せることができた」と木本氏は述べている 出典：京都大学（クリックで拡大）

　SiC-MOSFETの電子移動度は、NOガスが導入され始めた2000年以降、約20年にわたり大きな向上がなかった。「NOガスの導入条件を調整するくらいのことしかできず、大きく数値を上げることができなかった。今回の成果は20年ぶりのブレークスルーである」（木本氏）

電子移動度はこれまで約20年にわたり、40cm²/Vsから大きく向上することがなかった 出典：京都大学（クリックで拡大）