[發明專利]使用耦合溝道的反熔絲存儲器及其操作方法

有效

• 申請號: 201210186455.8
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102867829A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 盧皓彥;陳信銘;楊青松
• 申請（專利權）人: 力旺電子股份有限公司
• 主分類號: H01L27/115
• 分類號: H01L27/115;H01L23/525;H01L21/8247
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術領域

本發明涉及一種半導體元件，且特別是涉及使用耦合溝道的反熔絲存儲器及其操作方法。?

背景技術

非揮發性存儲器元件由于具有使存入的數據在斷電后也不會消失的優點，所以已成為個人電腦和電子設備所廣泛采用的一種存儲器元件。?

一般而言，非揮發性存儲器可以細分為可抹除可編程的只讀存儲器(Erasable?Programmable?ROM，EPROM)、電子式可抹除可編程的只讀存儲器(Electrically?Erasable?Programmable?ROM，EEPROM)、掩模式只讀存儲器(Mask?ROM)、單次可編程的只讀存儲器(One?Time?Programmable?ROM，OTPROM)等。?

對于可抹除可編程的只讀存儲器與電子式可抹除可編程的只讀存儲器而言，由于可抹除可編程的只讀存儲器與電子式可抹除可編程的只讀存儲器具有寫入與抹除的功能，而為實際應用的較佳選擇。但是，相對的可抹除可編程的只讀存儲器與電子式可抹除可編程的只讀存儲器的制作工藝較為復雜且會使成本提高。?

對于掩模式只讀存儲器而言，雖然掩模式只讀存儲器的制作工藝簡單、成本較低，但是需以光掩模定義欲寫入的數據，因此在使用上限制較多。?

對于單次可編程的只讀存儲器而言，由于可在存儲器離開工廠后才寫入數據，亦即可依照存儲器配置的環境由使用者寫入數據，因此單次可編程的只讀存儲器在使用上較掩模式只讀存儲器更為方便。近年來在半導體集成電路裝置中，單次可編程的只讀存儲器成為不可欠缺的元件。?

反熔絲存儲器元件是一種個人電腦和電子設備所廣泛采用的一種單次可編程的只讀存儲器。通過施加電壓使電流流過反熔絲層接面造成反熔絲層擊穿(高溫燒斷)而形成導電路徑。?

然而，隨著集成電路產業的發展，業界莫不以制作出速度更快、尺寸更小的產品為目標，因此存儲器元件的積集度(Integration)勢必會持續不斷地增加。但是，線寬縮小的結果，往往會導致存儲單元之間產生漏電流，影響存儲器的操作。?

圖1所繪示為現有反熔絲存儲單元的剖視圖。?

如圖1所示，經由施加于柵極10的電壓與施加于摻雜區16(位線)的電壓的電壓差使氧化硅層18擊穿，由此程式化存儲單元。然而，在程式化操作時，難以控制氧化硅層18的擊穿位置。擊穿位置a是理想的擊穿位置；擊穿位置b會使存儲單元的柵極10于擊穿后與口袋摻雜區20(Pocket?Implant)產生連接，因口袋摻雜區20位于源/漏極摻雜區(S/D?implant?region)較下方地方，且導電性與淡摻雜漏極22(Lightly?doped?drain,LDD)為不同型態，在讀取時將導致阻值過高而使之低電流讀取或是更甚者，較高的導通電壓(Threshold?voltage)并導致沒有電流產生與流過；擊穿位置c會使存儲單元的柵極10經由淡摻雜漏極22而與摻雜區16(位線)直接產生短路，其整個讀取路徑阻值過低而使此位讀取電流過大。這些問題，都會造成存儲器產生存儲單元讀取時電流均勻度變異過大的情形，而降低了存儲器的可控制性、良率與可靠度。由此可知，如何形成一種具有高積集度且可靠度高的存儲器，已經成為亟待解決的問題。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種耦合溝道的反熔絲存儲器及其操作方法，利用耦合柵極結構隔開反熔絲結構與摻雜區(位線)。在對反熔絲存儲單元進行程式化或讀取操作時，于耦合柵極與反熔絲柵極施加電壓，通過邊緣電場效應于反熔絲柵極與耦合柵極之間的基底中形成感應電荷，并形成所謂的「反轉溝道」(inversion?channel)，使反熔絲存儲單元的整個溝道區開啟；并因為此存儲單元特殊的設計，在反熔絲存儲層可能擊穿的點下方無口袋摻雜區、淡摻雜漏極及源/漏極摻雜區，而可以控制反熔絲層產生擊穿(break?down)的位置，而避免傳統式反熔絲存儲器易產生的無讀取電流或是過大的讀取電流問題。?

為解決上述問題，本發明提供一種使用耦合溝道的反熔絲存儲器，包括基底、第二導電型的第一摻雜區、耦合柵極、柵極介電層、反熔絲柵極及反?熔絲層。第一摻雜區設置于基底中。反熔絲柵極設置于基底上。反熔絲層設置于反熔絲柵極與基底之間。耦合柵極設置于第一摻雜區與反熔絲柵極之間的基底上，耦合柵極與反熔絲柵極間隔一間隙。柵極介電層設置于耦合柵極與基底之間。于耦合柵極及反熔絲柵極施加電壓以產生邊緣電場效應(Fringing?Electrical?Field)，通過邊緣電場效應于反熔絲柵極與耦合柵極之間的基底中形成感應電荷，并形成一反轉溝道(Inversion?Channel)。?