一种多晶硅存储元件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及熔丝、抗熔丝和使用半导体存储器的存储器阵列的存储元件及其制备方法。本发明专利技术公开的一种多晶硅存储元件及其制备方法，包括：多晶硅ＰＮ结，在击穿前后它的状态都能够永久保存。其方法包括：１）在半导体衬底上沉积一层多晶硅；２）用掩模覆盖一半多晶硅而另一半多晶硅暴露于杂质中；３）将多晶硅ＰＮ结暴露给反向偏压来编程ＰＮ结以具有类似电阻器的特性。本发明专利技术公开了一种运用多晶硅ＰＮ结做存储元件的方法。在初始状态下，该结表现二极管的特性，暴露于反向击穿电压之后，该结表现出电阻特性，并且，其击穿是永久的。因此，可以通过检测该结的特性测定其所处的状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包括熔丝、抗熔丝和使用半导体存储器的存储器阵列的存储元件。本专利技术还涉及多晶硅存储元件的制备方法。
技术介绍
近年来对高密度和低成本的半导体存储器的需要已经极大地增加。特别是，作为与特殊芯片有关的信息的永久信息存储器，嵌入通用电路的非易失性存储器尤其地重要。即使没有电源非易失性存储器也不会丢失数据。非易失性存储器可以是一次性可编程的(OTP)或可重复编程的存储器。一次性可编程存储器可以编程一次并且数据存储是永久的。大部分现有的一次性可编程存储器工艺是基于包含击穿绝缘电介质和形成导电通路的抗熔丝工艺。由于存在渗漏使击穿薄的电介质困难，这种方法很难适应于低于某些尺寸的密集的亚微米互补型金属氧化物半导体。此外，一次性可编程存储器采用的工艺可能需要除了标准处理工艺之外额外的掩模。因此，需要用更好的方法制造新的半导体存储元件。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种结构简单、形体尺寸小、能通过永久击穿PN结实现一次性可编程的多晶硅存储元件。该PN结完全兼容于普通的CMOS逻辑工艺，在制造上不需要额外的掩模层。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采取以下方案包括多晶硅PN结，所述多晶硅PN结在击穿前后的状态都能够永久保存。其中，所述多晶硅存储元件包括p+和n+多晶硅区域。其中，所述的p+和n+多晶硅区域是邻接的。其中，所述的p+和n+多晶硅区域是分隔的。其中，所示的p+和n+多晶硅区域重叠。其中，还包括一条多晶硅带和在该带中沿带的长度横向布置的结。其中，还包括一条多晶硅带和在该带中沿带的长度的一个角度构成的结。其中，多晶硅PN结(11)上设有硅化物块。其中，还包括在一对相反的导电类型区域之间的第一导电类型的区域。其中，其具有电阻器的电流-电压特性。其中，还包括具有小于或等于0.25微米的形体尺寸的多晶硅带。多晶硅存储元件的制备方法，包括如下步骤1)在半导体衬底(10)上沉积一层多晶硅；2)用掩模覆盖一半多晶硅，而另一半多晶硅暴露于杂质中；3)将多晶硅PN结暴露给反向偏压来编程PN结以具有电阻器的特性。其中，步骤3)中，将具有电阻器特性的上述PN结暴露给附加的反向偏压以产生开路特性。其中，包括构成加工图案的多晶硅和用一种导电性类型掺杂所述多晶硅的第一部分和用相反的导电类型掺杂第二部分来构成PN结的步骤。其中，包括在邻接处构成PN结步骤。其中，包括构成互相间隔的部分步骤。其中，包括构成由重叠P型和N型杂质组成的重叠结步骤。其中，包括在所述结上阻止硅化物形成步骤。其中，包括构成具有第一导电性类型的第一区域和具有相反的导电类型的第二和第三区域，因此在所述第一区域的相对侧面上构成PN结步骤。其中，包括以加工的多晶硅的长度横向配置构成该结步骤。其中，包括以上述加工的多晶硅的长度锐角构成所述结步骤。(三)有益效果1)与已有技术相比，由于采用以上方案，本专利技术结构简单、形体尺寸小、能通过永久击穿PN结实现一次性可编程；2)完全兼容于普通的CMOS逻辑工艺，不需要额外的掩模层。3)适合于低工艺集成电路。附图说明图1是本专利技术一个实施例的示意图；图2是在制造初期依照本专利技术一个实施例的装置的放大的横截面图；图3是依照本专利技术一个实施例在制造随后阶段中图2中示出的装置放大的横截面图；图4是依照本专利技术一个实施例在制造随后阶段中图3中示出的装置放大的剖视图；图5是依照本专利技术一个实施例在制造随后阶段中图4中示出的实施例放大的剖视图；图6是依照本专利技术一个实施例在制造随后阶段中放大的剖视图；图7是依照本专利技术一个实施例图2-6中示出的实施例放大的俯视图；图8是本专利技术另一个实施例的放大的俯视图；图9是本专利技术又一个实施例的放大的俯视图；图10是本专利技术又一个实施例的放大的俯视图；图11是本专利技术另一实施例的放大的俯视图；图12是本专利技术另一个实施例的放大的俯视图；图13是本专利技术又一个实施例的放大的俯视图；图14是本专利技术又一个实施例的放大的俯视图；图15是本专利技术又一个实施例的放大的俯视图；图16是本专利技术另一个实施例的放大的俯视图；图17是本专利技术另一个实施例的放大的俯视图；图18是用于本专利技术一个实施例的电流与电压的关系曲线的曲线图。图中10、衬底；11存储元件；17、转换器；19、端口；12、多晶硅；12a、12b、掩模覆盖的多晶硅；13a、13b、掩模；I1、I2、杂质；15、电压电源；16、中间结；18、隔离区；20、掺杂区域；40、n+多晶硅区域；30、p+多晶硅区域；25、35、结；42、43、V形中间部分；40、41、44、52、中间部分；21、31、22、32、23、33、24、34、51、50、存储元件两侧多晶硅区域；1、击穿前曲线；2、击穿后曲线；3、永久击穿点。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参照图1，多晶硅PN结存储元件11可以连接包括一对彼此隔开的端口19的电路来允许监控元件11的状态。元件11经过转换器17连接到击穿电压电源15。电压电源15可以提供两个级别的反向偏压。在第一级下，反向偏压可以是足够的而导致构成元件11的多晶硅PN结永久击穿。在第二级下，电压可以是足够的来构成开路。因此，能可编程地击穿存储元件11。存储元件从正常、未击穿状态转换，在这种状态下存储元件作为二极管并表现出二极管的特性。在击穿之后，由于暴露给电源15提供的实质性负击穿电压，存储元件13作为电阻器。因此，在本专利技术的一些实施例中，通过检查端口19能测定存储元件11的电流电压特性。然后，根据存储元件是否表现二极管或电阻器的特性，一个实施例能测定存储元件是否处于上一种状态或另一种状态。图2-6示出了一种用于制造元件11的方法。最初，如图2所示，在半导体衬底10上沉积一层多晶硅12。该层多晶硅12可以做成如图3所示型式。如此，在图4中，可以用掩模13a覆盖一半多晶硅12而另一半多晶硅12暴露于杂质中。因此，在图4中，仅仅部分12a暴露于注入I1中。通过掩模13a保护周围的衬底10和多晶硅12的部分12b。注入I1可以是第一电导性类型，或N型或p型，从而掺杂多晶硅部分12a。然后，除去掩模13a并替换为如图5所示暴露多晶硅部分12b的掩模13b。多晶硅部分12b则受注入I2的影响，注入I2具有与注入I1一样的相反的导电类型。于是，构成具有中间结16的相反导电类型的部分12a和12b。最后，参考图6，在一些实施例中，如果有随后的高温工序，用适当的硅化物块14可以保护结16以防止在随后的高温工序期间硅化物形成。此后，每一个部分12a和12b可以构成适当的接触以形成图1中示出的元件11。此后，元件11，作为二极管，可以是可编程的。通过暴露给电源15的足够高地电压可以击穿元件。参考图18，示出了典型的电流电压特性曲线，其中在大约-5.5伏特后，元件11的二极管特性发生永久性击穿。因此，仅仅在这种直观的例子中，击穿电压电源15施加大约5.5伏特的负电压来永久地击穿元件11。在击穿之后，元件显示出表示电阻器的线性特性。于是，通过监控端口19，可以测定元件11处于两个状态的哪一种状态，使元件11能够储存数据。参考图7，在本专利技术的一个实施例中，元件11可以由两个相对地掺杂来形成结16的长方形多晶硅部分12a和12b形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅存储元件，包括：多晶硅ＰＮ结（１１），其特征在于：所述多晶硅ＰＮ结（１１）在击穿前后的状态都能够永久保存。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅存储元件，包括多晶硅PN结(11)，其特征在于所述多晶硅PN结(11)在击穿前后的状态都能够永久保存。2.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于所述多晶硅存储元件包括p+和n+多晶硅区域。3.如权利要求2所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于所述的p+和n+多晶硅区域是邻接的。4.如权利要求2所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于所述的p+和n+多晶硅区域是分隔的。5.如权利要求2所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于所述的p+和n+多晶硅区域重叠。6.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于还包括一条多晶硅带和在该带中沿带的长度横向布置的结。7.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于还包括一条多晶硅带和在该带中沿带的长度的一个角度构成的结。8.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于所述多晶硅PN结(11)上设有硅化物块。9.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于还包括在一对相反的导电类型区域之间的第一导电类型的区域。10.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于其具有电阻器的电流-电压特性。11.如权利要求1所述的一种多晶硅存储元件，其特征在于还包括具有小于或等于0.25微米的形体尺寸的多晶硅带。12.用于权利要求1的多晶硅存储元件的制备方法，其特征在于包括如下步骤1)在半导体衬底(10)上沉积一层多晶硅；2)用掩模(13a、13b)覆盖一半多晶硅(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：许如柏，陈文生，
申请(专利权)人：辉芒微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]