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SiC MOSFET(1200V)： Wolfspeed E4M0013120K 概要、構造、プロセス、電気特性解析レポート

概要

パッケージ外観

SiC MOSFETチップ

・2024年6月、SiCウエハの世界最大手メーカーであるWolfspeed社が第4世代SiC MOSFETを発売しました。 今回、このSiC MOSFETについて、概要解析と、パッケージとチップ構造解析(第3世代品との比較を含む)、製造プロセスおよび電気特性解析に関するレポートをリリースしました。
※ Wolfspeed第3世代品の構造解析レポート(23G-0478-1)は販売中です。詳しくはお問い合わせください。
https://www2.ltec-biz.com/asd/Resource/pdf/d9a2e467a5ef1fb2c25e7b7f685de4a4.pdf

製品特徴
型番： E4M0013120K VDS=1200V ID=153A RDS(on) =13 mΩ 製品リリース日：2024年6月・車載認定(AEC-Q101) およびPPAP (Production Part Approval Process) 対応
・アプリケーション: Motor Control, EV Battery Chargers, High Voltage DC/DC Converters

解析内容・結果概要 (各レポートの目次はP.2, 4, 6を参照。)①概要解析レポート： 価格￥250,000（税別)

発注後1weekで納品・パッケージとチップ観察、セル部、チップ終端部の断面観察②構造解析レポート： 価格￥700,000（税別)

発注後1weekで納品

・第3世代品との比較の結果、同じRon=13mΩで 17% のチップサイズ縮小を実現している。
・本製品のトランジスタセルアレー(平面)がHoneycomb（ハニカム）型構造である。
・概要解析レポートの内容も含む。
③プロセス、電気特性解析レポート： 価格￥700,000（税別)

発注後1weekで納品・性能指数である面積当たりのオン抵抗（RonxAA）を、大手メーカー（ローム、Infineon）と比較。
・Ron成分を電気特性測定評価により定量的に分析し、新構造・レイアウト（ハニカム）のRonxAAおよびチャネル抵抗成分Rchの低減効果を明らかにした。
・製造工程とフォト/マスクを推定し、製造シーケンスの詳細を示す。
・Wolfspeedの第2世代から第4世代の技術、改善点の進化を調査し、同社の開発戦略が推測できる。

オプション解析：SCM評価

納期・価格についてはお問い合わせください。

株式会社エルテック
Phone: 072-787- 7385
664-0845 兵庫県伊丹市東有岡４丁目４２－８

e-mail: contact2@ltec.biz
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Report No ：24G-0327-2, 24R-0327-1,3
Release day：2024.08.20

① 概要解析レポート 目次【目 次】
1
デバイスサマリー
Table1-1:デバイスサマリー
Table1-2: デバイス構造：SiC MOSFET
Table1-3: デバイス構造：レイヤー材料・膜厚
Table1-4: デバイス構造：実装パッケージ構造概要
2パッケージ解析
2-1. 外観観察
3
SiC MOSFETチップ構造解析3-1. 平面構造解析(OM)
3-2. セル領域 断面構造解析
3-3. チップ外周部 断面構造解析

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① 概要解析レポートからの抜粋

WOLFSPEED社の第3世代と第4世代のSiCチップ比較

位置合わせ

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② 構造解析レポート 目次【目 次】
1
デバイスサマリー
Table1-1:デバイスサマリー
1-1. 解析結果まとめ
Table1-2: デバイス構造：SiC MOSFET
Table1-3: デバイス構造：レイヤー材料・膜厚
Table1-4: デバイス構造：実装パッケージ構造概要
2パッケージ解析2-1. 外観観察
2-2. 内部レイアウト観察
2-3. パッケージ断面構造解析
3
SiC MOSFETチップ構造解析
3-1. 平面構造解析(OM)
3-2. 平面構造解析(SEM)
3-3. セル領域 断面構造解析
3-4. チップ外周部 断面構造解析
3-5. Gate電極配線部 断面構造解析
4TEM解析
5
SiC MOSFETチップ裏面構造解析 (レーザーアニール痕の解析)
6
同社製第三世代SiC MOSFETとの比較

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8-10
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25-41
42-47
48-55
56-62
63-65
66-72
73-75
76-78

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② 構造解析レポートからの抜粋

セル部 断面SEM像

セル部 平面SEM像(Poly-Siレイヤ)

セル部 断面TEM像

SiC MOSFETチップ裏面 OM像

SiC MOSFETチップ裏面 SEM像株式会社エルテック
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③ プロセス、電気特性解析レポート 目次【目 次】頁
WOLFSPEED社のSiC MOSFET E4M0013120K 解析結果のまとめ

131-1

WOLFSPEED社製品と他社のSiC MOSFETの特性比較…………….

41-2

SiC MOSFETチップ全体 …………………………………….……………

51-3チップ端部………………………………….…………………………

61-4デバイス構造: SiC MOSFET
トランジスタの模式的な断面図

1-5
2…………………………….……………

平面構造解析（SEM）： トランジスタの構造

78SiC MOSFET観察
2-1

2-23断面・平面構造解析（SEM） ……………………………………………

10-17

トランジスタの構造・プロセスの特徴（1）－（8） ……………………………

10-17

チャネル長Lchを決定するためのN+およびPウェル拡散のセルフアライン
形成プロセスの詳細 (推定）18-19

WOLFSPEED E4M0013120K のSiC MOSFET 解析結果まとめ

20

Table3-1 デバイス構造 : SiC MOSFET …………………………………

20

Table3-2 SiC MOSFET構造 ：レイヤー材料・膜厚 ……………………

21プロセスフロー

224-1

SiC MOSFETのフロントエンドウェハプロセスフロー(推定)234-2

SiC MOSFETのプロセス・シーケンス断面図

4電気特性評価

5…………………

……………………………………………………

24-29
305-1

WOLFSPEED製SiC MOSFET E4M0013120KのId-Vds特性

31

5-2

デバイス温度をパラメータとしてオフ状態のドレイン電流対ドレイン電圧（Vds）および活性化エネルギー（Ea）

32

5-3

オフ状態破壊電圧BVdss特性 ……………………………………

33

5-4

ゲートリーク電流Igss特性

5-5メーカー間のリーク電流の比較

5-6ボディダイオード特性

5-7

容量（Ciss, Coss、Crss）-Vds特性 …………………………

5-8

デバイス構造と電気特性解析: ON抵抗

5-9N-エピ層不純物濃度解析5-10

デバイス構造と電気特性解析:ブレークダウン電圧

66-2……………………………………

34………………………………

35…………………………………………

36
37………………………

38-40………………………………………

41

……………

42

WOLFSPEEDの第2世代から第4世代の技術、改善点の進化

431200V SiC MOSFETの単位面積当たりのON抵抗指数(RONxA)の主な動向

45……………………………………………………………

46

関連文献目録……………………………………………………

47

関連特許目録……………………………………………………

47

7

まとめ

89

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③ プロセス、電気特性解析レポートからの抜粋

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