反熔丝可编程器件是一种非常重要的可编程互联单元。在未编程的情况下，反熔丝器件表现出极高的电阻，具有良好的电隔离性能;通过编程电压或编程电流编程以后，反熔丝器件的电阻会急剧下降，形成导电通道，实现电连接。反熔丝互联单元由高阻态向低组态的转变是永久性的、不可恢复的。使用反熔丝互联单元的反熔丝芯片主要包括反熔丝可编程只读存储器(PROM)和反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)。　　本文从介质材料中基本的载流子运输机制和阻变机理出发，分析了编程过程中反熔丝器件介质层导电机制的变化，在此基础上提出了一种解释反熔丝器件编程过程的模型。然后，介绍了反熔丝器件的具体制造流程，并对其中关键的薄膜生长工艺进行了研究。根据反熔丝器件性能指标及测量方法，对本文制造的基于HfO2介质的MTM反熔丝单元进行了测量。最后，利用提出的反熔丝编程模型，对基于HfO2介质的金属-金属(Metal-To-Metal，MTM)结构反熔丝单元结构进行了改进，通过增加一层Ti薄膜，降低了反熔丝器件的编程电压、编程后电阻，提高了反熔丝器件的编程一致性。