ES2198559T3 - Puente de conexion (fusible) separable e interrupcion de la linea (anti-fusible) conectable asi como procedimiento para la fabricacion y activacion de un fusible y de un anti-fusible. - Google Patents
Puente de conexion (fusible) separable e interrupcion de la linea (anti-fusible) conectable asi como procedimiento para la fabricacion y activacion de un fusible y de un anti-fusible.Info
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Abstract
LA INVENCION TRATA DE UN PUENTE DE UNION SEPARABLE (FUSE) CON UNA PISTA DE CONDUCTORES (1) ELECTRICAMENTE CONDUCTORA, QUE ESTA CONFIGURADA EN UN SUSTRATO (2, 2A) HECHO DE UN MATERIAL SEMICONDUCTOR DE UN PRIMER MODO DE CONDUCTIVIDAD, QUE ES CONTINUA EN EXTENSION LONGITUDINAL Y QUE MUESTRA EN TRANSVERSAL RESPECTO A LA EXTENSION LONGITUDINAL UN DETERMINADO ANCHO, MOSTRANDO UN SEGUNDO MODO DE CONDUCTIVIDAD OPUESTO AL PRIMER MODO DE CONDUCTIVIDAD, TENIENDO EL MATERIAL SEMICONDUCTOR DEL PRIMER MODO DE CONDUCTIVIDAD UNA CONCENTRACION TAL CON RESPECTO AL MATERIAL DE LA PISTA DE CONDUCTORES QUE, A UNA TEMPERATURA DE ACTIVACION PREDETERMINADA QUE ES MAYOR QUE LA TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO DEL PUENTE DE UNION (12, 13), TIENE LUGAR UNA INTERRUPCION POR TODO EL ANCHO (M) DE LA PISTA DE CONDUCTORES (1) DEBIDO A LA DIFUSION DEL MATERIAL SEMICONDUCTOR DEL PRIMER MODO DE CONDUCTIVIDAD Y/O DEL MATERIAL DE LA PISTA DE CONDUCTORES (1) DEL SEGUNDO MODO DE CONDUCTIVIDAD.
Description
Puente de conexión (fusible) separable e
interrupción de la línea (anti-fusible) conectable
así como procedimiento para la fabricación y activación de un
fusible y de un anti-fusible.
La invención se refiere a un puente de conexión
separable y a una interrupción de la línea conectable, así como a
un procedimiento para la producción y activación de un puente de
conexión separable y de una interrupción de la línea
conectable.
Se emplean disposiciones de fusibles en circuitos
integrados, para separar (fusible'') y restablecer de nuevo
("Anti-fusible") las conexiones conductoras de
electricidad después del proceso de fabricación propiamente dicho.
Las aplicaciones de tales disposiciones de fusible son muy
variadas. Así, por ejemplo, se utilizan fusibles para el corte, por
ejemplo, de circuitos analógicos. Además, se utilizan fusibles para
activar partes de circuitos redundantes y desconectar partes de
circuitos defectuosas, En las matrices lógicas programables (PLA)
se programan los enlaces lógicos a través de fusibles. En circuitos
críticos para la seguridad se impide a través de fusibles el acceso
a los modos de prueba del circuito para personas no autorizadas.
Los criterios esenciales para las disposiciones
de fusibles y anti-fusibles, respectivamente, son
la duración de vida útil y la fiabilidad, es decir, con qué
seguridad y durante cuanto tiempo conserva un fusible o bien un
anti-fusible los dos estados de
desconexión/conexión, y en particular independientemente de la
densidad de la corriente y de la temperatura. Otro criterio es el
gasto para la activación de disposiciones de fusible y
anti-fusible, respectivamente, por ejemplo durante
el ensayo de un fusible. Además, para aplicaciones críticas para la
seguridad es esencial la seguridad frente a la reprogramación y al
contacto externo.
Hasta ahora se han fabricado esencialmente las
disposiciones de fusible de metal, de polisilicio, o a partir de un
dieléctrico.
En las disposiciones de fusible mencionadas en
primer lugar, los fusibles fabricados a partir del material de los
planos de metalización (por ejemplo, AlSiCu)se utilizan muy
ampliamente para aplicaciones de corte y de seguridad. Según el
tipo de activación, se distingue entre fusibles láser y fusibles
eléctricos. En el caso de los fusibles láser, a través de la energía
de un láser impulsado (por ejemplo, neodimio
YAG-láser), se funde la banda metálica de la
disposición láser localmente, es decir, en una anchura típica de 2 a
aproximadamente 5 \mum y de esta manera se interrumpe. La
disposición de fusible láser posee el inconveniente de un
procesamiento general relativamente largo de la oblea con costes
elevados para el personal de ensayo con la unidad láser. Las
disposiciones de fusibles eléctricos, en cambio, se separan a través
de un impulso de corriente suficientemente alto. A elevadas
temperaturas de funcionamiento, en todas las disposiciones de
fusibles metálicos, existe el peligro de un nuevo crecimiento.
Además, los fusibles metálicos se pueden localizar de una manera
relativamente sencilla desde el exterior a través de medios
auxiliares ópticos y se pueden manipular a través de contacto
externo. Esto representa un inconveniente considerable sobre todo
en el caso de aplicaciones relevantes para la seguridad.
Los poli-fusibles que son
asociados a otra clase son realizados de la misma manera que los
fusibles metálicos como fusibles láser o fusibles eléctricos. Como
fusible eléctrico, el material conductor
poli-silicio presenta inconvenientes frente al
metal, puesto que debido al acoplamiento térmico relativamente
buenos con el substrato y la resistencia a la migración mejorada,
es más difícil la destrucción térmica y, por lo tanto, la
activación del fusible.
Los anti-fusibles, que se asocian
a una tercera clase, con un dieléctrico (por ejemplo, del material
SiN, ver M. T. Takagi, I. Yoshii, N. Ikeda, H. Yasuda, K. Hama,
Pros. IEDM 1993, páginas 31 a 34) o de un semiconductor de alta
impedancia (por ejemplo de silicio amorfo, ver K. E. Gordon, R. J.
Wong, Proc. IEDM 1993, páginas 27 a 30) como aislante destructible,
se emplean típicamente en matrices lógicas programables. Son
activados a través de tensiones suficientemente altas. Se mejora la
protección contra manipulación frente a los fusibles metálicos y
los polifusibles. Sin embargo, debido a las densidades de corriente
localmente altas en los anti-fusibles (conductores)
programables, persiste el peligro de la restauración del
aislamiento. Otro inconveniente esencial de tales
anti-fusibles es el elevado gasto de proceso para
las capas adicionales de aislamiento y de electrodos.
Se conoce, además, por el documento EP 655 783 A1
una disposición de anti-fusible con una región de
difusión dotada con P^{+} configurada en una
bandeja-N y con una banda de conductores de aluminio
asociada a la región de difusión. Esta disposición
anti-fusible se activa a través de la impulsión de
la banda de conductores con una corriente suficientemente grande,
de manera que se desplaza aluminio desde la banda de conductores
hacia abajo hasta la región de difusión, y se provoca una
conducción irreversible debido a la destrucción de la
transición-pn de la región de difusión. Esta
disposición anti-fusible representa en primer lugar
sólo una disposición anti-fusible que se puede
accionar en una sola dirección de la corriente, es decir, que actúa
como diodo conectado en la dirección de bloqueo. Por otro lado,
para la activación de la disposición anti- fusible es necesaria,
como en los fusibles metálicos usuales, una banda metálica, que se
puede localizar con relativa facilidad y se puede manipular a
través de contacto externo, de manera que un
anti-fusible de este tipo no se puede emplear
especialmente en aplicaciones relevantes para la seguridad. Por
último, con la disposición conocida a partir del documento EP 655
783 A1 no es posible, en principio, configurar fusibles.
La invención tiene el cometido de poner a
disposición una disposición de fusible y/o
anti-fusible fácil de fabricar y de activar, que se
puede aplicar en circuitos integrados relevantes para la
seguridad.
Este cometido se soluciona a través de un puente
de conexión separable (fusible) según la reivindicación 1, una
interrupción de la línea conectable (anti- fusible) según la
reivindicación 9 así como a través de un procedimiento para la
fabricación y activación de un fusible o
anti-fusible según las reivindicaciones 15 y
17.
La invención prevé la configuración de una nueva
clase o bien de un nuevo tipo de disposiciones de fusible y
anti-fusible, en los que, en lugar de una banda
metálica aplicada sobre el substrato y, por lo tanto, que se puede
reconocer sin más, está configurada una banda de difusión
conductora configurada dentro de la superficie del substrato de
semiconductores, que no se puede reconocer desde el exterior, que
se separa o bien se establece para la activación. El material
semiconductor del substrato representa un primer tipo de conducción,
mientras que el material de la conexión de difusión es de un
segundo tipo de conducción, que posee un signo opuesto al primer
tipo de conducción. En la descripción siguiente de las
disposiciones de fusible y anti-fusible,
respectivamente, el primer tipo de conducción puede estar designado
como p y el segundo tipo de conducción puede estar designado como
n, estando, sin embargo, dentro del alcance de la invención
intercambiar los dos tipos de conducción. Siguiendo el principio de
la invención, es posible configurar las disposiciones de fusible y
anti-fusible solamente con regiones de difusión
conductoras en un substrato de semiconductores; no son necesarias
bandas metálicas de ninguna clase. De esta manera, las
disposiciones de fusible y anti-fusible según la
invención no se pueden localizar desde el exterior, un contacto
exterior es extraordinariamente complicado y es imposible una
reprogramación, de manera que las disposiciones de fusible y
anti-fusible según la invención son excelentemente
adecuadas para circuitos de seguridad. Las disposiciones de fusible
y anti-fusible según la invención poseen una
fiabilidad inherente alta, puesto que el proceso de difusión a
realizar para la activación del fusible y del
anti-fusible, respectivamente, es irreversible
termodinámicamente, de manera que, en principio, no se puede
subsanar un fusible y anti-fusible, respectivamente,
una vez activado.
Para la activación de la disposición de fusible y
de anti-fusible, respectivamente, según la
invención se puede emplear con ventaja un rayo láser para el
calentamiento local de una sección de activación, con lo que se
lleva a cabo una interdifusión mutua, irreversible, de los agentes
de dotación n y p. Además de un calentamiento de la sección de
activación a través del empleo de un láser, en principio también es
posible un calentamiento por medio de un flujo de corriente a
través de la banda de difusión. De la misma manera son concebibles
otras variantes de calentamiento, por ejemplo en forma de un
calentamiento resistivo a través de meandros de resistencias
fabricados con preferencia de polisilicio, que pueden estar
integrados en la proximidad inmediata de la sección de activación y
pueden estar configurados sobre el substrato de semiconductores.
El puente de conexión (fusible) separable según
la invención posee una banda de difusión o de línea conductora de
electricidad, configurada en un substrato que está constituido por
material semiconductor de un primer tipo de conducción, que se
extiende continuamente en la extensión longitudinal y que presenta
una anchura predeterminada transversalmente a la extensión
longitudinal, de un segundo tipo de conducción, que es opuesto al
primer tipo de conducción, donde el material semiconductor del
primer tipo de conducción presenta una concentración tal frente al
material de la banda de conducción que, a una temperatura de
activación predeterminada, que es mayor que la temperatura de
funcionamiento del puente de conexión, se lleva a cabo sobre toda la
anchura de la banda de conducción una interrupción a través de
difusión de la substancia de dotación del material semiconductor
del primer tipo de conducción.
A este respecto, puede estar previsto que a la
banda de conducción esté asociada una región de difusión,
configurada en el substrato que está constituido por material
semiconductor, que está configurada a través de la dotación con una
substancia de dotación del primer tipo de conducción.
En una forma de realización preferida del puente
de conexión (fusible) según la invención, puede estar previsto que
la región de difusión, que está configurada a través de dotación
con la substancia de dotación, del primer tipo de conducción esté
configurada sobre ambos laterales de la banda de conducción del
segundo tipo de conducción, poseyendo una anchura menor con respecto
a las dimensiones de la región de difusión. A este respecto, está
previsto con ventaja que la banda de conducción del segundo tipo de
conducción esté configurada a través de dotación con un elemento de
dotación, cuya concentración es menor, en cuanto a la cantidad, que
la concentración de dotación de la substancia de dotación de la
región de difusión del primer tipo de conducción.
La interrupción de la línea
(anti-fusible) conectable según la invención
presenta una banda de difusión o bien de conducción conductora de
electricidad configurada en un substrato constituido por material
semiconductor, que está configurada a través de dotación con una
substancia de dotación, con segmentos de banda de conducción de un
primer tipo de conducción que forma un intersticio con una
distancia predeterminada en la extensión longitudinal, y con una
región de difusión, que llena al menos la región del intersticio de
los segmentos de banda de conducción, de un segundo tipo de
conducción opuesto al primer tipo de conducción, donde la substancia
de dotación de los segmentos de banda de conducción presenta una
concentración de dotación suficientemente alta con una constante de
difusión predeterminada con respecto al material semiconductor del
substrato, de manera que a una temperatura de activación
predeterminada, que es mayor que la temperatura de accionamiento de
la interrupción de la línea, se lleva a cabo una difusión de la
substancia de dotación de los segmentos de la banda de conducción
sobre toda la distancia del intersticio de la banda del conductor y
conduce a una conexión eléctrica de los dos segmentos de banda de
conducción.
En este caso, puede estar previsto que la región
de difusión del segundo tipo de conducción está configurada a
través de la dotación con un elemento de dotación, cuya
concentración de dotación es menor que la concentración de dotación
de la substancia de dotación de los segmentos de banda de
conducción del primer tipo de conducción.
La interrupción de la línea
(anti-fusible) según la invención se caracteriza
porque a través de los segmentos de la banda de conducción y la
región de difusión que rellena el intersticio de los segmentos de
la banda de conducción está configurada una sección de activación
con una transición p-n al menos duplicada. De esta
manera, el anti-fusible según la invención
representa un anti-fusible auténtico, bilateral, en
ambas direcciones de la corriente.
Para aplicaciones de seguridad es ventajoso el
hecho de que es prácticamente imposible un análisis y, por lo
tanto, apenas se puede realizar un establecimiento del contacto
desde el exterior del puente de conexión según la invención, que
permanece protegido a través de capas de pasivación. A este
respecto, puede estar previsto que al menos la sección de
activación, que está constituida por una parte de la banda de
conducción y por el material semiconductor y/o por la región de
difusión, esté cubierta con una capa de cobertura aislante
eléctricamente que está configurada sobre la superficie principal
del substrato y es transparente o al menos translúcida a la
radiación de una longitud de onda predeterminada para el
calentamiento local de la sección de activación. Los láseres de
fusibles típicos (por ejemplo neodimio YAG-láser)
atraviesan en gran medida sin obstáculos esta capa de cubierta
transparente o al menos translúcida,como por ejemplo de óxido o
Si_{3}N_{4} y depositan la energía de los rayos en gran medida
en silicio, por lo tanto en el material de la banda de difusión o
del substrato.
Como una ventaja adicional para aplicaciones de
seguridad, la invención posibilita incluso prever una disposición
del fusible y anti-fusible, respectivamente,
enterrada dentro del substrato de semiconductores, de manera que es
todavía más difícil una localización desde el exterior y un
establecimiento de contacto externo. A este respecto, está previsto
que la banda de difusión y de conducción esté dispuesta y
configurada, respectivamente, totalmente dentro del substrato que
está constituido por material semiconductor a una profundidad
predeterminada partiendo desde la superficie principal del
substrato.
Además, de una disposición lateral, con relación
a la superficie principal del substrato, del fusible y
anti-fusible, esta forma de realización de la
invención posibilita, por otra parte, una disposición vertical y
economizadora de espacio del fusible y
anti-fusible. A este respecto, está previsto que la
banda de conducción, que está configurada dentro del substrato, se
extienda en su extensión longitudinal transversalmente a la
superficie principal del substrato.
El procedimiento según la invención para la
producción y activación del puente de conexión separable (fusible)
descrito anteriormente comprende las siguientes etapas:
- -
- provisión de un substrato que está constituido por material semiconductor de un primer tipo de conducción,
- -
- configuración de una banda de conducción conductora de electricidad que se extiende continuamente en su extensión longitudinal, que presenta una anchura predeterminada transversalmente con respecto a la extensión longitudinal, de un segundo tipo de conducción opuesto al primer tipo de conducción en el substrato que está constituido por material semiconductor, y
- -
- calentamiento de una sección de activación, que comprende la banda de conducción y al menos una parte del material semiconductor del substrato, hasta una temperatura de activación predeterminada, que es mayor que la temperatura de funcionamiento del puente de conexión para la interrupción irreversible sobre toda la anchura de la banda de conducción a través de la difusión de la substancia de dotación del material semiconductor del primer tipo de conducción.
El procedimiento para la producción y activación
de una interrupción de la línea conectable
(anti-fusible) descrito anteriormente comprende las
siguientes etapas:
- -
- configuración de una banda de conducción conductora de electricidad a través de dotación con una substancia de dotación, con segmentos de banda de conducción de un primer tipo de conducción que forman un intersticio con una distancia predeterminada en la extensión longitudinal en un substrato que está constituido por material semiconductor de un segundo tipo de conducción opuesto al primer tipo de conducción, y
- -
- calentamiento de una sección de activación que comprende el intersticio de los segmentos de banda de conducción hasta una temperatura de activación predeterminada, que es mayor que la temperatura de funcionamiento de la interrupción de la línea, para la difusión irreversible de la substancia de dotación de los segmentos de banda de conducción sobre todo el intersticio de la banda de conducción.
En una forma de realización especialmente
preferida del procedimiento según la invención puede estar previsto
que para el calentamiento local de la sección de activación se
utilice la radiación con una longitud de onda predeterminada. En
este caso, puede ser ventajoso que para el calentamiento local de la
sección de activación se utilice la radiación de una fuente de luz
láser.
Además, es posible que para el calentamiento de
la sección de activación, la banda de conducción configurada a
través de dotación adecuada como banda de resistencia sea impulsada
con una corriente calefactora. Al como alternativa a ello, es
posible que para el calentamiento de la sección de activación se
utilice un elemento calefactor que está en contacto térmico con la
banda de conducción.
Otras características, ventajas y conveniencias
de la invención se deducen a partir de la descripción de ejemplos
de realización con la ayuda del dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra una vista esquemática de un
puente de conexión separable (fusible)según un ejemplo de
realización de la invención.
La figura 2 muestra una vista en planta superior
esquemática de la disposición de fusible según un ejemplo de
realización de acuerdo con la figura 1.
La figura 3 muestra una vista esquemática de un
puente de conexión separable (fusible) según otro ejemplo de
realización de la invención.
La figura 4 muestra una vista en planta superior
esquemática de la disposición de fusible según otro ejemplo de
realización según la figura 1.
La figura 5 muestra una vista esquemática de una
disposición de fusible por difusión vertical según otro ejemplo de
realización de la invención.
La figura 6 muestra una representación
esquemática de una disposición anti- fusible por difusión según un
ejemplo de realización de la invención.
La figura 7 muestra una vista en planta superior
esquemática de la disposición anti-fusible según el
ejemplo de realización de acuerdo con la figura 6.
La figura 8 muestra una representación
esquemática de una disposición anti- fusible por difusión vertical
según otro ejemplo de realización de la invención.
La figura 9 muestra una vista en planta superior
esquemática de un campo de cableado con disposiciones
anti-fusible por difusión según un ejemplo de
aplicación de la invención.
Las figuras 10AA y 10B muestran esquemas de
distribución de una puerta-NAND o puerta NOR
programables con disposiciones anti-fusible por
difusión según otro ejemplo de aplicación de la invención; y
Las figuras 11A y 11B muestran una vista en
planta superior esquemática de un ejemplo de diseño del ejemplo de
aplicación según las figuras 10A y 10B.
Las figuras 1 y 2 muestran una estructura básica
de una disposición de fusible por difusión lateral según un ejemplo
de realización de la invención con una banda de difusión plana
estrecha, con baja dotación de n, con una anchura m de
aproximadamente 0,5 a 1 \mum, que está rodeada por una región 2
grande con dotación p. La región 2 puede representar el substrato de
una oblea con el material de base silicio, que está predotado, a
través de dotación básica, por ejemplo con boro en una
concentración de aproximadamente 3 \cdot 10^{15} cm^{-3}. La
banda de difusión se fabrica a través de la implantación de
arsénico con una energía de 120 KeV y una dosis de aproximadamente
5,0 \cdot 10^{14} cm^{-2}. A tal fin se laquea de una manera
conocida en sí la superficie principal 31 del substrato con una
fotolaca con un espesor ejemplar de aproximadamente 1,5 \mum,
iluminada a través de una máscara adecuada y revelada. Después del
implante, se retira la fotolaca, por ejemplo, en un entorno de
plasma que contiene oxígeno. Al implante de la banda de difusión se
conecta una etapa de regeneración a una temperatura de
aproximadamente 900ºC y una duración de 20 min. A continuación se
puede separar sobre la superficie principal 31 una capa de cubierta
4 transparente o al menos translúcida para la radiación de una
longitud de onda predeterminada. Para la activación de los
segmentos de conexión separables o bien del fusible 5 se calienta
localmente una sección de activación 6 indicada a través de líneas
de trazos, por ejemplo a través de radiación de corta duración con
luz láser, de manera que en la región de la sección de activación 6
tiene lugar una interdifusión de agentes bonificadores n
procedentes de la banda de difusión y de agentes bonificadores p
procedentes de la región 2 dotada con p. En el caso de
concentración suficientemente alta de la dotación p de la región 2,
se vuelve la región de la sección de activación de alta impedancia o
bien se cambia la dotación, lo que conduce a la interrupción de la
banda de difusión dotada con n.
En las figuras 3 y 4 se representa una
disposición de fusible según otro ejemplo de realización de la
invención. Los números de referencia 1 y 3 a 6 designan en este
caso los mismos componentes que en el ejemplo de realización según
las figuras 1 y 2. Adicionalmente, a la banda de difusión están
asociadas a ambos lados regiones de difusión 7, 8 dotadas con
p^{+}, configuradas en el substrato que está constituido por
material semiconductor como silicio, las cuales están configuradas
a través de implante, por ejemplo de boro, con una energía de 20 KeV
y una dosis de aproximadamente 5,0 \cdot 10^{15} cm^{-2}, y
pueden poseer dimensiones s, t mayores, con relación a la
superficie principal 31 del substrato, con respecto a la anchura m
de la banda de fusión. Las dos regiones de difusión 7 y 8 están
dispuestas a una distancia r entre sí. Se pueden seleccionar las
siguientes dimensiones:
\hbox{m = 0,6 } \hbox{r = 1
\mu m,} s = 8 \mum, t = 10 \mum. Las regiones de
difusión 7, 8 están configuradas en una bandeja-p 9
en el substrato de silicio, que puede estar configurada después de
la estructuración con etapas habituales del proceso de
fotolitografía por medio de una máscara 10 e implante siguiente con
boro con una energía de aproximadamente 230 KeV y una dosis de
aproximadamente 1,0 \cdot 10^{13} cm^{-2}.
La figura 5 muestra otro ejemplo de realización
de una disposición de fusible 5 según la invención con dos puentes
de conexión 12 y 13 configurados adyacentes dentro del substrato o
bien de una bandeja-n 11 y verticalmente con
respecto a la superficie principal 31con bandas de difusión dotadas
con n 14. En este caso, dos regiones 15 y 16 dotadas con n están
conectadas entre sí por medio de canales 17 y 18 dotados con n más
finos, que se extienden verticales. Para el establecimiento del
contacto desde la superficie principal 31 están previstas dos
regiones de contacto dotadas con n^{+} y, por lo tanto, de baja
impedancia, las cuales son fabricadas a través de una etapa adecuada
del proceso de fotolitografía y de una etapa de implante adecuada.
Otra región de contacto 21 dotada con p^{+}, configurada en la
superficie principal 31, permite el establecimiento del contacto de
la región de difusión 22 dorada con p^{+} que está dispuesta
totalmente dentro del substrato o bien de la
bandeja-n 11. Para la activación de los puentes de
conexión 12 y 13 dispuestos verticalmente son adecuados los
procedimientos de calentamiento descritos ya en las disposiciones
laterales de fusibles de difusión.
Las figuras 6 y 7 muestran en vistas esquemáticas
la estructura básica de una disposición lateral de
anti-fusible de difusión según otro ejemplo de
realización de la invención. Una banda de difusión 23 profunda,
ancha, con preferencia con alta dotación de p^{+}, con dos
segmentos de banda de conducción 24 y 25 con anchuras de
aproximadamente 10 \mum y longitudes de aproximadamente 15
\mum, que están configurados a distancia entre sí y forman un
intersticio 26 de aproximadamente 1 a 1,2 \mum, está rodeada por
una región grande 27 con baja dotación de n, que está configurada
como bandeja-n 28 dentro del substrato que está
constituido por material semiconductor. El substrato posee como
material básico silicio con una dotación básica del tipo p con boro,
por ejemplo de 3 \cdot 10^{15} cm^{-3}.
La bandeja-n configurada aquí
puede estar configurada después de la estructuración con etapas
habituales del proceso de fotolitografía e implante siguiente con
fósforo con una energía de aproximadamente 460 KeV y una dosis de
aproximadamente 6,0 \cdot 10^{12} cm^{-2}, pudiendo estar
conectado opcionalmente a continuación un implante
Anti-Punch con arsénico con una energía de 320 KeV
y una dosis deaproximadamente 8,0 \cdot 10^{11} cm^{-2}. Los
segmentos 24 y 25 de la banda de conducción configurados dentro de
la bandeja-n 28 son iluminados y son revelados,
después de la estructuración con una etapa del proceso de
fotolitografía, en la que se aplica una fotolaca con un espesor de
aproximadamente 1,5 \mum, por medio de una máscara adecuada, a
través de la cual se lleva a cabo el implante siguiente con boro
con una energía de aproximadamente 20 KeV y una dosis de
aproximadamente 5,0 \cdot 10^{15} cm^{-2}. Después de la
eliminación de la máscara de fotolaca a través de desprendimiento
en un entorno de plasma que contiene oxígeno, se regeneran los
segmentos 24 y 25 de la banda de conducción a una temperatura de
aproximadamente 900ºC y una duración de aproximadamente 20 minutos.
Las dimensiones y concentraciones de la dotación de los segmentos
24 y 25 de la banda de conducción, del intersticio 26, y de la
región de difusión 27 circundante están seleccionados de tal manera
que a una temperatura de activación suficientemente alta, que es
mayor que la temperatura de funcionamiento normal de la
interrupción de la línea o bien de los otros circuitos integrados
configurados sobre el substrato, se lleva a cabo sobre toda la
distancia del intersticio 26 de los segmentos 24 y 25 de la banda de
conducción una difusión termodinámicamente irreversible de las
substancias de dotación de los segmentos 24, 25, 32, 33 de la banda
de conducción. A través de calentamiento local de la sección de
activación 30 hasta la temperatura de activación predeterminada, por
ejemplo por medio de un rayo láser dirigido sobre la sección de
activación 30, tiene lugar de esta manera una interdifusión mutua
de los agentes de bonificación n y p. Con una concentración
suficientemente alta de la dotación p^{+} se dota con p la sección
de activación 30 y, por lo tanto, el intersticio, lo que conduce a
una conexión eléctrica duradera de los dos segmentos 24 y 25 de la
banda de conducción dotados con p^{+}. De la misma manera que en
la disposición de fusible, este proceso es irreversible: la
disposición anti-fusible es igualmente difícil de
contactar. En oposición a la disposición de fusible según las
figuras 1 a 5, no es posible un calentamiento directo a través de
flujo de corriente eléctrica, sin embargo se pueden emplear
procedimientos de calentamiento indirecto, por ejemplo un
calentamiento resistivo a través de meandros de resistencias
adyacentes de polisilicio (no representados en detalle en las
figuras).
La figura 8 muestra otro ejemplo de realización
de la invención con una disposición anti-fusible de
difusión 31 dispuesta verticalmente con dos capas 32 y 33 con alta
dotación de p^{+}, que están aisladas entre sí por medio de una
capa fina 34 dotada con n. Las capas 32 y 33 dotadas con p^{+},
que forman los dos segmentos de la banda de conducción de la
disposición anti-fusible 31 con la capa 34 dotada
con n dispuesta en medio, que representa el intersticio 26 entre
los segmentos de la banda de conducción se pueden fabricar con
etapas de implante o con etapas de epitaxia.
La figura 9 muestra a modo de ejemplo para la
pluralidad de aplicaciones de las disposiciones de fusible y
anti-fusible, respectivamente, según la invención,
un campo de cableado con una pluralidad de grupos de conexión 35
configurados integrados, que se pueden conectar a través de los
anti-fusibles de difusión 36 representados
solamente de forma esquemática a través de la doble flecha. Se
representan a modo de ejemplo dos vías de cableado 37 y 38
posibles.
Las figuras 10A y 10B muestran otro ejemplo de
realización preferido en forma de una puerta-NAND
39 programable y de una puerta NOR 40 programable con disposiciones
anti-fusible de difusión a, b, c, d,e y f
representadas de forma esquemática a través de líneas de trazos.
Este ejemplo de realización es adecuado especialmente para
modificaciones posteriores del circuito de ensayo, en el que a
través de la activación de las disposiciones
anti-fusible a, b, c y d, e, f, respectivamente y
la conexión correspondiente de los transistores T o bien del
acoplamiento a una tensión de alimentación V_{DD} y una masa
V_{SS } se puede realizar una función NAND o NOR con entradas E1,
E2 y una salida Aus.
La figura 11A muestra en vista en planta superior
esquemática la representación de diseño de tales puertas NAND - NOR
programables 39 y 40, estando explicadas en la figura 11B los
símbolos de las capas individuales.
Claims (20)
1. Puente de conexión (5, 12, 13) que tiene una
banda de conducción conductora de electricidad (1, 14) configurada
en un substrato (2, 9) que está constituido por material
semiconductor de un primer tipo de conducción, la cual se extiende
completamente continua en su extensión longitudinal, presenta una
anchura predeterminada (m) transversal a su extensión longitudinal
y es de un segundo tipo de conducción opuesto al primer tipo de
conducción, donde el material semiconductor del primer tipo de
conducción presenta una concentración de dotación suficientemente
alta en comparación con el material de la banda de conducción, de
manera que a una temperatura de activación predeterminada, que es
mayor que la temperatura de accionamiento del puente de conexión, se
lleva a cabo una interrupción a través de toda la anchura (m) de la
banda de conducción a través de la difusión de la substancia de
dotación del material semiconductor del primer tipo de
conducción.
2. Puente de conexión según la reivindicación 1,
caracterizado porque a la banda de conducción está asignada
una región de difusión (7, 8) que está configurada en el substrato
constituido por material semiconductor y que está configurada a
través de la dotación con una substancia de dotación del primer
tipo de conducción.
3. Puente de conexión según la reivindicación 2,
caracterizado porque la región de difusión (7, 8), que está
configurada a través de dotación con la substancia de dotación, del
primer tipo de conducción está configurada sobre ambos laterales de
la banda de conducción del segundo tipo de conducción, poseyendo
una anchura menor (m) con respecto a las dimensiones de la región de
difusión (7, 8).
4. Puente de conexión según la reivindicación 2 ó
3, caracterizado porque la banda de conducción del segundo
tipo de conducción está configurada a través de la dotación con un
elemento de dotación, cuya concentración de dotación es menor, en
cuanto a la cantidad, que la concentración de dotación de la
substancia de dotación de la región de difusión (7, 8) del primer
tipo de conducción.
5. Puente de conexión según las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque una sección de activación (6),
que está constituida por una parte de la banda de conducción (1,
14) y el material semiconductor (2, 9) y/o la región de difusión
(7, 8) está cubierta con una capa (4) de cobertura aislante
eléctricamente que está configurada sobre una superficie principal
(31) del substrato y es transparente o al menos translúcida a la
radiación de una longitud de onda predeterminada para el
calentamiento local de la sección de activación (6).
6. Puente de conexión según las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque la banda de conducción (14) del
segundo tipo de conducción está dispuesta o configurada
completamente dentro del substrato constituido por material
semiconductor a una profundidad predeterminada a partir de la
superficie principal (31) del substrato.
7. Puente de conexión según la reivindicación 6,
caracterizado porque la banda de conducción
(14)configurada dentro del substrato se extiende en su
extensión de longitud, esencialmente transversal con respecto a la
superficie principal (31) del substrato.
8. Puente de conexión según las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque la banda de conducción está
configurada por medio de dotación adecuada como banda de
resistencia, que puede calentarse después de ser cargada por una
corriente eléctrica para la activación del puente de conexión.
9. Interrupción de la línea conectable
(antifusible) con una banda de conducción conductora de
electricidad (23) configurada en un substrato constituido por
material semiconductor, que está configurada a través de dotación
con una substancia de dotación, con segmentos de banda de
conducción (24, 25, 32, 33) de un primer tipo de conducción que
forma un intersticio (26) con una distancia predeterminada en la
extensión longitudinal, y con una región de difusión (28, 34), que
llena al menos la región del intersticio (26) de los segmentos de
banda de conducción (24, 25, 32, 33), de un segundo tipo de
conducción opuesto al primer tipo de conducción, donde la
substancia de dotación de los segmentos de banda de conducción
(24,25, 32, 33) presenta una concentración de dotación
suficientemente alta con una constante de difusión predeterminada
con respecto al material semiconductor del substrato (29), de
manera que a una temperatura de activación predeterminada, que es
mayor que la temperatura de accionamiento de la interrupción de la
línea, se lleva a cabo una difusión de la substancia de dotación de
los segmentos de la banda de conducción (24, 25, 32, 33) sobre toda
la distancia del intersticio (26) de la banda del conductor y
conduce a una conexión eléctrica de los dos segmentos de banda de
conducción (24, 25, 32, 33).
10. Interrupción de la línea según la
reivindicación 9, caracterizada porque la región de difusión
(28, 34) del segundo tipo de conducción está configurada a través
de la dotación con un elemento de dotación, cuya concentración de
dotación es menor que la concentración de dotación de la substancia
de dotación de los segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33)
del primer tipo de conducción.
11. Interrupción de la línea según la
reivindicación 10, caracterizada porque los segmentos de
banda de conducción (24, 25, 32, 33) y la región de difusión (28,
34) están cubiertos con una capa (4) de cobertura aislante
eléctricamente, que está configurada sobre una superficie principal
(31) del substrato (29) y es transparente y al menos translúcida a
la radiación de una longitud de onda predeterminada para el
calentamiento local de una sección de activación (30) que comprende
el intersticio.
12. Interrupción de la línea según la
reivindicación 11, caracterizada porque al menos parte de
los segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33) está
dispuesta o configurada dentro del substrato compuesto de material
semiconductor a una profundidad predeterminada a partir de la
superficie principal (31) del substrato.
13. Interrupción de la línea según la
reivindicación 12, caracterizada porque al menos la parte de
los segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33) que está
configurada dentro del substrato se extiende, en su extensión
longitudinal, esencialmente transversal con respecto a la superficie
principal (31) del substrato.
14. Puente de conexión e interrupción de la
línea, respectivamente, según las reivindicaciones 1 a 13,
caracterizado porque la banda de conducción (23) se
encuentra en contacto térmico con un elemento de calentamiento.
15. Procedimiento para la producción y activación
de un puente de conexión (5, 12, 13) de acuerdo con la
reivindicación 1, que tiene las etapas:
- -
- provisión de un substrato que está constituido por material semiconductor (2, 9) de un primer tipo de conducción,
- -
- configuración de una banda de conducción conductora de electricidad (1, 14) que se extiende continuamente en su extensión longitudinal, que presenta una anchura predeterminada (m) transversalmente con respecto a la extensión longitudinal, de un segundo tipo de conducción opuesto al primer tipo de conducción en el substrato que está constituido por material semiconductor, y
- -
- calentamiento de una sección de activación (6), que comprende la banda de conducción (1, 14) y al menos una parte del material semiconductor del substrato, hasta una temperatura de activación predeterminada, que es mayor que la temperatura de funcionamiento del puente de conexión (5, 12, 13) para la interrupción irreversible sobre toda la anchura de la banda de conducción a través de la difusión de la substancia de dotación del material semiconductor del primer tipo de conducción.
16. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado porque para el calentamiento
de la sección de activación (30) se aplica una corriente de
calentamiento a la banda de conducción configurada como banda de
resistencia a través de dotación adecuada.
17. Procedimiento para la producción y activación
de una interrupción de la línea conectable (antifusible) de acuerdo
con la reivindicación 9, con las etapas:
- -
- configuración de una banda de conducción conductora de electricidad (23) a través de dotación con una substancia de dotación, con segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33) de un primer tipo de conducción que forman un intersticio (26) con una distancia predeterminada en la extensión longitudinal en un substrato que está constituido por material semiconductor de un segundo tipo de conducción opuesto al primer tipo de conducción, y
- -
- calentamiento de una sección de activación (30) que comprende el intersticio (26) de los segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33) hasta una temperatura de activación predeterminada, que es mayor que la temperatura de funcionamiento de la interrupción de la línea, para la difusión irreversible de la substancia de dotación de los segmentos de banda de conducción (24, 25, 32, 33) sobre todo el intersticio (26) de la banda de conducción (23) y para la conexión eléctrica permanente de los segmentos de banda de conducción.
18. Procedimiento según las reivindicaciones 15 a
17, caracterizado porque para el calentamiento local de la
sección de activación (30) se utiliza la radiación con una longitud
de onda predeterminada.
19. Procedimiento según la reivindicación 18,
caracterizado porque para el calentamiento local de la
sección de activación (30) se utiliza la radiación de una fuente de
luz láser.
20. Procedimiento según las reivindicaciones 15
a 19, caracterizado porque para el calentamiento de la
sección de activación (30) se utiliza un elemento de calentamiento
en contacto térmico con la banda de conducción.
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