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Die nächste Effizienz-Dimension

Einsatz von SiC-Bauelementen für Leistungsanwendungen

16. September 2011, 10:34 Uhr | Von Masanuri Tanimura

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Proprietäre Architektur gewährleistet Zuverlässigkeit

Rohm investiert bereits seit vielen Jahren in die Entwicklung der SiC-Technologie. Ein erster Erfolg war im Jahr 2004 die Entwicklung des Prototyps eines DMOSFET (Double-Diffusion Metal-Oxide Semiconductor Field

Effect Transistor) auf Siliziumkarbid-Basis. Kurz darauf wurden Schottky-Dioden und Leistungs-Module mit SiC-Transistoren und -Schottky-Dioden entwickelt. 2005 wurden auf Anregung von Kunden Verbesserungen und Ergänzungen an den SiC-Schottky-Dioden vorgenommen, was schließlich in die Entwicklung eines einheitlichen Produktionssystems für SiC-Bauelemente mündete.

Als besonders anspruchsvoll stellte sich für Hersteller weltweit die Massenproduktion von SiC-Transistoren heraus. Rohm arbeitete deshalb u.a. mit Universitäten und Industriepartnern zusammen, um Prozesse und Anlagen für die Fertigung zu entwickeln. Es gelang, industrieweit das erste Massenproduktions-System für SiC-Transistoren einzurichten. Zu diesem Zweck entwickelte Rohm eine proprietäre Feldschwächungsarchitektur und spezielle Screening-Methoden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit sowie eine Technologie, die die Beeinträchtigung der Eigenschaften infolge der bei der SiC-Produktion erforderlichen hohen Temperaturen von bis zu 1.700 °C begrenzt. Ähnliche Erfolge konnte Rohm bei der Massenproduktion von SiC-Schottky-Dioden erzielen, bei der die Homogenität der Schottky-Kontaktgrenzschicht ausschlaggebend ist. Außerdem ging es um die Bildung einer hochohmigen Schutzringschicht, die ohne hohe Verarbeitungstemperaturen auskommt und niedrige Produktionsvarianzen ermöglicht.

2008 gab Rohm gemeinsam mit der Firma Nissan Motor Co., Ltd., die Entwicklung einer HJD (Heterojunction Diode) bekannt. Diese ist früheren Diodentypen bezüglich der Avalanche-Energie und der Bruchfestigkeit um den Faktor 10 überlegen.

Im Jahr 2010 übernahm Rohm mit der SiCrystal AG einen Hersteller und Lieferanten qualitativ hochwertiger, monokristalliner Siliziumkarbid-Wafer. Das Fähigkeitsspektrum von Si-Crystal umfasst die gesamte Werkstoffverarbeitung vom Züchten der Kristalle bis zur Wafer-Produktion. Die Übernahme ermöglicht Rohm die zügige Entwicklung hochkarätiger Produkte und bietet die vollständige Kontrolle über die Rohmaterialien.

Bestandteil der Forschungsaktivitäten von Rohm ist auch die Entwicklung des industrieweit ersten SiC-Trench-MOSFET sowie von Hochleistungsmodulen auf der Basis von SiC-Trench-MOSFETs und Schottky-Dioden, die für Betriebstemperaturen über 200 °C geeignet sind.

Die Palette der SiC-Produkte von Rohm umfasst Schottky-Dioden, MOSFETs und Module. 600-V- Schottky-Dioden befinden sich in der Massenproduktion und sind entweder als Bare-Die oder mit Gehäuse lieferbar.