[發明專利]電可再編程熔絲器件

無效

• 申請號: 200810041871.2
• 申請日: 2008-08-19
• 公開（公告）號: CN101364588A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 張挺;宋志棠;劉波;封松林
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L23/525
• 分類號: H01L23/525;H01L23/532
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明屬于半導體集成電路領域，涉及用于集成電路的可再編程熔絲器件，尤其是指基于SiSb材料和Sb材料的電可再編程熔絲器件。

背景技術

使用可編程熔絲對邏輯和存儲電路進行制造后修補是當前半導體工業中集成電路技術中常用的手段。該修補手段向全內建自測試的未來擴展將可能需要更深入的熔絲的發展和使用，這又導致對于與當前普遍使用的單次熔絲不同的可再編程器件的需求。

熔絲的主要原理是通過外部編程，實現電路的斷開(或者開啟)操作，或者通過熔絲電阻的調節達到對待修復集成電路修復操作的目的。在集成電路器件的制造過程中，被檢查出的產品中的瑕疵單元需要通過熔絲技術進行修復，以提高產品的成品率。

目前常用的熔絲技術主要有兩種：一種是利用激光對熔絲進行破壞性的編程(將熔絲燒斷)，其現已部分被在芯片內部的電技術所替代。另一種是采用電信號進行編程(包括破壞性和非破壞性)。例如，在用于重新布線芯片邏輯的IBM熔絲技術中，采用破壞性的熔絲技術(電遷移熔絲)，電遷移熔絲占據相對大的面積，并且需要高電流以熔斷熔絲。并且，電遷移熔絲是“一次性的”，一旦熔絲被破壞，就無法可逆地回復到原狀態中，即只能進行一次性的編程，此后，再也不能對電路進行逆向的修改操作。此外，熔絲特性的變化相對的廣闊，因此需要通過鑒別電路感測每個熔絲的狀態，并且數字結果存儲在鎖存器中，電遷移熔絲的熔斷相對的較慢，例如大約200us的量級。

隨著熔絲技術的發展，非破壞性的編程方法越來越受到用戶的歡迎，實有必要研發一種新的熔絲材料實現對集成電路修復和調節。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電可再編程的熔絲器件，它是基于SiSb或者Sb材料，采用上述兩種材料作為熔絲，利用電信號實現對熔絲可逆的操作，從而可實現對集成電路修復和調節的目的。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：一種電可再編程熔絲器件，用于集成電路器件，其特征在于：所述的電可再編程熔絲器件采用Sb材料或SiSb材料作為熔絲。

作為本發明的優選技術方案之一，SiSb材料中的硅原子百分比在0％和90％之間。

作為本發明的優選技術方案之一，該電可再編程熔絲器件，采用電信號進行編程獲得高電阻和低電阻狀態，通過熔絲電阻的變化實現電路的調節。

作為本發明的優選技術方案之一，該電可再編程熔絲器件在電信號的編程下實現多次、可逆的高、低電阻轉換。

作為本發明的優選技術方案之一，熔絲電阻不同阻值狀態之間的轉換是可逆的，熔絲阻值連續可調。

本發明提供一種用于集成電路器件的電可再編程熔絲器件。采用Si_xSb_100-x(0≤x<90)合金作為熔絲材料，利用電信號對熔絲進行可逆的編程操作，熔絲器件單元的電阻可在高、低電阻之間實現轉換，從而實現對電路的修復操作?；赟iSb材料的熔絲器件的特點還在于對尺寸效應不敏感，熔絲器件在大小尺寸下都可實現可靠工作(熔絲線寬在數納米到數毫米之間可調)，熔絲的低阻態具有較低的電阻值，高阻態具有較高的電阻值，是一種良好的熔絲器件。

附圖說明

圖1基于SiSb材料和Sb材料的電可再編程熔絲器件的示意圖；

圖2A線型熔絲器件的熔絲與電極部分俯視圖，2B為截面圖；

圖3A基于SiSb(硅原子含量為6％)的線型熔絲從低電阻到高電阻的編程過程示意圖，采用編程的電信號為電壓脈沖，電壓脈沖寬度為13納秒；3B為熔絲從高電阻轉變到低電阻的V-I曲線，在V-I掃描中，直流電流逐漸增加。

圖4A蘑菇型熔絲器件的截面示意圖；4B為圖4A中虛線方框內部分的放大示意圖，22和29所示分布為下電極和上電極，圖中電極22與熔絲材料28的接觸的直徑為200納米。

圖5基于純銻蘑菇型熔絲器件的編程曲線示意圖，從低電阻到高電阻的變化曲線，采用編程的電信號為電壓脈沖，電壓脈沖寬度為10納秒。

具體實施方式

下面結合附圖對技術方案的實施作進一步的詳細描述：