结合随机化的互连层的电子设备的制造方法_2

文档序号:8341248阅读:来源:国知局
06中的材料,从而在随机化的互连层104内产生随机化的导电图案208。以不同的蚀刻速率对异质的导电层206内的不同材料进行蚀刻。在一个实例中,进行热处理以形成更大的颗粒和晶体。形成晶体的另一种方法是使用PVD工艺以升高的温度来沉积元素。
[0034]在一个示例实施方式中,异质的导电层206是由硅晶片上的金属合金制成的。具有沉积的金属合金层的晶片被浸入到湿法蚀刻溶液中,发生金属合金层的各向异性蚀刻。在替换实例中使用各向同性反应离子蚀刻。
[0035]湿法蚀刻选择性地蚀刻异质的导电层206中的一组合金颗粒,蚀刻该组合金颗粒的速率慢于蚀刻异质的导电层206中的非合金、纯金属的速率。在使用不同的材料的其他示例实施方式中,其他的蚀刻速率是可能的。
[0036]在经过预定时间后,这取决于各向异性蚀刻速率和异质的导电层206的厚度,异质的导电层206被转变为具有随机的形状和尺寸的导电功能的不连续的导电层,本文中称为随机化的互连层104。对于Ge、Sb和Te合金层206,如前所述,用缓冲的HF溶液(BOE)对异质的导电层206蚀刻90秒。
[0037]异质的导电层206内的结构无序定制了随机化的互连层104。该定制在电子设备102中产生了指纹,它可以被用作PUF,随机数生成器,或用于其他目的。
[0038]随机化的互连层104中的随机图案是响应于对异质的导电层206中的不同晶体取向和局部不同的晶体成分进行选择性的化学蚀刻而形成的。图2A显示的是已经被选择性地蚀刻以产生随机化的导电图案208的理想化的异质的导电层206。图2B是随机化的互连层104内的另一种随机化的导电图案210,示出了在选择性的蚀刻之后随机化的互连层104在高度上的放大的变化。
[0039]图3A和3B显示的是在实际制成的随机化的互连层104中的随机化的导体图案的顶视图302和顶部放大视图304的一个实例。在蚀刻之后,在图3A和图3B中示出了形成异质的导电层206的硫族元素的金属。利用显微镜来捕获这些视图,这些视图显示了形成随机化的互连层104的随机化的金属特征。
[0040]图4是用于制造随机化的互连层104的处理的另一个实例。电介质层404、导电层406、异质的非导电层408按这样的顺序形成在衬底402的顶部上。在一个实例中,导电层406是单一的金属元素。异质的非导电层408包括元素的混合物,当这些元素混合时容易受到基于晶体的蚀刻的影响,如关于图2所讨论的。在一个实例中,异质的非导电层408包括形成在二元或三元(四元,...等)材料系统中的晶体,如GeSbTe。
[0041]随机化的非导电图案410是通过第一各向异性腐蚀由异质的非导电层408形成的,从而在导电层406的顶部产生随机化的特征和结构,如图4所示。硬掩模层的第一次蚀刻是足够的选择性的,使得导电层406不会过于蚀刻不足。
[0042]随机化的非导电图案410然后作为硬掩模层用于第二次蚀刻,通过第二次蚀刻将随机化的非导电图案410转印到导电层406上,从而形成蚀刻的导电层412。而在一个实例中,如上所述,产生具有金属的混合物的随机化的图案,在另一个实例中,该随机化的图案被用作掩模以转印到另一个层,该第二层可以是介电常数与周围材料不同的电介质层。可以通过使用电容感测器来测量电介质材料的随机化的图案。
[0043]这种方法的一个示例的优点是,在集成电路(IC)的整个处理之后,IC的热处理对被蚀刻的导电层412的影响较小,被蚀刻的导电层412现在受到硬掩模随机化的非导电图案410的保护。然而随机化的非导电图案410可能会由于另外的IC热处理而劣化,但是电子设备102的性能不会劣化或不会劣化的那么多。
[0044]图5是随机化的互连层104和感测电路106之间的第一电极502的界面的一个实例。显示了图3中的随机化的互连层104的示例的顶部放大视图304。用圆圈示出了十二个电极502重叠在随机化的互连层104的示例的顶部放大视图304上。电极502利用一种或多种电磁技术将随机化的互连层104连接到感测电路106,这些技术包括:阻抗连接(电阻,电容,电感);半导体连接;或任何其它的电磁连接。感测电路106感测随机化的互连层104的图案,并将该图案转换成一个值发送到输出设备108。由感测电路106检测出的图案取决于位于电极502的正上方的随机化的互连层104的存在、尺寸和取向。感测电路106所使用的电极502的数量对于不同的电子设备102是可变化的。
[0045]图6A是包括随机化的导电图案208的随机化的互连层104和感测电路106之间的第二电极的界面602的一个实例。电极形成在电介质层204内。第二电极的界面602形成为电极A和B之间的电阻性连接,以及电极D,E和F以及随机化的导电图案208之间的电阻性连接。图6A中的电极C不连接到随机化的导电图案208。感测电路106(未示出)被连接到一组电极,并且测量选定的电极对之间的电阻。感测电路106不需要连接到所有电极,也不需要对所有电极之间进行测量。
[0046]被设计为测量图6A中的电极A和B之间的电阻的一个示例的感测电路106将测量有限/低电阻值,因为随机化的导电图案208连接电极A与电极B。被设计为测量图6A中的电极A和C之间的电阻的一个示例的感测电路106将测量无限/高电阻值,因为随机化的导电图案208不将电极C连接到任何一个其它的电极。感测电路106然后将随机化的导电图案208中的该电阻无序转换成输出设备108所要求的独特的信号,数字,代码,或其他信息格式。
[0047]图6B是随机化的导电图案208和感测电路106之间的第三电极的界面604的一个实例。电极形成在衬底层202内。第三电极的界面604形成为电极A,B,C,D,E和F以及随机化导电图案208之间的电容性连接。感测电路106 (未示出)被连接到一组电极,并且测量选定的电极对之间的电容。感测电路106不需要连接到所有电极,也不需要对所有电极之间进行测量。
[0048]被设计为测量图6B中的电极A和B之间的电容的一个示例的感测电路106测量的电容值小于被设计为测量电极A和C之间的电容的感测电路106测量的电容值,因为随机化的导电图案208更靠近电极A和B,远离电极C。感测电路106然后将随机化的导电图案208中的电容无序转换成输出设备108所要求的独特的信号,数字,代码,或其他信息格式。
[0049]图6C是随机化的互连层104内的随机化的导电图案210和感测电路106之间的第四电极的界面606的一个实例。与图6A类似,电极形成在电介质层204内。第四电极的界面606形成为电极A和B之间的电阻性连接,以及电极D,E和F以及随机化的导电图案210之间的电阻性连接。图6C中的电极C未连接到随机化的导电图案210。
[0050]被设计为测量图6C中的电极A和B之间的电阻的一个示例的感测电路106将测量有限/低电阻值,因为随机化的导电图案210连接电极A与电极B。被设计为测量图6C中的电极A和C之间的电阻的一个示例的感测电路106将测量无限/高电阻值,因为随机化的导电图案210不将电极C连接到任何一个其它的电极。
[0051]图6D是随机化的互连层104内的随机化的导电图案210和感测电路106之间的第五电极的界面608的一个实例。电极形成在衬底层202内。第五电极的界面608形成为电极A,B,C,D,E和F以及随机化导电图案210之间的电容性连接。感测电路106 (未示出)被连接到一组电极,并且测量选定的电极对之间的电容。
[0052]被设计为测量图6D中的电极A和B之间的电容的一个示例的感测电路106测量的电容值小于被设计为测量电极A和C之间的电容的感测电路106测量的电容值,因为随机化的导电图案210更靠近电极A和B,远离电极C。
[0053]在另一个实例中(未示出),形成随机化的互连层104内的随机化的导电图案210和感测电路106之间的第六电极的界面。第六电极的界面包括电阻性、电容性和电感性部分,可以由感测电路106对这些部分进行分析,以将随机化的互连层104中的结构无序转换成独特的信号,数字,代码,或其他信息格式。
[0054]图7A是多层设备内的第一随机化的互连层702
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