具有翅片式有源圖案和柵極節點的半導體裝置的制造方法
【專利說明】具有翅片式有源圖案和柵極節點的半導體裝置
[0001]本申請要求于2014年4月10日在韓國知識產權局提交的第10-2014-0043030號韓國專利申請的優先權，并且還要求于2015年2月10日在韓國知識產權局提交的第10-2015-0020250號韓國專利申請的優先權，上述韓國專利申請的公開內容通過引用全部包含于此。
技術領域
[0002]本公開涉及一種半導體裝置，更具體地，涉及一種包括反熔絲元件的半導體裝置。
【背景技術】
[0003]通常，可編程存儲器用在例如用作移動電話部件或汽車部件的微控制器單元(MCU)、功率集成電路(1C)、顯示驅動器1C、互補金屬氧化物半導體(CMOS)圖像傳感器等中。對于這樣的可編程存儲器，一次性可編程(OTP)存儲器被廣泛地使用，其中，OTP存儲器占用面積小、不需要額外的加工，并且當向薄柵氧化層(thin gate oxide layer)施加高電壓時利用擊穿機制通過電短路來編程。
[0004]在存儲器電路中通常通過斷開連接(利用熔絲)或創建連接(利用反熔絲)來對諸如OTP存儲裝置的可編程存儲裝置進行編程。例如，可編程只讀存儲器(PROM)在存儲位置處或位處包括熔絲和/或反熔絲，并且通過觸發熔絲和反熔絲中的一個來對PROM進行編程。一旦完成編程，它常常是不可逆的。通常，考慮特定的最終用途或應用，在存儲裝置被制造之后執行編程。
[0005]熔絲連接通過在一定量的高電流情況下斷路或斷開的電阻式熔絲元件來實現。反熔絲連接通過在兩個導電層或端子之間由非導電材料(例如二氧化硅)形成的薄阻擋層來實現。當將足夠高的電壓施加到所述端子時，二氧化硅或這種非導電材料在兩端子之間變為短路或低電阻導電通路。
【發明內容】
[0006]本發明的各方面提供一種能夠增加反熔絲元件的特性中的一個特性的導通電流與截止電流的比例的半導體裝置。
[0007]然而，本發明的各方面不限于在此闡述的這些方面。通過參照下面給出的詳細的描述，本發明的上述或其它方面對于本發明所涉及的領域的普通技術人員來說將變得更加清楚。
[0008]根據一個實施例，半導體裝置包括:基底；第一翅片式有源圖案，在基底上沿第一方向延伸，并包括沿第一方向順序地布置的第一縱向區域至第四縱向區域；第二翅片式有源圖案在基底上沿第一方向延伸，并包括沿第一方向順序地布置的第一縱向區域和第二縱向區域。第一翅片式有源圖案的第一縱向區域與第二翅片式有源圖案的第一縱向區域對應，以面對第二翅片式有源圖案的第一縱向區域，第一翅片式有源圖案的第二縱向區域與第二翅片式有源圖案的第二縱向區域對應，以面對第二翅片式有源圖案的第二縱向區域。所述半導體裝置還包括:第一柵電極，沿與第一方向不同的第二方向延伸并形成在第一翅片式有源圖案的第二縱向區域和第二翅片式有源圖案的縱向區域上；第二柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案的第四縱向區域上，且不形成在第二翅片式有源圖案上；以及接觸件，電連接到第一翅片式有源圖案的第一縱向區域和第二翅片式有源圖案的第一縱向區域。
[0009]根據一個實施例，第二柵電極是用于反熔絲裝置的斷裂晶體管的柵極端子。反熔絲裝置可以包括多個存取晶體管和至少所述斷裂晶體管，并且包括的存取晶體管的數量可以比包括的斷裂晶體管的數量大。
[0010]根據一個實施例，第一柵電極形成用于存取晶體管的柵極并電連接到字線，第二柵電極形成用于斷裂晶體管的柵極并電連接到高電壓線。
[0011]根據一個實施例，第一翅片式有源圖案的第三縱向區域是位于第一翅片式有源圖案的第二縱向區域和第一翅片式有源圖案的第四縱向區域之間的區域，第二翅片式有源圖案包括與第一翅片式有源圖案的第三縱向區域對應的第三縱向區域，其中，第二翅片式有源圖案的第三縱向區域在縱向方向上比第一翅片式有源圖案的第三縱向區域短。
[0012]根據本發明的另一方面，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:第一翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，沿第一方向延伸，并且包括沿第一方向順序地布置的第一區域至第四區域；第二翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，沿第一方向延伸，并且包括第一區域和第二區域；第一柵電極，沿與第一方向不同的第二方向延伸，并且形成在第一翅片式有源圖案的第二區域和第二翅片式有源圖案的第二區域之間；第二柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案的第四區域上，且不形成在第二翅片式有源圖案上；接觸件，電連接到第一翅片式有源圖案的第一區域和第二翅片式有源圖案的第一區域。
[0013]第二翅片式有源圖案還可以包括第三區域，第二翅片式有源圖案的第二區域設置在第二翅片式有源圖案的第一區域和第二翅片式有源圖案的第三區域之間。
[0014]所述半導體裝置還可以包括:第一外延層，形成在第一翅片式有源圖案的第三區域上；第二外延層，形成在第二翅片式有源圖案的第三區域上。
[0015]第一外延層和第二外延層可以彼此連接。
[0016]第一翅片式有源圖案還可以包括第五區域，第一翅片式有源圖案的第四區域設置在第一翅片式有源圖案的第三區域和第一翅片式有源圖案的第五區域之間。
[0017]所述半導體裝置還可以包括沿第二方向延伸并且形成在第一翅片式有源圖案的第五區域上的虛設柵電極，虛設柵電極覆蓋第一翅片式有源圖案的一個端部。
[0018]所述場絕緣層可以包括第一區域和比第一區域高的第二區域，第一翅片式有源圖案的一個端部位于第一翅片式有源圖案的第四區域中，場絕緣層的第二區域與第一翅片式有源圖案的所述端部接觸。
[0019]所述場絕緣層可以包括第一區域和比第一區域高的第二區域，其中，第二翅片式有源圖案的一個端部位于第二翅片式有源圖案的第二區域中，場絕緣層的第二區域與第二翅片式有源圖案的所述端部接觸。
[0020]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定、沿第一方向延伸并且包括第一區域和第二區域的第三翅片式有源圖案，第一柵電極形成在第三翅片式有源圖案的第二區域上，第二柵電極未形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案的第一區域。
[0021]第三翅片式有源圖案還可以包括第三區域，第三翅片式有源圖案的第二區域設置在第三翅片式有源圖案的第一區域和第三翅片式有源圖案的第三區域之間。
[0022]所述場絕緣層可以包括第一區域和比第一區域高的第二區域，第三翅片式有源圖案的一個端部位于第三翅片式有源圖案的第二區域中，場絕緣層的第二區域與第三翅片式有源圖案的所述端部接觸。
[0023]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定、沿第一方向延伸并且包括第一區域至第四區域的第三翅片式有源圖案，第三翅片式有源圖案的第一區域至第四區域沿第一方向順序地布置，第一柵電極形成在第三翅片式有源圖案的第二區域上，第二柵電極形成在第三翅片式有源圖案的第四區域上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案的第一區域。
[0024]第三翅片式有源圖案還可以包括第五區域，第三翅片式有源圖案的第四區域設置在第三翅片式有源圖案的第三區域和第三翅片式有源圖案的第五區域之間。
[0025]場絕緣層可以包括第一區域和比第一區域高的第二區域，第三翅片式有源圖案的一個端部位于第三翅片式有源圖案的第四區域中，場絕緣層的第二區域接觸第三翅片式有源圖案的所述端部。
[0026]在一個實施例中，第一翅片式有源圖案的第一區域和第一翅片式有源圖案的第三區域中的每個包括η型雜質區。
[0027]在一個實施例中，第一翅片式有源圖案的第一區域至第四區域彼此直接連接。
[0028]第二翅片式有源圖案的第一區域和第二區域可以彼此直接連接。
[0029]接觸件和第二柵電極之間的距離可以比接觸件和第一柵電極之間的距離大。
[0030]根據本發明的另一方面，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，并沿第一方向延伸；接觸件，電連接到第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案；第一柵電極，沿與第一方向不同的第二方向延伸并且形成在第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案上；第二柵電極，沿第二方向延伸并且形成在第一翅片式有源圖案上，其中，第二柵電極未形成在第二翅片式有源圖案上，第一柵電極設置在接觸件和第二柵電極之間。
[0031]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定并沿第一方向延伸的第三翅片式有源圖案，第一柵電極形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案。
[0032]在一個實施例中，第二柵電極未形成在第三翅片式有源圖案上。
[0033]根據本發明的又一實施例，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，沿第一方向延伸，沿與第一方向不同的第二方向布置；接觸件，電連接到第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案；第一柵電極和第二柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案上，并且設置在接觸件的兩側上；第三柵電極，沿第二方向設置，形成在第一翅片式有源圖案上，并且未形成在第二翅片式有源圖案上；第四柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案上，并且未形成在第二翅片式有源圖案上，其中，第一柵電極設置在接觸件和第三柵電極之間，第二柵電極設置在接觸件和第四柵電極之間。
[0034]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定并且沿第一方向延伸的第三翅片式有源圖案，第一柵電極和第二柵電極形成在第三翅片式有源圖案上，第三柵電極和第四柵電極未形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案。
[0035]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定并沿第一方向延伸的第三翅片式有源圖案，第一柵電極至第四柵電極形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案。
[0036]根據本發明的又一方面，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，沿第一方向延伸，并且沿與第一方向不同的第二方向布置；接觸件，電連接到第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案；第一柵電極和第二柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案和第二翅片式有源圖案上，并且設置在接觸件的兩側上；第三柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一翅片式有源圖案上，并且未形成在第二翅片式有源圖案上；第四柵電極，沿第二方向延伸，形成在第二翅片式有源圖案上，并且未形成在第一翅片式有源圖案上，第一柵電極設置在接觸件和第三柵電極之間，第二柵電極設置在接觸件和第四柵電極之間。
[0037]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定并且沿第一方向延伸的第三翅片式有源圖案，第一柵電極和第二柵電極形成在第三翅片式有源圖案上，第三柵電極和第四柵電極未形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案。
[0038]所述半導體裝置還可以包括通過場絕緣層限定并且沿第一方向延伸的第三翅片式有源圖案，第一柵電極至第四柵電極形成在第三翅片式有源圖案上，接觸件電連接到第三翅片式有源圖案。
[0039]根據本發明的又一方面，提供一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:多個翅片式有源圖案，通過場絕緣層限定，沿第一方向延伸，并且沿與第一方向不同的第二方向布置；接觸件，電連接到所述多個翅片式有源圖案；第一柵電極，沿第二方向延伸并形成在所述多個翅片式有源圖案中的至少兩個翅片式有源圖案上；第二柵電極，沿第二方向延伸并形成在所述多個翅片式有源圖案中的至少一個上，其中，第一柵電極設置在接觸件和第二柵電極之間，與第一柵電極交叉的翅片式有源圖案的數量比與第二柵電極交叉的翅片式有源圖案的數量多。
[0040]在一個實施例中，第一柵電極與所述多個翅片式有源圖案中的所有翅片式有源圖案交叉。
[0041]根據本發明的又一方面，提供了一種半導體裝置，所述半導體裝置包括:第一有源區域，形成在基底上，沿第一方向延伸，并且包括沿第一方向順序地布置的第一區域至第四區域；第二有源區域，形成在基底上，沿第一方向延伸，并且包括第一區域和第二區域；第一柵電極，沿與第一方向不同的第二方向延伸，并且形成在第一有源區域的第二區域和第二有源區域的第二區域上；第二柵電極，沿第二方向延伸，形成在第一有源區域的第四區域上，并且未形成在第二有源區域上；接觸件，電連接到第一有源區域的第一區域和第二有源區域的第一區域。
[0042]所述半導體裝置還可以包括形成在基底上、沿第一方向延伸并且包括第一區域和第二區域的第三有源區域，第一柵電極形成在第三有源區域的第二區域上，接觸件電連接到第三有源區域的第一區域。
【附圖說明】
[0043]通過參照附圖詳細描述本發明的示例性實施例，本發明的上述和其它方面與特征將變得更加明顯，在附圖中:
[0044]圖1是根據本發明的實施例的包括半導體裝置的存儲裝置的概念圖；
[0045]圖2是一個反熔絲存儲單元的電路圖；
[0046]圖3是根據本發明的第一實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0047]圖4是根據本發明的第一實施例的半導體裝置的透視圖；
[0048]圖5是沿圖3的線A-A截取的剖視圖；
[0049]圖6是沿圖3的線B-B截取的剖視圖；
[0050]圖7是沿圖3的線C-C截取的剖視圖；
[0051]圖8是根據本發明的第一實施例的半導體裝置的修改示例的視圖；
[0052]圖9和圖10是根據本發明的第二實施例的半導體裝置的視圖；
[0053]圖11和12是根據本發明的第三實施例的半導體裝置的視圖；
[0054]圖13是根據本發明的第四實施例的半導體裝置的視圖；
[0055]圖14是根據本發明的第五實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0056]圖15是根據本發明的第六實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0057]圖16是根據本發明的第七實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0058]圖17是根據本發明的第八實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0059]圖18是根據本發明的第九實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0060]圖19是根據本發明的第十實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0061]圖20是根據本發明的第十一實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0062]圖21是根據本發明的第十二實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0063]圖22是根據本發明的第十三實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0064]圖23是根據本發明的第十四實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0065]圖24是根據本發明的第十五實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0066]圖25是根據本發明的第十六實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0067]圖26是根據本發明的第十七實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0068]圖27是根據本發明的第十八實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0069]圖28是根據本發明的第十九實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0070]圖29是根據本發明的第二十實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0071]圖30是根據本發明的第二十一實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0072]圖31是根據本發明的第二十二實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0073]圖32是根據本發明的第二十三實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0074]圖33是根據本發明的第二十四實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0075]圖34是根據本發明的第二十五實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0076]圖35是根據本發明的第二十六實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0077]圖36是根據本發明的第二十七實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0078]圖37是根據本發明的第二十八實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0079]圖38是根據本發明的第二十九實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0080]圖39是根據本發明的第三十實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0081]圖40是根據本發明的第三十一實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0082]圖41是根據本發明的第三十二實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0083]圖42是根據本發明的第三十三實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0084]圖43是根據本發明的第三十四實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0085]圖44是根據本發明的第三十五實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0086]圖45是根據本發明的第三十六實施例的半導體裝置的布局視圖；
[0087]圖46中的(a)和圖46中的(b)是示出根據本發明的實施例的包括半導體裝置的存儲單元的效果的圖；
[0088]圖47示出包括圖1的存儲裝置的數據處理系統的實施例；
[0089]圖48示出包括圖1的存儲裝置的數據處理系統的另一實施例；
[0090]圖49示出包括圖1的存儲裝置的數據處理系統的另一實施例；
[0091]圖50示出包括圖1的存儲裝置的數據處理系統的另一實施例；
[0092]圖51示出包括圖1的多個存儲裝置的模塊的實施例；以及
[0093]圖52是包括圖1的存儲裝置的多芯片封裝件的實施例的示意性概念圖。
[0094]除非在本公開的上下文的基礎上另外明確指出，否則可以組合這里公開的各個實施例的不同方面以形成根據其它實施例的半導體裝置。因此，上面描述的各個實施例不一定是彼此互相排斥的。
【具體實施方式】
[0095]現在，在下文中將參照附圖更充分地描述本公開，在附圖中示出了發明的各個實施例。然而，本發明可以以不同的形式來實施，并且不應被解釋為限制于這里闡述的實施例。在整個說明書中，相同或相似的附圖標記指示相同或相似的組件。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層和區域的厚度。
[0096]將理解的是，當元件或層被稱為“連接到”或“結合到”另一元件或層時，該元件或層可以直接連接到或結合到所述另一元件或層，或者可以存在中間元件或層。相反，當元件被稱作“直接連接到”或“直接結合到”另一元件或層，或者“接觸”另一元件或層時，則不存在中間元件或層。還將理解的是，當層被稱為“在”另一層或基底“上”時，該層可以直接在所述另一層或基底上，或者也可以存在中間層。相反，當元件被稱為“直接在”另一元件“上”時，則不存在中間元件。
[0097]同樣的標號始終指示同樣的元件。如這里使用的，術語“和/或”包括一個或更多個相關的所列項的任意組合和所有組合。
[0098]將理解的是，盡管在這里可以使用術語第一、第二等來描述各種元件，但是這些元件不應受這些術語限制。除非上下文另外指出，否則這些術語僅用于將一個元件與另一元件區分開，例如，用作命名約定。因此，例如，在不脫離本發明的教導的情況下，可以將下面討論的第一元件、第一組件或第一部分命名為第二元件、第二組件或第二部分。
[0099]除非在這里另外指出或者與上下文明顯矛盾，否則在描述本發明的上下文中(尤其是在權利要求書的上下文中)，術語“一個”、“一種”和“該/所述”與相似的指示物的使用將被解釋為既包括單數又包括復數。除非另外表明，否則術語“包括”、“具有”、“包含”將被解釋為開放式術語(即，意思為“包括，但不限于”)。
[0100]將參照作為理想化的示意圖的平面圖和/或剖視圖來描述這里描述的實施例。因此，可以根據制造技術和/或公差來修改示例性視圖。因此，公開的實施例不限于視圖中示出的實施例，而是包括基于制造工藝形成的結構上的修改。因此，在附圖中舉例說明的區域可以具有示意性的性質，在附圖中示出的區域的形狀可以舉例說明元件的區域的具體形狀，本發明的多個方面不限于所述具體形狀。
[0101]為了易于描述，在這里可以使用諸如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“在……上方”、“上面的”等的空間相對術語，來描述如附圖中示出的一個元件或特征與其它元件或特征的關系。將理解的是，除了附圖中描繪的方位之外，空間相對術語還意在包含裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果將附圖中的裝置翻轉，則被描述為“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件將隨后位于所述其它元件或特征“上方”。因此，術語“在……下方”可包含在……上方和在……下方兩種方位。該裝置可被另外定位(旋轉90度或在其它方位)并相應地解釋這里使用的空間相對描述符。
[0102]如這里使用的諸如“相同”、“平面”或“共面”的術語在表示方向、布局、位置、形狀、尺寸、數量或其它測量量時不一定是指精確的同一方向、布局、位置、形狀、尺寸、數量或其它測量量，而是意圖包括例如因制造工藝而可能發生的在可接受的變化范圍內的幾乎同一方向、布局、位置、形狀、尺寸、數量或其它測量量。在這里可以使用術語“大體上(基本)”來表達該含義。
[0103]除非另外定義，否則這里使用的所有技術術語和科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員所通常理解的含義相同的含義。注意的是，除非另外說明，否則這里提供的任何和所有示例或示例性術語的使用僅意圖更好地示出本發明，而不是限制本發明的范圍。另外，除非另外定義，否則不可以過度解釋在通用字典中定義的所有術語。
[0104]圖1是根據本發明的某些實施例的包括半導體裝置的存儲裝置的概念圖。圖2是一個反熔絲存儲單元的電路圖。
[0105]參照圖1，存儲裝置包括存儲單元陣列50、行解碼器