[发明专利]可分断式连接桥(断路器)和可连接式线路中断器(连通器),以及用于制造与启动断路器和连通器的方法

说明书

本发明涉及一种可分断式连接桥(断路器Fuse)和可连接式线路中断器(连通器Antifuse)，以及涉及一种制造与启动可分断式连接桥和可连接式线路中断器的方法。

断路器装置被用在集成电路中，以便在实际制造工艺之后断开(“断路Fuse”)或新建(“连通Antifuse”)在电学上的导电连接。这种断路器装置的应用是非常多种多样的。因此，断路器被用于例如模拟电路的调整。此外，断路器被用来启动备用电路部分和断开出故障的电路部分。在可程序化逻辑阵列(PLA)中，这种逻辑组合是由断路器来进行程序化的。在安全成为关键性问题的电路中，通过断路器防止未经许可的进入电路的各测试模式。

对断路器和连通器装置的基本判别是使用寿命和可靠性，就是说一个断路器或者连通器保持关/开两种状态有多可靠和多长时间，确切地说不依赖于电流密度和温度。另一个判别是启动断路器和连通器的复杂程度，例如当一个断路器被测试时。此外，防止改变程序及外部形成接触方面的保护，对于应用来说是最主要的，在安全方面是关键性的问题。

到现在为止，断路器装置主要是由金属，多晶硅或者电介质制成的。

在首先提到的断路器装置的情况下，那些断路器是由金属化平面材料(例如AlSiCu)制成的，它们广泛地使用于调整应用和安全性应用。依据启动方式的不同，可区分为激光断路器与电流断路器。在激光断路器的情况下，断路器装置的金属线路被局部地熔化，就是说用一个脉冲激光(例如钕钇铝石榴石激光器)能量照射到一个典型的2μm至大约5μm宽的金属线路上，并以这种方式使其断开。对于带有激光器单元的测试装置来说，断路器装置有相对长的样片总加工，并伴有相对高的费用方面的缺点。相比之下，电流断路器装置是通过足够大的电流脉冲而被断开的。在相对高的操作温度下，所有的金属断路器装置都面临一种危险，即它们将再次结合到一起。此外，金属断路器都可以借助光学仪器从外部较容易地被发现，并且可以通过外部接触而被控制。这就形成了一个严重的缺点，特别是在那些与保安有关的应用中。

属于另一类的多晶硅断路器，以与金属断路器同样的方式被设计为激光断路器或电断路器。作为一种电断路器，导电材料多晶硅与金属相比有一些缺点，因为到衬底的相对地好的热耦合以及较好的转移强度使进行热断裂并因此启动断路器更为困难。

属于第三类的连通器，具有一种介质(例如由材料SiN构成，参看M.T.Takagi,I.Yoshii,N.Ikeda,H.Yasuda,K.Hama的文章，Proc.IEDM 1993年31页至34页)或者具有一种高阻半导体(例如由非晶硅构成，参看K.E.Gordon,R.J.Wong的文章，Proc.IEDM 1993年27页至30页)作为可以被破坏的绝缘物，这种连通器典型地被用在可程序化的逻辑阵列。通过足够高的电压它们可以被启动。比起金属断路器和多晶硅断路器来，抗控制保护被改善了。虽然如此，但是仍存在着危险，即由于程序化的(导电的)连通器中的局部高电流密度再次将绝缘材料修复。这种连通器的另一个缺点是，由于这附加的绝缘物和电极层使工艺的复杂性更高了。

此外EP 655783 A1揭示了一种有p⁺掺杂的扩散区的连通器装置和一种被安排在扩散区的铝导体线路，而p⁺掺杂扩散区是被形成在一个N型阱内的。这种连通器装置是通过使导线负载足够大的电流而被启动的，其结果是铝从导体线路向下转移到扩散区中，并且破坏了扩散区的Pn结造成了不可逆转的导通。这种连通器装置首先仅仅形成了一个单向连通器装置，就是说仅在一个电流方向上才能被运用的一种连通器装置，也就是说它的行为如同一个反向偏置的二极管。而且，如同商用金属断路器那样，一个金属线路成为连通器装置启动的必要条件，它是相对容易被发现并且可以通过外部形成接触而被控制的，其结果是这种类型的连通器尤其不能在这样一些应用中被使用，即这些应用是要尽量被保护的。最后，用EP 655783 A1中所揭示的装置基本上是不可能来形成断路器的。

本发明的任务是，提供一种断路器和/或连通器装置，它的生产和启动是简单的，并且它可以被用于要保证安全的集成电路中。

借助于依据权利要求1的一种断路器，借助于依据权利要求8的一种连通器，以及借助于依据权利要求16和17的用于制造与启动断路器和连通器的方法，这一目的被达到了。