ONO反熔丝器件制备工艺及其特性研究

基于1．0μmONO（SiO2-Si3N4-SiO2）反熔丝CMOS工艺，主要研究了反熔丝孔腐蚀掩蔽层对ONO反熔丝器件特性的影响。研究发现，采用非掺杂多晶硅作为反熔丝孔腐蚀的掩蔽层、低压氧化方式生长隧道氧化层、LPCVD制备富N的Si3N4层、高温热氧化方式生长顶层氧化层等工艺制备ONO反熔丝单元，其熔丝具有良好的开关态特性：半编程电压条件下漏电低（约1．0×10^-2A）、击穿电压离散性小（均匀性小于5％）、编程电阻低（编程电流大于2mA时，其熔丝编程电阻小于300Ω）等，同时，在常温25℃、工作电压5V条件下，该结构0．6～1．5μm孔径的反熔丝单元寿命均达10年以上。

ONO反熔丝结构的电离辐照性能研究

描述了ONO反熔丝的物理结构,采用ONO薄膜传导模型分析了ONO反熔丝结构在受到电离辐照时,其内部电子-空穴的运动规律。分别对ONO反熔丝FPGA A1460A和A40MX04进行了电离辐照实验,测试了电流与辐照剂量的关系以及FPGA功能失效阈值。理论分析和实验数据说明了该结构比单层SiO2具有更好的抗电离辐照性能。

ONO反熔丝器件寿命预测模型的建立

基于1.0μm ONO(SiO2-Si3N4-SiO2)反熔丝CMOS工艺下的反熔丝单元器件,研究了ONO反熔丝单元器件的TDDB寿命预测模型。研究发现ONO反熔丝单元器件的温度激活能Ea与电场强度Eeff存在线性关系,证明了ONO反熔丝器件的TDDB寿命预测模型满足"E Model";并基于TDDB可靠性实验数据分析,拟合"E Model"模型中的各个参数,建立了寿命预测模型。同时,通过建立的寿命模型预测不同批次的ONO单元器件寿命,与实测值对比发现,寿命预测模型具有较高的准确性。

与ONO反熔丝FPGA匹配的高压器件设计

描述了一种与ONO反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)匹配的高压nMOSFET的设计.该器件采用中国电子科技集团公司第五十八研究所晶圆的1.0μm 2P2M ONO反熔丝工艺生产实现.该工艺中,通过一次离子注入和高温推进实现了深结HVNwell;通过将高压注入与栅极多晶保持0.2μm的间距解决了增加结深、提高速度与降低穿通击穿电压的矛盾;通过一次离子注入实现了高压nMOSFET阈值电压的调整.测试结果表明:高压nMOSFET的击穿电压达到21～23 V,远大于ONO反熔丝13.5 V的编程电压;饱和电流为4.32 mA,与工艺改进前相比饱和电流明显增大,工作速度得到提升,满足反熔丝FPGA工作频率的要求;阈值电压为0.78 V,与常压器件兼容.

用于可编程器件的MTM反熔丝特性研究

基于ONO(Oxide-Nitride-Oxide)和MTM(Metal-to-Metal)反熔丝技术的可编程存储及逻辑器件已经广泛应用于空间技术中。MTM反熔丝以其单元面积小、集成度高、反熔丝电容小和编程后电阻小等优势,更加适合深亚微米集成电路。文章通过制备MTM反熔丝单元,对单元的击穿特性和漏电性能展开研究,给出了反熔丝单元漏电流与单元尺寸的关系,对单元的编程电流和编程后的电阻值关系进行了研究,与文献[1]给出的R on=V f/I p的关系基本一致。