米乐m6官方网站[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）先进电力电子研究中心[研究中心主任奥村肇]SiC功率器件团队研究组组长原田信介及其小组正在与富士电机株式会社进行联合研究碳化硅 (SiC)它是使用半导体的 1200 V（伏）耐压级晶体管立式MOSFET低导通电阻具有高可靠性的内置二极管（开关-MOS：SBD-墙壁集成沟槽MOS) 已开发出来，并通过批量生产的原型验证了其性能。
仅使用 SiC 器件电源模块（全SiC模块）将大大提高功率转换（DC/AC转换和电压转换）的效率。使用内置SBD（肖特基势垒二极管）的MOSFET据说可以有效降低成本并提高可靠性，但迄今为止，只有3300V级或更高击穿电压的相对较高击穿电压的MOSFET才证明了提高可靠性的有效性。新开发的SWITCH-MOS是沟槽 MOSFET中，即使在 1200 V 级的低耐压器件中，我们也能够展现出高可靠性。由于传统技术的可靠性改善效果低，在1200V电压等级中难以实现的SiC-MOSFET和SiC-SBD的集成已在量产原型水平上得到验证，预计未来用于混合动力电动汽车（HEV）和电动汽车（EV）的功率转换系统的全SiC模块的市场引入将取得重大进展。
该结果的详细信息可以在美国旧金山举行的IEDM 2017(国际电子器件会议) 于 2017 年 12 月 4 日（当地时间）公布。
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| 新开发的晶体管（SWITCH-MOS）剖面示意图 |
10098_10358IGBT和二极管已被使用，但器件性能已接近由Si材料特性决定的理论极限，并且未来性能没有显着提高的希望。宽带隙半导体SiC 较高电介质击穿电场强度等物理特性。这有利于使功率器件更小、更高效。
10707_10940平面 MOSFET（IE-MOSFET)，第二代沟槽 MOSFET (IE-UMOSFET) 已经开发出来，并且已经展示了批量生产原型。这次，我们以在SiC功率器件的体积领域的1200V级实现更高的性能和功能为目标，开发了以IE-UMOSFET为基本结构的内置SBD型器件。
图 1 显示了内置 SBD 的 MOSFET 的一般结构。结构上包含在 SiC-MOSFET 中，而不是构成功率模块的 SiC-SBDPiN 二极管可以使用，不需要SBD，可以降低成本，但如果对SiC PiN二极管施加正向电压，电流会逐渐减小前向降级，存在可靠性问题。这是构成电流的电子和空穴在晶片内的位错处重新结合并消失的现象。相比之下，内置 SBD 的 MOSFET 预计不会出现二极管的正向劣化，因为 SBD 电流只是电子。然而，正向电压增加，内置 PiN 二极管两端的电压 (VPiN)超过一定值时，PiN二极管开始工作并导致正向劣化，因此开发的关键是如何控制VPiN并使 PiN 二极管失活。
SWITCH-MOS开发图2（SBD-Wall集成沟槽MOS)结构，以及内置二极管时的电压共享。漂移层的电压共享（V漂移)，则 VPiN有效降低，但效果仅限于具有高耐压等级的设备。这次，V漂移是小VPiNVPiN是电压共享（SBD 部分的 VSBD) 和 P 型区域周围的电流扩展区域的电压共享 (V传播), V传播V传播，减小单元间距就足够了，所以所开发的SWITCH-MOS以IE-UMOSFET为基本结构，它是窄单元间距、低导通电阻的沟槽MOSFET。在沟槽栅极的电场缓和层的掩埋p+层上形成沟槽，并在沟槽的侧壁内构建SBD-wall。因此，即使采用内置 SBD，与单个 IE-UMOSFET 相比，所需面积也不会增加，并且保持 5 µm 的单元间距，从而最大限度地减小了 p 型区域宽度并降低了 V传播可以减少。
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| 图1 内置肖特基势垒二极管（SBD）的MOSFET（晶体管）的总体结构 |
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| 图2 新开发器件SWITCH-MOS内置二极管处于导通状态时均压 |
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| 图3 新开发器件SWITCH-MOS内置二极管的正向电流-电压特性 |
如图 3 中的拐点（黄色十字）所示，如果击穿电压等级为 1200 V 的 SWITCH-MOS 中的单元间距宽至 16 µm，则 PiN 二极管的电流约为 300 A/cm2的低电流密度下开始工作，并且表现出与没有内置SBD的传统UMOSFET几乎相同的电流-电压特性，但在单元间距为5μm、V的窄单元间距的SWITCH-MOS中传播被抑制，电流密度2800 A/cm2
图4是正向劣化测试后光致发光该图显示，在传统晶体管 UMOSFET 中，PiN 二极管在正向工作和劣化，导致堆垛层错扩散，而在本次开发的独特器件 SWITCH-MOS 中，单元间距为 5 µm，堆垛层错不会扩散，也没有正向劣化。新开发的单元间距为5μm的SWITCH-MOS，解决了以往1200V级SiC-MOSFET的PiN二极管的正向劣化问题，实现了高可靠性。
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| 图4 新开发的器件SWITCH-MOS在正向电流应力后的光致发光图像 |
着眼于企业商业化，我们将进一步加强企业间的合作，增加多层化等器件结构的复杂性，推进制造工艺的精密化，并推进封装技术等周边技术的发展。