技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器及其的操作方法，特別是涉及一種改善讀取特性的反熔絲單次可編程存儲(chǔ)胞及存儲(chǔ)器的操作方法。

背景技術(shù)

非揮發(fā)性存儲(chǔ)器是一種能在切斷電源后繼續(xù)保存存儲(chǔ)器內(nèi)資料的存儲(chǔ)器，并可分成只讀存儲(chǔ)器(read only memory,ROM)、單次可編程存儲(chǔ)器(one time programmable memory,OTP memory)以及可重復(fù)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。此外，隨著半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)的成熟，非揮發(fā)性存儲(chǔ)器已可以整合至與互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)元件相容的制作工藝下。

如上述的單次可編程存儲(chǔ)器而言，其可類(lèi)分為熔絲型(fuse type)以及反熔絲型(anti-fuse type)。熔絲型單次可編程存儲(chǔ)器在未編程的狀態(tài)下為短路，編程后則為斷路。反之，反熔絲型單次可編程存儲(chǔ)器則是在未編程前為斷路，編程后為短路。此外，基于CMOS制作工藝技術(shù)中的MOS元件的特性，反熔絲型單次可編程存儲(chǔ)器較適于整合在CMOS制作工藝技術(shù)中。

此外，單次可編程存儲(chǔ)器單元基于柵極氧化層的破裂(rupture)以形成永久導(dǎo)電的路徑。導(dǎo)電溝道的形成位置隨機(jī)分布，會(huì)使讀取數(shù)據(jù)判斷不易。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改善讀取特性的反熔絲單次可編程只讀存儲(chǔ)胞，可以避免反熔絲層的破裂位置處于使反熔絲柵極與基底直接接觸之處，而能夠改善讀取特性。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種存儲(chǔ)器的操作方法，可利用較低的電壓進(jìn)行讀取、降低抑制編程電流(PGM inhibit current)以及減少選擇柵極的柵極引發(fā)漏極漏電流(GIDL)。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明的改善讀取特性的反熔絲單次可編程只讀存儲(chǔ)胞，包括：第一反熔絲單元及第二反熔絲單元、選擇晶體管以及阱區(qū)。第一反熔絲單元及第二反熔絲單元設(shè)置于具有第一導(dǎo)電型的基底上。第一反熔絲單元包括依序設(shè)置于基底上的第一反熔絲層與第一反熔絲柵極。第二反熔絲單元包括依序設(shè)置于基底上的第二反熔絲層與第二反熔絲柵極。選擇晶體管，設(shè)置基底上，包括選擇柵極、柵極介電層、第一摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)。選擇柵極設(shè)置于基底上。柵極介電層設(shè)置于選擇柵極與基底之間。第一摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)，具有第二導(dǎo)電型，并分別設(shè)置于選擇柵極兩側(cè)的基底中，其中第二摻雜區(qū)位于第一反熔絲單元及第二反熔絲單元周?chē)幕字小Ｚ鍏^(qū)具有第二導(dǎo)電型，設(shè)置于第一反熔絲單元及第二反熔絲單元下方的基底中，并連接第二摻雜區(qū)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一反熔絲層、第二反熔絲層與柵極介電層的厚度相同。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述選擇晶體管包括輸入輸出金屬氧化物半導(dǎo)體(I/O MOS)晶體管。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述選擇晶體管包括核心金屬氧化物半導(dǎo)體(core MOS)晶體管。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述選擇晶體管包括雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(DMOS)晶體管。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)電型為P型及N型的其中的一個(gè)，上述第二導(dǎo)電型為P型及N型的其中的另一個(gè)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述阱區(qū)的一部分延伸至位于選擇柵極下方。

本發(fā)明的存儲(chǔ)胞的操作方法，存儲(chǔ)胞包括設(shè)置于基底上的選擇晶體管、分別串接選擇晶體管的第一反熔絲單元及第二反熔絲單元以及阱區(qū)，其中晶體管包括選擇柵極、第一摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)；第二摻雜區(qū)位于第一反熔絲單元及第二反熔絲單元周?chē)幕字?，第一反熔絲單元包括第一反熔絲層與第一反熔絲柵極，第二反熔絲單元包括第二反熔絲層與第二反熔絲柵極；阱區(qū)設(shè)置于第一反熔絲單元及第二反熔絲單元下方的基底中，連接第二摻雜區(qū)，且阱區(qū)的導(dǎo)電型與第二摻雜區(qū)相同，方法包括：在編程操作時(shí)，在選擇柵極施加第一電壓，在第一摻雜區(qū)施加第二電壓，在第一反熔絲柵極與第二反熔絲柵極施加第三電壓，其中第一電壓足以打開(kāi)選擇晶體管的溝道，第二電壓與第三電壓的電壓差足以使第一反熔絲層及第二反熔絲層破裂。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述存儲(chǔ)胞的操作方法，還包括：在讀取操作時(shí)，在選擇柵極施加第四電壓，在第一反熔絲柵極與第二反熔絲柵極施加第五電壓，其中第四電壓足以打開(kāi)選擇晶體管的溝道，可通過(guò)從第一摻雜區(qū)偵測(cè)存儲(chǔ)器的溝道電流大小來(lái)判斷存儲(chǔ)在存儲(chǔ)胞中的數(shù)字信息。