本发明专利技术公开了一种OTP存储单元及其制作方法。该OTP存储单元，包括：半导体衬底；栅介质层；存储栅和控制栅；位于所述存储栅周围的将所述存储栅和控制栅隔开的侧墙隔离结构；包裹于所述存储栅和控制栅表面的绝缘保护层；位于所述控制栅一侧与所述半导体衬底接触的选通电极；以及位于所述半导体衬底内所述选通电极下方的掺杂阱区。该OTP存储单元，相对于传统的浮栅OTP而言，利用了薄栅介质层的击穿对器件电学特性的影响实现存储。其结构紧凑，原理简单，存储编程操作方便，并且该结构的制作方法与标准逻辑制程相兼容，工艺简单，可以极大的节省制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及存储器的器件结构及相关制作工艺，尤其涉及一种一次可编程(0ΤΡ，one time programmable)存储器的存储单元结构及其制作方法,属于半导体器件制造领域。
技术介绍
目前比较流行的系统集成芯片或微处理芯片，都需要一个存储器来储存系统代码，由于逻辑和常规存储器的制作流程差异很大，比较传统的方式是在逻辑制程中引入只读存储器(ROM)。但是只读存储器的制作在晶圆流片的过程中就需要定义，一定程度上制约了系统编码的灵活性。针对只读存储器的这一缺点，可以通过电路板分别把逻辑芯片和存储器芯片封装在一起，这样的话系统代码可以通过存储器芯片内容的改变而改变。但是这样的方式因为需要两块或者以上的芯片，制造成本会相当的高，封装的成本也会很高，而且芯片的面积也很大，同时，由于信号需要通过电路板来传递，很容易受到杂讯干扰。一次可编程(OTP)存储器由于其成本较低且与逻辑制程相兼容，近年来得到了广泛的应用。通过在集成电路芯片中加入OTP存储器来替代传统的ROM只读存储器，可以极大地提高芯片系统代码的灵活性。亦即，当晶圆流片结束后，可以通过编码的形式将代码写入OTP存储器，这样可以针对不同的客户和产品实现无差别化，即可以针对不同的客户提供不同的代码以实现不同的功能。OTP存储器通常由OTP存储单元阵列和与之相匹配的外围电路组成，现有的OTP存储单元一般由一个耦合电容(或NMOS选通管)加一个浮栅晶体管(NM0S晶体管)构成,可以通过热电子注入(HCI, hot carrier injection)等方法对其编程，使电子储存于多晶硅浮栅上，然后利用阈值电压的大小来判断浮栅上有无注入电子，由此在一个单元表征出O或I。然而，这种现有的 OTP存储单元对应每一个浮栅晶体管都需要一个耦合电容，电容耦合部分通常面积较大，极大的占用了存储器的面积，并且其制造工艺也是比较复杂的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种基于栅介质层击穿的OTP存储单元及其制作方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种OTP存储单元，包括半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅介质层；位于所述栅介质层上的存储栅和控制栅；位于所述存储栅周围的侧墙隔离结构，所述侧墙隔离结构将所述存储栅和控制栅隔开;包裹于所述存储栅和控制栅表面的绝缘保护层；位于所述控制栅一侧与所述半导体衬底接触的选通电极，所述选通电极与所述控制栅之间由绝缘保护层隔开；位于所述半导体衬底内所述选通电极下方的掺杂阱区。作为本专利技术的优选方案，所述半导体衬底为单晶硅衬底。作为本专利技术的优选方案，所述栅介质层的材料为氧化硅或其他高介电常数材料。作为本专利技术的优选方案，所述存储栅和控制栅的材料均为多晶硅。作为本专利技术的优选方案，所述绝缘保护层的材料为氧化硅。一种OTP存储单元的制作方法，包括以下步骤步骤一、在半导体衬底上形成一层栅介质层，再在所述栅介质层上形成存储栅；并在所述存储栅周围形成侧墙隔离结构；步骤二、在所述存储栅及侧墙隔离结构表面沉积第一绝缘层；步骤三、在形成有所述存储栅及侧墙隔离结构的半导体衬底上沉积栅材料，然后去除多余的栅材料在所述存储栅的一侧形成控制栅，所述存储栅和控制栅被侧墙隔离结构隔开; 步骤四、在所述半导体衬底内形成掺杂阱区，使所述掺杂阱区位于所述控制栅的与所述存储栅相对的另一侧；步骤五、在所述控制栅表面沉积第二绝缘层；步骤六、制作选通电极使之与半导体衬底中的所述掺杂阱区接触，所述选通电极与所述控制栅之间由第二绝缘层隔开。其中，第二绝缘层可作为器件单元的绝缘保护层。作为本专利技术的优选方案，步骤一中，所述半导体衬底为单晶硅衬底；所述栅介质层的材料为氧化硅或其他高介电常数材料；所述存储栅的材料为多晶硅。作为本专利技术的优选方案，步骤二中，所述沉积第一绝缘层为沉积热氧化层。作为本专利技术的优选方案，步骤二中，所述第一绝缘层还覆盖于所述栅介质层露出的表面；可被用于增加后续控制栅下方的栅介质厚度。作为本专利技术的优选方案，步骤三中，所述栅材料为多晶硅。作为本专利技术的优选方案，步骤三中，通过化学机械抛光和刻蚀工艺去除多余的栅材料，从而形成所述控制栅。作为本专利技术的优选方案，步骤三中，通过离子注入工艺形成所述掺杂阱区。作为本专利技术的优选方案，该OTP存储单元的制作方法还包括制作接触孔并分别引出控制栅电极和存储栅电极的步骤，所述控制栅电极与所述控制栅接触，所述存储栅电极与所述存储栅接触。本专利技术的有益效果在于本专利技术的OTP存储单元与传统的浮栅OTP不同，并没有采用浮栅热电子注入的方法来进行存储数据，而是利用了栅介质层的击穿对器件电学特性的影响实现存储。其结构紧凑，原理简单，存储编程操作方便，并且该结构的制作方法与标准逻辑制程相兼容，工艺简单，可以极大的节省制造成本。附图说明图1为本专利技术实施例一中OTP存储单元的结构示意图2a为本专利技术实施例一中OTP存储单元写入数据时击穿栅介质层的原理示意图；图2b为本专利技术实施例一中OTP存储单元写入数据时击穿栅介质层的电路示意图；图3为本专利技术实施例一中OTP存储单元读取数据时栅介质层已被击穿的电路示意图；图4a_4g为本专利技术实施例二中OTP存储单元的制作流程示意图。具体实施例方式下面结合附图进一步说明本专利技术的优选实施例及具体实施步骤，为了示出的方便，附图并未按照比例绘制。本专利技术的专利技术人为了简化OTP存储器制备工艺，降低生产成本，对OTP存储器的结构和原理进行了深入的研究，设计出了一种基于栅介质层击穿的，制作成本较低的OTP存储单元。实施例一如图1所示,该OTP存储单元包括半导体衬底100 ;位于所述半导体衬底100上的栅介质层101 ;位于所述栅介质层101上的存储栅102和控制栅103 ;位于所述存储栅102周围的侧墙隔离结构104 ;包裹于所述存储栅102和控制栅103表面的绝缘保护层105 ;位于所述控制栅103 —侧与所述半导体衬底100接触的选通电极106，位于所述半导体衬底100内所述选通电极106下方的掺杂阱区1001。其中，所述侧墙隔离结构104将所述存储栅102和控制栅103隔开，所述选通电极106与所述控制栅103之间由绝缘保护层105隔开。本实施例中，半导体衬底100可以优选常见的单晶硅衬底；所述栅介质层101可以选用常规的介电材料，例如氧化硅，其他实施例中所述栅介质层101还可以为SrTi03、HfO2或ZrO2等高介电常数材料；所述存储栅102和控制栅103的材料可以优选为多晶硅；所述侧墙隔离结构104的材料可以优选为氧化硅等常用绝缘材料；所述绝缘保护层105也可以优选为氧化硅等常用绝缘材料；所述掺杂阱区1001可以是P型阱区也可以是N型阱区，类似标准CMOS中的漏区。需要说明的是，本实施例中提及的优选材料仅作为示例性说明，在实际应用中，对器件尺寸和材料的选用应不仅限于此。如图2a所示，当对该OTP存储单元写入数据时控制栅Gl将该单元选通，电压被集中加到存储栅G2处，使其下方的较薄的栅介质层被击穿，从而完成编程。根据栅介质层是否被击穿可以定义“O”或“I”两种状态，从而实现信息的存储。此时，电路示意图如图2b所示，在本实施例中，写入数据时，存储单元的衬底接地(图中未示出)；选通电极通过位线BL接高电压+VccJn1. 8-3.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种OTP存储单元，其特征在于，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅介质层；位于所述栅介质层上的存储栅和控制栅；位于所述存储栅周围的侧墙隔离结构，所述侧墙隔离结构将所述存储栅和控制栅隔开；包裹于所述存储栅和控制栅表面的绝缘保护层；位于所述控制栅一侧与所述半导体衬底接触的选通电极，所述选通电极与所述控制栅之间由绝缘保护层隔开；位于所述半导体衬底内所述选通电极下方的掺杂阱区。
【技术特征摘要】
1.一种OTP存储单元，其特征在于，包括 半导体衬底； 位于所述半导体衬底上的栅介质层； 位于所述栅介质层上的存储栅和控制栅； 位于所述存储栅周围的侧墙隔离结构，所述侧墙隔离结构将所述存储栅和控制栅隔开； 包裹于所述存储栅和控制栅表面的绝缘保护层； 位于所述控制栅一侧与所述半导体衬底接触的选通电极，所述选通电极与所述控制栅之间由绝缘保护层隔开； 位于所述半导体衬底内所述选通电极下方的掺杂阱区。2.根据权利要求1所述的OTP存储单元，其特征在于所述半导体衬底为单晶硅衬底。3.根据权利要求1所述的OTP存储单元，其特征在于所述栅介质层的材料为氧化硅或高介电常数材料。4.根据权利要求1所述的OTP存储单元，其特征在于所述存储栅和控制栅的材料均为多晶娃。5.根据权利要求1所述的OTP存储单元，其特征在于所述绝缘保护层的材料为氧化硅。6.一种OTP存储单元的制作方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、在半导体衬底上形成一层栅介质层，再在所述栅介质层上形成存储栅；并在所述存储栅周围形成侧墙隔离结构； 步骤二、在所述存储栅及侧墙隔离结构表面沉积第一绝缘层； 步骤三、在形成有所述存储栅及侧墙隔离结构的半导体衬底上沉积栅材料，然后去除多余的栅材料在所述存储栅的一侧形成控制栅，所述存储栅和控制栅被侧墙隔离结构隔开； 步骤四、在所述半导体...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建祥，许宗能，杜鹏，周玮，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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