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DA PUBBLICARE IMMEDIATAMENTE N. 3307

TOKYO, 30 settembre 2019 - Mitsubishi Electric Corporation (TOKYO: 6503) ha annunciato oggi lo sviluppo di un MOSFET (transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo) in carburo di silicio (SiC) di tipo trench^*1 con una struttura esclusiva di limitazione del campo elettrico per un dispositivo a semiconduttore di potenza che consente di ottenere una resistenza di ON specifica, unica al mondo^*2 di 1,84 mΩ (milliohm) cm² e una tensione di rottura di oltre 1.500 V. Il montaggio del transistor nei moduli di semiconduttori di potenza per le apparecchiature per elettronica di potenza permetterà di risparmiare energia e di ridurre le dimensioni delle apparecchiature. Dopo avere migliorato le prestazioni e confermato l'affidabilità a lungo termine dei suoi nuovi dispositivi a semiconduttori di potenza, Mitsubishi Electric prevede di applicare nella pratica il suo nuovo SIC-MOSFET di tipo trench in un periodo da definire dopo l'anno fiscale che avrà inizio nel 2021.
Mitsubishi Electric ha annunciato oggi il suo nuovo SiC-MOSFET di tipo trench in occasione della ISCRM (International Conference on Silicon Carbide and Related Materials) 2019, che sta avendo luogo presso il Kyoto International Conference Center, in Giappone, dal 29 settembre al 4 ottobre.

1. *1Elettrodo di gate integrato in un substrato semiconduttore a trincea (trench), utilizzato per controllare la corrente applicando tensione
2. *2Secondo le ricerche di Mitsubishi Electric alla data del 30 settembre 2019, per i dispositivi con tensione di rottura di oltre 1.500 V

Fig. Vista in sezione del SiC-MOSFET di tipo planare convenzionale (a sinistra) e del nuovo SiC-MOSFET di tipo trench (a destra)

Caratteristiche principali

1. 1)La struttura esclusiva di limitazione del campo elettrico garantisce l'affidabilità del dispositivo
   La corrente di controllo del SiC-MOSFET passa attraverso lo strato semiconduttore tra gli elettrodi di drain e source, applicando una tensione all'elettrodo di gate. Per ottenere il controllo con una tensione ridotta, è necessaria una pellicola di isolamento del gate. Se si applica una tensione elevata a un dispositivo a semiconduttori di potenza di tipo trench, potrebbe concentrarsi un campo elettrico intenso nel gate e causare la rottura della pellicola di isolamento.
   Per correggere questo problema, Mitsubishi Electric ha sviluppato una struttura esclusiva di limitazione del campo elettrico che protegge la pellicola di isolamento del gate, mediante l'impianto di alluminio e azoto, per modificare le proprietà elettriche dello strato semiconduttore, grazie alla struttura a trincea (trench).
   In primo luogo, l'alluminio viene impiantato verticalmente e, sulla superficie di fondo del trench si forma uno strato di limitazione del campo elettrico. Il campo elettrico applicato alla pellicola di isolamento del gate si riduce al livello di un dispositivo a semiconduttori di potenza di tipo planare convenzionale, migliorando, pertanto, l'affidabilità e mantenendo, allo stesso tempo, la tensione di rottura di oltre 1.500 V.
   Inoltre, la messa a terra laterale che collega lo strato di limitazione del campo elettrico e l'elettrodo di source si realizza utilizzando una tecnica di recente sviluppo per impiantare l'alluminio in obliquo per consentire la commutazione ad alta velocità e una perdita di commutazione ridotta.
2. 2)Gli strati con elevato tenore di impurità formati localmente raggiungono il livello di resistenza di ON più basso del mondo
   Il SiC-MOSFET di tipo trench è dotato di celle del transistor più piccole di quelle del tipo planare; di conseguenza è possibile posizionare più celle su un solo chip. Tuttavia, se gli intervalli del transistor tra gli elettrodi di gate sono troppo ridotti, il flusso di corrente diviene difficoltoso e la resistività del dispositivo aumenta. Mitsubishi Electric ha sviluppato un nuovo metodo per impiantare l'azoto in obliquo per ottenere la formazione locale di uno strato di carburo di silicio (SiC), con una elevata concentrazione di azoto, che permette di condurre facilmente l'elettricità nel percorso della corrente. Il risultato è che, anche quando le celle sono disposte in modo compatto, è possibile ridurre la resistività di circa il 25% rispetto a una situazione senza strato ad alta concentrazione.
   Il nuovo metodo di produzione permette inoltre di ottimizzare gli intervalli della messa a terra laterale. Il risultato è una resistenza di ON specifica di 1,84 mΩ (milliohm) cm² a temperatura ambiente, circa la metà rispetto ai tipi planari, mantenendo, tuttavia, una tensione di rottura di oltre 1.500 V.

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