[发明专利]反熔丝编程电压的受控修改

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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13-20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21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。