Роз’єднуваний з’єднувальний місток (перемичка) і з’єднуваний переривник з’єднання (антиперемичка), а також спосіб виготовлення та активізації перемички та антиперемички
Номер патенту: 50755
Опубліковано: 15.11.2002
Автори: Віннерл Йозеф, Поккрандт Вольфганг, Цеттлер Томас, Георгакос Георг
Формула / Реферат
1. Роз'єднуваний з'єднувальний місток (плавка перемичка) з утвореною в підкладці з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності електропровідною, нерозривною в поздовжньому напрямку провідною доріжкою другого типу провідності, за знаком протилежного першому типу провідності, що має задану ширину (m) у напрямку, перпендикулярному до поздовжнього, причому напівпровідниковий матеріал першого типу провідності має достатньо високу концентрацію порівняно з матеріалом провідної доріжки, що під впливом заданої температури активізації, вищої за робочу температуру перемички, вздовж усієї ширини (m) провідної доріжки утворює розрив внаслідок дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки другого типу провідності.
2. Перемичка за п. 1, яка відрізняється тим, що провідній доріжці відповідає дифузійна область (7, 8), розташована в підкладці з напівпровідникового матеріалу, утворена способом легування домішкою першого типу провідності.
3. Перемичка за п. 2, яка відрізняється тим, що з обох боків провідної доріжки другого типу провідності розташована дифузійна область (7, 8) першого типу провідності, утворена способом легування домішкою першого типу провідності, причому ширина провідної доріжки (m) менша, ніж розміри дифузійної області (7, 8).
4. Перемичка за будь-яким з пп. 1 - 3, яка відрізняється тим, що провідна доріжка другого типу провідності утворена способом легування домішкою, концентрація якої відносно низька у порівнянні з концентрацією матеріалу легуючої домішки дифузійної області (7, 8) першого типу провідності.
5. Перемичка за будь-яким з пп. 1 - 4, яка відрізняється тим, що зона активізації (30), що складається з однієї частини провідної доріжки і напівпровідникового матеріалу та/або дифузійної області (7, 8), покрита електроізолюючим, прозорим для променів заданої довжини хвилі або щонайменше просвічуваним ними для локального нагріву зони активізації (30) покривним шаром (4), утвореним на основній поверхні (31) підкладки.
6. Перемичка за будь-яким з пп. 1 - 5, яка відрізняється тим, що провідна доріжка (14) другого типу провідності повністю розташована або утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу на заданій відстані від основної поверхні (31) підкладки.
7. Перемичка за п. 6, яка відрізняється тим, що провідна доріжка (14) другого типу провідності, утворена всередині підкладки, в поздовжньому напрямку в основному проходить перпендикулярно до основної поверхні (31) підкладки.
8. Перемичка за будь-яким з пп. 1 - 7, яка відрізняється тим, що провідна доріжка шляхом належного легування сформована у вигляді резистивної доріжки, яку можна нагрівати для активізації перемички, пропускаючи електричний струм.
9. З'єднуваний переривник з'єднання (антиперемичка) з електропровідною провідною доріжкою (23), утвореною в підкладці з напівпровідникового матеріалу шляхом легування домішкою з розривом (26) в поздовжньому напрямку, з частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності, між якими утворюється задана відстань, а також щонайменше заповнюючою область розриву (26) між частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) дифузійною областю (28) другого типу провідності, протилежного першому типу провідності, причому матеріал легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) при заданому коефіцієнті дифузії має таку достатньо високу концентрацію у порівнянні з напівпровідниковим матеріалом підкладки (29), що під дією заданої температури активізації, вищої за робочу температуру антиперемички, вздовж усього розриву (26) провідної доріжки відбувається дифузія матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33).
10. Антиперемичка за п. 9, яка відрізняється тим, що дифузійна область (28) другого типу провідності утворена способом легування домішкою, концентрація якої є меншою у порівнянні з концентрацією матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності.
11. Антиперемичка за п. 9 або 10, яка відрізняється тим, що з частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) та дифузійної області (28), що заповнює розрив (26) частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33), утворюється зона активізації (30) з щонайменше двократним p-n-переходом.
12. Антиперемичка за п. 11, яка відрізняється тим, що частини провідної доріжки (24, 25, 32, 33) та дифузійна область (28) покриті електроізолюючим, прозорим для променів заданої довжини хвилі або щонайменше просвічуваним ними для локального нагрівання зони активізації (30) покривним шаром (4), розташованим на основній поверхні (31) підкладки (29).
13. Антиперемичка за п. 12, яка відрізняється тим, що щонайменше одна частина провідної доріжки (24, 25, 32, 33) розташована або утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу на заданій відстані від основної поверхні (31) підкладки.
14. Антиперемичка за п. 11, яка відрізняється тим, що щонайменше одна частина провідної доріжки (24, 25, 32, 33), утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу, в поздовжньому напрямку в основному розташована перпендикулярно до основної поверхні (31) підкладки.
15. Перемичка або антиперемичка за будь-яким з пп. 1 - 14, яка відрізняється тим, що провідна доріжка (23) знаходиться у тепловому контакті з нагрівальним елементом.
16. Спосіб утворення та активізації роз'єднуваного з'єднувального містка (перемички), що складається з таких етапів:
- утворення підкладки з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності;
- формування електропровідної, нерозривної у напрямку, перпендикулярному до поздовжнього, провідної доріжки другого, протилежного першому, типу провідності, яка має задану ширину у напрямку, перпендикулярному поздовжньому, в підкладці з напівпровідникового матеріалу, та
- нагрівання зони активізації (30), яка охоплює провідну доріжку і щонайменше одну частину напівпровідникового матеріалу підкладки, до заданої температури активізації, вищої за робочу температуру перемички (1, 12, 13), для необоротного розриву вздовж усієї ширини провідної доріжки внаслідок дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки.
17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що для нагрівання зони активізації (30) через провідну доріжку, утворену способом належного легування у вигляді резистивної доріжки, пропускають нагрівальний струм.
18. Спосіб виготовлення та активізації з'єднуваного переривника з'єднання (антиперемички), що складається з таких етапів:
- формування електропровідної доріжки (23) шляхом легування домішкою з частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності, задана відстань між якими утворює розрив у поздовжньому напрямку (26) між ними, в підкладці з напівпровідникового матеріалу другого, протилежного першому, типу провідності, та
- нагрівання зони активізації (30), що охоплює розрив (26) між частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33), до заданої температури активізації, вищої за робочу температуру антиперемички, для необоротної дифузії матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) вздовж всього розриву (26) провідної доріжки (23).
19. Спосіб за будь-яким з пп. 16 - 18, який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (30) застосовують промені заданої довжини хвилі.
20. Спосіб за п. 19, який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (30) застосовують випромінювання лазера.
21. Спосіб за будь-яким з пп. 16 - 20, який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (30) застосовують нагрівальний елемент, що знаходиться у тепловому контакті з провідною доріжкою.
Текст
1 Роз'єднуваний з'єднувальний місток (плавка перемичка) з утвореною в підкладці з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності електропровідною, нерозривною в поздовжньому напрямку провідною доріжкою другого типу провідності, за знаком протилежного першому типу провідності, що має задану ширину (т) у напрямку, перпендикулярному до поздовжнього, причому напівпровідниковий матеріал першого типу провідності має достатньо високу концентрацію порівняно з матеріалом провідної доріжки, що під впливом заданої температури активізації, вищої за робочу температуру перемички, вздовж усієї ширини (т) провідної доріжки утворює розрив внаслідок дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки другого типу провідності 2 Перемичка за п 1, яка відрізняється тим, що провідній доріжці відповідає дифузійна область (7, 8), розташована в підкладці з напівпровідникового матеріалу, утворена способом легування домішкою першого типу провідності 3 Перемичка за п 2, яка відрізняється тим, що з обох боків провідної доріжки другого типу провідності розташована дифузійна область (7, 8) першого типу провідності, утворена способом легування домішкою першого типу провідності, причому ширина провідної доріжки (т) менша, ніж розміри дифузійної області (7, 8) 4 Перемичка за будь-яким з пп 1 - 3 , яка відрізняється тим, що провідна доріжка другого типу провідності утворена способом легування домішкою, концентрація якої відносно низька у порівнян ні з концентрацією матеріалу легуючої домішки дифузійної області (7, 8) першого типу провідності 5 Перемичка за будь-яким з пп 1 - 4 , яка відрізняється тим, що зона активізації (ЗО), що складається з однієї частини провідної доріжки і напівпровідникового матеріалу та/або дифузійної області (7, 8), покрита електроізолюючим, прозорим для променів заданої довжини хвилі або щонайменше просвічуваним ними для локального нагріву зони активізації (ЗО) покривним шаром (4), утвореним на основній поверхні (31) підкладки 6 Перемичка за будь-яким з пп 1-5, яка відрізняється тим, що провідна доріжка (14) другого типу провідності повністю розташована або утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу на заданій відстані від основної поверхні (31) підкладки 7 Перемичка за п 6, яка відрізняється тим, що провідна доріжка (14) другого типу провідності, утворена всередині підкладки, в поздовжньому напрямку в основному проходить перпендикулярно до основної поверхні (31) підкладки 8 Перемичка за будь-яким з пп 1 - 7 , яка відрізняється тим, що провідна доріжка шляхом належного легування сформована у вигляді резистивної доріжки, яку можна нагрівати для активізації перемички, пропускаючи електричний струм 9 З'єднуваний переривник з'єднання (антиперемичка) з електропровідною провідною доріжкою (23), утвореною в підкладці з напівпровідникового матеріалу шляхом легування домішкою з розривом (26) в поздовжньому напрямку, з частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності, між якими утворюється задана відстань, а також щонайменше заповнюючою область розриву (26) між частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) дифузійною областю (28) другого типу провідності, протилежного першому типу провідності, причому матеріал легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) при заданому коефіцієнті дифузії має таку достатньо високу концентрацію у порівнянні з напівпровідниковим матеріалом підкладки (29), що під дією заданої температури активізації, вищої за робочу температуру антиперемички, вздовж усього розриву (26) провідної доріжки відбувається О ю ю 1^ о ю 50755 дифузія матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) 10 Антиперемичка за п 9, яка відрізняється тим, що дифузійна область (28) другого типу провідності утворена способом легування домішкою, концентрація якої є меншою у порівнянні з концентрацією матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності 11 Антиперемичка за п 9 або 10, яка відрізняється тим, що з частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) та дифузійної області (28), що заповнює розрив (26) частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33), утворюється зона активізації (ЗО) з щонайменше двократним р-п-переходом 12 Антиперемичка за п 11, яка відрізняється тим, що частини провідної доріжки (24, 25, 32, 33) та дифузійна область (28) покриті електроізолюючим, прозорим для променів заданої довжини хвилі або щонайменше просвічуваним ними для локального нагрівання зони активізації (ЗО) покривним шаром (4), розташованим на основній поверхні (31) підкладки (29) 13 Антиперемичка за п 12, яка відрізняється тим, що щонайменше одна частина провідної доріжки (24, 25, 32, 33) розташована або утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу на заданій відстані від основної поверхні (31) підкладки 14 Антиперемичка за п 11, яка відрізняється тим, що щонайменше одна частина провідної доріжки (24, 25, 32, 33), утворена всередині підкладки з напівпровідникового матеріалу, в поздовжньому напрямку в основному розташована перпендикулярно до основної поверхні (31) підкладки 15 Перемичка або антиперемичка за будь-яким з пп 1 - 1 4 , яка відрізняється тим, що провідна доріжка (23) знаходиться у тепловому контакті з нагрівальним елементом 16 Спосіб утворення та активізації роз'єднуваного з'єднувального містка (перемички), що складається з таких етапів - утворення підкладки з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності, - формування електропровідної, нерозривної у напрямку, перпендикулярному до поздовжнього, провідної доріжки другого, протилежного першому, типу провідності, яка має задану ширину у напрямку, перпендикулярному поздовжньому, в підкладці з напівпровідникового матеріалу, та - нагрівання зони активізації (ЗО), яка охоплює провідну доріжку і щонайменше одну частину напівпровідникового матеріалу підкладки, до заданої температури активізації, вищої за робочу температуру перемички (1, 12, 13), для необоротного розриву вздовж усієї ширини провідної доріжки внаслідок дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки 17 Спосіб за п 16, який відрізняється тим, що для нагрівання зони активізації (ЗО) через провідну доріжку, утворену способом належного легування у вигляді резистивної доріжки, пропускають нагрівальний струм 18 Спосіб виготовлення та активізації з'єднуваного переривника з'єднання (антиперемички), що складається з таких етапів - формування електропровідної доріжки (23) шляхом легування домішкою з частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33) першого типу провідності, задана відстань між якими утворює розрив у поздовжньому напрямку (26) між ними, в підкладці з напівпровідникового матеріалу другого, протилежного першому, типу провідності, та - нагрівання зони активізації (ЗО), що охоплює розрив (26) між частинами провідної доріжки (24, 25, 32, 33), до заданої температури активізації, вищої за робочу температуру антиперемички, для необоротної дифузії матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки (24, 25, 32, 33) вздовж всього розриву (26) провідної доріжки (23) 19 Спосіб за будь-яким з пп 1 6 - 1 8 , який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (ЗО) застосовують промені заданої довжини хвилі 20 Спосіб за п 19, який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (ЗО) застосовують випромінювання лазера 21 Спосіб за будь-яким з пп 16 - 20, який відрізняється тим, що для локального нагрівання зони активізації (ЗО) застосовують нагрівальний елемент, що знаходиться у тепловому контакті з провідною доріжкою Винахід стосується роз'єднуваного з'єднувального містка і з'єднуваного переривача з'єднання, а також способу виготовлення та активізації роз'єднуваного з'єднувального містка і з'єднуваного переривача з'єднання Плавкі перемички застосовуються в інтегральних схемах для того, щоб після власне виготовлення мікросхем роз'єднувати електропровідні з'єднання (плавка перемичка) або знов утворювати з'єднання (антиперемичка) Застосування таких плавких перемичок може бути різноманітним Так, плавкі перемички можуть бути застосовані для підстройки, наприклад, аналогових схем Крім то го, плавкі перемички застосовуються для активізації резервних схемних елементів і від'єднання несправних В програмованих логічних матрицях за допомогою плавких перемичок програмуються ЛОГІЧНІ зв'язки В критичних щодо надійності схемах за допомогою плавких перемичок обмежується доступ некомпетентних осіб до режиму тестування схем Важливим критерієм для плавких перемичок або антиперемичок є термін служби і надійність, тобто, наскільки надійно і протягом якого часу перемичка чи антиперемичка зберігає обидва стани "ввімкнено/вимкнено", причому незалежно від 50755 ЩІЛЬНОСТІ струму і температури Іншим критерієм є витрати на активізацію перемички чи антиперемички, наприклад, при тестуванні перемички Крім того, у галузях застосування, в яких особливо важливим є захист від несанкціонованого доступу, суттєве значення має запобігання можливості перепрограмування і утворення контактів із ЗОВНІШНІМИ елементами Досі плавкі перемички виготовляли, в основному, з металу, полікремнію або діелектрика У першому наведеному варіанті виконання плавких перемичок металеві перемички (наприклад, з AISiCu) у вигляді металізованих поверхонь широко застосовуються для підстройки та у запобіжних пристроях У залежності від способу активізації розрізняють лазерні та електричні плавкі перемички В разі лазерних плавких перемичок за допомогою енергії імпульсного лазера (наприклад, лазера на неодим-алюмоітрієвому гранаті) плавка перемичка, виконана у вигляді металевою доріжки з типовою шириною від 2 до 5мкм, розплавляється і, таким чином, розриває контакт Недоліком лазерних плавких перемичок є порівняно довгий період обробки всієї основи при більш високих витратах, пов'язаних з , наявністю тестера з лазерним вузлом Електричні перемички розплавляються за допомогою достатньо великого імпульсу струму При високих робочих температурах для всіх металевих плавких перемичок існує загроза зрощення розриву Крім того, металеві перемички відносно легко можна виявити за допомогою оптичних засобів і маніпулювати ними, під'єднавши до них контакти ззовні Це є суттєвим недоліком, особливо для галузей застосування, в яких необхідно забезпечити надійний захист від несанкціонованого доступу Віднесені до іншого класу полікремнієві плавкі перемички, аналогічно металевим, можуть бути виконані у вигляді лазерних або електричних перемичок У разі використання як електрична плавка перемичка електропровідний полікремній має недолік порівняно з металом, оскільки внаслідок порівняно доброго теплового зв'язку з основою та кращої міграційної СТІЙКОСТІ теплове руйнування і, тим самим, активізація плавкої перемички утруднені Віднесені до третього класу антиперемички з діелектриком (наприклад, матеріалом SiN, див МТ Takcadi, I Yoshii, N Ikeda, H Yasuda, К Hama, Pros IEDM 1993, 31 - 34) або з високоомним напівпровідником (наприклад, із аморфного кремнію, див К Е Gordon, R J Wong, Proc IEDM 1993, 27 - ЗО) як ізолятором, здатним до руйнування, звичайно застосовують у програмованих логічних матрицях Вони активізуються досить високою напругою Захист від маніпуляцій з ними кращий порівняно з металевими чи полікремнієвими перемичками Проте, внаслідок високої локальної ЩІЛЬНОСТІ струму в програмованих (електропровідних) антиперемичках існує загроза відновлення ізоляції Ще один суттєвий недолік таких антиперемичок полягає у високих витратах на утворення додаткових ІЗОЛЯЦІЙНИХ та електродних шарів Крім того, із ЕР655783А1 відома антиперемичка, яка містить виконану в N-ванні Р+-леговану дифузійну зону і відповідну їй доріжку алюмінієво го провідника Ця антиперемичка активізується шляхом пропускання через провідникову доріжку струму достатньої величини, внаслідок чого алюміній із провідникової доріжки проникає вниз у дифузійну зону і шляхом руйнування рп-переходу дифузійної зони утворює односторонній провідник Внаслідок цього ця перемичка пропускає струм лише в одному напрямку, тобто працює як включений у зворотному напрямку діод Крім того, для активізації такої антиперемички, які і для звичайних плавких металевих перемичок, необхідна металева доріжка, яку можна відносно легко виявити і маніпулювати нею, під'єднавши до неї ззовні контакти, внаслідок чого такі антиперемички непридатні, зокрема, для галузей застосування, в яких необхідно забезпечити надійний захист від несанкціонованого доступу Врешті, на основі відомого із ЕР655783А1 пристрою принципово не можна виконати перемичку В основі винаходу лежить задача розроблення придатної для простого виготовлення і активізації структури плавкої перемички та/або антиперемички, яку можна застосовувати в інтегральних схемах, які треба захистити від несанкціонованого доступу Ця задача вирішена шляхом розробки роз'єднуваного з'єднувального містка (перемички) згідно з п 1, з'єднуваного переривача з'єднання (антиперемички) згідно з п 8, а також способу виготовлення та активізації перемички або антиперемички згідно з пп 16 і 17 Винахід передбачає утворення нового класу або нового типу перемичок і антиперемичок, при виготовленні яких замість металевої доріжки, нанесеної на підкладку, яку, внаслідок цього, можна легко виявити, всередині поверхні напівпровідникової підкладки утворюють електропровідну дифузійну доріжку, не видиму ззовні, яка для активізації розривається або відновлюється Напівпровідниковий матеріал підкладки має перший тип провідності, в той час як матеріал дифузійного з'єднання має другий тип провідності, що відрізняється від першого типу провідності протилежним знаком У подальшому описі перший тип провідності позначений як р, а другий тип провідності - як п, проте, у межах винаходу, ці типи провідності можна поміняти місцями Згідно З принципом винаходу, перемички та антиперемички можуть бути утворені в середині напівпровідникової підкладки лише з електропровідних дифузійних зон, причому металеві доріжки не потрібні Завдяки цьому, згідно з винаходом, виявлення перемичок та антиперемичок та утворення контакту з ними вкрай ускладнено і перепрограмування неможливе, що робить їх надзвичайно придатними для застосування в схемах підвищеного захисту від несанкціонованого доступу Винайденим структурам перемичок і антиперемичок властива висока надійність, оскільки здійснюваний для їхньої активізації процес дифузії є термодинамічно необоротним, завдяки чому принципово вже не можна відновити вихідний стан вже активізованої перемички чи антиперемички Для активізації структури перемички чи антиперемички згідно з винаходом може бути застосований лазерний промінь для локального нагрівання зони активізації, внаслідок якого відбувається 50755 необоротна взаємна дифузія п- та р-домішок із дифузійних областей Поряд із нагріванням зони активізації лазером принципово можливе також нагрівання шляхом пропускання струму через дифузійну доріжку Можна застосовувати також ІНШІ способи нагрівання, наприклад, нагрівання меандрових резисторів виготовлених із полікремнію, що можуть бути інтегровані на напівпровідниковій підкладці в безпосередній близькості до зони активізації Винайдений роз'єднуваний з'єднувальний місток (перемичка) складається з утвореної підкладці виконаній із напівпровідникового матеріалу першого типу провідності, електропровідної, нерозривної у поздовжньому напрямку дифузійної або провідної доріжки другого, протилежного першому, типу провідності, що має певну ширину в напрямку, перпендикулярному поздовжньому, причому напівпровідниковий матеріал першого типу провідності має таку концентрацію у порівнянні з матеріалом провідної доріжки, що при заданій температурі активізації, яка перевищує робочу температуру з'єднувального містка, вздовж всієї ширини провідної доріжки утворюється розрив внаслідок дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки другого типу провідності При цьому може бути передбачено, що провідна доріжка представляє собою дифузійну зону, виконану в напівпровідниковій підкладці способом легування домішкою першого типу провідності В переважній формі виконання винайденого з'єднувального містка (перемички) може бути передбачено, що з обох боків провідної доріжки другого типу провідності способом легування домішкою першого типу провідності утворена дифузійна зона, ширша за провідну зону При цьому перевага полягає утому, що провідна доріжка другого типу провідності утворена шляхом легування домішкою, концентрація легування якої менша, ніж концентрація легування домішки дифузійної зони першого типу провідності Винайдений з'єднуваний переривач з'єднання (антиперемичка) представляє собою електропровідну дифузійну або провідну доріжку, виконану всередині напівпровідникової підкладки способом легування домішкою, причому у поздовжньому напрямку між частинами провідної доріжки першого типу провідності утворений розрив заданої ширини, а дифузійна зона другого, протилежного за знаком першого типу провідності, щонайменше заповнює розрив між частинами провідної доріжки, причому матеріал легувальної домішки частин провідної доріжки при заданому коефіцієнту дифузії має таку концентрацію легувальної домішки відносно напівпровідникового матеріалу підкладки що при заданій температурі активізації, яка перевищує робочу температуру антиперемички, вздовж всього розриву провідної доріжки відбувається дифузія матеріалу легувальної домішки частин провідної доріжки При цьому може бути передбачено, до дифузійна область другого типу провідності утворюється шляхом легування домішкою, концентрація якої нижча за концентрацію матеріалу легувальної до 8 мішки частин провідної доріжки першого типу провідності Винайдена антиперемичка відрізняється тим, що з частин провідної доріжки і дифузійної області, що заповнює розрив між частинами провідної доріжки, утворена зона активізації з щонайменше двократним pn-переходом Таким чином, згідно з винаходом, антиперемичка представляє собою двосторонню справжню антиперемичку в обох напрямках струму Для застосування у галузях, в яких необхідно забезпечити надійний захист від несанкціонованого доступу, перевага полягає у практичній відсутності можливості аналізу, і, внаслідок цього, у неможливості утворення ззовні контактів з винайденою перемичкою, що залишається захищеною пасивуючими шарами При цьому може бути передбачено, що щонайменше зона активізації, яка складається з частини провідної доріжки і напівпровідникового матеріалу та/або дифузійної області, докривається прозорим або щонайменше таким, що просвічується, покривним шаром, сформованим на основній поверхні, електроізолюючим, прозорим для променів заданої довжини хвилі для локального нагріву зони активізації Промені типових лазерів для перемичок (наприклад, лазера на неодим-алюмоітрієвому гранаті) майже без перешкод проходять крізь цей прозорий або щонайменше такий, що просвічується, покривний шар, наприклад, з оксиду або S13N4, причому енергія променів концентрується переважно у кремнії, тобто у матеріалі дифузійної доріжки або підкладки Іншою перевагою винаходу для застосування у галузях, в яких необхідно забезпечити надійний захист від несанкціонованого доступу, є навіть те, що можна розташувати перемички або антиперемички всередині напівпровідникової підкладки, що додатково ускладнює можливість м виявлення і утворення з нею контактів ззовні При цьому передбачається, що дифузійна або провідна доріжка повністю розміщена або утворена всередині виробленої з напівпровідникового матеріалу підкладки на заданій глибині від основної поверхні підкладки Крім горизонтального відносно основної поверхні підкладки розташування перемичок та антиперемичок, цей варіант виконання винаходу дозволяє розташовувати перемички та антиперемички вертикально і, тим самим, економити місце При цьому передбачено, що провідна доріжка, розташована всередині підкладки у поздовжньому напрямку проходить перпендикулярно до основної поверхні підкладки Спосіб виготовлення та активізації роз'єднуваних з'єднувальних МІСТКІВ (перемичок) згідно з винаходом, складається з таких етапів - утворення підкладки з напівпровідникового матеріалу першого типу провідності, - формування у виконаній з напівпровідникового матеріалу підкладці електропровідної доріжки другого, протилежного першому, типу провідності, нерозривної у напрямку, перпендикулярному до поздовжнього, та нагрівання зони активізації, яка охоплює провідну доріжку і щонайменше одну частину напівпровідникового матеріалу підкладки, до зданої температури активізації яка перевищує ро 50755 бочу температуру перемички, для необоротного розриву вздовж усієї ширини провідної доріжки шляхом дифузії напівпровідникового матеріалу першого типу провідності та/або матеріалу провідної доріжки Спосіб виготовлення та активізації з'єднуваної антиперемички, згідно з винаходом, складається з таких етапів - формування електропровідної доріжки шляхом легування домішкою, з частинами провідної доріжки першого типу провідності, з розривом у поздовжньому напрямку між ними, що має задану ширину, в підкладці з напівпровідникового матеріалу другого протилежного першому, типу провідності, та - нагрівання зони активізації, що охоплює розрив між частинами провідної доріжки, до заданої температури активізації, яка перевищує робочу температуру антиперемички, для необоротної дифузії матеріалу легуючої домішки частин провідної доріжки вздовж всього розриву провідної доріжки В особливо переважному варіанті способу згідно з винаходом можна передбачити що для локального нагрівання зони активізації застосовуються промені заданої довжини хвилі При цьому перевагою є те, що для локального нагрівання зони активізації застосовується випромінювання лазера Крім того, для нагрівання зони активізації через провідну доріжку виконану способом належного легування у вигляді резистивної доріжки можна пропускати нагрівальний струм Альтернативним варіантом є застосування нагрівального елементу для нагрівання зони активізації, який знаходиться у тепловому контакті з провідною доріжкою Інші ознаки, переваги та ДОЦІЛЬНІ рішення винаходу випливають із опису прикладів виконання з використанням креслень На них зображено - фіг 1 схематичний вигляд роз'єднуваного з'єднувального містка (перемички) згідно з прикладом виконання винаходу, - фіг 2 схематичний вид зверху на перемичку згідно з прикладом виконання за фіг 1, - фіг 3 схематичний вид роз'єднуваного з'єднувального містка (перемички) згідно з іншим прикладом виконання винаходу, - фіг 4 схематичний вид зверху на перемичку згідно з іншим прикладом виконання за фіг 1, - фіг 5 схематичний вид вертикальної структури дифузійної перемички згідно з іншим прикладом виконання винаходу, - фіг 6 схематичний вид структури дифузійної антиперемички згідно з прикладом виконання винаходу, - фіг 7 схематичний вид зверху на антиперемичку згідно з прикладом виконання за фіг 6, - фіг 8 схематичний вид вертикальної структури дифузійної антиперемички згідно з іншим прикладом виконання винаходу, - фіг 9 схематичний вид зверху на міжз'єднання з дифузійними анти перемичками згідно з іншим прикладом виконання винаходу, - фіг 10а і 106 схема програмованих логічних елементів НЕ-І та НЕ-АБО з дифузійними антиперемичками згідно з іншим прикладом виконання винаходу, 10 - ф і г 1 1 а і 1 1 б схематичний вид зверху на приклад топології схеми згідно з фіг 10а і 106 На фіг 1 і 2 зображена основна структура горизонтальної дифузійної перемички згідно з прикладом виконання винаходу з низько п-легованою, вузькою плоскою дифузійною доріжкою шириною т від 0,5 до 1мкм, оточеною великою р-легованою областю 2 Область 2 може являти собою підкладку пластини, базовим матеріалом якої є кремній, попередньо леговану, наприклад, бором у Дифузійна концентрації приблизно 3x10 см доріжка виготовлена шляхом імплантації арсену з 14 2 енергією 120кеВ та дозою близько 5,0х10 см Для цього основу поверхню 31 підкладки відомим способом покривають шаром фотолаку товщиною близько 1,5мкм, потім експонують через відповідну маску і проявляють Після імплантації фотолак видаляють, наприклад, у середовищі плазми, що містить кисень імплантацію завершують операцією термічного відновлення структури при температурі близько 900°С протягом 20 хвилин Потім на основну поверхню 31 може бути осаджений прозорий для променів певної довжини хвилі або принаймні просвічуваний ними покривний шар 4 Для активізації роз'єднуваного з'єднувального містка або перемички 5 локально нагрівають зображену штриховою ЛІНІЄЮ зону активізації 6, наприклад, шляхом короткочасного опромінення лазерним променем з належною довжиною хвилі, внаслідок чого в зоні активізації 6 відбувається взаємна дифузія п-домішки з дифузійної доріжки та р-домішки з р-легованої області 2 При достатньо високій концентрації р-легування області 2 зона активізації 6 стає високоомною або перелегованою, що веде до розірвання n-легованоі дифузійної доріжки •1С О На фігурах 3 та 4 зображена перемичка згідно з іншим прикладом виконання винаходу При цьому ПОЗИЦІЙНІ позначення 1 та 3 - 6 стосуються тих самих елементів, що й в прикладі виконання згідно з фіг 1 та 2 Додатково з обох боків дифузійної зони в підкладці, що виконана з напівпровідникового матеріалу, наприклад, кремнію, розташовані р+-леговані дифузійні області 7, 8, утворені шляхом імплантації, наприклад, бору, з енергією 20кеВ та дозою близько 5,0x101 см 2, причому ці області відносно основної поверхні 31 підкладки можуть мати розміри s, t, ширина яких перевищує ширину m дифузійної доріжки Дифузійні області 7, 8 розташовані одна від одної на відстані г Можна вибирати такі розміри т=0,6мкм, г=1мкм, S=8MKM, t=10MKM Дифузійні області 7, 8 утворюються у р-ванні 9 у кремнієвій підкладці після структурування можна сформувати за допомогою звичайних технологічних операцій процесу фотолітографії, застосовуючи маску 10, і наступної імплантації бором з енергією приблизно 230кеВта дозою 1,0x1013 см 2 На фігурі 5 наведений інший варіант виконання плавкої перемички 5 згідно з винаходом з двома розташованими поряд всередині підкладки або п-ванни 11 та вертикально відносно основної поверхні 31 перемичками 12 та 13 з п-легованими дифузійними доріжками 14 При цьому дві плеговані області 15 та 16 з'єднані між собою за допомогою тонких, вертикально розташованих плегованих каналів 17 та 18 Для утворення контак 12 11 50755 + ту з основною поверхнею 31 передбачені два п до заданої температури активізації, наприклад, за леговані і тому низькоомні контактні області 19 та допомогою лазерного променю, спрямованого на 20, утворені за допомогою належних технологічних зону активізації ЗО, відбувається двостороння взаоперацій процесу фотолітографії, а також відповіємна дифузія п- та р-домішок У разі достатньої + дної технологічної операції імплантації Ще одна, концентрації р -легуючоі домішки відбувається р+ утворена у напівпровідниковій області 31 р легування зони активізації ЗО, і, внаслідок цього, легована контактна область 21, забезпечує можрозриву 26, що призводить до утворення тривало+ ливість контакту з повністю розміщеною всередині го електричного зв'язку між обома р -легованими + підкладки або п-ванни 11 р -легованою дифузійперемичками 24 та 25 Як і у разі системи переминою областю 22 Для активізації вертикально розчок, цей процес є необоротним, контакт із антипеташованих перемичок 12 та 13 застосовується вже ремичкою настільки ж утруднений На відміну від описаний для варіанту горизонтального розташусистеми перемичок згідно з фіг 1 - 5, безпосереднє вання дифузійних перемичок спосіб нагрівання нагрівання за допомогою пропускання електричного струму не є можливим, проте можна застосовуНа фігурах 6 та 7 схематично представлені рівати опосередкований метод нагрівання, напризні види базової структури горизонтального розклад, резистивне нагрівання за допомогою (не ташування дифузійної антиперемички згідно з інзазначеного на фігурах) розташованого поряд мешим варіантом втілення винаходу Переважно андрового резистора з полі кремнію високо-р+-легована широка, глибока дифузійна доріжка 23 з двома перемичками 24 та 25 завшиНа фігурі 8 показаний Інший приклад втілення ршки приблизно Юмкм і завдовжки приблизно винаходу з вертикальним розташуванням системи 15мкм, розташованими на певній відстані одна від дифузійних антиперемичок 31 з двома високо-р+одної, внаслідок чого утворюється розрив 26 шилегованими шарами 32 та 33, ізольованими один риною від 1 до 1,2мкм, оточена великою, низько-пвід одного тонким n-легованим шаром 34 р+- Розлегованою областю 27, сформованою у вигляді пташований між легованими шарами 32 та 33, що ванни 28 всередині підкладки виконаної з напівутворюють обидві частини системи антиперемички провідникового матеріалу Базовим матеріалом 31, n-легованим шар 34, що утворює розрив 26 між підкладки є кремній з основним легуванням р-типу частинами перемички, може бути утворений за 15 3 бором концентрацією, наприклад, Зх10 см допомогою технологічних операцій імплантації або епітаксії Утворена в ньому п-ванна 28 може бути утворена після структурування за допомогою звичайНа фігурі 9 зображений приклад міжз'єднань них технологічних операцій процесу фотолітоградля різноманітних варіантів застосування систем фії І наступної Імплантації бором з енергією перемичок та антиперемичок згідно з винаходом, з приблизно 460кеВ та дозою 6,0x1012см 2, причому, багатьох Інтегрованих груп схем 35, які можна як варіант, можна додатково здійснити антипробиз'єднувати за допомогою показаної лише схемативну імплантацію арсеном з енергією 320кеВ та чно подвійними стрілками дифузійними антипередозою 8,0x101 с м 2 Перемички 24 та 25 утворюмичками 36 У наведеному прикладі показані два ються всередині п-ванни 28 після структурування можливих варіанти міжз'єднань 37 та 38 за допомогою технологічної операції фотолітограНа фігурах ЮАта 10Б наведений ще один пефії, під час якої шар фотолаку завтовшки приблиреважний приклад реалізації винаходу у формі зно 1,5мкм наноситься, експонується із застосупрограмованого логічного елемента НЕ-АБО 39 та ванням належної маски і проявляється, після чого програмованого логічного елемента НЕ-І 40 з поздійснюється імплантація бором з енергією приказаними схематично штриховими ЛІНІЯМИ систе15 2 близно 20кеВ та дозою 58,0x10 см Після видамами дифузійних антиперемичок a, b, c, d, є та f лення маски з фотолаку у середовищі плазми що Цей приклад виконання винаходу підходить зокмістить кисень, перемички 24 та 25 відновлюються рема для додаткових модифікацій тест-схем, у під дією температури близько 900°С протягом ньому за допомогою активізації систем антипереприблизно 20 хвилин Розміри і концентрації матемичок а, Ь, с або d, e, f та утворення ВІДПОВІДНИХ ріалів легуючих домішок перемичок 24, 25, розриміжз'єднань транзисторів зі структурою металву 26 та оточуючої дифузійної області 27 підібрані оксид-кремній Т або підключенням до напруги житаким чином, що під впливом достатньої темперавлення VDD та корпусу Vss можна реалізувати фунтури активізації, вищої за нормальну робочу темкції НЕ-АБО чи НЕ-І зі входами Е1, Е2 та виходом пературу активізації антиперемички або інших інAus ("Вих") тегральних схем, розташованих на підкладці, На фігурі 11А показаний схематичний вид звевздовж всього розриву 26 перемичок 24 та 25 рху прикладу топології схеми таких програмованих здійснюється термодинамічне необоротна дифузія логічних елементів НЕ-АБО - НЕ-І 39 та 40, причоматеріалів легуючих домішок 24, 25, 32, 33 Внаму на фігурі 11Б пояснюються символи окремих слідок локального нагрівання зони активізації ЗО шарів 13 ФІГ 14 50755 ФІГ 1 7 Г і ч. Фіг 8 Фіг 2 Фіг З 15 50755 16 DD 39 El >Вих -vss Фіг. 4 Фіг. 10a YDD r~ J /-19 n V /-21 /-2Q H J5 HI P+ -14 3 ^ tJ 4 48 W 1Г 12 / E2 Вих '11 Фіг 5 Фіг. 106 VSBHX 2C 23 _J __J 26 ! 25 I P+ 29 ФІГ 6 Фіг 11а 17 50755 Дифузійна область Полікремній Г\\ \\І Метал 1 Контакт Дифузійна антиперемичка Фіг 116 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 18
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюSeparable connecting bridge; method for manufacture and activation of the bridge
Автори англійськоюZettler Thomas
Назва патенту російськоюСоединительная перемычка с возможностью разрыва электрического соединения; способ изготовления и активизации перемычки
Автори російськоюЦеттлер Томас
МПК / Мітки
МПК: H01L 23/52
Мітки: з'єднувальний, виготовлення, місток, спосіб, з'єднання, з'єднуваний, антиперемички, переривник, перемичка, антиперемичка, перемички, активізації, роз'єднуваний, також
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-50755-rozehdnuvanijj-zehdnuvalnijj-mistok-peremichka-i-zehdnuvanijj-pererivnik-zehdnannya-antiperemichka-a-takozh-sposib-vigotovlennya-ta-aktivizaci-peremichki-ta-antiperemichki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Роз’єднуваний з’єднувальний місток (перемичка) і з’єднуваний переривник з’єднання (антиперемичка), а також спосіб виготовлення та активізації перемички та антиперемички</a>
Наступний патент: Фонтанна арматура
Випадковий патент: Спосіб визначення відсоткового співвідношення білкових фракцій у сироватках крові курчат-бройлерів