MTM反熔丝单元编程特性研究

主要研究了编程参数对MTM反熔丝单元编程特性的影响,包括编程电压、编程电流、编程次数等。结果表明在满足最低编程电压条件下,编程电压的增大对反熔丝编程电阻无显著影响。编程电流对编程电阻的影响较大,编程电流越大,反熔丝编程电阻越小。编程次数的增多可减小编程电阻,但离散性增大。     

ONO反熔丝器件可编程特性研究

ONO(Oxide-Nitride-Oxide)反熔丝器件具有可靠性高、抗辐射、高开关比等优异特性,一直用于抗辐射可编程逻辑器件.基于0.6 μm CMOS工艺,分别采用"AF+MOS"和"MOS+AF"集成方法成功制备了ONO反熔丝器件,研究了ONO反熔丝阵列单元编程特性、导通电阻与编程电流以及编程时间之间的关系,同...     

eFuse熔丝电阻值的测量方法

作为电编程熔丝（eFuse）中的存储介质,熔丝的电阻值用来表征所存储的数据。2种采用5端口法设计的测试单元被用来测量eFuse单元中熔丝的电阻值以及编程控制管的特性参数,并应用于后续通过测试芯片测量eFuse中熔丝电阻的方案中,以间接测量eFuse编程通路的电阻值并消除漏电电流影响的方式准确推算出熔丝的电阻值。最后,提出了1种在常规eFuse中增加辅助电路来测量熔丝电阻的设计方案及测量方法。     

基于非晶态铌酸锌铋薄膜的新型反熔丝器件

本文提出了一种基于非晶态铌酸锌铋（a-BZN）介质材料的新型反熔丝器件并对其性能特征进行了研究。考察了a-BZN反熔丝器件的关态特性,选用从上至下的编程方向对反熔丝器件进行击穿,其击穿电压约为6.56V。获得了a-BZN反熔丝器件的关态电阻,约为1GΩ。表征分析了击穿后的a-BZN反熔丝器件的表面形貌。研究了a-BZN反熔丝器件的编程特性以及编程后的开态特性,结果表明a-BZN反熔丝器件所需编程时间约为0.46ms,编程后其开态电阻约为26.1Ω。对比分析了a-BZN反熔丝器件与结晶态铌酸锌铋（cp-BZN）反熔丝器件和栅氧反熔丝器件在性能特征等方面的差异。     

基于STM32的反熔丝器件编程器设计与实现

反熔丝器件编程需要专门的编程器.针对国内某反熔丝器件,本文介绍了以微处理器STM32F103ZET6为核心的反熔丝器件编程器的设计.该编程器主要由通信电路模块和反熔丝器件编程电路模块组成.通信电路模块包括JTAG程序下裁调试电路、RS232串口通信电路;反熔丝器件编程电路模块包括数模转换电路、信号放大电路、输出缓冲电路、电流检测电路.该编程器结构简单、成本低廉,用户界面友好.实际编程实验表明,该编程器可高效地实现对反熔丝器件的各项编程功能.     

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Ron=Vf/Ip的关系基本一致。     

MTM反熔丝单元的辐照特性研究

对MTM反熔丝单元的总剂量辐照特性进行了研究,对未编程和编程后两种状态的反熔丝单元在不同电压偏置条件下进行总剂量辐照(Co~(60)-γ射线),辐照总剂量为2 Mrad(Si)。辐照试验结果显示,未编程状态下的MTM反熔丝单元的电压-电流特性曲线基本保持不变,漏电流变化率小于10%。编程后反熔丝单元的电阻特性保持不变,并且编程电阻大小对辐照试验结果无显著影响。试验结果表明,MTM反熔丝单元的抗总剂量(Co~(60)-γ射线)辐照能力达到2 Mrad(Si)以上。     

微电子器件金属化系统失效的电子显微分析

随着微电子器件向着超高频,超高速和高集成度化方向发展,电徒动引起的器件金属化系统失效问题变得日益突出。所谓电徒动是指高电流密度作用下,金属导体中发生质量输运的现象。电徒动使器件的内部金属化系统条状铝薄膜上出现小丘。晶须(质量堆积)和空洞(质量耗尽)现象,造成短路和开路失效。本文叙述了AL-Cu金属化系统电徒动寿命的测试和电镜分析。从实验获得了在300C.氮气环境中,高电流密度(0.6×10~6和1.2×10~6A.cm~(-2)作用下的Al-Cu薄膜电阻随时间的变化率,并计算了薄膜中值电徒动失效前的时间。用SEM和TEM观察和分析了钝化层覆盖效应,电流应力和晶粒结构等因素对     

编程MTM反熔丝的特征电压研究

研究了不同MTM反熔丝材料的特征电压,发现特征电压不受电极材料影响而变化。电热模型理论在硅极反熔丝编程模型中得到进一步诠释和扩展,其中MTM反熔丝编程电阻与编程电流的关系也符合魏德曼-费尔兹定律。     

用于反熔丝配置芯片的编程和读出电路设计

基于0.18μm 1P6M金属-金属（MTM）反熔丝工艺设计了一种用于FPGA配置芯片的编程和读出电路,提供按位和按字节两种编程方法,提高了编程的灵活性。编程高压电路的从电荷泵采用分布式的布局,提高了编程电压的精度。在读出电路上,读上拉电流和读脉冲宽度可以编程,提高了读出电路的可靠性。数据输出寄存器采用三模冗余的结构,提高了配置芯片的抗辐射性能。     

高电流增益SiC BMFET功率特性的优化研究

研究了栅电流及结构参数对SiC双极模式场效应晶体管(BMFET)功率特性的影响。仿真研究的结果表明,SiC BMFET器件的开态电阻和电流增益都会随着栅电流的上升而显著下降。沟道掺杂浓度越低,沟道宽度越窄,双极模式调制器件开态电阻的效果越明显,但同时电流增益会降低。相比于单极模式SiC结型场效应晶体管(JFET),SiC BMFET可以显著提升器件的FOM优值,降低器件功率特性对结构参数的敏感度,同时降低了常关型器件的设计难度。     

高可靠网状发射极晶体管

本文介绍采用网状发射极结构研制了具有极高可靠性的硅npn高频功率晶体管。指出以往影响这种晶体管可靠性的主要原因是电流集中和电极的电徒动。作者发现热脉冲会引起电极劣化。在动态工作条件下在极短时间内就可引起晶体管的损坏。采用扩散型的发射极镇流电阻,并用SiO_2覆盖铝电极可防止其退化。采用这些可靠性措施之后,器件在145℃的结温工作,其MTTF在几百万小时以上,这技术已应用到1千兆赫最大功率30瓦的27个品种的高可靠性网状发射极晶体管(MET)的设计及批量生产中。现在在4千兆赫,7千兆赫频带的微波中继系统中使用的MET其MTTF在220万小时以上,在超高频卫星电视装置及各种无线电装置中已开始使用MET并取得较好效果。     

表面态对GaN HEMT电流崩塌效应影响的研究

针对GaN HEMT电流崩塌物理效应,测试了各种条件下器件I-V特性。发现在栅脉冲条件下器件最大漏输出电流减小了23.8%,且随着栅脉冲宽度减小或周期增大而下降,并且获得了其输出电流与脉冲宽度W和周期T的定量关系;在漏脉冲测试条件下,器件输出电流有所增大,并随着脉冲宽度减小而缓慢增大。实验结果,可用器件栅漏之间表面态充放电的原理来解释所观察到的测试现象和电流崩塌物理。     

一种应用于反熔丝FPGA的电荷泵电路

电荷泵（Charge Pump）电路以其可成倍输出自身输入电压的特性而被广泛应用于各种芯片的驱动电路中。在反熔丝FPGA中,反熔丝为高压一次编程器件,在编程过程中需要通过高压隔离管将反熔丝与其它器件隔离开,而高压隔离管在工作时需要大于芯片电源VCCA的电压来驱动,如何提供高压保证隔离管能够无损传输数据是反熔丝FPGA研发时必须要考虑的问题。本文提出了一种应用于反熔丝FPGA的电荷泵电路,电路具有快速启动的特点,同时电路工作频率可调,通过在电路中增加冗余NMOS结构,提高了电路在工作中的安全性,该电路在工作时能保证熔丝编程过程中除了反熔丝以外的其他器件不受编程电压的影响,且在编程结束后通过电荷泵输出电压打开隔离管完成信号的无损传输,能够满足反熔丝FPGA对于电荷泵的需求。     

多晶硅电学特性研究之Ⅴ:多晶硅熔丝的电编程性质

研究了冗余技术电编程电路中的多晶硅电阻熔丝的电编程特性!分析了多晶硅熔丝的编程机理和电流一电压特性。发现电阻率在0.60～1.10×10~(-3Ω·cm范围的多晶硅熔丝熔断时存在一个临界电流密度,它与熔丝的几何尺寸和室温电阻率无关,是一个约为32mA/μm~2的常数;临界电场是随熔丝室温电阻率增加的,平均熔断功率密度也与熔丝自身的电阻率相关。认为掺杂剂提供的载流子对熔丝的熔化起着重要的作用。     

GaN HFET中局域电子气产生的动态电流(续)

<正>3瞬态电流谱和瞬态电阻谱中两种电子气的动态电流峰为了深入研究器件射频工作中的电流崩塌,许多作者测量了栅漏偏置电压改变时沟道的动态输运行为,获得了大量瞬态电流谱和瞬态电阻谱。大家认为这些电流谱和电阻谱都是陷阱俘获电子耗尽沟道二维电子气造成的。因此文献中都先加一个脉冲来给器件中的陷阱充电,让陷阱俘获电荷后耗尽沟     

N阱掺杂对PMOS管的SET效应影响研究

基于Synopsys公司的3D-TCAD器件仿真软件,在65 nm体硅CMOS工艺下研究了场效应晶体管(FET)抗辐射性能与工艺参数的关系,分析了N阱掺杂对单管PMOS单粒子瞬态脉冲(SET)效应的影响。针对PMOS管SET电流的各组分进行了分析,讨论了粒子轰击后器件各端口电流的变化情况。研究结果表明,增大N阱掺杂浓度能有效降低衬底空穴收集量,提升N阱电势,抑制寄生双极放大效应,减少SET脉冲宽度。该研究结果对从工艺角度提升PMOS器件的抗辐射性能有指导意义。     

深亚微米多晶硅熔丝特性研究

随着集成电路产业的迅速发展,熔丝电路在IC芯片中的应用越来越广泛。为了提高集成电路制造良率,在集成电路设计中通常会大量使用基于熔丝技术的冗余电路。通过对180 nm工艺多晶硅熔丝熔断特性的探索和研究,给出多种尺寸的多晶硅熔丝电熔断特征参考值,可以满足集成电路设计对编程条件和编程后熔丝阻值的不同需求。集成电路设计者通过选择不同的多晶硅熔丝尺寸种类,实现熔丝外围电压电流发生电路的灵活设计,大幅提高180 nm工艺多晶硅熔丝设计成功率。通过优化熔丝器件结构、编程条件等参数,实现不同应用需求的熔丝量产。     

单次可编程金属-分子-金属器件

提出了一种单次可编程的金属-分子-金属器件.该器件利用一种经过改良的Rotaxane LB膜作为功能层.可以和应用于场编程门阵列电路中的无机反熔丝器件相比拟,将在有机可编程电路和容错电路等方面有较广泛的应用.所有的加工工艺都是低温工艺,使得该器件可以和其他有机器件集成.电学测试表明该器件有良好的单次编程能力,其击穿电压为2.2V,关态电阻为15kΩ,而开态电阻为54Ω.据分析,这一特性是由非对称的电极结构和金属原子在高电场作用下穿透了分子薄膜所造成的.     

基于FPGA脉宽可调的窄脉冲激光器驱动电路设计

针对激光驱动电路纳秒脉冲宽度无法调节的问题,设计了一种新型的脉宽可调的窄脉冲激光驱动电路。利用FPGA和激光二极管的工作原理,设计并搭建半导体激光器驱动电路。电路采用高速MOSFET作为开关器件驱动激光二极管SPLPL90-3,并利用LTspice仿真软件分析激光驱动电路中电源电压、储能电容和阻尼电阻对驱动脉冲的影响,最终选择最佳的电路参数。当电源电压为150 V,储能电容为1 nF,阻尼电阻为2Ω时,最终输出激光二极管的电流为39.7 A,脉冲宽度6 ns,上升沿3 ns,满足了大电流纳秒脉冲半导体激光器驱动电路的设计要求。