场效应器件、反熔丝、随机数生成装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种场效应器件、反熔丝、随机数生成装置，场效应器件包括介质层、源端掺杂区、漏端掺杂区、栅端掺杂区以及衬底，其中，所述介质层设置在所述衬底与所述栅端掺杂区之间；所述源端掺杂区及所述漏端掺杂区设置在所述衬底上，且所述栅端掺杂区分别与所述源端掺杂区和所述漏端掺杂区形成一交叠区，所述交叠区对应有所述介质层，所述交叠区在其对应的所述介质层被击穿后呈现低阻态，从而使得可通过一个场效应器件实现基于一位随机数的反熔丝，进一步实现物理不可克隆技术，从而简化了实现结构，以及进一步缩减了晶圆面积。

【技术实现步骤摘要】
场效应器件、反熔丝、随机数生成装置
本申请实施例涉及半导体
，尤其涉及一种场效应器件、反熔丝、随机数生成装置。
技术介绍
在半导体制造过程中，利用器件在微观尺度上物理参数的随机性或制造工艺的波动来产生具有特征唯一性的产品，但是，由于这些随机特征的产生是不能被完全控制的，即使是原始的制造商也不能制造出具有同样特征的两个产品，简单描述为不可能被复制，或者物理不可克隆技术(PhysicalUnclonableFunction，简称PUF)。虽然这种不可复制或者不可克隆现象在半导体制造中会被认为是一个缺陷，但是却可以作为一个优势应用于器件唯一性的身份识别信息。随着物联网(InternetofThings，简称IoT)的快速发展，每天都有大量的不同类型的电子设备接入网络，而为每个设备提供一个唯一的、不可被复制的、不可预测的身份信息(ID)变得尤为重要，因此，信息安全成为亟待解决的技术问题。但是，对于解决信息安全的问题来说，上述物理不可克隆技术刚好可以产生具有特征唯一性的产品，使得产品具有“指纹”。根据物理不可克隆技术的类型，一般会有一种或多种激励(challenges)方法来产生响应特征(responses)，对于同类型的产品，同样的物理不可克隆技术，同样的激励(challenge)，不同的产品，因为制造它们的工艺波动是不一样的，导致这些产品的响应特征(response)也是不一样的。在信号处理方面，这些响应特征是需要被转换成电路可识别的电信号，才能被进一步应用。但是，由于响应特征是基于微小的物理随机产生的，造成响应特征之间的差别也是微小的，由此造成信号转换存在一定的困难。例如早期的基于光学系统或静态存储(StaticRAM，简称SRAM)结构的物理不可克隆技术，信号转换难度大，进一步导致实现成本较高，以及增加后处理的复杂度等问题，比如典型的需要灵敏度高的放大电路来进行数字化和额外的纠错补偿电路，而这些电路本身又是敏感于环境参数的，例如温度，电压噪声，电磁干扰，因此很大可能降低了输出结果的可靠性。为此，业界提出了基于反熔丝(anti-fuse)的物理不可克隆技术方案，但是由于一般的物理不可克隆技术至少需要三个MOSFET或是三个以上的MOSFET才能实现，由此导致物理不可克隆技术的实现结构较为复杂，进一步导致晶圆面积占用较大。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例所解决的技术问题之一在于提供一种场效应器件、反熔丝、随机数生成装置，用以克服或者缓解现有技术中技术缺陷。本申请实施例提供了一种场效应器件，包括介质层、源端掺杂区、漏端掺杂区、栅端掺杂区以及衬底，其中，所述介质层设置在所述衬底与所述栅端掺杂区之间；所述源端掺杂区及所述漏端掺杂区设置在所述衬底上，且所述栅端掺杂区与所述源端掺杂区形成第一交叠区，所述栅端掺杂区和所述漏端掺杂区形成第二交叠区，所述第一交叠区和第二交叠区分别等效形成一反熔丝电容。本申请实施例提供了一种反熔丝，其包括一个场效应器件，场效应器件的第一交叠区或第二交叠区等效形成的反熔丝电容，在第一交叠区或第二交叠区对应的所述介质层被击穿后呈现低阻态以根据所述低阻态向所述反熔丝写入一位随机数。本申请实施例提供了一种随机数生成装置，其包括一个或多个场效应器件，以生成一位或者多位随机数。本申请实施例提供的技术方案中，由于所述介质层设置在所述衬底与所述栅端掺杂区之间；所述源端掺杂区及所述漏端掺杂区设置在所述衬底上，且所述栅端掺杂区分别与所述源端掺杂区和所述漏端掺杂区形成一交叠区，所述交叠区对应有所述介质层，所述交叠区在其对应的所述介质层被击穿后呈现低阻态，从而使得可通过一个场效应器件实现反熔丝，进一步实现基于一位随机数的物理不可克隆技术，从而简化了实现结构，以及进一步缩减了晶圆面积。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1为本申请实施例一场效应器件的结构示意图；图2为本申请实施例二场效应器件在使用时的电气连接示意图；图3为图2的等效电路模型示意图；图4为第一交叠区的介质层被击穿时图3的等效电路模型示意图；图5为第二交叠区的介质层被击穿时图3的等效电路模型示意图；图6为本申请实施例三随机数生成装置的结构示意图；图7为图6所示随机数生成装置在读取状态时的等效电路示意图；图8为本申请实施例四随机数生成装置的结构示意图；图9为本申请实施例五随机数生成装置的结构示意图。具体实施方式实施本技术实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。为了使本领域的人员更好地理解本技术实施例中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术实施例保护的范围。下面结合本技术实施例附图进一步说明本技术实施例具体实现。图1为本申请实施例一场效应器件的结构示意图。如图1所示，本实施例中，以形成两个交叠区(下述第一交叠区、第二交叠区)为例，该场效应器件包括栅端掺杂区101、介质层102、源端掺杂区103、漏端掺杂区104以及衬底105，所述介质层102可以是栅氧化层，比如SiO2。其中，所述介质层102设置在所述衬底105与所述栅端掺杂区101之间；所述源端掺杂区103及所述漏端掺杂区104设置在所述衬底105上，且所述栅端掺杂区101与所述源端掺杂区103形成第一交叠区A1，所述栅端掺杂区101与所述漏端掺杂区104形成第二交叠区A2，所述第一交叠区A1和第二交叠区A2各自对应有部分所述介质层102。所述第一交叠区A1和第二交叠区A2在其对应的所述介质层102被击穿后呈现低阻态，而在所述第一交叠区A1和第二交叠区A2在其对应的所述介质层102被击穿前呈现高阻态。需要说明的是，本实施例中，高阻态、低阻态是第一交叠区、第二交叠区在被击穿前后表现出的相对状态，并非绝对限定。本实施例中，所述源端掺杂区103与所述漏端掺杂区104以所述衬底105在竖直方向上的中心线为参考呈对称关系。具体地，所述源端掺杂区103与所述漏端掺杂区104之间的对称关系包括下述中的至少一种：尺寸对称、掺杂浓度、与外部电路形成连接关系的对称。进一步地，本实施例中，理论上所述第一交叠区A1与所述第二交叠区A2呈对称关系，但是，由于制造过程中的随机性使得所述第一交叠区和第二交叠区各自对应的所述介质层102具有不同的特征参数，该特征参数又关联于形成工艺的随机性，从而使得两个交叠区中只有一个可被击穿。具体地，所述特征参数包括所述介质层102的厚度特征、致密特征、瑕疵特征中的至少一个。本实施例中，致密特征用于描述介质层102的密度大小，所述瑕疵特征用于描述介质层102的瑕疵，比如杂质，均匀性等。本实施例中，所述源端掺杂区103与所述漏端掺杂区104之间具有设定的沟道宽度。具体地，在所述场效应器件处于编程模式时，所述沟道宽度用于避免或防止所述源端掺杂区103和所述漏端掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场效应器件，其特征在于，包括介质层、源端掺杂区、漏端掺杂区、栅端掺杂区以及衬底，其中，所述介质层设置在所述衬底与所述栅端掺杂区之间；所述源端掺杂区及所述漏端掺杂区设置在所述衬底上，且所述栅端掺杂区与所述源端掺杂区形成第一交叠区，所述栅端掺杂区和所述漏端掺杂区形成第二交叠区，所述第一交叠区和第二交叠区分别等效形成一反熔丝电容。

【技术特征摘要】
1.一种场效应器件，其特征在于，包括介质层、源端掺杂区、漏端掺杂区、栅端掺杂区以及衬底，其中，所述介质层设置在所述衬底与所述栅端掺杂区之间；所述源端掺杂区及所述漏端掺杂区设置在所述衬底上，且所述栅端掺杂区与所述源端掺杂区形成第一交叠区，所述栅端掺杂区和所述漏端掺杂区形成第二交叠区，所述第一交叠区和第二交叠区分别等效形成一反熔丝电容。2.根据权利要求1所述的场效应器件，其特征在于，所述第一交叠区在其对应的所述介质层被击穿后呈现低阻态，所述第二交叠区在其对应的所述介质层未被击穿；或者，所述第二交叠区在其对应的所述介质层被击穿后呈现低阻态，所述第一交叠区在其对应的所述介质层未被击穿。3.根据权利要求2所述的场效应器件，其特征在于，所述第一交叠区在其对应的所述介质层被击穿后，降低所述第二交叠区的电场强度使其对应的所述介质层未被击穿；或者，所述第二交叠区在其对应的所述介质层被击穿后，降低所述第一交叠区的电场强度使其对应的所述介质层未被击穿。4.根据权利要求2所述的场效应器件，其特征在于，所述栅端掺杂区电连接第一电压，所述源端掺杂区电连接第二电压，所述漏端掺杂区电连接第三电压，所述衬底电连接第四电压，以控制所述第一交叠区或者第二交叠区对应的所述介质层被击穿。5.根据权利要求4所述的场效应器件，其特征在于，所述源端掺杂区通过第一开关单元电连接所述第二电压，所述漏端掺杂区通过第二开关单元电连接所述第三电压，所述栅端掺杂区通过第三开关单元电连接所述第一电压，以在控制所述第一交叠区或者第二交叠区对应的所述介质层被击穿时，使得所述第一开关单元以及第二开关单元呈现高阻态，并对应地使得所述第三开关单元呈现低阻态。6.根据权利要求5所述的场效应器件，其特征在于，所述第一开关单元为第一三极管，所述第二开关单元为第二三极管，所述第一三极管与所述第二三极管的栅端互连并第一三极管的源端和第二三极管的源端分别连接所述第二电压和第三电压，所述第一三极管和第二三极管的漏端分别连接到所述场效应器件的源端和漏端掺杂区，所述第一三极管和第二三极管的源端分别连接到地或设定的电位。7.根据权利要求6所述的场效应器件，其特征在于，所述第一三极管的漏...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运宁，沈健，王文轩，
申请(专利权)人：深圳市为通博科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广东,44