[發明專利]OTP存儲器及其操作方法、工藝方法

在審

• 申請號: 202211097667.9
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115605023A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 陳耿川
• 申請（專利權）人: 芯合半導體公司
• 主分類號: H10B20/25
• 分類號: H10B20/25;G11C17/16;G11C17/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 顧丹麗

1.一種OTP存儲器，其特征在于，包括至少一個OTP存儲單元，所述OTP存儲單元包括：

源區、漏區和溝道區，形成于一半導體基底中的第一摻雜類型區域，所述源區具有第一摻雜類型，所述漏區具有第二摻雜類型，所述溝道區位于所述源區和漏區之間；

具有第二摻雜類型的源端Ldd區和漏端Ldd區，分別位于所述溝道區的兩端并分別鄰接所述源區和漏區，其中，所述源端Ldd區和所述源區之間形成PN結；以及

柵極氧化層和柵極，堆疊形成于所述溝道區上。

2.如權利要求1所述的OTP存儲器，其特征在于，所述OTP存儲器中，多個所述OTP存儲單元構成OTP存儲單元陣列，并且，多個所述OTP存儲單元的所述柵極連接形成多條字線。

3.如權利要求2所述的OTP存儲器，其特征在于，所述OTP存儲單元陣列包括至少一對鏡像設置的所述OTP存儲單元，每對鏡像設置的所述OTP存儲單元共用所述源區。

4.如權利要求2所述的OTP存儲器，其特征在于，所述OTP存儲器還包括：

層間介質層，所述層間介質層覆蓋各所述OTP存儲單元；以及

多條位線，位于所述層間介質層上，多條所述位線通過貫穿所述層間介質層的接觸插塞與各所述OTP存儲單元的漏區連接。

5.一種如權利要求1所述的OTP存儲器的操作方法，其特征在于，包括對所述OTP存儲器中的OTP存儲單元進行一次性編程操作，所述一次性編程操作包括：

設置所述OTP存儲單元的源區接地，漏區電壓大于所述PN結的擊穿電壓，柵極電壓大于閾值電壓；其中，所述漏區電壓通過所述溝道區耦合至所述源端Ldd區，使所述PN結被反向擊穿。

6.如權利要求5所述的操作方法，其特征在于，還包括對所述OTP存儲單元進行讀取操作，所述讀取操作包括：

設置所述OTP存儲單元的源區接地，漏區電壓小于所述PN結的擊穿電壓，柵極電壓大于閾值電壓；其中，當所述OTP存儲單元經過編程從而所述PN結已被擊穿時，形成從所述漏區經所述漏端Ldd區、所述溝道區、被擊穿的所述PN結及所述源區流到所述半導體基底的單元電流，通過檢測所述單元電流判斷所述OTP存儲單元是否經過編程。

7.一種用于形成如權利要求1所述的OTP存儲器的工藝方法，其特征在于，包括：

提供半導體基底，所述半導體基底具有第一摻雜類型區域和第二摻雜類型區域，并堆疊柵介質層和柵極材料層于所述第一摻雜類型區域和第二摻雜類型區域上；

光刻刻蝕所述柵極材料層，形成第一柵極于所述第一摻雜類型區域上，形成第二柵極于所述第一摻雜類型區域和/或所述第二摻雜類型區域上；

對所述第一柵極兩側的部分所述第一摻雜類型區域進行第二摻雜類型Ldd注入，并對所述第二柵極兩側的部分所述第一摻雜類型區域進行第二摻雜類型Ldd注入和/或部分所述第二摻雜類型區域進行第一摻雜類型Ldd注入；

形成側墻于所述第一柵極的兩側面和所述第二柵極的兩側面；以及

對所述第一柵極一側的部分所述第一摻雜類型區域進行第二摻雜類型源漏注入，并對所述第一柵極另一側的部分所述第一摻雜類型區域進行第一摻雜類型源漏注入，以及對所述第二柵極兩側的部分所述第一摻雜類型區域進行所述第二摻雜類型源漏注入和/或部分所述第二摻雜類型區域進行第一摻雜類型源漏注入，之后進行退火；

其中，在所述第一摻雜類型區域表面形成所述OTP存儲單元，還在所述第一摻雜類型區域表面和/或所述第二摻雜類型區域表面形成至少一個MOS晶體管，所述OTP存儲單元包括所述第一柵極、于所述第一柵極一側形成的具有第二摻雜類型的漏區和漏端Ldd區以及于所述第一柵極另一側形成的具有第一摻雜類型的源區和具有第二摻雜類型的源端Ldd區，所述MOS晶體管包括所述第二柵極以及于所述第二柵極兩側形成的均為第二摻雜類型或均為第一摻雜類型的源漏區以及Ldd區。