由以上分析认为,圆片测试打火的主要原因在金属场板和截止环金属之间电势较大,引起金属间打火,下一步主要从考虑降低两者之间的电势,减小金属场板处的表面电场出发,进行了以下模拟。
4.3.1增加两个环
考虑在金属场板前再增加两个场限环,使得前面的分压增加,以减少金属之间的电势差,模拟结果如下,FRD击穿电压没有改变,仍旧在1500V,金属场板和截止环之间的电势从800V降到约500V,表面电场从2.6E5V/cm降低到1.7E5V/cm。
图10:FRD增加两个环后结构
图11 FRD增加两个环后电势分布图
图12 FRD增加两个环后表面电场分布图
4.3.2增加三个环
从增加两个环的结果看,增加环后电势和电场都有改善,于是考虑增加三个环,模拟结果如下,FRD击穿电压没有改变,仍旧在1500V, 金属场板和截止环之间的电势降为约400V,表面电场由2.6E5V/cm降低到1.2E5V/cm。
图13 增加3个环后结构
图14 增加三个环后电势分布图
图15 增加三个环后表面电场分布图
4 结论分析
从以上模拟结果可以看到,通过优化终端结构,可以有效减少金属之间电势差,改善表面电场分布,从而改善圆片测试打火现象。同时,工艺上可考虑在增加环的同时增加金属后钝化层,以更好的改善产品性能。