1997年 スーパージャンクションMOSFET発明（富士電機） 〜個別半導体・他〜

従来型高耐圧パワーMOSFETでは、耐圧を確保するために、ドリフト層を低濃度なｎ層で形成し,空乏層を伸ばして電圧を保持する。そのため、高耐圧の素子ほどドリフト層が厚くなり、濃度が低くなって、ドリフト抵抗が増加し、MOSFETのオン抵抗は高くなる。これが、オン抵抗−耐圧トレードオフと呼ばれ、従来構造では、オン抵抗をRon、耐圧をVbで表わすと、Ron∝（Vbの3乗）の関係がある。 富士電機の藤平らは、ドリフト層にスーパージャンクション（SJ）構造と呼ばれる周期的なp-nカラム構造を形成するMOSFETを考案した。従来の素子では、オフ状態デｐベース底部から低濃度n層（ドリフト層）中に縦方向に空乏層が伸びていたのに対して、SJ構造は縦方向に伸びるp-n接合から横方向に空乏層が伸びる。電流通路であるn層の濃度を上げても空乏化しやすいので、オフ状態での高耐圧を確保しながら、オン抵抗を従来型に比べて1/100以下に下げることが出来る。 SJ-MOSFETは、1997年に発表されて以来、各社活発に開発がおこなわれており、結晶成長・加工技術の進歩でSJ構造の横方向微細化によるアスペクト比を大きくすることで、単位面積当たりのオン抵抗の低減が進んでいる。

従来構造（DMOSFET）とスーパージャンクション（SJ）MOSFETの断面構造略図(3)

SJ-MOSFETの単位面積当たりオン抵抗の減少の様子（ASJ ：p-nカラムのアスペクト比）(4)

【参考文献】 （1）T. Fujihira, “Theory of semiconductor superjunction devices” Japanese J. Appl. Phys. Vol. 36, pp. 6254-6262, (1997) (2)T. Fujihira, & Y. Miyasaka、"Simulated superior performances of semiconductor superjunction devices” Proc. Intl. Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs, pp. 423-426, (Jun 1998) (3) 大西　泰彦、大井　明彦、島藤　貴行、”Superjunction MOSFET” 富士時報, Vol.82, no. 6, pp. 389-392, (2009) (4) 齋藤　渉、“電源回路向け高耐圧パワーMOSFET　πＭＯＳ-VII　及び　DTMOS-IIシリーズ”東芝レビュー、Vol. 65, No.1, pp. 11-14, (2010)

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【最終変更バージョン】 rev.000 2010/10/26