JP2002246472A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002246472A
JP2002246472A JP2001041796A JP2001041796A JP2002246472A JP 2002246472 A JP2002246472 A JP 2002246472A JP 2001041796 A JP2001041796 A JP 2001041796A JP 2001041796 A JP2001041796 A JP 2001041796A JP 2002246472 A JP2002246472 A JP 2002246472A
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mos transistor
nmos
drain
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breakdown voltage
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JP2001041796A
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Ryuji Ariyoshi
竜司 有吉
Isamu Kuno
勇 久野
Takakimi Fukushima
崇仁 福島
Junji Aoike
淳司 青池
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ANASEM Inc
Kawasaki Microelectronics Inc
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ANASEM Inc
Kawasaki Microelectronics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】完成した製品に所定のデータを書込むことによ
って所望の回路動作を実現する半導体装置に関し、他の
素子を損傷させることなく、単純な書き込み回路で破壊
することができるMOSトランジスタを有する半導体装
置を提供する。 【解決手段】半導体基板表面に形成された第1導電型の
第1MOSトランジスタ312と、第1MOSトランジ
スタ312が形成された半導体基板と同じ半導体基板の
表面に形成されたものであって、第1MOSトランジス
タ312のドレイン−ソース間の破壊耐圧よりもドレイ
ン−ソース間の破壊耐圧が低い複数の第1導電型の第2
MOSトランジスタ110と、複数の第2MOSトラン
ジスタ110の中から選ばれた少なくとも1個のドレイ
ン−ソース間に過電圧を印加し、少なくとも1個の第2
MOSトランジスタ110を破壊する書き込み回路20
0とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、完成した製品に所
定のデータを書込むことによって所望の回路動作を実現
する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プログラマルな半導体装置が広く
使われるようになってきている。このようなプログラマ
ルな半導体装置は、製品完成後にプログラミングデータ
を書込むことによって所望の回路動作が実現することか
ら、特に少量多品種の用途に向いている。
【0003】このような半導体装置におけるプログラム
方式にも種々の方式があるが、そのうちの1つに、いわ
ゆるアンチヒューズを用いる方式がある。アンチヒュー
ズとは、例えば通常の動作電圧よりも高い電圧が印加さ
れるなど何らかの処理によって、それまで絶縁状態にあ
ったものが導通状態に遷移する素子をいい、その一種と
してPN接合の破壊現象を利用するものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このPN接合の破壊現
象を利用するアンチヒューズへのデータ書込み技術につ
いて、例えば特開平4−196166号公報には、アン
チヒューズとしてNチャネルMOSトランジスタ(以
下、NMOSと称する)を用いて、そのドレイン−基板
間のPN接合を破壊する技術が提案されている。
【0005】しかしながら、この公報に記載された技術
を実際に適用しようとすると、NMOSのドレイン−基
板間のPN接合を破壊するには10V以上の高電圧が必
要になる。
【0006】ここで、アンチヒューズとしてのNMOS
にプログラミングデータを書込むにあたっては、NMO
Sのドレイン−基板間のPN接合に高電圧を印加する書
込回路が必要となる。書込回路は、アンチヒューズとし
てのNMOSと一緒に一枚の半導体基板上にMOSトラ
ンジスタを用いて作成されるのが一般的である。書込み
の際にこのような書込回路にも高電圧が印加され、それ
を構成するMOSトランジスタも損傷を受けるおそれが
ある。
【0007】そのため、上記公報に記載された技術で
は、アンチヒューズ素子であるNMOSトランジスタの
ドレインに正の電源電圧Vddを印加し、ゲートにはV
ss、すなわちグランド電位を印加すると同時に、ソー
スに負の高電圧Vppを印加することによって、NMO
Sトランジスタをオン状態にして書き込みを行う方法が
提案されている。しかしこの方法では、書き込みのため
に正および負の電源が必要であり、書き込み回路が複雑
になるという問題がある。
【0008】本発明は、上記事情に鑑み、他の素子を損
傷させることなく、単純な書き込み回路で破壊すること
ができるMOSトランジスタを有する半導体装置を提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体装置は、半導体基板表面に形成された第1導
電型の第1MOSトランジスタと、上記第1MOSトラ
ンジスタが形成された半導体基板と同じ半導体基板の表
面に形成されたものであって、上記第1MOSトランジ
スタのドレイン−ソース間の破壊耐圧よりもドレイン−
ソース間の破壊耐圧が低い複数の第1導電型の第2MO
Sトランジスタと、上記複数の第2MOSトランジスタ
の中から選ばれた少なくとも1個のドレイン−ソース間
に過電圧を印加し、その少なくとも1個の第2MOSト
ランジスタを破壊する書き込み回路とを備えたことを特
徴とする。
【0010】本発明の半導体装置は、上記少なくとも1
個の第2MOSトランジスタのドレイン−ソース間の破
壊耐圧が、上記第1MOSトランジスタのドレイン−ソ
ース間の破壊耐圧よりも低いため、上記書き込み回路に
よって、上記第1MOSトランジスタが有するPN接合
を損傷させることなく第2MOSトランジスタが有する
PN接合を破壊することができる。
【0011】また、本発明の半導体装置において、上記
第2MOSトランジスタの第2導電型のチャネル領域
の、ドレイン拡散層と接してPN接合を形成する領域の
少なくとも一部分の上記第2導電型の不純物の濃度が、
上記第1MOSトランジスタの対応する部分の上記第2
導電型の不純物の濃度に比較して高い態様であることが
好ましい。
【0012】この態様では、上記第2MOSトランジス
タのチャネル領域の、ドレイン拡散層と接してPN接合
を形成する領域の少なくとも一部分が、上記第1MOS
トランジスタの、上記一部分に対応する部分よりも上記
第2導電型の不純物の濃度を高くすることで、上記第2
MOSトランジスタの、ドレイン拡散層とチャネル領域
との間のPN接合面の少なくとも一部分の空乏層の幅を
減少させることができる。その結果、第2MOSトラン
ジスタのドレイン−ソース間破壊耐圧が低くなり、上記
第1MOSトランジスタが有するPN接合を損傷させる
ことなく第2MOSトランジスタが有するPN接合を破
壊することができる。
【0013】さらに、本発明の半導体装置において、上
記第2MOSトランジスタのチャネル領域の、上記第2
導電型の不純物濃度が上記第1MOSトランジスタの対
応する部分に比較して高い一部分が、上記第2MOSト
ランジスタの上記チャネル領域の幅方向の端部の少なく
とも一方に設けられていることがより好ましい態様であ
る。
【0014】このような、上記チャネル領域の幅方向の
端部の少なくとも一方の上記第2導電型の不純物の濃度
が高い上記第2MOSトランジスタでは、PN接合の降
伏が発生する箇所を特定し、より低い電圧で再現性よく
接合破壊を起こさせることができる。なお、このような
上記第2MOSトランジスタは、上記チャネル領域の幅
方向の端部に接する素子分離領域に反転層が形成される
ことを防止するために一般的に行われる、いわゆるチャ
ネルストッパ注入工程を利用して簡単に製造することが
できる。
【0015】ここで、本発明の半導体装置において、上
記第1MOSトランジスタは、上記書き込み回路の一部
を構成するものであってもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の実施
形態を説明するが、ここではまず最初に図1を用いて、
本発明の半導体装置が備えるNMOSについて説明す
る。
【0017】図1は、本実施形態の半導体装置が備える
NMOSを上から見た図である。
【0018】この図に示されたNMOS100は、P半
導体基板表面、もしくは、P型またはN型半導体基板表
面のPウエル領域内に形成されたアクティブ領域110
と、その上にゲート絶縁膜を介して、図の左右方向に延
在するゲート電極111とから形成されている。アクテ
ィブ領域110の、ゲート電極下のP型の半導体領域が
チャネル領域114であり、その両側(図の上側および
下側)には高濃度のN型のドレイン拡散層112とソー
ス拡散層113とが形成されている。従って、高濃度の
N型のドレイン拡散層112およびソース拡散層113
と、P型のチャネル領域との間にはPN接合が形成され
る。このアクティブ領域110の周囲には、他のトラン
ジスタやその他の素子との間の分離のために、素子分離
領域Xが形成されている。素子分離領域Xの表面には、
例えばLOCOS(LocalOxidation o
f Silicon)法によって分離絶縁膜が形成され
ており、その下面に接する半導体領域内にはP型の不純
物が添加された、Nチャネルストッパ領域120が形成
されている。Nチャネルストッパ領域120は、アクテ
ィブ領域110の周囲に直接接触する高濃度領域121
とさらにその外側に連設された低濃度領域122とから
なる。高濃度領域121には、低濃度領域に比較して高
い濃度でP型不純物が添加されている。
【0019】本実施形態の半導体装置には多数のNMO
Sが含まれる。また、CMOS(Complement
ary MOS)型半導体装置であれば、NMOSに加
えて、導電型が逆のP型MOSトランジスタも多数含ま
れる。NMOSには2種類のものが含まれる。第1は、
書き込み回路やその他の回路を構成するために使用され
る、例えば15V程度の比較的高いドレイン−ソース間
破壊耐圧を有するNMOSである。第2は、例えば10
V以下の比較的低いドレイン−ソース間破壊耐圧を有す
る、アンチヒューズとして使用されるNMOSである。
この両者は互いにほぼ同一の構造を有しているが、Nチ
ャネルストッパ領域120の高濃度領域122は第2の
NMOSの周囲にしか存在しない。後から述べるよう
に、高濃度領域122の存在によって第2のNMOSの
チャネル領域114の幅方向(図の横方向)の端部のP
型不純物の濃度が高くなり、破壊耐圧が低下する。
【0020】次に、図2を参照しながら、この図1に示
されたNMOSの製造方法について説明する。
【0021】図2は、図1に示されたNMOSの製造過
程の状態を段階的に示した図である。ここで図示するの
は、アンチヒューズとして使用される、ドレイン−ソー
ス間破壊耐圧の低いNMOSの製造工程である。ただ
し、ドレイン−ソース間破壊電圧が高い方のNMOSの
製造工程も、一部を除いて同一である。
【0022】NMOSは、P型の半導体基板上か、ある
いはCMOSではP型もしくはN型半導体基板表面のP
ウェル領域内に形成される。図1に示されたNMOS1
00はPウェル内に形成されたものである。図2(a)
に示すPウェル130は、P型の半導体基板中表面の所
定領域にホウ素イオンを、加速エネルギー35keV,
ドーズ量7×1012cm-2の条件でイオン注入し、約1
100度で16時間にわたってドライブイン拡散するこ
とで形成する。次に、半導体基板の表面を薄く酸化する
ことで酸化膜140を形成し、その酸化膜140の上
に、CVD法(化学気層堆積法)によって耐酸化膜を堆
積させる。図2(a)に示す窒化膜150は、この耐酸
化膜であって、酸化膜140上に堆積された後にエッチ
ング加工が施されたものである。
【0023】次に、Nチャネルストッパ領域を形成す
る。まず、Pウェル130にP型の不純物、例えばホウ
素イオンを注入し、図2(b)に示すイオン注入領域Y
を形成する。ここで、窒化膜150がマスク部材として
作用し、窒化膜下の半導体領域へのホウ素イオンの注入
は断たれる。ここでのイオン注入は、素子分離領域Xの
反転耐圧を決めるためのイオン注入であり、例えば加速
エネルギー40keV,ドーズ量6×1013cmm-2
条件で行う。ここまでの工程は、ドレイン−ソース間破
壊耐圧が高いNMOSについても共通に行う。
【0024】続いて、図2(c)に示すようにレジスト
マスク160を設ける。このレジストマスク160は、
イオン注入領域Yを、高濃度領域と低濃度領域とに分け
るためのマスクであって、高濃度領域を形成しようとす
る領域を取り囲むようにイオン注入領域Yの内側に開口
部を有する。このようなレジストマスク160を設けた
後、ホウ素イオンを追加注入する。この追加注入は、例
えば加速エネルギー40keV,ドーズ量1、2×10
14cmm-2の条件で行う。この結果、図2(d)に示す
ような、高濃度領域と低濃度領域とからなるNチャネル
ストッパ領域120が形成される。すなわち、イオン注
入領域Yのうち、レジストマスク160でマスクされな
かった領域にはホウ素がドーズ量1.8×1014cm-2
でイオン注入されたことになり、この領域が図1に示さ
れた高濃度領域121になる。また、レジストマスク1
60でマスクされた領域にはホウ素がドーズ量6×10
13cmm-2しかイオン注入されていないことになり、こ
の領域が図1に示された低濃度領域122になる。この
ように、Nチャネルストッパ領域120の高濃度領域1
21は、フォトマスク工程とイオン注入工程とを各1回
足すことで得ることができる。このような高濃度領域1
21を形成する工程はドレイン−ソース間破壊耐圧が低
い、アンチヒューズとして使用するNMOSの製造工程
においてのみ行われる。すなわち、ドレイン−ソース間
破壊耐圧が高いNMOSおよびその周囲の分離領域に
は、レジストマスク160で覆った状態で、高濃度領域
121形成のためのホウ素イオン注入を行う。
【0025】そして、レジストマスク160を剥離した
後、素子分離のためのフィールド酸化膜170を熱酸化
による選択酸化法で形成し、耐酸化の窒化膜150を剥
離して、図2(e)に示すような状態にする。この選択
酸化の際、フィールド酸化膜170の端部が窒化膜15
0の下に潜り込み、バーズピークが形成される。同時
に、熱拡散によってチャネルストッパ領域にイオン注入
したホウ素が拡散し、バーズビーク部にも高濃度領域1
21が広がる。以上の工程で素子分離領域Xが形成され
る。すなわち、図2(a)において窒化膜150をエッ
チング加工するために使用したマスクによって素子分離
領域Xによって囲まれたアクティブ領域110の位置が
決定される。ただし、熱酸化時のバーズビークの発生に
よって、窒化膜150をエッチング加工するマスクのエ
ッジ位置と、素子分離領域Xとアクティブ領域110と
の境界位置とは厳密には一致しない。
【0026】以後は、トランジスタの閾値調整のための
イオン注入、ゲート酸化、ゲート電極形成、およびソー
ス・ドレイン拡散層形成等の通常のMOSトランジスタ
の作成プロセスによりNMOS100を形成する。図2
(f)は、図1に示されたNMOS100のチャネル幅
方向に切断した(図1中のA−A参照)断面図である。
前述のように、Nチャネルストッパ領域120の高濃度
領域121は、ドレイン−ソース間破壊耐圧の低いNM
OSの周囲のみに形成され、ドレイン−ソース間破壊耐
圧の高いNMOSの周囲には形成されない。それ以外
は、ドレイン−ソース間破壊耐圧の高いNMOSも低い
NMOSも同一である。後から述べるように、アクティ
ブ領域110の、特にチャネル領域に接する位置に高濃
度領域121が形成されたことによって、NMOS10
0のドレイン−ソース間破壊耐圧が低下する。
【0027】この後さらに、NMOS100の表面を覆
う絶縁膜が堆積され、その絶縁膜の必要な箇所にコンタ
クト孔が開口され、このコンタクト孔を介して、NMO
S100のソース、ドレイン、ゲートおよびウエルに接
続するアルミニウム合金等からなる配線が形成されて、
半導体装置の製造が完了される。
【0028】ここで、図3を用いて、このような製造工
程においてPウェル130にイオン注入されたホウ素の
ドーズ量と、NMOS100のPN接合の破壊電圧との
関係について説明する。
【0029】図3は、図2を用いて説明した製造方法に
よって形成されたNチャネルストッパ領域のドーズ量
と、NMOSのドレイン−ソース間の破壊電圧との関係
を示す片対数グラフである。
【0030】図3のグラフの横軸は対数軸であって、N
チャネルストッパ領域120を形成するためにイオン注
入した合計のホウ素のドーズ量(cm-2)を表してい
る。また、図3のグラフの縦軸は、NMOSのドレイン
−ソース間破壊耐圧(V)を表している。ここにいうN
MOS破壊耐圧とは、NMOSを破壊して低抵抗化させ
ることができる電圧、すなわち、NMOS100のソー
スとPウエル、およびゲートをグランド電位にし、ドレ
インに印加される正の電圧を徐々に増加させていったと
きに、ドレイン−ウエル間のPN接合が破壊される電圧
である。この図3のグラフから、ドーズ量が多くなるに
つれてドレイン−ソース間破壊耐圧は低下することがわ
かり、破壊電圧を10V未満にするには、ドーズ量を
1.3×10 14cm-2以上に設定すればよいことがわか
る。図2において説明した製造方法によって作成した高
濃度領域121に取り囲まれたNMOS100では、高
濃度領域121のドーズ量(2回に分けて行ったホウ素
イオン注入の合計ドーズ量)は1.8×1014cm-2
あるため、破壊耐圧は約8Vになる。これに対して低濃
度領域122に取り囲まれたNMOSの破壊耐圧は低濃
度領域122のドーズ量である6×1013cm-2で決定
され、約15Vである。このように、図2で説明した製
造方法で、Nチャネルストッパ領域120のドーズ量を
変化させることのみによって、ドレイン−ソース間破壊
電圧が大きく異なる2種類のNMOS含む半導体装置を
製造することができる。この例では、破壊電圧の低いN
MOSを取り囲むNチャネルストッパ領域を形成するた
めのP型不純物ドーズ量(合計値)は、破壊電圧の高い
NMOSを取り囲むNチャネルストッパ領域を形成する
ためのP型不純物のドーズ量の3倍であった。アンチヒ
ューズとして使用するNMOSのドレイン−ソース間破
壊耐圧と、書き込み回路やその他の回路を構成するため
に使用するNMOSのドレイン−ソース間破壊耐圧との
差を十分に大きくするためには、一般的に、前者のチャ
ネルストッパ領域形成用のP型不純物注入ドーズ量(合
計ドーズ量)を、後者のチャネルストッパ領域形成用の
P型不純物注入ドーズ量の約2倍以上、好ましくは約
2.5倍以上にする。
【0031】このように、チャネルストッパ領域形成用
のP型不純物注入ドーズ量を増大させることによって、
NMOSのドレイン−ソース間破壊耐圧が低下する原因
を考察する。
【0032】MOSトランジスタのドレイン−ソース間
に高電圧を印加した場合、ドレイン拡散層112とチャ
ネル領域114との聞のPN接合が逆バイアスされ、そ
のPN接合の空乏層に高電界が印加される。図1におい
てチャネルの幅方向、すなわち左右の端部は、チャネル
ストッパ領域の高濃度領域121に隣接しているため、
LOCOS酸化、もしくはそれ以降の熱処理工程におい
てP型不純物が拡散し、P型不純物の濃度が、幅方向の
中央部分に比較して高くなっている。このため、端部で
は中央部分に比較して空乏層の幅がさらに狭くなり、さ
らに電界強度が増大する。従って、図1に示したNMO
Sのドレイン−ソース間に破壊耐圧以上の高電圧を印加
した場合、最初は、図1に矢印で示した2箇所のいずれ
かにおいてドレイン拡散層112とチャネル領域114
との間のPN接合で突発的な降伏が発生すると考えられ
る。そしてその結果、その降伏が発生した部分に集中し
て電流が流れて、降伏状態が持続されるものと考えられ
る。
【0033】例えば、ドレイン−ソース間破壊耐圧を低
くするNMOSのアクティブ領域が形成されるPウエル
のP型不純物濃度を、他のNMOSのアクティブ領域が
形成されるPウエルのP型不純物濃度に比較して高くす
ることにより、チャネル領域114全体のP型不純物濃
度を増大させ、ドレイン拡散層112とチャネル領域1
14との間のPN接合面全体の空乏層の幅を減少させ、
降伏耐圧を低下させることも可能である。しかし、図1
に示したように、チャネル領域114の端部に接する高
濃度のチャネルストッパ領域121を設け、チャネル領
域114の端部のP型不純物の濃度を局所的に増大させ
ることにより、PN接合の降伏が発生する箇所を特定
し、より低い電圧で、再現性よく、接合破塙を起こすこ
とが可能である。
【0034】続いて、本実施形態の半導体装置について
説明する。この半導体装置は、図1に示すNMOS10
0を有する1ビットのデータ記憶回路を複数備えたもの
であって、公知のCMOS半導体装置の製造方法に、図
2を用いて説明した破壊耐圧の低いNMOSの製造方法
を組み合わせて、すなわち図2(c)、(d)の、破壊
耐圧を低く設定するNMOSの周囲の分離領域への追加
のチャネルストッパイオン注入を加えて製造されたもの
である。以下、図4を用いて、この半導体装置が備える
1ビットのデータ記憶回路について説明する。
【0035】図4は、1ビットのデータ記憶回路の回路
図である。
【0036】図4に示されたデータ記憶回路10は、破
壊耐圧を落としたNMOS100の他、高電圧印加回路
200と読出回路300とを備えている。
【0037】高電圧印加回路200は、P型MOSトラ
ンジスタ(以下、PMOSと称する)201を備え、こ
のPMOS201のゲートは入力端子Aに接続されてい
る。入力端子Aは、書込まれるデータが入力される端子
である。また、このPMOS201のソースはVdd1
端子に接続されるとともに、このPMOS201のドレ
インは、破壊耐圧を落としたNMOS100のドレイン
112に接続されている。Vdd1端子は、書込み時に
10Vの書込用電源に接続される端子である。なお、V
dd1端子と入力端子Aとの間には、電圧調整用の抵抗
2001が設けられている。
【0038】NMOS100は、この1ビットのデータ
記憶回路10におけるアンチヒューズとして機能し、入
力端子Aに入力されたデータに基づいて、高電圧印加回
路200によって破壊されたり、破壊されなかったりす
るものである。このようなNMOS100のソース11
3およびPウェル130はグランドGNDに接続されて
いる。また、このNMOS100のゲート電極111
は、電圧調整用の抵抗1001を介してグランドGND
に接続され、常に‘L’レベルである。したがって、こ
のNMOS100は常にオフ状態となり、破壊されてい
ない状態ではこのNMOS100の抵抗値は高抵抗であ
る。
【0039】読出回路300はインバータ310を備
え、このインバータ310の出力は出力端子OUTに接
続されている。またこのインバータ310は、PMOS
311とNMOS312とを備え、このPMOS311
のゲートとNMOS312のゲートはノード3101で
共通接続されている。さらに、電源端子VDDとこのノ
ード3101との間には、抵抗320が接続されてい
る。この抵抗320は、破壊されていないアンチヒュー
ズであるNMOS100のオフ状態の抵抗値よりは遥か
に小さく、破壊されたそのNMOS100の抵抗値より
は遥かに大きな抵抗値を有するものである。電源端子V
DDは、3.3Vの電源に接続される端子である。
【0040】そして、例えば図5にブロック図が示され
たように、必要な個数(n個)の、図4に示されたよう
な1ビットの記憶回路10−1〜10−nが、選択回路
50と組み合わされて、必要なビット数(nビット)の
記憶回路60が構成される。図示された選択回路50
は、シフトレジスタ510を使用したものであり、出力
端子OUT1からOUTnまでを、クロック入力端子C
LKに入力されたクロック信号に従って順次選択し、ク
ロック信号に同期してデータ入力端子DATAに入力さ
れるデータ信号を出力するものである。なお、シフトレ
ジスタ510のそれぞれの出力端子には、例えばNMO
S520−1〜520−nからなるバッファが設けられ
ている。
【0041】このような選択回路50と、n個の1ビッ
トの記憶回路10−1〜10−nの中の高電圧印加回路
200とが組み合わされて、nビットの書き込み回路が
構成される。すなわち、nビットのそれぞれのために設
けられたアンチヒューズ用NMOS100の中から選ば
れたものに高電圧を印加し、破壊することによってnビ
ットのデータを書き込む。
【0042】なお、選択回路50を構成するNMOSや
PMOS、高電圧印加回路200を構成するPMOS、
および読み出し回路300を構成するNMOSやPMO
Sはいずれも、15V程度の高いドレイン−ソース間破
壊耐圧を有している。
【0043】続いて、このような1ビットのデータ記憶
回路10における回路動作を、書込み時と読出し時とに
分けて説明する。
【0044】書込み時において、入力端子Aに論理
「1」が入力されると、高電圧印加回路200のPMO
S201はオフ状態となり、アンチヒューズとして機能
するNMOS100には、VDD1端子に接続された書
込用電源から印加される10Vの電圧が無印加となる。
この結果、アンチヒューズとして機能するNMOS10
0のPN接合は破壊されず、このNMOS100は高抵
抗状態のままである。一方、入力端子Aに論理「0」が
入力されると、高電圧印加回路200のPMOS201
はオン状態となり、アンチヒューズとして機能するNM
OS100のドレイン−ソース間に、書込用電源から1
0Vの電圧が印加され、そのドレイン拡散層とチャネル
領域との間のPN接合は破壊される。この際、選択回路
50や高電圧印加回路200のNMOSやPMOSの破
壊耐圧は10Vよりも高いため、アンチヒューズとして
機能するNMOS100以外のNMOSやPMOSまで
破壊されてしまうことは無い。アンチヒューズとして機
能するNMOS100のPN接合が破壊されると、この
NMOS100は低抵抗化して導通状態になる。破壊に
必要な高電圧印加時間は数ms以下であった。また、破
壊に必要な高電圧電源の電流は数10mAであった。
【0045】読出し時においては、入力端子Aを開放状
態にする。ここで、アンチヒューズとして機能するNM
OS100が破壊されて低抵抗化している場合には、ノ
ード3101が‘L’レベルとなり、出力端子OUTに
は‘H’レベルの信号が出力される。一方、アンチヒュ
ーズとして機能するNMOS100が破壊されず高抵抗
のままであると、ノード3101が‘H’レベルとな
り、出力端子OUTには‘L’レベルの信号が出力され
る。このように読み出した信号は、例えば、抵抗素子や
容量素子の接続/非接続を決定し、回路パラメータを決
定することによって、所望の回路動作を実現するために
利用することができる。
【0046】図4に示した回路では、アンチヒューズと
して使用するNMOS100のゲートを抵抗1001を
介してソースに接続し、オフ状態でドレイン−ソース間
に過電圧を印加して、破壊を行った。特開平4−196
166号公報に記載されたようにオン状態で破壊を行う
ことも可能であるが、ここでは採用しなかった。なお、
図1に示したのは、低濃度ドレイン領域を有さない、シ
ングルドレイン構造のMOSトランジスタである。LD
D(Lightly Doped Drein)構造を
有するMOSトランジスタをアンチヒューズとして使用
することも可能ではあるが、破壊耐圧を低くするために
は、シングルドレイン構造の方が好ましい。
【0047】以上、破壊耐圧が低いNMOSを備えた半
導体装置について説明したが、本発明の半導体装置は、
破壊耐圧が低いPMOSを備えた半導体装置であっても
よい。
【0048】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の半導体
装置によれば、他の素子を損傷させることなく、目的の
MOSトランジスタのPN接合を破壊することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の半導体装置が備えるNMOSを上
から見た図である。
【図2】図1に示されたNMOSの製造過程の状態を段
階的に示した図である。
【図3】図2を用いて説明した製造方法によって形成さ
れたNチャネルストッパ領域のドーズ量と、NMOSの
ドレイン−ソース間の破壊電圧との関係を示す片対数グ
ラフである。
【図4】1ビットのデータ記憶回路の回路図である。
【図5】nビットのデータ記憶回路のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 半導体装置 10 1ビットのデータ記憶回路 50 選択回路 60 nビットのデータ記憶回路 100 NMOS 110 アクティブ領域 111 ゲート電極 112 ドレイン拡散層 113 ソース拡散層 114 チャネル領域 120 Nチャネルストッパ領域 121 高濃度領域 122 低濃度領域 130 Pウェル 140 酸化膜 150 窒化膜 160 レジストマスク 170 フィールド酸化膜 200 書き込み回路 201 PMOS 300 読出回路 310 インバータ 311 PMOS 312 NMOS 320 抵抗 510 シフトレジスタ 520 NMOS X 素子分離領域 Y イオン注入領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8234 H01L 27/04 V 5F083 27/088 27/08 102B 27/08 331 27/10 431 (72)発明者 久野 勇 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 福島 崇仁 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川 崎製鉄株式会社内 (72)発明者 青池 淳司 千葉県船橋市前原西2丁目14番2号 津田 沼駅前安田ビル10階 アナセム株式会社内 Fターム(参考) 4M108 AB05 AB14 AB36 AC50 AD13 5F032 AA14 AC01 BA01 CA17 CA24 5F038 AV06 AV15 DF05 DF16 DF20 EZ13 EZ20 5F048 AA02 AB01 AB03 AC01 AC03 BA01 BC03 BC05 BC20 BD04 BE03 BG12 BH07 BH08 CC01 CC09 CC18 CC19 5F064 BB15 CC12 FF22 FF24 FF28 FF45 5F083 CR13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面に形成された第1導電型
    の第1MOSトランジスタと、 前記第1MOSトランジスタが形成された半導体基板と
    同じ半導体基板の表面に形成されたものであって、前記
    第1MOSトランジスタのドレイン−ソース間の破壊耐
    圧よりもドレイン−ソース間の破壊耐圧が低い複数の第
    1導電型の第2MOSトランジスタと、 前記複数の第2MOSトランジスタの中から選ばれた少
    なくとも1個のドレイン−ソース間に過電圧を印加し、
    該少なくとも1個の第2MOSトランジスタを破壊する
    書き込み回路とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第2MOSトランジスタの第2導電
    型のチャネル領域の、ドレイン拡散層と接してPN接合
    を形成する領域の少なくとも一部分の前記第2導電型の
    不純物の濃度が、前記第1MOSトランジスタの対応す
    る部分の前記第2導電型の不純物の濃度に比較して高い
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第2MOSトランジスタのチャネル
    領域の、前記第2導電型の不純物濃度が前記第1MOS
    トランジスタの対応する部分に比較して高い一部分が、
    前記第2MOSトランジスタの前記チャネル領域の幅方
    向の端部の少なくとも一方に設けられていることを特徴
    とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1MOSトランジスタは、前記書
    き込み回路の一部を構成するものであることを特徴とす
    る請求項1から3のうちのいずれか1項記載の半導体装
    置。
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