日立、高温や放射線に耐性を持つ炭化ケイ素(SiC)を用いたCMOS集積回路技術を開発

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日立製作所は2017年9月14日、高温および放射線耐性に優れた炭化ケイ素(SiC)を用いたCMOS集積回路技術を開発したと発表した。

CMOS集積回路は、IoT社会に不可欠なセンシングデータの信号処理に広く用いられている。しかし、主にシリコンによって構成されるため高温・放射線の影響を受けやすく、そうした過酷環境下での安定動作が課題だった。一方、SiCは、高温および放射線耐性に優れた性能を発揮することが知られていた。しかし、SiCを用いたp型CMOSは、データ処理性能が低いなどの問題があった。

そこで同社は、SiCへの不純物注入や熱処理の加工技術を活用。データ処理性能が高いp型MOSを開発し、信号処理集積回路に適用した。また、放射線耐性を向上させるため、集積回路を電気的に保護する絶縁膜の中に、放射線の影響を緩和する保護電極を挿入したデバイス構造を採用。高温・放射線影響下におけるCMOS集積回路の安定動作を実現した。

また、SiCを用いたCMOSにより、センサーからの信号を増幅処理するオペアンプを試作。信号処理性能を維持しつつ、30kGyの放射線吸収線量まで正常動作する放射線耐性を確認した。その放射線耐性の性能は、シリコン製オペアンプの100倍に相当し、原子力発電や航空宇宙産業での利用が期待できるとしている。

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