[發(fā)明專利]OTP器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910057114.9
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101872766A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡曉明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L29/788;H01L29/92;H01L29/423;H01L21/8247
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，特別涉及一種OTP器件以及這種OTP器件的制備方法。

背景技術(shù)

OTP(One?Time?Programming，一次可編程)器件是一種存儲器件，它是相對于多次性編程而言的，其編程過程是不可逆的活動，它適合程序固定不變的應(yīng)用場合，因為成本較低而得到廣泛的應(yīng)用。

如圖1a所示，現(xiàn)有的OTP器件一般由一個晶體管外加一個浮柵電容組成。如圖1b所示，現(xiàn)有技術(shù)中OTP器件的版圖包括多晶硅、N+有源區(qū)、接觸窗。通常OTP器件通過一個晶體管和一個浮柵電容實現(xiàn)OTP的基本編程以及電荷存儲的功能，浮柵OTP可以嵌入普通的邏輯工藝，但由于浮柵耦合電容的存在，使得存儲單元面積大大增加，因而減少了單位面積的存儲率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種OTP器件，以及制備該OTP器件的方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明OTP器件的技術(shù)方案是，OTP中電容直接疊加在OTP中PMOS晶體管多晶硅浮柵上方，以晶體管的多晶硅浮柵作為電容的下極板，并且該電容下極板-介質(zhì)層-上極板為多晶硅層-介質(zhì)層-硅化鎢層。

作為本發(fā)明的進一步改進是，多晶硅柵氧厚度為硅化鎢層-介質(zhì)層-多晶硅中的介質(zhì)層厚度T，滿足下列公式：

T＝ε₀*ε_i*Area*Ratio／Cox／(1-Ratio)，

ε₀為真空介電常數(shù)，ε_i為相對介質(zhì)常數(shù)，，

Ratio為常數(shù)，在70％-90％之間，

Area為硅化鎢層的面積，

Cox為OTP存儲單元的多晶硅柵氧電容

本發(fā)明制備OTP器件的方法，包括以下步驟：

1)形成OTP器件表面區(qū)域的襯底，并在襯底上形成有效隔離的阱區(qū)和場區(qū)，在有緣區(qū)上方形成柵介質(zhì)層，并在介質(zhì)層上形成多晶硅層；

2)在多晶硅層上淀積介質(zhì)層；

3)在介質(zhì)層上形成硅化鎢層金屬層；

4)刻蝕形成硅化鎢層-介質(zhì)層-多晶硅的OTP器件電容區(qū)域；

5)刻蝕形成多晶硅柵極；

6)在多晶硅柵極側(cè)面形成側(cè)墻；

7)形成PMOS晶體管的有源區(qū)。

本發(fā)明的OTP器件，將耦合電容替換成硅化鎢層-介質(zhì)層-多晶硅的電容，直接垂直疊加在OTP器件中晶體管的浮柵上方，有利于縮小存儲單元面積，增加器件單位面積的存儲效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明：

圖1a為已有技術(shù)OTP器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1b為已有技術(shù)OTP器件版圖示意圖；

圖2為本發(fā)明流程結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明OTP器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為柵電流和柵電壓坐標圖；

圖5為本發(fā)明流程圖。

圖中附圖標記為：

1為多晶硅，2為N+有源區(qū)，3為接觸窗，10為襯底，11為場區(qū)，12為阱區(qū)，191和192為有源區(qū)，13為柵氧層，14為多晶硅層，15為介質(zhì)層，16為硅化鎢層，17為輕摻雜漏區(qū)。

具體實施方式

如圖2所示，本發(fā)明制備OTP器件的方法包括以下步驟：

首先，如圖2a所示，按照已有技術(shù)的步驟，成OTP器件表面區(qū)域的襯底10，并在襯底10上形成有效隔離的N+阱區(qū)12和場區(qū)11，在有源區(qū)上方形成柵介質(zhì)層即柵氧層13，并在柵氧層13上形成多晶硅層14，其中，多晶硅柵氧厚度為

然后，如圖2b所示，為了以O(shè)TP層多晶硅層作為電容的下極，直接在多晶硅層上淀積介質(zhì)層15，改介質(zhì)層15至少包括一種介質(zhì)。硅化鎢層-介質(zhì)層-多晶硅中的介質(zhì)層厚度T，滿足下列公式：

T＝ε₀*ε_i*Area*Ratio/Cox/(1-Ratio)，

ε₀為真空介電常數(shù)，ε_i為相對介質(zhì)常數(shù)，

Ratio為常數(shù)，在70％-90％之間，

Area為硅化鎢層的面積，

Cox為OTP存儲單元的多晶硅柵氧電容。

接著，如圖2c所示，在介質(zhì)層上采用電擊濺射的方法形成金屬層即硅化鎢層16作為OTP器件中電容的上極板。所淀積的硅化鎢層厚度為1500-并且，垂直方向上多晶硅不被硅化鎢層覆蓋的部分大于多晶硅自身面積的10％。到此，已經(jīng)形成了OTP器件中的電容，其下極板-介質(zhì)層-上極板分別為多晶硅層-介質(zhì)層-硅化鎢層。