モータ制御用RC−IGBT

特集論文
高橋英樹＊
金田 充＊
友松佳史＊
モータ制御用RC−IGBT
RC-IGBT for Motor Control
Hideki Takahashi, Mitsuru Kaneda, Yoshifumi Tomomatsu
要 旨
IGBT
（Insulated Gate Bipolar Transistor）が誕生した当
列に配置した。表面構造を形成したウェーハの裏面側を研
時から，FWD（Free Wheeling Diode）をIGBTに内蔵させ
磨した後，CSTBTとFWD直下の研磨面にそれぞれP層と
た逆導通IGBT（RC（Reverse Conducting）−IGBT）のアイ
N層を形成した。RC−IGBTにCSTBTを採用することで，
デアはあった。しかし，量産された当初のIGBTは飽和電
CSTBTの特徴であるIGBTの低飽和電圧特性を実現した。
圧V CE（sat）とターンオフロスのトレードオフ関係を改良する
さらに，CSTBTのキャリヤ蓄積層がFWD動作の場合はリ
ために，裏面構造はパンチスルー型であり，厚いコレクタ
カバリー電流の低減に寄与した。
P層を持つパンチスルー型では裏面加工が非常に難しいこ
RC−IGBTの開発においては，コレクタショート構造に
とから，RC−IGBTの実現は不可能であった。最近になり，
起因するIGBTのスナップバック現象，IGBTのゲートをオ
IGBTの特性改善とウェーハ材料のノンエピ化（ノンエピタ
ンさせると内蔵FWDの順電圧（V F ）が上昇する問題が発生
キシャルウェーハ化の略）で，各社とも薄厚ウェーハ技術
したが，RC−IGBTの表面と裏面の構造を最適設計するこ
の開発を積極的に行っている。三菱電機では100µm以下の
とでこれらの問題は解決した。
薄厚ウェーハへの裏面加工技術開発を行うとともに，
当社は白物家電のモータ制御用として世界で初めてRC−
FWDをIGBTに内蔵させたRC−IGBTを構造と製造プロセ
IGBTを搭載した３A／600VのDIP−IPM（Dual In-line
（１）
スの両面から研究・開発してきた
Package Intelligent Power Module）の販売を2006年から
。
開始した（3）。ただし，RC−IGBTのリカバリー電流は，現
R C −I G B T の表面側構造は当社オリジナルのC S T B T
（２）
構
（Carrier Stored Trench−Gate Bipolar Transistor）
在のところIGBTとFWDが別々の場合より大きく，今後さ
造を採用した。Pベース層とエミッタ／アノード電極の接
らなる改善を行い，RC−IGBTの適用範囲を拡大していく
続に工夫をこらしてダイード領域を形成し，IGBTと逆並
予定である。
層間膜
エミッタ／アノード
電極
エミッタ／アノード
電極
バリヤメタル
ポリシリコン
P＋拡散層
酸化膜
Pベース層
Pベース層
3A／600V DIP-IPMの概要
6
： 25℃
キャリア蓄積層
エミッタ層
N−層
P＋層
コレクタ／カソード
電極
N＋層
：125℃
2
IC（A）
N−層
4
0
−2
−4
FWD領域
IGBT領域
−6
−3
開発したRC-IGBTの構造の概念図
1
2
3
0
VCE（V）
3A／600V DIP-IPMのI-V特性
−2
−1
開発したRC−IGBTの構造の概念図及び製品化したDIP−IPMの外観とI−V特性
RC−IGBTの構造はNPT（Non Punch Through）−CSTBTとIGBTのPベースをアノードにしたFWDを並列接続している。製品化したDIP−
IPMはVCE（sat）が1.6V，VFが1.3VとIGBTとFWDが別々な製品と比べても遜色（そんしょく）ない値である。
＊
パワーデバイス製作所
（
7 313）