[发明专利]一种反熔丝一次性可编程存储单元

说明书

反熔丝一次性可编程存储单元包括基板，以及形成在基板上的混合选择晶体管和混合反熔丝电容器。混合选择晶体管包括形成在基板上的第一栅极介电层，其中第一栅极介电层薄于40nm，形成在基板中的第一高压结和形成在基板中的低压结。混合反熔丝电容器包括第二栅极介电层，其中第二栅极介电层薄于40nm，这使得低电压反熔丝电容器器件，形成在栅极介电层上的第二栅极，形成在基板中的第二高压结和形成在基板中的第三高电压结。

本申请要求于2020年3月12日提交美国专利局、申请号为16816537、发明名称为“Antifuse OTP structures with hybrid low-voltage devices具有混合低压器件的反熔丝OTP结构”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，具体涉及一种一次性可编程otp存储器。

背景技术

嵌入式非易失性存储器(envm)技术已经用于许多应用中，诸如后硅调谐，存储器修复，在线现场测试和安全id存储。Envm也是用于自愈应用的关键组件，其中关于时间相关故障机制(诸如电路老化)的信息必须在系统断电周期期间被保留。反熔丝一次可编程(af-otp)nvm存储器已被广泛用于标准逻辑过程中的存储器修复。

反熔丝在本机未编程状态下是不导电的，并且在被编程时变得导电，因此名称反熔丝。在集成电路中，反熔丝通常由夹在两个导体之间的薄介电层构成。为了编程反熔丝，在两个导体之间施加高电压。这导致薄介电层的物理和永久击穿以及两个导体之间的电流传导路径的形成。因此，反熔丝可以用作存储器元件。反熔丝的编程状态表示数据1和未编程状态0，反之亦然。一旦被编程，反熔丝存储器就不能恢复到未编程状态，即，它是一次性可编程存储器。即使在电源被关闭之后，反熔丝也保持导电或不导电状态，从而使数据非易失性。因此，反熔丝存储器是非易失性otp存储器。

为了提供高电压来编程反熔丝电容器，选择晶体管通常在器件中具有厚栅极介电层，并且具有高电压结。然而，由于需要更宽的沟道长度和宽度，具有高电压结的高压晶体管器件将花费更多的硅面积，并且更多的硅面积将直接与更高的成本和更低的积分密度相关。另一方面，反熔丝电容器通常用较薄的栅极介电层构建以用于更容易的编程，并且低电压结通常与其低压器件一起应用。

因此需要具有高结构简单性和高集成密度的反熔丝otp存储器单元。

发明内容

鉴于上文，本发明提供一种反熔丝otp存储器位单元，其包括反熔丝电容器和金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。Mosfet是被实现为编程或访问反熔丝电容器的选择晶体管。一种新颖的存储单元包括混合结构：用于较小硅脚印刷的低电压栅极介电层和高电压结或混合高电压和低电压结。新颖的选择晶体管包括低电压栅极介电层和低电压结或混合高电压和低电压结，或高电压结，用于高电压编程和较小硅面积两者。

在一个一般方面，本发明涉及一种反熔丝一次性可编程存储单元，其包括基板；混合选择晶体管，所述混合选择晶体管形成在所述基板上，所述混合选择晶体管包括：形成在所述基板上的第一栅极介电层，其中所述第一栅极介电层薄于40nm，所述第一栅极介电层启用低电压选择晶体管装置；形成在所述栅极介电层上的第一栅极；在所述基板中形成的第一高压结；以及形成于所述基板中的低电压结，其中所述选择晶体管的源极和漏极由所述第一高电压结和所述低电压结形成；以及在所述基板上形成的混合反熔丝电容器，所述混合反熔丝电容器包括形成在所述基板上的第二栅极电介质层，其中所述第二栅极电介质层薄于40nm，这使得能够实现低电压反熔丝电容器器件；形成在所述栅极介电层上的第二栅极；形成于所述基板中的第二高压结；以及形成于所述基板中的第三高压结，其中所述反熔丝电容器的源极和漏极分别由所述第二高电压结和所述第三高电压结形成。