[发明专利]具有MOSFET熔丝元件的集成电路

说明书

技术领域

本发明大体上涉及集成电路，且更特定来说涉及对具有金属氧化物半导体(MOS)熔丝的一次性可编程逻辑存储器单元进行编程。

背景技术

许多集成电路(IC)由在半导体衬底的单一芯片上的数百万的互连装置(例如晶体管、电阻器、电容器和二极管)构成。一般希望IC尽可能快地操作且消耗尽可能少的功率。半导体IC常包含一种或一种以上类型的存储器，例如CMOS存储器、反熔丝存储器和电熔丝(efuse)存储器。

在IC中一次性可编程(OTP)存储器元件用以提供非易失性存储器(NVM)。NVM中的数据在IC关闭时也不丢失。NVM允许IC制造商(例如)在IC上存储批号和安全数据，且在许多其它应用中有用。一种类型的NVM通常称为电熔丝(E-fuse)。

通常通过在一般称为阳极和阴极的两个垫之间使用传导材料(金属、多晶硅等等)的条带(通常也称为“链”)将电熔丝集成到半导体IC中。将熔丝电流(IFUSE)施加于电熔丝破坏了所述链，因此改变电熔丝的电阻。这通常称为对电熔丝进行“编程”。可使用电子存储器技术中常见的感测电路来读取熔丝状态(即，其是否已经编程)。

图1是电熔丝100的平面图。电熔丝100具有位于阳极104与阴极106之间的熔丝链102。阳极、熔丝链和阴极通常为完全形成于相对厚的场氧化物或隔离氧化物上的多晶硅和硅化多晶硅。触点(未图示)提供到阳极和阴极的电端子。熔丝链具有相对小的横截面，其导致在编程期间对链的焦耳加热从而将电熔丝转换为高阻态。术语“阳极”和“阴极”用于方便论述的目的。电熔丝的端子是作为阳极还是作为阴极操作取决于如何施加编程电流。

可通过物理布局来促进对电熔丝的编程。举例来说，阴极106大于熔丝链102，此在编程期间在熔丝链中产生局部焦耳加热。

在编程期间，受控电平的电流在指定时期中流过熔丝链。由于电流集聚(current crowding)和热耗散差异，编程电流对熔丝链的加热比对邻近区域的加热更多，从而产生温度梯度。温度梯度和载流子通量造成电迁移和应力迁移的发生，且驱动材料(例如，硅化物、掺杂剂和多晶硅)远离熔丝链。

编程大体上将电熔丝从原始电阻转换为经编程电阻。希望经编程电阻比原始电阻高得多(通常高许多数量级)以允许使用感测电路可靠地读取电熔丝。第一逻辑状态(例如，逻辑“0”)通常指派给未经编程的低电阻(通常约200欧)熔丝状态，且第二逻辑状态(例如，逻辑“1”)指派给经编程的高电阻(通常大于100,000欧)熔丝状态。电阻的改变由感测电路感测(读取)以产生数据位。

电熔丝元件由于其简单性、低制造成本且容易使用常规CMOS制造技术集成到CMOS IC中而尤其有用。然而，可发生例如失控的编程(即，过编程或欠编程)或对邻近结构的物理损坏等的不合意问题，从而导致附近FET中的泄漏电流。因为针对一种设计几何形状的编程条件对于另一设计几何形状可能不是最佳的，所以当IC缩放到较小设计几何形状(节点间距)时会出现其它问题，从而不合意地减少编程成品率或增加编程时间。希望提供克服现有技术的问题的电熔丝技术。

发明内容

MOS熔丝的至少一个MOS参数经特征化以提供至少一个参考MOS参数值。随后，通过将编程信号施加于熔丝端子，以使得编程电流流过熔丝链来对所述MOS熔丝进行编程。测量熔丝电阻以提供与第一逻辑值相关联的测得熔丝电阻。测量所述经编程MOS熔丝的MOS参数以提供测得MOS参数值。将测得MOS参数值与所述参考MOS参数值进行比较，以确定所述MOS熔丝的第二逻辑值，且基于所述比较输出位值。

附图说明

图1是现有技术电熔丝的平面图。

图2A是根据实施例的MOS熔丝的平面图。

图2B是沿着剖面线A-A截取的图2A的MOS熔丝的横截面。

图2C是沿着剖面线B-B截取的图2A的MOS熔丝的横截面。

图3是根据实施例的MOS熔丝的符号。

图4是根据实施例的用于感测MOS熔丝的逻辑状态的感测电路的图。

图5是根据实施例的操作MOS熔丝的方法的流程图。

图6是根据实施例的FPGA的平面图。

具体实施方式

图2A是根据实施例的MOS熔丝200的平面图。MOS熔丝200包含在阳极204与阴极206之间延伸的熔丝链202。熔丝链202延伸越过半导体材料(例如，硅)的作用区208，与界定于厚氧化物上的常规电熔丝不同。