JP2003168734A - 半導体装置及びその制御方法、その製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその制御方法、その製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
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-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で、非導通と導通との切換作業が比較的
容易で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高い
アンチヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、
その製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁膜106a、106bを有するアン
チヒューズA1、A2と、絶縁膜106a、106bを
絶縁破壊し導通状態とする絶縁破壊回路に設けられる絶
縁破壊回路用トランジスタCとを備えた半導体装置であ
って、アンチヒューズA1、A2の絶縁膜106a、1
06bは、絶縁破壊回路用トランジスタCのゲート絶縁
膜107と同一の材料からなるとともに、ゲート絶縁膜
107の膜厚よりも薄く形成された。
容易で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高い
アンチヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、
その製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁膜106a、106bを有するアン
チヒューズA1、A2と、絶縁膜106a、106bを
絶縁破壊し導通状態とする絶縁破壊回路に設けられる絶
縁破壊回路用トランジスタCとを備えた半導体装置であ
って、アンチヒューズA1、A2の絶縁膜106a、1
06bは、絶縁破壊回路用トランジスタCのゲート絶縁
膜107と同一の材料からなるとともに、ゲート絶縁膜
107の膜厚よりも薄く形成された。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アンチヒューズ
を備えた半導体装置及びその制御方法、その製造方法に
関するものである。
を備えた半導体装置及びその制御方法、その製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、DRAMやSRAM等の半導
体装置において、切断可能なヒューズを素子として備え
たものが多く用いられている。このような半導体装置に
おいて、ヒューズは、メモリセルの置換を行うための置
換回路や、基準電圧を調整するための基準電圧発生回路
等に設けられている。
体装置において、切断可能なヒューズを素子として備え
たものが多く用いられている。このような半導体装置に
おいて、ヒューズは、メモリセルの置換を行うための置
換回路や、基準電圧を調整するための基準電圧発生回路
等に設けられている。
【0003】以下、図8、図9にて、従来の半導体装置
について簡単に説明する。図8は、従来の半導体装置に
おける、ヒューズを用いたメモリセルの置換回路を示す
回路図である。図9は、図8の置換回路に設けられたヒ
ューズを示す概略図である。図8に示すメモリセルの置
換回路は、半導体装置の製品としての歩留まりを向上さ
せることを目的としている。具体的には、製造工程にお
いて異物の混入等により不良となったメモリセルや、リ
フレッシュ特性が規格を満足しないDRAM用のメモリ
セル等を、装置内に内蔵された予備的なメモリセル(冗
長メモリセル)と置換するものである。図8において、
G11、G22はインバータ、Vは電源電位、REは抵
抗、L 0〜L2m+1はヒューズ部、TA、T0〜T
2m+1はトランジスタ、Sはセレクト信号、R0、/
R0〜Rm、/Rmはアドレス信号を示す。
について簡単に説明する。図8は、従来の半導体装置に
おける、ヒューズを用いたメモリセルの置換回路を示す
回路図である。図9は、図8の置換回路に設けられたヒ
ューズを示す概略図である。図8に示すメモリセルの置
換回路は、半導体装置の製品としての歩留まりを向上さ
せることを目的としている。具体的には、製造工程にお
いて異物の混入等により不良となったメモリセルや、リ
フレッシュ特性が規格を満足しないDRAM用のメモリ
セル等を、装置内に内蔵された予備的なメモリセル(冗
長メモリセル)と置換するものである。図8において、
G11、G22はインバータ、Vは電源電位、REは抵
抗、L 0〜L2m+1はヒューズ部、TA、T0〜T
2m+1はトランジスタ、Sはセレクト信号、R0、/
R0〜Rm、/Rmはアドレス信号を示す。
【0004】以上のように構成される回路において、N
AE(Normal Address Enable)の出力がハイ(HIG
H)となり、インバータG22を介して出力が反転され
た後のSAE(Spare Address Enable)の出力がロー
(LOW)となるとき、装置外部から指定されたアドレ
ス信号R0、/R0〜Rm、/Rmは、そのまま装置内
部のメモリセルに伝達される。このとき、装置内の冗長
メモリセルは選択されない。これに対して、NAEの出
力がローとなり、SAEの出力がハイとなるとき、装置
外部から指定されたアドレス信号R0、/R0〜Rm、
/Rmは、装置内部のメモリセルに伝達されずに、その
替わりに装置内の冗長メモリセルが選択されることにな
る。
AE(Normal Address Enable)の出力がハイ(HIG
H)となり、インバータG22を介して出力が反転され
た後のSAE(Spare Address Enable)の出力がロー
(LOW)となるとき、装置外部から指定されたアドレ
ス信号R0、/R0〜Rm、/Rmは、そのまま装置内
部のメモリセルに伝達される。このとき、装置内の冗長
メモリセルは選択されない。これに対して、NAEの出
力がローとなり、SAEの出力がハイとなるとき、装置
外部から指定されたアドレス信号R0、/R0〜Rm、
/Rmは、装置内部のメモリセルに伝達されずに、その
替わりに装置内の冗長メモリセルが選択されることにな
る。
【0005】以下、具体例に基づき説明する。例えば、
不良メモリセルに係わるアドレスが、R0=0、…、R
i=0、…、Rm=0であるとする。このとき、相補の
アドレスは、/R0=1、…、/Ri=1、…、/Rm
=1となる。そして、これらのアドレス信号に係わるヒ
ューズ部については、L0、…、L2i、…、L2mの
偶数番目のヒューズ部が導通して、L1、…、L2i
+1、…、L2m+1の奇数番目のヒューズ部が導通し
ないように、プログラムにより制御される。
不良メモリセルに係わるアドレスが、R0=0、…、R
i=0、…、Rm=0であるとする。このとき、相補の
アドレスは、/R0=1、…、/Ri=1、…、/Rm
=1となる。そして、これらのアドレス信号に係わるヒ
ューズ部については、L0、…、L2i、…、L2mの
偶数番目のヒューズ部が導通して、L1、…、L2i
+1、…、L2m+1の奇数番目のヒューズ部が導通し
ないように、プログラムにより制御される。
【0006】このときのメモリセルの置換動作は、次の
ようになる。まず、セレクト信号Sが入力されてハイの
状態になると、トランジスタTAがオンされて、ノード
N1の電位が電源電位Vと同電位になる。その後、アド
レス信号R0、/R0〜Rm、/Rmが、各トランジス
タT0〜T2m+1のゲート部に入力されることにな
る。
ようになる。まず、セレクト信号Sが入力されてハイの
状態になると、トランジスタTAがオンされて、ノード
N1の電位が電源電位Vと同電位になる。その後、アド
レス信号R0、/R0〜Rm、/Rmが、各トランジス
タT0〜T2m+1のゲート部に入力されることにな
る。
【0007】ここで、上述の不良メモリセルに対応した
アドレスR0=0、…、Ri=0、…、Rm=0が選択
されると、その相補アドレス/R0=1、…、/Ri=
1、…、/Rm=1が、対応する奇数番目のトランジス
タT1、…、T2i+1、…、T2m+1のゲート部に
入力されてそれらのトランジスタT1、…、
T2i+ 1、…、T2m+1がオンされる。このとき、
奇数番目のヒューズ部L1、…、L2i+1、…、L
2m+1は、導通しないように制御されている。他方、
偶数番目のヒューズ部L0、…、L2i、…、L2mは
導通するように制御されているものの、これに対応する
偶数番目のトランジスタT0、…、T2 i、…、T2m
のゲート部にはアドレス信号が入力されずにオフとなっ
ている。
アドレスR0=0、…、Ri=0、…、Rm=0が選択
されると、その相補アドレス/R0=1、…、/Ri=
1、…、/Rm=1が、対応する奇数番目のトランジス
タT1、…、T2i+1、…、T2m+1のゲート部に
入力されてそれらのトランジスタT1、…、
T2i+ 1、…、T2m+1がオンされる。このとき、
奇数番目のヒューズ部L1、…、L2i+1、…、L
2m+1は、導通しないように制御されている。他方、
偶数番目のヒューズ部L0、…、L2i、…、L2mは
導通するように制御されているものの、これに対応する
偶数番目のトランジスタT0、…、T2 i、…、T2m
のゲート部にはアドレス信号が入力されずにオフとなっ
ている。
【0008】したがって、ノードN1の電位Vは、接地
(GND)されることなく、ハイ状態が維持される。こ
のとき、インバータG11によって反転された後のNA
Eの出力はローとなり、さらにインバータG22によっ
て反転された後のSAEの出力はハイとなって、上述の
ごとく冗長メモリセルが選択される。
(GND)されることなく、ハイ状態が維持される。こ
のとき、インバータG11によって反転された後のNA
Eの出力はローとなり、さらにインバータG22によっ
て反転された後のSAEの出力はハイとなって、上述の
ごとく冗長メモリセルが選択される。
【0009】これに対して、不良アドレスR0=0、
…、Ri=0、…、Rm=0以外のアドレスが選択され
ると、アドレス信号R0〜Rmのうち少なくともいずれ
か1つはハイとなるので、それに対応したトランジスタ
がオンとなる。例えば、所定のアドレス信号がRi=1
のとき、対応するトランジスタT2iがオンとなる。こ
のとき、対応するヒューズ部L2iは導通するように制
御されているので、ノードN1は接地されるため、NA
Eの出力はハイとなり、SAEの出力はローとなって、
上述のごとく冗長メモリセルが選択されないことにな
る。
…、Ri=0、…、Rm=0以外のアドレスが選択され
ると、アドレス信号R0〜Rmのうち少なくともいずれ
か1つはハイとなるので、それに対応したトランジスタ
がオンとなる。例えば、所定のアドレス信号がRi=1
のとき、対応するトランジスタT2iがオンとなる。こ
のとき、対応するヒューズ部L2iは導通するように制
御されているので、ノードN1は接地されるため、NA
Eの出力はハイとなり、SAEの出力はローとなって、
上述のごとく冗長メモリセルが選択されないことにな
る。
【0010】次に、上述の回路における、ヒューズ部L
0〜L2m+1の構成と動作について、説明する。図9
は、ヒューズ部を示す概略上面図である。同図におい
て、1〜3はヒューズ、4は開口部を示す。ここで、ヒ
ューズ1〜3は、例えば、WSiポリサイド、アルミ等
からなる。また、開口部4は、例えば、プラズマSiN
膜、ポリイミド等からなる積層膜内に形成されたもので
ある。
0〜L2m+1の構成と動作について、説明する。図9
は、ヒューズ部を示す概略上面図である。同図におい
て、1〜3はヒューズ、4は開口部を示す。ここで、ヒ
ューズ1〜3は、例えば、WSiポリサイド、アルミ等
からなる。また、開口部4は、例えば、プラズマSiN
膜、ポリイミド等からなる積層膜内に形成されたもので
ある。
【0011】以上のように構成されたヒューズ部におい
て、上述のように不良メモリセルが生じた場合に、それ
に係わる回路内のヒューズを切断して、不良メモリセル
へのアクセスを禁止する方法が行われている。ここで、
ヒューズの切断は、レーザトリマ装置によって行われ
る。詳しくは、レーザトリマ装置により、レーザ光をヒ
ューズ上の中央部に照射する。レーザ光が照射されたヒ
ューズの部分は、急激に熱膨張して破断する。これによ
り、レーザ光が照射されたヒューズは、非導通の状態に
なる。
て、上述のように不良メモリセルが生じた場合に、それ
に係わる回路内のヒューズを切断して、不良メモリセル
へのアクセスを禁止する方法が行われている。ここで、
ヒューズの切断は、レーザトリマ装置によって行われ
る。詳しくは、レーザトリマ装置により、レーザ光をヒ
ューズ上の中央部に照射する。レーザ光が照射されたヒ
ューズの部分は、急激に熱膨張して破断する。これによ
り、レーザ光が照射されたヒューズは、非導通の状態に
なる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、ヒ
ューズ部が大きくて微細化された半導体装置に不向きで
あるという第1の問題があった。詳しくは、図9に示す
ヒューズ部において、開口部4の短手方向の長さは10
μm程度であり、ヒューズ1は5μm程度のピッチで複
数配列されている。このように、半導体装置においてヒ
ューズ部が占める面積は小さくなく、そのことが半導体
装置を微細化する上で障壁になっていた。
ューズ部が大きくて微細化された半導体装置に不向きで
あるという第1の問題があった。詳しくは、図9に示す
ヒューズ部において、開口部4の短手方向の長さは10
μm程度であり、ヒューズ1は5μm程度のピッチで複
数配列されている。このように、半導体装置においてヒ
ューズ部が占める面積は小さくなく、そのことが半導体
装置を微細化する上で障壁になっていた。
【0013】また、ヒューズの切断工程は、作業性が悪
いという第2の問題があった。すなわち、ヒューズの切
断工程には、レーザトリマ装置が必要となり、その設備
の準備にかかる手間や、実際の切断工程にかかる手間が
無視できないものであった。さらに、ヒューズの切断
は、直接チップ上にレーザを照射して行うために、チッ
プがパッケージ化された後にはその作業を行うことがで
きず、パッケージ化後に行うテスト等で発生する不良メ
モリセルを救済できなかった。
いという第2の問題があった。すなわち、ヒューズの切
断工程には、レーザトリマ装置が必要となり、その設備
の準備にかかる手間や、実際の切断工程にかかる手間が
無視できないものであった。さらに、ヒューズの切断
は、直接チップ上にレーザを照射して行うために、チッ
プがパッケージ化された後にはその作業を行うことがで
きず、パッケージ化後に行うテスト等で発生する不良メ
モリセルを救済できなかった。
【0014】以上のような問題を解決するために、図1
0に示すように、ヒューズに替わってアンチヒューズを
備えた半導体装置が開示されている(例えば、USP4,89
9,205参照)。図10において、11はシリコン基板、
12a〜12bは一方の電極となるN +拡散層、13は
分離酸化膜、14、16は酸化膜、15は窒化膜、17
a〜17bは他方の電極となるN+型のポリシリコン、
18は層間絶縁膜、19a〜19bはN+拡散層12a
〜12bに接続された接続配線、20a〜20bはポリ
シリコン17a〜17bに接続された接続配線、21は
絶縁膜の絶縁破壊部を示す。
0に示すように、ヒューズに替わってアンチヒューズを
備えた半導体装置が開示されている(例えば、USP4,89
9,205参照)。図10において、11はシリコン基板、
12a〜12bは一方の電極となるN +拡散層、13は
分離酸化膜、14、16は酸化膜、15は窒化膜、17
a〜17bは他方の電極となるN+型のポリシリコン、
18は層間絶縁膜、19a〜19bはN+拡散層12a
〜12bに接続された接続配線、20a〜20bはポリ
シリコン17a〜17bに接続された接続配線、21は
絶縁膜の絶縁破壊部を示す。
【0015】このように、アンチヒューズは、酸化膜1
4、窒化膜15、酸化膜16の3層構造からなる絶縁膜
を、2つの電極12a〜12b、17a〜17bで挟ん
で形成したものである。そして、アンチヒューズは、上
述のヒューズとは異なり、デフォルト時の状態が非導通
となる。詳しくは、2つの電極12a〜12b、17a
〜17bに高電圧が印加されないように、制御されてい
る(図10に示す左側のアンチヒューズの状態であ
る。)。そして、アンチヒューズを導通状態に変化させ
るときには、2つの電極12a〜12b、17a〜17
bに高電圧を印加するように制御して、絶縁膜を絶縁破
壊する(図10に示す右側のアンチヒューズの状態であ
る。)。
4、窒化膜15、酸化膜16の3層構造からなる絶縁膜
を、2つの電極12a〜12b、17a〜17bで挟ん
で形成したものである。そして、アンチヒューズは、上
述のヒューズとは異なり、デフォルト時の状態が非導通
となる。詳しくは、2つの電極12a〜12b、17a
〜17bに高電圧が印加されないように、制御されてい
る(図10に示す左側のアンチヒューズの状態であ
る。)。そして、アンチヒューズを導通状態に変化させ
るときには、2つの電極12a〜12b、17a〜17
bに高電圧を印加するように制御して、絶縁膜を絶縁破
壊する(図10に示す右側のアンチヒューズの状態であ
る。)。
【0016】以上のべたアンチヒューズの構成は、素子
を比較的小さくできるとともに、その制御が比較的容易
であるために、上述のヒューズ部を備えた半導体装置の
問題を解消するものである。しかし、上述のアンチヒュ
ーズの構成は、半導体装置内に、トランジスタ、キャパ
シタ等の他の素子とは別の工程にてアンチヒューズを形
成しなければならず、工程手順が複雑化するという問題
があった。詳しくは、絶縁膜14〜16の下層のN+拡
散層12a〜12bを形成する工程と、絶縁膜14〜1
6を形成する工程とを、他の素子を形成する工程とは別
に行う必要があった。
を比較的小さくできるとともに、その制御が比較的容易
であるために、上述のヒューズ部を備えた半導体装置の
問題を解消するものである。しかし、上述のアンチヒュ
ーズの構成は、半導体装置内に、トランジスタ、キャパ
シタ等の他の素子とは別の工程にてアンチヒューズを形
成しなければならず、工程手順が複雑化するという問題
があった。詳しくは、絶縁膜14〜16の下層のN+拡
散層12a〜12bを形成する工程と、絶縁膜14〜1
6を形成する工程とを、他の素子を形成する工程とは別
に行う必要があった。
【0017】さらに、アンチヒューズを導通させるとき
には、絶縁膜14〜16を絶縁破壊するために比較的高
い電圧が印加されるために、アンチヒューズに電圧を印
加するための回路内に設けられたトランジスタのゲート
絶縁膜も同時に破壊される可能性があった。この場合、
絶縁膜14〜16には絶縁破壊に充分な電圧が印加され
ずに、アンチヒューズは非導通のままとなる。
には、絶縁膜14〜16を絶縁破壊するために比較的高
い電圧が印加されるために、アンチヒューズに電圧を印
加するための回路内に設けられたトランジスタのゲート
絶縁膜も同時に破壊される可能性があった。この場合、
絶縁膜14〜16には絶縁破壊に充分な電圧が印加され
ずに、アンチヒューズは非導通のままとなる。
【0018】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、小型で、非導通と導通との切換
作業が比較的容易で、比較的簡易な方法で製造できて、
信頼性が高いアンチヒューズを備えた半導体装置及びそ
の制御方法、その製造方法を提供することにある。
ためになされたもので、小型で、非導通と導通との切換
作業が比較的容易で、比較的簡易な方法で製造できて、
信頼性が高いアンチヒューズを備えた半導体装置及びそ
の制御方法、その製造方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明にかかる半導体装置は、絶縁膜を有するアンチヒ
ューズと、前記絶縁膜を絶縁破壊し導通状態とする絶縁
破壊回路に設けられる絶縁破壊回路用トランジスタとを
備えた半導体装置であって、前記アンチヒューズの前記
絶縁膜は、前記絶縁破壊回路用トランジスタのゲート絶
縁膜と同一の材料からなるとともに、前記ゲート絶縁膜
の膜厚よりも薄く形成されたものである。
の発明にかかる半導体装置は、絶縁膜を有するアンチヒ
ューズと、前記絶縁膜を絶縁破壊し導通状態とする絶縁
破壊回路に設けられる絶縁破壊回路用トランジスタとを
備えた半導体装置であって、前記アンチヒューズの前記
絶縁膜は、前記絶縁破壊回路用トランジスタのゲート絶
縁膜と同一の材料からなるとともに、前記ゲート絶縁膜
の膜厚よりも薄く形成されたものである。
【0020】また、請求項2記載の発明にかかる半導体
装置は、上記請求項1記載の発明において、前記アンチ
ヒューズの前記絶縁膜の下層に、N+拡散層又はP+拡
散層を備えたものである。
装置は、上記請求項1記載の発明において、前記アンチ
ヒューズの前記絶縁膜の下層に、N+拡散層又はP+拡
散層を備えたものである。
【0021】また、請求項3記載の発明にかかる半導体
装置は、上記請求項1又は請求項2に記載の発明におい
て、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路用トラン
ジスタのゲート電極と同一の材料からなる電極を備えた
ものである。
装置は、上記請求項1又は請求項2に記載の発明におい
て、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路用トラン
ジスタのゲート電極と同一の材料からなる電極を備えた
ものである。
【0022】また、請求項4記載の発明にかかる半導体
装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発
明において、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路
内に設けられるとともに、前記絶縁破壊回路用トランジ
スタとは異なるトランジスタを有する別の回路内に設け
られたものである。
装置は、上記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発
明において、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路
内に設けられるとともに、前記絶縁破壊回路用トランジ
スタとは異なるトランジスタを有する別の回路内に設け
られたものである。
【0023】また、請求項5記載の発明にかかる半導体
装置は、上記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発
明において、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路
内に設けられるとともに、前記絶縁膜を絶縁破壊した後
に電位固定される別の回路内に設けられたものである。
装置は、上記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発
明において、前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回路
内に設けられるとともに、前記絶縁膜を絶縁破壊した後
に電位固定される別の回路内に設けられたものである。
【0024】また、この発明の請求項6記載の発明にか
かる半導体装置の制御方法は、請求項1〜請求項5のい
ずれかに記載の半導体装置の制御方法であって、前記絶
縁破壊回路に前記絶縁破壊回路用トランジスタを介して
電圧を印加して、前記アンチヒューズの前記絶縁膜を絶
縁破壊するステップと、前記絶縁破壊回路を開くステッ
プと、前記アンチヒューズを備えた前記絶縁破壊回路と
は別の回路を閉じるステップとを備えるものである。
かる半導体装置の制御方法は、請求項1〜請求項5のい
ずれかに記載の半導体装置の制御方法であって、前記絶
縁破壊回路に前記絶縁破壊回路用トランジスタを介して
電圧を印加して、前記アンチヒューズの前記絶縁膜を絶
縁破壊するステップと、前記絶縁破壊回路を開くステッ
プと、前記アンチヒューズを備えた前記絶縁破壊回路と
は別の回路を閉じるステップとを備えるものである。
【0025】また、この発明の請求項7記載の発明にか
かる半導体装置の製造方法は、絶縁膜を有するアンチヒ
ューズと、前記絶縁膜を絶縁破壊する絶縁破壊回路に設
けられる絶縁破壊回路用トランジスタとを備える半導体
装置の製造方法であって、前記絶縁破壊回路用トランジ
スタのゲート絶縁膜を形成する第1工程と、前記アンチ
ヒューズの前記絶縁膜を形成するとともに、前記第1工
程で形成された前記絶縁破壊回路用トランジスタの前記
ゲート絶縁膜をさらに厚いゲート酸化膜とする第2工程
とを備えるものである。
かる半導体装置の製造方法は、絶縁膜を有するアンチヒ
ューズと、前記絶縁膜を絶縁破壊する絶縁破壊回路に設
けられる絶縁破壊回路用トランジスタとを備える半導体
装置の製造方法であって、前記絶縁破壊回路用トランジ
スタのゲート絶縁膜を形成する第1工程と、前記アンチ
ヒューズの前記絶縁膜を形成するとともに、前記第1工
程で形成された前記絶縁破壊回路用トランジスタの前記
ゲート絶縁膜をさらに厚いゲート酸化膜とする第2工程
とを備えるものである。
【0026】また、請求項8記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項7に記載の発明におい
て、前記第2工程を、前記絶縁破壊回路用トランジスタ
とは異なるトランジスタのゲート絶縁膜を同時に形成す
る工程とするものである。
装置の製造方法は、上記請求項7に記載の発明におい
て、前記第2工程を、前記絶縁破壊回路用トランジスタ
とは異なるトランジスタのゲート絶縁膜を同時に形成す
る工程とするものである。
【0027】また、請求項9記載の発明にかかる半導体
装置の製造方法は、上記請求項7又は請求項8に記載の
発明において、前記第1工程及び前記第2工程を、前記
絶縁破壊回路用トランジスタとは異なるトランジスタの
ゲート絶縁膜を同時に形成する工程とするものである。
装置の製造方法は、上記請求項7又は請求項8に記載の
発明において、前記第1工程及び前記第2工程を、前記
絶縁破壊回路用トランジスタとは異なるトランジスタの
ゲート絶縁膜を同時に形成する工程とするものである。
【0028】また、請求項10記載の発明にかかる半導
体装置の製造方法は、上記請求項7〜請求項9のいずれ
かに記載の発明において、前記アンチヒューズの前記絶
縁膜の下層に、N+拡散層又はP+拡散層を形成する工
程をさらに備えるものである。
体装置の製造方法は、上記請求項7〜請求項9のいずれ
かに記載の発明において、前記アンチヒューズの前記絶
縁膜の下層に、N+拡散層又はP+拡散層を形成する工
程をさらに備えるものである。
【0029】また、請求項11記載の発明にかかる半導
体装置の製造方法は、上記請求項10に記載の発明にお
いて、前記拡散層を形成する工程を、MOSキャパシタ
の拡散層を同時に形成する工程とするものである。
体装置の製造方法は、上記請求項10に記載の発明にお
いて、前記拡散層を形成する工程を、MOSキャパシタ
の拡散層を同時に形成する工程とするものである。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同
一または相当する部分には同一の符号を付しており、そ
の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同
一または相当する部分には同一の符号を付しており、そ
の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【0031】実施の形態1.図1〜図5にて、この発明
の実施の形態1について詳細に説明する。図1は、この
発明の実施の形態1における半導体装置を示す概略断面
図である。図1において、101はP型ウェルが形成さ
れたシリコン基板、102a〜102bはN+拡散層、
103a〜103cはN−注入されたN−拡散層、10
4a〜104cはN+拡散層102a〜102bよりも
濃度の高いN+拡散層、105はSTI法やLOCOS
法で形成された分離酸化膜、106a〜106bはアン
チヒューズの絶縁膜としての酸化膜、107はトランジ
スタのゲート絶縁膜としてのゲート酸化膜、108a〜
108bはアンチヒューズの電極としてのN +型のポリ
シリコン膜、108cはトランジスタのゲート電極とし
てのN+型のポリシリコン膜、109a〜109cはポ
リシリコン膜108a〜108c上に形成されるCo等
のシリサイド膜、110a〜110cはN+拡散層10
4a〜104c上に形成されるシリサイド膜、111a
〜111cは酸化膜、窒化膜、又はそれらの積層膜から
なるサイドウォール、112は酸化膜からなる層間絶縁
膜、113a〜113eは層間絶縁膜112のコンタク
トホールに形成されたTiNからなるバリアメタル、1
14a〜114eは層間絶縁膜112のコンタクトホー
ルに形成されたWプラグ、115a〜115eは上層配
線のバリアメタル、116a〜116eは上層配線のア
ルミ層、117a〜117eは上層配線のTiNからな
る反射防止膜、118は酸化膜106bにおける絶縁が
破壊された領域としての絶縁破壊部を示す。
の実施の形態1について詳細に説明する。図1は、この
発明の実施の形態1における半導体装置を示す概略断面
図である。図1において、101はP型ウェルが形成さ
れたシリコン基板、102a〜102bはN+拡散層、
103a〜103cはN−注入されたN−拡散層、10
4a〜104cはN+拡散層102a〜102bよりも
濃度の高いN+拡散層、105はSTI法やLOCOS
法で形成された分離酸化膜、106a〜106bはアン
チヒューズの絶縁膜としての酸化膜、107はトランジ
スタのゲート絶縁膜としてのゲート酸化膜、108a〜
108bはアンチヒューズの電極としてのN +型のポリ
シリコン膜、108cはトランジスタのゲート電極とし
てのN+型のポリシリコン膜、109a〜109cはポ
リシリコン膜108a〜108c上に形成されるCo等
のシリサイド膜、110a〜110cはN+拡散層10
4a〜104c上に形成されるシリサイド膜、111a
〜111cは酸化膜、窒化膜、又はそれらの積層膜から
なるサイドウォール、112は酸化膜からなる層間絶縁
膜、113a〜113eは層間絶縁膜112のコンタク
トホールに形成されたTiNからなるバリアメタル、1
14a〜114eは層間絶縁膜112のコンタクトホー
ルに形成されたWプラグ、115a〜115eは上層配
線のバリアメタル、116a〜116eは上層配線のア
ルミ層、117a〜117eは上層配線のTiNからな
る反射防止膜、118は酸化膜106bにおける絶縁が
破壊された領域としての絶縁破壊部を示す。
【0032】ここで、図1に示すA1、A2の領域は、
アンチヒューズとして機能する。なお、アンチヒューズ
A1は非導通の状態であり、電流が流れない素子として
用いられ、アンチヒューズA2は導通の状態であり、電
流が流れる素子として用いられる。また、Cの領域はア
ンチヒューズA1、A2の酸化膜106a、106bを
絶縁破壊するための絶縁破壊回路に設けられるトランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)として機能する。
アンチヒューズとして機能する。なお、アンチヒューズ
A1は非導通の状態であり、電流が流れない素子として
用いられ、アンチヒューズA2は導通の状態であり、電
流が流れる素子として用いられる。また、Cの領域はア
ンチヒューズA1、A2の酸化膜106a、106bを
絶縁破壊するための絶縁破壊回路に設けられるトランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)として機能する。
【0033】また、アンチヒューズA1、A2の酸化膜
106a、106bは、トランジスタCのゲート酸化膜
107と同一の材料からなるとともに、その膜厚はゲー
ト酸化膜107の膜厚よりも薄く形成されている。これ
により、上述の絶縁破壊回路に電圧を印加して、アンチ
ヒューズA1、A2の酸化膜106a、106bを絶縁
破壊するときに、その回路内のトランジスタCの耐圧性
(絶縁破壊されない特性である。)が保持されることに
なる。例えば、アンチヒューズA1、A2の酸化膜10
6a、106bの膜厚を3nm程度として、トランジス
タCのゲート酸化膜107の膜厚を6〜8nm以上とす
る。このとき、アンチヒューズA1、A2の絶縁破壊に
いたる耐圧は4V程度であるのに対して、トランジスタ
Cの絶縁破壊耐圧は7V以上となる。
106a、106bは、トランジスタCのゲート酸化膜
107と同一の材料からなるとともに、その膜厚はゲー
ト酸化膜107の膜厚よりも薄く形成されている。これ
により、上述の絶縁破壊回路に電圧を印加して、アンチ
ヒューズA1、A2の酸化膜106a、106bを絶縁
破壊するときに、その回路内のトランジスタCの耐圧性
(絶縁破壊されない特性である。)が保持されることに
なる。例えば、アンチヒューズA1、A2の酸化膜10
6a、106bの膜厚を3nm程度として、トランジス
タCのゲート酸化膜107の膜厚を6〜8nm以上とす
る。このとき、アンチヒューズA1、A2の絶縁破壊に
いたる耐圧は4V程度であるのに対して、トランジスタ
Cの絶縁破壊耐圧は7V以上となる。
【0034】以上のように構成された半導体装置におい
て、アンチヒューズは、2μm×2μm程度の比較的小
さな面積で形成することができる。また、アンチヒュー
ズの絶縁破壊工程には、上述のレーザトリマ装置が不要
となるために、工程時間が短くなるとともに、製造コス
トを低くすることができる。
て、アンチヒューズは、2μm×2μm程度の比較的小
さな面積で形成することができる。また、アンチヒュー
ズの絶縁破壊工程には、上述のレーザトリマ装置が不要
となるために、工程時間が短くなるとともに、製造コス
トを低くすることができる。
【0035】次に、図2〜図4にて、上述のように構成
された半導体装置の製造方法について説明する。図2
は、イオン注入工程時の半導体装置を示す概略断面図で
あり、図3は、第1酸化膜形成工程時の半導体装置を示
す概略断面図であり、図4は、第2酸化膜形成工程時の
半導体装置を示す概略断面図である。図2〜図4におい
て、102a〜102bはN+拡散層、106a〜10
6bはアンチヒューズにおける薄膜の酸化膜、107は
トランジスタにおける厚膜のゲート酸化膜、301a〜
301cは犠牲酸化膜、303、306はレジスト、3
04はイオン、305は第1酸化膜形成工程で形成され
たゲート酸化膜を示す。なお、図2〜図4において、一
点鎖線の右側の領域は図1におけるトランジスタCに対
応し、一点鎖線の左側の領域は図1におけるアンチヒュ
ーズA1、A2に対応する。
された半導体装置の製造方法について説明する。図2
は、イオン注入工程時の半導体装置を示す概略断面図で
あり、図3は、第1酸化膜形成工程時の半導体装置を示
す概略断面図であり、図4は、第2酸化膜形成工程時の
半導体装置を示す概略断面図である。図2〜図4におい
て、102a〜102bはN+拡散層、106a〜10
6bはアンチヒューズにおける薄膜の酸化膜、107は
トランジスタにおける厚膜のゲート酸化膜、301a〜
301cは犠牲酸化膜、303、306はレジスト、3
04はイオン、305は第1酸化膜形成工程で形成され
たゲート酸化膜を示す。なお、図2〜図4において、一
点鎖線の右側の領域は図1におけるトランジスタCに対
応し、一点鎖線の左側の領域は図1におけるアンチヒュ
ーズA1、A2に対応する。
【0036】まず、シリコン基板101上に、STI法
やLOCOS法等により、分離酸化膜105を形成す
る。そして、分離酸化膜105を形成する際の犠牲酸化
膜301a〜301cの上からBイオンを注入して、シ
リコン基板101にP型ウェルを形成する。次に、図2
に示すように、アンチヒューズの領域に、アンチヒュー
ズの一方の電極となるN+拡散層102a、102bを
形成する。なお、この工程は、半導体装置におけるMO
Sキャパシタの拡散層を同時に形成する工程である。
やLOCOS法等により、分離酸化膜105を形成す
る。そして、分離酸化膜105を形成する際の犠牲酸化
膜301a〜301cの上からBイオンを注入して、シ
リコン基板101にP型ウェルを形成する。次に、図2
に示すように、アンチヒューズの領域に、アンチヒュー
ズの一方の電極となるN+拡散層102a、102bを
形成する。なお、この工程は、半導体装置におけるMO
Sキャパシタの拡散層を同時に形成する工程である。
【0037】詳しくは、アンチヒューズの電極部と、半
導体装置におけるMOSキャパシタの電極部となる領域
を開口するように、それ以外の領域にイオン注入を阻止
するためのレジスト303が形成される。図2において
は、トランジスタ領域の犠牲酸化膜301c及び分離酸
化膜105の上に、レジスト303が形成されている。
その後、イオン304の注入が行われる。ここで、イオ
ン304は、例えば、P、Asであり、80keV、1
×1015個/cm2程度の注入である。これにより、
アンチヒューズ領域に、電極部としてのN+拡散層10
2a、102bが形成されるとともに、図示せぬMOS
キャパシタ領域にN+拡散層が形成されることになる。
導体装置におけるMOSキャパシタの電極部となる領域
を開口するように、それ以外の領域にイオン注入を阻止
するためのレジスト303が形成される。図2において
は、トランジスタ領域の犠牲酸化膜301c及び分離酸
化膜105の上に、レジスト303が形成されている。
その後、イオン304の注入が行われる。ここで、イオ
ン304は、例えば、P、Asであり、80keV、1
×1015個/cm2程度の注入である。これにより、
アンチヒューズ領域に、電極部としてのN+拡散層10
2a、102bが形成されるとともに、図示せぬMOS
キャパシタ領域にN+拡散層が形成されることになる。
【0038】次に、レジスト303が除去されて、さら
に、犠牲酸化膜301a〜301cがフッ酸により除去
される。そして、図3、図4にて、デュアル酸化膜工程
(第1酸化膜形成工程と第2酸化膜形成工程とであ
る。)が行われて、アンチヒューズの領域に薄膜の酸化
膜を形成するとともに、トランジスタ領域に厚膜のゲー
ト酸化膜を形成する。なお、この工程は、半導体装置に
おける他のトランジスタの薄膜ゲート酸化膜及び厚膜ゲ
ート酸化膜を同時に形成する工程である。
に、犠牲酸化膜301a〜301cがフッ酸により除去
される。そして、図3、図4にて、デュアル酸化膜工程
(第1酸化膜形成工程と第2酸化膜形成工程とであ
る。)が行われて、アンチヒューズの領域に薄膜の酸化
膜を形成するとともに、トランジスタ領域に厚膜のゲー
ト酸化膜を形成する。なお、この工程は、半導体装置に
おける他のトランジスタの薄膜ゲート酸化膜及び厚膜ゲ
ート酸化膜を同時に形成する工程である。
【0039】詳しくは、第1酸化膜形成工程により、基
板の最上面に酸化膜が5〜7nm程度の膜厚で形成され
る。その後、厚膜ゲート酸化膜を形成するトランジスタ
領域には、レジスト306が形成される。図3では、絶
縁破壊回路用トランジスタのゲート酸化膜305の領域
がレジスト306で覆われている。その後、フォトリソ
グラフィにより厚膜ゲート酸化膜を形成するトランジス
タ領域以外の領域の酸化膜が、フッ酸処理により除去さ
れる。図3では、アンチヒューズ領域の酸化膜が除去さ
れている。
板の最上面に酸化膜が5〜7nm程度の膜厚で形成され
る。その後、厚膜ゲート酸化膜を形成するトランジスタ
領域には、レジスト306が形成される。図3では、絶
縁破壊回路用トランジスタのゲート酸化膜305の領域
がレジスト306で覆われている。その後、フォトリソ
グラフィにより厚膜ゲート酸化膜を形成するトランジス
タ領域以外の領域の酸化膜が、フッ酸処理により除去さ
れる。図3では、アンチヒューズ領域の酸化膜が除去さ
れている。
【0040】そして、レジスト306を除去した後に、
図4に示すように、第2酸化膜形成工程により、アンチ
ヒューズ領域の薄膜の酸化膜106a、106bを2〜
3nm程度の膜厚で形成するとともに、トランジスタ領
域の厚膜のゲート酸化膜107を形成する。ここで、ト
ランジスタ領域のゲート酸化膜は、上述の第1酸化膜形
成工程にて形成されたゲート酸化膜305を、さらに第
2酸化膜形成工程にて厚膜化したものである。そして、
これにより形成されたゲート酸化膜107の膜厚は、6
〜8nm程度である。このとき、アンチヒューズと絶縁
破壊回路用トランジスタとの領域以外の領域であって、
図示せぬトランジスタ領域には、上述のデュアル酸化膜
工程により、薄膜のゲート酸化膜と、厚膜のゲート酸化
膜とが、それぞれ形成されることになる。
図4に示すように、第2酸化膜形成工程により、アンチ
ヒューズ領域の薄膜の酸化膜106a、106bを2〜
3nm程度の膜厚で形成するとともに、トランジスタ領
域の厚膜のゲート酸化膜107を形成する。ここで、ト
ランジスタ領域のゲート酸化膜は、上述の第1酸化膜形
成工程にて形成されたゲート酸化膜305を、さらに第
2酸化膜形成工程にて厚膜化したものである。そして、
これにより形成されたゲート酸化膜107の膜厚は、6
〜8nm程度である。このとき、アンチヒューズと絶縁
破壊回路用トランジスタとの領域以外の領域であって、
図示せぬトランジスタ領域には、上述のデュアル酸化膜
工程により、薄膜のゲート酸化膜と、厚膜のゲート酸化
膜とが、それぞれ形成されることになる。
【0041】その後、アンチヒューズにおける電極とし
てのポリシリコン膜108a、108bと、トランジス
タのゲート電極としてのポリシリコン膜108cとが、
同時に形成される。そして、シリサイド膜109a〜1
09c、110a〜110c、層間絶縁膜112、コン
タクトホール、バリアメタル113a〜113e、Wプ
ラグ114a〜114e、上層配線115a〜115
e、116a〜116e、117a〜117eが順次形
成される。
てのポリシリコン膜108a、108bと、トランジス
タのゲート電極としてのポリシリコン膜108cとが、
同時に形成される。そして、シリサイド膜109a〜1
09c、110a〜110c、層間絶縁膜112、コン
タクトホール、バリアメタル113a〜113e、Wプ
ラグ114a〜114e、上層配線115a〜115
e、116a〜116e、117a〜117eが順次形
成される。
【0042】以上述べたように、本実施の形態1におけ
る半導体装置の製造方法によれば、半導体装置における
ロジック製品等で用いられる薄膜トランジスタ、厚膜ト
ランジスタや、アナログ回路等で用いられるMOSキャ
パシタの製造と同時に、アンチヒューズと絶縁破壊回路
用トランジスタとを製造することができるために、比較
的簡易な製造方法となる。
る半導体装置の製造方法によれば、半導体装置における
ロジック製品等で用いられる薄膜トランジスタ、厚膜ト
ランジスタや、アナログ回路等で用いられるMOSキャ
パシタの製造と同時に、アンチヒューズと絶縁破壊回路
用トランジスタとを製造することができるために、比較
的簡易な製造方法となる。
【0043】次に、図5にて、アンチヒューズ及び絶縁
破壊回路用トランジスタを備えた絶縁破壊回路とその制
御方法とについて説明する。図5は、図1の半導体装置
を示す回路図である。詳しくは、図5は、先に説明した
不良メモリセルを置換するための置換回路の一部であ
る。そして、置換回路は、図8においてノードN1から
分岐した回路が図5に示す回路に入れ替わったものであ
る。
破壊回路用トランジスタを備えた絶縁破壊回路とその制
御方法とについて説明する。図5は、図1の半導体装置
を示す回路図である。詳しくは、図5は、先に説明した
不良メモリセルを置換するための置換回路の一部であ
る。そして、置換回路は、図8においてノードN1から
分岐した回路が図5に示す回路に入れ替わったものであ
る。
【0044】図5において、Vcは絶縁破壊用電位、L
2iはアンチヒューズを備えたアンチヒューズ部、T
c2ia、Tc2ibは厚膜酸化膜を有する絶縁破壊回
路用トランジスタ、Sc2iはアンチヒューズをプログ
ラミングするための絶縁破壊用信号、Riはアドレス信
号、T2iはアドレス信号Riに対応した薄膜又は厚膜
のトランジスタ、Snは通常動作を指示する動作信号、
Tna、Tnbは動作信号Snに対応した薄膜又は厚膜
のトランジスタを示す。
2iはアンチヒューズを備えたアンチヒューズ部、T
c2ia、Tc2ibは厚膜酸化膜を有する絶縁破壊回
路用トランジスタ、Sc2iはアンチヒューズをプログ
ラミングするための絶縁破壊用信号、Riはアドレス信
号、T2iはアドレス信号Riに対応した薄膜又は厚膜
のトランジスタ、Snは通常動作を指示する動作信号、
Tna、Tnbは動作信号Snに対応した薄膜又は厚膜
のトランジスタを示す。
【0045】以上のように構成された半導体装置の回路
において、アンチヒューズをプログラミングするとき
に、動作信号Snがローとなり、トランジスタTna、
Tnbはオフとなる。そして、アンチヒューズ部L2i
を非導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊
用信号Sc2iはローとなる。このとき、絶縁破壊回路
用トランジスタTc2ia、Tc2ibはオフとなり、
アンチヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcは印加さ
れない。これにより、アンチヒューズ部L2iは、非導
通状態のままで保たれる。
において、アンチヒューズをプログラミングするとき
に、動作信号Snがローとなり、トランジスタTna、
Tnbはオフとなる。そして、アンチヒューズ部L2i
を非導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊
用信号Sc2iはローとなる。このとき、絶縁破壊回路
用トランジスタTc2ia、Tc2ibはオフとなり、
アンチヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcは印加さ
れない。これにより、アンチヒューズ部L2iは、非導
通状態のままで保たれる。
【0046】これに対して、アンチヒューズ部L2iを
導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊用信
号Sc2iはハイとなる。このとき、絶縁破壊回路用ト
ランジスタTc2ia、Tc2ibはオンとなり、アン
チヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcが印加され
る。これにより、アンチヒューズ部L2iの酸化膜は絶
縁破壊されて、アンチヒューズ部L2iは導通可能な状
態へと変化する。
導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊用信
号Sc2iはハイとなる。このとき、絶縁破壊回路用ト
ランジスタTc2ia、Tc2ibはオンとなり、アン
チヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcが印加され
る。これにより、アンチヒューズ部L2iの酸化膜は絶
縁破壊されて、アンチヒューズ部L2iは導通可能な状
態へと変化する。
【0047】他方、通常の動作時には、絶縁破壊用信号
Sc2iをローとして、動作信号S nをハイとする。こ
れにより、トランジスタTna、Tnbはオンとなる。
そして、アドレス信号Riと、アンチヒューズ部L2i
の導通・非導通とにより、ノードN1の電位を引き抜い
たり、引き抜かなかったりする。こうして、先に説明し
た図8と同様に不良メモリセルを冗長メモリセルに置換
する置換回路を形成するものである。
Sc2iをローとして、動作信号S nをハイとする。こ
れにより、トランジスタTna、Tnbはオンとなる。
そして、アドレス信号Riと、アンチヒューズ部L2i
の導通・非導通とにより、ノードN1の電位を引き抜い
たり、引き抜かなかったりする。こうして、先に説明し
た図8と同様に不良メモリセルを冗長メモリセルに置換
する置換回路を形成するものである。
【0048】このように、アンチヒューズ部L2iは、
絶縁破壊回路用トランジスタTc2 ia、Tc2ibを
備えた絶縁破壊回路内に設けられるとともに、他のトラ
ンジスタTna、Tnb、T2iを有する置換回路内に
設けられたものである。そして、プログラムにより、以
下の制御を行うものである。すなわち、まず、絶縁破壊
回路に絶縁破壊回路用トランジスタTc2ia、T
c2ibを介して電圧Vcを印加して、アンチヒューズ
部L2iの絶縁膜を絶縁破壊する。次に、絶縁破壊回路
を開いて、置換回路を閉じる。
絶縁破壊回路用トランジスタTc2 ia、Tc2ibを
備えた絶縁破壊回路内に設けられるとともに、他のトラ
ンジスタTna、Tnb、T2iを有する置換回路内に
設けられたものである。そして、プログラムにより、以
下の制御を行うものである。すなわち、まず、絶縁破壊
回路に絶縁破壊回路用トランジスタTc2ia、T
c2ibを介して電圧Vcを印加して、アンチヒューズ
部L2iの絶縁膜を絶縁破壊する。次に、絶縁破壊回路
を開いて、置換回路を閉じる。
【0049】以上説明したように、本実施の形態1にお
いては、小型で、非導通と導通との切換作業が比較的容
易で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高いア
ンチヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、そ
の製造方法を提供することができる。
いては、小型で、非導通と導通との切換作業が比較的容
易で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高いア
ンチヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、そ
の製造方法を提供することができる。
【0050】なお、本実施の形態1では、シリコン基板
101上にP型ウェルを形成し、アンチヒューズA1、
A2の酸化膜106a、106bの下層に電極としての
N型の拡散層102a、102b、103a、103
b、104a、104bを形成した。これに対して、シ
リコン基板101上にN型ウェルを形成し、アンチヒュ
ーズA1、A2の酸化膜106a、106bの下層に電
極としてのP+拡散層を形成し、酸化膜膜106a、1
06bの上層に電極としてのP+型のポリシリコンを形
成することもできる。そして、この場合にも、本実施の
形態1と同様の効果を奏することになる。
101上にP型ウェルを形成し、アンチヒューズA1、
A2の酸化膜106a、106bの下層に電極としての
N型の拡散層102a、102b、103a、103
b、104a、104bを形成した。これに対して、シ
リコン基板101上にN型ウェルを形成し、アンチヒュ
ーズA1、A2の酸化膜106a、106bの下層に電
極としてのP+拡散層を形成し、酸化膜膜106a、1
06bの上層に電極としてのP+型のポリシリコンを形
成することもできる。そして、この場合にも、本実施の
形態1と同様の効果を奏することになる。
【0051】また、本実施の形態1では、トランジスタ
Cとして、NMOSトランジスタを用いたが、その代わ
りに、PMOSトランジスタを用いることもできる。ま
た、本実施の形態1では、アンチヒューズの絶縁膜、及
び、トランジスタのゲート絶縁膜として、酸化膜106
a、106b、107を用いた。これに対して、アンチ
ヒューズの絶縁膜、及び、トランジスタのゲート絶縁膜
として、酸窒化膜を用いることもできる。
Cとして、NMOSトランジスタを用いたが、その代わ
りに、PMOSトランジスタを用いることもできる。ま
た、本実施の形態1では、アンチヒューズの絶縁膜、及
び、トランジスタのゲート絶縁膜として、酸化膜106
a、106b、107を用いた。これに対して、アンチ
ヒューズの絶縁膜、及び、トランジスタのゲート絶縁膜
として、酸窒化膜を用いることもできる。
【0052】また、本実施の形態1では、アンチヒュー
ズの電極部、及び、トランジスタのゲート電極として、
ポリシリコン膜108a〜108cと、その上に形成し
たシリサイド膜109a〜109cとを用いた。しか
し、アンチヒューズの電極部、及び、トランジスタのゲ
ート電極の構造は、これに限定されることない。例え
ば、N+ドープトポリシリコンとWSiシリサイドとの
積層構造の電極構造とすることもできるし、注入ポリシ
リコンにWメタルが積層されたポリメタル構造の電極構
造とすることもできる。
ズの電極部、及び、トランジスタのゲート電極として、
ポリシリコン膜108a〜108cと、その上に形成し
たシリサイド膜109a〜109cとを用いた。しか
し、アンチヒューズの電極部、及び、トランジスタのゲ
ート電極の構造は、これに限定されることない。例え
ば、N+ドープトポリシリコンとWSiシリサイドとの
積層構造の電極構造とすることもできるし、注入ポリシ
リコンにWメタルが積層されたポリメタル構造の電極構
造とすることもできる。
【0053】また、本実施の形態1では、N+拡散層1
04a、104bの上層に、シリサイド膜110a、1
10bを形成したが、シリサイド膜110a、110b
を形成しない場合であっても、N型の拡散層102a、
102b、103a、103b、104a、104bは
アンチヒューズの一方の電極として機能するものであ
る。また、本実施の形態1では、コンタクト部にWプラ
グ114a〜114eを用い、上層配線にアルミ層11
6a〜116eを用いた。しかし、これらはこの材料に
限定されることなく、例えば、デュアルダマシン法によ
る銅プラグ、銅配線等を用いることもできる。
04a、104bの上層に、シリサイド膜110a、1
10bを形成したが、シリサイド膜110a、110b
を形成しない場合であっても、N型の拡散層102a、
102b、103a、103b、104a、104bは
アンチヒューズの一方の電極として機能するものであ
る。また、本実施の形態1では、コンタクト部にWプラ
グ114a〜114eを用い、上層配線にアルミ層11
6a〜116eを用いた。しかし、これらはこの材料に
限定されることなく、例えば、デュアルダマシン法によ
る銅プラグ、銅配線等を用いることもできる。
【0054】また、本実施の形態1では、アンチヒュー
ズA1、A2、及び、トランジスタCを、不良メモリセ
ルを置換するための回路に用いたが、本発明はこれに限
定されることなく、その他の回路、例えば、基準電圧を
調整するための基準電圧発生回路等に用いることもでき
る。
ズA1、A2、及び、トランジスタCを、不良メモリセ
ルを置換するための回路に用いたが、本発明はこれに限
定されることなく、その他の回路、例えば、基準電圧を
調整するための基準電圧発生回路等に用いることもでき
る。
【0055】実施の形態2.図6、図7にて、この発明
の実施の形態2について詳細に説明する。図6は、この
発明の実施の形態2における半導体装置を示す概略断面
図である。本実施の形態2は、アンチヒューズの酸化膜
106a、106bの下層にN+拡散層102a〜10
2bが形成されていない点と、アンチヒューズの下層の
シリコン基板にはN型ウェルが形成されている点とが、
前記実施の形態1とは相違する。図6において、103
a〜103cはN−拡散層、104a〜104cはN+
拡散層、201はN型ウェルが形成されたシリコン基板
を示す。
の実施の形態2について詳細に説明する。図6は、この
発明の実施の形態2における半導体装置を示す概略断面
図である。本実施の形態2は、アンチヒューズの酸化膜
106a、106bの下層にN+拡散層102a〜10
2bが形成されていない点と、アンチヒューズの下層の
シリコン基板にはN型ウェルが形成されている点とが、
前記実施の形態1とは相違する。図6において、103
a〜103cはN−拡散層、104a〜104cはN+
拡散層、201はN型ウェルが形成されたシリコン基板
を示す。
【0056】ここで、図6に示すB1、B2の領域は、
アンチヒューズとして機能する。なお、アンチヒューズ
B1は非導通の状態であり、電流が流れない素子として
用いられ、アンチヒューズB2は導通の状態であり、電
流が流れる素子として用いられる。また、Cの領域はア
ンチヒューズB1、B2の酸化膜106a、106bを
絶縁破壊するための絶縁破壊回路に設けられるトランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)として機能する。
アンチヒューズとして機能する。なお、アンチヒューズ
B1は非導通の状態であり、電流が流れない素子として
用いられ、アンチヒューズB2は導通の状態であり、電
流が流れる素子として用いられる。また、Cの領域はア
ンチヒューズB1、B2の酸化膜106a、106bを
絶縁破壊するための絶縁破壊回路に設けられるトランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)として機能する。
【0057】また、アンチヒューズB1、B2の酸化膜
106a、106bは、前記実施の形態1と同様に、ト
ランジスタCのゲート酸化膜107と同一の材料からな
るとともに、その膜厚はゲート酸化膜107の膜厚より
も薄く形成されている。そして、導通状態のアンチヒュ
ーズB2において、電流は、N+拡散層104b、N−
拡散層103b、N型のシリコン基板201、絶縁破壊
部118、ポリシリコン膜108bを順次通過すること
になる。
106a、106bは、前記実施の形態1と同様に、ト
ランジスタCのゲート酸化膜107と同一の材料からな
るとともに、その膜厚はゲート酸化膜107の膜厚より
も薄く形成されている。そして、導通状態のアンチヒュ
ーズB2において、電流は、N+拡散層104b、N−
拡散層103b、N型のシリコン基板201、絶縁破壊
部118、ポリシリコン膜108bを順次通過すること
になる。
【0058】次に、上述のように構成された半導体装置
の製造方法について説明する。まず、シリコン基板10
1上に、分離酸化膜105を形成する。そして、分離酸
化膜105を形成する際の犠牲酸化膜の上から、トラン
ジスタC側にはBイオンを注入してP型ウェルが形成さ
れたシリコン基板101とし、アンチヒューズA1、A
2側にはPイオンを注入してN型ウェルが形成されたシ
リコン基板201とする。
の製造方法について説明する。まず、シリコン基板10
1上に、分離酸化膜105を形成する。そして、分離酸
化膜105を形成する際の犠牲酸化膜の上から、トラン
ジスタC側にはBイオンを注入してP型ウェルが形成さ
れたシリコン基板101とし、アンチヒューズA1、A
2側にはPイオンを注入してN型ウェルが形成されたシ
リコン基板201とする。
【0059】その後、前記実施の形態1と同様に、アン
チヒューズB1、B2及びトランジスタCに、N−拡散
層103a〜103c、N+拡散層104a〜104c
を形成する。そして、前記実施の形態1と同様に、デュ
アル酸化膜工程により、アンチヒューズの領域に薄膜の
酸化膜を形成するとともに、トランジスタ領域に厚膜の
ゲート酸化膜を形成する。
チヒューズB1、B2及びトランジスタCに、N−拡散
層103a〜103c、N+拡散層104a〜104c
を形成する。そして、前記実施の形態1と同様に、デュ
アル酸化膜工程により、アンチヒューズの領域に薄膜の
酸化膜を形成するとともに、トランジスタ領域に厚膜の
ゲート酸化膜を形成する。
【0060】その後、アンチヒューズにおける電極とし
てのポリシリコン膜108a、108bと、トランジス
タのゲート電極としてのポリシリコン膜108cとが、
同時に形成される。そして、シリサイド膜109a〜1
09c、110a〜110c、層間絶縁膜112、コン
タクトホール、バリアメタル113a〜113e、Wプ
ラグ114a〜114e、上層配線115a〜115
e、116a〜116e、117a〜117eが順次形
成される。
てのポリシリコン膜108a、108bと、トランジス
タのゲート電極としてのポリシリコン膜108cとが、
同時に形成される。そして、シリサイド膜109a〜1
09c、110a〜110c、層間絶縁膜112、コン
タクトホール、バリアメタル113a〜113e、Wプ
ラグ114a〜114e、上層配線115a〜115
e、116a〜116e、117a〜117eが順次形
成される。
【0061】次に、図7にて、アンチヒューズ及び絶縁
破壊回路用トランジスタを備えた絶縁破壊回路とその制
御方法とについて説明する。図7は、図6の半導体装置
を示す回路図である。詳しくは、図7は、前記実施の形
態1と同様に、先に説明した不良メモリセルを置換する
ための置換回路の一部である。
破壊回路用トランジスタを備えた絶縁破壊回路とその制
御方法とについて説明する。図7は、図6の半導体装置
を示す回路図である。詳しくは、図7は、前記実施の形
態1と同様に、先に説明した不良メモリセルを置換する
ための置換回路の一部である。
【0062】図7において、Vは電源電位、Vcは絶縁
破壊用電位、L2iはアンチヒューズ部、Tc2ia、
Tc2ibは厚膜酸化膜を有する絶縁破壊回路用トラン
ジスタ、Sc2iは絶縁破壊用信号、Riはアドレス信
号、T2iはアドレス信号R iに対応したトランジス
タ、Snは動作信号、Tna、Tnbは動作信号Snに
対応したトランジスタを示す。
破壊用電位、L2iはアンチヒューズ部、Tc2ia、
Tc2ibは厚膜酸化膜を有する絶縁破壊回路用トラン
ジスタ、Sc2iは絶縁破壊用信号、Riはアドレス信
号、T2iはアドレス信号R iに対応したトランジス
タ、Snは動作信号、Tna、Tnbは動作信号Snに
対応したトランジスタを示す。
【0063】以上のように構成された半導体装置の回路
において、アンチヒューズをプログラミングするとき
に、動作信号Snがローとなり、トランジスタTna、
Tnbはオフとなる。そして、アンチヒューズ部L2i
を非導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊
用信号Sc2iはローとなる。このとき、絶縁破壊回路
用トランジスタTc2ia、Tc2ibはオフとなり、
アンチヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcは印加さ
れない。これにより、アンチヒューズ部L2iは、非導
通状態のままに保たれる。
において、アンチヒューズをプログラミングするとき
に、動作信号Snがローとなり、トランジスタTna、
Tnbはオフとなる。そして、アンチヒューズ部L2i
を非導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊
用信号Sc2iはローとなる。このとき、絶縁破壊回路
用トランジスタTc2ia、Tc2ibはオフとなり、
アンチヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcは印加さ
れない。これにより、アンチヒューズ部L2iは、非導
通状態のままに保たれる。
【0064】これに対して、アンチヒューズ部L2iを
導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊用信
号Sc2iはハイとなる。このとき、絶縁破壊回路用ト
ランジスタTc2ia、Tc2ibはオンとなり、アン
チヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcが印加され
る。これにより、アンチヒューズ部L2iの酸化膜は絶
縁破壊されて、アンチヒューズ部L2iは導通可能な状
態へと変化する。
導通状態にプログラミングする場合には、絶縁破壊用信
号Sc2iはハイとなる。このとき、絶縁破壊回路用ト
ランジスタTc2ia、Tc2ibはオンとなり、アン
チヒューズ部L2iに絶縁破壊用電位Vcが印加され
る。これにより、アンチヒューズ部L2iの酸化膜は絶
縁破壊されて、アンチヒューズ部L2iは導通可能な状
態へと変化する。
【0065】他方、通常の動作時には、絶縁破壊用信号
Sc2iをローとして、動作信号S nをハイとする。こ
れにより、トランジスタTnaはオンとなる。一方、ト
ランジスタTnbは、アンチヒューズ部L2iの導通・
非導通により、オン、オフが定まる。そして、このトラ
ンジスタTnbのオン、オフと、アドレス信号Riとに
より、ノードN1の電位を引き抜いたり、引き抜かなか
ったりする。こうして、先に説明した図8と同様に不良
メモリセルを冗長メモリセルに置換する置換回路を形成
するものである。
Sc2iをローとして、動作信号S nをハイとする。こ
れにより、トランジスタTnaはオンとなる。一方、ト
ランジスタTnbは、アンチヒューズ部L2iの導通・
非導通により、オン、オフが定まる。そして、このトラ
ンジスタTnbのオン、オフと、アドレス信号Riとに
より、ノードN1の電位を引き抜いたり、引き抜かなか
ったりする。こうして、先に説明した図8と同様に不良
メモリセルを冗長メモリセルに置換する置換回路を形成
するものである。
【0066】このように、本実施の形態2の回路によれ
ば、アンチヒューズ部L2iは、絶縁破壊回路内に設け
られるとともに、酸化膜を絶縁破壊した後に電位固定さ
れる別の回路内に設けられているため、アンチヒューズ
部L2iを比較的高抵抗な素子とすることができる。す
なわち、アンチヒューズ部L2iの酸化膜を絶縁破壊し
た後には、アドレス信号Riの入力がされても、アンチ
ヒューズ部L2iにはノードN1からの電流が直接流れ
ることはない。したがって、図6に示したように、酸化
膜106a、106bの下層にN型ウェルのシリコン基
板201が形成されており比較的高抵抗のアンチヒュー
ズとなっている場合であっても、置換回路の安定した動
作を確保することができる。
ば、アンチヒューズ部L2iは、絶縁破壊回路内に設け
られるとともに、酸化膜を絶縁破壊した後に電位固定さ
れる別の回路内に設けられているため、アンチヒューズ
部L2iを比較的高抵抗な素子とすることができる。す
なわち、アンチヒューズ部L2iの酸化膜を絶縁破壊し
た後には、アドレス信号Riの入力がされても、アンチ
ヒューズ部L2iにはノードN1からの電流が直接流れ
ることはない。したがって、図6に示したように、酸化
膜106a、106bの下層にN型ウェルのシリコン基
板201が形成されており比較的高抵抗のアンチヒュー
ズとなっている場合であっても、置換回路の安定した動
作を確保することができる。
【0067】以上説明したように、本実施の形態2にお
いても、前記実施の形態1と同様に、小型で、非導通と
導通との切換作業が比較的容易で、比較的簡易な方法で
製造できて、信頼性が高いアンチヒューズを備えた半導
体装置及びその制御方法、その製造方法を提供すること
ができる。
いても、前記実施の形態1と同様に、小型で、非導通と
導通との切換作業が比較的容易で、比較的簡易な方法で
製造できて、信頼性が高いアンチヒューズを備えた半導
体装置及びその制御方法、その製造方法を提供すること
ができる。
【0068】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更さ
れ得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、
位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を
実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができ
る。
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更さ
れ得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、
位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を
実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができ
る。
【0069】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、小型で、非導通と導通との切換作業が比較的容易
で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高いアン
チヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、その
製造方法を提供することができる。
で、小型で、非導通と導通との切換作業が比較的容易
で、比較的簡易な方法で製造できて、信頼性が高いアン
チヒューズを備えた半導体装置及びその制御方法、その
製造方法を提供することができる。
【図1】 本発明の実施の形態1における半導体装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1におけるイオン注入工
程時の半導体装置を示す概略断面図である。
程時の半導体装置を示す概略断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1における第1酸化膜形
成工程時の半導体装置を示す概略断面図である。
成工程時の半導体装置を示す概略断面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1における第2酸化膜形
成工程時の半導体装置を示す概略断面図である。
成工程時の半導体装置を示す概略断面図である。
【図5】 図1の半導体装置を示す回路図である。
【図6】 本発明の実施の形態2における半導体装置を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図7】 図6の半導体装置を示す回路図である。
【図8】 従来の半導体装置を示す回路図である。
【図9】 図8の半導体装置におけるヒューズを示す概
略図である。
略図である。
【図10】 従来のアンチヒューズを有する半導体装置
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
101、201 シリコン基板、 102a〜102
b N+拡散層、 103a〜103c N−拡散
層、 104a〜104c N+拡散層、 105
分離酸化膜、 106a〜106b 酸化膜(絶縁
膜)、 107ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)、
108a〜108b ポリシリコン膜(電極)、 1
08c ポリシリコン膜(ゲート電極)、 109a
〜109cシリサイド膜、 110a〜110c シ
リサイド膜、 111a〜111c サイドウォー
ル、 112 層間絶縁膜、 113a〜113e
バリアメタル、 114a〜114e Wプラグ、
115a〜115e バリアメタル、 116a
〜116e アルミ層、 117a〜117e 反射
防止膜、 118 絶縁破壊部、 301a〜30
1c 犠牲酸化膜、303、306 レジスト、 3
04 イオン、 305 ゲート酸化膜、 A1、
A2、B1、B2 アンチヒューズ、 C トランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)。
b N+拡散層、 103a〜103c N−拡散
層、 104a〜104c N+拡散層、 105
分離酸化膜、 106a〜106b 酸化膜(絶縁
膜)、 107ゲート酸化膜(ゲート絶縁膜)、
108a〜108b ポリシリコン膜(電極)、 1
08c ポリシリコン膜(ゲート電極)、 109a
〜109cシリサイド膜、 110a〜110c シ
リサイド膜、 111a〜111c サイドウォー
ル、 112 層間絶縁膜、 113a〜113e
バリアメタル、 114a〜114e Wプラグ、
115a〜115e バリアメタル、 116a
〜116e アルミ層、 117a〜117e 反射
防止膜、 118 絶縁破壊部、 301a〜30
1c 犠牲酸化膜、303、306 レジスト、 3
04 イオン、 305 ゲート酸化膜、 A1、
A2、B1、B2 アンチヒューズ、 C トランジ
スタ(絶縁破壊回路用トランジスタ)。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 4M104 AA01 BB01 BB04 BB20 CC01
CC05 DD03 DD04 DD16 EE03
EE09 EE12 EE16 EE17 FF14
FF18 FF22 GG09 GG19 HH14
5F033 HH04 HH08 HH11 HH25 HH33
JJ11 JJ19 JJ33 KK01 MM01
MM02 MM05 MM08 MM12 MM13
NN06 NN07 QQ03 QQ37 RR04
RR06 TT02 TT08 VV06 VV11
VV16 XX03
5F064 FF02 FF28 FF46 GG10
Claims (11)
- 【請求項1】 絶縁膜を有するアンチヒューズと、前記
絶縁膜を絶縁破壊し導通状態とする絶縁破壊回路に設け
られる絶縁破壊回路用トランジスタとを備えた半導体装
置であって、 前記アンチヒューズの前記絶縁膜は、前記絶縁破壊回路
用トランジスタのゲート絶縁膜と同一の材料からなると
ともに、前記ゲート絶縁膜の膜厚よりも薄く形成された
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記アンチヒューズの前記絶縁膜の下層
に、N+拡散層又はP+拡散層を備えたことを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回
路用トランジスタのゲート電極と同一の材料からなる電
極を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記
載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回
路内に設けられるとともに、前記絶縁破壊回路用トラン
ジスタとは異なるトランジスタを有する別の回路内に設
けられたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれ
かに記載の半導体装置。 - 【請求項5】 前記アンチヒューズは、前記絶縁破壊回
路内に設けられるとともに、前記絶縁膜を絶縁破壊した
後に電位固定される別の回路内に設けられたことを特徴
とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の半導体装
置。 - 【請求項6】 請求項1〜請求項5のいずれかに記載の
半導体装置の制御方法であって、 前記絶縁破壊回路に前記絶縁破壊回路用トランジスタを
介して電圧を印加して、前記アンチヒューズの前記絶縁
膜を絶縁破壊するステップと、 前記絶縁破壊回路を開くステップと、 前記アンチヒューズを備えた前記絶縁破壊回路とは別の
回路を閉じるステップとを備えることを特徴とする半導
体装置の制御方法。 - 【請求項7】 絶縁膜を有するアンチヒューズと、前記
絶縁膜を絶縁破壊する絶縁破壊回路に設けられる絶縁破
壊回路用トランジスタとを備える半導体装置の製造方法
であって、 前記絶縁破壊回路用トランジスタのゲート絶縁膜を形成
する第1工程と、 前記アンチヒューズの前記絶縁膜を形成するとともに、
前記第1工程で形成された前記絶縁破壊回路用トランジ
スタの前記ゲート絶縁膜をさらに厚いゲート酸化膜とす
る第2工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製
造方法。 - 【請求項8】 前記第2工程は、前記絶縁破壊回路用ト
ランジスタとは異なるトランジスタのゲート絶縁膜を同
時に形成する工程であることを特徴とする請求項7に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項9】 前記第1工程及び前記第2工程は、前記
絶縁破壊回路用トランジスタとは異なるトランジスタの
ゲート絶縁膜を同時に形成する工程であることを特徴と
する請求項7又は請求項8に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項10】 前記アンチヒューズの前記絶縁膜の下
層に、N+拡散層又はP+拡散層を形成する工程をさら
に備える請求項7〜請求項9のいずれかに記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記拡散層を形成する工程は、MOS
キャパシタの拡散層を同時に形成する工程であることを
特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
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-
2001
- 2001-11-29 JP JP2001364919A patent/JP2003168734A/ja not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-05-28 US US10/155,114 patent/US20030098495A1/en not_active Abandoned
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US20030098495A1 (en) | 2003-05-29 |
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