今天这篇文章来自三菱，主要内容是沟槽栅SiC MOSFET终端设计，
先介绍背景，
目前SiC MOSFET器件常用终端结构包括场限环（FLR）、结终端（JTE）这两种终端的特征，以及两者组成的复合结构
另一种广泛研究的结构是沟槽终端，特征是在终端区域通过刻蚀形成沟槽，再于沟槽底部or侧壁形成P区，使电场分布均匀，
基于此，作者提出一种新型沟槽终端结构，并制备器件进行验证。
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新结构长这样，
先看图的下方，Cell是有源区，Termination是终端区，二者之间设有Boundary，且称之为过渡区，
有源区是常规的沟槽MOSFET元胞结构，在沟槽底部形成屏蔽区（BPW），P阱与屏蔽区之间形成高浓度N型区，以打开电流路径
过渡区、终端区均刻蚀形成沟槽，并于沟槽中生长介质和多晶硅，与有源区的沟槽、介质及多晶硅，大概率是同一步形成
但多晶硅电极的电位有所差异
不同的电极颜色对应不同的电位，深灰色为栅极（有源区），浅灰色为源极（过渡区），绿色为浮空电极（终端区）
为什么过渡区和终端区的多晶硅要接不同电位？
答：过渡区接源极电位，一方面防止此处的沟道导通，另一方面将元胞区与终端区隔开，为栅极布线提供空间
终端区电极为何浮空，作者未解释，我揣测原因如下：
一方面，考虑到降低工艺复杂性，有源、过渡、终端区的沟槽刻蚀、介质生长、多晶硅生长及刻蚀工艺均同时进行
另一方面，既然长了，就得处理，就得进行电位设计
有源区接栅电位，过渡区接源电位，终端区无导电要求，那就干脆浮空。
另一个地方要注意——P阱与BPW之间的细长区域
有源区是高浓度N型区，过渡区和终端区则是所谓的p-protect区（P型保护区）
为什么用P型保护区？
出于电场分布均匀化考虑。
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器件SEM剖面如上，这张图看不到P区注入形貌，但有源、过渡、终端区的沟槽及其中的形貌看得很清楚，
接下来，进行实验设计，
有如下3点，
1、引入过渡区，
2、过渡、终端区采用P型保护区，
3、减小过渡、终端区台面宽度（台面宽度指相邻沟槽之间的距离，看SEM剖面，从有源区→过渡区，台面宽度有明显减小），
对这三点进行控制变量，得到4种结构，
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如上图，
i：全方案，引入过渡区&过渡、终端区采用P型保护区&减小过渡、终端区台面宽度
ii：引入过渡区&过渡、终端区采用P型保护区&只减小终端区台面宽度，过渡区台面宽度与有源区相同
iii：无过渡区&终端区采用P型保护区&只减小终端区台面宽度
iv：无过渡区&无P型保护区&只减小终端区台面宽度
接下来，对这四种结构进行研究
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终端台面宽度固定为0.8μm时，四种结构雪崩击穿下的碰撞电离率分布如上，
重点是碰撞电离峰值位置
看得很明显，i（全方案）的碰撞电离峰值位置距离终端区最远，妥妥在元胞区内部，
换言之，过渡区、P型保护区以及减小过渡区台面宽度这三种手段齐出，方能确保器件雪崩可靠性。
这里提一句，UIS测试中，我们希望雪崩尽可能发生在有源区，而非终端区，
因为有源区元胞上方与源极金属相连，能量可通过源极金属泄放，散热效果较好，
而终端区远离主散热通道，若雪崩发生在此，能量无从泄放，极易出现热点，损坏器件。
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阻断电压随终端区台面宽度的变化关系如上，
v那条平行于横轴的黑色直线，代表仿真得到的有源区击穿电压，终端阻断电压至少与之持平，才算合格。
空心符号代表在有源区边缘发生雪崩击穿，实心符号代表在有源区内部发生雪崩击穿
看i和iii
这两种结构有一共同趋势——随着台面宽度的减小，阻断电压先增大、后饱和，
且符号由空心，变实心，
但iii结构，直到台面宽度≤0.8μm时，终端阻断电压才能与有源区持平，
而i结构，台面宽度≤1.2μm时，便可实现此目标。
但台面宽度也不能太小，否则欲实现相同击穿电压，终端长度必须增加，
因此以i结构为宜。
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从这张图可以看出P型保护区的必要性，
黑线代表P阱与BPW之间采用高浓度N型区域，红线代表该区域采用P型区，
前者的电场明显更高，由此证明设置P型保护区的必要性。
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这张图可以看出引入过渡区的必要性
对i（有过渡区）、iii（无过渡区）的电场进行对比，如果有源区结束后，立马变成终端区，则BPW附近等势线曲率半径变小，引发电场集中
电场集中位置，正是下图黑色箭头标注之处
因此引入过渡区有其必要性。
接下来进行实验，制备三类样品，i、ii，以及用于对比的V（JTE + GR传统终端）
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器件击穿特性如上
i和V相仿，ii低了200V左右，差距明显
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三种器件的电致发光图谱如上，
可以看到，i和V的EL发光位于有源区中，ii则集中在有源区边缘，
由此可见，过渡区+ P型保护区+减小台面宽度的i方案，可以实现有源区雪崩击穿，且阻断能力与传统终端相当。
也对i和V的UIS、短路能力进行对比，结果同样相仿。
小结：
1、提出一种用于沟槽栅SiC MOSFET的终端结构，特征是在有源区和终端区之间引入过渡区，过渡区、终端区均形成沟槽，且在沟槽中形成介质和多晶硅，
3、过渡区+ P型保护区+减小台面宽度的i方案，可以实现有源区雪崩击穿，且阻断能力与传统终端相当。
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