窒化ガリウムトランジスタ6個集積のインバータIC

　パナソニック　セミコンダクター社（川崎英夫社長）は、窒化ガリウム（ＧａＮ）トランジスタ６個をワンチップに集積したインバータＩＣを世界で初めて開発した。

　 ７―９日、米国ボルチモアで開催中のＩＥＤＭ２００９学会で７日発表した。インバータ化が進むエアコン、冷蔵庫など民生機器のモーター駆動やスイッチング電源、ＵＰＳ、太陽光発電システムのパワーコンディショナなど幅広い応用展開ができるとみている。

　 今回、６インチの大口径シリコン（Ｓｉ）ウエハー上にクラックフリー（ひび割れのない）で高品質なＧａＮ結晶を成長させ、これまでのＳｉＣやサファイア基板に比べ大幅な低コスト化も図れる。量産時期は未定。同社ではＧａＮパワートランジスタを１１年度に量産予定している。

　 開発したワンチップインバータＩＣは、Ｓｉ基板上に形成した独自開発のノーマリオフ型の低損失ＧａＮトランジスタ「ゲート　インジェクション　トランジスタ」素子を囲む形で鉄イオンを注入した素子分離領域を設け、ＧＩＴを電気的に絶縁。ＧＩＴ素子間耐圧９００Ｖを実現し、ワンチップによるインバータ動作を可能にした。チップサイズ２.５×２.７ミリメートル。ドライエッチングで素子分離領域を設けていた従来のメサ型では素子間分離耐圧を３００Ｖ程度にしかできず漏れ電流が生じていた。

　 Ｐ型ＡｌＧａＮ層を設けゲート電圧に印加していない時にソース・ドレイン間に電流が流れない、それぞれ独立したＧＩＴ（オン抵抗２.０ミリΩ平方センチメートル、オフ耐圧７００Ｖ）のワンチップ化で配線の寄生インダクタンスを低減した。

　 高速スイッチングを可能にし、インバータ変換損失４.８％（２０Ｗ出力時）と、インバータ駆動に用いられている従来の複数個のチップを搭載したシリコン系絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）に比べインバータ変換損失を４２％低減でき、ＧａＮの優位性を実証した。

　 Ｓｉ基板上に窒化アルミ（ＡｌＮ）/窒化ガリウムアルミ（ＡｌＧａＮ）バッファ層プラスＡｌＮ/ＧａＮ多層膜を形成することで、Ｓｉ基板上結晶で課題だったＧａＮ結晶のクラック発生をなくし、高品質のＧａＮ結晶を６インチＳｉウエハー上に成長できた。