[发明专利]采用PMOS反熔断机制的一次可编程存储单元

说明书

本发明公开了一种采用PMOS反熔断机制的一次可编程存储单元，包括形成于衬底上的反熔断单元和选择晶体管；反熔断单元包括编程栅极、编程栅极绝缘介电层及位于编程栅极的相对两侧的衬底中的第二掺杂区和浅沟槽隔离结构；编程栅极绝缘介电层下方的衬底中形成有第一掺杂区；编程栅极、编程栅极绝缘介电层与第二掺杂区构成一电容器；选择晶体管包括选择栅极、选择栅极绝缘介电层及位于选择栅极的相对两侧的衬底中的第二掺杂区和第三掺杂区，第二掺杂区和第三掺杂区均为P型掺杂。本发明的存储单元结合PMOS工艺实现，存储特性在编程前后体现出不同的高低阻态，从而形成所需的存储基本功能，扩展了存储器件类型，可以满足一次性可编程存储器产品的应用需求。

技术领域

本发明属于微电子及半导体集成电路制造领域，具体涉及一种采用PMOS反熔断机制的一次可编程存储单元。

背景技术

作为存储器的一种，非易失性存储器即使在其电源供应中断后也能保持所储存的数据。非易失性存储器分为只读存储器(read only memory，简称ROM)、一次可编程存储器(one time programmable memory，简称OTP memory)和可重写存储器件。此外，随着半导体存储技术的成熟，非易失性存储器已可以整合至与互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，简称CMOS)元件相容的制作工艺中加以制造。

一次可编程存储单元(One Time Programmable Cell)常用于重要信息存储且信息不可被更改的存储器产品中。较为常见的一次可编程存储器(OTP memory)为电致熔断型存储器(E-fuse)和反熔断型存储器(Anti-fuse)两大类。其中，电致熔断型存储器(E-fusememory)的存储单元在被编程之前都是短路的，并且在编程之后形成开路，而反熔断型存储器(Anti-fuse memory)的存储单元则是在编程前为等效断路(open)，编程之后存储单元为一定阻值的等效通路。

结合成熟的金属氧化物半导体CMOS制程技术，具有反熔断(Anti-fuse)机制的一次可编程(OTP)存储单元非常适合在CMOS工艺中去实现，目前常见的反熔断型存储单元是包含N型器件(NMOS)的存储单元，剖面图如图2所示，等效电路如图1所示，其原理如下：

如图2所示，衬底202上形成有选择晶体管(Select transistor)和反熔断结构，所述选择晶体管由栅极Gate 216、氧化层Oxide214和n+掺杂区210构成，反熔断结构为栅极Gate230、氧化层Oxide228和n+掺杂区210之间形成的等效电容(此存储部分可视为MOS，金属-氧化物-半导体结构)，n+掺杂区210为MOS与选择晶体管共用的掺杂区，且该掺杂区在选择晶体管中为漏/源极Drain/Source，选择晶体管下方形成有阱区218，反熔断结构下方形成有掺杂部分226，n+掺杂区210位于阱区218和掺杂部分226之间。

如图1、图2所示，所述存储单元在编程前，反熔断结构等效为一个电容(呈open断路状态)，当偏压大到击穿这层栅极230-氧绝缘介电质层(氧化层Oxide228)时，等效电容转化为一个等效电阻(形成通路电流，也可视为电容两端已形成某种低阻抗程度的短路，为编程后状态)，这种具备高低阻态电性的存储单元即实现了存储器产品的基本功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用PMOS反熔断机制的一次可编程存储单元，可以结合CMOS工艺加以实现，拓展存储器件的类型。

为解决上述技术问题，本发明提供的采用PMOS反熔断机制的一次可编程存储单元，包括反熔断单元和选择晶体管，所述反熔断单元和选择晶体管均形成于衬底上，所述衬底中形成有绝缘层和N型深掺杂阱区，所述绝缘层位于N型深掺杂阱区上；