一种三维电场调制低漏电终端保护结构

摘要

本发明公开了一种三维电场调制低漏电终端保护结构，包括有源区、器件隔离区，以及位于所述有源区和器件隔离区之间的终端保护区，所述终端保护区具有多个多边形注入区；所述多边形注入区的各边与有源区主结形成一夹角，使得终端保护区的电场与有源区主结形成的夹角不等于90°，降低垂直于有源区部分的电场分量。在本发明中，注入区各个边与有源区主结夹角来将终端保护区电场调整到不与主结垂直的方向上。即引入其他方向电场分量降低了垂直于有源区方向的电场分量，进而降低了终端保护区的漏电。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术，尤其是一种三维电场调制低漏电终端保护结构一种三维电场调制低漏电终端保护结构。

背景技术

SiC材料禁带宽度大、击穿电场高、饱和漂移速度和热导率大，这些材料优越性能使其成为制作高功率、高频、耐高温、抗辐射器件的理想材料。碳化硅的优势在于制作高压器件，因此为了充分发挥其材料优势必须尽可能的提高终端保护效率，降低器件漏电。

到目前为止终端保护有多种，包括浮空场限环、结终端、场板、台面等。仿真结果证明理论上各类终端保护的总长度大于漂移层厚度就可以实现预期的终端保护效率。

申请人研究分析现有各种技术之后发现：由于在实际器件加工中存在材料、界面及钝化层缺陷造成的表面钝化能力不足，为了达到较高的终端保护效率就需要延长终端保护区长度，这就降低了晶圆表面的利用率，提高了器件加工的成本。

发明内容

发明目的：提供一种三维电场调制低漏电终端保护结构，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种三维电场调制低漏电终端保护结构，包括有源区、器件隔离区，以及位于所述有源区和器件隔离区之间的终端保护区，所述终端保护区具有多个多边形注入区；所述多边形注入区的各边与有源区主结形成一夹角，使得终端保护区的电场与有源区主结形成的夹角不等于90°，降低垂直于有源区部分的电场分量。

在进一步的实施例中，所述多边形注入区为三角形、六边形或菱形注入区。所述多边形注入区成纵横排列。所述终端保护区的掺杂为第一导电类型，所述多边形注入区的掺杂为第二导电类型。

优选的，所述多边形注入区为正多边形。例如，所述多边形注入区为正六边形注入区，所述正六边形注入区的高度为1-10微米，相邻正六边形注入区的间距为0.2-10微米。或者，所述多边形注入区为正三角形注入区。再如，所述多边形注入区为菱形注入区，菱形的各边长相等。

优选的，在倒角处，所述多边形注入区扭曲变形，使终端保护区电场方向与有源区边缘线形成预定的夹角。

有益效果：注入区各个边与有源区主结夹角来将终端保护区电场调整到不与主结垂直的方向上。即引入其他方向电场分量降低了垂直于有源区方向的电场分量，进而降低了终端保护区的漏电。

附图说明

图1是终端保护俯视图。

图2是终端保护剖面图图。

图3是终端保护局部俯视图。

图4是本发明的原理示意图。

图5是实施例一（六角形注入区）的示意图。

图6是实施例二（三角形注入区）的示意图。

图7是实施例三（菱形注入区）的示意图。

图8是实施例四（导角处终端）的示意图。

具体实施方式

结合图1至图8描述本发明的主要内容和实施例。为了解决现有技术存在的上述问题。申请人对现有技术进行了深入的分析和研究。提出了一种三维电场调制低漏电终端保护结构，其通过多边形单包结构在三维空间内对电场进行调制，降低垂直于有源区部分的电场分量，进而降低器件终端保护区高压反偏漏电。

如图1至5所示，以六边形注入区为例，说明本发明的基本原理。该三维电场调制低漏电终端保护结构，其特点是：器件局部结构分为有源区2、终端保护区1和器件隔离区3三个部分；终端保护区由大量六角形注入区4构成；沿有源区方向竖排六角形注入区的间距为第一间距5，且相同竖排内间距相同（即第一间距大小相同），其他两个方向上的间距为第二间距6，且相同竖排采用的间距相同（即第二间距的大小相同）；六角形注入区的高度为高度7；终端保护区掺杂为第一导电类型，六角形注入区为第二导电类型。

在该实施例中，本终端保护结构通过大量的六角形离子注入区完成了终端保护结构的定义，通过调整六角形的高的、之间的间距和间距完成电场调制功能。

例如第一间距和第二间距缩小则终端电场向终端保护区末端集中，反之，则像有源区集中。当器件加反向电压时，隔离区的电压为高压，有源区接地。随着电压的逐渐升高六角形注入区之间的第一导电类型区被逐渐打开，电位从隔离区向有源区之间逐渐减低。通过分别调整各个区域（n）的第一间距和第二间距实现电位在整个终端保护区的均匀分布。由于方向的不同第一间距和第二间距需要分别进行优化设计。

需要说明的是，该实施例中的参数为优选参数。不同注入区之间的第一间距和第二间距也可以不同。第一间距和第二间距的范围是0.2-10微米。注入区的高度为1-10微米。第一导电类型是n型（p型），并且其中第二导电类型是p型（n型）。

如图5所示，这种方法的优点在通过相邻单元的夹断作用，高压下夹断路径的顺序开启，引入了平行于有源区边界的电势差，进而改变了电场方向，延长了漏电流通路径长度，降低了终端保护区的漏电。即通过各个边与有源区主结夹角来将终端保护区电场调整到不与主结垂直的方向上，进而降低器件漏电。

总之，从图1至图5可知：六角形注入区各个边与有源区主结夹角来将终端保护区电场调整到不与主结垂直的方向上。即引入其他方向电场分量降低了垂直于有源区方向的电场分量，进而降低了终端保护区的漏电。通过在三维空间内对电场进行调制，降低垂直于有源区部分的电场分量，进而降低器件终端保护区高压反偏漏电。

本发明不限于六角形结构，如图6和图7所示为三角形注入结构和菱形注入结构，其原理与六角形类似。不管是三边形、四边形、八边形，还是其他多边形，包括不等边多边形在内，其实质是能够改变电场方向，即引入其他方向电场分量降低了垂直于有源区方向的电场分量，进而降低了终端保护区的漏电，或者说通过各个边与有源区主结夹角来将终端保护区电场调整到不与主结垂直的方向上，进而降低器件漏电。基于此原理，可以设计出其他形式的多边形注入区。

如图8所示，器件在导角处终端保护结构保持不变，采用图形扭曲的办法保持终端保护区电场方向与有源区边缘线的夹角。按照一定的映射规则，使，电场方向与有源区边缘线形成一定的夹角，从而降低垂直于有源区的电场分量，降低了终端保护区的漏电。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。