　東芝デバイス＆ストレージは2022年7月22日、従来製品と比べてスイッチング損失を約20％低減した、低オン抵抗の新しい「SiC（炭化ケイ素） MOSFET」を開発した。産業機器の省エネルギー化やカーボンニュートラルの達成に貢献する。第3世代のSiC MOSFETとして、同年8月下旬から量産する予定だ。

　SiC MOSFETは、Si（シリコン） MOSFETと比べて、高耐圧、低損失化が可能だが、信頼性に課題があった。同社は既に、PNダイオードとSBD（ショットキーバリアダイオード）を並列に配置した、信頼性の高い第2世代のSiC MOSFETを開発している。

　しかし、第2世代MOSFETは、SBDを内蔵したためにMOSFETとしての動作領域が減り、R_onA（単位面積当たりのオン抵抗）や性能指数R_on×Q_gdの増加に伴う損失が増えた。その結果、所望のオン抵抗を得ようとすると、大きなチップ面積が必要になり、コストが上がるという問題が出てきた。

　そこで、p型拡散領域の下側とJFET（接合型電界効果トランジスタ）領域に窒素を注入することで、内蔵SBDの電流を増やしつつ、JFETの面積と帰還容量を抑えたデバイス構造を開発。試作デバイスは、第2世代品と比べて、R_onAを43％、性能指数を80％、スイッチング損失を約20％、それぞれ削減できた。また、SBDがR_onAの変動を抑え、安定して動作することも確認した。

今回開発した「SiC MOSFET」構造［クリックで拡大］出所：東芝デバイス＆ストレージ

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