[发明专利]电可再编程熔丝器件

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路领域，涉及用于集成电路的可再编程熔丝器件，尤其是指基于SiSb材料和Sb材料的电可再编程熔丝器件。

背景技术

使用可编程熔丝对逻辑和存储电路进行制造后修补是当前半导体工业中集成电路技术中常用的手段。该修补手段向全内建自测试的未来扩展将可能需要更深入的熔丝的发展和使用，这又导致对于与当前普遍使用的单次熔丝不同的可再编程器件的需求。

熔丝的主要原理是通过外部编程，实现电路的断开(或者开启)操作，或者通过熔丝电阻的调节达到对待修复集成电路修复操作的目的。在集成电路器件的制造过程中，被检查出的产品中的瑕疵单元需要通过熔丝技术进行修复，以提高产品的成品率。

目前常用的熔丝技术主要有两种：一种是利用激光对熔丝进行破坏性的编程(将熔丝烧断)，其现已部分被在芯片内部的电技术所替代。另一种是采用电信号进行编程(包括破坏性和非破坏性)。例如，在用于重新布线芯片逻辑的IBM熔丝技术中，采用破坏性的熔丝技术(电迁移熔丝)，电迁移熔丝占据相对大的面积，并且需要高电流以熔断熔丝。并且，电迁移熔丝是“一次性的”，一旦熔丝被破坏，就无法可逆地回复到原状态中，即只能进行一次性的编程，此后，再也不能对电路进行逆向的修改操作。此外，熔丝特性的变化相对的广阔，因此需要通过鉴别电路感测每个熔丝的状态，并且数字结果存储在锁存器中，电迁移熔丝的熔断相对的较慢，例如大约200us的量级。

随着熔丝技术的发展，非破坏性的编程方法越来越受到用户的欢迎，实有必要研发一种新的熔丝材料实现对集成电路修复和调节。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电可再编程的熔丝器件，它是基于SiSb或者Sb材料，采用上述两种材料作为熔丝，利用电信号实现对熔丝可逆的操作，从而可实现对集成电路修复和调节的目的。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种电可再编程熔丝器件，用于集成电路器件，其特征在于：所述的电可再编程熔丝器件采用Sb材料或SiSb材料作为熔丝。

作为本发明的优选技术方案之一，SiSb材料中的硅原子百分比在0％和90％之间。

作为本发明的优选技术方案之一，该电可再编程熔丝器件，采用电信号进行编程获得高电阻和低电阻状态，通过熔丝电阻的变化实现电路的调节。

作为本发明的优选技术方案之一，该电可再编程熔丝器件在电信号的编程下实现多次、可逆的高、低电阻转换。

作为本发明的优选技术方案之一，熔丝电阻不同阻值状态之间的转换是可逆的，熔丝阻值连续可调。

本发明提供一种用于集成电路器件的电可再编程熔丝器件。采用Si_xSb_100-x(0≤x<90)合金作为熔丝材料，利用电信号对熔丝进行可逆的编程操作，熔丝器件单元的电阻可在高、低电阻之间实现转换，从而实现对电路的修复操作。基于SiSb材料的熔丝器件的特点还在于对尺寸效应不敏感，熔丝器件在大小尺寸下都可实现可靠工作(熔丝线宽在数纳米到数毫米之间可调)，熔丝的低阻态具有较低的电阻值，高阻态具有较高的电阻值，是一种良好的熔丝器件。

附图说明

图1基于SiSb材料和Sb材料的电可再编程熔丝器件的示意图；

图2A线型熔丝器件的熔丝与电极部分俯视图，2B为截面图；

图3A基于SiSb(硅原子含量为6％)的线型熔丝从低电阻到高电阻的编程过程示意图，采用编程的电信号为电压脉冲，电压脉冲宽度为13纳秒；3B为熔丝从高电阻转变到低电阻的V-I曲线，在V-I扫描中，直流电流逐渐增加。

图4A蘑菇型熔丝器件的截面示意图；4B为图4A中虚线方框内部分的放大示意图，22和29所示分布为下电极和上电极，图中电极22与熔丝材料28的接触的直径为200纳米。

图5基于纯锑蘑菇型熔丝器件的编程曲线示意图，从低电阻到高电阻的变化曲线，采用编程的电信号为电压脉冲，电压脉冲宽度为10纳秒。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：