一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)至少包括：溝道區(qū)；P型區(qū)及N型區(qū)，分別連接于所述溝道區(qū)的兩端；柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)表面，其中，所述溝道區(qū)的導(dǎo)電類型可以是P型或者N型。本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)相比于現(xiàn)有的MOS結(jié)構(gòu)反熔絲結(jié)構(gòu)，去除了淺摻雜漏區(qū)域LDD，降低了器件的寄生電容；本發(fā)明采用柵控二極管結(jié)構(gòu)的反熔絲，降低了導(dǎo)通時(shí)柵極所需添加的電壓，提高了器件的性能并保證了器件的穩(wěn)定性，降低器件失效的幾率；本發(fā)明工藝與現(xiàn)有的MOS工藝兼容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不增加器件成本，適用使用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制作方法，特別是涉及一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]非揮發(fā)性存儲(chǔ)器元件由于具有使存入的數(shù)據(jù)在斷電后也不會(huì)消失的優(yōu)點(diǎn)，所以已成為個(gè)人電腦和電子設(shè)備所廣泛采用的一種存儲(chǔ)器元件。一般而言，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器可以細(xì)分為可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable ROM, EPROM)、電子式可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器(Electrically Erasable Programmable ROM, EEPROM)、掩模式只讀存儲(chǔ)器(Mask ROM)、單次可編程的只讀存儲(chǔ)器(One Time Programmable ROM,0TPR0M)等。
[0003]對(duì)于可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器與電子式可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器而言，由于可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器與電子式可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器具有寫(xiě)入與抹除的功能，而為實(shí)際應(yīng)用的較佳選擇。但是，相對(duì)的可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器與電子式可抹除可編程的只讀存儲(chǔ)器的制作工藝較為復(fù)雜且會(huì)使成本提高。
[0004]對(duì)于掩模式只讀存儲(chǔ)器而言，雖然掩模式只讀存儲(chǔ)器的制作工藝簡(jiǎn)單、成本較低，但是需以光掩模定義欲寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，因此在使用上限制較多。
[0005]對(duì)于單次可編程的只讀存儲(chǔ)器而言，由于可在存儲(chǔ)器離開(kāi)工廠后才寫(xiě)入數(shù)據(jù)，亦即可依照存儲(chǔ)器配置的環(huán)境由使用者寫(xiě)入數(shù)據(jù)，因此單次可編程的只讀存儲(chǔ)器在使用上較掩模式只讀存儲(chǔ)器更為方便。近年來(lái)在半導(dǎo)體集成電路裝置中，單次可編程的只讀存儲(chǔ)器成為不可欠缺的元件。
[0006]反熔絲編程技術(shù)也稱熔通編程技術(shù)，這類器件是用反熔絲作為開(kāi)關(guān)元件。這些開(kāi)關(guān)元件在未編程時(shí)處于開(kāi)路狀態(tài)，編程時(shí)，在需要連接處的反熔絲開(kāi)關(guān)元件兩端加上編程電壓，反熔絲將由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，?shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的連接，編程后器件內(nèi)的反熔絲模式?jīng)Q定了相應(yīng)器件的邏輯功能。
[0007]然而，隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，業(yè)界莫不以制作出速度更快、尺寸更小的產(chǎn)品為目標(biāo)，因此對(duì)反熔絲器件的性能要求必然會(huì)越來(lái)越高?，F(xiàn)有的反熔絲器件結(jié)構(gòu)通常采用如圖1?圖2的NMOS管結(jié)構(gòu)或PMOS管結(jié)構(gòu)，這兩種MOS結(jié)構(gòu)的反熔絲中，還具有淺摻雜漏區(qū)域，這中淺摻雜漏結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生寄生電容，會(huì)大大降低影響反熔絲的性能。圖3?圖4為一種對(duì)以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)后的反熔絲結(jié)構(gòu)，其去除了淺摻雜漏區(qū)域LDD，可以有效的降低提高反熔絲的寄生電容。然而，這種以上結(jié)構(gòu)的反熔絲器件，由于去除了淺摻雜漏區(qū)域LDD，其溝道電阻相比于具有LDD的MOS結(jié)構(gòu)要高，在編程時(shí)，為了使高阻變成低阻，需要在柵極添加較大的電壓，容易導(dǎo)致柵氧層等部位的擊穿，從而使器件失效。
[0008]鑒于以上所述，提供一種有效解決上述問(wèn)題的新型的反熔絲器件結(jié)構(gòu)及其制作方法實(shí)屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的各種問(wèn)題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，至少包括:
[0011]溝道區(qū)；
[0012]P型區(qū)及N型區(qū)，分別連接于所述溝道區(qū)的兩端；
[0013]柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)表面。
[0014]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述P型區(qū)的摻雜離子為硼或銦，離子摻雜濃度為lel7/cm3?lel9/cm3，所述N型區(qū)的摻雜離子為磷或砷，離子慘雜濃度為lel7/cm3?lel9/cm3。
[0015]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述溝道區(qū)的導(dǎo)電類型為P型或N型，離子摻雜濃度為lel3/cm3?lel5/cm3。
[0016]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)或N型區(qū)電性連接。
[0017]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述柵極結(jié)構(gòu)至少包括制作于所述溝道區(qū)表面的柵氧層、及結(jié)合于所述柵氧層表面的電極層以及結(jié)合于所述柵氧層及電極層兩側(cè)的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0018]進(jìn)一步地，所述電極層的材料為多晶硅，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)的材料為S12或Si3N4。
[0019]本發(fā)明還提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0020]I)提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底中通過(guò)離子注入工藝形成阱區(qū)；
[0021]2)于所述阱區(qū)表面制作柵極結(jié)構(gòu)；
[0022]3)采用離子注入工藝以及退火工藝分別于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)下方的阱區(qū)中形成N型區(qū)及P型區(qū)。
[0023]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟I)所述的阱區(qū)為P型阱區(qū)或N型阱區(qū)，離子注入的劑量為lel3/cm3?lel5/cm3。
[0024]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)中，N型區(qū)離子注入的劑量為lel7/cm3?lel9/cm3，P型區(qū)離子注入的劑量為Ie 17/cm3?lel9/cm3，退火工藝的溫度為600?900°C。
[0025]作為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，還包括步驟4)，通過(guò)金屬互連工藝將所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)或N型區(qū)互連。
[0026]如上所述，本發(fā)明提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)至少包括:溝道區(qū)；P型區(qū)及N型區(qū)，分別連接于所述溝道區(qū)的兩端；柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)表面，其中，所述溝道區(qū)的導(dǎo)電類型可以是P型或者N型。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)相比于現(xiàn)有的MOS結(jié)構(gòu)反熔絲結(jié)構(gòu)，去除了淺摻雜漏區(qū)域LDD，降低了器件的寄生電容；本發(fā)明采用柵控二極管結(jié)構(gòu)的反熔絲，降低了導(dǎo)通時(shí)柵極所需添加的電壓，提高了器件的性能并保證了器件的穩(wěn)定性，降低器件失效的幾率；本發(fā)明工藝與現(xiàn)有的MOS工藝兼容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不增加器件成本，適用使用于工業(yè)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1?圖2顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的一種MOS結(jié)構(gòu)反熔絲元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖3?圖4顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種MOS結(jié)構(gòu)反熔絲元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5?圖7顯示為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖8顯示為本發(fā)明的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法的步驟流程示意圖。
[0031]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0032]101溝道區(qū)
[0033]102N 型區(qū)
[0034]103P 型區(qū)
[0035]104柵氧層
[0036]105電極層
[0037]106側(cè)墻結(jié)構(gòu)
[0038]Sll ?S14步驟

【具體實(shí)施方式】
[0039]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0040]請(qǐng)參閱5?圖8。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0041]如圖5?圖7所示，本實(shí)施例提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，至少包括:
[0042]溝道區(qū)101 ；
[0043]P型區(qū)103及N型區(qū)102，分別連接于所述溝道區(qū)101的兩端；
[0044]柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)101表面。
[0045]其中，所述N型區(qū)102作為所述柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的陰極，所述P型區(qū)103作為所述柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極。
[0046]作為示例，所述P型區(qū)103的摻雜離子為硼或銦，離子摻雜濃度為lel7/cm3?lel9/cm3，所述N型區(qū)102的摻雜離子為磷或砷，離子摻雜濃度為Ie 17/cm3?lel9/cm3。
[0047]作為示例，在一種具體的實(shí)施過(guò)程中，所述溝道區(qū)101的導(dǎo)電類型為P型，其摻雜的離子可以為硼或銦等。
[0048]當(dāng)然，在另一種具體的實(shí)施過(guò)程中，所述溝道區(qū)101的導(dǎo)電類型也可以為N型，其摻雜的離子可以為磷或砷等。
[0049]作為示例，所述溝道區(qū)101的離子摻雜濃度為lel3/cm3?lel5/cm3。
[0050]為了使后續(xù)器件的編程變得簡(jiǎn)單及方便，在一種具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖7所示，所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)103電性連接。
[0051]當(dāng)然，在另一種具體的實(shí)施過(guò)程中，如圖6所示，也可以將所述柵極結(jié)構(gòu)與所述N型區(qū)102電性連接。
[0052]作為示例，所述柵極結(jié)構(gòu)至少包括制作于所述溝道區(qū)101表面的柵氧層104、及結(jié)合于所述柵氧層104表面的電極層105以及結(jié)合于所述柵氧層104及電極層105兩側(cè)的側(cè)墻結(jié)構(gòu)106。
[0053]作為示例，所述電極層105的材料為多晶硅，當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述電極層105的材料也可以為如金屬等導(dǎo)電材料。
[0054]作為示例，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)106的材料為S12或Si3N4,當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)106的材料也可以是預(yù)期的其它材料。
[0055]如圖8所示，本實(shí)施例還提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:
[0056]如圖8所示，首先進(jìn)行步驟I) S11，提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底中通過(guò)離子注入工藝形成阱區(qū)。
[0057]作為示例，所述的阱區(qū)為硼或銦摻雜的P型阱區(qū)或磷或砷摻雜的N型阱區(qū)，離子注入的劑量為lel3/cm3?lel5/cm3。
[0058]如圖8所示，然后進(jìn)行步驟2) S12，于所述阱區(qū)表面制作柵極結(jié)構(gòu)。
[0059]作為示例，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵氧層、多晶硅層及側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
[0060]如圖8所示，最后進(jìn)行步驟3)S13，采用離子注入工藝以及退火工藝分別于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)下方的阱區(qū)中形成N型區(qū)及P型區(qū)。
[0061]作為示例，步驟3) S13中，N型區(qū)離子注入的劑量為lel7/cm3?lel9/cm3，P型區(qū)離子注入的劑量為lel7/cm3?lel9/cm3，退火工藝的溫度為600?900°C。
[0062]作為示例，步驟3)S13完成后還包括步驟4)S14，通過(guò)金屬互連工藝將所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)或N型區(qū)互連。
[0063]綜上所述，本發(fā)明提供一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)及其制作方法，所述柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)至少包括:溝道區(qū)101 ;P型區(qū)103及N型區(qū)102，分別連接于所述溝道區(qū)101的兩端；柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)101表面，其中，所述溝道區(qū)101的導(dǎo)電類型可以是P型或者N型。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)相比于現(xiàn)有的MOS結(jié)構(gòu)反熔絲結(jié)構(gòu)，去除了淺摻雜漏區(qū)域LDD，降低了器件的寄生電容；本發(fā)明采用柵控二極管結(jié)構(gòu)的反熔絲，降低了導(dǎo)通時(shí)柵極所需添加的電壓，提高了器件的性能并保證了器件的穩(wěn)定性，降低器件失效的幾率；本發(fā)明工藝與現(xiàn)有的MOS工藝兼容，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不增加器件成本，適用使用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0064]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少包括: 溝道區(qū)； P型區(qū)及N型區(qū)，分別連接于所述溝道區(qū)的兩端； 柵極結(jié)構(gòu)，制作于所述溝道區(qū)表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述P型區(qū)的摻雜離子為硼或銦，離子摻雜濃度為lel7/cm3?lel9/cm3，所述N型區(qū)的摻雜離子為磷或砷，離子摻雜濃度為Ie 17/cm3?Ie 19/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述溝道區(qū)的導(dǎo)電類型為P型或N型，離子摻雜濃度為lel3/cm3?lel5/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)或N型區(qū)電性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述柵極結(jié)構(gòu)至少包括制作于所述溝道區(qū)表面的柵氧層、及結(jié)合于所述柵氧層表面的電極層以及結(jié)合于所述柵氧層及電極層兩側(cè)的側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電極層的材料為多晶硅，所述側(cè)墻結(jié)構(gòu)的材料為S12或Si3N4。
7.—種柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體襯底中通過(guò)離子注入工藝形成阱區(qū)； 2)于所述阱區(qū)表面制作柵極結(jié)構(gòu)； 3)采用離子注入工藝以及退火工藝分別于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)下方的阱區(qū)中形成N型區(qū)及P型區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟I)所述的阱區(qū)為P型阱區(qū)或N型阱區(qū)，離子注入的劑量為lel3/cm3?lel5/cm3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:步驟3)中，N型區(qū)離子注入的劑量為lel7/cm3?lel9/cm3，P型區(qū)離子注入的劑量為lel7/cm3?lel9/cm3，退火工藝的溫度為600?900°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柵控二極管反熔絲單元結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于:還包括步驟4)，通過(guò)金屬互連工藝將所述柵極結(jié)構(gòu)與所述P型區(qū)或N型區(qū)互連。
【文檔編號(hào)】H01L21/8229GK104347629SQ201310313550
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】廖淼 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司