[发明专利]用于感测集成电路互补熔丝装置中的信号的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字电路领域，并且更具体地，涉及集成半导体电路(IC)领域。

背景技术

在包含集成电路的电子设备中，常常需要能够永久存储信息，亦即在集成电路制成后在其上形成永久连接。有多种方式实现上述信息的存储，最常见的方式是熔丝、反熔丝或包含浮栅晶体管阵列的非易失存储元件。

自最初的电路和电子电路以来，一直使用熔丝或形成可熔连接的器件用于上述目的。最初，使用它们来限制将会引起机械损害的电流的流动，但是在集成电路中一直利用它们来启用冗余元件以替换同一缺陷元件。此外，可以使用熔丝来存储诸如加密密钥的重要安全信息，或者通过使用它们调整电流通路的电阻来调整电路的速度。

典型地，熔丝包括一条细导体，通过施加某个量的电流或者通过施加激光能量对其进行编程或使其“熔断”。这种类型的熔丝的电阻变化达几个数量级，通常从几欧姆变化到几兆欧。通过使用合适的常规电子电路可以感测这些熔丝的电阻变化，并且可以将其值作为二进制数字进行存储，例如，较低电阻或电压代表′0′，而较高电阻或电压代表′1′。

在图1A的平面图中，在通过线A-A′的图1B的横截面图中以及在通过线B-B′的图1C的横截面图中所示的这种类型的熔丝器件30的一个示例是基于硅化多晶硅的断裂、凝聚或电迁移的。这种类型的熔丝包括沉积在多晶硅层18上的被氮化硅层24覆盖的硅化物层20。电触点25在位于熔丝元件27两端的一对接触区域22上与硅化物层20耦合，目的是提供熔丝和外部元件之间的电连接，用于编程和感测。图1A描述了典型形状的顶视图，并且包括熔丝元件27和接触区域22。同时示出常规感测或测量电路SC。图1B表示典型熔丝结构的侧视图，其中在匀厚的氧化物层10上沉积也是匀厚的多晶硅层18和硅化物层20。图1C说明穿越熔丝连接区域27的横截面图。一般地，在层20、22上方还提供一层毯式氮化物覆盖层24。

硅化物层20具有第一电阻，多晶硅层18具有比第一电阻大的第二电阻。在完整无缺的情况中，熔丝连接的电阻是由硅化物层20的电阻确定的。在典型应用中，当施加编程电势(电压)时，会始终经由接触区域22穿越熔丝元件27提供需要的电流和电压，硅化物层20开始不规则地“紊乱”，最终在硅化物层20的某些部分中造成电中断、断裂或破裂。因此，熔丝连接27具有由多晶硅层18的电阻确定的合成电阻(亦即，将编程的熔丝电阻增加到第二电阻)。在非编程状态中，这种类型的熔丝其电阻范围为50欧姆到150欧姆。最终的编程电阻可以达到1兆欧。典型感测电路SC(在图1A中用示意图表示)将穿越熔丝，亦即穿越该图所示的触点25，施加相当于1伏的电压。在非编程状态中，这种电压施加将导致熔丝引起多至2mA的电流，这会使感测电路记录′0′，而在编程状态中，仅会引起几微安的电流，导致记录′1′。

例如，参见发明人为Kothandaraman等的美国专利号6,624,499 B2，SYSTEM FOR PROGRAMMING FUSE STRUCTURE BY ELECTROMIGRATION OFSILICIDE ENHANCED BY CREATING TEMPERATURE GRADIENT，发布日期为2003年9月23，以及作者为Kothandaraman等的“ElectricallyProgrammable Fuse(eFuse)USing Electromigration in Silicides”，IEEE Electron Device Letters，Vol.23，No.9，September 2002，pp.523-525，这里全文引用该两篇文献作为参考。

实现这种电阻变化功能的备选或“补充”方式是借助于反熔丝，通常反熔丝是像电容一样制成的，具有用绝缘体隔开的两个金属层。在非编程状态中，反熔丝具有高电阻，因为嵌在两个导体之间的绝缘体阻止任何电流在两个导体之间流过。通过向两个金属层施加合适的“编程”电压，使得绝缘体断裂，从而在两个导体之间形成导电通路。因此，编程时反熔丝的电阻降低，通常从几百兆欧下降到几千欧姆。与熔丝类似，也可以与合适的电路一起使用反熔丝，以表示数字系统中的′0′或′1′。