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炭化珪素/酸化膜界面の電子物性制御と高耐圧低損失超接合デバイスへの応用

碳化硅/氧化膜界面电子特性控制及其在高压、低损耗超结器件中的应用

基本信息

批准号：
06J03302
负责人：
登尾正人
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

横型高耐圧MOSFETは、高性能SiCパワーICを実現するためのキーデバイスである。本研究では、通常の横型MOSFETのドレイン領域近傍に低濃度のRESURF領域を形成することで、高耐圧化を実現した。このRESURF MOSFETでは、オフ時にRESURF領域を完全に空乏化することで高耐圧化できる。本研究では、n型RESURF領域にp型領域を埋め込むことでRESURF領域の空乏化を促進し、n型RESURF領域の高濃度化(すなわち低抵抗化)が可能となるダブルRESURF構造を採用した。作製したMOSFETでは、ダブルRESURF構造とすることで耐圧の低下を招くことなく、ドリフト抵抗を従来型のRESURF構造に比べ25%以下に低減することに成功した。また、ドリフト抵抗の温度依存性を測定したところ、ダブルRESURF構造では温度上昇に伴うドリフト抵抗の増加が抑制されることが分かった。これは、ダブルRESURF構造ではRESURF領域の濃度が高くなるため、(a)温度変化に伴う電子移動度の変化が小さいためと、(b)温度上昇に伴うRESURF領域のイオン化率が大きいためである。デバイスのオン抵抗は主にドリフト抵抗とチャネル抵抗の和で表される。ダブルRESURF構造を用いることでドリフト抵抗を小さくすることに成功した結果、チャネル抵抗成分が増大した。そこで、更なる高性能化を目指すため、チャネル移動度(逆数がチャネル抵抗に比例)の高い4H-SiC(000-1)面上にダブルRESURF MOSFETを作製した。その結果、横型MOSFETで耐圧1580V、オン抵抗40mΩcm2という性能を実現した。この特性は、これまで報告のある横型MOSFETとして最高の特性であり、Siの物性値で決まる「Si limit」と比べても10倍以上優れた特性である。

Lateral high voltage MOSFET, high performance SiC IC In this paper, the formation of a low concentration RESURF region near the bottom region of a conventional lateral MOSFET is studied. The RESURF MOSFET is completely depleted in the RESURF field. In this study, the depletion of the n-type RESURF region and the depletion of the p-type RESURF region are promoted, and the concentration of the n-type RESURF region is increased. MOSFET's voltage resistance is lower than that of RESURF structure by 25%. The temperature dependence of the temperature resistance of the RESURF structure was determined. The RESURF structure is characterized by high RESURF concentration,(a) temperature variation accompanied by electron mobility variation,(b) temperature rise accompanied by high RESURF concentration. The main resistance is to resist and to resist. In the case of the use of RESURF structures, the resistance to corrosion is reduced and the resistance to corrosion is increased. High performance RESURF MOSFETs with high mobility (inverse resistance ratio) on the 4H-SiC (000-1) plane As a result, the lateral MOSFET has a voltage resistance of 1580V and a resistance of 40mΩ cm2. The characteristics of the lateral MOSFET are reported to be the highest characteristics, Si properties are determined to be more than 10 times better than Si limit.