第1章 SiC パワーデバイス最新技術と今後の展開

• 1. シリコンパワーデバイスの最新動向
  • 1.1 シリコンMOSFET の最新動向
  • 1.2 シリコンIGBT の最新動向
• 2. SiC パワーデバイス開発の現状と将来動向
  • 2.1 ワイドバンドギャップ半導体の特徴
  • 2.2 SiC-MOSFET かSiC-IGBT か
  • 2.3 SiC-MOSFET デバイス,プロセスの課題
• 3. SiC パワーデバイスを支える周辺技術

第2章 SiC トランジスタ要素技術と最新動向

第1節 超低損失SiC トレンチMOSFET

• 1. トレンチエッチングプロセス
• 2. MOS 界面電気的特性の面方位依存性
• 3. トレンチ底部電界緩和構造
• 4. 超低損失化

第2節 ノーマリーオフ型SiC-MOSFET

• 1. SiC-MOSFET の基本設計
• 2. ゲート酸化膜特性
  • 2.1 チャネル移動度
  • 2.2 しきい値電圧
  • 2.3 しきい値電圧安定性
  • 2.4 ゲートリーク電流
  • 2.5 信頼性
• 3. DIMOSFET
• 4. IEMOSFET
• 5. IEMOSFET の特性

第3節 電流センス機能搭載SiC-MOSFET

• 1. 電流センス機能搭載SiC-MOSFET の作製
• 2. 電流センス機能搭載SiC-MOSFET の電気特性
• 3. SiC-IPM 技術

第4節 MOS 界面欠陥の低減技術と高品質化

• 1. POCl3 アニールしたMOS デバイスの作製
• 2. POCl3 アニールによるMOS 界面特性の改善
• 3. POCl3 アニールした酸化膜の絶縁破壊特性と信頼性
• 4. NO アニールとPOCl3 アニールの組み合わせ効果
  • 4.1 NO とPOCl3 アニールの組み合わせ処理をしたMOS デバイスの界面特性
  • 4.2 NO とPOCl3 アニールの組み合わせ処理による酸化膜への電子注入耐性の向上

第5節 SiC パワーデバイスの欠陥解析・観察技術

• 1. SiC 結晶評価技術
• 2. 結晶欠損解析技術
  • 2.1 イメージングPL 法及びTEM 観察の組み合わせによる4H-SiC エピタキシャル層の結晶欠陥評価
  • 2.2 イメージングPL 法と放射光X 線トポグラフ法の組み合わせによる4H-SiC エピタキシャル層の欠結晶陥評価
• 3. SiC パワーデバイスの物性評価技術
  • 3.1 顕微ラマン分光法による4H-SiC MOSFET の応力評価
  • 3.2 カソードルミネッセンス(CL)法による4H-SiC MOSFETのイオン注入誘起欠陥の評価
• 4. 素子接合界面評価技術
• 5. 今後の課題・展望

第6節 SiC ゲート絶縁膜の高信頼性化

• 1. SiC ゲート絶縁膜形成技術とSiC MOS 特性
  • 1.1 熱酸化法と堆積法
  • 1.2 熱酸化法とSiC MOS 界面特性
  • 1.3 SiC ゲート絶縁膜信頼性の形成法依存
    • 1.3.1 高温ドライ酸化により形成されたSiC ゲート絶縁膜信頼性
    • 1.3.2 SiC ゲート絶縁膜形成後の窒化処理及び水素処理の効果
• 2. SiC ゲート絶縁膜信頼性評価技術
  • 2.1 SiC ゲート絶縁膜信頼性評価に関する問題点
  • 2.2 面積スケーリング則を用いたSiC ゲート絶縁膜信頼性評価
  • 2.3 SiC ゲート絶縁膜の絶縁破壊要因
  • 2.4 発光解析による絶縁破壊箇所の同定
  • 2.5 CMP 研磨によるSiC ウエハ表面平坦化の効果

第7節 SiC-JFET

• 1. SiC-JFET の特徴
  • 1.1 アドバンテージ及びディスアドバンテージ
  • 1.2 ピンチオフ電圧(VPI)とオン抵抗(RON*A)
  • 1.3 静特性
• 2. カスコード接続
  • 2.1 カスコード接続の原理
  • 2.2 JFET の直接駆動
  • 2.3 静特性
  • 2.4 動特性
  • 2.5 サマリー
• 3. パワー密度へのアプローチ
  • 3.1 電流密度とパワー密度
  • 3.2 回路構成
  • 3.3 パワー密度及び効率
• 4. 今後の課題及び動向

第8節 RESURF 型JFET

• 1. RESURF 型FET の構造
• 2. RESURF 型FET の作製プロセス
• 3. RESURF 型FET の特性
  • 3.1 静特性
  • 3.2 動特性
• 4. まとめと今後の展開

第9節 SiC-GCT

• 1. 要素技術
  • 1.1 素子構造
  • 1.2 電界緩和構造
  • 1.3 ライフタイム制御
• 2. 静特性
  • 2.1 出力特性
  • 2.2 耐電圧特性
• 3. 動特性
• 4. 耐量
  • 4.1 可制御オン電流
  • 4.2 サージオン電流
• 5. SiCGT 信頼性
• 6. SiCGT の適用装置

第3章 SiC ダイオード要素技術と最新動向

第1節 1200 V,600 V クラスSiC-SBD

• 1. 素子構造
• 2. 静特性
• 3. 動特性
• 4. インバータ回路としての損失改善効果
• 5. アバランシェ耐量
• 6. 長期信頼性

第2節 SiC-PiN ダイオード

• 1. SiC-PiN ダイオードの要素技術(工程プロセス等)
• 2. 高耐電圧化技術
• 3. PiN ダイオードの電気特性評価技術
• 4. 今後の課題と展望

第3節 SiC ショットキーバリアダイオードの電流-電圧特性

• 1. SiC ショットキーバリアダイオード(SiC-SBD)
• 2. SiC-SBD の電流-電圧特性のモデル化と理論式
• 3. 高温,高電界での電流-電圧特性および直流特性
• 4. SiC-SBD の高耐圧化,大面積化,課題
• 5. SiC-SBD の電流電圧特性と応用

第4節 陽極酸化欠陥抑制法によるn型4H-SiCショットキーダイオードの整流特性改善

• 1. 陽極酸化欠陥抑制法(PDA)の原理
• 2. PDA による効果
  • 2.1 実験手法
  • 2.2 実験結果

第4章 SiC パワーモジュール要素技術と最新動向

第1節 SiC-PiN ダイオードとSi-IEGT のハイブリッドペアモジュール

• 1. 構造
• 2. 電気特性
  • 2.1 静特性
  • 2.2 動特性
  • 2.3 スイッチング損失の低減効果
• 3. 大電力変換器への適用効果

第2節 200℃動作SiC スイッチングモジュール

• 1. SiC モジュール構造
  • 1.1 形状検討
  • 1.2 SiC チップ/DBC 回路基板接合材料
  • 1.3 DBC 回路基板/Cu ヒートスプレッダ接合材料
  • 1.4 各部温度検討
• 2. 実装プロセスフロー
• 3. 接合評価
• 4. 高温環境試験
• 5. まとめ

第5章 実装部材の特性

第1節 SiC パワーモジュール向け耐熱絶縁封止材料

• 1. SiC パワー半導体を想定した封止材料の開発
• 2. SiC パワー半導体用封止材「ナノテクレジン BYX-001G」「ナノテクレジン BYX-001」の材料特性
  • 2.1 熱重量減少-示唆熱分析法(TG-DTA)を用いた「BYX-001G」の耐熱評価
    • 2.1.1 不活性ガスフロー下におけるTG-DTA
    • 2.1.2 エアーフロー下におけるTG-DTA
    • 2.1.3 小澤法によるBYX-001G の短熱分解機構に関する考察
  • 2.2 高分解能29Si-NMRを用いた「BYX-001G」の耐熱性評価
  • 2.3 高温保持における「BYX-001G」の熱重量減少,硬さ,外観形状の変化に関する評価
    • 2.3.1 「BYX-001G」の定温保持後の熱重量減少に関する評価
    • 2.3.2 「BYX-001G」の定温保持後の硬さ,外観変化に関する評価
  • 2.4 「BYX-001」の絶縁性に関する評価
• 3. 「ナノテクレジン BYX-001G」「ナノテクレジン BYX-001」で封止したパワーモジュール実装品の高温耐熱性の評価
  • 3.1 Si-IGBT を用いた6 in 1 箱型モジュールの信頼性試験

第2節 SiC パワーデバイス向け放熱部材

• 1. パワーモジュールに用いられる放熱部材
  • 1.1 パワーデバイスの構造と放熱部材
  • 1.2 放熱部材の特徴比較
  • 1.3 Tj を決める要因
• 2. SiC における課題と対応策
  • 2.1 SiC の適正Tj
  • 2.2 放熱部材に要求される耐熱性
  • 2.3 封止樹脂の熱伝導率

第6章 SiC 単結晶成長技術

第1節 SiC 単結晶成長技術の開発動向

• 1. SiC 単結晶開発の現状
• 2. SiC 単結晶のデバイスへの応用と結晶欠陥

第2節 SiC 結晶の溶液成長技術

• 1. 結晶成長方法
  • 1.1 溶液成長の基礎
  • 1.2 TSSG法
• 2. SiC 溶液成長の現状
  • 2.1 高品質化
  • 2.2 高速成長
  • 2.3 多形制御
  • 2.4 大型化に向けた技術(雑晶抑制,成長表面平坦化など)
  • 2.5 その他の試み

第3節 昇華再結晶法による大口径SiC 単結晶ウェハ製造技術

• 1. 大口径SiC 単結晶成長法としての昇華再結晶法
• 2. 4H-SiC 単結晶成長の安定化
• 3. 相転移現象としてのSiC 単結晶成長の理解
• 4. 大口径SiC 単結晶ウェハの転位欠陥低減化

第7章 SiC 結晶の切断・研磨技術

第1節 SiC 単結晶ウェハのスライシング技術

• 1. SiC 単結晶のスライシング
  • 1.1 マルチワイヤソーの加工方式比較
  • 1.2 固定砥粒方式による加工の特長
• 2. SiC 単結晶スライシングの課題
  • 2.1 高精度加工への対応
  • 2.2 高能率加工への対応
  • 2.3 ピースコスト削減への対応
• 3. 課題に対する対応事例
  • 3.1 高精度加工技術
    • 3.1.1 適正で均一な研削力
    • 3.1.2 ワイヤの高速走行
    • 3.1.3 高い熱剛性
    • 3.1.4 高剛性ゴニオメータの採用
    • 3.1.5 多様な可変制御機能
  • 3.2 高能率加工技術
    • 3.2.1 高速バック& フォース
    • 3.2.2 加工熱への対応
  • 3.3 ピースコスト削減技術
    • 3.3.1 ワイヤの滑り防止
    • 3.3.2 ワイヤのねじれ防止
    • 3.3.3 クーラント供給量,性状の安定化
    • 3.3.4 ワイヤ張力変動の低減
• 4. 加工事例

第2節 SiC ウェハの研磨技術

• 1. SiC ウェハ研磨の概要
• 2. 代表的な加工法と特徴
  • 2.1 ラップ加工
  • 2.2 研削加工
  • 2.3 CMP
• 3. 加工面の評価
  • 3.1 加工変質層の特徴と評価手法
• 4. SiC ウェハの研磨技術における今後の課題

第3節 単結晶SiC 基板の紫外光支援加工

• 1. 光化学の概要と応用
• 2. 紫外光支援加工における単結晶SiC 基板の加工モデル
• 3. 紫外光支援加工によるSiC 単結晶の鏡面加工
  • 3.1 実験方法および実験条件
  • 3.2 紫外光照射による効果の検証
  • 3.3 CeO2 粒子を使用したSiC 単結晶の鏡面研磨

第4節 SiC 単結晶の酸化剤援用研磨

• 1. 酸化還元電位・pH と研磨性能
  • 1.1 研磨試験方法
  • 1.2 研磨試験結果
  • 1.3 考察
• 2. セリア砥粒による酸化剤援用研磨
  • 2.1 試験方法
    • 2.1.1 研磨試験方法
    • 2.1.2 砥粒の表面分析方法
  • 2.2 試験結果と考察
    • 2.2.1 研磨試験の結果と考察
    • 2.2.2 砥粒の表面分析の結果と考察
• 3. セリア砥粒による酸化剤援用研磨のメカニズムとまとめ

第5節 SiC 基板表面の原子レベル平坦化技術

• 1. 触媒表面基準エッチング(CAtalyst-Referred Etching;CARE)法
• 2. CARE 平坦化加工装置
• 3. 平坦化加工表面粗さ
  • 3.1 顕微干渉計による評価
  • 3.2 原子間力顕微鏡による評価
  • 3.3 走査トンネル顕微鏡による評価
  • 3.4 電子顕微鏡による評価
• 4. 平坦化加工速度
  • 4.1 オフ角依存性
  • 4.2 圧力依存性
  • 4.3 回転数依存性
  • 4.4 高加工速度条件における平坦化実験

第8章 SiC のエピタキシャル成長技術

第1節 SiC エピタキシャル成長と巨大ステップバンチングの生成メカニズム

• 1. SiC エピ成長のための条件
• 2. 巨大ステップバンチングの生成メカニズム
  • 2.1 4H-SiC におけるGSB の発生条件
  • 2.2 GSB 発生メカニズムの検討
  • 2.3 Schwoebel 効果
  • 2.4 クラスター効果

第2節 厚膜SiC エピタキシャル成長と欠陥制御

• 1. 高速,厚膜 4H-SiC エピ成長
• 2. 欠陥評価と低減技術
  • 2.1 点欠陥
  • 2.2 拡張欠陥

第9章 SiC パワーデバイスの応用展開

第1節 太陽光発電システム・パワーコンディショナへの応用展開

• 1. SiC-MOSFET のスイッチング特性
• 2. 効率特性
• 3. 雑音端子電圧特性
• 4. 放射電界強度特性
• 5. EMI ノイズ対策例

第2節 次世代高圧電力変換システムの応用展開

• 1. SiC デバイスの次世代高圧電力変換システムへの適用効果
• 2. 一次電圧13.8 kV,二次電圧465√3V の単相1 MVA 半導体変圧器
  • 2.1 SiC を用いた10 kV MOSFET およびダイオードの特性
  • 2.2 モジュールの構成
  • 2.3 単相変圧器の試験特性
• 3. FREEDM システム
• 4. SiC インバータの長時間運転特性
• 5. まとめ