终端结构设计—— FLR+FP

场限环+场板

        场板可以单独使用降低结电场峰值，提高击穿电压。另一方面，也可以减少杂质电荷对器件稳定性的影响，此时场板不能作为耐压结构。若要做耐压结构，需要调整场板的长度，使场板外侧的电场峰值小于P型掺杂区外侧底部的电场峰值。

        本文按照上述方法进行场限环终端设计，并在场限环上覆盖金属场板。经过调整可以得到700V 终端结构，仿真的击穿电压达到了 733.4V，图 3-10 为工艺流程仿真后的掺杂模型。

        图中，深阱场限环注入窗口 W=10um，场限环之间的间距 d1~ d4 分别为 23um、20um、19um、19um，金属场板的长度 L1～L4、LM 分别为 27um、20.5um、19.5um、20um，20um，其中 LM 为主结场板的长度，因为和源极金属连在一起，所以长度从主结深阱开窗外侧算起。

        图 3-11 为击穿时终端的电场二维分布图，按照图中虚线分别截取表面一维电场分布和体内一维电场分布，得到图 3-12 。

        图 3-12 中，曲线 1 为截取的场限环底部的电场，可以发现各个环的峰值电场相对比较均匀，说明每个场限环都发挥了较大的作用，后面两个环的电场较低，原因是无法同时截取电场最大的位置。曲线 2 为截取的表面电场，表面电场相对来说要低，这样器件的稳定性会好一些。

        关于电场分布对器件耐压的影响，业界通常有2种观点：一种认为主要看表面电场，另一种认为主要看体内击穿点的电场。实际上，表面峰值电场和体内峰值电场对击穿电压都有重要影响，但在原理上存在区别：内部峰值电场对击穿电压的影响从前面的设计中可以明显看出，而表面峰值电场对击穿电压的影响主要体现在可靠性方面[64-68]。

        理想情况下，多场限环终端在耐压达到最大时，各个场限环应该同时击穿，从电场上看，各个场限环的最大电场应该相等，并且等于临界电场。但在实际中不可能做到绝对的同时击穿，因此，只要保证各个环的电场峰值大致相等即可，并且为了稳定性考虑，通常将击穿点设置在主结处，因此主结的电场峰值应该要略高于其他场限环。

        图 3-13 为终端结构在击穿时的电势二维分布图，从图中可以看出：场限环的内部没有耗尽，所以是一个等势体，电势在环内部没有变化。而且从图 3-12 中的表面电场分布中也可以看出，环内部表面电场是等于 0 的。所以场限环本身是不承担耐压的，承担耐压的是环与环之间，以及最后一个环外围的耗尽区。为了进一步说明横向的电势分布特点，沿着图 3-13 中的虚线截取其表面的一维电势分布得到图 3-14 所示的曲线。

        从图 3-14 可以看出，曲线的变化存在多个平台区，平台的位置对应于场限环未耗尽的 P 型区，因此，从这里也可以看出场限环本身是不耐压的。最后一个平台区对应于外延层耗尽层以外的区域，这个区域是与漏极等势的，所以电势与此时的漏极电压相等，即等于击穿电压。

        图 3-15、图 3-16 分别为击穿时终端的电流密度分布和碰撞电离率分布，从电流密度分布可以发现击穿路径主要是在主结底部，碰撞电离率最大的地方也发生在主结处，而且场限环的电流密度分布和碰撞电离率分布相对不均匀，这与电场分布呈现的击穿分布是类似的，并且可以看出发生的击穿类型为雪崩击穿(???)。

        图 3-17 为仿真测试击穿电压时，流过终端的电流密度随漏极扫描电压的变化关系，当电流达到 1x10 -10 A/um 时对应的电压为733.4V，并且未击穿时漏极电流在10-12～10-11A/um 的合理范围内。