GaNの歩�里泙�90%や、耐圧1200Vの�e型構�]など新GaNパワーFET
GaNの歩�里泙蠅�90%に�屬欧蕕譴覯���性のある設���}法、GaNの耐圧を1200Vまで�屬欧討皀�ン�B�^が1.8mΩcm2とSiC並みに�ZづけることのできるMOSFETなどが試作され、GaNデバイスの常識が変わりつつある���h��県幕張メッセで開��されたテクノフロンティア2015では、新しいパワー半導��GaNに�jきな進歩がみられた。
図1 6インチGaN-on-Siで作��したGaN SystemsのGaN FET
GaNの�L陥は、下がってきたとはいえ、まだ�Hい。転位密度で単位�C積当たり10の6乗cm-2もあり、SiCと比べると3ケタ�Hいという。このためデバイスの歩�里泙蠅歪磴�、�x場に出すためには価格が高�Vまりになっている。普及するためにはまだ時間がかかる。こういった�L点を解消するための�\術開発が相次いでいる。
細かいセル�擬阿琶��里泙蠅��屬欧�
カナダのGaN Systems社が、6インチのSiウェーハ�屬坊狙�したGaNパワートランジスタの歩�里泙蠅��屬欧襪燭瓩離罐法璽�なデザイン�}法は、「アイランド�\術（Island Technology）」と�}ばれている。これは、GaNエンハンスメント型MOSパワートランジスタを小さな小信�･肇薀鵐献好燭吠�割し、それらをつなぎ合わせた構�]を�eつ。元々パワートランジスタの等価�v路は、小信�･肇薀鵐献好燭鴦H数並�`接��したものとみなすことができる。
接��の仕�気帽�夫があり、図2のように小さなMOSトランジスタのソース電極を表に出したセル(�u色)と、ドレイン電極を表に出した�Eいセルを交互に並べ、��型構�]でドレイン、ソース配線をつないでいく。ゲートは別の端子として表�Cから�Dり出すという。たとえ、セルの�kつが故障しているとしてもドレインまたはソースの配線として接��されているため、電流が少し��少するだけで不良にはならない。このため、歩�里泙蠅�90%くらいになるという。��来のGaNトランジスタなら数%しか歩�里泙蠅呂覆�、高コストとなっている。
図2 アイランドのセルごとにドレインかソースの電極が表に出ており、それをつなげて配線電極とする 出�Z：GaN Systems
パッケージングもユニークで、ボンディングワイヤーを��く使わず、広い幅のドレイン、ソースの銅配線に直接�X圧��するため、寄�撻ぅ鵐瀬�タンスが小さく、高�]応答が可�Δ砲覆襪世韻任呂覆�、�X�B�^も小さくできる。ちなみにdV/dtは100V/nsと極めてシャープな立ち�屬�り��性を�eつ。耐圧は100Vと650V、電流容量は8A~250Aまで揃えている。
�l田合成は�e型で1200V実現
GaNの�T晶�L陥がSiCよりも�Hいことは��実だが、�l田合成によると、�L陥が�HくてもSiCよりは動作しやすいという。�l田合成は、まだ2インチだがGaNを基���T晶とするMOSFETを試作した。ドレイン-ソース間に�T晶�L陥が100個��度合ってもMOS動作を行うという。同社は、ゲート�┣祝譴箸靴�ALDなどの薄膜成長で作った�e型MOSFET(図3)で、耐圧1200Vを�uている。浅いトレンチだが、GaNのFETを��来の横型ではなく、SiCと同様、�e型に試作したため、耐圧を�jきくとることができた。
図3 �l田合成が開発した�e型GaN MOSFET 浅いトレンチを�W�� 出�Z：�l田合成
これまで、SiCは 1200V以��、600VまではGaNという暗黙の区分けがあったが、��来のSiCは�e型、GaNは横型であったためにGaNにおいて�科�な耐圧を確保しようとするとオン�B�^を犠牲にせざるを�uなかった。今�v、�l田合成は、GaNのバルク�T晶を作り、その�屬��e�妓�に電流を流す構�]のトランジスタを作り込むことで、オン�B�^を下げた�X��で耐圧を1200Vに�屬欧襪海箸�できるようになった��図4には1200Vを��える耐圧を��している。この時のオン�B�^は1.8mΩcm2とSiC並みの小ささである。�`�Yは0.4mΩcm2。
図4 1200Vの耐圧でオン�B�^1.8mΩcm2と低い�e型GaN MOSFET 出�Z：�l田合成
GaN基��の�T晶成長には、Na溶�]中でGaN�|�T晶を元にGaNを成長させていく�桔，鮑里辰�。GaNはSiCよりもバンドギャップが広く、絶縁耐圧も原理的に�jきい。このため理�b的にはSiCの理�b限�cよりもGaNのそれの�気�さらに限�cが広い。
