【摘要】：存儲(chǔ)器是在信息技術(shù)中一種能存儲(chǔ)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(jì)效益和先進(jìn)制造工藝的器件。其中,反熔絲PROM存儲(chǔ)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(chǔ)器已在軍事、國(guó)防和航空航天等重要領(lǐng)域具有十分廣泛的運(yùn)用。本論文的主要目的是設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)MTM型反熔絲PROM讀出系統(tǒng)。首先,對(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)兩個(gè)方面推論證實(shí)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(gè)功能模塊的功能實(shí)現(xiàn)與時(shí)序分析,主要功能模塊如下:地址輸入檢測(cè)模塊,脈沖寬度擴(kuò)展模塊,靈敏放大器模塊以及控制信號(hào)生成模塊,MTM型反熔絲存儲(chǔ)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(biāo)之一——讀取時(shí)間的主要組成部分,分別是地址輸入檢測(cè)模塊輸出的窄脈沖的脈寬,預(yù)充電時(shí)間和存儲(chǔ)單元放電時(shí)間三大部分。然后,分析了反熔絲導(dǎo)通電阻對(duì)讀出系統(tǒng)性能的影響,認(rèn)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(shí)間和最大電阻閾值,因此要求設(shè)計(jì)時(shí)在兩者間達(dá)到折中。最后,對(duì)PROM讀出系統(tǒng)的讀取時(shí)序進(jìn)行了分析,并且對(duì)讀出系統(tǒng)讀取時(shí)位線上負(fù)載進(jìn)行了深入研究,認(rèn)為位線上未被選中的存儲(chǔ)單元狀態(tài)全部為已編程時(shí)是位線負(fù)載最糟糕的情況,并在此基礎(chǔ)上對(duì)PROM讀出系統(tǒng)及其測(cè)試圖形進(jìn)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(jì)的PROM存儲(chǔ)器是基于CSMC 0.5μm工藝,設(shè)計(jì)存儲(chǔ)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(jì)芯片版圖。全芯片版圖通過物理驗(yàn)證檢查后,再通過大量的后仿真驗(yàn)證讀出系統(tǒng)的功能和時(shí)序,結(jié)果表明本課題所設(shè)計(jì)的PROM讀出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速準(zhǔn)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(shí)的電流和溫度示意

對(duì)稱性，對(duì)圖 2-5 所描述的三維也得以簡(jiǎn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2547987