[發(fā)明專利]OTP器件結(jié)構(gòu)及其加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310642610.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN104681558A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志剛;李弦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 創(chuàng)飛有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/112
• 分類號(hào): H01L27/112;H01L21/8246;H01L21/266
• 代理公司: 北京漢昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11370
• 代理人: 馮譜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域，尤其涉及OTP器件結(jié)構(gòu)及其加工方法。

背景技術(shù)

在嵌入式非揮發(fā)性存儲(chǔ)器領(lǐng)域，基于反熔絲結(jié)構(gòu)的一次可編程（One?Time?Programmable，OTP）存儲(chǔ)器因其高穩(wěn)定性、與CMOS工藝完全兼容、編程容易等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于模擬電路微調(diào)、密鑰和芯片ID存儲(chǔ)、SRAM/DRAM冗余設(shè)計(jì)、RFID等。

目前，主流的反熔絲結(jié)構(gòu)使用MOS管實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參考圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中OTP器件結(jié)構(gòu)中薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，該薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件即是所述MOS管。該MOS管包括襯底101，形成在襯底上的薄柵氧化層104，形成在薄柵氧化層104上的柵極105，以及形成在柵極105一側(cè)的襯底101中的漏極102和另一側(cè)的襯底101中的源極103。在針對(duì)該MOS管進(jìn)行編程時(shí)，將高壓加在該MOS管的柵極105和漏極102，以0.18μm工藝為例，柵極105上加電壓WL0=8V，漏極102上加電壓BL0=0V，一段時(shí)間之后薄柵氧化層104被永久擊穿。當(dāng)然，若同一硅片上的其他相同MOS管未進(jìn)行編程，則其包括的薄柵氧化層104未被擊穿。

讀操作時(shí)，柵極105上WL0加VDD，漏極102上BL0接靈敏電流放大器，對(duì)于未進(jìn)行編程的MOS管來(lái)說(shuō)，靈敏電流放大器無(wú)法檢測(cè)到有電流從柵極105流向源極102，代表存儲(chǔ)狀態(tài)“0”；對(duì)于已進(jìn)行編程的MOS管來(lái)說(shuō)，由于薄柵氧化層104被永久擊穿，此時(shí)MOS管中存在從柵極105流向漏極102的讀電流I，若靈敏電流放大器檢測(cè)到該讀電流I，則代表該MOS管的存儲(chǔ)狀態(tài)為“1”，這種結(jié)構(gòu)中由于存在薄柵氧化層104的擊穿點(diǎn)位于溝道上方的可能性，會(huì)有較大的漏電流I’從柵極105流向襯底101，這樣大大減小了被編程單元的讀電流I，使得靈敏電流放大器無(wú)法檢測(cè)到該讀電流I，因此影響了編程效果，降低了存儲(chǔ)器良率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種新型的OTP器件結(jié)構(gòu)，以提升OTP器件的良率。

一方面，本發(fā)明提供了一種OTP器件結(jié)構(gòu)，該OTP器件結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

形成在所述襯底上的薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件和厚柵氧高壓選擇器件；

所述薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件包括形成在所述襯底之上的薄柵氧化層和柵極，以及在所述柵極兩側(cè)的所述襯底中形成的源區(qū)和漏區(qū)，其中所述源區(qū)和所述漏區(qū)在所述襯底中相向延伸并在所述薄柵氧化層下方相接以形成源漏溝道穿通。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供了一種OTP器件結(jié)構(gòu)的加工方法，該方法包括：

提供襯底，并在該襯底上預(yù)留用于形成厚柵氧高壓選擇器件的源漏區(qū)的第一注入?yún)^(qū)域，以及預(yù)留用于形成薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的源漏區(qū)的第二注入?yún)^(qū)域；

提供覆蓋所述襯底的掩膜層，該掩膜層同時(shí)暴露所述第一注入?yún)^(qū)域和所述第二注入?yún)^(qū)域；

基于所述掩膜層對(duì)所述襯底執(zhí)行用于形成厚柵氧高壓選擇器件源漏區(qū)的離子注入；所述離子注入作用于所述第一注入?yún)^(qū)域以形成所述厚柵氧高壓選擇器件的源漏區(qū)；

所述離子注入還作用于所述第二注入?yún)^(qū)域以形成所述薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的源區(qū)和漏區(qū)，其中所述源區(qū)和所述漏區(qū)在所述襯底中形成源漏溝道穿通。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種OTP器件結(jié)構(gòu)，該OTP器件結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

形成在所述襯底上的薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件和厚柵氧高壓選擇器件；

所述薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件包括形成在所述襯底內(nèi)的摻雜阱，以及形成在所述摻雜阱之上的薄柵氧化層和柵極；

所述薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件還包括通過(guò)離子注入的方法在所述柵極兩側(cè)的所述襯底中形成的源區(qū)和漏區(qū)，其中所述離子注入所選用的離子與所述摻雜阱的摻雜離子同族。

本發(fā)明提供的OTP器件結(jié)構(gòu)其包括的薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的源漏溝道穿通，使該薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的溝道與襯底之間形成反向寄生PN結(jié)，可以在對(duì)其進(jìn)行讀操作時(shí)有效地阻止柵極讀電流流入襯底，從而解決讀電流過(guò)小無(wú)法被檢測(cè)的問題，進(jìn)而提升了薄柵氧低壓存儲(chǔ)器件的產(chǎn)品良率、降低其生產(chǎn)成本以及減小OTP器件的面積。此外，本發(fā)明提供的一種OTP器件結(jié)構(gòu)的加工方法用于制造本發(fā)明提供的OTP器件結(jié)構(gòu)，該加工方法僅通過(guò)調(diào)整掩膜層形態(tài)，即可加工得到所述OTP器件結(jié)構(gòu)，無(wú)需增加新的掩膜層和調(diào)整工藝流程，適應(yīng)代工廠的設(shè)計(jì)需求，也利于控制所述OTP器件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明