本文關(guān)鍵詞：非晶硅反熔絲的工藝實(shí)現(xiàn)和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)

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【摘要】：反熔絲具有很低的互聯(lián)延時(shí),其作為互聯(lián)單元被廣泛的應(yīng)用于高速現(xiàn)場(chǎng)可編程器件中。反熔絲器件一般為三明治結(jié)構(gòu),上下兩層為電極,中間層為介質(zhì)層即反熔絲薄膜。本文以采用了金屬到金屬(MTM)結(jié)構(gòu),非晶硅為反熔絲薄膜,金屬鋁為電極的反熔絲器件為主要研究對(duì)象。反熔絲在初始態(tài)時(shí)具有高達(dá)G?電阻,處于關(guān)斷狀態(tài)。在反熔絲器件的兩電極上施加一定電壓脈沖后,中間層的反熔絲薄膜會(huì)被永久性擊穿,形成導(dǎo)電溝道,使得反熔絲器件由高阻態(tài)轉(zhuǎn)化為低阻態(tài)。在低阻狀態(tài)下,反熔絲的電阻僅有幾百?。由于具有低電容和低的導(dǎo)通電阻,非晶硅反熔絲器件是高速、高密度的一次可編程只讀存儲(chǔ)器的理想存儲(chǔ)單元。首先,為了能夠在現(xiàn)有工藝條件下制備出可用的非晶硅反熔絲器件,本文對(duì)制備非晶硅反熔絲薄膜的工藝條件進(jìn)行了研究。非晶硅反熔絲器件的主要特性如擊穿電壓分布的集中程度和導(dǎo)通電阻的均值主要由非晶硅反熔絲薄膜的均勻性和一致性決定,所以本文以非晶硅反熔絲薄膜擊穿測(cè)試的電流電壓特性來表示薄膜的均勻性和一致性。對(duì)制備的非晶硅反熔絲薄膜進(jìn)行傅立葉紅外光譜(FTRI)分析和原子力顯微鏡(AFM)掃描以分析不同的工藝參數(shù)對(duì)薄膜性能的影響。本文采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法制備非晶硅反熔絲薄膜,影響薄膜性能的主要工藝參數(shù)有沉積溫度、氣體壓強(qiáng)和射頻功率等。通過實(shí)驗(yàn),最終得到了最佳的沉積溫度、氣體壓強(qiáng)和射頻功率等工藝參數(shù)。其最佳的工藝參數(shù)為:沉積溫度為250-300℃之間,氣體壓強(qiáng)為600mTorr,射頻功率為60W。也通過實(shí)驗(yàn)確定了反熔絲單元采用直徑為20μm的圓點(diǎn)。在這個(gè)工藝參數(shù)下,制備的非晶硅反熔絲薄膜的擊穿特性較好,薄膜中的氫含量適中,缺陷較少。其次,在得到了均勻一致可用的非晶硅薄膜后,設(shè)計(jì)了非晶硅反熔絲可編程只讀存儲(chǔ)器的功能電路包括:譯碼電路、讀出電路和編程電路等。采用CSMC05工藝對(duì)存儲(chǔ)器的功能電路進(jìn)行了仿真和版圖設(shè)計(jì)。在版圖中,所有NMOS采用環(huán)柵設(shè)計(jì)以提高芯片的抗輻照性能。
【關(guān)鍵詞】：等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 非晶硅反熔絲 工藝參數(shù) 擊穿特性 可編程只讀存儲(chǔ)器
【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】：2014
【分類號(hào)】：TN304.12;TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 本課題的背景及研究意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本論文的研究目的和主要內(nèi)容12-13
• 第二章 非晶硅反熔絲薄膜的制備原理與表征參數(shù)13-22
• 2.1 非晶硅的原子結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)13-16
• 2.2 非晶硅的制備方法16-18
• 2.3 表征參數(shù)18-20
• 2.3.1 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)18-20
• 2.3.2 原子力顯微鏡(AFM)20
• 2.4 電學(xué)測(cè)量20-21
• 2.5 小結(jié)21-22
• 第三章 非晶硅反熔絲制備工藝參數(shù)的研究22-42
• 3.1 上電極面積和形狀對(duì)非晶硅反熔絲性能的研究22-27
• 3.1.1 上電極面積的測(cè)試分析22-24
• 3.1.2 上電極形狀的測(cè)試分析24-27
• 3.2 工藝參數(shù)影響非晶硅反熔絲性能的研究27-38
• 3.2.1 襯底溫度的測(cè)試分析27-32
• 3.2.2 制備壓強(qiáng)的測(cè)試分析32-35
• 3.2.3 射頻功率的測(cè)試分析35-38
• 3.3 上電極面積、形狀及工藝參數(shù)的總結(jié)與分析38-39
• 3.4 非晶硅反熔絲薄膜中氫含量對(duì)擊穿特性的影響39-41
• 3.5 小結(jié)41-42
• 第四章 存儲(chǔ)器電路原理圖、版圖及仿真42-59
• 4.1 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)42
• 4.2 反熔絲存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)及工作原理42-43
• 4.3 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)43-55
• 4.3.1 芯片譯碼電路設(shè)計(jì)43-44
• 4.3.2 讀出電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-50
• 4.3.3 編程電路的設(shè)計(jì)及仿真50-55
• 4.4 電路的版圖設(shè)計(jì)55-58
• 4.4.1 MOS管版圖的設(shè)計(jì)55-56
• 4.4.2 存儲(chǔ)單元版圖的設(shè)計(jì)56
• 4.4.3 讀出電路和編程電路版圖設(shè)計(jì)56-58
• 4.5 小結(jié)58-59
• 第五章 結(jié)論59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果64-65

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3 王爍;羅，

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