JP2012532451A - 低電力多重状態電子ヒューズ(eヒューズ)をプログラミング及び再プログラミングするための回路構造体及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 eヒューズのプログラミング/再プログラミング回路の実施形態を開示する。一実施形態において、eヒューズ(150)は、長い低原子拡散抵抗導体層(120)の同じ端部に両側(121、122)上に配置された2つの短い高原子拡散抵抗導体層(110、130)を有する。電圧源(170)を用いて端子(第1の端子=170/161/110、第2の端子=170/162/130、第3の端子=170/163/導体層120の近位端123、及び第4の端子=170/164/導電層120の遠位端124)に印加する電圧の極性及び随意的に大きさを変化させて、長い導体層内の電子の2方向の流れを制御し、これにより長い導体層と短い導体層との界面(125、126)における開路及び/又は短絡の形成を制御する。このような開路及び/又は短絡の形成を用いて異なるプログラミング状態(11、01、10、00)を実現することができる。他の回路構造体の実施形態は、さらに多くのプログラミング状態を可能にするように、付加的な導体層及び付加的な端子を有するeヒューズ(650)を組み込む。さらに、関連したeヒューズのプログラミング及び再プログラミング方法の実施形態を開示する。
【選択図】 図1
Description
100、600:回路構造体
110、610:第1の導体層
120、620:第2の導体層
121、122:第2の導体層の両側
123、613、633:近位端
124,614、634:遠位端
125、126、635、636:界面
130、630:第3の導体層
150、650:eヒューズ
161、162、163、164、661、662、663、664、665:電気接続(端子)
170、670:電圧源
180、680:コントローラ
201、403、501、503:開路(ボイド)
640:第4の導体層
Claims (20)
- 第1の導体層と、
前記第1の導体層上の第2の導体層と、
前記第2の導体層上の第3の導体層と、
を含むヒューズであって、前記第1の導体層及び前記第3の導体層の各々は前記第2の導体層に比べて比較的高い原子拡散抵抗を有する、ヒューズと、
電圧源と、
前記電圧源と前記第1の導体層との間、前記電圧源と前記第2の導体層の両端との間、及び前記電圧源と前記第3の導体層との間の電気接続であって、前記電圧源は選択的に制御可能であり、前記電気接続のうちの選択されたものにおける電圧極性を変化させて、前記第2の導体層内の電子の2方向の流れを選択的に制御し、それにより前記第1の導体層及び前記第3の導体層との界面における前記第2の導体層内での非破壊的な開路及び短絡のいずれかの形成を選択的に制御することができる、電気接続と、
を含む回路構造体。 - 前記第2の導体層は近位端と、前記近位端とは反対側の遠位端とを有し、前記第1の導体層及び前記第3の導体層の各々は、前記第2の導体層に比べて短く、さらに前記第2の導体層の前記近位端の両側上にこれに隣接して配置される、請求項1に記載の回路構造体。
- 前記電圧源はさらに、前記電気接続のうちの選択されたものにおける電圧の大きさを変化させることができるように選択的に制御可能である、請求項1に記載の回路構造体。
- 前記電圧源は、負電圧を前記第3の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して、前記第3の導体層との界面に開路を生成し、
前記電圧源はさらに、負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加して前記開路を充填し、前記第3の導体層との前記界面に短絡を再生成する、請求項2に記載の回路構造体。 - 前記電圧源は、負電圧を前記第1の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記第1の導体層との界面に開路を生成し、
前記電圧源はさらに、負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加して前記開路を充填し、前記第1の導体層との前記界面に短絡を再生成する、請求項2に記載の回路構造体。 - 前記電圧源は、負電圧を前記第1の導体層及び前記第3の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記界面に開路を生成し、
前記電圧源はさらに、負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加して前記回路を充填し、前記界面に短絡を再生成する、請求項2に記載の回路構造体。 - 前記第2の導体層は銅及びアルミニウムのいずれかを含む、請求項1に記載の回路構造体。
- 前記第1の導体層及び前記第3の導体層の各々は導電性拡散障壁材料を含む、請求項1に記載の回路構造体。
- 前記導電性拡散障壁材料は、コバルト、クロム、ルテニウム、タンタル、窒化タンタル、酸化インジウム、タングステン、窒化タングステン、チタン及び窒化チタンのうちのいずれかを含む、請求項8に記載の回路構造体。
- 第1の導体層と、
前記第1の導体層の上の第2の導体層と、
前記第2の導体層の上の第3の導体層と、
前記第3の導体層の上の第4の導体層と、
を含むヒューズであって、前記第2の導体層及び前記第4の導体層の各々は前記第1の導体層及び前記第3の導体層に比べて比較的高い原子拡散抵抗を有する、ヒューズと、
電圧源と、
前記電圧源と前記第1の導体層の両端との間、前記電圧源と前記第3の導体層の両端との間、及び前記電圧源と前記第4の導体層との間の電気接続であって、前記電圧源は選択的に制御可能であり、前記電気接続における電圧極性を変化させて前記第1の導体層及び前記第3の導体層内の電子の2方向の流れを選択的に制御し、それにより前記第2の導体層との界面における前記第1の導体層内、並びに、前記第2の導体層及び前記第4の導体層との界面における前記第3の導体層内での非破壊的な開路及び短絡のいずれかの形成を選択的に制御することができる、電気接続と、
を含む回路構造体。 - 前記第2の導体層及び前記第4の導体層の各々は、前記第1の導体層及び前記第3の導体層に比べて短い、請求項10に記載の回路構造体。
- 前記電圧源はさらに、前記電気接続のうちの選択されたものにおける電圧の大きさを変化させることができるように選択的に制御可能である、請求項10に記載の回路構造体。
- 前記第1の導体層及び前記第3の導体層の各々は銅及びアルミニウムのいずれかを含む、請求項10に記載の回路構造体。
- 前記第2の導体層及び前記第4の導体層の各々は導電性拡散障壁材料を含む、請求項10に記載の回路構造体。
- 前記導電性拡散障壁材料は、コバルト、クロム、ルテニウム、タンタル、窒化タンタル、酸化インジウム、タングステン、窒化タングステン、チタン及び窒化チタンのうちのいずれかを含む、請求項14に記載の回路構造体。
- ヒューズのプログラミング及び再プログラミング方法であって、
第1の導体層と、前記第1の導体層上の第2の導体層と、前記第2の導体層上の第3の導体層とを含むヒューズを準備することであって、前記第1の導体層及び前記第3の導体層の各々は前記第2の導体層に比べて比較的高い原子拡散抵抗を有し、前記第2の導体層は近位端と、前記近位端とは反対側の遠位端とを有し、前記第1の導体層及び前記第3の導体層は前記第2の導体層に比べて短く、かつ、前記第2の導体層の前記近位端の両側上にこれに隣接して配置される、準備することと、
電圧源と前記第1の導体層との間、前記電圧源と前記第2の導体層の両端との間、及び前記電圧源と前記第3の導体層との間に電気接続を形成することと、
前記電圧源を選択的に制御して前記電気接続における電圧極性を変化させ、前記第2の導体層内の電子の2方向の流れを選択的に制御し、それにより前記第1の導体層及び前記第3の導体層との界面における前記第2の導体層内での非破壊的な開路及び短絡のいずれかの形成を選択的に制御することによって、プログラミング及び再プログラミング・プロセスを実行することと、
を含む方法。 - 前記プログラミング及び再プログラミング・プロセスを実行することは、
負電圧を前記第3の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記第3の導体層との界面に開路を生成することによって、第1のプログラミング・プロセスを実行することと、
正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加し、同時に負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記開路を充填し、前記第3の導体層との前記界面に短絡を生成することによって、第2のプログラミング・プロセスを実行することと、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記プログラミング及び再プログラミング・プロセスを実行することは、
負電圧を前記第1の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記第1の導体層との界面に開路を生成することによって、第1のプログラミング・プロセスを実行することと、
負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加して前記開路を充填し、前記第1の導体層との前記界面に短絡を生成することによって、第2のプログラミング・プロセスを実行することと、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - 前記プログラミング及び前記再プログラミング・プロセスを実行することは、
負電圧を前記第1の導体層及び前記第3の導体層に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加して前記界面に前記開路を生成することによって、第1のプログラミング・プロセスを実行することと、
負電圧を前記第2の導体層の前記遠位端に印加し、同時に正電圧を前記第2の導体層の前記近位端に印加して前記開路を充填し、前記界面に前記短絡を生成することによって、第2のプログラミング・プロセスを実行することと、
をさらに含む、請求項16に記載の方法。 - ヒューズのプログラミング及び再プログラミング方法であって、
第1の導体層と、前記第1の導体層の上の第2の導体層と、前記第2の導体層の上の第3の導体層と、前記第3の導体層の上の第4の導体層とを含むヒューズを準備することであって、前記第2の導体層及び前記第4の導体層の各々は前記第1の導体層及び前記第3の導体層に比べて比較的高い原子拡散抵抗を有する、準備することと、
電圧源と前記第1の導体層の両端との間、前記電圧源と前記第3の導体層の両端との間、及び前記電圧源と前記第4の導体層との間に電気接続を形成することと、
前記電圧源を選択的に制御して前記電気接続における電圧極性を変化させ、前記第1の導体層及び前記第3の導体層内の電子の2方向の流れを選択的に制御し、それにより前記第2の導体層との界面における前記第1の導体層内、並びに、前記第2の導体層及び前記第4の導体層との界面における前記第3の導体層内での非破壊的な開路及び短絡のいずれかの形成を選択的に制御することによって、プログラミング及び再プログラミング・プロセスを実行することと、
を含む方法。
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