電流駆動シリサイド化反応を用いた超高速・超微細フィールドプログラマブル集積回路

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07405014
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大見 忠弘 東北大学, 工学部, 教授 (20016463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小谷 光司 東北大学, 工学部, 助手 (20250699) ; 森田 瑞穂 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (50157905) ; 柴田 直 東北大学, 工学部, 助教授 (00187402)
• Keywords: 電流駆動シリサイド化反応 / 超高速書き込み / アンチヒューズ / 配線接続 / アモルファスシリコン / タンタル

Research Abstract

LSI開発期間を飛躍的に短縮できるアンチヒューズデバイスについて、タンタル/アモルファスシリコン/タンタル構造を用いた開発を行い、その書き込み特性から通常700°C以上でみられるシリサイド化反応が室温で発生する「電流駆動シリサイド化反応」が、アンチヒューズによる超高速配線接続を可能とすることを実験により確認した。超高清浄なプラズマプロセスを用いて開発したアンチヒューズにおいて、電流駆動シリサイド化反応の発生により、熱による反応では不可能な5000m/secという反応速度で反応が進行し、これにより1nsec以内で配線の接続を完了できることを実験により明らかにした。本構造からなるアンチヒューズにおいて、接続後の抵抗は30Ω以下であり、アモルファスシリコンの形成温度を200〜250°Cとすることにより書き込み前の動作電圧でのリ-ク電流をさらに減少させることで、集積回路応用に十分なアンチヒューズのon/off比が実現できることを明らかにした。金属表面を大気に曝さずに清浄なアモルファスシリコン/タンタル界面を形成するプロセスを採用することにより、これまでアモルファスシリコンを用いたときに問題となっていた安定性について、400°Cまでの熱処理では熱による反応などに起因するアンチヒューズの特性の劣化がみられないことを明らかにした。現在、さらに高性能なアンチヒューズの開発が継続して行われており、平成8年度に行う集積回路内でのアンチヒューズの評価に向けて、MOSトランジスタによる書き込み回路の試作を行っている。

Research Products

• [Publications] H.Suzuki: "Anti-Fuse Technology using Current Drive Silicidation" 電子情報通信学会技術報告(シリコン材料・デバイス研究会). SDM94-68. 69-74 (1994)
• [Publications] H.Suzuki: "Current-Drive Silicidation Technology for High Speed Field Programmable Devices" Extended Abstracts of 1994 International Conference on Solid State Devices and Materials. 630-633 (1994)