只读存储器的单元阵列及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种只读存储器的单元阵列及其形成方法，形成方法包括：提供一半导体衬底，半导体衬底上形成了各存储单元的栅极结构和位于栅极结构两侧的侧墙结构后，采用自对准重掺杂离子注入工艺在栅极结构的两侧的半导体衬底中形成具有相同或不同的离子掺杂类型的源极结构和漏极结构；当源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型时，该存储单元所存储的信息为“1”；当源极结构和漏极结构具有不同的离子掺杂类型时，该存储单元所存储的信息为“0”。本发明专利技术在编程时无需额外的注入掩膜，工艺步骤简单，存储单元面积小，且存储有信息“0”的存储单元和与存储有信息“1”的存储单元在物理结构上并无差别，难以被反向工程所识别破解，安全性更高。

【技术实现步骤摘要】
只读存储器的单元阵列及其形成方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造
，尤其是涉及一种只读存储器的单元阵列及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，对于高容量的半导体存储装置需求的日益增加，半导体器件的存储速度也不断的提高，可编程只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)为一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器，其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中，资料并且不会因为电源关闭而消失；由于其具有更加稳定的特性而在系统级芯片(SystemonaChip，SOC)中得到广泛的应用，被用作密码存储器。可编程只读存储器可以根据其编程方式的不同，大致分为如下几种类型：通孔(Via)型只读存储器、扩散层(diffusionlayer)型只读存储器和掩模(mask)型只读存储器。只读存储器器件是由多个存储单元结构组成的，每个存储单元结构都具有原始状态和编程状态以分别表示“0”或“1”，这两种状态是由结构的差别体现的。逻辑的“0”和“1”具体由哪种状态表示取决于应用电路的设计。具体的，只读存储器所需存储的内容能由用户自己定制，然后通过集成电路制造过程中的相关工艺来实现满足用户需要的ROM编程。而目前现有的编程工艺，对于通孔型只读存储器和扩散层型只读存储器在经过编程工艺后，其自身的物理结构对应与其未编程时的物理结构相比有着本质上的不同，因此，该通孔型只读存储器和扩散层型只读存储器容易被反向工程所识别破解。对于掩模型只读存储器，现有的编程工艺通常通过一个额外的掩膜来形成，通过所述掩膜，可以提供不同电流下的存储。由此可知，虽然现有技术中具有实现编程掩模型只读存储器的逻辑方法和手段，但是所述方法需要增加额外的掩膜层，不仅使得制造工序繁琐，而且使得工艺成本增加，因此需要对上述器件及方法进行改进，以便简化工艺降低成本，同时提高器件效率，且不易被反向工程所识别破解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种只读存储器的单元阵列及其形成方法，以解决现有技术中只读存储器所存储的内容容易被反向工程所识别并破解，以及现有编程工艺制造工序繁琐，且增加了工艺成本的问题。为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种只读存储器的单元阵列，包括：形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底，所述浅沟槽隔离结构定义出至少一个有源区。每个所述有源区内形成有多个存储单元。每一所述存储单元包括：栅极结构，分别位于所述栅极结构两侧的所述半导体衬底中的源极结构和漏极结构；相邻的两个所述存储单元共用一个所述漏极结构。每一所述存储单元的原始状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”。每一所述存储单元的编程状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。优选地，每一所述存储单元为CMOS存储单元，此时每一所述存储单元可以存储两位信息。每一所述CMOS存储单元包括：NMOS存储子单元和PMOS存储子单元；每一NMOS存储子单元还包括：NMOS栅极结构，分别位于所述NMOS栅极结构两侧的所述半导体衬底中的NMOS源极结构和NMOS漏极结构。每一所述NMOS存储子单元的原始状态为其NMOS源极结构和NMOS漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”。每一所述NMOS存储子单元的编程状态为其NMOS源极结构和NMOS漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。每一PMOS存储子单元还包括：PMOS栅极结构，分别位于所述PMOS栅极结构两侧的所述半导体衬底中的PMOS源极结构和PMOS漏极结构。每一所述PMOS存储子单元的原始状态为其PMOS源极结构和PMOS漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”。每一所述PMOS存储子单元的编程状态为其PMOS源极结构和PMOS漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。进一步的，所述NMOS存储子单元所存储的信息为“1”时，所述NMOS存储子单元的NMOS源极结构和NMOS漏极结构的离子掺杂类型为N型。所述NMOS存储子单元所存储的信息为“0”时，所述NMOS存储子单元的NMOS源极结构和NMOS漏极结构中的一个离子掺杂类型为N型，另一个为P型。进一步的，所述PMOS存储子单元所存储的信息为“1”时，所述PMOS存储子单元的PMOS源极结构和PMOS漏极结构的离子掺杂类型为P型。所述PMOS存储子单元所存储的信息为“0”时，所述PMOS存储子单元的PMOS源极结构和PMOS漏极结构中的一个离子掺杂类型为P型，另一个为N型。进一步的，多个沿第一方向延伸且沿第二方向排列的字线、多个沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排列的源线、多个沿所述第一方向排列且沿所述第二方向延伸的位线，以及多个漏极接触孔、栅极接触孔和源极接触孔。位于同一所述有源区中的所述存储单元沿所述第一方向排列成列，且同一列中的每一所述存储单元的所述漏极结构都通过所述漏极接触孔连接到相对应的同一个所述位线。同一列中的每一所述存储单元的所述栅极结构都通过所述栅极接触孔连接到相对应的同一个所述字线。同一列中的每一所述存储单元的所述源极结构都通过所述源极接触孔连接到相对应的同一个所述源线。进一步的，对于各相邻的所述存储单元的结构关系有：当前所述存储单元和前一个所述存储单元共用同一个漏极结构。当前所述存储单元的所述漏极结构和前一个所述存储单元的所述漏极结构都通过同一所述漏极接触孔连接到所对应的所述位线。当前所述存储单元的所述源极结构和下一个所述存储单元的所述源极结构相接触，当前所述存储单元的所述源极结构和下一个所述存储单元的所述源极结构都通过同一个所述源极接触孔连接到所对应的所述源线。每一所述存储单元的所述栅极结构通过一个所述栅极接触孔连接到对应的字线。另一方面，一种如上文所述的只读存储器的单元阵列的形成方法，包括：提供一形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底，所述浅沟槽隔离结构定义出至少一个有源区。每个所述有源区内形成有多个存储单元。形成所述存储单元的步骤包括：在所述半导体衬底的全局表面上依次形成栅介质层和多晶硅层；刻蚀所述多晶硅层和栅介质层，以形成栅介质层结构和栅极结构。在所述半导体衬底的全局表面上形成硬质掩膜层，所述硬质掩膜层覆盖所述栅极结构。刻蚀所述硬质掩膜层，以在所述栅介质层结构和栅极结构两侧形成侧墙结构。根据预先设定的各个所述存储单元所需要存储的信息，采用自对准重掺杂离子注入工艺在所述栅极结构的两侧的所述半导体衬底中形成具有相同或不同的离子掺杂类型的源极结构和漏极结构。当所述源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型时，该存储单元所存储的信息为“1”。当所述源极结构和漏极结构具有不同的离子掺杂类型时，该存储单元所存储的信息为“0”。进一步的，每一所述存储单元为CMOS存储单元，此时每一所述存储单元可以存储两位信息；每一所述CMOS存储单元包括：NMOS存储子单元和PMOS存储子单元。根据预先设定的各个所述存储单元所需要存储的信息，在分别形成所述NMOS存储子单元和PMOS存储子单元的栅极结构以及侧墙结构后，采用自对准重掺杂离子注入工艺在所述NMOS存储子单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种只读存储器的单元阵列，其特征在于，包括：形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底，所述浅沟槽隔离结构定义出至少一个有源区；每个所述有源区内形成有多个存储单元；每一所述存储单元包括：栅极结构，分别位于所述栅极结构两侧的所述半导体衬底中的源极结构和漏极结构；相邻的两个所述存储单元共用一个所述漏极结构；每一所述存储单元的原始状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”；每一所述存储单元的编程状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。

【技术特征摘要】
1.一种只读存储器的单元阵列，其特征在于，包括：形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底，所述浅沟槽隔离结构定义出至少一个有源区；每个所述有源区内形成有多个存储单元；每一所述存储单元包括：栅极结构，分别位于所述栅极结构两侧的所述半导体衬底中的源极结构和漏极结构；相邻的两个所述存储单元共用一个所述漏极结构；每一所述存储单元的原始状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”；每一所述存储单元的编程状态为同一所述存储单元源极结构和漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。2.如权利要求1所述的只读存储器的单元阵列，其特征在于，每一所述存储单元为CMOS存储单元，此时每一所述存储单元可以存储两位信息；每一所述CMOS存储单元包括：NMOS存储子单元和PMOS存储子单元；每一NMOS存储子单元还包括：NMOS栅极结构，分别位于所述NMOS栅极结构两侧的所述半导体衬底中的NMOS源极结构和NMOS漏极结构；每一所述NMOS存储子单元的原始状态为其NMOS源极结构和NMOS漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”；每一所述NMOS存储子单元的编程状态为其NMOS源极结构和NMOS漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”；每一PMOS存储子单元还包括：PMOS栅极结构，分别位于所述PMOS栅极结构两侧的所述半导体衬底中的PMOS源极结构和PMOS漏极结构；每一所述PMOS存储子单元的原始状态为其PMOS源极结构和PMOS漏极结构具有相同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“1”；每一所述PMOS存储子单元的编程状态为其PMOS源极结构和PMOS漏极结构具有不同的离子掺杂类型，此时其所存储的信息为“0”。3.如权利要求2所述的只读存储器的单元阵列，其特征在于，所述NMOS存储子单元所存储的信息为“1”时，所述NMOS存储子单元的NMOS源极结构和NMOS漏极结构的离子掺杂类型为N型；所述NMOS存储子单元所存储的信息为“0”时，所述NMOS存储子单元的NMOS源极结构和NMOS漏极结构中的一个离子掺杂类型为N型，另一个为P型。4.如权利要求3所述的只读存储器的单元阵列，其特征在于，所述PMOS存储子单元所存储的信息为“1”时，所述PMOS存储子单元的PMOS源极结构和PMOS漏极结构的离子掺杂类型为P型；所述PMOS存储子单元所存储的信息为“0”时，所述PMOS存储子单元的PMOS源极结构和PMOS漏极结构中的一个离子掺杂类型为P型，另一个为N型。5.如权利要求1所述的只读存储器的单元阵列，其特征在于，还包括：多个沿第一方向延伸且沿第二方向排列的字线、多个沿所述第一方向延伸且沿所述第二方向排列的源线、多个沿所述第一方向排列且沿所述第二方向延伸的位线，以及多个漏极接触孔、栅极接触孔和源极接触孔；位于同一所述有源区中的所述存储单元沿所述第一方向排列成列，且同一列中的每一所述存储单元的所述漏极结构都通过所述漏极接触孔连接到相对应的同一个所述位线；同一列中的每一所述存储单元的所述栅极结构都通过所述栅极接触孔连接到相对应的同一个所述字线；同一列中的每一所述存储单元的所述源极结构都通过所述源极接触孔连接到相对应的同一个所述源线。6.如权利要求5所述的只读存储器的单元阵列，其特征在于，对于各相邻的所述存储单元的结构关系有：当前所述存储单元和前一个所述存储单元共用同一个漏极结构；当前所述存储单元的所述漏极结构和前一个所述存储单元的所述漏极结构都通过同一所述漏极接触孔连接到所对应的所述位线；当前所述存储单元的所述源极结构和下一个所述存储单元的所述源极结构相接触，当前所述存储单元的所述源极结构和下一个所述存储单元的所述源极结构都通过同一个所述源极接触孔连接到所对应的所述源线；每一所述存储单元的所述栅极结构通过一个所述栅极接触孔连接到对应的字线。7.一种如权利要求1～6中任一项所述的只读存储器的单元阵列的形成方法，其特征在于，包括：提供一形成有浅沟槽隔离结构的半导体衬底，所述浅沟槽隔离结构定义出至少一个有源区；每个所述有源区内形成有多个存储单元；形成所述存储单元的步骤包括：在所述半导体衬底的全局表面上依次形成栅介质层和多晶硅层；刻蚀所述多晶硅层和栅介质层，以形成栅介质层结构和栅极结构；在所述半导体衬底的全局表面上形成硬质掩膜层，所述硬质掩膜层覆盖所述栅极结构；刻蚀所述硬质掩膜层，以在所述栅介质层结构和栅极结构两侧形成侧墙结构；根据预先设定的各个所述存储单元所需要存储的信息，采用自对准重掺杂离子注入工艺在所述栅极结构的两侧的所述半导体衬底中形成具有相同或不同的离子掺杂类型的源极结构和漏极结构；当所述源极结构和漏极结构具有相同的离子掺杂类型时，该存储单元所存储的信息为“1”；当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31