目次
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[第1編 総論]
第1章 パワー半導体とは
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
第3章 次世代パワー半導体の課題
1 はじめに
2 SiC/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
1 SiC単結晶の性質
2 SiC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
3 SiC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
1 はじめに
2 ワイドバンドギャップ半導体と性能指数
3 GaNの現状と課題
4 Si基板上へのGaN層ヘテロエピタキシャル成長
5 Si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
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
3 Ga2O3単結晶バルク・基板
4 Ga2O3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
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
1 はじめに
2 MOSFET
3 IGBT
4 今後の展望
第9章 SiC-MOSFETとモジュール
1 はじめに
2 SiCデバイスの特徴(低オン抵抗,高温動作,高速動作)
3 SiC-MOSFET
4 SiC-MOSFETとSi-IGBTのスイッチング特性比較
5 SiCトレンチMOSFET
6 SiCモジュール
第10章 SiC-IGBT
1 はじめに
2 n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
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
1 はじめに
2 GaN HFETへの期待
3 GaN HFETのノーマリオフ化
3.1 ノーマリオフ化のアプローチ
3.2 GITの動作原理
3.3 GITのデバイス特性
4 GaN 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
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
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
1 はじめに
2 MOSデバイス作製プロセス
3 POCl3アニールによるMOS界面特性の改善
4 POCl3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
1 はじめに
2 SiC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
2.4 n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
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
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
1 はじめに
2 GaN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
1 はじめに
2 SiC用イオン注入装置
3 Si-IGBT用イオン注入装置
3.1 Si-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
5 GaN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
1 はじめに
2 SiCパワー半導体の2つの大きな課題
3 SiCウェーハ製造プロセスにおける各種欠陥例
4 SICAによるSiCウエーハ欠陥評価技術
4.1 SICAによる高感度欠陥検出の画像例
4.2 SICA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
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
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
7 SiC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
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
2.3 GELNET(Global ELectric NETwork:地球規模の送電網)
2.4 HVDC-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
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
3.1 SiC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
5 SiC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
1 はじめに
2 パワー半導体市場の変化
3 IGBT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
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