[发明专利]OTP存储器及其操作方法、工艺方法

说明书

本发明涉及一种OTP存储器及其操作方法、工艺方法。所述OTP存储器中，OTP存储单元的源端Ldd区和源区之间形成PN结，该PN结在对所述OTP存储单元编程时被击穿，能够实现一次性编程功能，而且电路布局简洁，有助于缩小芯片面积，降低成本。所述工艺方法在半导体基底表面区域同步形成所述OTP存储器的OTP存储单元以及MOS晶体管，降低了OTP存储器的制作难度，成本低，便于量产。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及OTP存储器及其操作方法、工艺方法。

背景技术

一次性编程(One Time Programmable，OTP)存储技术已在后硅验证、存储器修复、在线现场试验和安全信息存储等场合被采用，例如在存储器修复时，缺陷地址可以记录在OTP存储元件中，当外部提供的地址是缺陷地址时，半导体电路可以通过访问冗余存储单元而不是缺陷单元实现修复。再例如，为了解决物联网设备可能出现的信息泄密、非法访问或恶意软件攻击等安全问题，可以采用OTP存储元件存储信息以防止被再次编程。

常用的OTP存储元件采用反熔丝机理进行编程，反熔丝在本机未编程状态下不导电，而在被编程后变得导电。目前集成电路中，反熔丝通常由两个导体及夹在其之间的薄介电层构成，在编程时，在两个导体之间施加高电压，使介电层被击穿；还有一种反熔丝是在多晶硅中通过掺杂形成PN结，在编程时，PN结被反向电压击穿。

但是，目前的OTP存储元件需采用复杂的布局和电路，导致存在芯片整体面积较大以及成本较高的问题。

发明内容

本发明提供一种OTP存储器，相较于现有OTP存储元件，所述OTP存储器中的OTP存储单元的电路布局有助于缩小芯片面积，降低成本。本发明另外提供一种OTP存储器的操作方法和一种用于形成所述OTP存储器的工艺方法。

一方面，本发明提供一种OTP存储器，所述OTP存储器包括至少一个OTP存储单元，所述OTP存储单元包括：

源区、漏区和沟道区，形成于一半导体基底中的第一掺杂类型区域，所述源区具有第一掺杂类型，所述漏区具有第二掺杂类型，所述沟道区位于所述源区和漏区之间；

具有第二掺杂类型的源端Ldd区和漏端Ldd区，分别位于所述沟道区的两端且分别邻接所述源区和漏区，其中，所述源端Ldd区和所述源区之间形成PN结；以及

栅极氧化层和栅极，堆叠形成于所述沟道区上。

可选的，所述OTP存储器中，多个所述OTP存储单元构成OTP存储单元阵列，并且，多个所述OTP存储单元的所述栅极连接形成多条字线。

可选的，所述OTP存储单元阵列包括至少一对镜像设置的所述OTP存储单元，每对镜像设置的所述OTP存储单元共用所述源区。

可选的，所述OTP存储器还包括：

层间介质层，所述层间介质层覆盖各所述OTP存储单元；以及

多条位线，位于所述层间介质层上，多条所述位线通过贯穿所述层间介质层的接触插塞与各所述OTP存储单元的漏区连接。

一方面，本发明提供上述OTP存储器的操作方法，包括对上述OTP存储器中的OTP存储单元进行一次性编程操作，所述一次性编程操作包括：

设置所述OTP存储单元的源区接地，漏区电压大于所述PN结的击穿电压，栅极电压大于阈值电压；其中，所述漏区电压通过所述沟道区耦合至所述源端Ldd区，使所述PN结被反向击穿。

可选的，还包括对所述OTP存储单元进行读取操作，所述读取操作包括：