反熔丝编程电压的受控修改制造技术

描述了反熔丝编程电压的受控修改。在一个示例中，反熔丝电路形成在衬底上，包括反熔丝电路的栅极区。将分子注入到栅极区中以损坏栅极区的结构。电极形成在栅极区之上以将反熔丝电路连接到其它部件。

Controlled modification of anti fuse programming voltage

The controlled modification of the programmed voltage of the anti fuse is described. In one example, the anti fuse circuit is formed on the substrate, including the gate area of the anti fuse circuit. The molecule is injected into the gate area to damage the structure of the gate area. The electrode is formed above the gate area to connect the reverse fuse circuit to other components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反熔丝编程电压的受控修改
本说明书涉及半导体电子器件中的反熔丝电路，并且具体而言涉及修改这样的电路的编程电压。
技术介绍
金属熔丝和反熔丝元件用于各种不同的电子器件。一个常见的用途是在非易失性存储器阵列中。它们也用于处理器中以设置参数和寄存器值或设置代码、序列号、加密密钥以及以后不改变的其它值。除了其它技术以外，熔丝和反熔丝用于双极型、FinFET和CMOS(互补金属氧化物半导体)器件技术。作为示例，诸如PROM(可编程只读存储器)和OTPROM(一次性可编程只读存储器)之类的可编程存储器器件一般通过在存储器电路内破坏链接(经由熔丝)或创建链接(经由反熔丝)来进行编程。在PROM中，例如每个存储器位置或位单元包含熔丝和/或反熔丝，并且通过触发这两者之一来进行编程。编程通常在存储器器件的制造之后完成，并且记住特定的最终用途或应用。一旦执行常规的位单元编程，它通常就是不可逆的。常用电阻熔丝元件来实施熔丝链接，电阻熔丝元件可以是开路的或通过在适当的线路上应用不寻常地高的电流而“被烧断”。另一方面，一般利用两个导电层或端子之间的非导电材料(例如二氧化硅)的薄阻挡层来实施反熔丝链接。当足够高的电压施加在端子两端时，二氧化硅被损坏，消除了阻挡层，从而使两个端子之间有低电阻导电路径。附图说明通过示例的方式而非通过限制性的方式在附图的图中示出了实施例，其中类似的附图标记指代相似的元件。图1是根据实施例的反熔丝位单元存储器阵列的一部分的电路图。图2-12是根据实施例的具有修改的编程电压的反熔丝器件的制造阶段的第一序列的侧截面视图。图13-19是根据实施例的具有修改的编程电压的反熔丝器件的制造阶段的第二序列的侧截面视图。图20是根据实施例的并入所测试的半导体管芯的计算设备的方框图。具体实施方式反熔丝技术的一个用途是用于一次性可编程(OTP)存储器阵列。这些一般使用多晶硅熔丝、金属熔丝和氧化物反熔丝来构建。部分地由于使元件熔断所需的大电流，多晶硅和金属熔丝阵列在传统上具有比氧化物反熔丝阵列更大的占用空间。氧化物反熔丝依赖于导电电极之间的氧化物层来形成熔断元件。氧化物层可以是MOS器件中的栅极氧化物。电极可以是栅极和硅衬底。对于MOS反熔丝元件，扩散层用于源极区和漏极区，并且栅极形成在扩散层的顶部上并通过氧化物层与扩散层绝缘。编程电压击穿氧化物绝缘层。驱动器电路用于对反熔丝电路编程。编程电压越高，驱动器电路就可能越大和越昂贵。如果存在很多反熔丝电路，则编程的简易程度是反熔丝电路设计的重要因素。较低的反熔丝编程电压具有较简单的电路设计、较低的制造成本、在使用中的减少的附带损坏，以及还可以允许现场编程。相对于在电路的其余部分中使用的器件降低反熔丝元件的氧化物击穿电压的能力也有助于简化设计、降低成本并增加总电路的可靠性。反熔丝电路的编程电压取决于栅极氧化物击穿电压。不同的电路技术可能需要不同的电压。对于相同的技术节点产生，金属栅极和高K金属氧化物反熔丝电路一般比使用二氧化硅作为栅极电介质的多晶硅栅极需要更高的电压。如本文中所述的，注入过程可以用于降低高K金属栅极氧化物、常规栅极氧化物或任何其它栅极电介质材料的栅极电介质击穿电压。可以对被掩蔽的器件的其它区域应用注入，使得注入仅影响熔丝元件的高K金属栅极氧化物。这提供具有较小的成本和复杂度的较低电压反熔丝编程电路。通过穿过并进入高K金属栅极氧化物注入重分子，降低了反熔丝电路上的击穿电压。掩蔽层可以用于保护电路的其它元件。以这种方式，反熔丝元件具有较低的击穿电压，并且被保护的周围正常高K金属栅极不受影响。这个注入与改变高K栅极氧化物或反熔丝电路的基本结构相比控制起来更简单且容易。图1是反熔丝电路阵列102的一部分的简化图。阵列包括很多器件，其中大部分使用常规设计来制造。与反熔丝功能有关的一些器件被制造有具有厚栅极氧化物120的栅极(厚栅极)以处理高电压。这些器件在附图中被不同地显示，如由特殊厚栅极器件图解图例120所指示的。在所示示例中，阵列具有32个反熔丝单元104-31到104-0，虽然只示出了两个单元。可以有比所示的更多或更少的单元。阵列可以是特别针对反熔丝单元的管芯的部分，或阵列可以集成到另一系统中。每个单元104具有反熔丝开关106-31…106-0和高电压熔丝信号驱动器108-31…108-0。当接收到适当的熔丝信号时，驱动器108通过反熔丝开关106的栅极来驱动高电压以对反熔丝单元编程。通过对一些反熔丝单元而不是另一些进行编程，一序列零和一可以在整个阵列中被编程以存储识别号码、加密密钥、操作参数和其它值。阵列的单元被访问，以用于使用阵列的每列的列线路选择器110-31…110-0和阵列的每行的行线路选择器114-31…114-0进行编程。每个列选择器110耦合到高电压线路驱动器112-31…112-0以将选定线路上的高电压发送到适当的单元104。组合列选择110和行选择114，可以选择阵列的单个单元104以用于编程。如所示的，列选择器耦合到每个单元的熔丝电压驱动器的源极，并且行选择器耦合到每个单元的熔丝驱动器的栅极。当高电压施加到源极且栅极被断开时，则通过反熔丝开关106的栅极氧化物来驱动高电压以对电路编程。当驱动器电路在高电压下操作时，系统的其余部分在Vcc或Vss电压118-31…118-0上操作。这个电压施加到反熔丝单元106的栅极和源极以读取被编程到单元中的值。高电压电路用于所有反熔丝编程，并且这使用在每个单元处和也在每列的列选择上的器件。编程电压越高，对电路能够处理编程所需的高电压的要求就越高。较高的电压需要较高的成本和电路设计的较高的复杂度。降低反熔丝编程电压减小这些成本。图2-12是在用于生产具有降低的编程电压的反熔丝电路的制造序列中的一序列处理阶段的截面侧视图。图2是在用于生产具有降低的编程电压的反熔丝电路的第一制造序列中的处理阶段的第一截面侧视图。最初，使用衬底202。衬底可以是硅晶圆，其上形成很多管芯或衬底可以具有不同的尺寸并由不同的材料形成。在所示示例中，两个晶体管在衬底中作为示例形成以显示制造阶段。一般，晶体管的阵列将连同读、写和编程电路一起形成在同一衬底中。还可以在衬底中形成额外的逻辑和存储器电路。图3示出了在n阱204形成在一侧上之后的图2的衬底202。n型MOS晶体管或NMOS晶体管将形成在该侧、右侧上，而PMOS晶体管将形成在左侧上。衬底的材料形成左侧晶体管的p阱。注意，此处所述的过程不同于正常MOS器件信息。通常，PMOS晶体管将形成在n阱中，并且NMOS晶体管将形成在常规CMOS电路的p阱中，并且这个过程也可以用于反熔丝元件形成。图4示出了浅沟槽隔离(STI)区域206在n阱的任一侧上的添加。第三STI区域206形成在n阱的左侧上以限定p阱的边界。可以使用光刻法例如通过掩蔽一些区域、在被暴露区域中去除、沉积或注入材料并接着去除光致抗蚀剂掩模来添加这些区域。图5示出了具有沉积在衬底之上的常规栅极氧化物(例如SiO2和变型)208和然后沉积在栅极氧化物之上的一层多晶硅210的衬底202。使用例如干法蚀刻来图案化多晶硅层，使得层只在高k金属栅极氧化物和金属栅极稍后将处于的地方保留。氮化物间隔体212然后围绕具有在S/D(源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：在衬底上形成反熔丝电路，在衬底上形成反熔丝电路包括形成所述反熔丝电路的栅极区；将分子注入到所述栅极区中以损坏所述栅极区的结构；在所述栅极区之上形成电极以将所述反熔丝电路连接到其它部件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：在衬底上形成反熔丝电路，在衬底上形成反熔丝电路包括形成所述反熔丝电路的栅极区；将分子注入到所述栅极区中以损坏所述栅极区的结构；在所述栅极区之上形成电极以将所述反熔丝电路连接到其它部件。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括形成栅极电介质，并且其中，注入包括注入到所述栅极电介质中以损坏位于所述栅极区中的所述栅极电介质和所述栅极电介质之下的沟道。3.根据权利要求2所述的方法，其中，形成栅极电介质包括形成高K金属氧化物栅极电介质。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，损坏的所述栅极电介质包括用于所述反熔丝电路的反熔丝元件。5.根据上述权利要求中的任一项或多项所述的方法，进一步包括：在所述栅极区之上沉积第二栅极电介质和多晶硅栅极材料；对源极区和漏极区进行掺杂；以及在掺杂之后和在注入之前去除所述栅极电介质和多晶硅栅极材料。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在去除所述第一栅极电介质之后和在注入之前在所述栅极之上沉积第二栅极电介质。7.根据上述权利要求中的任一项或多项所述的方法，进一步包括：在所述栅极区之上形成栅极电介质；以及在注入之前在所述栅极区之上形成栅极材料，并且其中，注入进一步损坏所述栅极电介质的结构。8.根据权利要求1所述的方法，其中，注入包括将SiF4分子注入到所述栅极区中。9.根据上述权利要求中的任一项或多项所述的方法，其中，注入包括等离子沉浸离子注入。10.根据上述权利要求中的任一项或多项所述的方法，进一步包括：在注入之前在所述栅极区之上施加栅极金属氧化物；以及继而在注入之后在所述金属氧化物之上形成栅极金属层。11.根据权利要求10所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：X·童，W·M·哈菲兹，Z·马，P·白，CH·简，陈占平，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US