反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器

摘要

本发明提供一种反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器，所述反熔丝单元包括：有源区、位于所述有源区外围的隔离区以及覆盖所述有源区的栅极；所述反熔丝单元的栅极与所述有源区形成重合区域；其中，所述隔离区与所述重合区域的接触边界存在角。本发明通过反熔丝栅极与有源区形成重合区域，并将重合区域与隔离区接触边界形成角，减少器件面积，提高器件集成度。

说明书

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器。

背景技术

目前单次可编程存储器广泛应用于电子行业的各个领域，几乎是大型芯片的必要组成部分。使用单次可编程存储器可以对芯片进行差异化处理，不同批次的芯片可以根据不一样的芯片特性将信息通过单次可编程存储器来存储，消除芯片间的差异。或是记录一些制造的信息，让不同的芯片有身份ID。

单次可编程存储器而言，其可类分为熔丝型 (fuse type) 以及反熔丝型 (anti-fuse type)。熔丝型单次可编程存储器在未编程的状态下为短路，编程后则为断路。反之，反熔丝型单次可编程存储器则是在未编程前为断路，编程后为短路。此外，基于 CMOS制作工艺技术中的 MOS 元件的特性，反熔丝型单次可编程存储器较适于整合在 CMOS 制作工艺技术中。在大型芯片设计中，因为面积越来越大，制造缺陷在所难免，而通常不同芯片的缺陷不一致。而这些不一致的信息可以存储在OTP内，通过一些冗余设计或是算法补偿，将已经确认是制造缺陷的地方消除，从而让芯片重获新生。

图1为现有的反熔丝单次可编程存储器，请参见附图1，其包含两个管子，一个选择单元300，一个反熔丝单元。在半导体衬底上形成有注入区100，于注入区100中形成有有源区200，在有源区的部分区域形成选择管的栅极区域310，选择管的栅极区域310形成有过孔320适于连接于字线；在选择管的栅极区域310附件还形成有另一过孔330该过孔连接于位线。于有源区的另一部分区域形成反熔丝单元，反熔丝单元包括反熔丝单元的栅极410及过孔420，过孔420适于连接金属层；所述反熔丝单元还包括过孔430、过孔440连接于金属层；现有的反熔丝单次可编程存储器结构面积较大，可靠性也需提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器，用于减少器件面积，提高器件集成度。

基于以上考虑，本发明提供一种反熔丝单元，所述反熔丝单元包括：

有源区、位于所述有源区外围的隔离区以及覆盖所述有源区的栅极；

所述反熔丝单元的栅极与所述有源区形成重合区域；

其中，所述隔离区与所述重合区域的接触边界存在角。

可选地，所述角为弧形角或两条直线组成的夹角或多条线组成的多个角，以提高布局灵活性、器件集成度。

可选地，所述隔离区与所述重合区域的接触边界为两条非平行边，两条非平行边构成夹角。

可选地，所述隔离区与所述重合区域的接触边界为弧形边，弧形边构成弧形角。

可选地，所述隔离区与所述重合区域的接触边界为多条不完全平行边，多条不完全平行边构成多个角。

可选地，对应所述有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，利用应力提高烧录成功率。

可选地，其包括：位于所述反熔丝单元的栅极的下部区域的反熔丝离子注入区，其宽度大于有源区的宽度；所述反熔丝离子注入区延伸出有源区的外围。

本发明还提供一种反熔丝单次可编程存储器，包括以上任一项所述的反熔丝单元，还包括选择单元，所述选择单元与所述反熔丝单元共用同一有源区。

可选地，提供至少一个备份反熔丝单元，与所述反熔丝单元共用所述选择单元。

可选地，所述有源区于靠近选择单元的栅极附近配置有第一通孔，以电学连接于位线；所述选择单元的栅极设置有第二通孔，以电学连接于字线；所述反熔丝单元的栅极分别具有对应的第三通孔，以电学连接于金属线。

可选地，所述选择单元和反熔丝单元的栅氧化层通过同一工艺步骤形成，厚度相同。

本发明的反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器，具有以下有益效果：

1）通过反熔丝单元栅极及有源区具有重合区域的设计，有效减少器件面积，提高单位面积的器件集成度；

2）通过将对应有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，不仅利用应力提高烧录成功率，而且增加了隔离区边界的面积，让烧录的成功率更高；

3）反熔丝单元具有备份设计，当有一个反熔丝单元被烧录时，即可读出“烧录”状态，提高了整体的稳定性。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1显示为现有技术的反熔丝单次可编程存储器的示意图。

图2显示为实施例一中提供的反熔丝单元的示意图。

图3显示为实施例一中提供的反熔丝单元沿A-A’的剖面图。

图4显示为实施例一中提供的另一反熔丝单元的示意图。

图5显示为实施例一提供的反熔丝单次可编程存储器的示意图。

图6显示为实施例一中增加了备份反熔丝单元的反熔丝单次可编程存储器的示意图。

图7显示为实施例二提供的反熔丝单元的示意图。

图8显示为实施例二提供的另一反熔丝单元的示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，以下结合附图对本发明的反熔丝单元及反熔丝单次可编程存储器的方法进行详细描述。

本发明提供一种反熔丝存储器，其包括：有源区、位于所述有源区外围的隔离区以及覆盖所述有源区的栅极；

所述反熔丝单元的栅极与所述有源区形成重合区域；

其中，所述隔离区与所述重合区域的接触边界存在角。

本发明还提供了一种反熔丝单次可编程存储器，其包括以上反熔丝单元，还包括选择单元，所述选择单元与所述反熔丝单元共用同一有源区。

以下通过多个实施例及附图进行详细说明。

实施例一

如图2及图3所示，本实施例提供一种反熔丝单元，包括：有源区12、位于所述有源区12外围的隔离区17，以及覆盖有源区12的栅极11；

反熔丝单元的栅极11与有源区12形成重合区域13；

其中，隔离区17与重合区域13的接触边界存在角14。

具体的，提供一半导体衬底10，通过光刻与刻蚀工艺在半导体衬底中形成沟槽，填充隔离材料在沟槽中，以形成隔离区16。通过隔离区16定义出有源区12的区域。在有源区12之上形成栅极11，栅极11与有源区12具有重合区域13。重合区域13与隔离区12的接触边界存在角14。在栅极11与有源区12之间还具有栅氧化层112并形成沟道。栅极11及有源区12分别通过第一通孔111与第二通孔121引出。在栅极形成之后，进行离子注入，形成注入区14。

通过反熔丝单元栅极与有源区具有重合区域的设计，能够有效减少器件面积，提高单位面积内的器件集成度。而且，将对应有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，不仅可以利用角的应力提高烧录成功率，而且可以增加隔离区边界的面积，从而使烧录的成功率更高。

优选地，在反熔丝单元的栅极形成之前，进行离子注入，形成反熔丝离子注入区。反熔丝离子注入区的宽度大于有源区的宽度，并延伸出有源区的外围。增加一次离子注入，于栅极形成之前进行离子注入，能够提高反熔丝单元的性能。在本实施例中，如图2所示，反熔丝离子注入区15的宽度大于有源区12的宽度，且延伸至有源区12的外围。

需要说明的是，重合区域与隔离区所形成的角可以为弧形角或两条直线组成的夹角或多条线组成的多个角，以提高布局灵活性、器件集成度。具体的，角的形成方式包括：隔离区与重合区域的接触边界为两条非平行边，两条非平行边构成夹角；或者隔离区与重合区域的接触边界为弧形边，弧形边构成弧形角；或者隔离区与重合区域的接触边界为多条不完全平行边，多条不完全平行边构成多个角。通过将对应有源区的栅极区域设计为斜角或尖角或弧形角，利用应力提高烧录成功率。在本实施例中，角131为两条边形成的直角。在另外的实施例中，如图4所示，隔离区与重合区域13的接触边界存在两个角131及132，即是由三条边形成的两个直角。

本实施例还提供一种反熔丝单次可编程存储器，包括如上所述的反熔丝单元，还包括选择单元，选择单元与反熔丝单元共用同一有源区。

具体的，如图5所示，本发明增加一个选择单元17，形成反熔丝单次可编程存储器，有源区12于靠近选择单元17的栅极附近配置有第二通孔121，以电学连接于位线；选择单元17的栅极设置有第三通孔151，以电学连接于字线；反熔丝单元的栅极11具有对应的第一通孔111，以电学连接于金属线。

在烧录过程中，反熔丝单元的栅极11加第一电压，字线加第二电压，位线加第三电压；其中第一电压大于第二电压大于第三电压；选择单元17打开，反熔丝单元的栅极11与体端的压差为：第一电压-第三电压；将反熔丝单元烧断；

在读取过程中，反熔丝单元的栅极11加第四电压，字线加第五电压、位线加第六电压，第五电压与第六电压存在第一压差使得选择单元17打开；第四电压与第六电压存在第二压差；通过观察对应状态的电流可区分已烧入和未烧入的状态。

选择单元的栅极与有源区之间还形成有选择单元的栅氧化层（未标注），反熔丝单元的栅极与有源区之间还形成有反熔丝的栅氧化层112；选择单元的栅氧化层和反熔丝单元的栅氧化层通过同一工艺步骤形成，并且厚度相同。

在其他的实施例中，如图6所示，还提供有一备份反熔丝单元18，形成100%备份的反熔丝单元。备份反熔丝单元18与反熔丝单元共用同一选择单元17及有源区12。反熔丝单元具有备份设计，当有一个反熔丝单元被烧录时，即可读出“烧录”状态，提高了整体的稳定性。

本实施例通过反熔丝单元栅极及有源区具有重合区域的设计，有效减少器件面积，单位面积的器件集成度较高；而且，通过将对应有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，增加了隔离区边界的面积，让烧录的成功率更高。

实施例二

本实施例提供一种反熔丝单元，其方案与实施例一基本相同，与实施例一不同的是，重合区域与隔离区的接触边界存在尖角。

具体的，如图7所示，栅极21与有源区22形成重合区域23，隔离区与重合区域23的接触边界存在角24。栅极21与有源区22的俯视图都存在尖角，隔离区与重合区域23的接触边界由两条边形成角24，角24为尖角。在另外的实施例中，栅极的俯视图为长方形，如图8所示，隔离区与重合区域23的接触边界存在角24。

本实施例通过将对应有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，不仅利用应力提高烧录成功率，而且增加了隔离区边界的面积，让烧录的成功率更高。

综上所述，本发明通过采用通过反熔丝单元栅极及有源区具有重合区域的设计，有效减少器件面积，提高单位面积的器件集成度；通过将对应有源区的反熔丝单元的栅极区域设计为斜角或尖角，不仅利用应力提高烧录成功率，而且增加了隔离区边界的面积，让烧录的成功率更高；反熔丝单元具有备份设计，当有一个反熔丝单元被烧录时，即可读出“烧录”状态，提高了整体的稳定性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。