了解TechInsights反向工程師芯片是如何制造的

在某些情況下，為什么某些結(jié)構(gòu)就像它們一樣。本文研究了金屬柵極邏輯工藝中使用的兩個電熔斷熔絲結(jié)構(gòu)(eFuse)。我們看到的第一個eFuse結(jié)構(gòu)由英特爾制造，第二個由臺積電制造。

我們首先觀察了英特爾32納米高k金屬柵極(HKMG)制造的Westmere/Clarkdale處理器(大約2009年)中的eFuse。當(dāng)時，英特爾正在將eFuse用作一次性可編程只讀存儲器(OTP-ROM)的一部分。我們現(xiàn)在意識到它們的使用可以包括保持程序代碼，片上配置數(shù)據(jù)和加密密鑰。

在金屬柵極之前，電吹制的片上熔絲通常由多晶硅柵極層制成。但隨著金屬柵極CMOS工藝的出現(xiàn)，多晶硅不再可用作熔絲元件。怎么做?

英特爾發(fā)表了一篇關(guān)于他們的32nm OTP-ROM的文章(Kulkarni等人，J。Solid-State Circuits 2010)，他們使用電吹制金屬保險絲(eFuse)作為存儲元件。熔斷元件由通孔2制成，通孔2將金屬2總線連接到金屬3線。他們的三維熱模型顯示通孔的上部是可熔元件。但是，我們發(fā)現(xiàn)Westmere/Clarkdale處理器中的可熔連接(或熔斷器)實現(xiàn)為金屬1跡線，如下所示。

此圖像中可以看到兩個熔斷的熔絲和六個完整的熔絲，以及與底層驅(qū)動晶體管的互連。熔絲的熔斷部分具有不規(guī)則的形狀，這與形成金屬1線的銅原子的電遷移(EM)一致。

英特爾的論文描述了這種空洞形成(融合動作)基于熱輔助電遷移。

在保險絲的左端可以看到大通孔，用于保持通孔底部的電流密度低。這可確保在易熔鏈路中發(fā)生電遷移空洞。