現在、世界中で電力需要が急増している。その一方で化石燃料の枯渇、ＣＯ２による地球温暖化など、エネルギー問題や地球環境問題に対する懸念も大きく、電力の有効利用こそが21世紀の人類の共通課題であるといえる。

　 パワーエレクトロニクスとは、電力を変換（交流→直流、直流→交流など）したり、電力を効率よく制御する技術のことである。家電、産業用機器、電気自動車、電車、送電など、世界で生み出された電力のほとんどはこれら電力変換、電力制御を行うために必要なパワーデバイスを通り流れている。

　 現在パワーエレクトロニクスを支えている半導体パワーデバイスは、ほぼ100％Ｓｉ（シリコン）材料によって作製されている。パワーデバイスはそれ自体の電力損失（通電時のオン損失、スイッチング損失）が少ないことが必要である。

　 つまり、供給された電力を変換、制御する過程で電力をなるべく損失しないことが望ましい。しかしながら、従来のＳｉ材料をベースとしたパワーデバイスでは、デバイスがオン時の抵抗（つまり損失）が大きいという課題があったため、パワーデバイス自体での電力損失が目立っていた。しかもこれはＳｉの材料物性で決まるものであるため、これ以上の改善は見込めない状況にある。近年、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）という化合物半導体材料をパワーデバイスに応用する研究が盛んに行われている。ＳｉＣでパワーデバイスを作製すると、その優れた物性値からＳｉデバイスの限界を超えるような低損失デバイスが実現できるからである。

　 ＳｉＣは高い絶縁破壊電界（〜2.5ＭＶ/cm）、広いバンドギャップ（3.2ｅＶ）を持つ半導体材料である。ＳｉＣ材料で400−数千Ｖの高耐圧パワーデバイスを作製した場合、Ｓｉデバイスと比較して飛躍的にオン抵抗を低減できることが古くから予測され、世界中で多くの研究者によって研究されてきた。現在ＳｉＣのショットキーバリアダイオード（以下、ＳＢＤ）は一部のメーカーから量産開始されているが、ＳｉＣのトランジスタであるＤＭＯＳについては技術的なハードルが高いために世界でどこも量産化されておらず、多くのユーザーから早期の登場を期待されている。

ＳｉＣ−ＤＭＯＳ
　
　 ＳｉＣ−ＤＭＯＳでは、ＭＯＳ界面が劣悪であるためにチャネル移動度が低いという大きな課題を歴史的に抱えていた。この課題のために、本来達成されるはずの低オン抵抗化は、長年の間Ｓｉデバイスを超えるか超えないかという程度にとどまっており、従来と比較して大きなインパクト与えられる特性が実現できていなかった。

　 ロームではゲート熱酸化膜形成法とアニール技術を開発することでチャネル移動度を大幅に向上させることができた。加えて、独自の微細化技術によってセルピッチを従来の16μmピッチから10μmピッチまで微細にし（図1）、さらにチャネル長もサブミクロンとすることで、チャネル抵抗を従来の3分の1に減らすことができた。これらの技術によって、単位面積当たりオン抵抗は世界最小クラスの3.1mΩcm2を達成（図2）。この値は同耐圧で比較したＳｉ−ＤＭＯＳ理論限界の約80分の1の低オン抵抗である。またＳｉ−ＩＧＢＴに対しても低オン抵抗で大幅に高速であるため、例えばモーター制御インバータではＩＧＢＴ置き換えにより電力損失を大幅にカットできるか試算がる。

ＳｉＣ−ＳＢＤ

　 ＳｉＣを用いたＳＢＤの最大の特徴は、ｔｒｒ（逆回復時間）が速いことである。ＳｉＣ−ＳＢＤでは少数キャリアの蓄積時間が存在しないために、Ｓｉ高速整流ダイオードよりも高速のスイッチオングが可能である（図3）。このため、従来よりもスイッチング損失が小さく、電源を効率化することができる。また、ＤＭＯＳ同様ＳｉＣ−ＳＢは高温動作も可能で、高温においてもｔｒｒが変化しないため動作時に高温になるシステムのおいては、Ｓｉデバイスに対し効率化がより大きくなる。