로옴이 SiC 디바이스의 일관 생산체제 확립
낮은 구동전압, 고효율 SiC 쇼트키 배리어 다이오드의 양산 개시!


発表日:2010-05-10


반도체 메이커 로옴 주식회사 (본사 ; 교토) 는 저손실∙고내압으로 차세대 파워 디바이스 재료로서 기대되고 있는 SiC (실리콘 카바이드 : 탄화규소) 를 사용한 쇼트키 배리어 다이오드 (SBD) 「SCS110A 시리즈」양산을 개시하였습니다. 본 「SCS110A시리즈」는 이미 양산되고 있는 타사의 SiC-SBD 보다 순방향 전압과 동작 시 저항 등의 특성을 개선하여, EV/HEV와 에어컨용 등 전력을 변환하는 인버터, 컨버터, PFC 회로 (역율 보정회로) 등을 비롯하여 폭넓은 응용이 가능합니다. 본 신제품은 2010년 4월 하순부터 이미 양산∙출하를 개시하였으며, 수요 동향에 따라 순차 생산을 확대할 예정입니다. 생산 거점은 웨이퍼 제조가 사이크리스털사 (독일, 엘란겐시), 전공정이 로옴 아폴로 디바이스 주식회사 (일본 후쿠오카), 후공정이 ROHM Integrated Systems (Thailand) Co., Ltd.(태국)에서 이루어집니다.

최근 파워 일렉트로닉스 분야에서는 전력 변환 시 반도체 디바이스에서 소비되는 손실이 문제가 되면서 생태학적 관점에서도 보다 저손실화를 위해 실리콘보다 재료 물성이 우수한 SiC 에 의한 파워 디바이스의 연구 개발이 진행되고 있습니다. 이러한 흐름에 앞서, 로옴에서는 2004년에 SiC 를 이용한 MOSFET 의 시작에 성공, SBD 와 이러한 디바이스를 사용한 파워 모듈 시작에 성공하는 등, 업계에서 SiC 디바이스 / 모듈의 연구 개발을 선두하고 있습니다. SiC 의 SBD 에 대해서는 2005년부터 엔지니어링 샘플 출하를 개시, 고객의 피드백을 통해 신뢰성 향상과 생산성 개선에 임하였습니다. 또 고품질 SiC 웨이퍼 확보를 위해, 독일의 사이크리스털사를 매수, SiC 디바이스의 일관 생산체제 확립에 힘써왔습니다

이번에 양산을 개시한 「SCS110A 시리즈」는 역회복 시간(trr) 15nsec로, 기존의 실리콘제 패스트 리커버리 다이오드 (35nsec~50nsec)에 비해 대폭 단축, 리커버리 시의 손실을 약 1/3 로 저감하였습니다. 이로 인해 인버터, 컨버터, PFC 회로에 채용할 경우, 손실의 대폭 저감으로 발열량이 저감됩니다. 더불어 실리콘제 FRD 에 비해, 온도 변화 시의 특성 변화가 매우 적어, 히트 싱크의 소형화 등 매우 큰 효과를 기대할 수 있습니다. 또 기존의 SiC 제 SBD와 비교해도 trr 의 개선, 15% 정도의 칩 사이즈 소형화 등의 특징이 있습니다. 양산화에 대해서는 쇼트키 콘택트 장벽의 균일성과 고온 처리가 불필요한 고저항의 가드링층 형성과 같은 SiC 디바이스의 과제 사항을 해결하여, 사내에서 일관 생산할 수 있는 체제를 확립하였습니다. 또 이미 양산되고 있는 기존의 SiC SBD 에 비해, 동작 시 저항을 작게 하고 순방향 전압의 저전압화(VF=1.5V(표준치)10A시)와 온도 특성의 개선을 실현, 기존 이상의 고효율을 실현하였습니다.

로옴에서는 SiC 디바이스 사업을 차세대 반도체 사업의 중심 기술 중 하나로서, SBD 의 고내압화, 대전류화 제품의 라인업 강화 및 MOSFET 와 SiC 디바이스를 탑재한 IPM (인텔리전트 파워 모듈) 등, SiC 관련 제품의 라인업을 확충, 양산화를 추진할 예정입니다.
 

SiC 쇼트키 배리어 다이오드 「SCS110A시리즈」 의 특징

  • 역회복 전하량(Qrr)이 매우 작고, 고속 스위칭 가능
  • 안정된 온도 특성 실현
  • 온도에 의존하지 않는 trr (역회복 시간) 특성
     

실리콘의 패스트 리커버리 다이오드와 SiC SBD 의 스위칭 파형 비교

실리콘의 패스트 리커버리 다이오드와 SiC SBD 의 스위칭 파형 비교
 

전기적 특성

품명 VRM
(V)
VR
(V)
IO
(A)
IFSM
(A)
Tj
(ºC)
Tstg
(ºC)
VF (V)  IR
(µA) 
trr
(nsec)
Conditions
typ. IF
(A)
Max. VR
(V)
typ.
SCS110A 시리즈 600 600 10 40 150 -55~ +150 1.5 10 2 600 15 IF=10A VR=400V
di/dt=-350A/µsec

용어 설명

  • SiC(실리콘 카바이드 : 탄화규소)
    밴드 갭이 실리콘의 약 3배로, 절연 파괴 전계가 약 10배, 열 전도율이 약 3배라는 우수한 물성치를 지닌 화합물 반도체이며, 이러한 특성이 파워 디바이스 응용과 고온 동작에 적합하다.
  • 쇼트키 배리어 다이오드
    금속과 반도체를 접속시켜 쇼트키 접합이 형성되면서 정류성 (다이오드 특성)을 얻는 것을 이용한 다이오드.
    소수 캐리어 축적 효과가 없으며, 고속성이 우수하다는 특징이 있다.
  • 쇼트키 장벽
    쇼트키 접합 형성 시, 금속과 반도체의 계면 부근에는 전자에 대한 장벽이 형성된다. 이를 쇼트키 장벽이라 한다.
  • 가드링
    반도체 소자 주변부가 원인으로 발생하는 여러 영향을 막기 위해 소자 주변에 구성하는 링 상의 영역을 뜻한다.
  • 역회복 시간(trr)
    전압이 순방향에서 역방향으로 변화하였을 때, 순간적으로 역방향 전류가 흐르는 시간.

 

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