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基礎知識資料集

 

デバイス・プロセス分野

終端構造

パワーデバイスは当然、有限のサイズであるので必ず端が存在する。パワーデバイスにおいて接合を表面に形成すると、逆バイアス印加時に終端部において空乏層が扇型に広がる。その結果、扇型の領域の電荷の電気力線は終端部に集まり、いわゆる電界集中が生じる。その結果、理論耐圧よりかなり低い電圧でアバランシェ降伏(絶縁破壊)が起こる。このパワーデバイスの耐圧劣化の原因となる終端部における電界集中を緩和するデバイス構造を終端構造と呼ぶ。終端構造の設計は、パワーデバイスの基本性能である耐圧を向上させるための必須の技術である。終端構造設計の基本原理は先述した逆バイアス印加時に扇型に広がった空乏層領域の電荷からの電気力線の行き先をデバイス終端部から終端構造に全体へ分散させることにある。その方法としては、接合終端に隣接する半導体表面に接合の表面側の極性と同じ低濃度の領域を形成するJunction Termination Extension(JTE)構造や、接合終端部に添って複数のリング状に接合の表面側の極性と同じ構造を形成するガードリング構造など、様々な構造が提案されている。

(畠山哲夫)