專利名稱：掩膜型rom器件的單元結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種ROM (read-only memory,只讀存儲器)，特別是涉及一種掩膜型 ROM(Mask ROM)。
背景技術(shù)：
掩模型ROM是ROM的一種。通常為了生產(chǎn)大量相同內(nèi)容的R0M，制造商先制作一顆有原始數(shù)據(jù)的ROM作為樣本，然后再大量復(fù)制，這一樣本就是掩膜型ROM。燒錄在掩膜型 ROM中的資料永遠(yuǎn)無法修改，它的優(yōu)勢是成本比較低。掩膜型ROM器件是由多個單元結(jié)構(gòu)組成的，每個單元結(jié)構(gòu)都具有原始狀態(tài)和編程狀態(tài)以分別表示“0”或“1”，這兩種狀態(tài)是由結(jié)構(gòu)的差別體現(xiàn)的。邏輯的“0”和“1”具體由哪種狀態(tài)表示取決于應(yīng)用電路的設(shè)計。請參閱圖la，這是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)，也就是常規(guī)的MOS晶體管。襯底10中具有隔離結(jié)構(gòu)11和阱12。襯底10之上具有柵氧化層13。柵氧化層13 之上具有多晶硅柵極14。柵氧化層13兩側(cè)下方的阱12中具有輕摻雜漏(LDD)注入?yún)^(qū)15。 柵氧化層13和多晶硅柵極14的兩側(cè)具有側(cè)墻16。側(cè)墻16兩側(cè)下方的阱12中具有重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)17。請參閱圖lb，這是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)。它是在常規(guī)MOS晶體管的基礎(chǔ)上，在溝道區(qū)18進行一次額外的離子注入，離子注入類型(ρ型或η型)與重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)17相同，從而讓溝道處于常開狀態(tài)。在特定的操作電壓下，通過比較圖Ia和圖Ib所示的傳統(tǒng)掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的兩種狀態(tài)的讀取電流的差異，實現(xiàn)邏輯“ 1，，和“ 0 ”的區(qū)分。請參閱圖3a，這是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的版圖，其中的黑色小方塊表示填充有金屬的接觸孔19。該版圖顯示傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)為四端子的器件，四個端子分別是阱12 (通過重?fù)诫s區(qū)22的接觸孔19引出，重?fù)诫s區(qū)22的摻雜類型與重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)17的摻雜類型相反)、柵極14的接觸孔19、源極17的接觸孔19、漏極17的接觸孔19，該器件的版圖面積較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，具有版圖面積小的特點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)為襯底10 中具有η阱12’，襯底10之上為介質(zhì)層21，介質(zhì)層21中具有接觸孔19，接觸孔19與η阱 12’相接觸；所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)為襯底10中具有η阱12’，襯底10 之上為介質(zhì)層21，介質(zhì)層21中具有接觸孔19，接觸孔19下方的η阱12’中具有η型離子注入?yún)^(qū)20，接觸孔19與η型離子注入?yún)^(qū)20相接觸，η型離子注入?yún)^(qū)20的摻雜濃度大于η阱12’的摻雜濃度；所述接觸孔19為填充在一個通孔中的金屬；所述原始狀態(tài)表示“0”或“ 1”中的一個，所述編程狀態(tài)表示“0”或“ 1”中的另一個。本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、面積小的優(yōu)點。


圖Ia是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)；圖Ib是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)；圖加是本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)；圖2b是本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)；圖3a是傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的版圖示意圖；圖北是本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)版圖示意圖；圖4是本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)組成陣列的版圖示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明10為襯底；11為隔離結(jié)構(gòu)；12為阱；12’為η阱；13為柵氧化層；14為多晶硅柵極；15為輕摻雜漏注入?yún)^(qū)；16為側(cè)墻；17為重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)；18為溝道區(qū)；19為接觸孔； 20為η型離子注入?yún)^(qū)；21為介質(zhì)層；22為重?fù)诫s區(qū)。
具體實施例方式請參閱圖2a，這是本發(fā)明掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)，也就是常規(guī)的肖特基二極管。在襯底10中具有η阱12’，襯底10之上為介質(zhì)層21，介質(zhì)層21例如是氧化硅、氮化硅等。介質(zhì)層21中具有接觸孔19，接觸孔19為填充在一個通孔中的金屬，接觸孔19與η阱12’相接觸。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員不難理解，由于η阱12’是輕摻雜的(其體濃度一般在IX IO17原子/立方厘米的數(shù)量級)；接觸孔19是金屬的，例如為鎢(W) ;11阱 12’與接觸孔19相接觸就形成了肖特基二極管。請參閱圖2b，這是本發(fā)明掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)。它是在接觸孔 19下方的η阱12’中進行一次額外的η型離子注入，從而在η阱12’中形成摻雜濃度更高、 且與接觸孔19相接觸的η型離子注入?yún)^(qū)20，通常體濃度在1 X IO19原子/立方厘米以上。 具體而言在編程狀態(tài)時，襯底10中具有η阱12’，襯底10之上為介質(zhì)層21，介質(zhì)層21中具有接觸孔19，接觸孔19下方的η阱12’中具有η型離子注入?yún)^(qū)20，接觸孔19與η型離子注入?yún)^(qū)20相接觸，η型離子注入?yún)^(qū)20的摻雜濃度大于η阱12’的摻雜濃度。所述η型離子注入?yún)^(qū)20中的摻雜雜質(zhì)優(yōu)選為磷(P)，因為磷較容易實現(xiàn)低能量的離子注入，且離子注入后容易擴散，可在接觸孔19的底部形成均勻性較好的η型離子注入?yún)^(qū)20。其他η型雜質(zhì)如砷(As)、銻(Sb)等也可以選用。本發(fā)明掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)時，由于η阱12’的摻雜濃度較低， 因此接觸孔19與η阱12’的接觸是肖特基接觸。在接觸孔19上加的電壓小于肖特基二極管的閾值電壓，器件處于關(guān)斷狀態(tài)，電流非常小。本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)時，由于η型離子注入?yún)^(qū)20的摻雜濃度較高，因此接觸孔19與η型離子注入?yún)^(qū)20的接觸是歐姆接觸，器件呈現(xiàn)電阻狀態(tài)，在接觸孔19外加電壓下是導(dǎo)通的。選擇合適的比較電流，就能區(qū)分圖加和圖2b所示的本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的2種狀態(tài)，即實現(xiàn)邏輯的“0”和“1”的區(qū)分。請參閱圖北，這是本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的版圖。該版圖顯示本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)為兩端子的器件，兩個端子分別是η阱12’和接觸孔19。其中η阱12’ 通過η型重?fù)诫s區(qū)22中的接觸孔19引出。值得注意的是，η阱12’中并沒有輕摻雜漏注入?yún)^(qū)、也沒有重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)。顯然，本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的版圖面積比傳統(tǒng)的掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的版圖面積要小得多。本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)，其讀取電壓不超過初始狀態(tài)時由接觸孔19和η阱 12’構(gòu)成的肖特基二極管的閾值電壓。請參閱圖4，本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)在組成陣列應(yīng)用時，所有的單元結(jié)構(gòu)都排列在一個η阱中。綜上所述，本發(fā)明掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)及其制造方法，采用全新的器件結(jié)構(gòu)，具有單元結(jié)構(gòu)面積小、有利于提高存儲密度的特點，特別適合大容量的應(yīng)用場合。
權(quán)利要求
1.一種掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的原始狀態(tài)為襯底(10)中具有η阱(12’)，襯底(10)之上為介質(zhì)層(21)，介質(zhì)層Ql)中具有接觸孔(19)，接觸孔(19)與η阱(12’ )相接觸；所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)的編程狀態(tài)為襯底(10)中具有η阱(12’)，襯底(10) 之上為介質(zhì)層(21)，介質(zhì)層中具有接觸孔(19)，接觸孔(19)下方的η阱(12’ )中具有η型離子注入?yún)^(qū)(20)，接觸孔(19)與η型離子注入?yún)^(qū)Q0)相接觸，η型離子注入?yún)^(qū)Q0) 的摻雜濃度大于η阱(12’ )的摻雜濃度；所述接觸孔(19)為填充在一個通孔中的金屬；所述原始狀態(tài)表示“ 0 ”或“ 1”中的一個，所述編程狀態(tài)表示“ 0 ”或“ 1”中的另一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)是在原始狀態(tài)還是在編程狀態(tài)，是由接觸孔(19)下方的η阱(12’)中是否具有 η型離子注入?yún)^(qū)00)來決定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)為兩端子器件，接觸孔(19)引出為一個端子，η阱(12’)引出作為另一個端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)為原始狀態(tài)時，所述接觸孔(19)與η阱(12’ )的接觸為肖特基接觸；所述掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)為編程狀態(tài)時，所述接觸孔(19)與η型離子注入?yún)^(qū) (20)的接觸為歐姆接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述η型離子注入?yún)^(qū) (20)的體濃度在IX IO19原子/立方厘米以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述η型離子注入?yún)^(qū) (20)中的雜質(zhì)為磷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)的讀取電壓不超過肖特基二極管的閾值電壓，所述肖特基二極管為所述掩膜型ROM 器件的單元結(jié)構(gòu)為原始狀態(tài)時所述接觸孔(19)與η阱(12’ )形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其特征是，所述掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)在組成陣列應(yīng)用時，所有的單元結(jié)構(gòu)都排列在一個η阱中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掩膜型ROM器件的單元結(jié)構(gòu)，其原始狀態(tài)為襯底(10)中具有n阱(12’)，襯底(10)之上為介質(zhì)層(21)，介質(zhì)層(21)中具有接觸孔(19)，接觸孔(19)與n阱(12’)相接觸；其編程狀態(tài)為襯底(10)中具有n阱(12’)，襯底(10)之上為介質(zhì)層(21)，介質(zhì)層(21)中具有接觸孔(19)，接觸孔(19)下方的n阱(12’)中具有n型離子注入?yún)^(qū)(20)，接觸孔(19)與n型離子注入?yún)^(qū)(20)相接觸，n型離子注入?yún)^(qū)(20)的摻雜濃度大于n阱(12’)的摻雜濃度。接觸孔(19)為填充在一個通孔中的金屬。本發(fā)明掩膜型ROM的單元結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、面積小的優(yōu)點。
文檔編號H01L27/112GK102456693SQ20101052144
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者胡曉明 申請人:上海華虹Nec電子有限公司