[發明專利]一種反熔絲一次性可編程存儲單元

在審

• 申請號: 202011091079.5
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112234062A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李立;王志剛
• 申請（專利權）人: 珠海創飛芯科技有限公司
• 主分類號: H01L27/112
• 分類號: H01L27/112
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱宗力

本發明公開提供一種反熔絲OTP存儲器位單元，其包括反熔絲電容器和金屬氧化物半導體場效應晶體管(mosfet)。mosfet是被實現為編程或存取反熔絲電容器的選擇晶體管。一種新型的存儲單員可以具有混合結構：低電壓柵極介電層和高電壓結，以改善編程良率。提供一種新型的選擇晶體管，其包括高電壓柵極電介質層和低電壓結，用于高電壓編程和實現更小的硅面積。

本申請要求于2020年2月12日提交美國專利局、申請號為16789230、發明名稱為“Novel antifuse OTP structures with hybrid devices and hybrid junctions具有混合器件和混合結的新型反熔絲OTP結構”的美國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本發明涉及半導體存儲器的技術領域，尤其涉及一次性可編程(otp)存儲器。

背景技術

嵌入式非易失性存儲器(ENVM)技術已被采用在諸如后硅驗證，存儲器修復，在線現場試驗和安全id存儲之類的應用場景。ENVM也是用于自我修復應用的關鍵組件，其中關于時間相關的故障機制(諸如電路老化)的信息必須在系統斷電周期期間被保留。反熔絲一次可編程(AF-OTP)NVM存儲器已被廣泛用于標準邏輯過程中的存儲器修復。

反熔絲在本機未編程狀態下是不導電的，并且在被編程時變得導電，因此被稱為反熔絲。在集成電路中，反熔絲通常由夾在兩個導體之間的薄介電層構成。為了編程反熔絲，在兩個導體之間施加高電壓。這導致薄介電層的物理和永久擊穿以及兩個導體之間的電流傳導路徑的形成。因此，反熔絲可以用作存儲器元件。反熔絲的編程狀態表示數據1和未編程狀態0，反之亦然。一旦被編程，反熔絲存儲器就不能恢復到未編程狀態，即，它是一次性可編程(otp)存儲器。即使在電源被關閉之后，反熔絲也保持導電或不導電狀態，從而使數據非易失性。因此，反熔絲存儲器是非易失性otp存儲器。

為了提供高電壓來變成反熔絲電容器，選擇晶體管通常被構建為具有高電壓結。然而，由于需要更寬的溝道長度和寬度，具有高電壓結的晶體管將花費更多的硅面積，并且更多的硅面積將造成成本的提高。另一方面，反熔絲電容器通常用較薄的柵極電介質結構以實現更容易的編程，并且低電壓結通常與其低電壓器件一起應用。然而，低電壓結可能影響編程良率。

因此需要具有高結構簡單性，高集成度和高編程良率的反熔絲otp存儲器單元。

發明內容

鑒于上文，本發明公開提供一種反熔絲OTP存儲器位單元，其包括反熔絲電容器和金屬氧化物半導體場效應晶體管(mosfet)。mosfet是被實現為編程或存取反熔絲電容器的選擇晶體管。一種新型的存儲單員可以具有混合結構：低電壓柵極介電層和高電壓結，以改善編程良率。提供一種新型的選擇晶體管，其包括高電壓柵極電介質層和低電壓結，用于高電壓編程和實現更小的硅面積。

在一般方面，本發明涉及一種反熔絲一次性可編程存儲單元，其包括襯底，形成在襯底上的選擇晶體管，以及形成在襯底上的反熔絲電容器。選擇晶體管包括形成在襯底上的第一柵極介電層，形成在柵極介電層上的第一柵極，形成在襯底中的第一高壓結和形成在襯底中的第二高壓結。選擇晶體管的源極和漏極由第一高電壓結和第二高電壓結形成。反熔絲電容器包括形成在襯底上的第二柵極電介質層，形成在柵極電介質層上的第二柵極，形成在襯底中的第三高電壓結和形成在襯底中的第四高電壓結。反熔絲電容器的源極和漏極分別由第三高電壓結和第四高電壓結形成。