도쿄–도시바 전자 Devices & Storage Corporation(“Toshiba”)이 새로운 SiC를 개발했습니다. MOSFET ^[1] 고온에서 높은 신뢰성과 낮은 전력 손실을 동시에 달성하는 장치 구조. 3300 ℃의 175V 칩에서^[2], Toshiba의 현재 구조보다 20 배 이상의 전류 수준 인이 새로운 구조는 신뢰성 손실없이 작동하며 3300V 칩의 경우 약 40 %, 1200V 칩의 경우 XNUMX %까지 실온에서 특정 온 저항을 감소시킵니다. ^[3]

실리콘 카바이드 (SiC)는 실리콘보다 더 높은 전압과 더 낮은 손실을 제공하기 때문에 전력 장치를위한 차세대 소재로 널리 알려져 있습니다. 현재 SiC 전력 장치는 주로 열차 용 인버터에 사용되지만 태양 광 발전 시스템 및 산업 장비의 전력 관리 시스템을 포함하여 더 광범위한 응용 분야가 진행되고 있습니다. 그러나 SiC 장치의 사용 및 시장 성장은 안정성 문제로 인해 방해를 받고 있습니다. 한 가지 문제는 전류가 PN 다이오드를 통해 흐를 때 수정 결함이 확장된다는 것입니다. ^[4] 전력 MOSFET의 소스와 드레인 사이에 위치하여 온 저항을 높이고 장치 신뢰성을 저하시킵니다.

Toshiba는 쇼트 키 장벽 다이오드가 내장 된 새로운 소자 구조, MOSFET을 개발했습니다. ^[5] (SBD)는이 문제를 해결하는 데 진전을 이루었습니다. 이것은 국제 강국 인 PCIM Europe 2020에서보고되었습니다. 반도체 회의 ^[6], 그리고 2020 년 XNUMX 월에 제품에 도입되었습니다.이 구조는 MOSFET의 PN 다이오드에 병렬로 SBD를 배치하여 PN 다이오드 작동을 방지합니다. 임베디드 SBD는 더 낮은 상태 전압 PN 다이오드보다 전류가 흐르고 온 저항의 변화를 억제합니다.

그러나이 구조는 175 ℃ 이상의 고온에서 제한된 전류 밀도 만 처리 할 수 ​​있습니다. SiC 장치의 채택을 가속화하려면 고온에서 높은 전류 성능과 높은 신뢰성을 유지하는 SiC 장치가 필요합니다.

새로운 구조는 SBD가 내장 된 MOSFET 소자를 수정 한 것으로, 25 % 공정 축소를 적용하고 설계를 최적화하여 PN 다이오드에서 SBD의 전류 억제를 강화합니다. 이것은 신뢰성 손실없이 Toshiba의 현재 구조에 비해 3300 ℃에서 전류 밀도가 두 배 이상인 175V 칩 구조를 실현했습니다. 이 구조는 또한 20V 칩에서 약 3300 %, 실온에서 40V 칩에서 약 1200 %까지 특정 온 저항을 감소시킵니다.

자세한 성과는 PCIM 유럽 2021 및 IEEE가 후원하는 국제 전력 심포지엄에서 보고됐다. 반도체 Devices and ICs 2021(ISPSD 2021)이 모두 온라인으로 개최됩니다.

도시바, 3.3kV급 SiC 전력 샘플 출하 시작 모듈 올해 XNUMX월 새로운 구조로 바뀌었습니다.