パワーデバイスのウエハプロセスは論理チップと何が違う？｜用語集

パワーデバイスのウェハプロセスは、スマートフォンやPCに使われる論理チップ（ロジックIC）やメモリチップのプロセスとは、目的とする機能と扱うエネルギーが根本的に異なるため、いくつかの点で大きく異なります。

主な違いを以下の表にまとめました。

特徴	パワーデバイス（例: SiC MOSFET、IGBT）	論理チップ（例: CPU、GPU、DRAM）
主な機能	高電圧・大電流の制御（スイッチング、電力変換）	演算・記憶（データ処理、信号処理）
主要材料	Siに加え、SiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップ半導体が増加	ほぼSi（シリコン）
プロセス注力点	高耐圧化、低抵抗化、放熱性	微細化、高集積化、高速化
素子構造	垂直型（Vertical Structure）が多い	プレーナ型（Planar Structure）が多い
ウェハの厚み	厚い（高耐圧層を確保するため）	薄い（熱抵抗低減のため、最終的に薄く加工）
裏面処理	重要（大電流の経路、放熱のための金属形成）	表面の回路形成が主

1. 扱う材料と構造の違い

高耐圧・ワイドバンドギャップ材料

パワーデバイス：高電圧に耐え、スイッチング時の電力損失を減らすため、従来のSiに加え、SiCやGaNが主役になりつつあります。
- SiCやGaNはSiよりも加工が非常に難しく、結晶欠陥の低減や高品質なエピタキシャル成長（結晶層をきれいに積む技術）がプロセスの大きな課題となります。
論理チップ：主にSiが使われ、プロセス技術は微細な回路を形成する方向（微細化）に特化しています。

垂直構造と厚いウェハ

パワーデバイス：大電流を流すため、ウェハの表面から裏面にかけて電流を流す垂直構造 が主流です。高耐圧を確保するためのドリフト層と呼ばれる層が必要なため、ウェハ自体の厚み（数百μm 単位）を比較的厚く保つ必要があります。
論理チップ：電流はウェハの表面に沿って流れるプレーナ構造が主で、ウェハの厚みはデバイス特性に直接関係しません（最終的には放熱のために極限まで薄くされます）。

2. プロセス技術の注力点の違い

大電流経路と放熱性

パワーデバイス：大電流を流すと発熱が大きくなるため、低オン抵抗化と放熱性の確保が最重要です。
- 裏面プロセス: ウェハの裏面（ボトム側）に、大電流を取り出すための電極（金属）を厚く形成するプロセスが非常に重要になります。
- 高温アニール: SiCやGaNでは、オーミックコンタクト（電気的に抵抗の低い接続）を得るために非常に高温での熱処理（アニール）が必要となり、Siプロセスとは異なる独自の技術が必要です。

微細化と集積度

論理チップ：ムーアの法則に従い、トランジスタの数を増やすための微細化（ナノメートルスケール）、すなわちリソグラフィ技術の極限の精度が最も重要です。
- 配線層: デバイス表面に多数の金属配線層を積み重ね、複雑な論理回路を実現します。

要約すると、論理チップは「小さく、速く、複雑に」を目指し、パワーデバイスは「大きく、強く、損失なく」電力を制御することを目指しているため、プロセス技術の重点が根本的に異なっています。

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第11回パワーデバイスの最新応用例(特にSiCなど次世代パワーデバイスを中心に解説) g) 急速充電　h) ワイヤレス給電

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• ⑫SiCパワー半導体の電気自動車EVへの使用例（走行用インバータ、オンボード充電器を...

【本パワエレ基礎コースの目次】

１．パワーエレクトロニクスの基本の基本編 a)パワー半導体デバイスの種類次世代パワー半導体の理解を目的に分類し特長を解説 (整流ダイオード、バイポーラトランジスタ、MOSFET、IGBT、GTO) b)そもそも電力変換って、何のために、何をしてるの？４方式(DCDC、DCAC、ACDC、ACAC)の例を挙げて理解

２．損失の考え方と電力変換の高効率化 a)電力変換とは？その測定例 b)高効率が求められる背景 c)MOSFET損失の簡単な計算例 d)Web回路シミュレーターの活用

３．次世代パワーデバイスの種類と概説 a)Si-IGBTの新構造が続々登場 b)シリコンカーバイド c)窒化ガリウム d)酸化ガリウム e)ダイヤモンド

４．パワーデバイスの最新応用例（特にSiCなど次世代パワーデバイスを中心に解説） a)PFC回路 b)サーバー、通信 c)太陽光発電 d) 蓄電システム e) ＵＰＳ f)インダクション・ヒーター g)急速充電 h) ワイヤレス給電 i) 電気自動車への利用（オンボード充電器、トラクションモーター）

５. その他(本シリーズ外で動画公開中＋順次新規公開) a)パワーデバイスの市場動向(２，３カ月毎) b)パワーMOSFETの高性能を引き出す設計例 c)新興アプリケーション紹介

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出典：SiCパワー半導体推進部

パワーデバイスのウエハプロセスは論理チップと何が違う？