IGBTのウェハーについて

質問

IGBTを製造するためのシリコンウェハーについて、ご存じでしたら教えてください。

IGBTにはFZウェハーしか使えないためにウェハーの大口径化が難しく、現状では５インチウェハーで製造されていると聞きました。もしCZウェハーが使えるならば大口径化が可能になり、コストダウンが可能になります。

なぜCZウェハー＋エピではIGBTを作ることができないのでしょうか。

回答No.2

d9win · ベストアンサー

IGBTはエピウエハを使って作られてきました。近頃はFZウエハを使う製品が増えてきているようですが、それでもCZウエハの上にエピ成長させたものの方が多いと思います。6から8インチウエハが量産化されてます。#1の回答のようにIGBTは耐圧が高いために厚いエピ成長が必要です。厚いエピは大変高価になります。
FZウエハは大口径が難しいのですが、エピ工程が不要なことで、高耐圧用では格段に安くなります。3kVから6kVのIGBTではFZが圧倒的に有利ですが、600Vになりますとエピはさほど厚くないし、伝統的な作り方の方が今のところ易しいようです。
電気学会から出ている「パワーデバイス・パワーICハンドブック」を図書館でも見ることをお勧めします。ちょっと古く最近の動向は十分ではありませんが..。

お礼

丁寧なご回答ありがとうございます。
もうひとつ教えてください。

600V/100A級IGBTはいまだに５インチのFZで作られていると聞いたのですが、これは間違いで、６～８インチのCZ＋エピで製造されているのでしょうか。

よろしくお願いします。

回答No.3

d9win

ちょっと前までは、600VクラスはCZ基板+エピのウエハを使っていたと思います。最近はFZウエハを使うやり方も行われ始めてるのかもしれません。
600Vクラスの場合、これら２つのやり方で作られたIGBTは動作機構が違います。エピを使うのは、Punch Through (PT) IGBT構造です。FZウエハは、Non Punch Through (NPT) IGBTとかField Stop (FS) IGBTとかいわれている構造です。(これらは、製品カタログに記載されていると思います)
600Vクラスでは、前者が伝統的方法で、後者の方が経済的効果はあるが技術的に難しいのです。具体的には100μm以下のウエハ加工技術が必要です。

ですから、600V IGBTの場合、"いまだに"どころか、FZウエハ品は最新技術と言えます。
ただし、部品系のハード製品では、最新技術=最良技術とは限りません。半導体デバイスは結構微妙な動作をしますので、構造が違うとかなり特性に特色がでます。また、信頼性は長い時間かからないと(かかっても?)分からないものです。
また、ウエハサイズは製品の性能には無関係です。大面積で生産性を上げるのも、維持費の安い古い小面積ウエハ・ラインで安く作るのも経営上の問題です。
ついでに、IGBTのようなパワーデバイスでは、ICのように微細であればよいという単純な判断基準はありません。ICはサイズと速度で(最近は消費電力も)判断できます。しかし、パワーデバイスは、破壊しないことが一番、消費電力、速度..と続きます。ICと違い、微細化はこれらに直接の改善をもたらさないからです。どの分野でもそうでしょうが「何々だから良い」と言ったお墨付きはあまり意味がありません。

長くなりましたが、結論は、少なくとも600V IGBTについては、PT-IGBTならばCZ+エピで作られている。ただし、ウエハサイズは分からない(5～8インチ?)。NPT-IGBTとあるならばFZウエハ(4～5インチ?)の可能性が高く、FS-IGBTならばFZウエハと断定できるでしょう。耐圧が高くなると、また変わります。

お礼

ご丁寧な回答ありがとうございました。
PT-IGBTならCZ＋エピで作られているということがよく分かりました。

回答No.1

paddler

IGBTは「絶縁ゲート型バイポーラトランジ スタ」でいいのでしょうか？

IGBTについては全く詳しくないのですが、耐圧を稼ぐためなどIGBT特有の理由で、SOIウェハなどActive Layerがますます薄層化する普通のLSIと違い、ウェハの非常に深いところ（下記URLのようなものでは裏面まで？）まで利用する必要があるということでしょうか？

非常に厚いエピを作るのは大変／裏まで無欠陥ということになると、どうしてもFZウェハしかない、ということになるでしょうか。

まともな回答になっていないようで、すみませんが。

参考URL：

http://www.mitsubishielectric.co.jp/giho/0309/0309112.pdf

お礼

早速の回答ありがとうございました。
教えていただいたURLの内容を読んで勉強してみます。