[實(shí)用新型]反熔絲存儲(chǔ)單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920691983.6
• 申請(qǐng)日: 2019-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209785929U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)鑫存儲(chǔ)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/525
• 分類號(hào): H01L23/525;H01L27/112;H01L21/768;H01L21/8246
• 代理公司: 31294 上海盈盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 孫佳胤;高德志

一種反熔絲存儲(chǔ)單元包括：半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底中的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括互連區(qū)和至少兩個(gè)下電極區(qū)，所述下電極區(qū)與所述互連區(qū)至少一部分接觸；覆蓋所有下電極區(qū)表面的柵介質(zhì)層；位于所述柵介質(zhì)層上的上電極層。本實(shí)用新型的反熔絲存儲(chǔ)單元的編程電壓降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及存儲(chǔ)器領(lǐng)域，尤其涉及一種熔絲存儲(chǔ)單元。

背景技術(shù)

反熔絲是一種非常重要的可編程互聯(lián)單元?；诜慈劢z的半導(dǎo)體器件具有十分優(yōu)越的性能，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)具有非易失性。通過(guò)編程電壓對(duì)反熔絲進(jìn)行編程，編程后反熔絲由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，這種狀態(tài)的改變是不可逆的，并且改變后的編程狀態(tài)可以永久保存。(2)具有高可靠性。有研究表明反熔絲器件的可靠性比專用集成電路的可靠性還要高1個(gè)數(shù)量級(jí)。(3)具有百分百可測(cè)性。反熔絲在編程前后表現(xiàn)出兩種截然不同的電特性，使用測(cè)試電路可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模反熔絲陣列的全覆蓋測(cè)試。(4)體積小、速度快、功耗低。使用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝加工手段可以將反熔絲做的極小，從而能有效降低反熔絲的自身寄生電容，另一方面，編程后反熔絲電阻可以小至幾十歐姆，因此反熔絲器件不僅速度快，而且功耗低。

反熔絲在未激活時(shí)是不導(dǎo)電的，而在激活(擊穿、金屬擴(kuò)散、非晶硅變?yōu)槎嗑Ч璧?后變?yōu)閷?dǎo)體，形成電連接，可以選擇性地允許原本電學(xué)隔離的兩個(gè)器件或芯片進(jìn)行電學(xué)連接，且能提供用于進(jìn)行邏輯操作的不同電阻值。

現(xiàn)有的反熔絲單元的基本結(jié)構(gòu)為三明治結(jié)構(gòu)，包括上下電極和位于上下電極間的反熔絲介質(zhì)層。目前較為成熟的反熔絲結(jié)構(gòu)主要包括：ONO(氧化硅-氮化硅-氧化硅)電熔絲、非晶硅反熔絲和柵氧化層反熔絲，其中，由于ONO電熔絲、非晶硅反熔絲的形成工藝與現(xiàn)有的CMOS工藝不兼容，因此最流行的反熔絲結(jié)構(gòu)為柵氧化層反熔絲，利用襯底、柵氧化層和柵電極作為反熔絲的三明治結(jié)構(gòu)。但現(xiàn)有的柵氧化層反熔絲的編程電壓仍較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是怎樣降低現(xiàn)有的柵氧化層反熔絲的編程電壓。

本實(shí)用新型提供了一種反熔絲存儲(chǔ)單元，包括：

半導(dǎo)體襯底；

位于所述半導(dǎo)體襯底中的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括互連區(qū)和至少兩個(gè)下電極區(qū)，所述下電極區(qū)與所述互連區(qū)至少一部分接觸；

覆蓋所有所述下電極區(qū)表面的柵介質(zhì)層；

位于所述柵介質(zhì)層上的上電極層。

可選的，所述下電極區(qū)與所述互連區(qū)的接觸方式為直線邊接觸、曲線型接觸或者環(huán)繞型接觸。

可選的，所述有源區(qū)周圍的半導(dǎo)體襯底中以及相鄰下電極區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底中具有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。

可選的，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與所述下電極區(qū)頂部表面邊緣接觸的部分具有向下的凹陷，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)其他部分不高于所述下電極區(qū)頂部表面。

可選的，所述柵介質(zhì)層和所述上電極層至少覆蓋部分所述淺溝槽隔離區(qū)，且所述柵介質(zhì)層和上電極層填充所述凹陷，使得上電極層具有向下的下凸區(qū)。

可選的，還包括：位于相鄰下電極區(qū)之間，將相鄰下電極區(qū)連接的連接區(qū)，所述連接區(qū)與下電極區(qū)的材料相同，所述柵介質(zhì)層和上電極層覆蓋所述連接區(qū)和所述下電極區(qū)的表面。

可選的，還包括：與所述互連區(qū)連接的第一接觸插塞，與所述上電極層連接的第二接觸插塞，所述第一接觸插塞與所述上電極層之間的最短距離不小于60nm。

可選的，覆蓋所述上電極層和互連區(qū)表面的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層中具有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔底部暴露出所述互連區(qū)的表面，所述第一接觸插塞位于所述第一通孔中，所述第二通孔底部暴露出所述上電極層的表面，所述第二接觸插塞位于所述第二通孔中。