存储单元、存储器及其布局结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种存储单元、存储器及其布局结构。
【背景技术】
[0002]电熔丝(E-fuse)技术是根据多晶硅熔丝特性发展起来的一种技术。电熔丝的初始电阻值很小，当有大电流经过电熔丝时，电熔丝被熔断，其电阻值倍增。被熔断的电熔丝将永久地保持断开状态，而未被熔断的电熔丝则依然为导通状态。因此，由电熔丝构成的储存单元以判断电熔丝是否被熔断来得知其内部储存的数据。
[0003]图1是现有的一种存储单元的电路结构示意图。参考图1，所述存储单元包括输入端Pad、熔丝元件Fl和晶体管Ml。所述输入端Pad连接所述熔丝元件Fl的一端并适于输入第一编程电压；所述熔丝元件Fl的另一端连接所述晶体管Ml的漏极；所述晶体管Ml的栅极Gate适于输入第二编程电压，所述晶体管Ml的源极接地。
[0004]在对所述存储单元编程前，所述熔丝元件Fl未被熔断，其电阻值很小。当对所述输入端Pad施加第一编程电压、对所述晶体管Ml的栅极Gate施加第二编程电压时，所述晶体管Ml导通，有编程电流流过所述熔丝元件F1，所述熔丝元件Fl被熔断，其电阻值增大，实现对所述存储单元的编程。若所述编程电流太小，无法将所述熔丝元件Fl熔断；若所述编程电流太大，容易将所述熔丝元件Fl损毁。因此，所述编程电流的电流值需要控制在一定范围之内。所述编程电流即为所述晶体管Ml的漏极电流，通过调节所述第一编程电压和所述第二编程电压的电压值可以改变所述编程电流的电流值。
[0005]由于晶体管的载流子迁移率和带隙能态等特性受温度的影响，在栅极电压和源极电压相同而温度不同时，晶体管的漏极电流并不相等。图2是晶体管的栅源电压-漏极电流的特性曲线示意图。参考图2，横坐标表示晶体管的栅极电压和源极电压的电压差(简称栅源电压)，单位:伏特(V);纵坐标表示晶体管的漏极电流，单位:安培(A);图中的离散点曲线分别是晶体管在温度为_40°C、25°C以及125°C时的栅源电压-漏极电流的特性曲线。从图2可以看出，晶体管的漏极电流受温度影响较大。
[0006]对于图1所示的存储单元，由于所述晶体管Ml的漏极电流受温度的影响，因此，所述存储单元在不同温度下的编程电流并不相同。图3是所述存储单元的温度-编程电流的特性曲线示意图。参考图3，横坐标表示温度，单位:摄氏度(°C);纵坐标表示所述存储单元的编程电流，单位:安培(A);图中的曲线表示所述存储单元的温度-编程电流的特性曲线，点a、点b以及点c分别表示所述存储单元在温度为_40°C、25°C以及125°C时对应的编程电流。在温度从_40°C升高至125°C时，所述存储单元的编程电流减小了约44%，受温度影响非常大。
【发明内容】
[0007]本发明解决的是现有的存储单元的编程电流受温度影响导致编程稳定性低的问题。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种存储单元，包括输入端、熔丝元件以及肖特基二极管；所述输入端连接所述熔丝元件的一端，所述熔丝元件的另一端连接所述肖特基二极管的阳极，所述肖特基二极管的阴极接地。
[0009]可选的，所述输入端适于输入编程电压，所述编程电压与所述熔丝元件的电阻和所述肖特基二极管的正向导通电压相关。
[0010]可选的，所述肖特基二极管的正向导通电压为0.57V至0.7V。
[0011]可选的，所述肖特基二极管的正向导通电压为0.6V。
[0012]基于上述存储单元，本发明还提供一种存储器，包括若干上述存储单元。
[0013]可选的，所述存储器包括:
[0014]P型衬底；
[0015]位于所述P型衬底内的N型阱区；
[0016]位于所述N型阱区内的若干第一 N型掺杂区；
[0017]位于所述N型阱区上的若干分别对应所述第一 N型掺杂区的欧姆接触电极；
[0018]位于所述N型阱区上的若干肖特基接触电极，所述欧姆接触电极与所述肖特基接触电极间隔排列；
[0019]位于所述P型衬底表面、隔离所述欧姆接触电极和所述肖特基接触电极的绝缘层。
[0020]可选的，所述存储器还包括:
[0021]位于所述P型衬底内、所述N型阱区外围的P型掺杂区；
[0022]位于所述P型衬底表面、对应所述P型掺杂区的欧姆接触区。
[0023]可选的，所述存储器还包括:
[0024]位于所述N型阱区内的第二 N型掺杂区；
[0025]位于所述N型阱区上、对应所述第二 N型掺杂区的第一金属层。
[0026]可选的，所述欧姆接触电极为钨或镍，所述肖特基接触电极为钛、钴或镍。
[0027]可选的，所述绝缘层为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
[0028]基于上述存储单元，本发明还提供一种存储器的布局结构，包括由若干上述存储单元的肖特基二极管构成的肖特基阵列，所述肖特基二极管包括欧姆接触电极与肖特基接触电极，所述肖特基阵列中欧姆接触电极与肖特基接触电极间隔排列。
[0029]可选的，所述存储器的布局结构还包括布设于所述肖特基阵列外围的欧姆接触区。
[0030]可选的，所述肖特基阵列还包括第一金属层。
[0031]可选的，所述存储器的布局结构还包括由若干所述的存储单元的熔丝元件构成的熔丝阵列。
[0032]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0033]本发明提供的存储单元包括熔丝元件和肖特基二极管，与现有技术中采用晶体管为熔丝元件提供编程电流不同，本发明是采用所述肖特基二极管为所述熔丝元件提供编程电流。由于所述肖特基二极管具有正向偏置电流受温度影响很小的特性，在编程电压相同而温度不同时，所述肖特基二极管提供的编程电流非常稳定，提高了对所述存储单元编程的稳定性。
[0034]本发明的可选方案中，所述肖特基二极管的正向导通电压为0.57V至0.7V。在此电压范围内，进一步提高了所述肖特基二极管提供的编程电流的稳定性。
[0035]基于本发明提供的存储单元，本发明还提供一种存储器及其布局结构。在所述存储器及其布局结构中，所述肖特基二极管的欧姆接触电极和肖特基接触电极间隔排列，减小了所述肖特基二极管的串联电阻，从而有效地增大了所述肖特基二极管的电流密度。
【附图说明】
[0036]图1是现有的一种存储单元的电路结构示意图；
[0037]图2是晶体管的栅源电压-漏极电流的特性曲线示意图；
[0038]图3是图1所示的存储单元的温度-编程电流的特性曲线示意图；
[0039]图4是本发明实施例的存储单元的电路结构示意图；
[0040]图5是肖特基二极管的电流随温度变化的特性曲线示意图；
[0041]图6是肖特基二极管的伏安特性曲线示意图；
[0042]图7是本发明实施例的存储器的部分结构示意图；
[0043]图8是本发明实施例的存储器的布局结构的部分示意图。
【具体实施方式】
[0044]正如【背景技术】中所描述的，现有技术中由熔丝元件和晶体管构成的存储单元的编程电流因受温度影响而不稳定，影响对所述存储单元的编程。本发明技术方案提供一种存储单元，采用肖特基二极管为熔丝元件提供稳定的编程电流。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0046]图4是本发明实施例的存储单元的电路结构示意图。参考图4，所述存储单元包括输入端Pad、熔丝元件H)以及肖特基二极管D0。所述输入端Pad连接所述熔丝元件H)的一端，所述熔丝元件H)的另一端连接所述肖特基二极管DO的阳极，所述肖特基二极管DO的阴极接地。
[0047]所述输入端Pad适于输入编程电压。由于所述熔丝元件H)和所述肖特基二极管DO构成串联结构，因此有:Vp=Id*Rf+Vd，其中，Vp为所述编程电压的电压值，Id为所述肖特基二极管DO的正向偏置电流的电流值，也即所述存储单元的编程电流的电流值，Rf为所述熔丝元件H)的电阻的电阻值，Vd为所述肖特基二极管DO的正向导通电压的电压值。所述存储单元的编程电流由所述熔丝元件H)的特性确定，在所述熔丝元件H)选定后，所述编程电流的电流值固定，因此，所述编程电压与所述熔丝元件H)的电阻和所述肖特基二极管DO的正向导通电压相关。
[0048]所述肖特基二极管DO的正向偏置电流也与温度有关:Id=Is*[eXp (q*Vd/n*k*T)_l]，其中，Is为所述肖特基二极管DO的反向饱和电流的电流值，q为单位电荷量，η为理想系数，k为波尔兹曼常数，T为温度值。所述肖特基二极管DO的反向饱和电流根据下式计算:Is=A*A’ *T2*exp (_ΦΒΛ*Τ)，其中，A为所述肖特基二极管DO的面积，A’为Richardson常数，ΦΒ为所述肖特基二极管DO的势鱼值。
[0049]图5是所述肖特基二极管DO的电流随温度变化的特性曲线示意图。参考图5，横坐标表示温度，单位:开尔文(K);纵坐标表示所述肖特基二极管DO的电流，单位:安培(A);图中的曲线LI