掩膜只讀存儲器的製作方法
2023-05-07 11:43:31
專利名稱：掩膜只讀存儲器的製作方法
技術領域：
本發明涉及矽半導體器件技術領域，特別涉及一種掩膜只讀存儲器。
背景技術：
掩膜只讀存儲器(Mask Read Only Memory，簡稱MR0M)是一種最基本的只讀存儲 器，廣泛應用於電子產品中。掩膜只讀存儲器利用一光罩選擇性地對其多個編碼區進行離 子注入，從而決定存儲單元陣列中各電晶體的連接狀態，達到存儲數據的目的。當產品改 變時，無需對生產工藝做大幅的修改而僅更換光罩即可，這十分有利於批量生產。此外，相 比於EEPR0M或Flash，掩膜只讀存儲器的單元面積非常小，有利於降低成本，實現大容量存 儲。請參閱圖1，圖1為現有技術中常用的掩膜只讀存儲器的結構示意圖。該掩膜只讀 存儲器製作在襯底的摻雜阱10中，其包括平行排布的多條位線11以及垂直設置在該多條 位線11上的多條字線13。圖1所示的掩膜只讀存儲器使用金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor, M0S)電晶體作為存儲單元1。其中，該襯底為P襯底，摻雜阱10為P阱，多 條位線11為M0S電晶體的N型重摻雜的埋層源漏極，多條字線13為其多晶矽柵極。每一 存儲單元1具有一導電溝道12，該導電溝道12包括在摻雜阱10中的兩相鄰位線11之間的 字線13下方的區域。在該掩膜只讀存儲器中，通過是否將額外的P型雜質離子注入導電溝 道12來調節M0S電晶體的閾值電壓，從而實現二進位數據「0」或「1」的存儲。如此，每一 導電溝道12構成了一個編碼區。具體地，如果編碼區有離子注入，則M0S電晶體的閾值電 壓提高，存儲二進位數據「0」。反之，如果編碼區沒有離子注入，則存儲二進位數據「1」。可 以看出，每個存儲單元1隻能存儲一位二進位數據，而每個存儲單元1佔用的面積為4F2(F 為光刻工藝的最小線寬)，因此，存儲每位二進位數據所佔用的面積為4F2。
發明內容
本發明的目的在於提供一種掩膜只讀存儲器，每個存儲單元能夠存儲兩位二進位 數據，減小了存儲每位二進位數據所佔用的面積。本發明提供一種掩膜只讀存儲器，製作在摻雜阱中，其包括平行排布的多條位線 以及垂直設置在所述多條位線上的多條字線，所述掩膜只讀存儲器具有多個存儲單元，每 一所述存儲單元具有一導電溝道，所述導電溝道包括在所述摻雜阱中的兩相鄰位線之間的 字線下方的區域，其中，所述導電溝道沿其延伸方向分成第一編碼區和第二編碼區，所述第 一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入來各實現一位二進位數據的存儲。進一步的，所述第一編碼區若有離子注入則存儲二進位數據「0」，若沒有離子注入 則存儲二進位數據「 1」 ；所述第二編碼區若有離子注入則存儲二進位數據「0」，若沒有離子 注入則存儲二進位數據「1」。進一步的，若讀取方向為從左向右，則讀取通過所述第一編碼區存儲的二進位數 據；若讀取方向為從右向左，則讀取通過所述第二編碼區存儲的二進位數據。
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進一步的，所述存儲單元為M0S電晶體。進一步的，所述摻雜阱為P阱。進一步的，所述多條位線為所述M0S電晶體的N型重摻雜的埋層源漏極，所述多條 字線為所述M0S電晶體的多晶矽柵極。與現有技術相比，本發明提供的掩膜只讀存儲器，將每個存儲單元的導電溝道沿 其延伸方向分成第一編碼區和第二編碼區，且該第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離 子注入來各實現一位二進位數據的存儲，由此每個存儲單元能夠存儲兩位二進位數據，減 小了存儲每位二進位數據所佔用的面積，進而提高了掩膜只讀存儲器的存儲容量。
圖1為現有技術中常用的掩膜只讀存儲器的結構示意圖；圖2為本發明的掩膜只讀存儲器的結構示意圖；圖3為本發明的掩膜只讀存儲器中存儲單元的剖面圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、特徵更明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作 進一步的說明。本發明的核心思想在於，將每個存儲單元的導電溝道沿其延伸方向分成第一編碼 區和第二編碼區，且該第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入來各實現一位二進 制數據的存儲。請綜合參閱圖2和圖3，圖2為本發明的掩膜只讀存儲器的結構示意圖，圖3為本 發明的掩膜只讀存儲器中存儲單元的剖面圖。如圖2所示，該掩膜只讀存儲器製作在摻雜 阱20中，其包括平行排布的多條位線21以及垂直設置在該多條位線21上的多條字線23。 該掩膜只讀存儲器具有多個存儲單元，該存儲單元為M0S電晶體。其中，摻雜阱20為通過 P型雜質離子注入形成的P阱，注入劑量的量級為1012 1013/Cm2。多條位線21為M0S晶 體管的N型重摻雜的埋層源漏極，多條字線23為M0S電晶體的多晶矽柵極。從圖3可以看 出，每一存儲單元具有一導電溝道，該導電溝道包括在摻雜阱20中的兩相鄰位線21之間的 字線23下方的區域，在該導電溝道與字線23之間還形成有柵極氧化層24。而且，該導電溝 道沿其延伸方向(本實施例中為水平方向)分成第一編碼區221和第二編碼區222，第一 編碼區221和第二編碼區222通過是否進行離子注入來各實現一位二進位數據的存儲。具 體地，第一編碼區221若有離子注入則存儲二進位數據「0」，若沒有離子注入則存儲二進位 數據「 1 」。類似地，第二編碼區222若有離子注入則存儲二進位數據「0」，若沒有離子注入
則存儲二進位數據「1」。這裡，注入的離子為P型雜質離子，注入劑量的量級為1013 1015/
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cm 0繼續參考圖3以分析從該存儲單元讀出數據時的情況。這裡，假設第一編碼區221 有離子注入而第二編碼區222沒有離子注入。若從左向右讀取(圖3中的讀取方向LR)， 即將靠近第一編碼區221的位線21作為源端而加低電壓，且將靠近第二編碼區222的位線 21作為漏端而加高電壓。此時，由於耗盡區形成於靠近第二編碼區222的漏端，第一編碼區 221中注入的離子起主要作用，從而提高了該M0S電晶體的閾值電壓，進而讀出數據「0」，即
4讀取通過第一編碼區221存儲的二進位數據。反之，若從右向左讀取(圖3中的讀取方向 RL)，即將靠近第一編碼區221的位線21作為漏端而加高電壓，且將靠近第二編碼區222的 位線21作為源端而加低電壓。此時，由於耗盡區形成於靠近第一編碼區221的漏端，第一 編碼區221中注入的離子對MOS電晶體的閾值電壓的影響並不顯著，第二編碼區222起主 要作用，從而讀出數據「1」，即讀取通過第二編碼區222存儲的二進位數據。對該存儲單元 的實驗結果也表明，採用讀取方向RL測得的漏極電流值IRL與採用讀取方向LR測得的漏 極電流值ILR滿足IRL等於12 μ A時(即讀出數據為「 1」)，IRL與ILR的比值達到了 50， ILR較小，滿足讀出數據為「0」。同理，對其它存儲單元中第一編碼區和第二編碼區的不同 的離子注入情況，可以採取同樣的讀取方式。由此，將每個存儲單元的導電溝道沿其延伸方向分成第一編碼區和第二編碼區， 且該第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入來各實現一位二進位數據的存儲，進 而每個存儲單元能夠存儲兩位二進位數據。例如，圖2中，存儲單元2Α的第一編碼區和第 二編碼區均沒有離子注入，因此存儲數據為「 1，1」 ；存儲單元2Β的第一編碼區和第二編碼 區均有離子注入，因此存儲數據為「0，0」;存儲單元2C的第一編碼區沒有離子注入，而第二 編碼區有離子注入，因此存儲數據為「 1，0」 ；存儲單元2D的第一編碼區有離子注入，而第二 編碼區沒有離子注入，因此存儲數據為「0，1」。此外，由於每個存儲單元能夠存儲兩位二進位數據，而每個存儲單元佔用的面積 為4F2 (參考圖1)，因此存儲每位二進位數據所佔用的面積為2F2，相比現有技術減少了 50%，這同時也將提高掩膜只讀存儲器的存儲容量。綜上所述，本發明提供的掩膜只讀存儲器，將每個存儲單元的導電溝道沿其延伸 方向分成第一編碼區和第二編碼區，且該第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入 來各實現一位二進位數據的存儲，由此每個存儲單元能夠存儲兩位二進位數據，減小了存 儲每位二進位數據所佔用的面積，進而提高了掩膜只讀存儲器的存儲容量。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
一種掩膜只讀存儲器，製作在摻雜阱中，其包括平行排布的多條位線以及垂直設置在所述多條位線上的多條字線，所述掩膜只讀存儲器具有多個存儲單元，每一所述存儲單元具有一導電溝道，所述導電溝道包括在所述摻雜阱中的兩相鄰位線之間的字線下方的區域，其特徵在於，所述導電溝道沿其延伸方向分成第一編碼區和第二編碼區，所述第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入來各實現一位二進位數據的存儲。
2.如權利要求1所述的掩膜只讀存儲器，其特徵在於，所述第一編碼區若有離子注入 則存儲二進位數據「0」，若沒有離子注入則存儲二進位數據「 1」 ；所述第二編碼區若有離子 注入則存儲二進位數據「0」，若沒有離子注入則存儲二進位數據「 1 」。
3.如權利要求1所述的掩膜只讀存儲器，其特徵在於，若讀取方向為從左向右，則讀取 通過所述第一編碼區存儲的二進位數據；若讀取方向為從右向左，則讀取通過所述第二編 碼區存儲的二進位數據。
4.如權利要求1所述的掩膜只讀存儲器，其特徵在於，所述存儲單元為MOS電晶體。
5.如權利要求4所述的掩膜只讀存儲器，其特徵在於，所述摻雜阱為P阱。
6.如權利要求5所述的掩膜只讀存儲器，其特徵在於，所述多條位線為所述MOS電晶體 的N型重摻雜的埋層源漏極，所述多條字線為所述MOS電晶體的多晶矽柵極。
全文摘要
本發明公開了一種掩膜只讀存儲器，製作在摻雜阱中，其包括平行排布的多條位線以及垂直設置在所述多條位線上的多條字線，所述掩膜只讀存儲器具有多個存儲單元，每一所述存儲單元具有一導電溝道，所述導電溝道包括在所述摻雜阱中的兩相鄰位線之間的字線下方的區域，其中，所述導電溝道沿其延伸方向分成第一編碼區和第二編碼區，所述第一編碼區和第二編碼區通過是否進行離子注入來各實現一位二進位數據的存儲。
文檔編號H01L27/112GK101800222SQ20101906303
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月5日 優先權日2010年2月5日
發明者董耀旗 申請人:上海宏力半導體製造有限公司