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PARA LANÇAMENTO IMEDIATO N.º 3307

TÓQUIO, 30 de setembro de 2019 – A Mitsubishi Electric Corporation (TÓQUIO: 6503) anunciou hoje que desenvolveu um transístor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico (MOSFET, metal-oxide-semiconductor field-effect transístor) em carboneto de silício (SiC, silicon-carbide) tipo trincheira^*1 com uma estrutura única limitadora de campos elétricos para oferecer um dispositivo semicondutor de potência que atinge uma resistência em condução específica líder a nível mundial^*2 de 1,84 mΩ (milhões de ohm) cm² e valores de tensão superiores a 1500 V. A instalação do transístor em módulos semicondutores de potência para equipamentos eletrónicos irá resultar em poupanças de energia e na redução do tamanho dos equipamentos. Após melhorar o desempenho e confirmar a fiabilidade a longo prazo dos seus novos dispositivos semicondutores de potência, a Mitsubishi Electric espera colocar o novo SiC-MOSFET tipo trincheira em aplicações práticas a partir do ano fiscal com início em 2021.
A Mitsubishi Electric anunciou hoje o novo SiC-MOSFET tipo trincheira durante a Conferência Internacional sobre Carboneto de Silício e Materiais Relacionados (ICSCRM, International Conference on Silicon Carbide and Related Materials) de 2019, realizada no Centro de Conferências Internacionais de Quioto, no Japão, entre 29 de setembro e 4 de outubro.

1. 1*Elétrodo da porta incorporado num substrato semicondutor tipo trincheira, usado para controlar a corrente aplicando tensão
2. 2*De acordo com a investigação da Mitsubishi Electric, à data de 30 de setembro de 2019, para equipamentos com valores de tensão superiores a 1500 V

Fig. Vista transversal do SiC-MOSFET tipo planar convencional (esquerda) e do novo SiC-MOSFET tipo trincheira (direita)

Principais funcionalidades

1. 1)Estrutura única limitadora de campos elétricos garante a fiabilidade dos equipamentos
   Os SiC-MOSFET controlam o fluxo de corrente através da camada semicondutora entre os elétrodos do dreno e da fonte, aplicando tensão ao elétrodo da porta. Para conseguir garantir o controlo com baixa tensão, é necessária uma película de isolamento fina para a porta. Se for aplicada alta tensão num dispositivo semicondutor de potência tipo trincheira, é possível que ocorra a concentração de um campo elétrico forte na porta que poderá facilmente quebrar a película de isolamento.
   Para corrigir este problema, a Mitsubishi Electric desenvolveu uma estrutura única limitadora de campos elétricos que protege a película de isolamento da porta, ao implantar alumínio e azoto para alterar as propriedades elétricas da camada semicondutora, tirando partido da estrutura tipo trincheira.
   Em primeiro lugar, o alumínio é implantado verticalmente e forma-se uma camada limitadora de campos elétricos na superfície inferior da trincheira. O campo elétrico aplicado à pelicula de isolamento da porta é reduzido para o nível de um dispositivo semicondutor de potência planar convencional, melhorando assim a fiabilidade e mantendo os valores de tensão superiores a 1500 V.
   Em seguida, é formada a ligação à terra lateral que liga a camada limitadora de campos elétricos e o elétrodo da fonte, utilizando uma técnica recém-desenvolvida para implantar alumínio numa direção oblíqua para permitir a comutação a alta velocidade e uma perda de comutação reduzida.
2. 2)Camadas compostas por elevado teor de impureza formadas localmente atingem o nível mais baixo do mundo de resistência em condução
   O SiC-MOSFET tipo trincheira contém células de transístor que são mais pequenas do que as do tipo planar, permitindo que mais células sejam agrupadas num único chip. No entanto, se os intervalos do transístor entre os elétrodos da porta forem demasiado estreitos, o fluxo de corrente torna-se difícil e a resistividade do dispositivo aumenta. A Mitsubishi Electric desenvolveu um novo método de implantação de azoto em direção oblíqua para formar localmente uma camada de SiC com uma elevada concentração de azoto, o que permite que a eletricidade seja facilmente conduzida no caminho da corrente. Como resultado, mesmo quando as células são agrupadas densamente, a resistividade pode ser reduzida em cerca de 25%, em comparação com situações em que não existe uma camada de elevada concentração.
   O novo método de fabrico também permite otimizar os intervalos da ligação à terra lateral. O resultado é uma resistência em condução específica de 1,84 mΩ (milhões de ohm) cm² à temperatura ambiente, representando cerca de metade do tipo planar, mantendo os valores de tensão superiores a 1500 V.

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