一次性編程器件和半導(dǎo)體器件制造技術(shù)

一種一次性編程器件包括具有柵極或溝道區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管，所述柵極或溝道區(qū)包括占用面積的形狀，從而使得在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)，由于占用面積的形狀導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)或本體區(qū)和漏極區(qū)之間的p-n結(jié)的損壞，或?qū)е骂A(yù)定編程時(shí)間之后場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極絕緣的損壞。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一次性編程器件和半導(dǎo)體器件
實(shí)施例涉及非易失性存儲(chǔ)器領(lǐng)域，尤其涉及一次性編程器件和一種包括一次性編程器件陣列的半導(dǎo)體器件。
技術(shù)介紹
在許多電子應(yīng)用中，永久、安全和高度可靠地存儲(chǔ)數(shù)字信息是必要的。這一要求是來(lái)自用戶或客戶的具體需要，例如其中程序代碼由固件提供并且被存儲(chǔ)在NVM(非易失性存儲(chǔ)器)中。進(jìn)一步地，時(shí)常需要數(shù)據(jù)(例如晶片識(shí)別、客戶版本、針對(duì)模擬值調(diào)整的瀏覽數(shù)據(jù)(例如參考電壓、參考電流、開(kāi)關(guān)閾值，開(kāi)關(guān)溫度))，其可以在制造之后被一次性編程。可期望的是，該數(shù)據(jù)可能是在器件或應(yīng)用電路的測(cè)試過(guò)程期間被寫(xiě)入，而且不能再被擦除或重寫(xiě)。某些晶片上集成的非易失性存儲(chǔ)器是基于一次性編程的方法。用于在晶片上一次性編程非易失性數(shù)據(jù)的這種方法可以例如基于PROM (可編程只讀存儲(chǔ)器)、EEPROM (電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)、閃存或一次性編程器件(0ΤΡ)。不同的方法基于若干物理機(jī)制。例如，有些是基于熔化。在這種情況下，較低電阻性器件結(jié)構(gòu)通過(guò)過(guò)電流脈沖而成為斷路或高電阻性(例如多晶硅熔絲(斷路)金屬熔絲(斷路))。另一機(jī)制是基于激光熔化，其通過(guò)激光切割斷開(kāi)低電阻性連接。另外，抗熔化是這些機(jī)制中的一個(gè)。在此，高電阻性器件結(jié)構(gòu)是通過(guò)過(guò)電壓或過(guò)電流而短路或變?yōu)榈碗娮栊?例如，氧化物分解(短路)，二極管擊穿(短路))。另外，一次性編程器件可以基于EEPROM或閃存。在這種情況下，MOS晶體管(金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)的導(dǎo)電性由沉積浮動(dòng)?xùn)艠O電荷限定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一次性編程器件包括場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管。場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極或溝道區(qū)包括占用面積的形狀，從而使得在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)，因?yàn)檎加妹娣e的形狀導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)或本體區(qū)和漏極區(qū)之間的P-n結(jié)的損壞，或?qū)е骂A(yù)定編程時(shí)間之后場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極絕緣的損壞。實(shí)施例可以基于這樣的發(fā)現(xiàn)，即場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極和/或溝道區(qū)的占用面積的形狀可以被構(gòu)造為使得在溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)內(nèi)可以達(dá)到臨界電場(chǎng)。因此，場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管可以通過(guò)使用一般可用的電壓而不需要生成更高的電壓(例如，通過(guò)電荷泵)來(lái)?yè)p壞柵極絕緣或溝道區(qū)或本體區(qū)和漏極區(qū)之間的P-n結(jié)而被編程。另外，可以避免制造一次性編程器件的附加步驟，因?yàn)闁艠O的占用面積的形狀可以由也用于為晶片上其它結(jié)構(gòu)的柵極成形的掩膜來(lái)限定，并且溝道區(qū)占用面積的形狀可以由柵極的形狀和用于制造晶片上不同結(jié)構(gòu)之間的淺溝槽隔離(STI)或場(chǎng)氧化層(FOX)的掩膜的形狀來(lái)限定。因此，一次性編程器件可以用低位置需求和幾乎沒(méi)有或沒(méi)有附加的制造難度。在一些實(shí)施例中，柵極占用面積的形狀包括面向漏極的柵極的邊緣處的凹口，導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道長(zhǎng)度隨著場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道寬度而變化，使得在接近構(gòu)成最小溝道長(zhǎng)度的凹口區(qū)域的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)。獨(dú)立于凹口的精確形狀，溝道長(zhǎng)度隨著溝道寬度變化，從而使得電荷載流子傾向于采用從源極到漏極的最短路徑，導(dǎo)致最接近源極區(qū)的凹口區(qū)域中的增大的電場(chǎng)。以這種方式，由于柵極占用面積的形狀，所以可以達(dá)到臨界電場(chǎng)，并且可以不太費(fèi)力地制造一次性編程器件。還有一些實(shí)施例涉及一種一次性編程器件，所述一次性編程器件具有的場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)的占用面積的形狀包括變化的寬度，導(dǎo)致變化的溝道寬度。在該連接中，面向源極區(qū)的柵極的邊緣處的溝道區(qū)的寬度可以實(shí)施為大于達(dá)到臨界電場(chǎng)的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域的寬度。通過(guò)使溝道寬度變窄，更少的空間用于電荷載流子從源極移動(dòng)到漏極，從而在移動(dòng)到溝道區(qū)的更窄部分期間，電場(chǎng)得以增強(qiáng)。以這種方式，也可以不太費(fèi)力地制造一次性編程器件。一些實(shí)施例涉及一種一次性編程器件，所述一次性編程器件具有的場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管包括本體連接，其構(gòu)造為使得在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在柵極絕緣或溝道區(qū)或本體區(qū)和漏極區(qū)之間的P-n結(jié)被損壞之前，在源極區(qū)、漏極區(qū)和本體觸點(diǎn)之間建立的寄生雙極晶體管向總漏極電流貢獻(xiàn)至少10%。由于附加的雙極晶體管電流，損壞柵極絕緣或p-n結(jié)所需的時(shí)間可以顯著降低，導(dǎo)致低的必要編程時(shí)間(例如，通過(guò)省略輕摻雜漏極注入或暈環(huán)注入來(lái)增加本體接觸電阻)。一些實(shí)施例涉及一種一次性編程器件，包括場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管。場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管被構(gòu)造為，在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域中，達(dá)到臨界電場(chǎng)，導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)和漏極區(qū)之間的P-n結(jié)在預(yù)定編程時(shí)間之后損壞。該MOS晶體管結(jié)構(gòu)提供了這樣的可能性，即制造一次性編程器件，其通過(guò)毀壞或損壞晶體管的溝道區(qū)或本體區(qū)和漏極區(qū)之間的P-n結(jié)而被編程。以這種方式，基于這種物理原理的一次性編程器件可以省事地制造。【附圖說(shuō)明】下面僅作為示例，并參考附圖，對(duì)裝置和/或方法的一些實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1A示出一次性編程器件的示意性俯視圖；圖1B示出一次性編程器件的示意性橫截面圖；圖2示出一次性編程器件的示意性三維圖；圖3示出一次性編程器件的示意性俯視圖；圖4示出另一個(gè)一次性編程器件的示意性俯視圖；圖5示出表示一次性編程器件電氣特性的示意圖；圖6示出一次性編程器件的示意性橫截面圖；圖7示出半導(dǎo)體器件的示意性俯視圖；以及圖8示出制造一次性編程器件的方法的流程圖。【具體實(shí)施方式】現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述各個(gè)示例實(shí)施例，其中示出了一些示例實(shí)施例。在圖中，為了清楚起見(jiàn)，線、層和/或區(qū)域的厚度可以放大。因此，雖然示例實(shí)施例能夠具有各種修改和可替換的形式，但是實(shí)施例是通過(guò)附圖中的實(shí)例示出，并且將在這里詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解的是，沒(méi)有意圖將示例實(shí)施例限制為所公開(kāi)的特定形式，相反，示例實(shí)施例將覆蓋本專利技術(shù)范圍內(nèi)的所有修改、等同形式和替代形式。在附圖的說(shuō)明中，相同的標(biāo)記表示相同或相似的元件。將理解，當(dāng)元件被稱為“連接”或“耦合”到另一個(gè)元件時(shí)，其可以直接連接或耦合到其它元件或者可以存在中間元件。與之對(duì)照，當(dāng)元件被稱為“直接連接”或“直接耦合”到另一元件時(shí)，則不存在中間元件。用于描述元件之間關(guān)系的其它詞語(yǔ)應(yīng)當(dāng)以類似的方式來(lái)解釋(例如，“之間”相對(duì)于“之間直接”，“相鄰”相對(duì)于“直接相鄰”等)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)僅為了描述特定實(shí)施例，而不意圖限制示例實(shí)施例。如這里所使用的單數(shù)形式“一” “一個(gè)”和“所述”旨在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還將理解，術(shù)語(yǔ)“包括” “包括了” “包含”和/或“包含了”當(dāng)使用在這里時(shí)，表示存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組。除非另外定義，本文使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與示例實(shí)施例所屬的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常理解相同的意思。還將理解，術(shù)語(yǔ)，例如常用詞典中定義的那些術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域的上下文中含義相一致的含義，而不應(yīng)被解釋為理想化的或過(guò)度正式的意義，除非在這里作清楚的限定。圖1A和IB示出了根據(jù)實(shí)施例的一次性編程器件100的示意性俯視圖和橫截面圖。一次性編程期間100包括場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管。該場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管包括柵極110或溝道區(qū)140，其具有占用面積的形本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種一次性編程器件，包括場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極或溝道區(qū)包括如下占用面積的形狀，由于所述占用面積的形狀使得在所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)，導(dǎo)致預(yù)定編程時(shí)間之后所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極絕緣的損壞，或?qū)е滤鰣?chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的所述溝道區(qū)或所述本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間的p?n結(jié)的損壞。

【技術(shù)特征摘要】
2013.02.21 US 13/772,4091.一種一次性編程器件，包括場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極或溝道區(qū)包括如下占用面積的形狀，由于所述占用面積的形狀使得在所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)下，在所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道區(qū)、本體區(qū)或漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)，導(dǎo)致預(yù)定編程時(shí)間之后所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的柵極絕緣的損壞，或?qū)е滤鰣?chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的所述溝道區(qū)或所述本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間的p-n結(jié)的損壞。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述柵極的所述占用面積的所述形狀包括在所述柵極的面向所述漏極區(qū)的邊緣處的凹口，導(dǎo)致所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道長(zhǎng)度隨著所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的溝道寬度而變化，從而使得在接近于構(gòu)成最小溝道長(zhǎng)度的所述凹口的區(qū)域的所述溝道區(qū)、所述本體區(qū)或所述漏極區(qū)的區(qū)域內(nèi)達(dá)到臨界電場(chǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次性編程器件，其中所述凹口包括楔形形狀、三角形形狀、矩形形狀、正方形形狀、針狀形狀、多邊形形狀、半圓形形狀或圓形形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一次性編程器件，其中所述柵極的所述占用面積限定位于所述溝道區(qū)上方的所述柵極的區(qū)域，其通過(guò)所述柵極絕緣與所述溝道區(qū)絕緣，其中所述柵極的所述占用面積包括除了所述柵極的面向所述漏極區(qū)的所述邊緣處的所述凹口之外的基本上矩形或方形的形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述溝道區(qū)的所述占用面積包括變化的寬度，導(dǎo)致變化的溝道寬度，其中所述柵極的面向所述源極區(qū)的邊緣處的所述溝道區(qū)的寬度大于達(dá)到所述臨界電場(chǎng)的所述溝道區(qū)或所述本體區(qū)的區(qū)域的寬度。6.根據(jù)權(quán)利 要求5所述的一次性編程器件，其中所述溝道區(qū)的寬度包括漏斗形，從所述柵極的面對(duì)所述源極區(qū)的所述邊緣向達(dá)到所述臨界電場(chǎng)的所述溝道區(qū)、所述本體區(qū)或所述漏極區(qū)的所述區(qū)域逐漸變細(xì)成漏斗形。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管被構(gòu)造為使得處于導(dǎo)通狀態(tài)下至少經(jīng)過(guò)所述預(yù)定編程時(shí)間之后的截止?fàn)顟B(tài)漏極電流比所述預(yù)定編程時(shí)間之前的截止?fàn)顟B(tài)漏極電流高至少100倍。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管包括: 包括第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)； 包括所述第一導(dǎo)電類型的所述漏極區(qū)； 布置在所述源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的所述溝道區(qū)，以及包括第二導(dǎo)電類型的本體區(qū)，從而使得P-n結(jié)形成在所述本體區(qū)與所述源極區(qū)之間以及所述本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間；以及 布置在所述溝道區(qū)頂部上的柵極，其中所述柵極通過(guò)所述柵極與所述溝道區(qū)之間的柵極絕緣而與所述溝道區(qū)電絕緣。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一次性編程器件，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管被制造在包括所述第二導(dǎo)電類型的井內(nèi)，從而在所述井周圍的半導(dǎo)體形成P-n結(jié)，其中所述井形成了所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的所述本體區(qū)，其中所述井是電浮動(dòng)的，導(dǎo)致相比于連接到限定的電勢(shì)的類似井的高本體電阻。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的本體連接被構(gòu)造為使得在所述溝道區(qū)或所述本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間的所述柵極絕緣或所述P-n結(jié)被損壞之前，在所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管的所述導(dǎo)通狀態(tài)下，在源極區(qū)、所述漏極區(qū)和它們之間的所述本體區(qū)之間形成的寄生雙極晶體管貢獻(xiàn)至少10%的總漏極電流。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一次性編程器件，其中所述一次性編程器件的所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管和提供穩(wěn)定晶體管功能的標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管被制造在共同的半導(dǎo)體晶片上，其中所述一次性編程器件的所述場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體管被構(gòu)造為通過(guò)將對(duì)于操作所述標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)效應(yīng)半導(dǎo)體晶體可用的至高最...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H·羅斯雷內(nèi)爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：德國(guó);DE