掩膜型ROM器件的单元结构.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102456693 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 5 6 6 9 3 A *CN102456693A* (21)申请号 201010521442.2 (22)申请日 2010.10.27 H01L 27/112(2006.01) (71)申请人上海华虹NEC电子有限公司 地址 201206 上海市浦东新区川桥路1188 号 (72)发明人胡晓明 (74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限 公司 31211 代理人丁纪铁 (54) 发明名称 掩膜型ROM器件的单元结构 (57) 摘要 本发明公开了一种掩膜型ROM器件的单元结 构。

2、，其原始状态为：衬底(10)中具有n阱(12)， 衬底(10)之上为介质层(21)，介质层(21)中具 有接触孔(19)，接触孔(19)与n阱(12)相接 触；其编程状态为：衬底(10)中具有n阱(12)， 衬底(10)之上为介质层(21)，介质层(21)中具 有接触孔(19)，接触孔(19)下方的n阱(12)中 具有n型离子注入区(20)，接触孔(19)与n型离 子注入区(20)相接触，n型离子注入区(20)的掺 杂浓度大于n阱(12)的掺杂浓度。接触孔(19) 为填充在一个通孔中的金属。本发明掩膜型ROM 的单元结构具有结构简单、面积小的优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明。

3、书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM器件的单元结构的原始 状态为：衬底(10)中具有n阱(12)，衬底(10)之上为介质层(21)，介质层(21)中具有 接触孔(19)，接触孔(19)与n阱(12)相接触； 所述掩膜型ROM器件的单元结构的编程状态为：衬底(10)中具有n阱(12)，衬底(10) 之上为介质层(21)，介质层(21)中具有接触孔(19)，接触孔(19)下方的n阱(12)中具 有n型离子注入区(20)，接触孔(19。

4、)与n型离子注入区(20)相接触，n型离子注入区(20) 的掺杂浓度大于n阱(12)的掺杂浓度； 所述接触孔(19)为填充在一个通孔中的金属； 所述原始状态表示“0”或“1”中的一个，所述编程状态表示“0”或“1”中的另一个。 2.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM器件 的单元结构是在原始状态还是在编程状态，是由接触孔(19)下方的n阱(12)中是否具有 n型离子注入区(20)来决定的。 3.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM器件 的单元结构为两端子器件，接触孔(19)引出为一个端子，n阱(12)引出作为另一个端子。

5、。 4.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM器件 的单元结构为原始状态时，所述接触孔(19)与n阱(12)的接触为肖特基接触； 所述掩膜型ROM器件的单元结构为编程状态时，所述接触孔(19)与n型离子注入区 (20)的接触为欧姆接触。 5.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述n型离子注入区 (20)的体浓度在110 19 原子/立方厘米以上。 6.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述n型离子注入区 (20)中的杂质为磷。 7.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM的单 。

6、元结构的读取电压不超过肖特基二极管的阈值电压，所述肖特基二极管为所述掩膜型ROM 器件的单元结构为原始状态时所述接触孔(19)与n阱(12)形成的。 8.根据权利要求1所述的掩膜型ROM器件的单元结构，其特征是，所述掩膜型ROM的单 元结构在组成阵列应用时，所有的单元结构都排列在一个n阱中。 权 利 要 求 书CN 102456693 A 1/3页 3 掩膜型 ROM 器件的单元结构 技术领域 0001 本发明涉及一种ROM(read-only memory，只读存储器)，特别是涉及一种掩膜型 ROM(Mask ROM)。 背景技术 0002 掩模型ROM是ROM的一种。通常为了生产大量相同内。

7、容的ROM，制造商先制作一 颗有原始数据的ROM作为样本，然后再大量复制，这一样本就是掩膜型ROM。烧录在掩膜型 ROM中的资料永远无法修改，它的优势是成本比较低。 0003 掩膜型ROM器件是由多个单元结构组成的，每个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。 0004 请参阅图1a，这是传统的掩膜型ROM的单元结构的原始状态，也就是常规的MOS晶 体管。衬底10中具有隔离结构11和阱12。衬底10之上具有栅氧化层13。栅氧化层13 之上具有多晶硅栅极14。栅氧化层13两侧下方的阱。

8、12中具有轻掺杂漏(LDD)注入区15。 栅氧化层13和多晶硅栅极14的两侧具有侧墙16。侧墙16两侧下方的阱12中具有重掺杂 源漏注入区17。 0005 请参阅图1b，这是传统的掩膜型ROM的单元结构的编程状态。它是在常规MOS晶 体管的基础上，在沟道区18进行一次额外的离子注入，离子注入类型(p型或n型)与重掺 杂源漏注入区17相同，从而让沟道处于常开状态。 0006 在特定的操作电压下，通过比较图1a和图1b所示的传统掩膜型ROM的单元结构 的两种状态的读取电流的差异，实现逻辑“1”和“0”的区分。 0007 请参阅图3a，这是传统的掩膜型ROM的单元结构的版图，其中的黑色小方块表示 填。

9、充有金属的接触孔19。该版图显示传统的掩膜型ROM的单元结构为四端子的器件，四个 端子分别是阱12(通过重掺杂区22的接触孔19引出，重掺杂区22的掺杂类型与重掺杂源 漏注入区17的掺杂类型相反)、栅极14的接触孔19、源极17的接触孔19、漏极17的接触 孔19，该器件的版图面积较大。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题是提供一种掩膜型ROM器件的单元结构，具有版图面 积小的特点。 0009 为解决上述技术问题，本发明掩膜型ROM器件的单元结构的原始状态为：衬底10 中具有n阱12，衬底10之上为介质层21，介质层21中具有接触孔19，接触孔19与n阱 12相接触； 0010 所述。

10、掩膜型ROM器件的单元结构的编程状态为：衬底10中具有n阱12，衬底10 之上为介质层21，介质层21中具有接触孔19，接触孔19下方的n阱12中具有n型离子 注入区20，接触孔19与n型离子注入区20相接触，n型离子注入区20的掺杂浓度大于n 说 明 书CN 102456693 A 2/3页 4 阱12的掺杂浓度； 0011 所述接触孔19为填充在一个通孔中的金属； 0012 所述原始状态表示“0”或“1”中的一个，所述编程状态表示“0”或“1”中的另一 个。 0013 本发明掩膜型ROM的单元结构具有结构简单、面积小的优点。 附图说明 0014 图1a是传统的掩膜型ROM的单元结构的原始状。

11、态； 0015 图1b是传统的掩膜型ROM的单元结构的编程状态； 0016 图2a是本发明掩膜型ROM的单元结构的原始状态； 0017 图2b是本发明掩膜型ROM的单元结构的编程状态； 0018 图3a是传统的掩膜型ROM的单元结构的版图示意图； 0019 图3b是本发明掩膜型ROM的单元结构版图示意图； 0020 图4是本发明掩膜型ROM的单元结构组成阵列的版图示意图。 0021 图中附图标记说明： 0022 10为衬底；11为隔离结构；12为阱；12为n阱；13为栅氧化层；14为多晶硅栅 极；15为轻掺杂漏注入区；16为侧墙；17为重掺杂源漏注入区；18为沟道区；19为接触孔； 20为n型。

12、离子注入区；21为介质层；22为重掺杂区。 具体实施方式 0023 请参阅图2a，这是本发明掩膜型ROM器件的单元结构的原始状态，也就是常规的 肖特基二极管。在衬底10中具有n阱12，衬底10之上为介质层21，介质层21例如是氧 化硅、氮化硅等。介质层21中具有接触孔19，接触孔19为填充在一个通孔中的金属，接触 孔19与n阱12相接触。本技术领域的技术人员不难理解，由于n阱12是轻掺杂的(其 体浓度一般在110 17 原子/立方厘米的数量级)；接触孔19是金属的，例如为钨(W)；n阱 12与接触孔19相接触就形成了肖特基二极管。 0024 请参阅图2b，这是本发明掩膜型ROM器件的单元结构的。

13、编程状态。它是在接触孔 19下方的n阱12中进行一次额外的n型离子注入，从而在n阱12中形成掺杂浓度更高、 且与接触孔19相接触的n型离子注入区20，通常体浓度在110 19 原子/立方厘米以上。 具体而言在编程状态时，衬底10中具有n阱12，衬底10之上为介质层21，介质层21中具 有接触孔19，接触孔19下方的n阱12中具有n型离子注入区20，接触孔19与n型离子 注入区20相接触，n型离子注入区20的掺杂浓度大于n阱12的掺杂浓度。 0025 所述n型离子注入区20中的掺杂杂质优选为磷(P)，因为磷较容易实现低能量的 离子注入，且离子注入后容易扩散，可在接触孔19的底部形成均匀性较好的n。

14、型离子注入 区20。其他n型杂质如砷(As)、锑(Sb)等也可以选用。 0026 本发明掩膜型ROM器件的单元结构的初始状态时，由于n阱12的掺杂浓度较低， 因此接触孔19与n阱12的接触是肖特基接触。在接触孔19上加的电压小于肖特基二极 管的阈值电压，器件处于关断状态，电流非常小。 0027 本发明掩膜型ROM的单元结构的编程状态时，由于n型离子注入区20的掺杂浓度 说 明 书CN 102456693 A 3/3页 5 较高，因此接触孔19与n型离子注入区20的接触是欧姆接触，器件呈现电阻状态，在接触 孔19外加电压下是导通的。 0028 选择合适的比较电流，就能区分图2a和图2b所示的本发。

15、明掩膜型ROM的单元结 构的2种状态，即实现逻辑的“0”和“1”的区分。 0029 请参阅图3b，这是本发明掩膜型ROM的单元结构的版图。该版图显示本发明掩膜 型ROM的单元结构为两端子的器件，两个端子分别是n阱12和接触孔19。其中n阱12 通过n型重掺杂区22中的接触孔19引出。值得注意的是，n阱12中并没有轻掺杂漏注 入区、也没有重掺杂源漏注入区。显然，本发明掩膜型ROM的单元结构的版图面积比传统的 掩膜型ROM的单元结构的版图面积要小得多。 0030 本发明掩膜型ROM的单元结构，其读取电压不超过初始状态时由接触孔19和n阱 12构成的肖特基二极管的阈值电压。 0031 请参阅图4，本发明掩膜型ROM的单元结构在组成阵列应用时，所有的单元结构都 排列在一个n阱中。 0032 综上所述，本发明掩膜型ROM器件的单元结构及其制造方法，采用全新的器件结 构，具有单元结构面积小、有利于提高存储密度的特点，特别适合大容量的应用场合。 说 明 书CN 102456693 A 1/2页 6 图1a 图1b 图2a 说 明 书 附 图CN 102456693 A 2/2页 7 图2b 图3a 图3b 图4 说 明 书 附 图CN 102456693 A 。