[發(fā)明專利]一次可編程存儲單元及其制作方法和一次可編程存儲器

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• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN112786588A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明;王捷吟;倪紅松;王騰鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 成都銳成芯微科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種一次可編程存儲單元及其制作方法和一次可編程存儲器，涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。該一次可編程存儲單元，所述存儲單元包括串聯(lián)的控制MOS管和存儲MOS管，所述存儲MOS管的柵極處于浮置狀態(tài)，且所述存儲MOS管的柵極中包括P型柵和N型柵，所述P型柵和N型柵的接觸區(qū)形成PN結(jié)二極管，以減少所述柵極內(nèi)的空穴或電子的擴散。本發(fā)明技術(shù)方案的存儲MOS管的柵極中同時包括P型柵和N型柵，P型柵和N型柵的接觸區(qū)形成了穩(wěn)定的PN結(jié)二極管；在對存儲單元進行編程以后，存儲在柵極上的電荷因為PN結(jié)二極管的存在，改變了柵極上電荷的自由擴散能力，當柵極周圍的電介質(zhì)出現(xiàn)漏電途徑時，柵極上的電荷不會輕易的流失，因此可以提高存儲單元數(shù)據(jù)保持的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別是涉及一種一次可編程存儲單元及其制作方法和一次可編程存儲器。

背景技術(shù)

OTP（One Time Programmable，一次可編程存儲器）器件是一種非易失性存儲器，其斷電后已存儲的信息還能長久保存。OTP器件的特點是支持一次信息編程，由于其制造工藝簡單，成本較低，因此具有廣泛的應(yīng)用范圍。

OTP器件的基本原理是利用熱載流子注入效應(yīng)(Hot Carrier Injection, HCI)或者FN隧穿效應(yīng)，將電荷（電子或空穴）注入到浮柵，而浮柵上電荷的變化會引起MOS管閾值電壓Vt的變化，以達到改變存儲MOS管開啟和關(guān)斷狀態(tài)的目的，從而用于實現(xiàn)“1”和“0”的存儲。一般情況下，浮柵四周都被電介質(zhì)層包圍，比如氧化硅、氮化硅材料等。但由于這些介質(zhì)材料中存在各種缺陷，浮柵中的電荷有一定幾率通過這些缺陷，離開浮柵，導(dǎo)致存儲信息的丟失。而且浮柵作為多晶硅（一般為單一重摻雜，P+或者N+），其是導(dǎo)電的，相當于一種導(dǎo)體材料，也就是說電荷在浮柵上是可以自由移動的。這樣一來，一旦有地方出現(xiàn)電荷泄漏，整個浮柵上的電荷都會逐漸消失。現(xiàn)有的OTP技術(shù)一般圍繞如何優(yōu)化介質(zhì)材料，比如改變硅(Si)、氧(O)、氮(N)的元素配比，比如增加介質(zhì)層的厚度等。但這些方法增加了對工藝的依賴性、制造成本和產(chǎn)能輸出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種一次可編程存儲單元及其制作方法和一次可編程存儲器，旨在提高存儲單元數(shù)據(jù)保持的能力。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種一次可編程存儲單元，所述存儲單元包括串聯(lián)的控制MOS管和存儲MOS管，所述存儲MOS管的柵極處于浮置狀態(tài)，且所述存儲MOS管的柵極中包括P型柵和N型柵，所述P型柵和所述N型柵相互擴散并接觸，兩者的接觸區(qū)形成PN結(jié)二極管，以減少所述柵極內(nèi)的空穴或電子的擴散。

優(yōu)選地，所述控制MOS管和所述存儲MOS管相連的極共用一個摻雜區(qū)。

優(yōu)選地，所述控制MOS管和所述存儲MOS管為PMOS管。

優(yōu)選地，所述存儲MOS管的柵極中的所述P型柵和所述N型柵形成的PN結(jié)二極管將所述柵極分為P+區(qū)和N+區(qū)，其中P+區(qū)中的多子為空穴、少子為電子，所述N+區(qū)中的多子為電子、少子為空穴。

本發(fā)明還提供一種一次可編程存儲單元的制作方法，所述一次可編程存儲單元包括串聯(lián)的控制MOS管和存儲MOS管，所述存儲MOS管的制作方法包括以下步驟：

提供襯底；

在襯底上依次形成介質(zhì)層、柵極層；

在柵極層中同時注入P型摻雜和N型摻雜以在所述柵極層中同時形成P型柵和N型柵，所述P型摻雜和所述N型摻雜在所述柵極層中相互接觸以形成PN結(jié)二極管，以減少所述柵極內(nèi)的空穴或電子的擴散；

以所述柵極和柵極介質(zhì)層為掩膜對所述襯底進行摻雜，以形成摻雜區(qū)。

優(yōu)選地，所述控制MOS管和所述存儲MOS管相連的極共用一個摻雜區(qū)。

優(yōu)選地，所述控制MOS管和所述存儲MOS管為PMOS管。