新原理に基づく革新的シリコン省エネダイオード

• 研究課題/領域番号: 22360118
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 大村 一郎 九州工業大学, 工学研究院, 教授 (10510670)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2010年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: パワーエレクトロニクス / パワー半導体 / 電力用ダイオード / 電子デバイス・機器 / 省エネルギー / 二酸化炭素排出削減

研究概要

整流ブリッジなどで莫大な数用いられている電力用ダイオードに着目し、シリコン技術で、従来にくらべ 50%程度の損失削減の原理確認と基本設計を完了。従来ダイオードでは定常的にキャリアが再結合しているのに対し、本研究では、再結合の量を極力減らし、必要最小限の電子及びホールをパルス的に注入することによって、実質的に0.4V以下で導通を可能なダイオードを実現した。さらに波及技術として SW デバイス(IGBT)の高性能化設計も見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Role of Simulation Technology for the Progress in Power Devices and Their Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi Ohashi, Ichiro Omura
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES 巻: Vol.60, No.2 号: 2 ページ: 528-536
  • DOI: 10.1109/ted.2012.2228272
  • NAID: 120005841742
  • URL: http://dx.doi.org/
  • 査読あり
• [雑誌論文] IGBT Scaling Principle Toward CMOS Compatible Wafer Processes (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tanaka, Ichiro Omura
  • 雑誌名: Solid-State Electronics 巻: vol.80 ページ: 118-123
  • DOI: 10.1016/j.sse.2012.10.020
  • NAID: 120005841745
  • URL: http://dx.doi.org/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure Oriented Compact Model for Advanced Trench IGBTs without Fitting Parameters for Extreme Condition: part I (2011)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tanaka, Ichiro Omura
  • 雑誌名: Microelectronics Reliability 巻: vol.51 号: 9-11 ページ: 1933-1937
  • DOI: 10.1016/j.microrel.2011.07.050
  • URL: http://dx.doi.org/
  • 査読あり
• [学会発表] 高耐圧パワーデバイス用スケールダウン・テストヘッドの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松吉峻、附田正則(ICSEAD)、平井秀敏、大村一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会 IEICE Technical Report EE2012-46
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] 「高耐圧パワーデバイス用スケールダウン・テストヘッドの開発」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松吉峻、附田正則（ICSEAD）、平井秀敏、大村一郎
  • 学会等名: 電子情報通信学会
  • 発表場所: 熊本、日本
• [学会発表] Semiconductor Power Switches: Principles and the Future (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Omura
  • 学会等名: Proc. Of ISPSD
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] Scaling Rule for Very Shallow Trench IGBT toward CMOS Process Compatibility (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tanaka and Ichiro Omura
  • 学会等名: Proc. Of ISPSD
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] Universal Trench Edge Termination Design (2012)
  • 著者名/発表者名: Kota Seto, Ryu Kamibaba, Masanori Tsukuda and Ichiro Omura
  • 学会等名: Proc. Of ISPSD
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] Scattering Parameter Approach to Power MOSFET Design for EMI (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanori Tsukuda, Keiichiro Kawakami and Ichiro Omura
  • 学会等名: Proc. Of ISPSD
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] Lateral Power Devices: from LDMOS, LIGBT to GaN (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Omura
  • 学会等名: 2012 International Symposium on VLSI Technology
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
• [学会発表] “Scaling Rule for Very Shallow Trench IGBT toward CMOS Process Compatibility” (2012)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tanaka, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] “Universal Trench Edge Termination Design” (2012)
  • 著者名/発表者名: Kota Seto, Ryu Kamibaba, Masanori Tsukuda, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] “Scattering Parameter Approach to Power MOSFET Design for EMI” (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanori Tsukuda, Keiichiro Kawakami, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 24th International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD’12)
  • 発表場所: Bruges, Belgium
• [学会発表] “Lateral Power Devices: from LDMOS, LIGBT to GaN” (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichiro Omura
  • 学会等名: 2012 International Symposium on VLSI Technology, Systems and Applications VLSI Design, Automation and Test
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Ultra Low Loss Trench Gate PCI-PiN Diode with VF<350mV (2011)
  • 著者名/発表者名: Motohiro Tsuda, Yasuaki Matsumoto, Ichiro Omura
  • 学会等名: he 23rd International Symposium on Power Semiconductor Devices & IC's (ISPSD'11)
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Ultra Low Loss Trench Gate PCI-PiN Diode with V_F<350mV (2011)
  • 著者名/発表者名: Motohiro Tsuda, Yasuaki Matsumoto, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 23rd International Symposium on Power Semicon ductor Devices & IC's
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] Challenge to the Barrier of Conduction Loss in PiN Diode toward VF<300 mV with Pulsed Carrier Injection Concept (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Matumoto, Kenichi Takahama, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 22nd International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD'10)
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
• [学会発表] Challenge to the Barrier of Conduction Loss in PiN Diode toward VF<300 mV with Pulsed Carrier Injection Concept (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuaki Matumoto, Kenichi Takahama, Ichiro Omura
  • 学会等名: The 22^<nd> International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD'10)
  • 発表場所: Hiroshima, Japan
• [備考] 日経エレクトロニクス 2013.2.18, pp.16-17
• [備考] 半導体産業新聞(平成24年8月8日)研究開発・新技術インタビュー
• [産業財産権] 高電圧絶縁ゲート型電力用半導体装置およびその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、田中雅浩、附田正則、三木大和
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権番号: 2012-195347
  • 出願年月日: 2012-09-05
• [産業財産権] 高電圧電力用半導体装置 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、瀬戸康太、附田正則
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権番号: 2012-123461
  • 出願年月日: 2012-05-30
• [産業財産権] 高電圧絶縁ゲート型電力用半導体装置 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、田中雅浩、三木大和
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権番号: 2012-123462
  • 出願年月日: 2012-05-30
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、松本泰明、津田基裕、附田正則
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 出願年月日: 2012-05-17
  • 外国
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、松本泰明、津田基裕、附田正則
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 出願年月日: 2012-05-14
  • 外国
• [産業財産権] 高電圧絶縁ゲート型電力用半導体装置 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、田中雅浩、附田正則、
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-195347
  • 出願年月日: 2012-09-05
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、松本泰明、津田基裕、
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-05-17
  • 外国
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2012)
  • 発明者名: 大村一郎、松本泰明、津田基裕、
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-05-14
  • 外国
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2011)
  • 発明者名: 大村一郎、松本泰明、津田基裕、附田正則
  • 権利者名: 九州工業大学
  • 公開番号: 2012-243918
  • 出願年月日: 2011-05-18
• [産業財産権] 半導体装置及び駆動方法 (2011)
  • 発明者名: 大村一郎, 松本泰明, 津田基裕, 附田正則
  • 権利者名: 国立大学法人九州工業大学
  • 産業財産権番号: 2011-111883
  • 出願年月日: 2011-05-18