4.1失效現(xiàn)象與分析
FRD在開發(fā)過程中工程批流片出來后測試擊穿電壓，當電壓加到幾百伏時，可開始看到有嚴重的打火現(xiàn)象，測試打火曲線如圖5，打火發(fā)生后，圓片上可看到終端外圍兩個金屬鋁條有明顯發(fā)黑的跡象，如圖6。
圖5 FRD 圓片擊穿電壓測試曲線
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圖6 FRD 圓片打火位置圖片
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其中距離cell區(qū)較近的金屬是終端的一個金屬場板，在最外圍的一個是截止環(huán)的金屬。從失效現(xiàn)象來看，打火應(yīng)該是最外圍的兩個金屬之間進行的。工藝上，當初為了節(jié)省成本，金屬完成后沒有加鈍化層次，因此兩個金屬之間是沒有氧化等介質(zhì)的。檢查版上數(shù)據(jù)，金屬場板到截止環(huán)金屬之間距離為72um，懷疑可能此距離太小，又沒有介質(zhì)，因此導致金屬之間電場過強，引起打火，為了驗證，特對原結(jié)構(gòu)進行了模擬。
4.2原結(jié)構(gòu)模擬結(jié)果
如圖7所示原始結(jié)構(gòu)進行模擬，結(jié)果擊穿電壓約1500V,最外圍的金屬場板與最外圍截止環(huán)金屬之間電勢差約800V，最外圍場板承擔了較大的電壓，從表面電場分布看，最外圍金屬場板處表面電場最強，約2.6E5V/cm，前面其它環(huán)的電場基本在1.6E5V/cm左右，金屬場板處電場較集中。而空氣的擊穿場強約為30KV/cm，金屬場環(huán)和截止環(huán)之間距離為72um，空氣耐壓約220V，據(jù)此推斷失效的原因應(yīng)該是金屬之間距離較近，電壓較大引起空氣擊穿，從而發(fā)生打火現(xiàn)象。
圖7：FRD 原版結(jié)構(gòu)
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圖8 FRD原版模擬結(jié)果電勢分布圖
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圖9 FRD原版模擬結(jié)果表面電場分布圖
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