MTM反熔絲薄膜單項工藝DOE試驗設計開發方法

鄭若成，曾慶平，吳素貞，王印權，吳建偉，徐海銘，洪根深

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072）

1 引言

反熔絲電路因其具有高集成度、高速、低功耗、高保密性、高可靠性[1]、抗輻射特性好[2-4]、與傳統CMOS工藝兼容等優點，近年來在業界獲得廣泛的研究和應用。其產品廣泛應用于軍事、航空、航天等領域。MTM反熔絲單元是一種典型的反熔絲器件，由上下金屬電極和兩電極之間的反熔絲薄膜介質層組成，其結構如圖1所示。MTM反熔絲單元在未編程狀態下處于高阻狀態，阻值通常大于1 GΩ，編程后單元則處于低阻狀態，阻值通常小于100 Ω，可用于非易失性存儲器（PROM）及可編程邏輯器件（FPGA）電路中。由于MTM反熔絲單元的非揮發性，電路不會因輻射導致數據丟失，因此常被用于對抗輻射特性有較高要求的空間應用系統中，已經成為空間領域的主流技術之一。

圖1 MTM單元結構示意圖

目前國際上研究MTM反熔絲的單位以美國ACTEL公司為代表，經過近幾十年的技術積淀，工藝水平已達到0.15 μm。國內方面，中國電科第58所在MTM反熔絲工藝方面也進行了較深入的研究，技術能力達到0.18 μm工藝技術水平。

MTM反熔絲薄膜工藝是MTM反熔絲單元最關鍵的單項工藝，直接決定反熔絲單元的常態、編程、可靠性以及抗輻照等特性。該薄膜工藝可以采用PVD（Physical Vapor Deposition）設備、蒸發設備或者CVD（Chem ical Vapor Deposition）工藝設備進行開發。不同工藝形成的MTM薄膜介質特性會有一定差異。鑒于MTM薄膜介質對于MTM反熔絲單元的重要性，本文基于CVD工藝設備，提供一種采用DOE試驗設計進行單項工藝開發的方法，為科研生產工作中各種關鍵單項工藝的開發提供參考和借鑒。……