非晶硅反熔絲的工藝實現(xiàn)和存儲器設計.pdf

1、反熔絲具有很低的互聯(lián)延時,其作為互聯(lián)單元被廣泛的應用于高速現(xiàn)場可編程器件中。反熔絲器件一般為三明治結(jié)構(gòu),上下兩層為電極,中間層為介質(zhì)層即反熔絲薄膜。本文以采用了金屬到金屬(MTM)結(jié)構(gòu),非晶硅為反熔絲薄膜,金屬鋁為電極的反熔絲器件為主要研究對象。反熔絲在初始態(tài)時具有高達 G?電阻,處于關斷狀態(tài)。在反熔絲器件的兩電極上施加一定電壓脈沖后,中間層的反熔絲薄膜會被永久性擊穿,形成導電溝道,使得反熔絲器件由高阻態(tài)轉(zhuǎn)化為低阻態(tài)。在低阻狀態(tài)下,反熔

2、絲的電阻僅有幾百?。由于具有低電容和低的導通電阻,非晶硅反熔絲器件是高速、高密度的一次可編程只讀存儲器的理想存儲單元。
　　首先,為了能夠在現(xiàn)有工藝條件下制備出可用的非晶硅反熔絲器件,本文對制備非晶硅反熔絲薄膜的工藝條件進行了研究。非晶硅反熔絲器件的主要特性如擊穿電壓分布的集中程度和導通電阻的均值主要由非晶硅反熔絲薄膜的均勻性和一致性決定,所以本文以非晶硅反熔絲薄膜擊穿測試的電流電壓特性來表示薄膜的均勻性和一致性。對制備的非晶硅反

3、熔絲薄膜進行傅立葉紅外光譜(FTRI)分析和原子力顯微鏡(AFM)掃描以分析不同的工藝參數(shù)對薄膜性能的影響。本文采用等離子增強化學氣相沉積(PECVD)法制備非晶硅反熔絲薄膜,影響薄膜性能的主要工藝參數(shù)有沉積溫度、氣體壓強和射頻功率等。通過實驗,最終得到了最佳的沉積溫度、氣體壓強和射頻功率等工藝參數(shù)。其最佳的工藝參數(shù)為:沉積溫度為250-300℃之間,氣體壓強為600mTorr,射頻功率為60W。也通過實驗確定了反熔絲單元采用直徑為20