- 파워반도체용 SiC트랜지스터, 이동도 60% 증가 -- 질소가스 사용 열처리
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- Category스마트카/ 항공·우주/ 부품
- 기사일자 2017.9.18
- 신문사 일간공업신문
- 게재면 14면
- Writerhjtic
- Date2017-09-24 15:16:13
- Pageview687
파워반도체용 SiC트랜지스터, 이동도 60% 증가
질소가스 사용하여 열처리
도시바는 파워반도체용 탄화규소(SiC) 트랜지스터에 대해, 소자의 성능 지표인「이동도(Mobility)」를 높일 수 있는 새로운 제조기술을 개발하였다. SiC기판에 절연막을 쌓을 때, 전처리를 한 후에 무해하고 취급이 용이한 질소가스를 사용하여 열처리하였다. 계면의 품질이 향상되고, 기존의 방법과 비교하여 채널 영역의 이동도가 60% 이상 증가하였다. 보다 고성능의 소자를 안전하고 싸게 제조하는, 차세대 SiC 파워반도체의 새로운 방법이 될 가능성이 있다.
미국 워싱턴DC에서 17일(현지시간)에 개막하는 SiC관련 세계 최대 국제학회(ICSCRM)에서 발표한다.
이동도는 반도체 안에서 전기장을 적용했을 때의 전자나 홀이 얼마나 자유롭게 움직이는가를 나타낸 것으로, 반도체 소자의 성능을 나타낼 때에 사용된다.
소자 내의 전류 경로인「채널 영역」의 절연막의 형성공정은 유해하며 계면 품질의 열화를 동반하는데, 반응성이 높고 양질의 막을 형성할 수 있는 산화질소가스를 사용하는 것이 일반적이다. 질소가스는 일반적으로 반응성이 낮고, 약 1,400℃의 고온으로 할 필요가 있기 때문에, 열에 의한 막의 손상이 커서 사용되지 않았다.
이번에, 900℃ 이하의 저온에서 산소에 의한 열처리 등을 시행하면서, 1,300℃의 질소가스로 열처리하는 새로운 프로세스를 고안하였다. 이를 통해 반응성이 낮은 질소가스라도 질화반응이 충분히 진행되어, 계면과 막의 품질을 대폭으로 개선시키는데 성공하였다. 제작한 소자는 산화질소가스를 사용하는 경우와 비교하여, 채널 영역의 저항이 약 40% 감소, 이동도가 향상하는 것을 확인하였다.
계산으로는 소자 전체의 저항은 최대 20% 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있으며, SiC소자 사용 시의 전력 손실의 저감을 기대할 수 있다. 앞으로, 내구성 등의 신뢰성 시험을 실시하여 2020년 이후에 실용화한다.
고효율, 소형, 경량이 요구되는 철도 차량이나 전기자동차용의 전력변환장치에는, 기존의 실리콘보다도 뛰어난 재료물성을 갖는 SiC를 사용한 파워반도체가 사용되고 있다.
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