編程MTM反熔絲的特征電壓研究

徐海銘，顧祥

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇無錫214072）

編程MTM反熔絲的特征電壓研究

徐海銘，顧祥

（中國電子科技集團公司第58研究所，江蘇無錫214072）

研究了不同MTM反熔絲材料的特征電壓，發(fā)現(xiàn)特征電壓不受電極材料影響而變化。電熱模型理論在硅極反熔絲編程模型中得到進一步詮釋和擴展，其中MTM反熔絲編程電阻與編程電流的關系也符合魏德曼-費爾茲定律。

反熔絲；編程；MTM

1 引言

近幾年，新型金屬到金屬反熔絲（MTM Antifuse）[2]得到國內外的重視和研究。相比應用器件編程的SRAM和EEPROM存儲器來說，MTM反熔絲占用版圖的面積非常小，同時有很小的編程電阻和未編程電容。新型反熔絲結構非常適合應用到高密度、高可靠性的FPGA電路中。目前國內還沒有關于不同材料電極的編程電阻情況的研究和報告，低編程電阻材料常常會作為電極材料得到應用。本文通過工藝驗證和測試，提出相關MTM反熔絲電極材料的編程電阻與電導率關系很小的觀點。

反熔絲已經(jīng)被廣泛應用到可編程邏輯器件電路FPGA和只讀存儲器ROM中，而編通電阻值是決定電路延時的主要參數(shù)，也是影響電路可靠性的重要指標。電熱模型理論的進一步發(fā)展和研究，已經(jīng)可以完全被應用到硅電極反熔絲的編程電阻。編程電阻Ron與編程電流Ip成反比關系[1]：

Vf是MTM反熔絲的特征電壓，對上下硅電極反熔絲來說，其特征電壓約為2.5 V。

2 反熔絲結構和測試

圖1（a）、（b）分別是MTM反熔絲結構和縱向解剖圖。采用CMOS工藝在兩層金屬布線之間嵌入了MTM反熔絲單元，該新型反熔絲結構的最大特點就是可以進行低溫工藝，同時具有低電壓編程、低漏電、低電容、低編程電阻和高未編程電阻的特性。……