CN116133434A

CN116133434A - 一种反熔丝器件及其制造方法

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Publication number: CN116133434A
Application number: CN202211394411.4A
Authority: CN
Inventors: 余兴; 朱梦丽; 薛迎飞
Original assignee: ICLeague Technology Co Ltd
Current assignee: ICLeague Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-08
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-05-16

Abstract

本公开实施例提供一种反熔丝器件及其制造方法。所述反熔丝器件包括：设于衬底内的第一掺杂区和第二掺杂区；位于所述衬底上的栅氧化层，所述栅氧化层包括沿第一方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层，所述第二栅氧化层沿第二方向的长度大于所述第一栅氧化层沿所述第二方向上的长度，其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于衬底表面；所述第二栅氧化层包括位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间的第一部分和位于所述第一掺杂区和所述第一栅氧化层之间的第二部分；所述第一栅氧化层沿第三方向上的厚度小于所述第二栅氧化层沿所述第三方向上的厚度，其中，所述第三方向为垂直于衬底表面的方向；位于所述栅氧化层上的栅极。

Description

一种反熔丝器件及其制造方法

技术领域

本公开实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种反熔丝器件及其制造方法。

背景技术

一次性可编程只读存储器(One-Time-Programmable Read Only Memory，OTPROM)可以由用户自主进行一次编程，为用户提供了一定的灵活性，但一旦编程之后，数据不能通过电擦除，因此，精简了设计的复杂度，降低了成本。

目前，OTP只读存储器包括熔丝型和反熔丝型。其中，熔丝型存储器的存储单元在未写入数据时是导通的，呈现为低阻态，这是一种状态；通过一定的机制，如高温、高电压等，使得存储单元熔断，呈现高阻态，从而实现数据的写入，这是另外一种状态。而反熔丝型存储器的存储单元在未写入数据时是断开的，呈现为高阻态，这是一种状态；通过一定的机制击穿存储单元，使得存储单元导通，呈现为低阻态，从而实现数据的写入过程，这是另外一种状态。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例为解决现有技术中存在的至少一个技术问题而提供一种反熔丝器件及其制造方法。

为达到上述目的，本公开的技术方案是这样实现的：

第一方面，本公开实施例提供一种反熔丝器件，所述反熔丝器件包括：

设于衬底内的第一掺杂区和第二掺杂区；

位于所述衬底上的栅氧化层，所述栅氧化层包括沿第一方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层，所述第二栅氧化层沿第二方向的长度大于所述第一栅氧化层沿所述第二方向上的长度，其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于衬底表面；所述第二栅氧化层包括位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间的第一部分和位于所述第一掺杂区和所述第一栅氧化层之间的第二部分；所述第一栅氧化层沿第三方向上的厚度小于所述第二栅氧化层沿所述第三方向上的厚度，其中，所述第三方向为垂直于衬底表面的方向；

位于所述栅氧化层上的栅极。

在一些实施例中，所述第二栅氧化层的第一部分和所述第一栅氧化层分别位于所述第二掺杂区的相邻两侧。

在一些实施例中，所述栅极在所述衬底上的正投影为L型。

在一些实施例中，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影面积小于所述第一掺杂区在所述衬底上的正投影面积。

在一些实施例中，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影沿所述第二方向的长度和所述第一栅氧化层沿所述第二方向的长度之和等于所述第二栅氧化层沿所述第二方向的长度。

在一些实施例中，所述第二掺杂区和所述第一栅氧化层在所述衬底上的正投影面积之和等于所述第二栅氧化层在所述衬底上的正投影面积。

在一些实施例中，所述反熔丝器件还包括：

字线，所述字线和所述栅极连接；

位线，所述位线和所述第一掺杂区或所述第二掺杂区连接。

在一些实施例中，所述第一掺杂区为源极区，所述第二掺杂区为漏极区；或，所述第一掺杂区为漏极区，所述第二掺杂区为源极区。

第二方面，本公开实施例提供一种反熔丝器件的制造方法，所述制造方法包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成栅氧化层；所述栅氧化层包括沿第一方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层，所述第二栅氧化层沿第二方向的长度大于所述第一栅氧化层沿所述第二方向上的长度，其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于衬底表面；所述第二栅氧化层沿所述第二方向包括第一部分和与所述第一栅氧化层接触的第二部分；所述第一栅氧化层沿第三方向上的厚度小于所述第二栅氧化层沿所述第三方向上的厚度，其中，所述第三方向为垂直于衬底表面的方向；

在所述栅氧化层上形成栅极；

在所述第二栅氧化层远离所述第一栅氧化层的一侧的衬底内形成第一掺杂区，在所述第二栅氧化层的第一部分远离所述第一掺杂区的一侧的衬底内形成第二掺杂区。

在一些实施例中，所述栅极在所述衬底上的正投影为L型。

在一些实施例中，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影沿所述第二方向上的长度和所述第一栅氧化层在所述第二方向上的长度之和等于所述第二栅氧化层在所述第二方向上的长度。

在一些实施例中，所述制造方法还包括：

形成字线，所述字线和所述栅极连接；

形成位线，所述位线和所述第一掺杂区或所述第二掺杂区连接。

本公开实施例提供一种反熔丝器件及其制造方法。所述反熔丝器件包括：设于衬底内的第一掺杂区和第二掺杂区；位于所述衬底上的栅氧化层，所述栅氧化层包括沿第一方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层，所述第二栅氧化层沿第二方向的长度大于所述第一栅氧化层沿所述第二方向上的长度，其中，所述第一方向和所述第二方向均平行于衬底表面；所述第二栅氧化层包括位于所述第一掺杂区和所述第二掺杂区之间的第一部分和位于所述第一掺杂区和所述第一栅氧化层之间的第二部分；所述第一栅氧化层沿第三方向上的厚度小于所述第二栅氧化层沿所述第三方向上的厚度，其中，所述第三方向为垂直于衬底表面的方向；位于所述栅氧化层上的栅极。本公开实施例中，通过减小第一栅氧化层的长度，使得第一栅氧化层的长度小于第二栅氧化层的长度；在第二栅氧化层远离第一栅氧化层一侧的衬底内设置第一掺杂区，在第二栅氧化层的第一部分远离第一掺杂区的一侧的衬底内设置第二掺杂区；合理地调整第一掺杂区、第二掺杂区、第一栅氧化层、第二栅氧化层和栅极之间的位置关系，改善反熔丝器件的结构，从而减小反熔丝器件的面积，进一步提高反熔丝器件的存储密度。

附图说明

图1为本公开一实施例提供的两个反熔丝单元的平面布局图；

图2为本公开一实施例提供的一个反熔丝单元的平面布局图；

图3为图2中反熔丝单元沿AA线的剖面结构示意图；

图4为本公开另一实施例提供的两个反熔丝单元的平面布局图；

图5为本公开另一实施例提供的一个反熔丝单元的平面布局图；

图6为图5中反熔丝单元沿BB线的剖面结构示意图；

图7为图5中反熔丝单元沿CC线的剖面结构示意图；

图8为本公开实施例提供的反熔丝器件的制造方法的流程示意图；

图9为本公开实施例提供的形成第一栅氧化层和第二栅氧化层的过程剖面结构示意图；

图中包括：101、201、衬底；102、202、有源区；103、源极；203、第二掺杂区；104、漏极；204、第一掺杂区；105、205、P阱区；106、206、栅氧化层；106a、薄栅氧化层；106b、厚栅氧化层；206a、第一栅氧化层；206b、第二栅氧化层；107、207、栅极；208、隔离层；209、硅化物层；210、位线接触焊垫；301、沟道区；302、第一栅氧化物区；303、第二栅氧化物区；304、第一氧化物层；305、第二氧化物层。

具体实施方式

下面将结合本公开实施方式及附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本公开的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本公开更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本公开可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本公开发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本公开教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本公开必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本公开的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本公开，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本公开的技术方案。本公开的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本公开还可以具有其他实施方式。

只读存储器(Read Only Memory，ROM)存储的是固定数据，一般只能被读出。只读存储器一旦存储信息，就不能轻易改变，不会在掉电时丢失，ROM在计算机系统中是只提供读出的存储器。根据数据写入方式的不同，ROM又可分成固定ROM和可编程ROM。后者又可细分为可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、OTP只读存储器、可编程可擦除只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable ROM，EEPROM)和快闪存储器(Flash ROM)等。

OTP只读存储器可以由用户自主进行一次编程，为用户提供了一定的灵活性，但一旦编程之后，数据不能通过电擦除，因此，精简了设计的复杂度，降低了成本。

目前，OTP只读存储器包括熔丝型和反熔丝型。其中，反熔丝型(Anti-fuse)存储器，编程前，反熔丝是高阻值的绝缘介质相当于电容，几乎没有电流流过，存储单元读出的数据为“0”；编程后，施加编程电压，反熔丝被击穿，相当于低阻值的导体，电路导通，能够通过一定的电流，存储单元读出的数据为“1”。被击穿后的反熔丝存储单元形成了一个永久性的导通电路，无论随后的读取过程重读多少次也不会影响反熔丝的状态。

反熔丝型存储器主要包括上、下电极和位于上、下电极之间的反熔丝介质层。根据反熔丝介质层材料的不同，可以将反熔丝分类为氧化物-氮化物-氧化物(Oxide-Nitride-Oxide，ONO)反熔丝、非晶硅(Amorphous Silicon，A-Si)反熔丝和栅氧化层反熔丝。

进一步地，基于栅氧化层的反熔丝器件主要有三种结构，分别为三晶体管(3Transistor，3T)结构，1.5晶体管(1.5Transistor，1.5T)结构和单晶体管(1Transistor，1T)结构，其存储数据的原理都是依靠MOS管的栅氧化层击穿来实现数据存储，其主要差别在于存储单元MOS管的个数。其中，3T反熔丝存储单元结构利用三个MOS管存储一位数据，三个MOS管分别是存储管、高压阻塞管和字线选通管。1.5T反熔丝存储单元结构利用两个MOS管存储一位数据，但是这两个MOS管的栅氧化层的厚度不同，并且厚栅氧化层MOS管的源极和薄栅氧化层MOS管的漏极重合；其中，厚栅氧化层MOS管用于字线控制和高压保护，相当于3T反熔丝存储单元结构内的高压阻塞管和字线选通管，薄栅氧化层MOS管用于存储数据。1T反熔丝存储单元结构则是将不同厚度的栅氧化层的晶体管制成单一的晶体管。

下面将参考图1、图2和图3，详细地说明本公开一实施例提供的反熔丝单元的结构。这里，本公开一实施例提供的反熔丝单元为1T反熔丝单元结构。

需要说明的是，定于垂直于衬底表面的方向为Z方向。在衬底垂直于Z方向的顶表面或者底表面中定义彼此相交的X方向和Y方向，基于X方向和Y方向可以确定出衬底垂直于Z方向的顶表面或者底表面。例如，X方向和Y方向具有一定的夹角。又例如，X方向和Y方向相互垂直，如此，X方向、Y方向和Z方向两两相互垂直。

如图1、图2和图3所示，反熔丝器件包括：设于衬底101内的P阱区105，设于P阱区105内的有源区102，有源区102包括源极103和漏极104；位于衬底101上的栅氧化层106，栅氧化层106包括并列设置的薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b；位于栅氧化层106上的栅极107。图1和图2中虚线方框示意出有源区102，图1和图2中实线方框示意出反熔丝单元。

需要说明的是，为了便于示意出薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的位置关系，图1和图2示意出薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的填充图案不同，这并不代表薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的组成材料不同，仍然可以使用相同的材料制成薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b。图3示意出薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的组成材料相同。

另外，为了便于示意出薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的位置关系，避免栅极107遮挡住薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b，图1和图2可以视作透过栅极107观察薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的透视图，即，薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b遮挡住栅极107，这并不代表实际应用中薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b位于栅极107之上。

这里，在衬底内形成有源区(即，源极和漏极)可以使用离子注入工艺。将需要掺杂的粒子通过离子束的方式入射到衬底，通过一系列的物理化学相互作用，掺杂的粒子会逐渐损失能量，并停留在其中，以形成源极或者漏极。本公开实施例对源极和漏极的掺杂类型不作特殊的限定，例如，源极和漏极可以为N型掺杂。

这里，源极和漏极在衬底上的正投影面积可以相等。

仍参考图1和图2，栅氧化层106位于源极103和漏极104之间，栅氧化层106包括薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b，薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b沿X方向并列设置，且薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的侧壁直接接触。其中，薄栅氧化层106a和厚栅氧化层106b的组成材料可以相同。

这里，薄栅氧化层位于厚栅氧化层和源极之间，厚栅氧化层位于漏极和薄栅氧化层之间。

这里，薄栅氧化层和厚栅氧化层沿X方向的宽度可以相同，和/或，薄栅氧化层和厚栅氧化层沿Y方向的长度可以相同。

这里，薄栅氧化层和厚栅氧化层在衬底上的正投影面积可以相等。

这里，薄栅氧化层沿Z方向的厚度小于厚栅氧化层沿Z方向的厚度。图3示意出的薄栅氧化层和厚栅氧化层可以由相同的材料制成，薄栅氧化层和厚栅氧化层之间没有接触界面。

这里，栅氧化层包括薄栅氧化层和厚栅氧化层，薄栅氧化层在高电压下发生击穿，产生导电沟道连接栅极和沟道区(即，位于源极和漏极之间)；而厚栅氧化层能够承受高压，在编程电压下不会发生损坏。

以上图1至图3示意出的反熔丝单元结构，源极和漏极在衬底上的正投影面积相等，栅氧化层位于衬底上且位于源极和漏极之间，薄栅氧化层和厚栅氧化层在衬底上的正投影面积相等。如此，反熔丝单元结构的有源区的面积较大，且反熔丝单元结构的面积较大，反熔丝单元结构有待于进一步改进。

有鉴于此，本公开实施例提供一种反熔丝器件及其制造方法。

下面将参考图4、图5、图6和图7，详细地说明本公开另一实施例提供的反熔丝单元的结构。这里，本公开另一实施例提供的反熔丝单元为1T反熔丝单元结构。

需要说明的是，第一方向为X方向，第二方向为Y方向，第一方向和第二方向均平行于衬底表面；第三方向为Z方向，第三方向垂直于衬底表面。其中，第一方向和第二方向可以相互垂直，如此，第一方向、第二方向和第三方向两两相互垂直。

如图4、图5、图6和图7所示，反熔丝器件包括：设于衬底201内的有源区202(即，第二掺杂区203和第一掺杂区204)；位于衬底201上的栅氧化层206，栅氧化层206包括沿第一方向(即，X方向)紧邻设置的第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b，第二栅氧化层206b沿第二方向(即，Y方向)的长度大于第一栅氧化层206a沿第二方向(即，Y方向)上的长度；第二栅氧化层206b包括位于第一掺杂区204和第二掺杂区203之间的第一部分和位于第一掺杂区204和第一栅氧化层206a之间的第二部分；第一栅氧化层206a沿第三方向(即，Z方向)上的厚度小于第二栅氧化层206b沿第三方向(即，Z方向)上的厚度；位于栅氧化层206上的栅极207。图4和图5中虚线方框示意出有源区202，图4和图5中实线方框示意出反熔丝单元。

需要说明的是，为了便于示意出第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的位置关系，图4和图5示意出第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的填充图案不同，这并不代表第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的组成材料不同，仍然可以使用相同的材料制成第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b。图6示意出第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的组成材料相同。

另外，为了便于示意出第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的位置关系，避免栅极207遮挡住第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b，图4和图5可以视作透过栅极207观察第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b的透视图，即，第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b遮挡住栅极207，这并不代表实际应用中第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b位于栅极207之上。

这里，在衬底201内形成P阱区205、第二掺杂区203和第一掺杂区204均可以使用离子注入工艺。本公开实施例对第一掺杂区和第二掺杂区的掺杂类型不作特殊的限定，例如，第一掺杂区和第二掺杂区可以为N型掺杂。

在一些实施例中，第一掺杂区为源极区，第二掺杂区为漏极区；或，第一掺杂区为漏极区，第二掺杂区为源极区。

这里，第一掺杂区可以为漏极区，第二掺杂区可以为源极区，如此，第二栅氧化层的第一部分位于源极区和漏极区之间，第二栅氧化层的第二部分位于第一栅氧化层和漏极区之间。这里，第一掺杂区为源极区，第二掺杂区为漏极区，如此，第二栅氧化层的第一部分位于源极区和漏极区之间，第二栅氧化层的第二部分位于源极区和第一栅氧化层之间。

本公开实施例中，衬底可以是半导体衬底；具体包括至少一个单质半导体材料(例如为硅(Si)衬底、锗(Ge)衬底等)、至少一个III-V化合物半导体材料(例如为氮化镓(GaN)衬底、砷化镓(GaAs)衬底、磷化铟(InP)衬底等)、至少一个II-VI化合物半导体材料、至少一个有机半导体材料或者在本领域已知的其他半导体材料，还可以包括其他含半导体材料的衬底，例如绝缘体上硅(SOI)衬底、绝缘体上锗(GeOI)衬底、绝缘层上的多晶半导体层、硅锗衬底等。

在一些实施例中，第二掺杂区在衬底上的正投影面积小于第一掺杂区在衬底上的正投影面积。

这里，如图5所示，第二掺杂区203在衬底上的正投影沿Y方向的长度为第二栅氧化层的长度L₂和第一栅氧化层沿Y方向的长度L₁之差，即(L₂-L₁)；第二掺杂区203在衬底上的正投影沿X方向的宽度为第一栅氧化层沿X方向的宽度，即W₁；第二掺杂区203在衬底上的正投影面积为(L₂-L₁)*W₁。第一掺杂区204在衬底上的正投影沿Y方向的长度为第二栅氧化层沿Y方向的长度，即L₂；第一掺杂区204在衬底上的正投影沿X方向的宽度为W₃；第一掺杂区204在衬底上的正投影面积为L₂*W₃。通过减小第二掺杂区在衬底上的正投影面积，可以减小有源区在衬底上的正投影面积，有利于减小反熔丝单元的面积，从而可实现更高的存储密度。

本公开实施例中，栅氧化层位于衬底之上，栅氧化层包括沿X方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层；第二栅氧化层沿Y方向的长度L₂大于第一栅氧化层沿Y方向的长度L₁。

本公开实施例中，第二栅氧化层沿X方向的宽度W₂可以和第一栅氧化层沿X方向的宽度W₁相同，即W₁＝W₂。

这里，第一栅氧化层的面积为L₁*W₁，第二栅氧化层的面积为L₂*W₂，第一栅氧化层的面积小于第二栅氧化层的面积。减小第一栅氧化层的长度，从而可以减小第一栅氧化层的面积，有利于减小反熔丝单元的面积，从而可实现更高的存储密度。

本公开实施例中，栅氧化层的材料可以例如为二氧化硅。

这里，栅氧化层(即，第一栅氧化层和第二栅氧化层)的底部表面和衬底直接接触；沿X方向紧邻设置指的是第一栅氧化层和第二栅氧化层沿X方向并列设置，且第一栅氧化层和第二栅氧化层的侧壁直接接触。图6示意出的第一栅氧化层和第二栅氧化层可以由相同的材料制成，第一栅氧化层和第二栅氧化层之间没有接触界面。

这里，第一栅氧化层沿Z方向的厚度小于第二栅氧化层沿Z方向的厚度。第一栅氧化层即为薄栅氧化层，第二栅氧化层即为厚栅氧化层。本公开实施例对第一栅氧化层和第二栅氧化层的具体厚度范围不作特殊的限定，第一栅氧化层的厚度小于第二栅氧化层的厚度即可。

如图5所示，第一栅氧化层206a包括平行于X方向且相对设置的两个侧壁，以及平行于Y方向且相对设置的两个侧壁；第二栅氧化层206b也包括平行于X方向且相对设置的两个侧壁，以及平行于Y方向且相对设置的两个侧壁。第一栅氧化层206a沿Y方向的长度L₁指的是平行于Y方向的侧壁的长度，第二栅氧化层206b沿Y方向的长度L₂指的是平行于Y方向的侧壁的长度。第一栅氧化层206a的平行于Y方向的侧壁和第二栅氧化层206b的平行于Y方向的侧壁直接接触，由于第一栅氧化层206a和第二栅氧化层206b沿Y方向的长度不同，此时仍会暴露出第二栅氧化层206b的部分侧壁，暴露出的部分侧壁的长度为(L₂-L₁)。

本公开实施例中，第二栅氧化层沿Y方向可以包括第一部分和第二部分，第二栅氧化层的第一部分位于第一掺杂区和第二掺杂区之间，第二栅氧化层的第二部分位于第一掺杂区和第一栅氧化层之间。

这里，在第二栅氧化层远离第一栅氧化层的一侧的衬底内设置第一掺杂区，在第二栅氧化层靠近第一栅氧化层的一侧的衬底内设置第二掺杂区，或者在第二栅氧化层的第一部分远离第一掺杂区的一侧的衬底内设置第二掺杂区。第二掺杂区在衬底上的正投影沿Y方向的长度(即(L₂-L₁))小于第一掺杂区在衬底上的正投影沿Y方向的长度(即L₂)，第二掺杂区在衬底上的正投影面积小于第一掺杂区在衬底上的正投影面积。

图6为图5中反熔丝单元沿BB线的剖面结构示意图，图7为图5中反熔丝单元沿CC线的剖面结构示意图。图7示意出第二栅氧化层206b的第一部分的剖面结构，第二栅氧化层206b的第一部分位于第二掺杂区203和第一掺杂区204之间。图6示意出第二栅氧化层206b的第二部分的剖面结构，第二栅氧化层206b的第二部分位于第一掺杂区204和第一栅氧化层206a之间。

这里，减小第一栅氧化层的面积，且减小第二掺杂区的面积，并且合理地调整第一掺杂区、第二掺杂区、第一栅氧化层和第二栅氧化层之间的位置关系，改善反熔丝器件的结构，使得平面布局图中，第一栅氧化层和第二掺杂区沿Y方向并列设置，从而减小反熔丝器件的面积，进一步提高反熔丝器件的存储密度。

在一些实施例中，栅极覆盖栅氧化层(即，第一栅氧化层和第二栅氧化层)，栅极在衬底上的正投影为L型。这里，考虑到第一栅氧化层和第二栅氧化层沿Z方向的厚度不同，位于第一栅氧化层上的部分栅极和位于第二栅氧化层上的部分栅极沿Z方向的厚度可以相同，因此，栅极远离衬底的表面不平坦。更具体而言，位于第一栅氧化层上的栅极表面低于位于第二栅氧化层上的栅极表面。

本公开实施例中，栅极的材料可以包括但不限于金属材料和多晶硅。在本实施例中，由于有源区、栅氧化层和栅极的形成工艺与现有技术形成MOS晶体管的有源区、栅氧化层和栅极的工艺相同，与现有工艺兼容，不会增加额外的工艺成本。

在一些实施例中，第二栅氧化层的第一部分和第一栅氧化层分别位于第二掺杂区的相邻两侧。

在一些实施例中，第二掺杂区203在衬底上的正投影沿Y方向的长度和第一栅氧化层206a沿Y方向的长度之和等于第二栅氧化层206b沿Y方向的长度。

这里，减小第一栅氧化层沿Y方向的长度，且减小第二掺杂区在衬底上的正投影沿Y方向的长度，并且合理地调整第一掺杂区、第二掺杂区、第一栅氧化层和第二栅氧化层之间的位置关系，使得第二掺杂区在衬底上的正投影沿Y方向的长度和第一栅氧化层沿Y方向的长度之和等于第二栅氧化层沿Y方向的长度，改善反熔丝器件的结构，从而减小反熔丝器件的面积，进一步提高反熔丝器件的存储密度。

在一些实施例中，第二掺杂区和第一栅氧化层在衬底上的正投影面积之和等于第二栅氧化层在衬底上的正投影面积。

这里，减小第一栅氧化层的面积，且减小第二掺杂区在衬底上的正投影面积，第一栅氧化层沿Y方向的长度和第二掺杂区在衬底上的正投影沿Y方向的长度之和等于第二栅氧化层沿Y方向的长度，第一栅氧化层沿X方向的宽度和第二栅氧化层沿X方向的宽度相同，如此，第二掺杂区和第一栅氧化层在衬底上的正投影面积之和等于第二栅氧化层在衬底上的正投影面积，有效地减小反熔丝器件的面积，从而可以实现更高的存储密度。

如图6和图7所示，反熔丝器件还包括：隔离层208，覆盖第二栅氧化层206b靠近第一掺杂区204和靠近第二掺杂区203的侧壁、第一栅氧化层206a远离第一掺杂区204的侧壁以及栅极207靠近第一掺杂区204和远离第一掺杂区204的侧壁。

本公开实施例中，隔离层的材料包括但不限于二氧化硅。

如图5所示，反熔丝器件还包括：位线接触焊垫210，和第一掺杂区204电连接。这里，相邻两个反熔丝单元共享同一个位线接触焊垫。

如图5所示，反熔丝器件还包括：字线(图中未示意出)，字线和栅极207连接；位线(图中未示意出)，位线和第一掺杂区204连接，具体地，位线通过位线接触焊垫210和第一掺杂区204电连接。这里，字线沿Y方向延伸，Y方向即为字线方向；位线沿X方向延伸，X方向即为位线方向。

这里，位线可以和第一掺杂区或第二掺杂区连接。在一个具体示例中，第一掺杂区为漏极区，位线通过位线接触焊垫和漏极区电连接。

这里，施加到栅极的字线读取电流可以通过连接到漏极的位线经由反熔丝存储单元的沟道来感测。

如图6所示，反熔丝器件还包括：硅化物层209，硅化物层可以位于第一掺杂区204和位线接触焊垫210之间，用于降低接触电阻。这里，硅化物层可以位于任何金属和半导体之间，用于降低金属和半导体之间的接触电阻。

本公开实施例中，反熔丝器件可以为单个反熔丝存储单元，即，反熔丝器件为单个反熔丝晶体管；反熔丝器件还可以为反熔丝阵列，即，反熔丝器件包括多个呈阵列排布的反熔丝晶体管。

本公开实施例中，反熔丝器件包括第一栅氧化层(即，薄栅氧化层)和第二栅氧化层(即，厚栅氧化层)，将不同厚度的栅氧化层制成一个晶体管；其中，第一栅氧化层在高电压下发生击穿，产生导电通路连接栅极和沟道区，可以作为存储部分，第二栅氧化层能够承受高电压，在编程电压下不会发生击穿，可以作为输入/输出(Input/Output，I/O)控制部分。

若对栅极施加小于击穿电压的电压，第一栅氧化层未被击穿，在位线上不会检测到电流，器件相当于电容，在位线上读出的数据为“0”；若对栅极施加编程电压，第一栅氧化层被击穿，电路导通，实现数据存储。反熔丝器件的读取过程如下：若反熔丝器件内的第一栅氧化层未被击穿，通过未击穿的反熔丝存储单元的漏电流较小(即，纳安级别)，电流比较器的输出端为低电平状态；若反熔丝器件内的第一栅氧化层已被击穿，施加读取电压至栅极时，字线和位线之间产生电流，电流比较器的输出端为高电平状态。

本公开实施例中，减小第一栅氧化层的面积，减小第二掺杂区(即，源极区或漏极区)的面积，并重新组合第二掺杂区和第一栅氧化层之间的位置关系，改善反熔丝存储单元的结构，使得反熔丝存储单元的面积减小至为原来的0.8倍，从而可实现更高的存储密度。

本公开实施例中，调整栅极在衬底上的正投影为L型，移动并减小源极的面积以减小有源区的面积，使得芯片的面积缩小为原来的2/3左右，提高芯片密度，进一步增大存储容量，从而实现更高的存储密度。

本公开实施例还提供一种反熔丝器件的制造方法，制造方法包括：

步骤S801：提供衬底；

步骤S802：在衬底上形成栅氧化层；栅氧化层包括沿第一方向紧邻设置的第一栅氧化层和第二栅氧化层，第二栅氧化层沿第二方向的长度大于第一栅氧化层沿第二方向上的长度，其中，第一方向和第二方向均平行于衬底表面；第二栅氧化层沿第二方向包括第一部分和与第一栅氧化层接触的第二部分；第一栅氧化层沿第三方向上的厚度小于第二栅氧化层沿第三方向上的厚度，其中，第三方向为垂直于衬底表面的方向；

步骤S803：在栅氧化层上形成栅极；

步骤S804：在第二栅氧化层远离第一栅氧化层的一侧的衬底内形成第一掺杂区，在第二栅氧化层的第一部分远离第一掺杂区的一侧的衬底内形成第二掺杂区。

下面将结合图9，详细地说明形成第一栅氧化层和第二栅氧化层的步骤。

如图9(a)所示，在衬底上形成第一氧化物层304，更具体而言，在沟道区301的上方形成第一氧化物层304。如图9(b)所示，沟道区上方包括第一栅氧化物区302和第二栅氧化物区303，从第一栅氧化物区302内去除第一氧化物层304，仅剩余位于第二栅氧化物区303的第一氧化物层304。如图9(c)所示，在沟道区的上方再次形成第二氧化物层。也就是说，位于第一栅氧化物区302内的第二氧化物层305形成第一栅氧化层，剩余的第一氧化物层304和位于第二栅氧化物区303内的第二氧化物层305共同形成第二栅氧化层。

本公开实施例可以使用包括但不限于热氧化物生长工艺形成第一栅氧化层和第二栅氧化层。本公开实施例对于形成第一栅氧化层和第二栅氧化层的工艺不作特殊的限定。

在一些实施例中，栅极在衬底上的正投影为L型。

在一些实施例中，第二掺杂区在衬底上的正投影沿第二方向上的长度和第一栅氧化层沿第二方向上的长度之和等于第二栅氧化层沿第二方向上的长度。

在一些实施例中，上述制造方法还包括：形成隔离层，隔离层覆盖第二栅氧化层靠近第一掺杂区和靠近第二掺杂区的侧壁、第一栅氧化层远离第一掺杂区的侧壁以及栅极靠近第一掺杂区和远离第一掺杂区的侧壁。

在一些实施例中，上述制造方法还包括：形成位线接触焊垫，位线接触焊垫和第一掺杂区或第二掺杂区电连接。

在一些实施例中，上述制造方法还包括：形成字线，字线和栅极连接；形成位线，位线和第一掺杂区或第二掺杂区连接。

在一些实施例中，上述第一掺杂区为源极区，第二掺杂区为漏极区；或，第一掺杂区为漏极区，第二掺杂区为源极区。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本公开的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本公开实施例的实施过程构成任何限定。上述本公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本公开的优选实施方式，并非因此限制本公开的专利范围，凡是在本公开的发明构思下，利用本公开说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本公开的专利保护范围内。

Claims

1.一种反熔丝器件，其特征在于，所述反熔丝器件包括：

设于衬底内的第一掺杂区和第二掺杂区；

位于所述栅氧化层上的栅极。

2.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述第二栅氧化层的第一部分和所述第一栅氧化层分别位于所述第二掺杂区的相邻两侧。

3.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述栅极在所述衬底上的正投影为L型。

4.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影面积小于所述第一掺杂区在所述衬底上的正投影面积。

5.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影沿所述第二方向的长度和所述第一栅氧化层沿所述第二方向的长度之和等于所述第二栅氧化层沿所述第二方向的长度。

6.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述第二掺杂区和所述第一栅氧化层在所述衬底上的正投影面积之和等于所述第二栅氧化层在所述衬底上的正投影面积。

7.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，所述反熔丝器件还包括：

字线，所述字线和所述栅极连接；

位线，所述位线和所述第一掺杂区或所述第二掺杂区连接。

8.根据权利要求1所述的反熔丝器件，其特征在于，

所述第一掺杂区为源极区，所述第二掺杂区为漏极区；或，

所述第一掺杂区为漏极区，所述第二掺杂区为源极区。

9.一种反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括：

提供衬底；

在所述栅氧化层上形成栅极；

10.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述第二栅氧化层的第一部分和所述第一栅氧化层分别位于所述第二掺杂区的相邻两侧。

11.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述栅极在所述衬底上的正投影为L型。

12.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影面积小于所述第一掺杂区在所述衬底上的正投影面积。

13.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述第二掺杂区在所述衬底上的正投影沿所述第二方向上的长度和所述第一栅氧化层在所述第二方向上的长度之和等于所述第二栅氧化层在所述第二方向上的长度。

14.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述第二掺杂区和所述第一栅氧化层在所述衬底上的正投影面积之和等于所述第二栅氧化层在所述衬底上的正投影面积。

15.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：

形成字线，所述字线和所述栅极连接；

16.根据权利要求9所述的反熔丝器件的制造方法，其特征在于，

所述第一掺杂区为源极区，所述第二掺杂区为漏极区；或，

所述第一掺杂区为漏极区，所述第二掺杂区为源极区。