【摘要】：存儲器是在信息技術(shù)中一種能存儲大量二值數(shù)據(jù)和程序信息的半導(dǎo)體器件,也是目前在半導(dǎo)體技術(shù)革新中最能代表集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟效益和先進制造工藝的器件。其中,反熔絲PROM存儲器憑借其編程元件反熔絲極高的可靠性、優(yōu)良的抗干擾能力等屬性以及優(yōu)異的電學(xué)特性,反熔絲PROM存儲器已在軍事、國防和航空航天等重要領(lǐng)域具有十分廣泛的運用。本論文的主要目的是設(shè)計與實現(xiàn)MTM型反熔絲PROM讀出系統(tǒng)。首先,對MTM型反熔絲作了深入的研究,MTM型反熔絲相較于ONO型反熔絲和柵氧化層型反熔絲具有更低的且分布更為集中的導(dǎo)通電阻,并從理論模型和實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計兩個方面推論證實了MTM型反熔絲優(yōu)異的電學(xué)特性。隨后,深入探討并研究了PROM讀出系統(tǒng)的各個功能模塊的功能實現(xiàn)與時序分析,主要功能模塊如下:地址輸入檢測模塊,脈沖寬度擴展模塊,靈敏放大器模塊以及控制信號生成模塊,MTM型反熔絲存儲單元和數(shù)據(jù)鎖存模塊。在全面了解PROM讀出系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,確定了PROM讀出系統(tǒng)關(guān)鍵性能指標之一——讀取時間的主要組成部分,分別是地址輸入檢測模塊輸出的窄脈沖的脈寬,預(yù)充電時間和存儲單元放電時間三大部分。然后,分析了反熔絲導(dǎo)通電阻對讀出系統(tǒng)性能的影響,認為偏離平均值太大的反熔絲導(dǎo)通電阻將增加PROM讀出系統(tǒng)的讀取時間和最大電阻閾值,因此要求設(shè)計時在兩者間達到折中。最后,對PROM讀出系統(tǒng)的讀取時序進行了分析,并且對讀出系統(tǒng)讀取時位線上負載進行了深入研究,認為位線上未被選中的存儲單元狀態(tài)全部為已編程時是位線負載最糟糕的情況,并在此基礎(chǔ)上對PROM讀出系統(tǒng)及其測試圖形進行了大量的前、后仿真,因此仿真結(jié)果具有很大的說服力與可靠性。本課題所設(shè)計的PROM存儲器是基于CSMC 0.5μm工藝,設(shè)計存儲容量是256Kbit,編程元件為MTM型反熔絲,采用自底向上的方法全定制設(shè)計芯片版圖。全芯片版圖通過物理驗證檢查后,再通過大量的后仿真驗證讀出系統(tǒng)的功能和時序,結(jié)果表明本課題所設(shè)計的PROM讀出系統(tǒng)實現(xiàn)了快速準確讀出數(shù)據(jù)的功能,并且已經(jīng)出帶數(shù)據(jù)和交付流片。
【圖文】：

MTM 型反熔絲編程前后變化主要由于通過在反熔絲上壓，使得絕緣介質(zhì)層本征擊穿，在上下導(dǎo)電電極間形成導(dǎo)如圖 2-4 示意。BlockMetal1AF襯底B l o c kAF襯底ViaMetal2(a) (b)圖 2-4 反熔絲編程前后變化示意圖。(a)編程前；(b)編程后TM 型反熔絲導(dǎo)電通孔的形成，目前較為流行的一種熱化學(xué)模型分析了 MTM 型反熔絲的絕緣介質(zhì)層在擊穿過程中大小，且說明了編程中的編程電阻和編程后的導(dǎo)通電阻 R如圖 2-5 所示為 MTM 型反熔絲編程時的電流和溫度示意

對稱性，對圖 2-5 所描述的三維也得以簡化。由于魏德曼和弗蘭度成正比，其比例常數(shù)為一與 ( ) ( ) = ，取值為 2.45*10-8W*Ω/K2。據(jù) = , 4 ，Vf,p為編程電壓，κeff為介質(zhì)的值�？梢�，導(dǎo)電通道半徑與編大，，比例常數(shù)由反熔絲上下導(dǎo)
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

【參考文獻】

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本文編號：2547987