OTP器件结构及其加工方法技术

本发明专利技术提供了一种OTP器件结构，该OTP器件结构包括：衬底；形成在所述衬底上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底之上的薄栅氧化层和栅极，以及在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源区和漏区，其中所述源区和所述漏区在所述衬底中相向延伸并在所述薄栅氧化层下方相接以形成源漏沟道穿通。相应地，本发明专利技术还提供了一种OTP器件结构的加工方法。此外，本发明专利技术从另一方面提供了一种OTP器件的结构。实施本发明专利技术，可以改进OTP器件结构的性能，从而提升OTP存储阵列的产品良率、降低其生产成本以及减小OTP器件的面积。

【技术实现步骤摘要】
OTP器件结构及其加工方法
本专利技术涉及半导体器件的设计加工领域，尤其涉及OTP器件结构及其加工方法。
技术介绍
在嵌入式非挥发性存储器领域，基于反熔丝结构的一次可编程（OneTimeProgrammable，OTP）存储器因其高稳定性、与CMOS工艺完全兼容、编程容易等优点，被广泛应用于模拟电路微调、密钥和芯片ID存储、SRAM/DRAM冗余设计、RFID等。目前，主流的反熔丝结构使用MOS管实现，请参考图1，图1是现有技术中OTP器件结构中薄栅氧低压存储器件的剖视结构示意图，该薄栅氧低压存储器件即是所述MOS管。该MOS管包括衬底101，形成在衬底上的薄栅氧化层104，形成在薄栅氧化层104上的栅极105，以及形成在栅极105一侧的衬底101中的漏极102和另一侧的衬底101中的源极103。在针对该MOS管进行编程时，将高压加在该MOS管的栅极105和漏极102，以0.18μm工艺为例，栅极105上加电压WL0=8V，漏极102上加电压BL0=0V，一段时间之后薄栅氧化层104被永久击穿。当然，若同一硅片上的其他相同MOS管未进行编程，则其包括的薄栅氧化层104未被击穿。读操作时，栅极105上WL0加VDD，漏极102上BL0接灵敏电流放大器，对于未进行编程的MOS管来说，灵敏电流放大器无法检测到有电流从栅极105流向源极102，代表存储状态“0”；对于已进行编程的MOS管来说，由于薄栅氧化层104被永久击穿，此时MOS管中存在从栅极105流向漏极102的读电流I，若灵敏电流放大器检测到该读电流I，则代表该MOS管的存储状态为“1”，这种结构中由于存在薄栅氧化层104的击穿点位于沟道上方的可能性，会有较大的漏电流I’从栅极105流向衬底101，这样大大减小了被编程单元的读电流I，使得灵敏电流放大器无法检测到该读电流I，因此影响了编程效果，降低了存储器良率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对解决现有技术中存在的问题，提供一种新型的OTP器件结构，以提升OTP器件的良率。一方面，本专利技术提供了一种OTP器件结构，该OTP器件结构包括：衬底；形成在所述衬底上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底之上的薄栅氧化层和栅极，以及在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源区和漏区，其中所述源区和所述漏区在所述衬底中相向延伸并在所述薄栅氧化层下方相接以形成源漏沟道穿通。相应地，本专利技术提供了一种OTP器件结构的加工方法，该方法包括：提供衬底，并在该衬底上预留用于形成厚栅氧高压选择器件的源漏区的第一注入区域，以及预留用于形成薄栅氧低压存储器件的源漏区的第二注入区域；提供覆盖所述衬底的掩膜层，该掩膜层同时暴露所述第一注入区域和所述第二注入区域；基于所述掩膜层对所述衬底执行用于形成厚栅氧高压选择器件源漏区的离子注入；所述离子注入作用于所述第一注入区域以形成所述厚栅氧高压选择器件的源漏区；所述离子注入还作用于所述第二注入区域以形成所述薄栅氧低压存储器件的源区和漏区，其中所述源区和所述漏区在所述衬底中形成源漏沟道穿通。另一方面，本专利技术还提供了一种OTP器件结构，该OTP器件结构包括：衬底；形成在所述衬底上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底内的掺杂阱，以及形成在所述掺杂阱之上的薄栅氧化层和栅极；所述薄栅氧低压存储器件还包括通过离子注入的方法在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源区和漏区，其中所述离子注入所选用的离子与所述掺杂阱的掺杂离子同族。本专利技术提供的OTP器件结构其包括的薄栅氧低压存储器件的源漏沟道穿通，使该薄栅氧低压存储器件的沟道与衬底之间形成反向寄生PN结，可以在对其进行读操作时有效地阻止栅极读电流流入衬底，从而解决读电流过小无法被检测的问题，进而提升了薄栅氧低压存储器件的产品良率、降低其生产成本以及减小OTP器件的面积。此外，本专利技术提供的一种OTP器件结构的加工方法用于制造本专利技术提供的OTP器件结构，该加工方法仅通过调整掩膜层形态，即可加工得到所述OTP器件结构，无需增加新的掩膜层和调整工艺流程，适应代工厂的设计需求，也利于控制所述OTP器件结构的生产成本。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是现有技术中OTP器件结构中薄栅氧低压存储器件的剖视结构示意图；图2A是根据本专利技术的OTP器件结构的一个具体实施方式的剖视结构示意图；图2B是图2A示出的OTP器件结构中薄栅氧低压存储器件进行读操作时的电路图；图3是根据本专利技术的OTP器件结构的加工方法的一个具体实施方式的流程图；图4至图7是根据图3提供的方法进行半导体加工的各个阶段的示意图；图8是根据本专利技术的OTP器件结构的另一个具体实施方式的剖视结构示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。同样，附图中示出的剖视结构示意图中各部分并未严格按照实际尺寸来进行绘制，而仅是起示意性作用。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本专利技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。请参考图2A，图2A是根据本专利技术的OTP器件结构的一个具体实施方式的剖视结构示意图，该OTP器件结构包括：衬底201；形成在所述衬底201上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底201之上的薄栅氧化层204和栅极205，以及在所述栅极205两侧的所述衬底201中形成的源区202和漏区203，其中所述源区202和所述漏区203在所述衬底201中相向延伸并在所述薄栅氧化层204下方相接以形成源漏沟道穿通。具体地，所述OTP器件结构中厚栅氧高压选择器件包括形成在所述衬底201之上的厚栅氧化层304和栅极305，以及在所述栅极305两侧的所述衬底201中形成的源区302和漏区303。衬底201包括硅衬底(例如晶片)。根据现有技术公知的设计要求(例如P型衬底或者N型衬底)，衬底201可以包括各种掺杂配置。其他实施例中衬底201还可以包括其他基本半导体，例如锗。或者，衬底201可以包括化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或者磷化铟。在本实施例中，衬底201是硅衬底。典型地，衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OTP器件结构，该OTP器件结构包括：衬底；形成在所述衬底上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底之上的薄栅氧化层和栅极，以及在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源区和漏区，其中所述源区和所述漏区在所述衬底中相向延伸并在所述薄栅氧化层下方相接以形成源漏沟道穿通。

【技术特征摘要】
1.一种OTP器件结构，该OTP器件结构包括：衬底；形成在所述衬底上的薄栅氧低压存储器件和厚栅氧高压选择器件；所述薄栅氧低压存储器件包括形成在所述衬底之上的薄栅氧化层和栅极，以及在所述栅极两侧的所述衬底中形成的源区和漏区，其中所述源区和所述漏区在所述衬底中相向延伸并在所述薄栅氧化层下方相接以形成源漏沟道穿通。2.根据权利要求1所述的OTP器件结构，其中：所述源区和漏区通过离子注入的方法形成。3.根据权利要求1所述的OTP器件结构，其中：所述薄栅氧化层的厚度小于或等于5纳米，所述栅极的栅长小于或等于350纳米，所述薄栅氧低压存储器件的工作电压上限是3.3V；所述厚栅氧高压选择器件的厚栅氧化层的厚度大于或等于所述薄栅氧化层的厚度的1.5倍，该厚栅氧高压选择器件的栅长大于或等于所述栅极的栅长的1.5倍，所述厚栅氧高压选择器件的工作电压大于或等于所述薄栅氧低压存储器件的工作电压的1.5倍。4.一种OTP器件结构的加工方法，该方法包括：提供衬底，并在该衬底上预留用于形成厚栅氧高压选择器件的源漏区的第一注入区域，以及预留用于形成薄栅氧低压存储器件的源漏区的第二注入区域；提供覆盖所述衬底的掩膜层，该掩膜层同时暴露所述第一注入区域和所述第二注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，李弦，
申请(专利权)人：创飞有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81