KR101700736B1 - A reverse optical proximity correction method - Google Patents

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Abstract

최소화된 영역을 갖는 반도체 구조물을 갖는 안티-퓨즈 메모리 셀의 제조 방법. 방법은 반도체 구조물의 참조 패턴을 제공하는 단계, 및 참조 패턴의 선택된 모서리들을 반전시키는 것을 포함하는 역 OPC 기술을 적용하는 단계를 포함한다. 역 OPC 기술은 광리소그래픽적 왜곡을 이용하여 참조 패턴에 대해 의도적으로 왜곡된 결과물 제조 패턴을 제공한다. 기하학적 참조 패턴의 모서리들을 반전시킴으로써, 결과물 왜곡 패턴은 원래 참조 패턴에 비해 감소된 영역을 가질 것이다. 이 기술은 반도체 구조물의 선택된 영역의 면적을 감소시키는데 유리하고, 이와 달리 일반 설계 파라미터들을 통해서는 가능하지 않을 것이다.A method of fabricating an anti-fuse memory cell having a semiconductor structure with a minimized area. The method includes providing a reference pattern of a semiconductor structure, and applying an inverse OPC technique that includes inverting selected edges of the reference pattern. Reverse OPC techniques use photolithographic distortions to provide an intentionally distorted pattern of production of a reference pattern. By inverting the edges of the geometric reference pattern, the resulting distortion pattern will have a reduced area relative to the original reference pattern. This technique is advantageous in reducing the area of the selected area of the semiconductor structure, which would otherwise not be possible with common design parameters.

Description

역 광학 근접 보정 방법{A reverse optical proximity correction method}[0001] The present invention relates to a reverse optical proximity correction method,

본 발명은 일반적으로 비휘발성 메모리에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 안티-퓨즈 메모리 셀 구조물들에 관한 것이다.The present invention relates generally to non-volatile memory. More particularly, the present invention relates to anti-fuse memory cell structures.

지난 30년 넘게, 안티-퓨즈 기술은 많은 발명자들, IC 설계자들 및 생산자들의 현저한 주목을 끌어왔다. 안티-퓨즈는 도전 상태를 변화시킬 수 있는 구조물로, 다시 말해, 비도전성으로부터 도전성으로 상태를 변화시키는 전기 장치를 의미한다. 동등하게, 2진 상태들은, 프로그래밍 전압 또는 전류와 같은 전기적 스트레스에 응답하여, 고저항 및 저저항 중 어느 하나일 수 있다. 마이크로전자 산업분야에서 안티-퓨즈들을 개발하고 적용하려는 많은 시도가 있어왔지만, 현재까지의 대부분의 성공적인 안티-퓨즈 응용들은 악텔(Actel)사 및 퀵로직(Quicklogic) 사에 의해 제조된 FPGA 장치들, 및 마이크론(Micron)사에 의한 DRAM 장치들에 사용되는 리던던시 또는 옵션 프로그래밍에서 볼 수 있었다.Over the past three decades, anti-fuse technology has attracted the attention of many inventors, IC designers and producers. An anti-fuse is a structure that can change the state of conduction, that is, an electrical device that changes state from non-conductive to conductive. Equally, the binary states can be either high resistance or low resistance, in response to an electrical stress such as a programming voltage or current. Although many attempts have been made to develop and apply anti-fuses in the microelectronics industry, most successful anti-fuse applications to date have included FPGA devices manufactured by Actel and Quicklogic, And in the redundancy or optional programming used in DRAM devices by Micron.

안티-퓨즈의 발달은 다음의 미국 등록 특허에 의해 나타난 바와 같이 요약될 수 있다.The development of the anti-fuse can be summarized as indicated by the following US patents.

안티-퓨즈 기술 발달은 미국 등록 특허 제3,423,646호와 함께 시작되었으며, 상기 특허는 도전체들 사이에 그들의 교차점들에서 얇은 유전체 (알루미늄 옥사이드)을 갖는 수평 및 수직 도전체들의 어레이로 구축된 박막 형성가능 다이오드 PROM을 개시하였다. 그러한 비휘발성 메모리는 상기 교차점들 일부에서의 상기 유전체의 천공(perforation)을 통해 프로그래밍되었다. 형성가능 다이오드는 충분한 크기의 전압 및 지속시간이 상기 교차점에 인가되어 알루미늄 옥사이드 중간 층의 형성을 야기할 때까지 개방 회로로 작동할 것이고, 상기 알루미늄 옥사이드 중간 층이 형성되는 시점에서 장치는 터널링 다이오드로 작동할 것이다.Anti-fuse technology development began with U.S. Patent No. 3,423,646, which is capable of forming thin films built of arrays of horizontal and vertical conductors having thin dielectrics (aluminum oxide) at their crossings between conductors A diode PROM is disclosed. Such non-volatile memory has been programmed through perforation of the dielectric at some of the intersections. The formable diode will operate as an open circuit until a sufficient magnitude of voltage and duration is applied to the intersection to cause the formation of an aluminum oxide interlayer, and at the time the aluminum oxide intermediate layer is formed, the device will be operated as a tunneling diode It will work.

미국 등록 특허 제3,634,929호는 금속-간 반도체 안티-퓨즈 어레이를 개시하였으며, 상기 안티-퓨즈의 구조물은, 반도체 다이오드에 연결되고 상기 반도체 다이오드 위에 위치된 2개의 (알루미늄) 도전체들을 활용한 얇은 유전체 커패시터(AlO2, SiO2 or Si3N4)로 구성된다.US 3,634,929 discloses an intermetallic semiconductor anti-fuse array wherein the structure of the anti-fuse comprises a thin dielectric material utilizing two (aluminum) conductors connected to a semiconductor diode and located above the semiconductor diode And a capacitor (AlO2, SiO2 or Si3N4).

미국 등록 특허 제4,322,822호 (Mcpherson)에는 MOS 커패시터 및 MOS 스위칭 요소를 사용한 프로그래머블 유전체 ROM 메모리 구조물이 나타났다. 이 셀은 매립 콘택을 사용하여 MOS 트랜지스터에 연결된 게이트를 갖는 표준 기판-상부-게이트-옥사이드 커패시터(standard gate-oxide-over-substrate capacitor)로 형성되었다. 안티-퓨즈 커패시터를 위해 그리고 그에 따라 MOS 스위치를 위해 더 작아져야 할 필요가 있는 옥사이드 브레이크다운 전압을 낮추기 위해, 커패시터 구역 내 V-형상의 그로브(grove)가 제안되었다. 상기 커패시터는 폴리 게이트와 접지된 p-타입 기판 사이에 형성되기 때문에, 파열 전압(rupture voltage)이 액세스 트랜지스터(access transistor)를 통해 커패시터에 인가되어야만 한다. 상기 액세스 트랜지스터들의 게이트/드레인 및 게이트/소스 에지들은 채널 영역의 게이트 옥사이드보다 훨씬 두꺼운 제2 필드 옥사이드에 위치되며, 이는 게이트/소스-드레인 브레이크다운 전압을 크게 개선시킨다.U.S. Patent No. 4,322,822 (Mcpherson) has a programmable dielectric ROM memory structure using MOS capacitors and MOS switching elements. This cell was formed with a standard gate-oxide-over-substrate capacitor with a gate connected to a MOS transistor using a buried contact. A V-shaped grove in the capacitor area has been proposed for the anti-fuse capacitor and accordingly to lower the oxide breakdown voltage which needs to be smaller for the MOS switch. Since the capacitor is formed between the poly gate and the grounded p-type substrate, a rupture voltage must be applied to the capacitor through the access transistor. The gate / drain and gate / source edges of the access transistors are located in a second field oxide much thicker than the gate oxide of the channel region, which greatly improves the gate / source-drain breakdown voltage.

미국 등록 특허 제4,507,757호 (McElroy)는 아발란체 정션 브레이크다운을 통해 게이트 옥사이드 브레이크다운 전압을 낮추는 방법을 제안하였다. 비록 원래의 맥일로이(McElory)씨의 아이디어들은 국부적으로 아발란체 브레이크다운을 유도하고 차례로 증진된 전자 터널링에 의해 유전체 파열 전압을 감소시키는 게이트 다이오드들(gated diodes)을 사용하는 것에 관해 진전되었으나, 그는 다른 그리고 아마도 더 중요한 안티-퓨즈 기술의 요소들을 실제로 소개하거나 구체화하였다: (a) 듀얼 게이트 옥사이드 안티-퓨즈: 안티-퓨즈 유전체보다 두꺼운 액세스 트랜지스터 게이트 옥사이드. 맥일로이씨의 듀얼 게이트 옥사이트 프로세스 단계들은: 초기 게이트 산화, 더 얇은 게이트 옥사이드를 위한 식각 영역들 및 후속 게이트 산화. 이 과정은 이제 "I/O(input/output)" 및 "1T(transistor)" 장치들을 위한 표준 CMOS 기술들에 사용된다. (b) "공통-게이트" (평면 DRAM 유사) 안티-퓨즈 연결로서, 액세스 트랜지스터는 안티-퓨즈 확산 (드레인) 노드를 연결하고 안티-퓨즈 게이트들 모두는 서로 연결된다. 이는 맥퍼슨(McPherson)씨의 배열과는 반대되며 매립 콘택이 제거되었기 때문에 훨씬 밀집된 셀을 야기한다. (c) 공통 안티-퓨즈 게이트와 외부 접지 사이의 저항을 제한. (d) 2-단자 안티-퓨즈 MOS 장치(하프 트랜지스터(half transistor): 맥일로이씨는 안티-퓨즈 커패시터에서 2개의 단자들만이 필요하다고 결론지었다: 드레인(D) 및 게이트(G). 소스는 안티-퓨즈 프로그래밍 또는 동작에 실제 필요하지 않고 활성 영역으로부터 완전히 고립될 수 있다. 벌크 연결(bulk connection)은 아발란체 브레이크다운을 제외하고는 어떠한 역할도 수행하지 않는다. 따라서 소스의 역할은, 국부 기판 전위(local substrate potential)가 증가하여 드레인(D), 베이스(B), 및 소스(S)에 의해 형성된 기생 n-p-n 장치의 에미터에 순방향 바이어스가 될 경우, 아발렌체 브레이크다운으로부터 캐리어들을 수집하는 것에 제한된다.U.S. Pat. No. 4,507,757 (McElroy) proposed a method for lowering the gate oxide breakdown voltage through avalanche junction breakdown. Although the original McElory's ideas have advanced with respect to the use of gated diodes to induce local avalanche breakdown and in turn reduce the dielectric breakdown voltage by enhanced electron tunneling, He actually introduced or embodied elements of other and perhaps more important anti-fuse technologies: (a) Dual gate oxide anti-fuse: thicker access transistor gate oxide than anti-fuse dielectric. McIlroy's dual gate oxime process steps are: initial gate oxidation, etch areas for thinner gate oxide, and subsequent gate oxidation. This process is now used for standard CMOS technologies for "input / output (I / O)" and "1T (transistor)" devices. (b) As a "common-gate" (planar DRAM-like) anti-fuse connection, the access transistor connects the anti-fuse diffusion (drain) node and all the anti-fuse gates are connected to each other. This is contrary to Mr. McPherson's arrangement and causes a much denser cell because the landfill contact is removed. (c) Limiting the resistance between the common anti-fuse gate and external ground. (d) Two-terminal anti-fuse MOS device (half transistor: McLaughlin concluded that only two terminals are needed in the anti-fuse capacitor: drain (D) and gate (G) Can be completely isolated from the active area without the actual need for anti-fuse programming or operation. The bulk connection does not play any role except for avalanche breakdown. When the local substrate potential increases and becomes forward biased to the emitter of the parasitic npn device formed by the drain D, base B and source S, the carriers are collected from the abelenate breakdown .

미국 등록 특허 제4,543,594호 (Mohsen)가 리던던시 복구에 적합한 안티-퓨즈 디자인을 제안하였을 때는 1985년이 채 되지 않았다. 그러한 응용은 PROM보다 훨씬 적은 밀도를 요구하기 때문에, 액세스 트랜지스터를 통한 이 전압을 실제로 통과시키지 않고 옥사이드를 파열시키는데 필요한 외부 고전압을 공급하는 것이 더 용이하였다. 모센(Mohsen)씨의 안티-퓨즈 구조물은 도핑 영역 상의 얇은 옥사이드 (50-150 Å SiO2) 폴리실리콘 커패시터로 구성된다. 그는 기판으로부터의 실리콘 또는 폴리실리콘 전극이 사용된 전극으로부터의 실리콘이 절연 층 내 핀 홀들(pin holes) 내로 녹도록 사용되어 도전체가 제공된다고 믿었고, 그의 시험 데이터는, 옥사이드 층이 대략적으로 100 Å 두께이고 10 내지 500 um2 의 면적을 가지는 경우에서, 12 내지 16 볼트의 전압에서 일어나는 퓨전(fusion)을 보여주었다. 이 퓨전을 일으키는데 필요한 전류는 커패시터 영역별로 계산 시 0.1 uA/um2 미만이고, 결과물인 퓨즈 링크(fused link)는 대략적으로 0.5 내지 2K 옴의 저항을 갖는다. 링크는, 퓨즈(fused)된 경우, 개방 퓨즈(open fuse)로 회복(heal)하기 전 대략적으로 1초 동안 실온에서 100 밀리암페어까지의 전압을 다룰 수 있다. 일렉트로마이그레이션 마모고장(electron migration wear-out)을 고려하면, 링크의 예정된 마모고장 수명은, 퓨즈된 경우, 실질적으로 3E8 시간보다 크다.When U.S. Pat. No. 4,543,594 (Mohsen) proposed an anti-fuse design suitable for redundancy restoration, it was less than 1985. Since such an application requires much less density than the PROM, it was easier to supply the external high voltage needed to rupture the oxide without actually passing this voltage through the access transistor. Mohsen's anti-fuse structure consists of a thin oxide (50-150 Å SiO 2 ) polysilicon capacitor on the doped region. He believed that the silicon from the substrate, from the substrate from which the silicon or polysilicon electrode was used, was used to melt into the pin holes in the insulating layer to provide a conductor and his test data showed that the oxide layer had a thickness of about 100 A thick And a fusion takes place at a voltage of 12 to 16 volts in the case of having an area of 10 to 500 [mu] m < 2 >. The current required to cause this fusion is less than 0.1 uA / um 2 when calculated for each capacitor region, and the resulting fused link has a resistance of approximately 0.5 to 2 K ohms. The link, when fused, can handle voltages from room temperature to 100 milliamperes for approximately one second before healing with an open fuse. Considering electromigration wear-out, the expected wear-life of the link is substantially greater than 3E8 hours when fused.

전류 스트레스 하의 안티-퓨즈 자체-회복(anti-fuse self-healing)의 가능성은, 일정한 퓨즈 스트레스가 요구되는 PROMs, PLDs, 및 FPGAs와 같은 그러한 영역들에서의 이 기술의 응용에 있어 주요 장애물로 보인다. 상기 안티-퓨즈 회복 문제는 이후 모센씨 및 악텔사의 다른 사람들에 의해 미국 등록 특허 제4,823,181호에서 해결되었다. 악텔사는 실리콘 다이옥사이드 대신 ONO 구조를 사용함으로써 신뢰성있는 프로그래머블 저임피던스 안티-퓨즈 요소의 구현 방법을 교시하였다. 악텔사의 방법은 유전체 파괴 이후의 오믹 콘택(ohmic contact)을 필요로 하였다. 이는 고농도 도핑 확산을 사용하여, 또는 2개의 금속 전극들 (또는 실리사이드 층들) 사이에 ONO 유전체를 놓음으로써 달성되었다. 비소 도핑된 하부 확산 전극의 필요성은 추후 미국 등록 특허 제4,899,205호에 의해 수정되었고, 여기서 상부-폴리 또는 하부-확산이 고농도 도핑 되는 것이 허용되었다.The possibility of anti-fuse self-healing under current stress appears to be a major hurdle in the application of this technology in such areas as PROMs, PLDs, and FPGAs where constant fuse stress is required . The anti-fuse recovery problem was subsequently solved by U.S. Pat. No. 4,823,181 by Moessen and others of Actel. Actel taught how to implement a reliable programmable low-impedance anti-fuse element by using an ONO structure instead of silicon dioxide. Actel's method required ohmic contact after dielectric breakdown. This was accomplished by using a high concentration doping diffusion or by placing the ONO dielectric between two metal electrodes (or silicide layers). The need for an arsenic-doped lower diffusion electrode was later amended by U.S. Patent No. 4,899,205, where top-poly or bottom-diffusion was allowed to be highly doped.

미국 등록 특허 제5,019,878호는, 드레인이 실리사이드화되는 경우, 드레인으로부터 소스로의 10 내지 15 볼트 범위의 프로그래밍 전압의 인가가 채널 영역에 걸친 필라멘트 녹음(melt filament)를 안정적으로 형성함을 교시하였다. 게이트 전압이 특정 트랜지스터들이 녹도를 제어하기 위해 인가될 수 있다. IBM 사는 미국 등록 특허 제5,672,994호에서 채널 안티-퓨즈를 제안함으로써 유사한 효과를 발견하였다. 그들은 0.5 um 기술에서, nmos 트랜지스터용 BVDSS가 대략 6.5V일 뿐만 아니라, 소스-드레인 펀치 스루(S-D punch through)가 발생하면 그것은 영구적인 손상을 일으켜 소스와 드레인 사이의 수 킬로 옴의 누설을 야기함을 발견하였다.U.S. Patent No. 5,019,878 teaches that the application of a programming voltage in the range of 10 to 15 volts from drain to source when the drain is suicided stably forms a melt filament across the channel region. The gate voltage can be applied by specific transistors to control the green light. IBM has found a similar effect by proposing a channel anti-fuse in U.S. Patent No. 5,672,994. In 0.5 um technology, BVDSS for nmos transistors is not only about 6.5V, but also when source-drain punch through occurs, it causes permanent damage and causes leakage of several kilo ohms between source and drain. .

마이크론사에 속하는 미국 등록 특허 제5,241,496호 및 제5,110,754호는, DRAM 셀 기반 안티-퓨즈 (트랜치 앤 스택)을 개시하였다. 1996년에 마이크론은, 폴리실리콘 식각과 연관된 언더컷 결함을(undercut defects)을 제거하기 위한 방법으로서 N-웰 결합된 안티 퓨즈를 제안하였던 미국 등록 특허 제5,742,555호 및 제6,087,707호에서 안티-퓨즈로서 웰-투-게이트 커패시터(well-to-gate capacitor)를 도입하였다. 미국 특허 공개공보 제2002/0027822호는 유사한 안티-퓨즈 구조물을 제안하였으나, N-웰을 드레인 전극으로 사용하는 비대칭 ("불균형") 고전압 액세스 트랜지스터를 생성하도록 제거되었던 n+ 영역들을 갖는다.U.S. Patent Nos. 5,241,496 and 5,110,754, which belong to Micron Corporation, disclose DRAM cell-based anti-fuses (trenches and stacks). In 1996, Micron developed a method for removing undercut defects associated with polysilicon etching in US Pat. Nos. 5,742,555 and 6,087,707, which proposed an N-well coupled antifuse as an anti- And a well-to-gate capacitor. U.S. Patent Publication No. 2002/0027822 proposed a similar anti-fuse structure, but has n + regions that have been removed to produce an asymmetric ("unbalanced") high-voltage access transistor using the N-well as the drain electrode.

미국 등록 특허 제6,515,344호는 P+/N+ 안티-퓨즈 구성들의 범위를 제안하였고, 2개의 반대 타입 확산 영역들 사이의 최소 크기 게이트를 구현하였다.U.S. Patent No. 6,515,344 proposed a range of P + / N + anti-fuse configurations and implemented a minimum size gate between two opposite type diffusion regions.

NMOS 안티-퓨즈들은 표준 깊은 N-웰 프로세스를 사용하여 고립된 P-웰을 구축하였다. 깊은 N-웰 기반 안티 퓨즈들의 예가 미국 등록 특허 제6,611,040호에 개시된다.The NMOS anti-fuses were constructed with isolated deep P-wells using a standard deep N-well process. An example of deep N-well based anti-fuses is disclosed in U.S. Patent No. 6,611,040.

미국 특허 공개공보 제2002/0074616호 및 제2004/0023440호는 다른 깊은 N-웰 안티-퓨즈들을 개시한다. 이들 안티-퓨즈들은 파울러-노던하임 전류(Fowler Nordheim current) 보다는 직접 터널링 전류를 특징으로 하는 커패시터로 구성된다. 이들 응용들은 안티-퓨즈 성능이 더 얇은 게이트 옥사이드 커패시터들(대략적으로 20 Å로서, 0.13 um 공정에서 트랜지스터들에 전형적으로 적용됨)의 경우에 일반적으로 개선됨을 확인한다.U.S. Patent Publication Nos. 2002/0074616 and 2004/0023440 disclose other deep N-well anti-fuses. These anti-fuses are made up of capacitors featuring a direct tunneling current rather than a Fowler Nordheim current. These applications confirm that anti-fuse performance is generally improved in the case of thinner gate oxide capacitors (typically 20 A, typically applied to transistors in a 0.13 um process).

미국 등록 특허 제6,580,145호는 nmos (또는 pmos) 액세스 트랜지스터에 사용되는 더욱 두꺼운 게이트 옥사이드 및 커패시터에 사용되는 더 얇은 게이트 옥사이드를 갖는 듀얼 게이트 옥사이드들을 활용하는 종래 안티-퓨즈 구조물의 새로운 형태를 개시하였다. N-웰 (또는 P-웰)은 안티-퓨즈 커패시터의 하부 플레이트로 사용된다.U.S. Patent No. 6,580,145 discloses a new type of conventional anti-fuse structure utilizing dual gate oxides with thicker gate oxides used in nmos (or pmos) access transistors and thinner gate oxides used in capacitors. The N-well (or P-well) is used as the bottom plate of the anti-fuse capacitor.

트랜지스터의 소스-게이트 및 드레인-게이트 유전체 영역들을 개별적으로 파괴함으로써 게이트를 통해 소스 드레인 단락을 생성하는 아이디어는 미국 등록 특허 제6,597,234호에 개시된다.The idea of creating a source-drain short across a gate by individually breaking the source-gate and drain-gate dielectric regions of the transistor is disclosed in U.S. Patent No. 6,597,234.

미국 특허 공개공보 제2004/0004269호는 (다이오드의) 추가 임플란테이션을 통한 채널 하부로의 고농도 도핑 및 더 얇은 게이트 옥사이드에 의해 변질된(degerated), 커패시터의 게이트와 연결된 게이트를 갖는 MOS 트랜지스터로부터 구축된 안티-퓨즈를 개시한다. 파열 전압이 커패시터의 하부 플레이트에 인가된다.U.S. Patent Publication No. 2004/0004269 discloses a method of fabricating a semiconductor device comprising a MOS transistor having a high concentration doping down the channel through additional implantation (of a diode) and a gate connected to the gate of the capacitor, degenerated by a thinner gate oxide The disclosed anti-fuse is disclosed. A rupture voltage is applied to the bottom plate of the capacitor.

미국 등록 특허 제6,667,902호(Peng)에서 펭(Peng)씨는, 커패시터들에 연결하고 워드 라인들에 평행하게 진행하는 "로우 프로그램 라인들(row program lines")을 도입함으로써 종래 평면 DRAM-유사 안티 퓨즈 어레이를 개선하려는 시도를 하였다. 디코딩되면, 상기 로우 프로그램 라인들은 액세스 트랜지스터들의 높은 프로그래밍 전압으로의 노출을 최소화할 수 있으며, 이는 그 외의 경우에서 이미 프로그램된 셀들을 통해 일어날 수 있다. 펭(Peng)씨 및 퐁(Fong)씨는 미국 등록 특허 제6,671,040호에서 추가로 프로그래밍 전류를 제어하는 변동가능 전압을 추가함으로써 그들의 어레이를 개선하였고, 이는 주장에 따르면 게이트 옥사이드 브레이크다운의 정도를 제어할 수 있어, 멀티레벨 또는 아날로그 저장 응용들을 허용한다.In U.S. Patent No. 6,667,902 (Peng), Peng describes a conventional flat DRAM-like anti-aliasing device by introducing "row program lines " that connect to capacitors and run parallel to the word lines. An attempt was made to improve the fuse array. Once decoded, the row program lines may minimize exposure of the access transistors to a high programming voltage, which may occur through already programmed cells in other cases. Peng and Fong have improved their arrays by adding a variable voltage that further controls the programming current in U.S. Patent No. 6,671,040, which allegedly controls the degree of gate oxide breakdown , Allowing multi-level or analog storage applications.

가장 최근에, 미국 특허 공개공보 제2003/0202376호(Peng)는 단일 트랜지스터 구조를 사용하는 메모리 어레이를 나타낸다. 제안된 메모리 셀에서, 펭씨는 보통의 NMOS 트랜지스터로부터 LDD 확산을 제거하였다. 교차-점 어레이 구조물은 수직 폴리 게이트 스트라이프들(vertical poly gate stripes)을 가로지르는 수평 활성 영역(S/D) 스트라이프들로 형성된다. 드레인 콘택들은 인접 센들 사이에서 공유되고 수평 워드라인들에 연결된다. 소스 영역들도 공유되고 플로팅 상태로 유지된다. 펭씨는 만일 LDD 확산이 생략되면, 게이트 옥사이드 브레이크다운 위치가 드레인 영역으로부터 충분히 멀게 될 것이고 D-G(드레인-게이트) 단락 대신 국부 N+ 영역이 생성될 것임을 추측하였다. 만일 그러한 영역이 생성되면, 프로그램된 셀들은, 게이트를 양으로 바이어싱하고 상기 게이트를 드레인 전류로 감지함으로써, 검출될 수 있다. G-D(게이트-드레인) 또는 S-D(소스-드레인) 단락 문제를 감소시키기 위해, 펭씨는 게이트 측벽 산화 프로세스의 수정을 통해 G-D 및 S-D 에지들에서의 게이트 옥사이드 두께를 증가시키는 것을 제안하였다. 펭씨의 어레이는 소스 및 드레인 영역들 양자가 메모리 셀들 내에 나타날 것, 트랜지스터 드레인 영역들에 연결된 로우 워드라인들, 및 트랜지스터 게이트들로부터 형성된 컬럼 비트라인들을 요구한다. 그러한 흔하지 않은 연결은 펭씨의 프로그래밍 및 독출 방법에 매우 한정적이어야만 하며, 프로그래밍되는 것을 제외하고 모든 드레인 라인들에 인가되는 디코딩된 고전압(1.8V 프로세스에서 8V)을 요구한다. 상기 디코딩된 고전압(8V)은 프로그래밍될 컬럼의 게이트들에 인가되며, 반면에 다른 게이트들은 3.3V로 유지된다.Most recently, U.S. Patent Publication No. 2003/0202376 (Peng) shows a memory array using a single transistor structure. In the proposed memory cell, Fung removed the LDD diffusion from the normal NMOS transistor. The cross-point array structure is formed of horizontal active area (S / D) stripes across vertical poly gate stripes. The drain contacts are shared between adjacent cells and are connected to horizontal word lines. The source regions are also shared and remain in a floating state. Mr. Feng assumed that if the LDD diffusion is omitted, the gate oxide breakdown location will be far enough away from the drain region and a local N + region will be created instead of the D-G (drain-gate) short. If such an area is created, the programmed cells can be detected by biasing the gate positively and sensing the gate as the drain current. To reduce the G-D (gate-drain) or S-D (source-drain) shorting problem, Feng proposed to increase the gate oxide thickness at the G-D and S-D edges through modification of the gate sidewall oxidation process. The array of Fung's requires both the source and drain regions to appear in the memory cells, the row word lines connected to the transistor drain regions, and the column bit lines formed from the transistor gates. Such uncommon connections must be very specific to Peng's programming and reading methods and require decoded high voltages (8V in a 1.8V process) applied to all drain lines except those that are programmed. The decoded high voltage (8V) is applied to the gates of the column to be programmed, while the other gates remain at 3.3V.

비록 펭(Peng)이 교차-점 메모리 구조를 달성하지만, 그의 어레이는 CMOS 프로세스 수정들(LDD 제거, 에지에서 더 두꺼운 게이트 옥사이드)을 필요로 하고 다음과 같은 단점을을 갖는다: (a) 로우 디코더들, 칼럼 디코더들, 및 감지 증폭기들 모두가 넓은 범위의 전압들을 스위칭하여야만 한다: 8V/3.3V/0V 또는 8V/1.8V/0V. (b) 프로그램 동작 동안, 3.3V 컬럼 드라이버들은 프로그램된 셀들을 통해 실질적으로(effectively) 8V 로우 드라이버들 또는 0V 드라이버들로 단락된다. 이는 어레이 크기 상의 많은 제약들을 야기하며, 드라이버 크기에 영향을 미치고 프로그래밍의 신뢰도 및 효율성에 영향을 미친다. (c) 각각의 프로그램 동작은 (프로그램된 로우를 제외하고) 모든 어레이 활성 영역들이 8V로 바이어스될 것을 요구한다. 이는 큰 N++ 정션 누설 전류로 귀결되며, 또 다시 어레이 크기를 제한한다. (d) 게이트 옥사이드 파괴 지점(gate oxide breaking spot)이 드레인 영역으로부터 충분히 멀도록 위치되는 것으로 추정되고, 그에 따라 8V 바이어스에서는 펀치 스루(punch through)가 일어나지 않는다. 동시에, 트랜지스터는, 채널 영역에 연결되는 - 1.8V 바이어싱에서 정확하게 동작하여야만 한다. 이는 현저한 프로세스 수정 없이는 달성 불가능하다. (e) 펭(Peng)씨는 LDD가 존재하지 않으면 게이트 옥사이드가 소스 또는 드레인 에지 상에서 파괴되지 않을 것임을 추측하였다. 그러나, S/D 에지들이 날카로운 에지들 주변의 전계 집중 및 결함들로 인해 옥사이드 브레이크다운이 가장 일어나기 쉬운 위치들임은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에게 알려져 있다.Although Peng achieves a cross-point memory structure, its array requires CMOS process modifications (LDD removal, a thicker gate oxide at the edge) and has the following disadvantages: (a) , Column decoders, and sense amplifiers all have to switch a wide range of voltages: 8V / 3.3V / 0V or 8V / 1.8V / 0V. (b) During program operation, 3.3V column drivers are effectively shorted to 8V row drivers or 0V drivers through the programmed cells. This causes many limitations on the array size, affecting the driver size and affecting the reliability and efficiency of programming. (c) Each program operation requires all array active areas (except the programmed row) to be biased to 8V. This results in large N ++ junction leakage currents, and again limits array size. (d) It is assumed that the gate oxide breaking spot is positioned sufficiently far from the drain region, so that no punch through occurs at the 8V bias. At the same time, the transistor must operate correctly at-1.8V biasing connected to the channel region. This is impossible without significant process modifications. (e) Peng speculated that the gate oxide would not be destroyed on the source or drain edge if LDD were not present. However, it is known to those of ordinary skill in the art that the S / D edges are the most likely locations for oxide breakdown due to field concentration and defects around the sharp edges.

펭(Peng)씨는 고전압 스위칭 문제들 중 일부를 미국 특허 공개공보 제2003/0206467호에서 해결하여 시도하였다. 워드라인들 및 비트라인들 상의 높은 차단 전압은 이제 "플로팅" 워드라인들 및 비트라인들로 교체되고, 채널로부터 소스 및 드레인 영역들로의 거리 상의 제약들이 변화되었다. 비록 플로팅 워드라인들 및 비트라인들이 고 전압 스위칭 관련 문제들을 완화시켜줄 수 있지만, 그들은 전술한 근본적인 문제들 중 어느 하나도 해결하지 않는다. 추가적으로 그들은 스위칭된 및 플로팅된 라인들 사이의 심각한 커플링(coupling) 문제들을 도입시킨다.Peng has attempted to solve some of the high voltage switching problems in U.S. Patent Application Publication No. 2003/0206467. The high breakdown voltage on the word lines and bit lines is now replaced by the "floating" word lines and bit lines, and the constraints on the distance from the channel to the source and drain regions have changed. Although floating word lines and bit lines can alleviate high voltage switching related problems, they do not address any of the fundamental problems described above. In addition they introduce serious coupling problems between switched and floated lines.

오늘날, 안티-퓨즈 개발들은 3-차원 박막 구조물들 및 특별한 금속간 물질들 주변에 집중된다. 이들 안티-퓨즈 기술들 모두는 표준 CMOS 프로세스에서 이용 불가능한 추가 공정 단계들을 요구하여, 전형적인 VLSI 및 ASIC 설계들에서의 안티-퓨즈 응용들을 금지시키고, 여기서 프로그램 가능성은(programmability), 계속 수축하는 장치 수명 주기들 및 지속적으로 증가하는 칩 개발 비용들에 대한 문제들을 극복하는데 도움이 될 수 있다. 따라서 표준 CMOS 프로세스를 활용하는 신뢰성 있는 안티-퓨즈 구조물들에 대한 산업상 명백한 요구가 있다.Today, anti-fuse developments are concentrated around three-dimensional thin film structures and special intermetallic materials. All of these anti-fuse techniques require additional processing steps that are not available in standard CMOS processes, thus prohibiting anti-fuse applications in typical VLSI and ASIC designs where programmability, And can help overcome the problems of cycle times and ever-increasing chip development costs. There is therefore a clear industry need for reliable anti-fuse structures that utilize standard CMOS processes.

모든 선행 기술 안티-퓨즈 셀들 및 어레이들은 특별한 처리 단계들을 요구하거나 MOS 스위칭 요소들의 고전압 노출을 겪게 되어, 제조가능성 및 신뢰성 문제들이 발생한다. 또한, 그들은 저밀도 메모리 응용들에 제한되고, 펭(Peng)의 단일 트랜지스터 셀은 예외이며, 이는 다음으로 매우 의심스러운 생산가능성을 갖는다.All prior art anti-fuse cells and arrays require special processing steps or undergo high voltage exposure of the MOS switching elements, resulting in manufacturability and reliability problems. In addition, they are limited to low-density memory applications and Peng's single transistor cell is an exception, which in turn has a very suspicious production potential.

따라서, 추가적인 처리 단계들 없이 표준 CMOS 기술에서 구현하기에 적합한, 단순하고 신뢰가능한, 고밀도, 안티-퓨즈 어레이 구조물을 제공하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to provide a simple, reliable, high density, anti-fuse array structure suitable for implementation in standard CMOS technology without additional processing steps.

본 발명의 일 측면은 역 광학 근접 보정(OPC) 방법을 제공한다. 상기 방법은, 반도체 구조물의 참조 패턴을 제공하는 단계; 광리소그래피적 왜곡에 의한 영역 감소를 위해, 상기 참조 패턴의 구역을 선택하는 단계; 및 상기 구역의 적어도 하나의 모서리 영역을 반전시켜 상기 참조 패턴보다 작은 면적을 갖는 역 OPC 이미징 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 본 측면의 실시예들에 따르면, 상기 적어도 하나의 모서리 영역을 반전시키는 단계는, 상기 영역의 상기 적어도 하나의 모서리 영역으로부터 소정 직각 형태(rectangular shape)를 제거하는 단계를 포함하고, 선택하는 단계는 안티-퓨즈 트랜지스터 프로그래밍 구역을 확인하는 단계를 포함한다.One aspect of the invention provides an inverse optical proximity correction (OPC) method. The method includes: providing a reference pattern of a semiconductor structure; Selecting a region of the reference pattern for area reduction by photolithographic distortion; And inverting at least one corner region of the region to form an inverse OPC imaging pattern having an area smaller than the reference pattern. According to embodiments of the present aspects, inverting the at least one edge region comprises removing a predetermined rectangular shape from the at least one corner region of the region, And identifying the anti-fuse transistor programming region.

본 측면의 다른 실시예에서, 상기 방법은 상기 역 OPC 이미징 패턴을 갖는 마스크 플레이트를 제조하는 단계, 및 후속하여 광리소그래피 프로세스에서 상기 마스크 플레이트를 사용하여 반도체 구조물을 제조하는 단계를 더 포함한다. 이 실시예에서, 결과물인 제조된 반도체 구조물은 상기 참조 패턴과 실질적으로 다른 형태를 갖는다. 상기 반도체 구조물의 상기 참조 패턴은 메모리 셀의 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역과 상응할 수 있고, 여기서 상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 상기 활성 영역의 부분은 얇은 게이트 옥사이드 및 상기 얇은 게이트 옥사이드보다 큰 두께를 갖는 두꺼운 게이트 옥사이드로 덮인다. 이 실시예에서, 상기 참조 패턴의 상기 영역은 상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 상기 얇은 게이트 옥사이드와 상응한다.In another embodiment of this aspect, the method further comprises fabricating a mask plate having the reverse OPC imaging pattern, and subsequently fabricating the semiconductor structure using the mask plate in a photolithographic process. In this embodiment, the resulting fabricated semiconductor structure has a shape that is substantially different from the reference pattern. The reference pattern of the semiconductor structure may correspond to an active region of an anti-fuse transistor of a memory cell, wherein a portion of the active region of the anti-fuse transistor comprises a thin gate oxide and a thinner gate oxide It is covered with thick gate oxide. In this embodiment, the region of the reference pattern corresponds to the thin gate oxide of the anti-fuse transistor.

본 측면의 다른 실시예에 따르면, 상기 방법은 광리소그래피적 왜곡을 수정하기 위해 상기 참조 패턴의 다른 부분들에 광학 근접 보정을 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present aspect, the method may further comprise applying optical proximity correction to other portions of the reference pattern to correct for photolithographic distortion.

첨부의 도면들과 함께 본 발명의 특정 실시예들에 관한 이하의 설명들을 검토한 후에는, 본 발명의 다른 측면들 및 특징들이 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다.Other aspects and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art after reviewing the following description of specific embodiments of the invention in conjunction with the accompanying drawings.

이제 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 단지 예시적인 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 DRAM-타입 안티-퓨즈 셀의 회로도이다.
도 2는 도 1의 DRAM-타입 안티-퓨즈 셀의 평면 레이아웃이다.
도 3은 도 2의 DRAM-타입 안티-퓨즈 셀의 선 x-x를 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 단면도이다.
도 5는 도 4의 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다.
도 5b는 대체 OD2 마스크 구성을 나타내는 도 4의 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다.
도 6은 본 발명의 안티-퓨즈 트랜지스터를 위한 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 형상 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6의 흐름도의 단계들과 관련한 상기 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 형성을 도시한다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다.
도 8b는 도 8a의 안티-퓨즈 트랜지스터의 선 A-A를 따른 단면도이다.
도 9는 도 8a의 안티-퓨즈 트랜지스터의 확대된 평면 레이아웃이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 8a의 안티-퓨즈 트랜지스터를 사용하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 확대된 평면 레이아웃이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 안티-퓨즈 트랜지스터를 사용하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다.
도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 평면 레이아웃을 나타낸다.
도 13b는 도 13a의 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 13a 및 도 13b의 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀을 사용하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다.
도 15는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀을 사용하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다.
도 16 내지 도 20은 본 발명의 실시예들에 따른 대체 안티-퓨즈 셀들의 평면 레이아웃들이다.
도 21 내지 도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 대체 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀들의 평면 레이아웃들이다.
도 25는 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역에 대한 OPC를 갖는 마스크 패턴이다.
도 26은 도 25의 마스크 패턴을 사용하여 제조된 활성 영역을 갖는 안티-퓨즈 트랜지스터를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명에 따른, 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역에 대한 역 OPC를 갖는 마스크 패턴이다.
도 28은 도 27의 마스크 패턴을 사용하여 제조된 활성 영역을 갖는 안티-퓨즈 트랜지스터를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명에 따른, 감소된 영역을 갖는 반도체 구조물의 제조를 위한 역 OPC 방법을 요약한 흐름도이다.
Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
1 is a circuit diagram of a DRAM-type anti-fuse cell.
Figure 2 is a planar layout of the DRAM-type anti-fuse cell of Figure 1;
3 is a cross-sectional view along line xx of the DRAM-type anti-fuse cell of FIG.
4 is a cross-sectional view of an anti-fuse transistor according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a planar layout of the anti-fuse transistor of Figure 4;
FIG. 5B is a planar layout of the anti-fuse transistor of FIG. 4 showing an alternate OD2 mask configuration.
6 is a flow chart of a method of forming a deformable thickness gate oxide for an anti-fuse transistor of the present invention.
Figures 7A-7C illustrate the formation of the deformable thickness gate oxide in connection with the steps of the flow diagram of Figure 6;
8A is a planar layout of an anti-fuse transistor according to an embodiment of the present invention.
8B is a cross-sectional view along line AA of the anti-fuse transistor of FIG. 8A.
Figure 9 is an enlarged planar layout of the anti-fuse transistor of Figure 8A.
Figure 10 is a planar layout of a memory array using the anti-fuse transistor of Figure 8A in accordance with an embodiment of the present invention.
11 is an enlarged planar layout of an anti-fuse transistor according to another embodiment of the present invention.
Figure 12 is a planar layout of a memory array using the anti-fuse transistor of Figure 11 in accordance with one embodiment of the present invention.
13A illustrates a planar layout of a two-transistor anti-fuse memory cell according to one embodiment of the present invention.
13B is a cross-sectional view taken along line BB of the two-transistor anti-fuse memory cell of FIG. 13A.
Figure 14 is a planar layout of a memory array using the 2-transistor anti-fuse memory cells of Figures 13A and 13B, in accordance with an embodiment of the invention.
15 is a planar layout of a memory array using a two-transistor anti-fuse memory cell according to an alternative embodiment of the present invention.
Figures 16-20 are planar layouts of alternate anti-fuse cells in accordance with embodiments of the present invention.
Figures 21-24 are planar layouts of alternative 2-transistor anti-fuse memory cells in accordance with embodiments of the present invention.
Figure 25 is a mask pattern with OPC for the active area of the anti-fuse transistor.
26 is a view showing an anti-fuse transistor having an active region fabricated using the mask pattern of FIG. 25. FIG.
Figure 27 is a mask pattern with an inverse OPC for the active area of an anti-fuse transistor, in accordance with the present invention.
28 is a view showing an anti-fuse transistor having an active region fabricated using the mask pattern of FIG. 27;
Figure 29 is a flow diagram summarizing an inverse OPC method for the fabrication of a semiconductor structure with reduced area, in accordance with the present invention.

일반적으로, 본 발명은 비-휘발성, 일-회-프로그래머블(OTP) 메모리 어레이 응용에 채용될 수 있는 변형가능한 두께의 게이트 옥사이드 안티-퓨즈 트랜지스터 장치를 제공한다. 상기 안티-퓨즈 트랜지스터는 표준 CMOS 기술로 제조될 수 있고, 소스 확산, 게이트 옥사이드 및 폴리실리콘 게이트를 갖는 표준 트랜지스터 요소로 구성된다. 폴리실리콘 게이트 하부의 변형가능 게이트 옥사이드는 두꺼운 게이트 옥사이드 영역 및 얇은 게이트 옥사이드 영역으로 구성되며, 여기서 상기 얇은 게이트 옥사이드 영역은 국부화된 브레이크다운 전압 존(localized breakdown zone)으로 작동한다. 폴리실리콘 게이트와 채널 영역 사이의 도전성 채널은 프로그래밍 동작 동안 상기 국부화된 브레이크다운 전압 존 내에 형성될 수 있다. 메모리 어레이 응용에서, 폴리실리콘 게이트에 인가된 워드라인 독출 전류는, 안티-퓨즈 트랜지스터의 채널을 통해 소스 확산에 연결된 비트 라인을 통해 감지될 수 있다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 OTP 메모리들에 적합한 안티-퓨즈 셀과 같은 분리 채널 MOS 구조들을 활용하는 효율적인 방법을 제공한다.Generally, the present invention provides a gate oxide anti-fuse transistor device of a deformable thickness that can be employed in non-volatile, one-time-programmable (OTP) memory array applications. The anti-fuse transistor can be fabricated with standard CMOS technology and consists of standard transistor elements with source diffusion, gate oxide and polysilicon gates. The deformable gate oxide underlying the polysilicon gate is comprised of a thick gate oxide region and a thin gate oxide region, wherein the thin gate oxide region operates as a localized breakdown voltage zone. A conductive channel between the polysilicon gate and the channel region may be formed in the localized breakdown voltage zone during a programming operation. In a memory array application, the word line read current applied to the polysilicon gate can be sensed through the bit line coupled to the source diffusion through the channel of the anti-fuse transistor. More particularly, the present invention provides an efficient method of utilizing isolated channel MOS structures such as anti-fuse cells suitable for OTP memories.

이하의 설명에서, 용어 MOS는 임의의 FET 또는 MIS 트랜지스터, 하프-트랜지스터 또는 커패시터 구조물을 지칭하는데 사용된다. 실시예들의 설명을 단순화하기 위해, 앞으로 이 점에서부터 게이트 옥사이드들에 관한 언급은 유전체 물질들, 옥사이드, 또는 옥사이드와 유전체 물질들의 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the following description, the term MOS is used to refer to any FET or MIS transistor, half-transistor or capacitor structure. In order to simplify the description of the embodiments, it should be understood that reference to gate oxides from this point onwards includes dielectric materials, oxides, or combinations of oxides and dielectric materials.

이전 논의한 바와 같이, 저장 커패시터를 대신하여 안티-퓨즈로서 평면 커패시터들을 사용하는 DRAM-타입 메모리 어레이는 미국 등록 특허 제6,667,902호에 나타난 바와 같이 이미 알려져 있다. 도 1은 그러한 메모리 셀의 회로도이며, 반면에 도 2 및 도 3은 도 1의 알려진 안티-퓨즈 메모리 셀의 평면도 및 단면도들을 각각 나타낸다. 도 1의 메모리 셀은 비트 라인(BL)을 안티-퓨즈 장치(12)의 하부 플레이트에 결합하기 위한 패스 또는 액세스 트랜지스터(10)를 포함한다. 워드 라인(WL)은 액세스 트랜지스터(10)의 게이트와 연결되어 그것을 턴 온 시키고, 셀 플레이트 전압(Vcp)은 안티-퓨즈 장치(12)를 프로그래밍하기 위한 안티-퓨즈 장치(12)의 상부 플레이트와 체결된다.As previously discussed, DRAM-type memory arrays that use planar capacitors as anti-fuses instead of storage capacitors are already known, as shown in U.S. Patent No. 6,667,902. 1 is a circuit diagram of such a memory cell, while FIGS. 2 and 3 show plan and cross-sectional views, respectively, of the known anti-fuse memory cell of FIG. The memory cell of FIG. 1 includes a pass or access transistor 10 for coupling the bit line BL to the lower plate of the anti-fuse device 12. The word line WL is connected to the gate of the access transistor 10 to turn it on and the cell plate voltage Vcp is applied to the top plate of the anti- Respectively.

도 2 및 도 3으로부터, 액세스 트랜지스터(10) 및 안티-퓨즈 장치(12)의 레이아웃이 매우 직관적이고 단순함을 알 수 있다. 액세스 트랜지스터(10)의 게이트(14) 및 안티-퓨즈 장치(12)의 상부 플레이트(16)는 폴리실리콘의 동일한 층으로 구성되고, 이는 활성 영역(18)을 가로질러 연장된다. 각각의 폴리실리콘 층 하부의 활성 영역(18)에는, 게이트 유전체로도 알려진 얇은 게이트 옥사이드(20)가 형성되며, 상기 얇은 게이트 옥사이드(20)는 하부 활성 영역으로부터 폴리실리콘을 전기적으로 고립시키는 역할을 수행한다. 게이트(14)의 일 측면에는 확산 영역들(22, 24)이 있으며, 여기서 확산 영역(24)은 비트 라인과 체결된다. 비록 나타나지는 않았지만, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 측벽 스페이서 형성, 저농도 도핑 드레인(lightly doped diffusions, LDD), 및 확산 및 게이트 실리사이데이션과 같은, 표준 CMOS 프로세싱이 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 비록 종래의 단일 트랜지스터 및 커패시터 셀 구성이 폭넓게 사용되고 있지만, 고-밀도 응용들에서 얻어질 수 있는 반도체 어레이 영역 절감들 때문에 트랜지스터-단독 안티-퓨즈 셀(transistor-only anti-fuse cell)이 더욱 바람직하다. 그러한 트랜지스터-단독 안티 퓨즈들은 신뢰가능하면서도 저비용 CMOS 프로세스로 제조될 만큼 단순하여야 한다.It can be seen from FIGS. 2 and 3 that the layout of the access transistor 10 and the anti-fuse device 12 is very intuitive and simple. The gate 14 of the access transistor 10 and the top plate 16 of the anti-fuse device 12 consist of the same layer of polysilicon, which extends across the active area 18. [ A thin gate oxide 20, also known as a gate dielectric, is formed in the active region 18 under each polysilicon layer, and the thin gate oxide 20 serves to electrically isolate the polysilicon from the bottom active region . On one side of the gate 14 is a diffusion region 22, 24, wherein the diffusion region 24 is coupled to the bit line. Although not shown, those of ordinary skill in the art will appreciate that standard CMOS processing, such as sidewall spacer formation, lightly doped diffusions (LDD), and diffusion and gate silicidation, can be applied . Although conventional single transistor and capacitor cell configurations are widely used, transistor-only anti-fuse cells are more preferred because of semiconductor array area savings that can be obtained in high-density applications . Such transistor-only anti-fuses should be simple enough to be fabricated in a reliable and low-cost CMOS process.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4는 임의의 표준 CMOS 프로세스로 제조될 수 있는 안티-퓨즈 트랜지스터의 단면도를 나타낸다. 현재 나타난 예에서, 안티-퓨즈 트랜지스터는 단순한 두꺼운 게이트 옥사이드 또는 일 플로팅 확산 터미널을 갖는 입력/출력 MOS 트랜지스터와 거의 동일하다. 개시된 안티-퓨즈 트랜지스터는, 분리-채널 커패시터 또는 하프-트랜지스터로도 명명되며, 신뢰성있게 프로그래밍될 수 있으며, 그에 따라 폴리실리콘 게이트와 기판 사이의 퓨즈 링크가 예상대로 장치의 특정 영역에 국부화될 수 있다. 도 4의 단면도는 상기 장치의 채널 길이(channel length)를 따라 취해진 것으로, 현재 설명된 실시예는 p-채널 장치이다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 n-채널 장치로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.In accordance with one embodiment of the present invention, Figure 4 shows a cross-sectional view of an anti-fuse transistor that may be fabricated with any standard CMOS process. In the present example, the anti-fuse transistor is almost identical to a simple thick gate oxide or an input / output MOS transistor with one floating diffusion terminal. The disclosed anti-fuse transistor is also referred to as a split-channel capacitor or half-transistor and can be reliably programmed so that the fuse-link between the polysilicon gate and the substrate can be localized to a particular area of the device as expected have. The cross-sectional view of FIG. 4 is taken along the channel length of the device, and the presently described embodiment is a p-channel device. One of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention may be implemented as an n-channel device.

안티-퓨즈 트랜지스터(100)는 기판 채널 영역(104), 폴리실리콘 게이트(106), 측벽 스페이서들(108), 필드 옥사이드 영역(109), 확산 영역(110), 및 상기 확산 영역(110) 내의 LDD 영역(114) 상에 형성된 변형가능 두께 게이트 옥사이드(102)를 포함한다. 비트라인 콘택(116)은 확산 영역(110)과 전기적으로 접촉하도록 나타난다. 상기 변형가능 두께 게이트 옥사이드(102)는 두꺼운 옥사이드 및 얇은 게이트 옥사이드로 구성되고, 그에 따라 상기 채널 길이의 일부분이 상기 두꺼운 게이트 옥사이드로 덮이고 상기 채널 길이의 나머지 부분은 상기 얇은 게이트 옥사이드로 덮인다. 일반적으로, 상기 얇은 게이트 옥사이드는 옥사이드 브레이크다운(oxide breakdown)이 일어날 수 있는 영역이다. 반면에, 확산 영역(110)과 만나는 상기 두꺼운 게이트 옥사이드 에지는 액세스 에지(access edge)를 정의하며, 여기서 옥사이드 브레이크다운은 방지되고 게이트(106)와 확산 영역(110) 사이의 전류는 프로그램된 안티-퓨즈 트랜지스터를 위해 흐른다. 두꺼운 옥사이드 부분이 채널 영역 내로 연장되는 거리가 마스크 등급(mask grade)에 의존하지만, 두꺼운 옥사이드 부분은 바람직하게는 동일한 칩 상에 형성된 고전압 트랜지스터의 최소 거리만큼 적어도 길도록 형성된다.The anti-fuse transistor 100 includes a substrate channel region 104, a polysilicon gate 106, sidewall spacers 108, a field oxide region 109, a diffusion region 110, And a deformable thickness gate oxide (102) formed on the LDD region (114). The bit line contact 116 appears to be in electrical contact with the diffusion region 110. The deformable thickness gate oxide 102 is comprised of a thick oxide and a thin gate oxide such that a portion of the channel length is covered by the thick gate oxide and the remaining portion of the channel length is covered by the thin gate oxide. Generally, the thin gate oxide is a region where oxide breakdown can occur. On the other hand, the thick gate oxide edge that meets diffusion region 110 defines an access edge, where oxide breakdown is prevented and the current between gate 106 and diffusion region 110 is programmed anti- - Flows for fuse transistors. The distance that the thick oxide portion extends into the channel region depends on the mask grade, but the thick oxide portion is preferably formed to be at least as long as the minimum distance of the high voltage transistor formed on the same chip.

바람직한 실시예에서, 확산 영역(110)은 비트라인 콘택(116)을 통해 비트라인에 연결되거나 폴리실리콘 게이트(106)로부터 전류를 감지하기 위한 다른 라인에 연결되고, 프로그래밍 전압들 또는 전류들을 수용하기 위해 도핑될 수 있다. 이 확산 영역(110)은 변형가능 두께 게이트 옥사이드(102)의 두꺼운 옥사이드 부분에 근접하게 형성된다. 고전압 손상 또는 전류 누설로부터 안티-퓨즈 트랜지스터(100)를 더 보호하기 위해, 샐리사이드 보호 옥사이드(salicide protect oxide)로도 알려진 저항 보호 옥사이드(resistor protection oxide, 이하 'RPO'로 지칭함)가 제조 프로세스 동안 도입되어 금속 입자들이 측벽 스페이서(108)의 에지로부터 더 이격될 수 있다. 바람직하게는, 이 RPO는 확산 영역(110)의 부분 및 폴리실리콘 게이트(106)의 부분만이 샐리사이드화되는 것을 방지하기 위한 샐리사이드화 프로세스 동안 사용된다.In a preferred embodiment, the diffusion region 110 is connected to the bit line through the bit line contact 116 or to another line for sensing current from the polysilicon gate 106 and to receive programming voltages or currents Lt; / RTI > This diffusion region 110 is formed close to the thick oxide portion of the deformable thickness gate oxide 102. To further protect the anti-fuse transistor 100 from high voltage damage or current leakage, a resistor protection oxide (RPO), also known as a salicide protect oxide, is introduced during the fabrication process So that the metal particles can be further spaced from the edge of the sidewall spacer 108. Preferably, this RPO is used during the salicidation process to prevent only the portion of the diffusion region 110 and the portion of the polysilicon gate 106 from being salicided.

샐리사이드화된 트랜지스터들은 더 높은 누설 및 그에 따른 더 낮은 브레이크다운 전압을 갖는 것으로 알려짐이 잘 알려져 있다. 따라서, 비-샐리사이드화된 확산 영역(110)을 갖는 것은 누설을 감소시킬 것이다. 확산 영역(110)은 저전압 트랜지스터들 또는 고전압 트랜지스터들 또는 상기 2개의 조합을 위해 도핑될 수 있고 동일하거나 다른 확산 프로파일들을 가져다 준다.It is well known that salicided transistors are known to have higher leakage and hence lower breakdown voltage. Thus, having a non-salicided diffusion region 110 will reduce leakage. Diffusion region 110 may be doped for low voltage transistors or high voltage transistors or a combination of the two and yield the same or different diffusion profiles.

안티-퓨즈 트랜지스터(100)의 단순화된 평면도가 도 5a에 나타난다. 비트라인 콘택(116)은 상기 평면도와 도 4의 상응하는 단면도의 방위를 맞추는 시각적 참고점으로 사용될 수 있다. 활성 영역(118)은 채널 영역(104) 및 확산 영역(110)이 형성되는 장치의 영역이고, 이는 제조 프로세스 동안 OD 마스크에 의해 정의된다. 점선의 아웃라인(120)은 제조 프로세스 동안 두꺼운 게이트 옥사이드가 OD2 마스크를 통해 형성되는 영역들을 정의한다. 더욱 구체적으로, 점선의 아웃라인(120)에 의해 정해진 영역은 두꺼운 옥사이드가 형성되는 영역들을 지정한다. OD는 옥사이드가 형성되는 기판 상의 영역들을 정의하기 위한 CMOS 프로세스 동안 사용되는 옥사이드 정의 마스크를 단순히 지칭하고, OD2는 상기 첫 번째 것과 다른 제2 옥사이드 정의 마스크를 지칭한다. 안티-퓨즈 트랜지스터(100)를 제조하기 위한 CMOS 프로세스 단계들의 세부사항들이 추후 논의될 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 활성 영역(118)의 에지들 및 OD2 마스크의 최우측 에지에 의해 경계진 얇은 게이트 옥사이드 영역은, 최소화된다. 현재 나타난 실시예에서, 이 영역은 최우측 OD2 마스크 에지를 활성 영역(118)의 평행 에지를 향하여 이동시킴으로써 최소화될 수 있다.A simplified top view of the anti-fuse transistor 100 is shown in FIG. The bit line contact 116 may be used as a visual reference point to align the orientation of the corresponding cross section of FIG. 4 with the plan view. The active region 118 is the region of the device in which the channel region 104 and the diffusion region 110 are formed, which is defined by an OD mask during the fabrication process. Dashed outline 120 defines areas where a thick gate oxide is formed through the OD2 mask during the fabrication process. More specifically, the region defined by the outline 120 of the dashed line designates the regions where the thick oxide is formed. OD simply refers to the oxide definition mask used during the CMOS process to define regions on the substrate on which the oxide is to be formed and OD2 refers to the second oxide definition mask different from the first one. The details of the CMOS process steps for fabricating the anti-fuse transistor 100 will be discussed later. According to one embodiment of the present invention, the thin gate oxide regions bounded by the edges of the active region 118 and the rightmost edge of the OD2 mask are minimized. In the presently-shown embodiment, this region can be minimized by moving the rightmost OD2 mask edge towards the parallel edge of the active region 118. [

도 5b는 도 5a의 안티-퓨즈(100)의 대체적인 도시이다. 도 5a에서, OD2 마스크(120)가 전체 메모리 영역을 덮도록 연장될 수 있는 대면적으로 나타난다. 이전 논의된 바와 같이, OD2 마스크(120)는 두꺼운 게이트가 형성될 영역들을 정의한다. 두꺼운 게이트 옥사이드가 형성되지 않는 영역들을 정의하는 오프닝들(121)이 OD2 마스크(120) 내로 형성된다. 대신에, 오프닝들(121)에 의해 정의된 영역 내로 얇은 게이트 옥사이드가 성장될 것이다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는, 복수의 안티-퓨즈 메모리 셀들(100)이 로우로 배열된 메모리 어레이 구성에서, 하나의 직각 오프닝(rectangular opening)이 모든 메모리 셀들을 오버랩하여 각각의 활성 영역(118)에 대한 얇은 게이트 옥사이드가 정의될 수 있음을 이해할 것이다.5B is an alternative view of the anti-fuse 100 of FIG. 5A. In Fig. 5A, the OD2 mask 120 appears as a large area that can be extended to cover the entire memory area. As previously discussed, the OD2 mask 120 defines regions in which a thick gate is to be formed. Openings 121 defining regions where no thick gate oxide is formed are formed in the OD2 mask 120. [ Instead, a thin gate oxide will be grown into the area defined by the openings 121. One of ordinary skill in the art will recognize that in a memory array configuration in which a plurality of anti-fuse memory cells 100 are arranged in rows, one rectangular opening overlaps all memory cells, 0.0 > 118 < / RTI > may be defined.

안티-퓨즈 트랜지스터(100)의 프로그래밍은 게이트와 하부의 채널 사이의 영구 링크(permanent link)를 형성하는 게이트 옥사이드 브레이크다운에 기초한다. 게이트 옥사이드 브레이크다운 조건들(전압 또는 전류 및 시간)은 i) 게이트 유전체 두께 및 조성, ii) 결함 밀도, 및 iii) 게이트 영역, 게이트/확산 주변(gate/diffusion perimeter)에 주로 의존한다. 안티-퓨즈 트랜지스터(100)의 조합된 두꺼운 및 얇은 게이트 옥사이드는 국부적으로 낮춰진 게이트 브레이크다운 전압, 특히 상기 장치의 얇은 게이트 옥사이드 부분 내 옥사이드 브레이크다운 존(oxide breakdown zone)을 야기한다. 다시 말해, 상기 개시된 구조물은 옥사이드 브레이크다운이 더 얇은 게이트 옥사이드 부분에 제한되는 것을 보증한다.Programming of the anti-fuse transistor 100 is based on a gate oxide breakdown that forms a permanent link between the gate and the underlying channel. The gate oxide breakdown conditions (voltage or current and time) mainly depend on i) gate dielectric thickness and composition, ii) defect density, and iii) gate area, gate / diffusion perimeter. The combined thick and thin gate oxide of the anti-fuse transistor 100 causes a locally lowered gate breakdown voltage, especially an oxide breakdown zone in the thin gate oxide portion of the device. In other words, the structure disclosed above ensures that the oxide breakdown is confined to the thinner gate oxide portion.

추가적으로, 본 발명의 안티-퓨즈 트랜지스터 실시예들은 게이트 옥사이드 브레이크다운 성능을 증징시키기 위한 게이트 옥사이드 디자인 레이아웃 및 형성을 위해 전형적으로 금지되었던 CMOS 제조 디자인 룰(design rule)을 이용한다. 오늘날의 CMOS 프로세스들에서 모든 게이트 옥사이드 처리 단계들은 활성 게이트 영역 내 균일한 게이트 옥사이드 두께를 갖도록 추정되었고 최적화되었다. 표준 CMOS 플로우에 변형가능 두께 게이트 옥사이드 장치들을 도입함으로써, 두꺼운 및 얇은 게이트 옥사이드들 사이의 경계에서 추가적인 결함들 및 전기장 간섭(disturbances)이 생성되었다. 이들 결함들은 다음을 포함할 수 있으나 그에 제한되는 것은 아니다: 옥사이드 박형화(thinning), 경계에서의 실리콘 플라즈마 식각, 세정 공정으로부터의 잔여물들(residues), 마스크되지 않은 영역과 부분적으로 마스크된 영역들 사이의 다른 열산화 속도로 인한 실리콘 리세스(silicon recess). 이들 효과들 모두는 얇은 옥사이드 경계에서 트랩 및 결함 밀도(trap and defect density)를 증가시켜, 증가된 누설 및 국부적으로 낮춰진 브레이크다운 전압을 야기한다. 따라서, 임의의 프로세스 수정 없이, 낮은 전압, 빽빽한 안티-퓨즈 구조물이 생성될 수 있다.Additionally, the anti-fuse transistor embodiments of the present invention utilize a CMOS manufacturing design rule that was typically prohibited for gate oxide design layout and formation to promote gate oxide breakdown performance. In today's CMOS processes, all gate oxide processing steps have been estimated and optimized to have a uniform gate oxide thickness in the active gate region. By introducing deformable thick gate oxide devices into a standard CMOS flow, additional defects and electric field disturbances were created at the interface between the thick and thin gate oxides. These defects may include, but are not limited to: oxide thinning, silicon plasma etching at the boundary, residues from the cleaning process, between the unmasked regions and the partially masked regions Silicon recess due to different thermal oxidation rates of silicon. All of these effects increase the trap and defect density at thin oxide boundaries, resulting in increased leakage and locally lowered breakdown voltage. Thus, without any process modifications, low voltage, dense anti-fuse structures can be created.

전형적인 CMOS 프로세스에서, 확산 영역들, LDD 및 채널 임플란테이션은 얇은 게이트 옥사이트 트랜지스터들 및 두꺼운 게이트 옥사이드 트랜지스터들에 대해 다르다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안티-퓨즈 트랜지스터들의 확산 영역들, LDD 및 얇은 게이트 옥사이드 채널 임플란테이션은 다음 중 하나의 타입일 수 있다: 얇은 게이트 옥사이드에 상응하는 저전압 타입, 또는 두꺼운 게이트 옥사이드(I/O 옥사이드)에 상응하는 고전압 타입, 또는 양자, 이는 결과물인 얇은 게이트 옥사이드 임계 전압이 두꺼운 게이트 옥사이드 임계 전압보다 크기 면에서 더 크지 않음을 전제로 한 것이다. In a typical CMOS process, the diffusion regions, LDD and channel implantation are different for thin gate oxite and thick gate oxide transistors. According to one embodiment of the invention, the diffusion regions, LDD and thin gate oxide channel implantation of the anti-fuse transistors may be of one of the following: a low voltage type corresponding to a thin gate oxide, or a thick gate oxide (I / O oxide), or both, assuming that the resulting thin gate oxide threshold voltage is not greater in magnitude than the thick gate oxide threshold voltage.

본 발명의 일 실시예에 따른 표준 CMOS 프로세스로부터 변형가능 두께 게이트 옥사이드를 생성하는 방법은 잘 알려진 2-단계 산화 프로세스를 활용하는 것이다. 이 프로세스의 윤곽을 나타내는 흐름도가 도 6에 나타나며, 도 7a 내지 도 7c는 상기 프로세스의 특정 단계들에 상응하는 변형가능 두께 게이트 옥사이드 형성의 다양한 단계들을 나타낸다.A method for producing a deformable thickness gate oxide from a standard CMOS process in accordance with an embodiment of the present invention utilizes a well known two-step oxidation process. A flow chart outlining this process is shown in Fig. 6, and Figs. 7A-7C show various stages of deformation-capable thick gate oxide formation corresponding to the specific steps of the process.

먼저, 단계(200)에서 OD 마스크에 의해 정해진 모든 활성 영역들에서 중간 게이트 옥사이드가 성장된다. 도 7a에서, 이는 채널 영역(302) 상으로의, 기판 상의 중간 게이트 옥사이드(300)의 형성으로 나타난다. 후속 단계(202)에서, OD2 마스크를 사용하여 중간 게이트 옥사이드(300)가 모든 지정된 얇은 게이트 옥사이드 영역들로부터 제거된다. 도 7b는 중간 게이트 옥사이드(300)의 잔존 부분들 및 장래의 얇은 옥사이드 영역(304)을 나타낸다. 최종 게이트 옥사이드 형성 단계(204)에서, OD 마스크에 의해 기존 정의된 바와 같은 모든 활성 영역들에 얇은 옥사이드가 다시 성장된다. 도 7c에서, 얇은 게이트 옥사이드(306)는 중간 게이트 옥사이드(300) 및 얇은 옥사이드 영역(304) 상으로 성장된다. 본 실시예에서, 두꺼운 게이트 옥사이드는 중간 게이트 옥사이드를 제거하고 잔존 중간 게이트 옥사이드 상으로 얇은 게이트 옥사이드를 성장시키는 것의 조합에 의해 형성된다.First, in step 200, an intermediate gate oxide is grown in all of the active areas defined by the OD mask. In FIG. 7A, this is shown as the formation of the intermediate gate oxide 300 on the substrate, over the channel region 302. In a subsequent step 202, the intermediate gate oxide 300 is removed from all designated thin gate oxide regions using an OD2 mask. 7B shows the remaining portions of the intermediate gate oxide 300 and the future thin oxide region 304. FIG. In the final gate oxide formation step 204, a thin oxide is again grown in all active areas as previously defined by the OD mask. 7C, a thin gate oxide 306 is grown on the intermediate gate oxide 300 and the thin oxide region 304. In this embodiment, the thick gate oxide is formed by a combination of removing the intermediate gate oxide and growing a thin gate oxide on the remaining intermediate gate oxide.

그 결과, 단계(202) 동안 OD2 마스크에 의해 덮인 형성된 두꺼운 게이트 옥사이드 영역은, 중간 게이트 옥사이드(300) 및 최종 얇은 게이트 옥사이드(306)의 결합인 게이트 옥사이드 두께를 가질 것이다. 동일한 과정이 2개 이상의 산화 단계들에 대해 연장될 수 있거나 또는 다른 동등한 과정들이, 적어도 하나의 두꺼운 게이트 옥사이드 마스크(OD2)에 의해 결정되는, 동일한 다이 상의 2개 이상의 게이트 옥사이드 두께들을 생산하는데 사용될 수 있다.As a result, the thick gate oxide region formed by the OD2 mask covered during step 202 will have a gate oxide thickness that is the combination of the intermediate gate oxide 300 and the final thin gate oxide 306. [ The same process can be extended for two or more oxidation steps or other equivalent processes can be used to produce two or more gate oxide thicknesses on the same die, determined by at least one thick gate oxide mask (OD2) have.

전형적으로, 상기 OD2 마스크는 비-임계적인(non-critical) 마스킹 단계로 고려되어 저해상도 마스크가 사용되고, 디자인 룰들은, 활성 게이트 영역들 상으로 상기 OD2 마스크의 큰 마진을 요구하며, 상기 활성 게이트 영역 내로 종결되는 상기 OD2 마스크에 대한 지원들(provisions)을 갖지 않는다. 본 발명에 따르면, 상기 OD2 마스크는 상기 활성 게이트 영역 내로 종결되어, 드레인(즉, 확산 콘택) 측면 상의 더 두꺼운 게이트 옥사이드 및 반대 측면(채널 또는 비-연결된 소스 측면) 상의 더 얇은 게이트 옥사이드의 특징을 이루는 분리-채널 안티-퓨즈 구조물이 생성된다. 원칙적으로, 이 기술은 게이트 길이(폴리실리콘 라인 폭)가 프로세스 최소량(process minimum)보다 커야 함을 요구하고 실제 OD2 마스크 공차들(tolerances)에 의존하지만, 그 외에는 임의의 프로세스 변화 또는 마스크 등급 변화를 요구하지 않는다. 분리 채널 안티-퓨즈 구조물을 위한 최소 게이트 길이는 상기 두꺼운 및 얇은 게이트 옥사이드의 최소 게이트 길이의 합으로 근사화될 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 정확한 계산들이 마스크 공차에 기초하여 이루어질 수 있음을 이해할 것이고, 게이트 길이는 OD2 마스크 공차들을 엄격하게 함으로써 최소화될 수 있다.Typically, the OD2 mask is considered as a non-critical masking step, a low-resolution mask is used, design rules require a large margin of the OD2 mask over the active gate regions, Lt; RTI ID = 0.0 > OD2 < / RTI > According to the present invention, the OD2 mask is terminated in the active gate region to provide a thicker gate oxide on the drain (i.e., diffusion contact) side and a thinner gate oxide on the opposite side (channel or non-connected source side) Resulting in a separate-channel anti-fuse structure. In principle, this technique requires that the gate length (polysilicon line width) be greater than the process minimum and depends on the actual OD2 mask tolerances, but otherwise, any process change or mask grade change Do not ask. The minimum gate length for the isolated channel anti-fuse structure can be approximated by the sum of the minimum gate lengths of the thick and thin gate oxide. One of ordinary skill in the art will appreciate that the exact calculations can be made based on mask tolerances and the gate length can be minimized by making the OD2 mask tolerances strict.

일단 변형가능 두께 게이트 옥사이드가 형성되면, 단계(206)에서 추가 표준 CMOS 처리 단계들이 채용되어 도 4에 나타난 바와 같은 안티-퓨즈 트랜지스터 구조물이 완료될 수 있다. 이는 예를 들어, 폴리실리콘 게이트, LDD 영역들, 측벽 스페이서들, RPO, 및 확산 영역들의 형성, 및 샐리사이데이션을 포함할 수 있다. 본 논의된 프로세스의 바람직한 실시예에 다르면, 샐리사이데이션 단계가 포함되어 안티-퓨즈 트랜지스터의 플로팅 확산 영역(floating diffusion region) 및 폴리실리콘 게이트가 샐리사이드화된다. RPO는 확산 영역 상으로 미리 형성되는데, 이는 샐리사이데이션 프로세스로부터의 보호를 위한 것이다. 이전 언급한 바와 같이, 샐리사이드화된 플로팅 확산 영역은 상기 영역 내 옥사이드 브레이크다운을 증진시킬 것이다.Once the deformable thickness gate oxide is formed, additional standard CMOS processing steps may be employed in step 206 to complete the anti-fuse transistor structure as shown in FIG. This may include, for example, the formation of polysilicon gates, LDD regions, sidewall spacers, RPO, and diffusion regions, and salicylation. In accordance with a preferred embodiment of the presently discussed process, a saliasing step is included to cause the floating diffusion region of the anti-fuse transistor and the polysilicon gate to be salicided. The RPO is preformed over the diffusion region, which is for protection from the salicidation process. As previously mentioned, the salicided floating diffusion region will enhance the oxide breakdown in the region.

전술한 안티-퓨즈 트랜지스터들에 대해 고려할 한 가지 쟁점은 프로그램되지 않은 셀들의 신뢰성, 또는 리텐션(retention)이다. 설명된 안티-퓨즈 메모리 셀은 얇은 게이트 옥사이드를 통해 폴리실리콘 게이트와 채널 사이에 도전성 채널을 형성함으로써 프로그램된다. 결과물인 프로그램된 상태는 독출 동작에서 독출 전압을 게이트에 인가하고 안티-퓨즈가 연결된 비트라인의 전압을 감지함으로써 검출될 수 있다. 전형적인 독출 전압은 프로세스 기술에 따라 1.5 V 내지 2.0 V 이다. 이 전압은 셀의 저전압 트랜지스터 부분의 게이트 상의 DC 바이어스에 대해 허용된 최대 전압을 초과할 수 있다(예를 들어 1V 장치들에 대해 1.1V). 다시 말해, 독출 전압은 프로그램되지 않은 상태로 유지된 셀들을 프로그램하기에 충분히 높을 수 있다. 프로그램되지 않은 안티-퓨즈 셀들의 신뢰도를 최대화하기 위한 하나의 요소는 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 얇은 게이트 옥사이드의 면적(area)을 최소화하는 것이다.One issue to consider for the aforementioned anti-fuse transistors is the reliability, or retention, of un-programmed cells. The described anti-fuse memory cell is programmed by forming a conductive channel between the polysilicon gate and the channel through a thin gate oxide. The resulting programmed state can be detected by applying a read voltage to the gate in a read operation and sensing the voltage of the bit line to which the anti-fuse is connected. Typical read voltages are 1.5 V to 2.0 V depending on the process technology. This voltage may exceed the maximum voltage allowed for the DC bias on the gate of the low voltage transistor portion of the cell (e.g., 1.1V for 1V devices). In other words, the read voltage may be high enough to program the cells that remain unprogrammed. One factor to maximize the reliability of unprogrammed anti-fuse cells is to minimize the area of the thin gate oxide of the deformable thickness gate oxide.

도 8a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 임의의 표준 CMOS 프로세스로 제조될 수 있는 최소화된 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면도를 나타낸다. 예를 들어, 도 6에 나타난 제조 단계들이 사용될 수 있다. 도 8b는 선(A-A)를 따라 취한, 도 8a의 안티-퓨즈 트랜지스터의 단면도를 나타낸다. 도 8a의 안티-퓨즈(400)는, 폴리실리콘 게이트 하부의 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 얇은 게이트 옥사이드의 면적(area)이 최소화된 점을 제외하고는, 도 5a에 나타난 안티-퓨즈(100)와 매우 유사하다.Figure 8a shows a top view of an anti-fuse transistor having a minimized thin gate oxide region that may be fabricated in any standard CMOS process, in accordance with an embodiment of the invention. For example, the manufacturing steps shown in Fig. 6 can be used. Figure 8b shows a cross-sectional view of the anti-fuse transistor of Figure 8a taken along line A-A. The anti-fuse 400 of FIG. 8A is similar to the anti-fuse 100 shown in FIG. 5A except that the area of the thin gate oxide of the deformable thickness gate oxide under the polysilicon gate is minimized. Very similar.

안티-퓨즈 트랜지스터(400)는 기판 채널 영역(404) 상에 형성된 변형가능 두께 게이트 옥사이드(402), 폴리실리콘 게이트(406), 측벽 스페이서들(408), 확산 영역(410), 및 상기 확산 영역(410) 내 LDD 영역(412)을 포함한다. 변형가능 두께 게이트 옥사이드(402)는 두꺼운 옥사이드 및 얇은 게이트 옥사이드로 구성되며, 그에 따라 채널 길이의 대부분의 영역이 상기 두꺼운 게이트 옥사이드로 덮이고 상기 채널 영역의 작은 소수 영역이 상기 얇은 게이트 옥사이드로 덮인다. 도 8a에 나타난 바와 같이, 두꺼운 게이트 옥사이드 영역(414)은 작은 사각형의 얇은 옥사이드 영역(418)을 제외하고는 폴리실리콘 게이트(406) 하부의 활성 영역(416) 대부분을 덮는다. 안티-퓨즈 트랜지스터(400)는 비-휘발성 메모리 셀일 수 있고, 다라서 확산 영역(410)과 전기 접촉하는 비트라인 콘택(420)을 가질 수 있다. 두꺼운 게이트 옥사이드 영역(414) 및 얇은 게이트 옥사이드 영역(418)의 형태 및 크기의 형성이 이하에서 더욱 구체적으로 논의된다.The anti-fuse transistor 400 includes a deformable thickness gate oxide 402, a polysilicon gate 406, sidewall spacers 408, a diffusion region 410, And an LDD region 412 in the LDD region 410. The deformable thickness gate oxide 402 is comprised of a thick oxide and a thin gate oxide such that most of the channel length is covered by the thick gate oxide and a small fraction of the channel area is covered by the thin gate oxide. 8A, the thick gate oxide region 414 covers most of the active region 416 underneath the polysilicon gate 406 except for a small square thin oxide region 418. As shown in FIG. The anti-fuse transistor 400 may be a non-volatile memory cell and thus may have a bitline contact 420 in electrical contact with the diffusion region 410. The formation of the shape and size of the thick gate oxide region 414 and the thin gate oxide region 418 is discussed in more detail below.

도 9는 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 평면 기하구조를 강조하기 위한 도 8a의 안티-퓨즈 트랜지스터의 확대된 평면도이다. 안티-퓨즈 트랜지스터(500)는, 상부에 가로놓이는 폴리실리콘 게이트(504)를 갖는 활성 영역(502)으로 구성된다. 도 9에서, 폴리실리콘 게이트로부터의 가림(shading)이, 그 하부의 피쳐들(features)을 명확히 나타내기 위해 제어되었다. 변형가능 두께 게이트 옥사이드는 활성 영역(502)과 폴리실리콘 게이트(504) 사이에 형성되고, 두꺼운 게이트 옥사이드 영역(506)을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 두꺼운 게이트 옥사이드 영역(506)은 적어도 2개의 직각 세그먼트들로 고려될 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는, 상기 세그먼트들의 묘사(delineation)가 상기 두꺼운 게이트 옥사이드 형상의 성분 직각 형상들로의 시각적인 분할인 것으로 이해할 것이다. 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(508)는, 폴리실리콘 게이트(504)의 최좌측 에지와 부합하게, 채널 영역의 제1 단부로부터, 채널 영역의 제2 단부로 연장한다. 세그먼트(508)는 채널 영역의 폭보다 작은 폭을 갖는 직각 형상 영역으로 보일 수 있다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(510)는 제1 세그먼트(508)에 인접하고, 채널 영역의 상기 동일한 제1 단부로부터 채널 길이의 소정 거리까지 연장된다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(510)는 채널 폭과 제1 세그먼트(508)의 폭 사이의 차이와 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. Figure 9 is an enlarged plan view of the anti-fuse transistor of Figure 8A for emphasizing the planar geometry of the deformable thickness gate oxide. The anti-fuse transistor 500 is comprised of an active region 502 having a polysilicon gate 504 that overlies the top. In Fig. 9, shading from the polysilicon gate was controlled to clearly indicate the features at the bottom. The deformable thickness gate oxide is formed between the active region 502 and the polysilicon gate 504 and includes a thick gate oxide region 506. According to this embodiment, the thick gate oxide region 506 may be considered as at least two right angle segments. One of ordinary skill in the art will appreciate that the delineation of the segments is a visual division into the component perpendicular to the thick gate oxide shape. The first thick gate oxide segment 508 extends from the first end of the channel region to the second end of the channel region, consistent with the leftmost edge of the polysilicon gate 504. Segment 508 may be viewed as a rectangular area having a width less than the width of the channel area. The second thick gate oxide segment 510 is adjacent to the first segment 508 and extends from the same first end of the channel region to a predetermined distance of the channel length. The second thick gate oxide segment 510 has a width substantially equal to the difference between the channel width and the width of the first segment 508.

또한, 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(510)가 채널 영역 내에서 종료되기 때문에, 나머지 영역은, 세그먼트들(508, 510)에 의한 2개의 측면들 및 활성 영역(502)의 에지들에 의해 2개의 측면들로 경계됨에 따라, 직사각형 형상이다. 이 남은 영역이 얇은 게이트 옥사이드 영역(512)이다. OD2 마스크(513)가 그 내부에 두꺼운 옥사이드가 형성되는 영역들을 정의하는 반면에, OD2 마스크(513)는 두꺼운 옥사이드가 형성되지 않는 직각 오프닝(514)을 갖는다. 얇은 게이트 옥사이드는 오프닝(514)에 의해 정의된 영역 내로 성장될 것이다. 교대로 표현된, 직각 아웃라인(514) 외측의 영역들은 두꺼운 게이트 옥사이드가 형성되는 곳이다. 점선의 아웃라인(513)은 제조 프로세스 동안 사용되는 OD2 마스크를 나타낼 수 있고, 이는 오프닝(514)의 모서리가 폴리실리콘 게이트(504) 하부의 활성 영역(502)의 모서리와 오버랩되도록 위치된다. 오프닝(514)의 치수들은 임의의 크기로 선택될 수 있지만, 도 10을 참조하여 논의될 바와 같이, 바람직한 일련의 치수들을 갖는다. 단일 트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀에서, 비트라인 콘택(516)은 비트라인(미도시)으로의 전기적 연결을 위해 형성된다.Also, because the second thick gate oxide segment 510 is terminated in the channel region, the remaining region is separated by two edges by the segments 508, 510 and by two edges of the active region 502 It is rectangular in shape as it is bordered by the sides. This remaining region is a thin gate oxide region 512. The OD2 mask 513 defines the areas in which a thick oxide is formed, while the OD2 mask 513 has the right opening 514 where no thick oxide is formed. The thin gate oxide will grow into the area defined by the opening 514. Alternately, regions outside of the right outline 514 are where thick gate oxide is formed. Outlined line 513 of the dashed line may indicate the OD2 mask used during the fabrication process so that the corner of the opening 514 overlaps the edge of the active area 502 below the polysilicon gate 504. The dimensions of the opening 514 can be selected to any size, but have a preferred set of dimensions, as will be discussed with reference to FIG. In a single transistor anti-fuse memory cell, a bit line contact 516 is formed for electrical connection to a bit line (not shown).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9의 안티-퓨즈 메모리 셀을 포함하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다. 메모리 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배열된 안티-퓨즈 메모리 셀들을 갖고, 여기서 연속적인 폴리실리콘 라인들로 형성된 폴리실리콘 게이트들(504)은, 일 로우(row)의 각각의 안티-퓨즈 메모리 셀의 활성 영역들(502) 상으로 연장된다. 각각의 폴리실리콘 라인은 논리 워드라인(WL0, WL1, WL2, WL3)과 연관된다. 현재 나타난 실시예에서, 각각의 활성 영역(502)은 2개의 폴리실리콘 게이트들(504)을 갖고, 그에 다라 동일한 비트라인 콘택(516) 및 활성 영역(502)을 공유하는 2개의 안티-퓨즈 트랜지스터들이 형성된다.10 is a planar layout of a memory array including the anti-fuse memory cell of FIG. 9, in accordance with an embodiment of the invention. The memory array has anti-fuse memory cells arranged in rows and columns, wherein the polysilicon gates 504 formed of successive polysilicon lines are connected to each anti-fuse memory cell Lt; RTI ID = 0.0 > 502 < / RTI > Each polysilicon line is associated with a logical word line (WL0, WL1, WL2, WL3). In the presently-shown embodiment, each active region 502 has two polysilicon gates 504, and two anti-fuse transistors 506, Are formed.

얇은 게이트 옥사이드가 성장되는 영역들을 정의하기 위한 OD2 마스크(513) 내 오프닝들(514)은 직시각형(rectangular) 형상이고, 그것의 4개의 모서리들 각각이 4개의 안티-퓨즈 트랜지스터 활성 영역들(502)의 모서리 영역들과 오버랩되도록, 위치되며 크기가 결정되어, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(512)이 정의된다. 이상적으로는, 얇은 게이트 옥사이드 영역은, 2개의 마스크 영역들 사이의 오버랩(overlap)을 통해 얻어질 수 있는, 제조 프로세스의 최소 배선폭(feature size) 미만의 치수를 적어도 하나 갖는다. 일 마스크 영역은 활성 영역 마스크로도 불리우는 확산 마스크이고, 제2 마스크 영역은 OD2 마스크(513) 내 직각 오프닝(514)이다. 양 마스크들은 비-임계적인 폭(non-critical width)으로 이루어지는데, 이는 그들이 최소 허용가능 폭보다 더 큼을 의미한다. 따라서, 상기 2개의 마스크들의 오버랩을 위치시킴으로써, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(512)의 영역이 특정 제조 프로세스 또는 기술의 최소 배선폭과 대략적으로 동일하거나 그보다 작은 치수들을 가질 수 있다. 따라서, 직각 형상 오프닝(514)의 치수들은 수평 인접 활성 영역들(502) 사이의 간격 및 수직 인접 활성 영역들(502) 사이의 간격에 기초하여 선택되며, 그에 따라 활성 영역들(502)을 정의하기 위한 확산 마스크와 오프닝(514)의 모서리들 사이의 오버랩 영역은 제조 기술의 최소 배선폭과 동일하거나 그보다 작게 된다.The openings 514 in the OD2 mask 513 to define the regions where the thin gate oxide is grown are in a rectilinear shape and each of its four corners has four anti-fuse transistor active regions 502 , And thin gate oxide regions 512 are defined. The gate oxide regions < RTI ID = 0.0 > 512 < / RTI > Ideally, the thin gate oxide region has at least one dimension less than the minimum feature size of the fabrication process, which can be obtained through an overlap between the two mask regions. The one mask area is a diffusion mask, also referred to as an active area mask, and the second mask area is a rectangular opening 514 in the OD2 mask 513. [ Both masks are made of a non-critical width, which means they are greater than the minimum allowable width. Thus, by positioning the overlap of the two masks, the area of the thin gate oxide regions 512 can have dimensions that are approximately equal to or less than the minimum interconnect width of a particular fabrication process or technology. Thus, the dimensions of the right-angled opening 514 are selected based on the spacing between the horizontally adjacent active areas 502 and the spacing between the vertically adjacent active areas 502, thereby defining the active areas 502 The overlap region between the diffusion mask and the edges of the opening 514 is equal to or less than the minimum interconnect width of the fabrication technique.

오프닝(514)의 치수들은 정사각형 또는 직사각형 형상의 얇은 게이트 옥사이드 영역들(512)을 최소화하도록 선택된다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 선택된 차원들이 90도 에지들의 모내기(cornering)와 같은 제조 예외들 및 정렬 에러(alignment error)를 고려할 것임을 이해할 것이다. 높은 등급 마스크(high grade mask)를 사용함으로써 얇은 게이트 옥사이드 영역(512)의 제조를 위한 고도의 정확성이 얻어질 수 있다. 높은 등급 마스크는 더 높은 품질의 유지, 물질들, 및/또는 마스크 프린팅 설비들에 의해 제공된다.The dimensions of the opening 514 are selected to minimize the square or rectangular thin gate oxide regions 512. One of ordinary skill in the art will appreciate that the selected dimensions will take into account manufacturing exceptions and alignment errors such as cornering of 90 degree edges. A high degree of accuracy for the fabrication of the thin gate oxide region 512 can be obtained by using a high grade mask. High grade masks are provided by higher quality retention, materials, and / or mask printing installations.

따라서, 이 최소화된 배선폭의 얇은 게이트 옥사이드 영역(512)을 갖는 프로그램되지 않은 안티-퓨즈 셀들의 신뢰도가 크게 개선된다. 얇은 게이트 옥사이드 영역(512)의 형상은 직사각형, 또는 정사각형으로, 최소화된 영역이 도출되도록 한다. 대체 실시예들에 따르면, 도 10에 나타난 바와 같은 4개의 안티-퓨즈 활성 영역들(502)과 오버랩하는 단일 직각 형상의 오프닝(514)을 갖는 것 대신에, 다수의 더 작은 오프닝들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 오프닝은 2개의 수평 인접 활성 영역들(502)만을 오버랩하도록 모양질 수 있다. 또는, 일 오프닝은 2개의 수직 인접 활성 영역들(502)만을 오버랩하도록 모양질 수 있다. 나아가, 바람직한 얇은 게이트 옥사이드 영역(512)보다 크기가 더 큰 개별 직사각형들이 각각의 활성 영역(502)과 오버랩하는데 사용될 수 있다. 임의의 크기의 그리고 임의의 수의 직사각형들이 이전 나타난 실시예에 의해 고려되었지만, 얇은 게이트 옥사이드는 그 형상이 삼각일 수 있다. Thus, the reliability of the unprogrammed anti-fuse cells with the thin gate oxide region 512 of this minimized interconnect width is greatly improved. The shape of the thin gate oxide region 512 is rectangular, or square, so that the minimized region is derived. According to alternative embodiments, instead of having a single right-angled opening 514 that overlaps with four anti-fuse active areas 502 as shown in FIG. 10, a number of smaller openings may be used . For example, the one opening may be shaped to overlap only two horizontally adjacent active regions 502. [ Alternatively, the one opening may be shaped to overlap only two vertically adjacent active regions 502. Further, individual rectangles that are larger in size than the preferred thin gate oxide region 512 may be used to overlap each active region 502. Though any size and any number of rectangles are contemplated by the previously shown embodiments, the thin gate oxide may be triangular in shape.

안티-퓨즈 트랜지스터들은, 바람직하게는 얇은/두꺼운 게이트 옥사이드 경계에서, 얇은 게이트 옥사이드를 파열시킴으로써 프로그램된다. 이는 프로그램될 셀들의 채널과 게이트 사이의 충분히 높은 전압 차, 및 존재할 경우, 모든 다른 셀들 상의 실질적으로 더 낮은 전압차를 인가함으로써 완수된다. 따라서, 영구적인 도전 링크가 형성되면, 폴리실리콘 게이트에 인가되는 전류는 상기 링크 및 상기 채널을 통해 상기 확산 영역으로 흐를 것이고, 이는 종래의 감지 증폭기 회로들에 의해 감지될 수 있다. 예를 들어, VPP 고전압 레벨은 폴리실리콘 게이트(504)로 인가될 수 있고 반면에 접지와 같은 더 낮은 전압은 그것의 상응하는 비트라인에 인가된다. 프로그램되지 않아야 할 메모리 셀들은 그들의 비트라인들이 예를 들어 VDD와 같은 접지보다 높은 전압으로 바이어스되어야 할 것이다. 비록 프로그래밍 회로가 나타나지는 않았지만, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 그러한 회로들이 비트라인들과 결합되고, 워드라인 구동 회로들 내로 포함될 수 있음을 이해할 것이다. 안티-퓨즈 메모리 셀을 독출하는 것은 비트라인들을 접지로 프리차지하고 폴리실리콘 게이트들에 VDD와 같은 독출 전압을 인가함으로써 이루어질 수 있다. 도전 링크를 갖는 프로그램된 안티-퓨즈는 그것의 상응하는 비트라인을 VDD로 끌어올릴(pull) 것이다. 도전 링크가 없는 프로그램되지 않은 안티-퓨즈는 매우 낮은 누설 전류의 특징을 갖는 스위치된 커패시터(switched capacitor)와 같이 동작할 것이다. 따라서, 비트라인 전압은, 변화가 있다고 하더라도, 실질적으로 변화하지 않을 것이다. 전압 변화는 비트라인 감지 증폭기에 의해 감지될 수 있다.The anti-fuse transistors are preferably programmed by rupturing the thin gate oxide at a thin / thick gate oxide boundary. This is accomplished by applying a sufficiently high voltage difference between the channel and gate of the cells to be programmed, and a substantially lower voltage difference over all other cells, if any. Thus, when a permanent conductive link is formed, the current applied to the polysilicon gate will flow through the link and the channel to the diffusion region, which can be sensed by conventional sense amplifier circuits. For example, a VPP high voltage level may be applied to the polysilicon gate 504, while a lower voltage, such as ground, is applied to its corresponding bit line. The memory cells that should not be programmed will have their bit lines biased to a voltage higher than ground, e.g., VDD. Although a programming circuit is not shown, one of ordinary skill in the art will appreciate that such circuits may be combined with bit lines and included in word line driving circuits. Reading the anti-fuse memory cell may be accomplished by precharging the bit lines to ground and applying a read voltage such as VDD to the polysilicon gates. A programmed anti-fuse with a conductive link will pull its corresponding bit line to VDD. Unprogrammed anti-fuses without a conductive link will behave like switched capacitors with very low leakage current characteristics. Thus, the bit line voltage will not substantially change, even if there is a change. The voltage change can be sensed by the bit line sense amplifier.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 확대된 평면 레이아웃이다. 안티-퓨즈 트랜지스터(600)는 안티-퓨즈 트랜지스터(500)와 사실상 동일하고, 따라서 동일한 활성 영역(502), 폴리실리콘 게이트(504), 및 비트라인 콘택(516)을 갖는다. 안티-퓨즈 트랜지스터(600)는 다른 형상의 변형가능 두께의 게이트 옥사이드를 갖는다. 두꺼운 게이트 옥사이드 영역(602)은 적어도 2개의 직각 세그먼트들 및 삼각 세그먼트로 이루어지도록 나타날 수 있다. 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(604)는 폴리실리콘 게이트(504)의 최좌측 에지와 부합하게, 채널 영역의 제1 단부로부터, 채널 영역의 제2 단부로 연장한다. 세그먼트(604)는 채널 영역의 폭보다 작은 폭을 갖는 직각 형상 영역으로 보일 수 있다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(606)는 제1 세그먼트(604)에 인접하고, 채널 영역의 상기 동일한 제1 단부로부터 채널 길이의 소정 거리까지 연장된다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(606)는 채널 폭과 제1 세그먼트(604)의 폭 사이의 차이와 실질적으로 동일한 폭을 갖는다. 제3 게이트 옥사이드 세그먼트(608)는 삼각형 형태이고, 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(604) 및 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(606)와 인접한 그것의 90도 측면들(90 degree sides)을 갖는다. 세그먼트(606)는 세그먼트(608)를 포함할 수 있고, 그에 따라 상기 소정 거리들은 세그먼트(608)의 대각 에지(diagonal edge)에 의해 설정된다. 활성 영역(502)의 에지들에 의해 형성된 90도 측면들을 갖는 남은 삼각 영역은 얇은 게이트 옥사이드 영역(610)이다.11 is an enlarged planar layout of an anti-fuse transistor according to another embodiment of the present invention. The anti-fuse transistor 600 is substantially identical to the anti-fuse transistor 500 and thus has the same active region 502, polysilicon gate 504, and bitline contact 516. The anti-fuse transistor 600 has a gate oxide of a deformable thickness of another shape. The thick gate oxide region 602 may appear to consist of at least two right angle segments and a triangle segment. The first thick gate oxide segment 604 extends from the first end of the channel region to the second end of the channel region, consistent with the leftmost edge of the polysilicon gate 504. Segment 604 may be viewed as a rectangular area having a width less than the width of the channel region. A second thick gate oxide segment 606 is adjacent to the first segment 604 and extends from the same first end of the channel region to a predetermined distance of the channel length. The second thick gate oxide segment 606 has a width substantially equal to the difference between the channel width and the width of the first segment 604. The third gate oxide segment 608 is triangular in shape and has its 90 degree sides adjacent to the first thick gate oxide segment 604 and the second thick gate oxide segment 606. Segment 606 may include segment 608 such that the predetermined distances are set by the diagonal edge of segment 608. [ The remaining triangular region having 90 degrees sides formed by the edges of the active region 502 is a thin gate oxide region 610.

점선 다이아몬드 형태 영역(612)은 OD2 마스크(513) 내 오프닝들을 정의하며, 그 내에서 얇은 게이트 옥사이드가 성장된다. 교대로 표현된, 다이아몬드-형태 아웃라인(612) 외측의 영역들은 두꺼운 게이트 옥사이드가 형성되는 곳이다. 점선의 아웃라인(612)은 제조 프로세스 동안 사용되는 OD2 마스크이고, 오프닝(612)의 모서리가 폴리실리콘 게이트(504) 하부의 활성 영역(502)의 모서리와 오버랩되도록 위치된다. 현재 나타난 실시예에서, 오프닝(612)은 도 9의 오프닝(514) 45도 회전된 형태이다. 오프닝(612)의 치수들은 임의의 크기로 선택될 수 있지만, 도 12을 참조하여 논의될 바와 같이, 바람직한 일련의 치수들을 갖는다.A dotted diamond shaped region 612 defines openings in the OD2 mask 513 within which a thin gate oxide is grown. Alternating areas outside the diamond-shaped outline 612 are where a thick gate oxide is formed. The dotted outline 612 is the OD2 mask used during the fabrication process and the corner of the opening 612 is positioned to overlap the edge of the active area 502 below the polysilicon gate 504. [ In the presently-shown embodiment, the opening 612 is in the form of an opening 514 of FIG. 9 rotated. The dimensions of the opening 612 may be selected to any size, but have a preferred set of dimensions, as will be discussed with reference to Fig.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 안티-퓨즈 메모리 셀을 포함하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다. 메모리 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배열된 안티-퓨즈 메모리 셀들을 갖고, 여기서 연속적인 폴리실리콘 라인들로 형성된 폴리실리콘 게이트들(504)은, 일 로우(row)의 각각의 안티-퓨즈 메모리 셀의 활성 영역들(502) 상으로 연장된다. 활성 영역(502)에 대한 폴리실리콘 게이트들(504)의 레이아웃 구성은 도 10에 나타난 것과 동일하다.Figure 12 is a planar layout of a memory array including the anti-fuse memory cell of Figure 11 according to one embodiment of the present invention. The memory array has anti-fuse memory cells arranged in rows and columns, wherein the polysilicon gates 504 formed of successive polysilicon lines are connected to each anti-fuse memory cell Lt; RTI ID = 0.0 > 502 < / RTI > The layout configuration of the polysilicon gates 504 for the active region 502 is the same as that shown in Fig.

얇은 게이트 옥사이드가 성장되는 영역들을 정의하기 위한 OD2 마스크(513) 내 오프닝들(612)은 다이아몬드-형태이고, 그것의 4개의 모서리들 각각이 4개의 안티-퓨즈 트랜지스터 활성 영역들(502)의 모서리 영역들과 오버랩되도록, 위치되며 크기가 결정되어, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(610)이 정의된다. 이상적으로는, 얇은 게이트 옥사이드 영역(610)은 제조 프로세스의 최소 배선폭(feature size) 미만이다. 오버랩(overlap)이 2개의 마스크 영역들 사이에 있고, 일 마스크 영역은 활성 영역 마스크로도 불리우는 확산 마스크이고, 제2 마스크 영역은 다이아몬드-형태 오프닝들(612)을 갖는 OD2 마스크(513)이다. 오프닝들(612)이, 상호 90도의 선들로 정의된 폴리실리콘 게이트들(504) 및 활성 영역들(502)과 같은 다른 피쳐들과 관련하여 다이아몬드-형태로 고려되었음에 유의한다. 따라서, 이들 피쳐들과 관련하여, 오프닝들(612)은 다이아몬드-형태이고 폴리실리콘 게이트들 또는 활성 영역들(502)의 정의 선들에 대해 45도인 선들로 정의된다.The openings 612 in the OD2 mask 513 to define the regions in which the thin gate oxide is grown are diamond-shaped and each of its four corners is surrounded by the edges of the four anti-fuse transistor active regions 502 Regions are overlapped and sized to define thin gate oxide regions (610). Ideally, the thin gate oxide region 610 is less than the minimum feature size of the fabrication process. An overlap is between two mask areas, one mask area is a diffusion mask, also referred to as an active area mask, and the second mask area is an OD2 mask 513 with diamond-shaped openings 612. Note that the openings 612 are considered diamond-shaped with respect to other features, such as polysilicon gates 504 and active regions 502, defined as lines of mutual 90 degrees. Thus, with respect to these features, the openings 612 are diamond-shaped and are defined as lines that are 45 degrees to the defining lines of polysilicon gates or active regions 502. [

다시 한번, 양 마스크들은 비-임계적인 폭(non-critical width)으로 이루어지는데, 이는 그들이 최소 허용가능 폭보다 더 큼을 의미한다. 따라서, 상기 2개의 마스크들의 오버랩을 위치시킴으로써, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(610)의 영역이 특정 제조 프로세스 또는 기술의 최소 배선폭과 대략적으로 동일하거나 그보다 작은 치수들을 가질 수 있다. 따라서, 다이아몬드-형태 오프닝(612)의 치수들은 수평 인접 활성 영역들(502) 사이의 간격 및 수직 인접 활성 영역들(502) 사이의 간격에 기초하여 선택되며, 그에 따라 활성 영역들(502)을 정의하기 위한 확산 마스크와 오프닝(612)의 모서리들 사이의 오버랩 영역은 제조 기술의 최소 배선폭과 동일하거나 그보다 작게 된다.Again, both masks are made of non-critical width, which means they are larger than the minimum allowable width. Thus, by locating the overlap of the two masks, the area of the thin gate oxide regions 610 can have dimensions that are approximately equal to or less than the minimum interconnect width of a particular fabrication process or technology. Accordingly, the dimensions of the diamond-shaped opening 612 are selected based on the spacing between the horizontally adjacent active areas 502 and the spacing between the vertically adjacent active areas 502, thereby forming the active areas 502 The overlap region between the diffusion mask for defining and the edges of the opening 612 is equal to or less than the minimum interconnect width of the fabrication technique.

다이아몬드-형태 오프닝(612)의 치수들은 삼각형 형상의 얇은 게이트 옥사이드 영역들(610)을 최소화하도록 선택된다. 상기 선택된 치수들은 제조 예외들 및 정렬 에러(alignment error)를 고려할 것이고, 높은 등급 마스크(high grade mask)가 공정 공차(fabrication tolerances)들을 엄격하게 하는데 사용될 수 있다.The dimensions of the diamond-shaped opening 612 are selected to minimize the triangular shaped thin gate oxide regions 610. The selected dimensions will take into account manufacturing exceptions and alignment errors, and a high grade mask can be used to tighten fabrication tolerances.

전술한 비-휘발성 메모리 셀의 실시예들은 단일 안티-퓨즈 트랜지스터 메모리 셀에 관한 것이다. 변형가능 두께 게이트 옥사이드는, 동일 칩 상의 고전압 트랜지스터들에 사용되는 게이트 옥사이드들과 실질적으로 동일한, 두꺼운 게이트 옥사이드를 가질 수 있다. 마찬가지로, 변형가능 두께 게이트 옥사이드는 동일 칩 상의 저전압 트랜지스터들에 사용되는 게이트 옥사이드들과 실질적으로 동일한, 얇은 게이트 옥사이드를 가질 수 있다. 물론, 두꺼운 및 얇은 게이트 옥사이드 영역들 양자는 메모리 어레이만을 위해 맞추어진 두께들을 가질 수 있다.Embodiments of the non-volatile memory cell described above relate to a single anti-fuse transistor memory cell. The deformable thickness gate oxide may have a thick gate oxide that is substantially the same as the gate oxide used for high voltage transistors on the same chip. Likewise, the deformable thickness gate oxide may have a thin gate oxide that is substantially the same as the gate oxide used in the low voltage transistors on the same chip. Of course, both the thick and thin gate oxide regions may have thicknesses tailored for the memory array only.

본 발명의 추가적인 실시예들에 따르면, 액세스 트랜지스터는 안티-퓨즈 트랜지스터들과 연속하여(in series) 형성될 수 있고 그에 따라 2-트랜지스터 안티-퓨즈 셀이 제공될 수 있다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀을 도시한다.According to further embodiments of the present invention, the access transistor may be formed in series with the anti-fuse transistors and thus a 2-transistor anti-fuse cell may be provided. 13A and 13B illustrate a two-transistor anti-fuse memory cell according to one embodiment of the present invention.

도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 임의의 표준 CMOS 프로세스로 제조될 수 있는 최소화된 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(700)의 평면도를 나타낸다. 도 13b는 선 B-B를 따라 취한, 도 13a의 메모리 셀(700)의 단면도를 나타낸다. 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(700)은 안티-퓨즈 트랜지스터와 연속하는 액세스 트랜지스터를 포함한다. 상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 구조는 도 8a 내지 도 12에 나타난 것들과 동일하다. 본 예에서, 안티-퓨즈 트랜지스터는 도 8b에 나타난 것과 동일하다고 가정하고, 따라서 동일한 부재 번호는 동일한 이전 설명된 특징들을 지칭하는 것이다. 더욱 구체적으로, 변형가능 두께 게이트 옥사이드의 구조는, 확산 영역(410)이 그 상에 형성된 비트라인 콘택을 갖지 않는다는 점을 제외하고는, 도 8b에 나타난 것과 동일하다.13A shows a top view of a two-transistor anti-fuse memory cell 700 having a minimized thin gate oxide region that can be fabricated with any standard CMOS process in accordance with an embodiment of the invention. Figure 13B shows a cross-sectional view of the memory cell 700 of Figure 13A taken along line B-B. The two-transistor anti-fuse memory cell 700 includes an anti-fuse transistor and a contiguous access transistor. The structure of the anti-fuse transistor is the same as that shown in Figs. 8A to 12. In this example, it is assumed that the anti-fuse transistor is the same as that shown in Fig. 8B, so that the same reference numerals denote the same previously described features. More specifically, the structure of the deformable thickness gate oxide is the same as that shown in Fig. 8B, except that the diffusion region 410 does not have a bit line contact formed thereon.

액세스 트랜지스터는 게이트 옥사이드(704) 상부에 가로놓이는 폴리실리콘 게이트(702)를 갖는다. 게이트 옥사이드(704)의 일 측면에 형성된 것은 공유된 확산 영역(410)이다. 다른 확산 영역(706)은 게이트 옥사이드(704)의 다른 측면 상에 형성되며, 이는 그 위에 형성된 비트라인 콘택(708)을 가질 것이다. 양 확산 영역들은 게이트 옥사이드(704)의 수직 에지들에 인접한 LDD 영역들을 가질 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 확산 영역(706)이 확산 영역(410)과 동일하게 도핑될 수 있지만, 반대로 사용될 바람직한 동작 전압에 따라 다르게 도핑될 수도 있음을 이해할 것이다. The access transistor has a polysilicon gate 702 that overlies the gate oxide 704. What is formed on one side of the gate oxide 704 is the shared diffusion region 410. Another diffusion region 706 is formed on the other side of the gate oxide 704, which will have a bit line contact 708 formed thereon. Both diffusion regions may have LDD regions adjacent to the vertical edges of gate oxide 704. [ A person of ordinary skill in the art will appreciate that the diffusion region 706 may be doped identically to the diffusion region 410, but may be otherwise doped depending on the desired operating voltage to be used.

전술한 바와 같이, 변형가능 두께 게이트 옥사이드(402)는 두꺼운 게이트 옥사이드 영역 및 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는다. 게이트 옥사이드(704)의 두께는 변형가능 두께 게이트 옥사이드(402)의 두꺼운 게이트 옥사이드 영역의 두께와 동일할 것이다. 일 실시예에서, 액세스 트랜지스터는 고전압 트랜지스터 프로세스 또는 변형가능 두께 게이트 옥사이드(402)의 두꺼운 게이트 옥사이드 영역을 형성하는데 사용되는 프로세스와 동일한 프로세스를 사용하여 제조될 수 있다. 폴리실리콘 게이트(702)는 폴리실리콘 게이트(402)와 동시에 형성될 수 있다.As described above, the deformable thickness gate oxide 402 has a thick gate oxide region and a thin gate oxide region. The thickness of the gate oxide 704 will be equal to the thickness of the thick gate oxide region of the deformable thickness gate oxide 402. In one embodiment, the access transistor may be fabricated using the same process as the process used to form the thick gate oxide region of the high voltage transistor process or the deformable thickness gate oxide 402. Polysilicon gate 702 may be formed concurrently with polysilicon gate 402.

2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 동작은 이전 설명한 단일 트랜지스터 안티-퓨즈 셀의 그것과 유사하다. 상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 프로그래밍은 VCP 폴리실리콘 라인들로의 고전압 인가를 요구하고 반면에 비트라인들은 접지로 유지된다. 액세스 트랜지스터는 턴 온 되어 공유된 확산 영역을 (비트라인을 통해) 접지로 체결한다.The operation of the two-transistor anti-fuse memory cell is similar to that of the previously described single transistor anti-fuse cell. Programming of the anti-fuse transistor requires high voltage application to the VCP polysilicon lines while the bit lines are held at ground. The access transistor is turned on to couple the shared diffusion region (via the bit line) to ground.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 13a 및 도 13b의 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀을 포함하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다. 상기 메모리 어레이는 로우들 및 컬럼들로 배열된 안티-퓨즈 메모리 셀들을 갖고, 여기서 연속적인 폴리실리콘 라인들로 형성된 폴리실리콘 게이트들(406)은, 일 로우(row)의 각각의 안티-퓨즈 메모리 셀의 활성 영역들(416) 상으로 연장된다. 각각의 폴리실리콘 라인은 논리 셀 플레이트(VCP0, VCP1, VCP2, VCP3)와 연관된다. 연속적인 폴리실리콘 라인들로 형성된 폴리실리콘 게이트들(702)은, 일 로우의 각각의 안티-퓨즈 메모리 셀의 활성 영역들(416) 상으로 연장된다. 이들 폴리실리콘 라인들은 논리 워드라인들(WL0, WL1, WL2, WL3)과 연관된다. 현재 나타난 실시예에서, 각각의 활성 영역(416)은 두 쌍의 폴리실리콘 게이트들(406/702)을 갖고, 그에 다라 동일한 비트라인 콘택(708) 및 활성 영역(416)을 공유하는 2개의 안티-퓨즈 트랜지스터들이 형성된다.Figure 14 is a planar layout of a memory array including the 2-transistor anti-fuse memory cells of Figures 13A and 13B according to one embodiment of the present invention. The memory array has anti-fuse memory cells arranged in rows and columns, wherein the polysilicon gates 406 formed in successive polysilicon lines are connected to each anti-fuse memory 406 in a row, Lt; RTI ID = 0.0 > 416 < / RTI > Each polysilicon line is associated with a logic cell plate (VCP0, VCP1, VCP2, VCP3). Polysilicon gates 702 formed from successive polysilicon lines extend onto the active areas 416 of each anti-fuse memory cell in a row. These polysilicon lines are associated with the logical word lines WL0, WL1, WL2, and WL3. In the presently-shown embodiment, each active region 416 has two pairs of polysilicon gates 406/702, with two anti-gates 406/702 sharing the same bit line contact 708 and active region 416, - Fuse transistors are formed.

얇은 게이트 옥사이드가 성장되는 영역들을 정의하기 위한 OD2 마스크(513) 내 오프닝들(710)은 직시각형(rectangular) 형상이고, 그것의 4개의 모서리들 각각이 4개의 안티-퓨즈 트랜지스터 활성 영역들(416)의 모서리 영역들과 오버랩되도록, 위치되며 크기가 결정되어, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(418)이 정의된다. 도 10의 실시예에서 설명된 것과 동일한 상대 마스크 오버랩 기준이 본 실시예에 적용된다. 직각 형상 오프닝(710)의 치수들은 수평 인접 활성 영역들(416) 사이의 간격 및 수직 인접 활성 영역들(416) 사이의 간격에 기초하여 선택되며, 그에 따라 활성 영역들(416)을 정의하기 위한 확산 마스크와 오프닝(710)의 모서리들 사이의 오버랩 영역은 제조 기술의 최소 배선폭과 동일하거나 그보다 작게 된다.The openings 710 in the OD2 mask 513 to define the areas where the thin gate oxide is grown are in a rectangular and rectangular shape and each of its four corners has four anti-fuse transistor active areas 416 ), And thin gate oxide regions 418 are defined. The same relative mask overlap criterion as described in the embodiment of Fig. 10 applies to this embodiment. The dimensions of the right-angled opening 710 are selected based on the spacing between the horizontally adjacent active areas 416 and the spacing between the vertically adjacent active areas 416 and thus define the active areas 416 The overlap region between the diffusion mask and the edges of the opening 710 is equal to or less than the minimum interconnect width of the fabrication technique.

도 14의 실시예는 분리 제어된 셀 플레이트들(VCP0, VCP1, VCP2, VCP3)을 갖도록 구성되고, 이는 선택되지 않은 셀들의 의도하지 않은 프로그래밍을 방지하는 개선된 제어를 허용한다. 선택적인 실시예에서, 셀 플레이트들(VCP0, VCP1, VCP2, VCP3)은 공통 노드에 연결될 수 있다. 그러한 실시예에서, 특정 프로그래밍 순서가 선택되지 않은 셀들의 의도하지 않은 프로그래밍을 방지하는데 사용된다. 상기 선택적인 실시예의 프로그래밍 순서는 모든 워드라인들 및 비트라인들의 고전압 레벨로의 프리차지로 시작되며, 이후 공통 셀 플레이트가 프로그래밍 전압(VPP)으로 구동된다. 예를 들어, 도 13b의 실시예를 사용하여, 이는 확산 영역(410)을 고전압 레벨로 프리차징하는 것을 야기할 것이다. 프로그램될 워드라인이 선택되는데, 이는 다른 워드라인들 모두를 선택해제(deselecting)함으로써, 즉 예를 들어 그들을 저전압 레벨로 구동함으로써 이루어진다. 이후, 선택된 메모리 셀에 연결된 비트라인 전압이 예를 들어 접지와 같은 저전압 레벨로 구동된다.The embodiment of FIG. 14 is configured with separate controlled cell plates VCP0, VCP1, VCP2, VCP3, which allows improved control to prevent unintended programming of unselected cells. In an alternative embodiment, the cell plates VCP0, VCP1, VCP2, VCP3 may be connected to a common node. In such an embodiment, a particular programming order is used to prevent unintended programming of unselected cells. The programming sequence of the alternative embodiment begins with precharging all the word lines and bit lines to a high voltage level, after which the common cell plate is driven with the programming voltage VPP. For example, using the embodiment of FIG. 13B, this will cause diffusion region 410 to be precharged to a high voltage level. A word line to be programmed is selected, which is accomplished by deselecting all of the other word lines, e. G. By driving them at a low voltage level. Thereafter, the bit line voltage coupled to the selected memory cell is driven to a low voltage level, e. G., Ground.

도 15는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀을 포함하는 메모리 어레이의 평면 레이아웃이다. 도 15의 메모리 어레이는, OD2 마스크(513) 내 다이아몬드-형태 오프닝(712)이 변형가능 두께 게이트 옥사이드들의 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 정의하는데 사용된다는 점을 제외하고는, 도 14의 그것과 동일하다. 도 12의 실시예에서 설명된 것과 동일한 상대 마스크 오버랩 기준이 본 실시예에 적용된다.15 is a planar layout of a memory array including a two-transistor anti-fuse memory cell according to an alternative embodiment of the present invention. The memory array of FIG. 15 is the same as that of FIG. 14, except that the diamond-shaped opening 712 in the OD2 mask 513 is used to define the thin gate oxide regions of the deformable thickness gate oxide. The same relative mask overlap criterion as described in the embodiment of Fig. 12 applies to this embodiment.

본 발명의 이전 개시된 실시예들에서, 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트들 중 하나는 채널 영역의 일 단부로부터 상기 채널 영역의 다른 단부로 연장되는 길이를 갖는다. 선택적인 실시예에 따르면, 이 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트의 길이는, 상기 채널 영역의 완전한 길이를 가로질러 완전히 연장하지 않도록, 약간 감소된다. 도 16은 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다. 도 16에서, 안티-퓨즈 트랜지스터(800)는 활성 영역(802), 폴리실리콘 게이트(804), 및 비트라인 콘택(806)을 포함한다. 폴리실리콘 게이트(804) 하부의 활성 영역(802)은 안티-퓨즈 트랜지스터(800)의 채널 영역이다. 본 실시예에서, OD2 마스크(808)는 그 내부로 두꺼운 옥사이드가 형성될 영역을 정의하고, 활성 영역(802)과 오버랩되는 "L"-형상 오프닝(809)을 포함하며, 그 내로 얇은 게이트 옥사이드가 성장될 것이다. 이 실시예는, 일 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(즉, 508)가 채널 영역 상부 엣지 사이로 제1 소정 거리까지 그리고 인접 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(즉, 510)에 대해 제2 소정 거리까지 연장된다는 점을 제외하고는, 도 9에 나타난 것과 유사하다. 따라서, 얇은 게이트 옥사이드는 상기 제1 소정 거리와 상기 채널 영역 상부 에지 사이로, 그리고 상기 제2 소정 거리와 상기 채널 영역 상부 에지 사이로 성장될 것이다.In the previously disclosed embodiments of the present invention, one of the thick gate oxide segments has a length extending from one end of the channel region to the other end of the channel region. According to an alternative embodiment, the length of this thick gate oxide segment is slightly reduced, so as not to extend completely across the complete length of the channel region. 16 is a planar layout of an anti-fuse transistor according to an alternative embodiment of the present invention. 16, the anti-fuse transistor 800 includes an active region 802, a polysilicon gate 804, and a bit line contact 806. The active region 802 under the polysilicon gate 804 is the channel region of the anti-fuse transistor 800. In this embodiment, the OD2 mask 808 defines an area in which a thick oxide is to be formed and includes an "L" -shaped opening 809 that overlaps the active area 802, into which a thin gate oxide Will grow. This embodiment is similar to the first embodiment except that one thick gate oxide segment (i. E., 508) extends to a first predetermined distance between the channel region upper edges and to a second predetermined distance relative to the adjacent thick gate oxide segment (i. E., 510) Is similar to that shown in Fig. Thus, a thin gate oxide will be grown between the first predetermined distance and the upper edge of the channel region, and between the second predetermined distance and the upper edge of the channel region.

안티-퓨즈 트랜지스터의 이전 설명된 실시예들은 일정한 폭의 채널 영역들을 갖는다. 추가적인 실시예들에 따르면, 채널 영역은 채널 영역의 길이에 걸쳐 변형가능 폭을 가질 수 있다. 도 17a는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 안티-퓨즈의 평면 레이아웃이다. 도 17a에서, 안티-퓨즈 트랜지스터(850)는 활성 영역(852), 폴리실리콘 게이트(854) 및 비트라인 콘택(856)을 포함한다. 폴리실리콘 게이트(854) 하부의 활성 영역(852)은 안티-퓨즈 트랜지스터(850)의 채널 영역이다. 본 실시예에서, OD2 마스크(858)는 그 내부로 두꺼운 옥사이드가 형성될 영역을 정의하고, 활성 영역(852)과 오버랩되는 직각 형상 오프닝(859)을 포함하며, 그 내로 얇은 게이트 옥사이드가 성장될 것이다. 폴리실리콘 게이트(854) 하부의 활성 영역은 "L"-형태이고, 직각 오프닝(859)은 채널 영역 상부 에지에서 소정 거리로 종결되는 하부 에지를 갖는다.Previously described embodiments of the anti-fuse transistor have channel regions of constant width. According to further embodiments, the channel region may have a deformable width over the length of the channel region. 17A is a planar layout of an anti-fuse according to an alternative embodiment of the present invention. 17A, the anti-fuse transistor 850 includes an active region 852, a polysilicon gate 854, and a bit line contact 856. The active region 852 under the polysilicon gate 854 is the channel region of the anti-fuse transistor 850. In this embodiment, the OD2 mask 858 defines a region within which a thick oxide is to be formed and includes a rectangular opening 859 that overlaps the active region 852, into which a thin gate oxide is grown will be. The active region under the polysilicon gate 854 is in the " L "-type and the right-angled opening 859 has a lower edge terminating at a predetermined distance from the top edge of the channel region.

도 17b는 채널 영역의 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트를 도시하기 위한, 폴리실리콘 게이트(854)의 가림이 없는 동일한 안티-퓨즈 트랜지스터(850)를 나타낸다. 본 실시예에서, 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(860)는 채널 영역의 확산 에지로부터 직각 오프닝(859)의 하부 에지에 의해 정의된 제1 소정 거리까지 연장된다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트는 L-형태이고, 2개의 서브-세그먼트들(862, 864)을 포함한다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는, 상기 세그먼트들의 묘사(delineation)가 상기 두꺼운 게이트 옥사이드 형상의 성분 직각 형상들로의 시각적인 분할인 것으로 이해할 것이다. 서브-세그먼트(862)는 채널 영역의 확산 에지로부터 제1 소정 거리로 연장되는 반면에, 서브-세그먼트(864)는 제2 소정 거리 채널 영역의 확산 에지로부터 제2 소정 거리로 연장된다. 상기 제2 소정 거리는 상기 채널 영역의 확산 에지와 상기 제1 소정 거리 사이이다. 얇은 게이트 옥사이드 영역은 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(860) 및 서브-세그먼트(862)의 상기 제1 소정 거리로부터 채널 영역 상부 에지로 연장된다.FIG. 17B shows the same anti-fuse transistor 850 without masking the polysilicon gate 854 to illustrate the thick gate oxide segment of the channel region. In this embodiment, the first thick gate oxide segment 860 extends from the diffusion edge of the channel region to a first predetermined distance defined by the lower edge of the right opening 859. The second thick gate oxide segment is L-shaped and includes two sub-segments 862, 864. One of ordinary skill in the art will appreciate that the delineation of the segments is a visual division into the component perpendicular to the thick gate oxide shape. The sub-segment 862 extends a first predetermined distance from the diffusion edge of the channel region, while the sub-segment 864 extends a second predetermined distance from the diffusion edge of the second predetermined distance channel region. The second predetermined distance is between the diffusion edge of the channel region and the first predetermined distance. The thin gate oxide region extends from the first predetermined distance of the first thick gate oxide segment 860 and the sub-segment 862 to the top edge of the channel region.

도 18a는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다. 도 18a에서, 안티-퓨즈 트랜지스터(880)는 도 17에서의 것들과 동일한 특징들을 포함한다. 본 실시예에서, 폴리실리콘 게이트(854) 하부의 활성 영역은 "T"-형태이고 직각 오프닝(859)은 채널 영역 상부 에지로부터 소정 거리에서 종결되는 하부 에지를 갖는다. 도 18b는 채널 영역의 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트들을 도시하기 위한, 폴리실리콘 게이트(854)의 가림 없는 동일한 안티-퓨즈 트랜지스터(880)를 나타낸다.18A is a planar layout of an anti-fuse transistor according to an alternative embodiment of the present invention. In Fig. 18A, the anti-fuse transistor 880 includes the same features as those in Fig. In this embodiment, the active region under the polysilicon gate 854 is in the "T" -shape and the right-angled opening 859 has a lower edge that terminates at a predetermined distance from the top edge of the channel region. FIG. 18B shows the same anti-fuse transistor 880 without covering the polysilicon gate 854 to illustrate the thick gate oxide segments in the channel region.

본 실시예에서, 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트 및 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트가 있다. 상기 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트는 L-형태이고, 2개의 서브-세그먼트들(884, 886)을 포함한다. 상기 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트는 L-형태이고, 2개의 서브-세그먼트들(888, 890)을 포함한다. 서브-세그먼트(886)는 채널 영역의 확산 에지로부터 제1 소정 거리까지 연장되며, 상기 제1 소정 거리는 직각 오프닝(859)의 하부 에지와 상응한다. 서브-세그먼트(884)는 채널 영역의 확산 에지로부터 제2 소정 거리까지 연장되며, 여기서 상기 제2 소정 거리는 상기 제1 소정 거리와 상기 채널 영역의 상기 확산 에지 사이이다. 상기 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트의 서브-세그먼트들(888, 890)은 각각 서브-세그먼트들(884, 886)과 동일하게 구성된다. 얇은 게이트 옥사이드 영역은 서브-세그먼트들(886, 890)의 상기 제1 소정 거리로부터 채널 영역 상부 에지로 연장된다.In this embodiment, there is a first thick gate oxide segment and a second thick gate oxide segment. The first thick gate oxide segment is L-shaped and includes two sub-segments 884, 886. The second thick gate oxide segment is L-shaped and comprises two sub-segments 888, 890. The sub-segment 886 extends from the diffusion edge of the channel region to a first predetermined distance, and the first predetermined distance corresponds to the lower edge of the right-angled opening 859. The sub-segment 884 extends from the diffusion edge of the channel region to a second predetermined distance, wherein the second predetermined distance is between the first predetermined distance and the diffusion edge of the channel region. The sub-segments 888 and 890 of the second thick gate oxide segment are configured identically to the sub-segments 884 and 886, respectively. A thin gate oxide region extends from the first predetermined distance of the sub-segments 886, 890 to the top edge of the channel region.

도 17a 및 도 18a의 이전 설명한 실시예들에서, 얇은 게이트 옥사이드 영역은 직각 오프닝(859)의 하부 에지로부터 채널 영역 상부 에지로 연장된다. 채널 영역이, 확산 에지에 근접한 부분이 채널 영역 상부 에지에 근접한 부분보다 더 큰, 변형가능 폭(variable width)을 갖기 때문에, 상기 얇은 게이트 옥사이드 영역 전체는 도 5a에 나타난 안티-퓨즈 실시예보다 더 작을 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 도 17a 및 도 18a의 안티-퓨즈 트랜지스터 실시예들의 얇은 게이트 옥사이드는, 도 9 및 도 11에 나타난 직각 또는 다이아몬드-형태 오프닝들을 갖는 OD2 마스크를 적용함으로써 더욱 최소화된다.In the previously described embodiments of Figures 17A and 18A, a thin gate oxide region extends from the lower edge of the right opening 859 to the upper edge of the channel region. Since the channel region has a variable width that is larger than the portion near the upper edge of the channel region near the diffusion edge, the entirety of the thin gate oxide region is more susceptible than the anti-fuse embodiment shown in FIG. 5A Can be small. In further embodiments, the thin gate oxide of the anti-fuse transistor embodiments of FIGS. 17A and 18A is further minimized by applying an OD2 mask with square or diamond-shaped openings shown in FIGS.

도 19는 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다. 안티-퓨즈 트랜지스터(900)는, OD2 마스크(902)가 얇은 게이트 옥사이드 영역(906)을 묘사하도록 위치되고 모양진 직각 오프닝(904)을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 17b의 안티-퓨즈 트랜지스터(850)와 유사하다. 현재 나타난 실시예에서, 두꺼운 게이트 옥사이드는, 서브-세그먼트들(862, 864)을 갖는 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(908) 및 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트를 포함한다. 서브-세그먼트들(862, 864)은 도 17b의 실시예에서와 동일하다. 그러나, 직각 오프닝(904) 및 채널 영역의 오버랩하는 모서리들로 인해, 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(908)는 확산 에지로부터 채널 길이의 소정 거리까지만 연장된다. 따라서, 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트(908)는 서브-세그먼트(862)보다 길이가 더 짧다. 따라서, 안티-퓨즈 트랜지스터(900)는 도 17a의 실시예보다 더 작은, 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는다. 직각 오프닝들(904)을 갖는 OD2 마스크(902)의 응용은 도 18b의 안티-퓨즈 트랜지스터(880)에 동일한 결과로 적용될 수 있다.19 is a planar layout of an anti-fuse transistor according to an alternative embodiment of the present invention. The anti-fuse transistor 900 is similar to the anti-fuse transistor 900 of FIG. 17B except that the OD2 mask 902 is positioned and shaped to describe the thin gate oxide region 906, (850). In the presently-shown embodiment, the thick gate oxide comprises a first thick gate oxide segment 908 having sub-segments 862 and 864 and a second thick gate oxide segment. The sub-segments 862 and 864 are the same as in the embodiment of Fig. 17B. However, due to the rectangular opening 904 and the overlapping edges of the channel region, the first thick gate oxide segment 908 extends only from the diffusion edge to a predetermined distance of the channel length. Thus, the thick gate oxide segment 908 is shorter in length than the sub-segment 862. Thus, the anti-fuse transistor 900 has a thinner gate oxide region, which is smaller than the embodiment of Fig. 17A. The application of the OD2 mask 902 with the right-angled openings 904 may be applied with the same result to the anti-fuse transistor 880 of FIG. 18B.

안티-퓨즈 트랜지스터들(850, 880)의 얇은 게이트 옥사이드 영역의 추가적인 감소가, 도 11에서 이전에 도시된 바와 같은, 다이아몬드-형태 오프닝들을 적용함으로써 얻어질 수 있다. 도 20은 본 발명의 선택적인 실시예에 따른 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다. 안티-퓨즈 트랜지스터(950)는, OD2 마스크(952)가 얇은 게이트 옥사이드 영역(956)을 묘사하도록 위치되고 모양진 직각 오프닝(954)을 포함한다는 점을 제외하고는, 도 18b의 안티-퓨즈 트랜지스터(880)와 유사하다. 현재 나타난 실시예에서, 두꺼운 게이트 옥사이드는, 제1 및 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트들을 포함한다. 제1 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트는 서브-세그먼트들(888, 890)을 포함하고, 이들은 도 18b의 실시예의 것과 동일하다. 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 세그먼트는 서브-세그먼트들(958,960)을 포함한다.Additional reduction in the thin gate oxide region of the anti-fuse transistors 850, 880 can be obtained by applying diamond-shaped openings, as shown previously in FIG. 20 is a planar layout of an anti-fuse transistor according to an alternative embodiment of the present invention. The anti-fuse transistor 950 is similar to the anti-fuse transistor 950 of FIG. 18B except that the OD2 mask 952 is positioned and shaped to describe the thin gate oxide region 956, (880). In the presently disclosed embodiment, the thick gate oxide comprises first and second thick gate oxide segments. The first thick gate oxide segment includes sub-segments 888, 890, which are the same as in the embodiment of Figure 18b. The second thick gate oxide segment includes sub-segments 958,960.

다이아몬드-형태 오프닝(954) 및 채널 영역의 오버랩으로 인해, 제2 두꺼운 게이트 옥사이드 서브-세그먼트(960)는 확산 에지로부터 채널 길이의 소정 거리까지만 연장되고, 상기 소정 거리는 다이아몬드-형태 오프닝(954)의 대각 에지에 의해 정의된다. 따라서, 안티-퓨즈 트랜지스터(950)는 도 19의 실시예보다 더 작은, 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는다. 다이아몬드-형태 오프닝(954)을 갖는 OD2 마스크(952)의 응용은 도 17b의 안티-퓨즈 트랜지스터(850)에 동일한 결과로 적용될 수 있다. 서브-세그먼트들(958, 960)의 치수들은, 오프닝(954)의 대각 에지가 서브-세그먼트(958)에 의해 덮인 채널 영역과 오버랩되지 않도록 선택된다.Segment 960 extends only a predetermined distance of the channel length from the diffusion edge due to the diamond-shaped opening 954 and the overlap of the channel region, It is defined by diagonal edges. Thus, the anti-fuse transistor 950 has a thinner gate oxide region, which is smaller than the embodiment of FIG. The application of the OD2 mask 952 with the diamond-shaped opening 954 may be applied with the same result as the anti-fuse transistor 850 of FIG. 17B. The dimensions of sub-segments 958 and 960 are selected such that the diagonal edges of opening 954 do not overlap with the channel regions covered by sub-segment 958. [

비록 OD2 마스크에서 직각 및 다이아몬드-형태 오프닝들이 개시되었지만, 다른 오프닝 형태들이 동일한 효과를 갖도록 사용될 수 있다. 예를 들어, OD2 마스크의 오프닝들은 육각-형태, 팔각-형태, 또는 심지어 OPC가 추가된 후 실질적으로 원형일 수 있다. 나아가, 직각 형태 오프닝은 폴리실리콘 게이트에 대해 임의의 각도로 회전될 수 있다.Although orthogonal and diamond-shaped openings have been disclosed in the OD2 mask, other open shapes can be used to have the same effect. For example, the openings in the OD2 mask may be hexagonal-shaped, octagonal-shaped, or even substantially rounded after the OPC is added. Further, the right angle opening can be rotated at any angle relative to the polysilicon gate.

도 16 내지 도 20에서 이전 설명된 실시예들은 단일 트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀들에 관한 것이다. 도 16 내지 도 20의 실시예들은 2-트랜지스터 안티-퓨즈 셀들에 적용가능하고, 여기서 액세스 트랜지스터는 안티-퓨즈 트랜지스터와 연속하여 형성된다. 도 21 내지 도 24는 최소화된 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 갖는 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 다양한 실시예들을 도시한다.The embodiments previously described in Figures 16-20 relate to single transistor anti-fuse memory cells. The embodiments of Figures 16-20 are applicable to 2-transistor anti-fuse cells, where the access transistor is formed in series with the anti-fuse transistor. 21-24 illustrate various embodiments of a two-transistor anti-fuse memory cell with minimized thin gate oxide regions.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 트랜지스터의 평면 레이아웃이다.21 is a planar layout of a two-transistor anti-fuse transistor according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 추가적인 실시예들에 따르면, 2-트랜지스터 안티-퓨즈 트랜지스터를 제공하기 위해, 액세스 트랜지스터가 안티-퓨즈 트랜지스터와 연속하여 형성될 수 있다. 도 13a 및 도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 도시들이고, 여기서 채널 영역은 변형가능 폭을 갖는다. 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(1000)은 도 13a의 2-트랜지스터 셀(700)과 유사하다. 액세스 트랜지스터는 활성 영역(1002), 폴리실리콘 게이트(1004), 및 비트라인 콘택(1006)을 포함한다. 안티-퓨즈 트랜지스터는 활성 영역(1002), 폴리실리콘 게이트(1008)를 포함한다. 공통 소스/드레인 확산 영역(1010)은 액세스 트랜지스터 및 안티-퓨즈 트랜지스터 사이에서 공유된다. 폴리실리콘 게이트(1008) 하부에서 채널 영역을 덮는 것은 두꺼운 게이트 옥사이드 영역 및 얇은 게이트 옥사이드 영역을 갖는 변형가능 두께 게이트 옥사이드이다. OD2 마스크(1012)는 두꺼운 게이트 옥사이드가 형성될 영역들을 도시하고, 활성 영역(852)과 오버랩되는 사각-형태 오프닝(1013)을 포함하며, 그 내에서 얇은 게이트 옥사이드가 성장될 것이다. 얇은 게이트 옥사이드 영역(1014)은 직각 오프닝(1013)의 하부 에지와 채널 영역 상부 에지 사이의 채널 영역을 덮는다.According to further embodiments of the present invention, to provide a two-transistor anti-fuse transistor, an access transistor may be formed in series with the anti-fuse transistor. 13A and 13B are illustrations of a two-transistor anti-fuse memory cell according to an embodiment of the invention, wherein the channel region has a deformable width. The two-transistor anti-fuse memory cell 1000 is similar to the two-transistor cell 700 of FIG. 13A. The access transistor includes an active region 1002, a polysilicon gate 1004, and a bit line contact 1006. The anti-fuse transistor includes an active region 1002, a polysilicon gate 1008, A common source / drain diffusion region 1010 is shared between the access transistor and the anti-fuse transistor. Covering the channel region under the polysilicon gate 1008 is a deformable thick gate oxide having a thick gate oxide region and a thin gate oxide region. The OD2 mask 1012 shows the areas where the thick gate oxide is to be formed and includes a square-shaped opening 1013 that overlaps the active area 852 within which a thin gate oxide will be grown. The thin gate oxide region 1014 covers the channel region between the lower edge of the right opening 1013 and the upper edge of the channel region.

도 21에서 안티-퓨즈 트랜지스터의 채널 영역은 변형가능 폭을 갖는다. 도 22의 실시예에서, 안티-퓨즈 트랜지스터의 채널 영역은 일정한 폭을 갖지만, 액세스 트랜지스터의 채널 및 활성 영역의 나머지에서는 폭이 더 작다. 더욱 구체적으로, 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(1050)은, 공통 소스/드레인 확산 영역(1054)이 이제 변형가능 폭을 가지고, 안티-퓨즈 트랜지스터의 채널 영역은 일정하되 액세스 트랜지스터의 채널 영역보다 폭이 작게 되도록, 활성 영역(1052)이 모양진다는 점을 제외하고는, 메모리 셀(1000)과 유사하다.In Fig. 21, the channel region of the anti-fuse transistor has a deformable width. In the embodiment of Figure 22, the channel region of the anti-fuse transistor has a constant width, but the width of the channel of the access transistor and the rest of the active region is smaller. More specifically, the two-transistor anti-fuse memory cell 1050 is fabricated such that the common source / drain diffusion region 1054 now has a deformable width, the channel region of the anti-fuse transistor is constant but less than the channel region of the access transistor Except that the active region 1052 is shaped such that the width is small.

도 23은 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀의 다른 선택적인 실시예이다. 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(1100)은, 안티-퓨즈 트랜지스터가 "L"-형태 채널 영역 대신에 "T"-형태 채널 영역을 갖도록 활성 영역(1102)이 모양진다는 점을 제외하고는, 도 21의 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(1000)과 유사하다. 도 24는, 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀(1150)이, 안티-퓨즈 트랜지스터가 일정한 폭의 채널 영역을 갖도록 모양진 활성 영역(1152)을 갖는다는 점을 제외하고는, 도 23의 실시예와 유사하다. 공통 소스/드레인 확산 영역(1154)은 그것이 더 좁은 폭의 부분을 갖도록 "T"-형태이다.Figure 23 is another alternative embodiment of a two-transistor anti-fuse memory cell. The two-transistor anti-fuse memory cell 1100 is similar to the two-transistor anti-fuse memory cell 1100 except that the active region 1102 is shaped such that the anti-fuse transistor has a "T" Transistor anti-fuse memory cell 1000 of FIG. 24 shows that the two-transistor anti-fuse memory cell 1150 has an active region 1152 shaped to have a channel region of constant width, with the anti-fuse transistor having an active region 1152, . The common source / drain diffusion region 1154 is "T" -shaped so that it has a narrower width portion.

도 21 내지 도 24의 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀 실시예들은 안티-퓨즈 트랜지스터들의 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 최소화하도록 위치된 직각 또는 다이아목드-형태 오프닝들을 갖는 OD2 마스크들을 사용할 수 있다.The two-transistor anti-fuse memory cell embodiments of FIGS. 21-24 may use OD2 masks with orthogonal or diagonal-shaped openings positioned to minimize the thin gate oxide regions of the anti-fuse transistors.

현재 설명된 실시예들에 나타난 바와 같이, 높은 신뢰성을 같는 단일 트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀 및 2-트랜지스터 안티-퓨즈 메모리 셀이 표준 CMOS 프로세스들을 사용하여 제조될 수 있다. 활성 영역들을 정의하는 마스크들 및 OD2 마스크들은 비-임계적인 크기일 수 있지만 특정 영역들 사이의 위치된 오버랩이 공정 기술의 최소 배선폭보다 작은 크기를 같은 얇은 옥사이드 영역을 이끌어낼 수 있다.As shown in the presently described embodiments, a single transistor anti-fuse memory cell and a two-transistor anti-fuse memory cell with high reliability can be fabricated using standard CMOS processes. The masks defining the active regions and the OD2 masks may be of non-critical size, but the overlapped position between certain regions may lead to a thin oxide region of the same size smaller than the minimum interconnect width of the process technology.

더욱 구체적으로, 표준 CMOS 프로세스는 현재 설명된 안티-퓨즈 메모리 셀 실시예들의 다양한 피쳐들을 정의하는 일련의 마스크들을 요구할 것이다. 각각의 마스크는 정의되어야 할 피쳐들에 따라 다른 품질 등급들을 가질 것이다. 일반적으로, 더 높은 등급 마스크들이 더 작은 크기의 피쳐들을 정의하는데 사용된다. 이하에는 표준 CMOS 프로세스에 사용되는 마스크들의 예시적인 등급이며, 여기서 더 높은 수들은 더 높은 등급 마스크들을 가리킨다.More specifically, a standard CMOS process will require a series of masks that define various features of the anti-fuse memory cell embodiments described herein. Each mask will have different quality classes depending on the features to be defined. In general, higher grade masks are used to define features of smaller size. The following is an exemplary class of masks used in a standard CMOS process, where higher numbers refer to higher class masks.

1. N-웰, P-웰, Vtp, Vtn, 두꺼운 게이트 옥사이드 (OD2) 마스크들1. N-well, P-well, Vtp, Vtn, thick gate oxide (OD2) masks

2. 소스/드레인 임플란트 마스크2. Source / drain implant masks

3. 콘택 비아 마스크3. Contact Via Mask

4. 메탈 2 층 마스크4. Metal two-layer mask

5. 확산, 얇은 옥사이드, 콘택 및 금속 1 층 마스크들5. Diffusion, thin oxide, contact and metal one-layer masks

6. 폴리실리콘 마스크6. Polysilicon mask

등급 레벨 6과 같은 높은 등급 마스크와 등급 레벨 1과 같은 낮은 등급 마스크와의 차이는 그것을 만드는데 관련된 더 나은 인쇄 설비의 사용, 더 나은 유리, 또는 물질들일 것이다. 특정 피쳐들은 높은 정확성을 요구하지 않는 반면 다른 것들은 높은 정확성을 요구하기 때문에, 다른 마스크 등급들이 사용된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 높은 등급 마스크를 생산하는 노력과 비용은 낮은 등급 마스크에 필요한 것보다 실질적으로 많다. 예를 들어, 가장 낮은 등급 마스크는 $3k 내지 $5k 사이의 범위일 수 있는 반면에, 가장 높은 등급 마스크는 $100k 내지 $300k의 범위일 수 있다.The difference between a high grade mask, such as grade level 6, and a low grade mask, such as grade level 1, will be better use of printing equipment, better glass, or materials related to making it. Different mask grades are used because certain features do not require high accuracy, while others require high accuracy. As can be appreciated, the effort and cost of producing a high grade mask is substantially greater than that required for a low grade mask. For example, the lowest rating mask may range from $ 3k to $ 5k, while the highest rating mask may range from $ 100k to $ 300k.

특정 피쳐들을 위한 디자인 룰들이, 마스크 커버들에 의해 정의되는 그 피쳐에 대한 특정 영역이 상기 특정 영역만을 덮는 것이 아니라 인접 피쳐들 상으로의 일부 오버랩을 가짐을 보장하도록 설정됨에 유의하여야 한다. 실제로는, 인접 피쳐들은 임플란테이션이 발생하는 곳을 정확히 제어한다. 예를 들어, OD2 형태는 IO 트랜지스터 영역을 완전히 덮을 것이고, 이는 확산에 의해 정의된다. 따라서, 어디서 실제 마스크 형태가 종결되는지는 문제되지 않는다. 이는 왜 OD2 마스크가 허용가능한 오차가 있는 낮은 등급이고 그 결과로 낮은 비용의 마스크인지를 나타내는 일 주요 이유이다. 나아가, 일부 정렬 기계들은 0.06 마이크론 공차를 달성할 수 있지만, 0.1 마이크론에서만 사용되는데, 이는 그것이 이온 주입 마스크들에 대해 충분한 것으로 간주되기 때문이다. 도 4 내지 도 15에 나타난 안티-퓨즈 트랜지스터들 및 메모리 어레이들을 제조함에 있어서, 마스크 형태 단부들은 얇은 게이트 옥사이드 영역을 정의하는데 중요하다. 전형적인 CMOS 프로세스들에 사용되는 현재 등급의 OD2 마스크가 상기 설명된 안티-퓨즈 메모리 셀들의 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 정의하는데 사용될 수 있다. 그러나, 오차는 고려되어야 하고, 따라서 특정 최소 크기를 갖는 메모리 셀로 귀결된다.It should be noted that the design rules for certain features are set to ensure that a particular area for that feature defined by mask covers does not cover only that particular area but has some overlap on adjacent features. In practice, adjacent features precisely control where the implant occurs. For example, the OD2 form will completely cover the IO transistor area, which is defined by diffusion. Therefore, it does not matter where the actual mask shape is terminated. This is a major reason why the OD2 mask is a low grade with acceptable tolerance and as a result is a low cost mask. Further, some alignment machines can achieve a 0.06 micron tolerance, but only 0.1 micron, because it is considered sufficient for ion implantation masks. In fabricating the anti-fuse transistors and memory arrays shown in FIGS. 4-15, the mask-shaped ends are critical to defining a thin gate oxide region. Current grade OD2 masks used in typical CMOS processes can be used to define thin gate oxide regions of the anti-fuse memory cells described above. However, the error must be taken into account and thus results in a memory cell having a certain minimum size.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4 내지 도 15의 안티-퓨즈 메모리 셀들은 동일한 프로세스의 소스/드레인 임플란트들에 사용되는 마스크 등급(등급 레벨 2)과 상응하는 등급을 갖는 OD2 마스크를 사용하여 제조된다. 상기 OD2 마스크는 바람직하게는 높은 신뢰성을 갖는 더 작은 크기의 메모리 셀들을 달성하기 위한 동일 프로세스의 확산 임플란트들에 사용되는 마스크 등급(등급 레벨 5)과 동일하다. 따라서, 더 높은 밀도 메모리 어레이들, 개선된 수율, 개선된 성능 및 높은 신뢰성이 높은 등급 OD2 마스크를 사용함으로써 얻어진다. 정확성은 마스크의 정렬이 가장 높은 정확도 레벨로 이루어짐을 보장함으로써 더 개선될 수 있다. 높은 정렬 정확성은 더 우수한 리소그래피 설비, 리소그래피 방법들 및/또는 다른 광 파장들 및 다른 마스크 타입들 및 이들의 가능한 임의의 조합을 사용함으로써 얻어진다.In accordance with one embodiment of the present invention, the anti-fuse memory cells of Figures 4-15 use an OD2 mask with a grade corresponding to the mask grade (grade level 2) used for the source / drain implants of the same process . The OD2 mask is preferably identical to the mask grade (grade level 5) used in the diffusion implants of the same process to achieve smaller size memory cells with high reliability. Thus, higher density memory arrays, improved yield, improved performance, and higher reliability are obtained by using high grade OD2 masks. Accuracy can be further improved by ensuring that alignment of the mask is at the highest accuracy level. High alignment accuracy is obtained by using better lithography equipment, lithographic methods and / or other optical wavelengths and other mask types and any possible combination thereof.

선택적인 높은 정확도 정렬을 갖는 더 높은 등급 OD2 마스크의 사용은 현재 개시된 안티-퓨즈 셀 실시예들에 대해 이점들을 제공한다. 더욱 구체적으로, 높은 등급 OD2 마스크를 사용하여 더 정확하게 형성된 마스크 형태 단부들은 얇은 옥사이드 영역들과 같은 특정 피쳐들을 최소화하는데 유리하게 사용된다. 안티-퓨즈 트랜지스터들(500, 600)은 최소 크기를 갖는 얇은 게이트 옥사이드 영역(512, 610)을 가져야 하기 때문에, 높은 등급 OD2 마스크의 사용은 얇은 게이트 옥사이드 영역이 최소화되는 것을 허용하여, 표준 낮은 등급 OD2 마스크로 제조된 동일한 안티-퓨즈 셀 대비 신뢰성이 개선된다.The use of higher grade OD2 masks with selective high accuracy alignment provides advantages for the presently disclosed anti-fuse cell embodiments. More specifically, more accurately formed mask-shaped ends using high-grade OD2 masks are advantageously used to minimize certain features, such as thin oxide regions. Since the anti-fuse transistors 500 and 600 must have thin gate oxide regions 512 and 610 with a minimum size, the use of a high grade OD2 mask allows the thin gate oxide region to be minimized, Reliability is improved compared to the same anti-fuse cell fabricated with an OD2 mask.

도 5a의 실시예의 경우, 폴리실리콘 게이트(106) 하부의 OD2 형태 단부/에지의 더욱 정확한 오버랩은 폴리실리콘 게이트 아래의 최소화된 얇은 옥사이드 영역을 허용한다. 특히, 상기 얇은 옥사이드 영역은, 폴리실리콘 하부의 활성 영역의 폭에 의해 정의된 2개의 반대 측면들과 폴리실리콘 게이트 에지 및 폴리실리콘 하부의 OD2 마스크 형태에 의해 정의된 다른 2개의 반대 측면들을 갖는, 직사각형 형태일 것이다. 고정밀 정렬의 추가는 상기 얇은 옥사이드 영역을 더 최소화시킬 것이다.5A, a more accurate overlap of the OD2 type edge / edge under the polysilicon gate 106 allows a minimized thin oxide region under the polysilicon gate. In particular, the thin oxide region has two opposite sides defined by the width of the active region underneath the polysilicon and two opposite opposite sides defined by the polysilicon gate edge and the OD2 mask shape below the polysilicon, It will be rectangular. The addition of high precision alignment will further minimize the thin oxide region.

예를 들어, 0.20 마이크론 얇은 옥사이드 영역 치수에 대해 +/- 0.1 마이크론으로부터 +/- 0.06 마이크론으로의 정렬 개선은, 0.04 마이크론이 더 작은 얇은 옥사이드 치수를 허용할 것이고, 그에 따라 치수가 0.16 마이크론까지 감소된다. 이는 단독으로 안티-퓨즈 메모리 셀의 수율 및 신뢰성을 개선시킬 것인데, 수율 및 신뢰성 모두가 전체 얇은 게이트 옥사이드 영역에 직접 의존하기 때문이다. 정렬이 90 nm 및 65 nm 프로세스들에 대해 +/- 0.06 마이크론까지 개선된 경우에 수율 및 신뢰성 개선들이 나타난다. 높은 등급 OD2 마스크는 안티-퓨즈 트랜지스터의 얇은 그리고 두꺼운 게이트 옥사이드 영역들을 제조하기 위한 도 6에서 설명된 프로세스에 사용될 수 있다.For example, an alignment improvement from +/- 0.1 microns to +/- 0.06 microns for a 0.20 micron thin oxide area dimension would allow thinner oxide dimensions of less than 0.04 microns, thereby reducing dimensions to 0.16 microns do. This alone will improve the yield and reliability of the anti-fuse memory cell because both yield and reliability are directly dependent on the entire thin gate oxide region. Yield and reliability improvements appear when alignment is improved to +/- 0.06 microns for 90 nm and 65 nm processes. High grade OD2 masks can be used in the process described in FIG. 6 to fabricate the thin and thick gate oxide regions of the anti-fuse transistor.

본 발명의 이전 설명된 실시예들은 얇은 그리고 두꺼운 게이트 옥사이드들을 갖는 안티-퓨즈 트랜지스터들을 설명한다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 진보된 반도체 제조 기술들이 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 형성하기 위해 옥사이드에 추가로 또는 옥사이드 대신에 다른 유전체 물질들을 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 유전체를 퇴적 또는 성장시키기 위한 마스크가, 안티-퓨즈 트랜지스터의 얇은 게이트 옥사이드 영역을 정의하는데 사용되는 OD2 마스크에 대해 이전 설명된 것과 동일한 방식으로, 활성 영역과 오버랩되도록 위치된 모양진 오프닝들(shaped openings)을 가질 수 있음을 이해할 것이다.The previously described embodiments of the invention describe anti-fuse transistors having thin and thick gate oxides. One of ordinary skill in the art will appreciate that advanced semiconductor fabrication techniques may use additional dielectric materials in addition to, or instead of, oxides to form thin gate oxide regions. One of ordinary skill in the art will recognize that the mask for depositing or growing a dielectric can be formed in the same manner as previously described for the OD2 mask used to define the thin gate oxide region of the anti- It will be appreciated that they may have shaped openings that are positioned as desired.

당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는, 얇은 게이트 옥사이드 영역들을 정의하는 오프닝들을 갖는 OD2 마스크가 반복되는 패턴으로 함께 타일식 배치된 더 작은 유닛 서브 마스크 형태들의 어셈블리일 수 있고, 이들 각각은 그 내에 정의된 완전한 오프닝(full opening) 또는 그 내에 정의된 오프닝의 부분을 가져, 인접 타일들의 교접(mating)이 둘러싸인 오프닝(enclosed opening)을 야기할 것임을 이해할 것이다.One of ordinary skill in the art may be an assembly of smaller unit submask forms tiled together in a repeating pattern of OD2 masks with openings defining thin gate oxide regions, It will be appreciated that with a defined full opening or a portion of the opening defined therein, mating of adjacent tiles will cause an enclosed opening.

이전 설명된 실시예들은 OD2 마스크가 안티-퓨즈 트랜지스터들의 얇은 게이트 옥사이드 영역을 최소화하기 위해 어떻게 방위될 수 있는지를 도시하였다. 선택적인 실시예들에 따르면, 고정된 형태 및 크기를 갖는 얇은 게이트 옥사이드 하부의 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역은, 최소화될 수 있다. 현재 설명된 기술은, 깊은 서브마이크론 치수들로 반도체 구조물들을 제조하는 경우 광학 리소그래피 프로세스들 동안 전형적으로 일어나는 원하지 않은 이미징 에러들 및 왜곡 효과들을 이용한다.The previously described embodiments have shown how the OD2 mask can be oriented to minimize the thin gate oxide region of the anti-fuse transistors. According to alternative embodiments, the active area of the anti-fuse transistor underneath the thin gate oxide with a fixed shape and size can be minimized. The presently described techniques make use of undesirable imaging errors and distortion effects that typically occur during optical lithography processes when fabricating semiconductor structures with deep submicron dimensions.

반도체 제조 프로세스들은 반도체 기판 상에 형성되는 반도체 구조물들의 구조들에 상응하는 형태들을 정의하기 위한 마스크 플레이트들의 패터닝을 수반한다. 렌즈들과 조합하여, 자외선(UV)을 포함하는 다양한 파장들의 광이 마스트들을 통해 투사되고 기판 상의 형태들이 정의된다. 더 작은 파장의 광이 더 미세한 세부 패턴들을 해결하는데 사용되는 것이 잘 알려져 있다. 불행하게도, 이미징 에러들 및 왜곡들은 원하는 참조 형태와 실질적으로 다른 제조 패턴들을 야기할 것이다. 예를 들어, 설계상의 확산 영역 다각형의 기하학적 외측 모서리들은 결과적으로 제조된 장치 내에 라운드된 모서리들을 갖게 될 수 있다. 실제로는, 결과물인 외측 모서리는 참조 다각형 디자인 대비 쭈그러든 것처럼 보이는 에지들을 갖는다. 내부 모서리들은, 결과물인 내부 모서리가 임의의 날카로운 각도 정의(sharp angular definition)을 잃고 라운딩되며 기존 의도된 참조 디자인 에지들을 넘어 연장되는 에지들을 갖게 되는 반대 효과를 겪게 될 수 있다. 이들 광학 리소그래피 왜곡들을 보상하기 위해, 광학 근접 보정(optical proximity correction, 이하 'OPC'로 지칭함)이 사용되어, 참조 디자인 에지들의 형태를 바꿈으로써 그러한 이미징 에러들이 보상된다. OPC 기술들은 당해 기술분야에 잘 알려져 있고, 각각의 프로세스 노드는 결과물인 제조된 반도체 구조물이 원래의 참조 형태에 가능한 한 가깝게 매치되는 형태를 갖는 것을 보장하기 위한 특정 OPC 전략을 가질 수 있다. 예를 들어, 실험적 결과들 또는 시뮬레이션들은 특정 형태들을 위한 알려진 왜곡 크기들을 제공할 것이다. 왜곡의 종류와 양이 예상 가능하면, 적절한 OPC 전략이 채용될 수 있다. 예시적인 OPC의 적용이 이제 제공된다.Semiconductor manufacturing processes involve patterning of mask plates to define features corresponding to structures of semiconductor structures formed on a semiconductor substrate. In combination with the lenses, light of various wavelengths including ultraviolet (UV) light is projected through the masts and shapes on the substrate are defined. It is well known that light of a smaller wavelength is used to resolve finer detail patterns. Unfortunately, imaging errors and distortions will cause manufacturing patterns that are substantially different from the desired reference type. For example, the geometric outer corners of the diffusion area polygons in the design can consequently have rounded corners in the fabricated device. In practice, the resulting outer edge has edges that appear to be squashed relative to the reference polygonal design. The inner edges may experience the opposite effect that the resulting inner edge loses any sharp angular definition and has edges that extend beyond the intended design reference design edges. To compensate for these optical lithographic distortions, optical proximity correction (hereinafter referred to as 'OPC') is used to compensate for such imaging errors by changing the shape of the reference design edges. OPC techniques are well known in the art and each process node may have a specific OPC strategy to ensure that the resulting fabricated semiconductor structure has a form that closely matches the original reference form as closely as possible. For example, experimental results or simulations may provide known distortion sizes for certain types. If the type and amount of distortion is predictable, an appropriate OPC strategy can be employed. The application of an exemplary OPC is now provided.

도 10의 안티-퓨즈 트랜지스터들을 예시적으로 참조하면, 활성 영역(502)을 서브마이크론 프로세스로 실질적으로 기하학적 직사각형 형태로 제조하는 것은 도 25에 나타난 형태를 갖는 마스크를 필요로 할 것이다. 도 25는 마스크 플레이트 상에 형성될 예시적인 활성 영역 패턴(2000)을 나타낸다. 상기 직사각형 형태의 4개의 외측 모서리들이 직사각형 형태를 갖는 모서리 연장들(2002)로 지나치게 강조되었음에 즉시 유의한다. 그러한 외측 모서리들은 영역을 둘러싸는 그들의 교차 에지들에 대해 90도 각도를 형성한다. 이들 외측 모서리들은, 영역을 둘러싸는 교차 에지들에 대해 270도 각도를 갖는 내부 모서리를 갖는, 도 17a의 L-형태 활성 영역(852)와 같은, 다각 형태들로 나타난 내측 모서리들과는 다르다. L-형태 다각형 형태들에서, 내부 모서리들은 이전 논의된 왜곡들을 보상하기 위해 그들로부터 제거된 다각형들을 가질 수 있다. 종국에는 OPC의 목표는 참조 형태와 가능한 한 가까운 형태를 갖는 반도체 구조물을 제조하는 것이다.Referring to the exemplary anti-fuse transistors of FIG. 10, fabricating the active region 502 in a substantially geometric rectangular form with a submicron process will require a mask having the shape shown in FIG. 25 shows an exemplary active area pattern 2000 to be formed on a mask plate. Notice immediately that the four outer edges of the rectangular shape are over-emphasized with the corner extensions 2002 having a rectangular shape. Such outer edges form a 90 degree angle to their intersecting edges surrounding the area. These outer edges are different from the inner edges shown in the polygonal shapes, such as the L-shaped active area 852 of FIG. 17A, with an inner edge at a 270 degree angle to the intersecting edges surrounding the area. In L-shape polygonal shapes, inner edges may have polygons removed from them to compensate for the distortions discussed previously. Eventually, the goal of the OPC is to fabricate semiconductor structures that are as close as possible to the reference form.

도 25를 참조하면, 제조된 활성 영역의 결과물 형태가 가능한 한 원래 참조 형태와 가깝게 하는 것을 보장하기 위한 OPC 처리 이후의 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역을 제조하기 위한 마스크 패턴이 나타난다. 패턴(2000)의 활성 영역을 위한 이상적인 참조 형태는 점선들로 나타난 외측 모서리들을 갖는 직사각형이다. 특정 프로세스 및 제조 노드에 대해 추가적인 직사각형 형태들(2002)이 각각의 모서리들에 추가된다. 광리소그래피적 왜곡이 결과물인 알려진 크기의 제조된 구조물 내에 심하게 라운드된 에지들을 야기할 수 있음이 추정되며, 이는 직사각형 형태들(2002)의 크기 및 원래 참조 형태에 대하여 그것들을 놓는 위치를 선택함으로써 보상될 수 있다. 현재 예에서, 직사각형 형태들(2002)은 정사각형들이다. 결과물인 OPC 수정 패턴(2000)이 안티-퓨즈 트랜지스터들의 활성 영역을 제조하기 위한 마스크 플레이트에 적용된다. OPC 수정 패턴(2000)의 전체 형태가 참조 직사각형 영역보다 더 큰 면적을 가짐이 관측될 수 있다.Referring to Figure 25, a mask pattern for fabricating the active region of the anti-fuse transistor after OPC processing is shown to ensure that the resulting feature of the fabricated active region is as close as possible to the original reference form. The ideal reference form for the active area of the pattern 2000 is a rectangle with outer edges represented by dotted lines. Additional rectangular shapes 2002 are added to each edge for a particular process and manufacturing node. It is assumed that the photolithographic distortion may cause heavily rounded edges in the resulting manufactured structure of known size, which can be compensated by selecting the size of the rectangular shapes 2002 and their placement on the original reference shape . In the present example, the rectangular shapes 2002 are squares. The resulting OPC modification pattern 2000 is applied to the mask plate to fabricate the active area of the anti-fuse transistors. It can be observed that the overall shape of the OPC modification pattern 2000 has a larger area than the reference rectangular area.

도 26은 OPC 수정 패턴(200)이 제조 프로세스에서 사용된 이후의 결과물인 안티-퓨즈 트랜지스터의 예시적인 도면이다. 현재 나타난 예에서, 안티-퓨즈 트랜지스터의 다른 구조물들이 제조되었다. 안티-퓨즈 트랜지스터는 도 4 및 도 5에 나타난 안티-퓨즈 트랜지스터(100)와 유사하며, 도 10의 메모리 어레이 도면에 나타난 백투백 구성(back to back configuration)으로 배열된다. 상기 안티-퓨즈 트랜지스터는 폴리실리콘 워드라인들(2014, 2016) 하부의 부분들 및 비트라인 콘택(2012)을 갖는 활성 영역(2010)을 포함한다. 점선들로 나타난 OD2 마스크 영역(2018)은 두꺼운 게이트 옥사이드가 형성되는 영역을 정의하고, 반면에 OD2 마스크 영역(2018) 외측의 활성 영역(2010)의 영역들(2020, 2022)은 그 상에 형성된 얇은 게이트 옥사이드를 갖는다. 또한, 이들은 안티-퓨즈 트랜지스터의 얇은 게이트 옥사이드 영역들로도 지칭된다. 도 26에 나타난 바와 같이 활성 영역(2010)은 정의된 모서리들을 갖는 실질적으로 직사각형인 형태를 갖는다. 이는 제조 프로세스 동안 사용된 OPC 수정 활성 영역 패턴(2000)의 사용에 기인한다.FIG. 26 is an exemplary diagram of an anti-fuse transistor that is the result of the OPC modification pattern 200 being used in the fabrication process. In the presently shown example, other structures of the anti-fuse transistor have been fabricated. The anti-fuse transistor is similar to the anti-fuse transistor 100 shown in FIGS. 4 and 5 and is arranged in a back to back configuration as shown in the memory array diagram of FIG. The anti-fuse transistor includes active regions 2010 with portions of polysilicon wordlines 2014 and 2016 and bitline contacts 2012. The anti- The OD2 mask region 2018 represented by the dotted lines defines the region where the thick gate oxide is formed while the regions 2020 and 2022 of the active region 2010 outside the OD2 mask region 2018 are formed It has a thin gate oxide. They are also referred to as thin gate oxide regions of the anti-fuse transistor. As shown in FIG. 26, active region 2010 has a substantially rectangular shape with defined edges. This is due to the use of the OPC modified active area pattern 2000 used during the manufacturing process.

다른 실시예들에서 이전 논의된 바와 같이, 얇은 게이트 옥사이드 영역들(2020, 2022)은 게이트 옥사이드 브레이크다운을 촉진하기 위해 최소화될 수 있다. 따라서 본 발명의 선택적인 실시예에 따르면, 역 광학 근접 보정(역 OPC)이 반도체 구조물의 영역을 더 축소시키는데 사용된다. 현재 설명된 실시예들의 역 광학 근접 보정 기술에서, 원래 참조 형태를 실질적으로 갖는 결과 반도체 구조물을 얻기 위해 OPC를 사용하는 것 대신에, 참조 형태 영역들의 면적들이 제거되거나 의도적으로 생략된다. 대부분의 광리소그래피적 왜곡이 참조 형상에 대한 면적 감소를 갖는 반도체 영역을 야기하기 때문에, 이 효과는 반도체 구조물의 선택된 영역을 더 감소시키는데 유리하게 사용될 수 있다. 이는 원하는 참조 형태를 유지하기 위한 OPC의 사용과는 완전히 반대되는 것이다.As discussed previously in other embodiments, thin gate oxide regions 2020 and 2022 can be minimized to facilitate gate oxide breakdown. Thus, according to an alternative embodiment of the present invention, reverse optical proximity correction (reverse OPC) is used to further reduce the area of the semiconductor structure. In the inverse optical proximity correction technique of the presently described embodiments, instead of using OPC to obtain the resulting semiconductor structure with substantially the original reference shape, the areas of the reference shape regions are removed or intentionally omitted. This effect can be advantageously used to further reduce selected areas of the semiconductor structure, since most photolithographic distortions result in semiconductor regions having an area reduction to the reference shape. This is the exact opposite of the use of OPC to maintain the desired reference type.

도 27은 본 발명의 실시예에 따른, 얇은 게이트 옥사이드 영역의 면적을 최소화하는 목적의 역 광학 근접 보정 처리(역 OPC 처리) 이후의 안티-퓨즈 트랜지스터 활성 영역의 참조 형상을 나타낸다. 원래의 직사각형 패턴은 점선들로 나타난 외측 모서리들을 포함한다. 역 광학 근접 보정 이미징 패턴(2030)은 반전된 모서리들(2032)을 포함하며, 상기 반전된 모서리들(2032)은 참조 패턴으로부터 감소되거나 제거된 원래 직사각형 패턴의 구역들이다. 예를 들어, 상기 반전된 모서리들은 참조 패턴 내 노치들(notches)과 같이 나타난다. 실험이나 시뮬레이션을 통해 왜곡의 정도 및 특성들이 미리 잘 알려져있고, 그에 따라 영역 감소가 상기 반전된 모서리들의 크기 또는 형태에 기초하여 미리 결정될 수 있음이 추정된다. 따라서 반전된 모서리들(2032)은 정사각형 또는 직사각형 모양일 수 있다. 따라서 역 광학 근접 보정 패턴(2030)은 참조 패턴에 대해 감소된 전체 면적을 갖는다.Figure 27 shows a reference shape of an anti-fuse transistor active region after an inverse optical proximity correction process (reverse OPC process) for the purpose of minimizing the area of a thin gate oxide region, in accordance with an embodiment of the present invention. The original rectangular pattern includes the outer edges represented by dotted lines. The inverse optical proximity correction imaging pattern 2030 includes inverted edges 2032 and the inverted edges 2032 are areas of the original rectangular pattern that have been reduced or removed from the reference pattern. For example, the inverted edges appear as notches in the reference pattern. It is presumed that the degree and characteristics of distortion are known in advance through experiments or simulations so that the region reduction can be predetermined based on the size or shape of the inverted edges. Thus, the inverted edges 2032 may be square or rectangular in shape. Thus, the inverse optical proximity correction pattern 2030 has a reduced total area for the reference pattern.

도 28은 도 27의 역 광학 근접 보정 패턴(2030)이 알려진 프로세스에서 사용되어 광리소그래피적 왜곡 효과들을 갖도록 한 이후의 결과물인 안티-퓨즈 트랜지스터를 나타내는 도면이다. 도 26의 동일한 구조물들은 동일한 부재 번호들로 나타난다. 도 28에 나타난 바와 같이, 결과물인 활성 영역(2034)은 라운드된 얇은 게이트 옥사이드 영역들(2036, 2038)을 갖는다. 얇은 게이트 옥사이드 영역들(2036, 2038)의 전체 면적은 얇은 게이트 옥사이드 영역들(도 26의 2020, 2022) 그것보다 더 작다. 역 광학 근접 보정 기술(역 OPC 기술)은, 예를 들어 디자인 룰 한계들로 인해, 참조 패턴들의 레이이웃을 통해 문제되는 구역을 더 축소하는 것이 불가능한 상황들에서 유리하게 사용된다. 임의의 참조 형태를 위해 일반 OPC 및 역 OPC의 조합이 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 일반 OPC는 참조 패턴의 다른 부분들의 형태를 유지하는 것을 돕는데 사용될 수 있고, 반면에 역 OPC는 참조 패턴의 특정 부분들을 더 왜곡시킴으로써 참조 패턴의 특정 구역을 최소화하는데 사용될 수 있다.28 is a diagram showing the resultant anti-fuse transistor after the inverse optical proximity correction pattern 2030 of FIG. 27 is used in a known process to have photolithographic distortion effects. The same constructions of Fig. 26 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 28, the resulting active region 2034 has rounded gate oxide regions 2036, 2038. The total area of the thin gate oxide regions 2036 and 2038 is smaller than that of the thin gate oxide regions 2020 and 2022 of FIG. Inverse optical proximity correction techniques (inverse OPC techniques) are advantageously used in situations where, for example, due to design rule limits, it is not possible to further narrow the problem area through the layout of reference patterns. It should be noted that a combination of generic OPC and reverse OPC may be used for any reference type. A generic OPC can be used to help maintain the shape of the other parts of the reference pattern while the inverse OPC can be used to minimize certain areas of the reference pattern by further distorting certain parts of the reference pattern.

도 29는 본 실시예에 따른 역 OPC 방법을 요약하는 흐름도이다. 본 방법의 경우 특정 프로세스를 위한 광리소그래피적 왜곡의 양이 알려져 있음을 가정한다. 상기 방법은 단계(2050)에서 시작하며, 여기서 반도체 구조물의 참조 패턴이 설계되며, 전형적으로 컴퓨터 워크스테이션 상의 레이아웃 애플리케이션으로 그것을 그림으로써 설계된다. 예를 들어, 이는 도 27에 나타난 안티-퓨즈 트랜지스터의 직각 활성 영역일 수 있다. 이후, 단계(2052)에서, 반도체 구조물의 선택된 영역이 영역 감소를 위한 것으로 확인된다. 영역 감소의 양은 최소 및 최대 값들에 의해 경계 지어질 수 있다. 예를 들어, 이는 얇은 게이트 옥사이드에 의해 덮일 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역의 영역일 수 있다. 단계(2054)에서, 참조 패턴의 선택된 구역의 적어도 하나의 선택된 모서리 영역이 반전되며, 이는 참조 패턴으로부터 직사각형 영역을 제거함으로써 이루어질 수 있다.29 is a flowchart summarizing the inverse OPC method according to the present embodiment. It is assumed that in this method the amount of photolithographic distortion for a particular process is known. The method begins at step 2050, where a reference pattern of a semiconductor structure is designed, typically by designing it as a layout application on a computer workstation. For example, this may be a rectangular active region of the anti-fuse transistor shown in FIG. Thereafter, at step 2052, a selected area of the semiconductor structure is identified for area reduction. The amount of area reduction can be bounded by the minimum and maximum values. For example, it may be the region of the active region of the anti-fuse transistor covered by a thin gate oxide. At step 2054, at least one selected corner area of the selected area of the reference pattern is inverted, which may be accomplished by removing the rectangular area from the reference pattern.

적어도 하나의 선택된 모서리 영역을 반전시키는 프로세스는, 단계(2056)에서 선택된 영역의 적어도 하나의 기하학적 모서리를 확인하는 서브-프로세스들을 포함할 수 있다. 기하학적 모서리는 전형적으로 서로가 90도 각도를 형성하는 패턴의 2개의 교차 선들의 공통점이다. 선택된 영역의 형태 및 크기에 따라, 단지 기하학적 모서리를 포함하는 하나의 외측 모서리 영역을 반전하는 것만이 필요할 수 있다. 이후 단계(2058)에서, 적어도 하나의 반전된 모서리 영역의 크기가 설정된다. 각각의 반전된 모서리 영역의 치수들은 서로 다를 수 있지만, 상기 치수들은 현재 프로세스에 대해 알려진 광리소그래피적 왜곡에 기초하여 설정되어, 결과 영역이 설정된 최소 및 최대 값들 내에 해당하고, 및/또는 현재 프로세스에 대한 다른 디자인 룰들을 위반하지 않도록 하는 것이 보장된다. 추가 증진에서, 영역 감소에 기초하여, 시뮬레이션된 제조된 구조물이 디스플레이 단말 상에 나타날 수 있고, 그에 따라 사용자가 결과 구조물 형태가 어떻게 나타나는지를 보는 것이 허용된다. 또한, 사용자는, 반전된 모서리들의 위치 및 크기가 수동으로 조절됨에 따른 변화들을 동적으로 보는 능력을 가질 수도 있다.The process of inverting at least one selected edge region may include sub-processes that identify at least one geometric edge of the region selected in step 2056. [ The geometric edges are typically the intersection of two intersecting lines of a pattern that form an angle of 90 degrees with respect to one another. Depending on the shape and size of the selected area, it may only be necessary to invert one outer corner area that includes only geometric edges. Then, at step 2058, the size of at least one inverted corner area is set. The dimensions of each inverted corner region may be different, but the dimensions may be set based on known photolithographic distortions for the current process such that the resulting region falls within the set minimum and maximum values, and / It is ensured not to violate other design rules. In the further enhancement, based on the area reduction, the simulated fabricated structure can appear on the display terminal, thereby allowing the user to see how the resulting structure shape appears. The user may also have the ability to dynamically see changes as the position and size of the inverted edges are manually adjusted.

선택된 모서리 영역들이 반전되면, 단계(2060)에서 역 OPC 이미징 패턴으로 지칭되는, 반전된 모서리 영역(들)을 갖는 마스크 플레이트가 생성된다. 현재 예에서, 안티-퓨즈 트랜지스터들의 활성 영역들을 제조하기 위한 마스크 플레이트는 도 27에 나타난 역 OPC 패턴(2030)을 포함할 수 있다. 마지막으로 단계(2062)에서, 도 28에 나타난 결과 활성 영역(2034)와 유사한 결과 형태를 갖도록, 단계(2060)에서 생성된 활성 영역 마스크를 사용하여 활성 영역 구조물이 제조된다.When the selected edge areas are inverted, a mask plate is created having the inverted edge area (s), referred to as the inverse OPC imaging pattern, In the present example, the mask plate for fabricating the active regions of the anti-fuse transistors may include the reverse OPC pattern 2030 shown in FIG. Finally, in step 2062, the active area structure is fabricated using the active area mask generated in step 2060, so as to have a resultant shape similar to the result of the active area 2034 shown in FIG.

이전 개시된 역 OPC 기술은 직각 형태 구조물들에 적용된다. 역 OPC 실시예들은 외측 모서리들을 갖는 다각형들에 적용될 수 있고, 여기서 그러한 다각형들은 집합 성분 직각 형태들(collection constituent rectangular shapes)로 고려될 수 있다. 이 예는 도 19의 예시적인 실시예에 의해 나타나며, 여기서 다각 형태는 모인 직각 형태들의 집합으로 나뉘어진다.The previously disclosed reverse OPC technique is applied to rectangular shaped structures. The inverse OPC embodiments can be applied to polygons having outer edges, where such polygons can be considered as collection constituent rectangular shapes. This example is illustrated by the exemplary embodiment of FIG. 19, wherein the polygonal shape is divided into a collection of rectangular shapes that are gathered.

따라서 본 실시예들의 역 OPC 기술은 일반 OPC들이 보상하고자 하는 왜곡들을 사용하여 반도체 구조물의 선택된 영역의 면적을 감소시킨다. 이는 모서리들의 기하 형태들을 반전시킴으로써 달성된다. 선택적인 실시예들에서, 원래의 기하학적 모서리 대신에, 스텝 패턴(stepped pattern)을 달성하기 위해 모서리들을 추가로 반전시킴으로써, 왜곡에 대한 더욱 정밀한 제어가 얻어질 수 있다.Thus, the inverse OPC technique of the present embodiments reduces the area of the selected area of the semiconductor structure using distortions that the general OPCs want to compensate. This is accomplished by reversing the geometric shapes of the edges. In alternative embodiments, a more precise control over the distortion can be obtained by further inverting the edges to achieve a stepped pattern, instead of the original geometric edge.

역 OPC 기술은 안티-퓨즈 트랜지스터의 얇은 게이트 옥사이드 영역을 감소시키기 위해 이전 설명된 실시예들과 연계하여 사용될 수 있다.Reverse OPC techniques may be used in conjunction with the previously described embodiments to reduce the thin gate oxide region of the anti-fuse transistor.

본 발명의 전술한 실시예들은 단지 예들이 되도록 의도된 것이다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자들에 의해, 변경들, 수정들, 및 변형들이 특정 실시예들에 대해 영향을 미칠 수 있으며, 이러한 본 발명의 범위는 여기에 첨부된 청구범위에 의해서만 정의된다.The foregoing embodiments of the invention are intended to be examples only. Modifications, modifications, and variations may be effected to the specific embodiments by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention, Quot; is defined only by the claims appended hereto.

Claims (10)

역 광학 근접 보정(OPC) 방법으로서,
반도체 구조물의 참조 패턴을 제공하는 제1 단계로서, 상기 참조 패턴은 직사각형 형상인, 제1 단계;
광리소그래피적 왜곡에 의한 영역 감소를 위해, 상기 참조 패턴의 구역을 선택하는 제2 단계;
상기 구역의 적어도 하나의 모서리 영역을 반전시켜 상기 참조 패턴보다 작은 면적을 갖는 역 OPC 이미징 패턴을 형성하는 제3 단계; 및
라운드된 상기 적어도 하나의 모서리 영역에 상응하는 영역을 갖는 상기 반도체 구조물을 제조하는 제4 단계를 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
As an inverse optical proximity correction (OPC) method,
A first step of providing a reference pattern of a semiconductor structure, said reference pattern having a rectangular shape;
A second step of selecting a region of the reference pattern for area reduction by photolithographic distortion;
Inverting at least one corner region of the region to form an inverse OPC imaging pattern having an area smaller than the reference pattern; And
And a fourth step of fabricating the semiconductor structure having an area corresponding to the at least one corner area rounded.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 단계는, 상기 구역의 상기 적어도 하나의 모서리 영역으로부터 소정의 직각 형태(rectangular shape)를 제거하는 단계를 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the third step includes removing a predetermined rectangular shape from the at least one corner region of the region.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 단계는 안티-퓨즈 트랜지스터 프로그래밍 구역을 확인하는 단계를 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the second step includes identifying an anti-fuse transistor programming region.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 단계와 상기 제4 단계 사이에, 상기 역 OPC 이미징 패턴을 갖는 마스크 플레이트를 제조하는 단계를 더 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising, between the third step and the fourth step, fabricating a mask plate having the reverse OPC imaging pattern.
청구항 4에 있어서,
상기 마스크 플레이트를 사용하여 반도체 구조물을 제조하는 단계를 더 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method of claim 4,
Further comprising the step of fabricating a semiconductor structure using said mask plate.
청구항 5에 있어서,
결과물인 제조된 반도체 구조물은 상기 참조 패턴과 다른 형태를 갖는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method of claim 5,
Wherein the resulting fabricated semiconductor structure has a different form from the reference pattern.
청구항 6에 있어서,
상기 반도체 구조물의 상기 참조 패턴은 메모리 셀의 안티-퓨즈 트랜지스터의 활성 영역과 상응하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method of claim 6,
Wherein the reference pattern of the semiconductor structure corresponds to an active region of an anti-fuse transistor of a memory cell.
청구항 7에 있어서,
상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 상기 활성 영역의 부분은 얇은 게이트 옥사이드 및 상기 얇은 게이트 옥사이드보다 큰 두께를 갖는 두꺼운 게이트 옥사이드로 덮이는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method of claim 7,
Wherein a portion of the active region of the anti-fuse transistor is covered with a thin gate oxide and a thick gate oxide having a thickness greater than the thin gate oxide.
청구항 8에 있어서,
상기 참조 패턴의 상기 구역은 상기 안티-퓨즈 트랜지스터의 상기 얇은 게이트 옥사이드와 상응하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method of claim 8,
Wherein the region of the reference pattern corresponds to the thin gate oxide of the anti-fuse transistor.
청구항 1에 있어서,
광리소그래피적 왜곡을 수정하기 위해 상기 참조 패턴의 다른 부분들에 광학 근접 보정을 적용하는 단계를 더 포함하는, 역 광학 근접 보정 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising applying optical proximity correction to other portions of the reference pattern to correct for optical lithographic distortion.
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