本文關(guān)鍵詞：非晶硅反熔絲的工藝實現(xiàn)和存儲器設(shè)計

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【摘要】：反熔絲具有很低的互聯(lián)延時,其作為互聯(lián)單元被廣泛的應(yīng)用于高速現(xiàn)場可編程器件中。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象。反熔絲在初始態(tài)時具有高達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被永久性擊穿,形成導電溝道,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器的理想存儲單元。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,本文對制備非晶硅反熔絲薄膜的工藝條件進行了研究。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試的電流電壓特性來表示薄膜的均勻性和一致性。對制備的非晶硅反熔絲薄膜進行傅立葉紅外光譜(FTRI)分析和原子力顯微鏡(AFM)掃描以分析不同的工藝參數(shù)對薄膜性能的影響。本文采用等離子增強化學氣相沉積(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、氣體壓強和射頻功率等。通過實驗,最終得到了最佳的沉積溫度、氣體壓強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,氣體壓強為600mTorr,射頻功率為60W。也通過實驗確定了反熔絲單元采用直徑為20μm的圓點。在這個工藝參數(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)計了非晶硅反熔絲可編程只讀存儲器的功能電路包括:譯碼電路、讀出電路和編程電路等。采用CSMC05工藝對存儲器的功能電路進行了仿真和版圖設(shè)計。在版圖中,所有NMOS采用環(huán)柵設(shè)計以提高芯片的抗輻照性能。
【關(guān)鍵詞】：等離子體增強化學氣相沉積 非晶硅反熔絲 工藝參數(shù) 擊穿特性 可編程只讀存儲器
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：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 電學測量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非晶硅反熔絲性能的研究22-27
• 3.1.1 上電極面積的測試分析22-24
• 3.1.2 上電極形狀的測試分析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 襯底溫度的測試分析27-32
• 3.2.2 制備壓強的測試分析32-35
• 3.2.3 射頻功率的測試分析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擊穿特性的影響39-41
• 3.5 小結(jié)41-42
• 第四章 存儲器電路原理圖、版圖及仿真42-59
• 4.1 存儲器結(jié)構(gòu)42
• 4.2 反熔絲存儲單元結(jié)構(gòu)及工作原理42-43
• 4.3 存儲器電路設(shè)計43-55
• 4.3.1 芯片譯碼電路設(shè)計43-44
• 4.3.2 讀出電路系統(tǒng)設(shè)計44-50
• 4.3.3 編程電路的設(shè)計及仿真50-55
• 4.4 電路的版圖設(shè)計55-58
• 4.4.1 MOS管版圖的設(shè)計55-56
• 4.4.2 存儲單元版圖的設(shè)計56
• 4.4.3 讀出電路和編程電路版圖設(shè)計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62-64
• 攻讀碩士學位期間取得的成果64-65

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本文編號：568484