用于感测集成电路互补熔丝装置中的信号的方法制造方法及图纸

一种用于感测集成电路互补熔丝装置中的信号的方法，包括以下步骤：提供具有与反熔丝串联的熔丝的装置，该装置还包括与该熔丝和该反熔丝之间的中间节点相连的输出抽头；对该熔丝和该反熔丝进行编程；穿越该编程的熔丝和该编程的反熔丝的组合施加感测信号；以及测量该输出抽头处的输出信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及数字电路领域，并且更具体地，涉及集成半导体电^各(IC)领域。
技术介绍
在包含集成电路的电子设备中，常常需要能够永久存储信息，亦即 在集成电路制成后在其上形成永久连接。有多种方式实现上述信息的存 储，最常见的方式是熔丝、反熔丝或包含浮栅晶体管阵列的非易失存储 元件。自最初的电路和电子电路以来， 一直使用熔丝或形成可熔连接的器 件用于上述目的。最初，使用它们来限制将会引起机械损害的电流的流 动，但是在集成电路中 一直利用它们来启用冗余元件以替换同 一缺陷元 件。此外，可以使用熔丝来存储诸如加密密钥的重要安全信息，或者通 过使用它们调整电流通路的电阻来调整电路的速度。典型地，熔丝包括一条细导体，通过施加某个量的电流或者通过施 加激光能量对其进行编程或使其熔断。这种类型的熔丝的电阻变化 达几个数量级，通常从几欧姆变化到几兆欧。通过使用合适的常规电子 电路可以感测这些熔丝的电阻变化，并且可以将其值作为二进制数字进行存储，例如，较低电阻或电压代表'o',而较高电阻或电压代表。'。在图1A的平面图中，在通过线A-A'的图1B的横截面图中以及在通 过线B-B'的图1C的横截面图中所示的这种类型的熔丝器件30的一个示 例是基于硅化多晶硅的断裂、凝聚或电迁移的。这种类型的熔丝包括沉 积在多晶硅层18上的被氮化硅层24覆盖的硅化物层20。电触点25在 位于熔丝元件27两端的一对接触区域22上与硅化物层20耦合，目的是提供熔丝和外部元件之间的电连接，用于编程和感测。图1A描述了 典型形状的顶视图，并且包括熔丝元件27和接触区域22。同时示出常 规感测或测量电路SC。图1B表示典型熔丝结构的侧视图，其中在匀厚 的氧化物层10上沉积也是勻厚的多晶硅层18和硅化物层20。图1C说 明穿越熔丝连接区域27的横截面图。 一般地，在层20、 22上方还提供 一层毯式氮化物覆盖层24。硅化物层20具有第一电阻，多晶硅层18具有比第一电阻大的第二 电阻。在完整无缺的情况中，熔丝连接的电阻是由硅化物层20的电阻 确定的。在典型应用中，当施加编程电势(电压)时，会始终经由接触 区域22穿越熔丝元件27提供需要的电流和电压，硅化物层20开始不 规则地紊乱，最终在硅化物层20的某些部分中造成电中断、断裂或 破裂。因此，熔丝连接27具有由多晶硅层18的电阻确定的合成电阻(亦 即，将编程的熔丝电阻增加到第二电阻)。在非编程状态中，这种类型 的熔丝其电阻范围为50欧姆到150欧姆。最终的编程电阻可以达到1 兆欧。典型感测电路SC (在图1A中用示意图表示)将穿越熔丝，亦即 穿越该图所示的触点25,施加相当于l伏的电压。在非编程状态中，这 种电压施加将导致熔丝引起多至2 mA的电流，这会使感测电路记录'0',而在编程状态中，仅会引起几微安的电流，导致记录'r。例如，参见专利技术人为Kothandaraman等的美国专利号6， 624， 499 B2， SYSTEM FOR PROGRAMMING FUSE STRUCTURE BY ELECTROMIGRATION OF SILICIDE ENHANCED BY CREATING TEMPERATURE GRADIENT,发布日期为 2003年9月23，以及作者为Kothandaraman等的Electrically Programmable Fuse (eFuse) Using Electromigration in Silicides，，, IEEE Electron Device Letters, Vol. 23， No. 9, September 2002， pp. 523-525，这里全文引用该两篇文献作为参考。实现这种电阻变化功能的备选或补充方式是借助于反熔丝，通 常反熔丝是像电容一样制成的，具有用绝缘体隔开的两个金属层。在非 编程状态中，反熔丝具有高电阻，因为嵌在两个导体之间的绝缘体阻止 任何电流在两个导体之间流过。通过向两个金属层施加合适的编程电压，使得绝缘体断裂，从而在两个导体之间形成导电通路。因此，编 程时反熔丝的电阻降低，通常从几百兆欧下降到几千欧姆。与熔丝类似， 也可以与合适的电路一起使用反熔丝，以表示数字系统中的'O'或'l'。图2A中的顶视图表示常规反熔丝的一个示例，图2B表示沿A-A' 的对应横截面图。衬底220是由诸如硅的典型半导体材料制成的，并且 通过合适的掺杂处理使其导电。在衬底220上生长或沉积一层薄的绝缘 层210。绝缘层210通常为二氧化硅，其厚度为约(±10%) 8 rnn到约 40nm。在层210的顶上沉积导体200，导体200通常掺有多晶硅和硅化 物。对顶部导体200进行构图，以获得图2A所示的所需形状。接着， 在顶部导体(200)和底部衬底(220)上形成触点230、 240。触点230、 240 之间的初始电阻通常很大，超过1兆欧，通常达到100兆欧。编程是通 过在两个触点230、 240之间施加很高的电压实现的，电压取决于绝缘 体210的厚度。当然，如果合适的话触点230、 240可以表示多组(多 个)触点。该电压施加导致绝缘体210断裂，进而导致形成通过绝缘体 210的导电细丝。这^[吏得两个触点230、 240之间的电阻下降到约1千欧。 常规的感测电路将穿越反熔丝施加相当于1伏的电压。在非编程状态中， 这会导致反熔丝仅仅引起最大值为微安的电流，从而使得感测电路记录 1、而在编程状态中，反熔丝将引起1 mA的电流，导致或相当于例如 'r 。实现信息的永久存储的另 一种方式是使用非易失存储元件，其中使 用浮栅晶体管的阈值电压的变化来永久性地存储信息。然而，这种方法 需要使用大多数半导体芯片上通常不能得到的专用的昂贵的片上制作 工艺。此外，浮栅晶体管工艺尚不能像其它存储和逻辑元件工艺那样可 缩放或能够缩放到相同程度。因此，诸如微处理器的半导体芯片和存储 芯片通常不具有通过使用浮栅晶体管得到的非易失存储器，而是依赖于 熔丝或反熔丝阵列。随着集成芯片的密度复杂性和运算速度的稳定提高，越来越需要集 成大量熔丝和反熔丝，并且更快地读取或感测信息。通常，这个数字已 经超过100K比特，并且每下一代的元件数目将翻番。对于传统熔丝和反熔丝，尽管在芯片上所需的面积不断下降，但是读取或感测熔丝所需 的电流并没有按相同的幅度下降。据本专利技术人看来，这会导致以下状况，需要比较大的读取电流已经带来以下问题一不能非常快地读取元件；实 际上，为实现上述读取功能专门研制了各种延迟元件，导致更大的复杂 性和更低的速度。包含熔丝和反熔丝之组合的电路也是众所周知的。例如，参见专利技术 人为Fleur等、发布日期为1999年5月11的美国专利号5， 903， 041, INTEGRATED TWO-TERMINAL FUSE-ANTIFUSE AND FUSE AND INTEGRATED TWO-TERMINAL FUSE-ANTIFUSE STRUCTURES INCORPORATING AN AIR GAP, 以及专利技术人为Magel等、发布日期为1995年5月2的美国专利号 5, 412,593， FUSE AND ANTIFUSE REPROGRAMMAB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从熔丝装置中感测电信号的方法，包括以下步骤：　　　　提供一种装置，该装置包括与反熔丝串联的熔丝，该装置还包括与该熔丝和该反熔丝之间的节点相连的输出抽头；　　　　对该熔丝和该反熔丝进行编程；　　　　穿越该编程的熔丝和该编程的反熔丝施加感测信号；以及　　　　测量该输出抽头处的输出信号。

【技术特征摘要】
US 2007-1-12 11/622,6141.一种用于从熔丝装置中感测电信号的方法，包括以下步骤提供一种装置，该装置包括与反熔丝串联的熔丝，该装置还包括与该熔丝和该反熔丝之间的节点相连的输出抽头；对该熔丝和该反熔丝进行编程；穿越该编程的熔丝和该编程的反熔丝施加感测信号；以及测量该输出抽头处的输出信号。2. 如权利要求1中要求的方法，所述施加步骤包括穿越该编程的 熔丝和该编程的反熔丝的组合施加感测电压。3. 如权利要求1中要求的方法，所述测量步骤包括测量该输出抽 头处相对于参考电压的输出电压。4. 如权利要求3中要求的方法，所述测量步骤包括测量该输出抽 头处相对于接地电势的输出电压。5. 如权利要求1中要求的方法，所述编程步骤包括在对该反熔丝 进行编程之前对该熔丝进行编程。6. 如权利要求1中要求的方法，所述编程步骤包括在对该熔丝进 行编程之前对该反熔丝进行编程。7. 如权利要求1中要求的方法，所述施加感测信号的步骤包括施 加约为1伏的感测电压。8. 如权利要求1中要求的方法，所述测量输出信号的步骤包括使 约...

【专利技术属性】
技术研发人员：C科思安达拉曼，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]