특정 전압에 민감한 anti-fuse 소자의 개발 = Development of Critical Voltage Sensitive Anti0fuse Device
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발행연도
1994
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Korean
KDC
500.000
자료형태
학술저널
수록면
345-362(18쪽)
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제조된 안티퓨즈 소자는 두 전극 금속사이에 층간 절연물이 존재하는 구조를 갖고 있다. 하층 전극으로는 스퍼터링법에 의해 제조된 TiW 금속을 사용하였으며 이때 표면은 평균 거칠기가 12Å으로 매우 균질하였다. 그러나 안티퓨즈 소자의 기본적 특성을 조사하기 위해 제조된 Al/SiO_2/TiW구조에서 TiW위에 증착된 실리콘 산화막이 약 250Å이하의 두께를 갖으면 매우 많은 누설 전류가 흘러 안티퓨즈 소자로의 응용상에 제한이 따르게 됨을 알 수 있었다. 이를 극복하기 위해 실리콘 산화막 위에 다른 종류의 절연막을 형성시킨 비정질 실리콘/SiO_2, BaTiO_3/SiO_2, Ta_2o_5/SiO_2 및 TiO_2/SiO_2등의 이층 절연막에 대해 조사하였다. 이중에서 BaTiO_3/SiO_2의 절연막이 가장 적은 누설 전류와 안정된 절연파괴 특성을 갖는 것으로 나타났다. 제조된 Al/BaTiO_3/SiO_2/TiW의 구조를 갖는 안티퓨즈 소자에서 SiO_2층의 두께는 200Å으로 고정시켰고 BaTiO_3의 두께는 80Å, 130Å, 150Å 및 190Å으로 각각 변화시켰다. 제조된 소자는 절연물의 두께 조절에 따라 19V에서 26V범위에서 선택적으로 프로그래밍이 수행되었다. 인가 프로그래밍 전압에서 측정된 소자의 누설 전류는 20㎁이하였으며 프로그램은 0.8초 이하에서 진행되었다. 그리고 소자는 500㎑에서 40㎊의 낮은 커패시턴스값을 나타냈고 수백 MΩ범위의 OFF저항과 수십 Ω 범위의 ON저항을 각각 나타냈다.
The fabricated antifuse structure consists of double dielectric sandwitched between two metallic electrode. For the bottom electrode layers, TiW film have been sputtered, and smooth surface with average roughness of 12Å was obtained. Subsequently the SiO_2 and Al layer were deposited on TiW layer to form Al/SiO_2/TiW structure for the purpose of studying the basic properties of antifuse devices. From the electrical measurement there was found a limitation to apply thin single SiO_2 layer less than 250Å to antifuse devices because of the leakage current of few tens of ㎂, which is not acceptable for antifuse characteristics. To avoid that kind of problem, we investigated several types of double dielectrics in parallel with SiO_2 film between the electrodes, such as amorphous Si/SiO_2, Ta_2O_5/SiO_2, TiO_2/SiO_2 and BaTiO_3/SiO_2 layers. Among them, BaTiO_3/SiO_2 layer showed the best leakage and breakdown characteristics. The anti-fuse devices of Al/BaTiO_3/SiO_2/TiW structure was manufactured, where the thickness of SiO_2 film was 200Å and that of BaTiO_3 film was varied from 80Å to 190Å for the purpose of adjusting the programmable voltage. The programmable voltage of the devices ranged from 19V to 26V with varying the thickness of BaTiO_3 films. Despite thickness variation of BaTiO_3 layer, leakage current was less than 20㎁ which is much better than conventional single SiO_2 layer and programming process of anti-fuse device has been completed within 0.8 seconds at programming voltage. The capacitance of device was 40pF at 500㎑ and the OFF resistance and the ON resistance were several hundreds of MΩ and several tens of Ω for the devices, respectively.
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