TOP セミナー 書籍 社内研修 セミナーQ&A 書籍Q&A お問い合せ 会社概要


ご購入は、画面下の「書籍購入」ボタンから
 
次世代パワー半導体の高性能化とその産業展開    
Technological Advance of the Next
-generation Power Semiconductors and their Industrial Applications
[コードNo.2015T977]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 岩室憲幸
■体裁/ B5判 251ページ
■発行/ 2015年6月10日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 71,280円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-1076-3

 
★省エネルギー対策の決定打! 電力を制御し、電力消費量を削減できる“パワーエレクトロニクス”の現状と課題、
 産業展望をまとめた一冊!
★次世代パワー半導体材料に代表される炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド(C)などの新材料を
 クローズアップ! パワー半導体材料の主流であるシリコン(Si)に比べ高効率化・小型化を目指せる新材料のメリットを
 最大限に活かした事業展開へ!
★2020年にはパワー半導体の世界市場3兆円超えの予測! 日本におけるパワー半導体産業の土台づくりのために、
 材料技術・製造プロセス・市場動向、全てを網羅した本書のご活用を!

キーワード

SiC/GaN/酸化ガリウム/ダイヤモンド/MOSFET/HFET/IGBT/SBD/エピタキシャル成長/ヘテロエピタキシャル成長/イオン注入/Siパワー半導体/ワイドバンドギャップ半導体/インバーター/モジュール製造/結晶成長/デバイス設計/回路技術/実装技術/装置/ウェハ欠陥評価/信頼性試験/国際標準化/小型化/大口径化/自動車/鉄道車両/クリーンエネルギー

刊行にあたって

 私たちが社会生活を営む上で、エネルギーは必要不可欠なものである。現在、私たちが利用しているエネルギーは、熱、化学、そして電気の3種類であるが、このなかでも電気エネルギーは輸送性、利便性が特に高いことから、電力系統という広域ネットワークを形成し、広く社会に浸透している。しかしながら、2011年3月11日に発生した東日本大震災は、人的・物的被害の大きさとともに、日本全体の電力系統・供給に深い影響を与え、甚大な社会的インパクトを与える結果となってしまった。そしてそこからの復興には新しい社会の創造が必要と言われており、これは単純な復旧とは異なり、再生可能エネルギーを活用し、かつ環境にやさしい安全・安心な社会の構築へ向かうことを意味している。エネルギー創造の分野では、低環境負荷化や石油・石炭に代表される化石燃料への依存度の低減に向けて、太陽光、風力の利用に関する検討が進んできており、またエネルギー消費の分野においても、例えばガソリン車から燃料電池車・電気自動車へなど、従来は電気エネルギーが使われていなかった領域で、電気エネルギーの利用がますます増えてきている。つまり、今後も電気エネルギーすなわち電力への依存度は堅調に上昇し、将来的にも電力がエネルギーの中核をなすものと考えられる。われわれの明日の社会が持続可能な発展を遂げるためには、この電力エネルギーを効率よく利用することが必須であり、それを支える最も大きな技術のひとつがパワーエレクトロニクスである。
 パワーエレクトロニクスとは、エレクトロニクスで電力を制御する技術のことであり、具体的にはパワー半導体を用いて電力を制御し電力をより使いやすい形に変換する技術である。パワーエレクトロニクスによる電力制御は、パワー半導体による低抵抗・高速スイッチング技術によって成り立っており、パワー半導体の性能が電力制御の性能を左右すると言っても過言ではない。現在のパワーエレクトロニクスはシリコンパワー半導体がその中心であるが、近年ではシリコンの物性値で決まる限界に近づいてきたと言われており、今後のパワーエレクトロニクス装置の高性能化に必ずしも対応しないのではないか、との懸念も示されている。
 この状況を打破する新材料として、SiCやGaNさらにはダイヤモンドに代表されるワイドバンドギャップ半導体材料が次世代パワー半導体として期待されている。これは最大電界強度がシリコンに比べ一桁以上高いという物理的な特徴を有し、その結果、特に高耐圧領域での低オン抵抗化が可能となり、パワーエレクトロニクス機器の高効率化に非常に有効となる。
 本書『次世代パワー半導体の高性能化とその産業展開』では、次世代パワーエレクトロニクスの中心となるワイドバンドギャップ材料による最新パワー半導体を軸に編集された。デバイス設計、プロセス、実装・回路技術や素子適用技術だけでなく、半導体製造装置や評価・標準化についても詳細に紹介している。さらに、今後のパワー半導体の市場動向や企業の産業展開まで詳しく解説しており幅広い内容を網羅することができた。高効率電力利用社会の本格的な実現に向けて、次世代パワー半導体の浸透を加速する様々な応用をいかに開拓していくかに、本書が役立つことを期待したい。

筑波大学 数理物質系 教授
岩室 憲幸

著者一覧

岩室憲幸筑波大学
佐藤克己三菱電機(株)
山ア智幸富士電機(株)
山本秀和千葉工業大学
土田秀一(一財)電力中央研究所
江川孝志名古屋工業大学
東脇正高国立研究開発法人 情報通信研究機構
鹿田真一関西学院大学
中村孝ローム(株)
米澤喜幸国立研究開発法人 産業技術総合研究所
木下明将富士電機(株)
石田昌宏パナソニック(株)
磯部高範筑波大学
鈴木英夫(株)アルバック
古川幸弘(株)アルバック
矢野裕司筑波大学
谷本智(株)日産アーク
山口浩国立研究開発法人 産業技術総合研究所
酒井達郎オリジン電気(株)
松本功大陽日酸(株)
山崎嘉文(株)アルバック
樋口剛史レーザーテック(株)
山口浩二富士電機(株)
只野博筑波大学
嶋田隆一筑波大学;東京工業大学名誉教授
小笠正道(公財)鉄道総合技術研究所

目 次

[第1編 総論]
第1章パワー半導体とは  佐藤克己
1パワーエレクトロニクスとパワー半導体の関係
2パワー半導体の種類と特長
3パワー半導体の歴史
4パワー半導体の目指すべき方向
第2章パワー半導体の現状と展望  山ア智幸
第3章次世代パワー半導体の課題  山本秀和
1はじめに
2SiC/GaNパワー半導体の現状
3ワイドギャップ半導体結晶製造における課題
4パワー半導体チップ製造における課題
5パワー半導体チップ特性における課題
6パワー半導体モジュールにおける課題
7周辺部品における課題
8おわりに
[第2編 材料開発]
第4章SiC半導体  土田秀一
1SiC単結晶の性質
2SiC単結晶のバルク成長の進展
2.1昇華法によるバルク成長技術
2.2新しいバルク成長技術の開発
3SiC単結晶膜のエピタキシャル成長の進展
3.1エピタキシャル成長の高速化、大面積化技術
3.2エピタキシャル膜中の欠陥の低減技術
第5章GaN半導体  江川孝志
1はじめに
2ワイドバンドギャップ半導体と性能指数
3GaNの現状と課題
4Si基板上へのGaN層ヘテロエピタキシャル成長
5Si基板上のAlGaN/GaN HEMTの静特性
6まとめ
第6章酸化ガリウム:材料、デバイス開発  東脇正高
1はじめに
2物性値から検討したGa2O3パワーデバイス特性
3Ga2O3単結晶バルク・基板
4Ga2O3エピタキシャル薄膜成長
5デバイス開発例:ディプレッションモードGa2O3 MOSFET
6まとめ
第7章ダイヤモンド半導体  鹿田真一
1はじめに
2材料特性
3ウェハ
3.1大面積化
3.2低欠陥ウェハ
3.3低抵抗ウェハ
4デバイス関連材料物性
[第3編 デバイス技術・回路技術]
第8章シリコンパワー半導体  岩室憲幸
1はじめに
2MOSFET
3IGBT
4今後の展望
第9章SiC-MOSFETとモジュール  中村孝
1はじめに
2SiCデバイスの特徴(低オン抵抗、高温動作、高速動作)
3SiC-MOSFET
4SiC-MOSFETとSi-IGBTのスイッチング特性比較
5SiCトレンチMOSFET
6SiCモジュール
第10章SiC IE-IGBT  米澤喜幸
1はじめに
2nチャネルIE-IGBTデバイス構造とフリップタイプ基板の作成方法
3試作したSiC IE-IGBTのデバイス特性
4結論と今後の展望
第11章1200VクラスSiC-SBD  木下明将
1はじめに
2素子構造
3静特性
4動特性
5インバータ回路としての損失改善効果
6アバランシェ耐量
7長期信頼性
8おわりに
第12章GaN HFETデバイス  石田昌宏
1はじめに
2GaN HFETへの期待
3GaN HFETのノーマリオフ化
3.1ノーマリオフ化のアプローチ
3.2GITの動作原理
3.3GITのデバイス特性
4GaN HFETの大電流化
5今後の展望
第13章次世代半導体回路技術  磯部高範
1主回路設計技術
2マルチレベル化技術
3ゲートドライブ技術
[第4編 製造プロセス・実装技術]
第14章イオン注入  鈴木英夫、古川幸弘
1はじめに
2活性化アニールによる電気的活性化
3活性化アニールプロセスにおけるSiC表面荒れ
4残留欠陥とデバイス特性
第15章ゲート酸化膜  矢野裕司
1はじめに
2MOSデバイス作製プロセス
3POCl3アニールによるMOS界面特性の改善
4POCl3アニールによるnチャネルMOSFET特性の改善
4.1チャネル移動度の向上
4.2しきい値電圧変動の低減
4.2.1しきい値電圧シフトの正ゲートバイアス依存性
4.2.2しきい値電圧シフトの負ゲートバイアス依存性
5ゲート酸化膜/SiC界面のトラップ分布
6まとめ
第16章電極形成  谷本智
1はじめに
2SiCコンタクトの形成
2.1基本構造
2.2形成プロセス
2.3実用的なコンタクトの作製
2.4n型領域へのコンタクト
2.5同一材料n型、p型領域同時コンタクト
3コンタクトの信頼性
3.1プロセス耐熱性
3.2耐久性
4コンタクト抵抗の計測法
5まとめ
第17章パッケージング  山口浩
1はじめに
2パワー半導体素子の高性能化への期待
3次世代パワー半導体の特長を活かすパッケージング
3.1低損失性能を活用するためのパッケージング技術
3.2高速動作性能を活用するためのパッケージング技術
3.3高温動作性能を活用するパッケージング技術
4パッケージング技術の高度化に向けた対応
4.1大電流容量化に向けた対応
4.2高電圧化に向けた対応
4.3機能集積化への対応
5おわりに
[第5編 製造装置]
第18章真空ソルダリングシステム装置  酒井達郎
1はじめに
2パワー半導体モジュールの構造
3はんだ付けにおけるボイドレス化
4真空ソルダリングに用いるはんだ形状
5還元による酸化膜除去
6ボイドレス化のための真空利用プロセス
7真空ソルダリングシステムの製品例
8真空ソルダリングシステムのさらなる応用展開
第19章GaNエピ成長・装置  松本功
1はじめに
2GaNヘテロエピ成長のコストダウンロードマップ
3シリコン基板上へのGaNヘテロエピタキシャル成長と高速成長の試み
4バルクGaN基板上のパワーデバイスからの要求
5まとめ
第20章イオン注入装置  山崎嘉文
1はじめに
2SiC用イオン注入装置
3Si-IGBT用イオン注入装置
3.1Si-IGBT用新プロセス装置
4その他のパワーデバイス用イオン注入装置
4.1非質量分離イオン注入装置
5GaNデバイス用イオン注入装置
[第6編 評価・標準化]
第21章SiCウェーハ欠陥評価技術  樋口剛史
1はじめに
2SiCパワー半導体の2つの大きな課題
3SiCウェーハ製造プロセスにおける各種欠陥例
4SICAによるSiCウエーハ欠陥評価技術
4.1SICAによる高感度欠陥検出の画像例
4.2SICAによる検査解析例
5まとめ
第22章パワー半導体の信頼性試験技術と国際標準化の取り組み  山口浩二
1はじめに
2パワー半導体に求められる信頼性水準
3パワー半導体の信頼性試験
4パワー半導体の信頼性試験規格
5パワー半導体信頼性認定ガイドラインの策定および国際標準化
6まとめ
[第7編 応用展開]
第23章自動車  只野博
1自動車への半導体の搭載
2ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車
3パワー半導体デバイスの役割
4自動車に使われるパワー半導体デバイス
5パワー半導体デバイスの進化
6新材料パワー半導体デバイスの期待される効果
7SiCパワー半導体デバイスの展開
8自動車用非接触給電技術
第24章クリーンエネルギーシステム  嶋田隆一
1クリーンエネルギーにおけるSiC半導体の期待
2電力の発生、輸送、貯蔵、そして電力の熱、機械、化学変換における次世代半導体への期待
2.1太陽光発電へのSiC半導体への期待
2.2洋上風力発電群連系へのSiC半導体による直流電流型Mini-HVDC
2.3GELNET(Global ELectric NETwork:地球規模の送電網)
2.4HVDC-Oneway、簡単にして効果的な直流送電の提案
2.5高電圧のSiC半導体による変換器、遮断器への期待
第25章鉄道車両 ― SiCパワー半導体の鉄道車両への適用展開  小笠正道
1まえがき
2電車の主回路構成とパワー半導体
2.1電動機駆動主回路
2.2電気鉄道用パワー半導体素子の定格
3電車へのSiCパワー半導体を適用した駆動インバーター搭載の現況
3.1SiCパワー半導体の鉄道への適用現況
4車載電機品小型化・軽量化の要求
5SiCパワー半導体の特長を活かす適用対象
6おわりに
[第8編 企業・市場動向]
第26章パワー半導体の市場ならびに企業動向  岩室憲幸
1はじめに
2パワー半導体市場の変化
3IGBTの市場動向
4パワーMOSFETの市場動向
5次世代パワー半導体の市場動向



※ 本書籍はご試読頂けません ※

SSL グローバルサインのサイトシール
FAXでもお申し込みいただけます。FAXお申し込み用紙(PDF)を印刷いただき、必要事項をご記入のうえ
 弊社までご送信ください。(FAX番号は、お申込用紙に印刷されています)
※PDF形式のファイルをご覧頂くための Adobe Reader は、アドビ システムズ社から無償提供されています。
                Adobe Reader 最新版ダウンロードはこちらから
■ お問い合わせの前に『よくあるご質問(書籍)』をご一読下さいませ ■
■ セミナー・講習会のご案内はこちらでございます ■