[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体装置及其制造方法，使半导体装置的性能提高。半导体装置具有SOI基板(1)和在SOI基板(1)形成的反熔丝元件(AF)。SOI基板(1)具有在支撑基板(2)的主面侧形成的p型阱区域(PW1)和在p型阱区域(PW1)上隔着BOX层(3)形成的SOI层(4)。反熔丝元件(AF)具有在SOI层(4)上隔着栅极绝缘膜(GI11)形成的栅电极(GE11)。由反熔丝元件(AF)形成存储元件，在存储元件的写入动作时，向栅电极(GE11)施加第1电位，并且向p型阱区域(PW1)施加与第1电位相同极性的第2电位。

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法，例如能够适当地应用于具有在半导体基板形成的半导体元件的半导体装置及其制造方法。

背景技术

作为具有由在半导体基板形成的半导体元件构成的存储器的半导体装置，存在具有由反熔丝元件形成的存储器单元的半导体装置。在这样的半导体装置中，向反熔丝元件的栅电极与源极/漏极区域之间施加高电压，对反熔丝元件的栅极绝缘膜进行绝缘击穿，从而向存储器单元写入数据。在该写入动作中，通过对反熔丝元件的栅极绝缘膜进行绝缘击穿，作为栅漏电流的读出电流在写入动作的前后增加。

并且，某个反熔丝元件的栅极绝缘膜的绝缘击穿仅限于一次。因此，由该反熔丝元件形成的存储器单元的写入被称为OTP(One Time Program，一次性编程)。并且，由反熔丝元件形成的存储器元件被称为OTP(One Time Programmable，一次性可编程)存储器元件，被用于ROM(Read Only Memory，只读存储器)等。

在日本特表2005-504434号公报(专利文献1)中公开了如下的技术，在具有MOS(Metal-Oxide-Semiconductor，金属氧化物半导体)数据存储元件的存储元件中，通过将MOS数据存储元件的超薄膜电介体击穿，向存储元件进行写入，通过检测在存储元件通过的电流，从存储元件进行读出。

在日本特开2009-117461号公报(专利文献2)中公开了有关反熔丝元件的如下技术，该反熔丝元件具有设于MOS晶体管的漏电极和电极之间的绝缘膜，通过对绝缘膜进行绝缘击穿，使漏电极与电极导通。

专利文献1：日本特表2005-504434号公报

专利文献2：日本特开2009-117461号公报

作为具有这种存储器单元的半导体装置，存在为了降低耗电而具有反熔丝元件的半导体装置，该反熔丝元件形成于具有在支撑基板上隔着BOX(Buried Oxide，埋入氧化物)层形成的SOI(Silicon on Insulator，绝缘体上硅)层的SOI基板上的SOI层。

在这样的半导体装置中，当伴随着写入动作而在反熔丝元件中栅极绝缘膜被绝缘击穿时，产生热载流子。例如，反熔丝元件具有与n沟道型的MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect Transistor，金属-绝缘体-半导体场效应晶体管)相似的构造，在向栅电极施加正极性的电位的情况下，所产生的作为热载流子的热空穴(hot hole)在SOI层中朝向BOX层加速。朝向BOX层加速的热空穴被注入到BOX层中，BOX层的膜质劣化，例如BOX层的绝缘性下降。因此，在读出动作时，存储器单元中的选择比特周围的非选择比特的读出电流等变动，存储器单元的数据可靠性有可能下降。

关于其它课题和新的特征，根据本说明书的记述及附图即可明了。

根据一种实施方式，半导体装置具有SOI基板和在SOI基板形成的反熔丝元件。SOI基板具有在支撑基板的主面侧形成的p型阱区域和在p型阱区域上隔着BOX层形成的SOI层。反熔丝元件具有在SOI层上隔着栅极绝缘膜形成的栅电极。由反熔丝元件形成存储元件，在存储元件的写入动作时，向栅电极施加第1电位，并且向p型阱区域施加与第1电位相同极性的第2电位。