JP2005109480A - ワンタイム・プログラマブル・メモリ素子をプログラムするための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板上に形成されたヒューズを開くための方法および装置を提供すること。
【解決手段】この装置は、CMOS素子領域から形成され、ヒューズを開くために、サイリスタを介してヒューズ中に電流が流れることを可能にするための1つまたは2つの制御端子を有するサイリスタを含む。
【選択図】図5
【解決手段】この装置は、CMOS素子領域から形成され、ヒューズを開くために、サイリスタを介してヒューズ中に電流が流れることを可能にするための1つまたは2つの制御端子を有するサイリスタを含む。
【選択図】図5
Description
本発明は一般に集積回路メモリ素子に関し、特にワンタイム・プログラマブル不揮発性メモリ素子をプログラムするための方法および装置に関する。
デジタル・データを記憶するためのメモリ素子は、今日のコンピュータ、自動車、セル電話、および媒体情報カード内に豊富に存在する。不揮発性メモリと呼ばれるこれらのメモリ素子または記憶素子のいくつかは、電力が素子から除去されたとき、記憶されたデジタル・データを保持する。例えば不揮発性メモリ命令は起動プロセス時にコンピュータに命令し、呼出しを送受信するための命令およびデータをセルラー電話内に記憶する。電子レンジから重装備の産業機械まですべての種類のエレクトロニクス製品は、これらの不揮発性記憶素子内にそれらの動作命令を記憶する。ある不揮発性メモリ素子は、前に記憶された情報が現在のデータによって上書きされる多重プログラミング機能を提供する。他の不揮発性素子はワンタイムのプログラミング性のみを提供する。
他の種類のメモリ素子、揮発性メモリ素子は、電力が除去されたとき記憶された情報を解放する。動的ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)および静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)は、揮発性記憶素子の2つの種類である。
読出し専用メモリ(ROM)は、永続的にデータを記憶する不揮発性メモリの一種である。一度ROM素子内に記憶されると、データは上書きすることはできず、または別の方法で変更することはできない。ROMは、その製造時に、選択されたメモリ・セル内で永続的な電気的接続を行うことによってプログラムされる。ROMは設計段階時にプログラムされるので、記憶された情報は、ROM集積回路を再設計することによってしか変更することはできない。
プログラマブル読出し専用メモリ(PROM)は、製造後にプログラム可能であるが、一度だけしかプログラムできない不揮発性素子である。ある種のPROMでは、各メモリ・セルは可溶性の連結部を含む。選択されたセル内の可溶性の連結部を開きまたは溶断することによって、PROMは「プログラムされる」が、他の連結部はそのままである。PROMは、製造時または製造後に、製造業者によってまたは後で購入者によってプログラムすることができる。製造は、ユーザ・プログラマブルである単一のPROMハードウェア設計を提供することができるので有利である。通常、PROMは、外部電源から電流を受け取って可溶性の連結部を開くための1つまたは複数の外部ピンを備える。
消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EPROM)は、別の不揮発性メモリ素子であるが、EPROMは望み通りに消去し再プログラムすることができる。EPROMは電子的にプログラムされ、パッケージ内に形成された紫外線透過性クォーツ窓を通過する紫外線を使用して消去される。EEPROM(電気的消去可能プログラマブル読出し専用メモリ)は、プログラム可能であり、電子的に消去可能であり、電子的に再プログラム可能であるさらに別の種類の読出し専用メモリである。
フラッシュEEPROMメモリは、メモリ素子が製造され電子素子中に挿入された後に、使用者が情報を付加しまたは変更することを望む電子素子において特に一般的なEEPROM不揮発性メモリの一種である。例えば、フラッシュ・メモリにより使用者は携帯情報端末内にアドレス・エントリおよびカレンダ・エントリを付加することが可能となり、デジタル・カメラで使用される画像を記憶する媒体カードを消去し再利用することが可能となる。フラッシュ・メモリは全バンクまたは多数の記憶されたデータ・ワードを同時に消去することを可能にするのに対し、他のEEPROM素子は単一のワードのみの同時消去を可能にするという点で、フラッシュ・メモリ素子は他のEEPROM素子とは異なる。したがって、非フラッシュEEPROMにおける大きなメモリ・ブロックの消去は、フラッシュ・メモリにおける同じ動作に比べはるかに遅いプロセスとなる。さらに、フラッシュEEPROMは、他の種類のEEPROMメモリ素子より一般に小さい。
反ヒューズ(例えば、酸化ガリウム、またはアモルファス・シリコンを含む)は別のPROM不揮発性メモリ素子である。反ヒューズは開状態で形成され、集積回路用の通常動作の供給電圧より高い電圧を使用して閉状態にプログラムすることができる。したがって、反ヒューズ素子のプログラミング回路内のトランジスタは、通常のトランジスタより高い接合降伏電圧で製造しなければならない。さらに、より新しい集積回路プロセス技術が減少されたゲート酸化物の厚さを使用するとき、製造される素子はより高い十分なドーピング・レベルを必要とし、それによって均等なより低い接合降伏電圧となる。したがって、反ヒューズ素子は先進のプロセス技術と適合するようになっていない。さらに、反ヒューズ材料のいくつかは標準的なCMOS製造プロセスと適合しない。
いくつかの不揮発性メモリ素子は、反ヒューズ素子、EPROM、およびPROMを含めて「ワンタイム・プログラマブル(OTP)」メモリと呼ばれる。OTPメモリは、さらに記憶素子(セル)の比較的大きなアレイを有するメモリ、および比較的少数のセルを有するメモリに再分割することができる。少数のセルを有するOTP素子は、アナログ回路素子パラメータを調整する(例えば、ヒューズは、抵抗を短絡させ、または一連の直列の抵抗内に抵抗を挿入するために配置され、それによって全体的な列抵抗を調整する)のに有用であり、オフ・チップ読取装置で記憶された認識ビットを読みとることによって、集積回路チップの外部認識を行うためなど、比較的少数の変更不可能なデータビットを永続的に記憶するのに有用である。
他の種類のOTP不揮発性メモリは、集積回路の相互接続層内に配設された導電性ヒューズ記憶素子を含む。選択されたプロセス技術にもよるが、導電性層の材料は、ポリシリコン、金属、またはシリサイドを含む。これらのOTP素子のいくつかは上部層相互接続構造体上に形成されたヒューズを含む。他の素子は、下部レベル相互接続構造体内に形成された埋込みヒューズを含む。上部レベル相互接続構造体内に形成されようと、下部レベル相互接続構造体内に形成されようと、相互接続構造体マスクにヒューズ機能を加えることによって、相互接続構造体の形成と同時にヒューズが形成される
ある技術は、相互接続構造体の上部層上の導電性ヒューズ記憶素子をプログラムする(すなわち溶断する)ためにレーザを使用する。開かれるヒューズを露出させるように、集積回路をマスクし、選択され露出されたヒューズにレーザエネルギーを向け、それによってヒューズが開かれる。
図1は、ヒューズ10とヒューズ12の1つまたは両方を溶断するための他の従来技術による回路を示す。ヒューズ10は、MOSFET16のソース/ドレイン15とアースの間に接続される。ヒューズ12は、MOSFET18のソース/ドレイン17とアースの間に接続される。MOSFET16、18の第2のソース/ドレイン19、20は、それぞれ電圧源または電流源に接続される。ヒューズ10を溶断するためには、MOSFET16のゲート21に電圧Vg1を印加して、MOSFET16をオンにし、電圧源または電流源からのソース/ドレイン19、MOSFETチャネルおよびソースドレイン15を介する大きな電流の流れをヒューズ10を介して可能にし、それによってヒューズ材料が開かれる。同様に、MOSFET18のゲート22にターンオン電圧を印加することによってMOSFET18を介してヒューズ12が溶断される。ヒューズ10および/または12を溶断するために必要とされる電流(一般に約10〜50ミリアンペア)には比較的大きなMOSFETの使用が欠かせない。これらのトランジスタは、約500ミクロンのゲート幅を有する1,000平方ミクロン程度の領域を消費する。それらの寸法が大きいため、MOSFET16、18は、今日の大部分の集積回路素子内に製造されたより小さいMOSFETに比べ製造するためのコストがかかり、集積回路上の貴重な領域も消費する。
集積回路ヒューズを開くための装置を教示する。この装置は、電流に応答するバルク半導体素子であり、オフ状態とオン状態の両方に制御可能である。オン状態に応答して、バルク半導体素子およびヒューズを介して電流が流れ、それによってヒューズが開かれる。オフ状態に応答して、バルク半導体素子およびヒューズを介する電流の流れは阻止され、それによってヒューズが開かなくなる。
ヒューズと直列に接続されたバルク半導体素子を介して電流を制御可能に通過させることによって集積回路ヒューズを開くための方法もさらに教示する。バルク半導体素子は複数の半導体pn接合部を含む。複数の半導体pn接合部を順方向にバイアスすることにより、ヒューズを開くためのバルク半導体素子を介するヒューズへの電流の流れを可能にする。複数の半導体pn接合部の少なくとも1つを逆バイアスすることにより、バルク半導体素子を介する電流の流れが阻止され、したがってヒューズが閉状態に保持される。
本発明の上記その他の特徴は、添付図面に図示される本発明に関する以下のさらなる特定の説明から明らかとなろう。この添付図面では、異なる図にわたって同じ参照符号は同一部分を指している。各図面は必ずしも原寸には比例せず、それよりも本発明の原理を示すことに重点が置かれている。
本発明によるワンタイム・プログラマブル・ヒューズをプログラムするための特定の方法および装置を詳細に説明する前に、本発明は主に素子およびプロセス工程の新規かつ非自明な組合せにあることに注視されたい。したがって、本発明の特徴は通常の素子およびプロセス工程によって図に表されている。この図は本明細書における説明の利点を有する当業者に容易に明らかとなるであろう細部で本開示を不明確としないように、本発明に関係する特定の細部のみを示している。
サイリスタ(シリコン制御整流器(SCR)とも呼ばれる)は、3つまたは4つの端子、アノード、カソード、および1つまたは2つのゲートを有する4層のpnpn素子である。図2Aには3端子サイリスタ23を図示する。アノード24(アノード端子24Aに接続された)がカソード25(カソード端子25Aを有する)に対して正に保持されるとき、ゲート26(ゲート端子26Aを介する)に印加された比較的短い持続時間および比較的低い大きさのトリガ電流パルスにより、サイリスタはオンになり、それによってアノード24とカソード25の間に電流を導通させる。この導通状態では、サイリスタは整流器として動作する。ゲート端子26A上のトリガ電流がゼロに減少した後でさえ導通は持続する。アノード24とカソード25の間に流れる電流が保持電流値未満に低下したときだけサイリスタはオフになる。電流はMOSFETの場合のように表面領域を介してではなく材料バルクを介して伝えられるので、サイリスタは一般にMOSFETより高い定格電流を有する。
図3には第2のゲート28(およびゲート端子28A)を含む4端子サイリスタ27を示す。ゲート26に印加された電流パルスと逆の極性の電流でゲート端子28Aをパルスすることによって、サイリスタ27をオン状態にトリガすることを支援できる。1つまたは2つのゲートを使用するサイリスタ動作は当技術分野で周知である。
図4には典型的な電圧/電流サイリスタ特性曲線を示す。縦軸に素子電流を記し、横軸にアノード−カソード電圧を記す。サイリスタの両端間に電圧が印加されたとき、pn接合部30、31は順方向にバイアスされ、np接合部32は逆方向にバイアスされる。図2Aを参照されたい。逆方向にバイアスされた接合部32はサイリスタ23の両端間の電圧を保持して、電流をほとんど導通させない高抵抗状態にサイリスタ23を保持する。図4に基点からV_block_1と示された点までの線によってこの状態を示す。素子電圧を増大させたとき、電圧がV_block_1に達するまで、サイリスタ23は高抵抗状態のままである。V_block_1はnp接合部32がブレイクダウンし、素子がアバランシェ導通状態となる点である。図4に示すように、サイリスタ電圧は、アバランシェ導通状態で値V_ holdまで低下する。この動作点で一度、電圧を非常にわずかに変化させてサイリスタ電流が増大する。したがって、サイリスタ23は、サイリスタ端子電圧がV_holdより高いままの限り保持される低抵抗状態にラッチされる。電圧がV_ hold未満に低下した場合、サイリスタはまたオフ状態に切り替わる。
サイリスタ23のnp接合部32中に電荷を注入すると、図4の特性曲線で示されるように、V_ block_1からV_ block_triggerまで阻止電圧が低減する。したがって、注入された電荷によりサイリスタはより低い電圧でトリガされ導通状態となる。本発明の教示に適用されるように、トリガ電圧を選択するための機能により、選択されたサイリスタをトリガし低抵抗状態にして、OTP素子をプログラムするために溶断する必要のあるヒューズのみを介して電流を通過させることを可能にする。サイリスタ27などの4端子サイリスタを本発明の教示に従って使用して、OTP素子のヒューズを溶断することもできる。
通常のCMOS構造体を、nタブ34、ならびにp領域または基板36を含めて図2Bに示す。nタブ34内にp+領域37およびn+領域38が形成される。p領域または基板36内にp+領域39およびn+領域40が形成される。図2Bのドープされた領域の図2Aのサイリスタ素子層への対応付けは矢印42A乃至42Dで示されている。したがって、通常のCMOS素子の製造時にサイリスタは形成される。本発明の教示によれば、CMOS素子は、OTP素子内の各ヒューズ向けに製造される。ゲート・トリガ電流を選択されたサイリスタのゲート端子に印加すると、適切なヒューズを開くことによってOTPがプログラムされる。
図5は2つのサイリスタ50、52を示し、この2つのサイリスタはそれぞれ図示のようなp型またはn型のドープされた4つの領域を有する。サイリスタ50のp型領域54およびサイリスタ52のp型領域56は電圧源に接続される。他の実施形態では、電流源が電圧源に取って代わる。MOSFET60(MOSFET60はゲート素子として動作する)のソース/ドレイン端子58はサイリスタ50のn型領域62(すなわち、第1のサイリスタ・ゲート端子)に接続される。MOSFET60のソース/ドレイン端子64はアースに接続される。
MOSFET66(MOSFET66はゲート素子として動作する)のソース/ドレイン端子65はサイリスタ50のp型領域68(すなわち、第2のサイリスタ・ゲート端子)に接続される。MOSFET66のソース/ドレイン端子70はトリガ電圧、V_triggerに応答する。
MOSFET60、66のゲート端子71、72は、それぞれV_sel_2で示された選択電圧に応答する。ヒューズ74は、サイリスタ50のn型領域76に接続される。したがって、ゲート端子71上の電圧に応答して、MOSFET60のソース−チャネル−ドレイン回路はn型領域62をアースに接続する。同様に、ゲート端子72上の電圧に応答して、MOSFET66のソース−チャネル−ドレイン回路はp型領域68をV_triggerに接続する。
MOSFET80のソース/ドレイン端子78は、サイリスタ52のn型領域82(すなわち第1のサイリスタ・ゲート端子)に接続される。MOSFET80のソース/ドレイン端子84はアースに接続される。MOSFET88のソース/ドレイン端子86は、サイリスタ52のP型領域90(すなわち、第2のサイリスタ・ゲート端子)に接続される。MOSFET88のソース/ドレイン端子92はトリガ電圧、V_triggerに応答する。
MOSFET80、88のゲート端子94、96は、それぞれV_sel_1で示された選択電圧に応答する。ヒューズ98は、アースとサイリスタ52のn型領域100の間に接続される。したがって、ゲート端子94上の電圧に応答して、MOSFET80のソース−チャネル−ドレイン回路はn型領域82をアースに接続する。同様に、ゲート端子96上の電圧に応答して、MOSFET88のソース−チャネル−ドレイン回路はp型領域90をV_triggerに接続する。
本発明の教示によれば、サイリスタ50または52のうちの1つを選択的にトリガし低抵抗状態にし(ゲート素子すなわちMOSFET60、66、80、88の動作によって)、それによって電圧源から、溶断されまたは開かれるヒューズを介して電流を通過させることによって、ヒューズ74および/または98が溶断される。
本発明による一実施形態では、サイリスタ52用の電圧源の電圧はV_holdより高いが、V_ block_1より低い。電圧V_sel_1(一実施形態ではV_sel_1は約3.3ボルトである)をMOSFET80、88のゲート端子94、96に印加することによって、順方向バイアスがnp接合部82/90に加えられる。MOSFET80、88はオンになり、pn接合部82/90はV_trigger電圧によって順方向にバイアスされる。サイリスタ52は今や低抵抗状態となり、電流は電圧源からサイリスタ52およびヒューズ98を介して流れ、それによってヒューズ98が溶断する。この間MOSFET60、66にゲート電圧が印加されていないと、サイリスタ50は高抵抗状態内のままであり、ヒューズ74は閉状態のままである。
図示のMOSFET 60、66、80、88の全てに電圧V_sel_1、またはV_sel_2を印加することにより、サイリスタ50とサイリスタ52の両方をドライブし導通状態にすることによって、ヒューズ74とヒューズ98の両方を開くことができる。ヒューズ74を開き、ヒューズ98を閉状態に保持するためには、MOSFET60、66のゲート71、72に電圧V_sel_2をそれぞれ印加するが、MOSFET80、88はオフ状態のままである。ヒューズ98を開き、ヒューズ74を閉状態に保持するためには、MOSFET80、88のゲート94、96に電圧V_sel_1をそれぞれ印加するが、MOSFET60、66はオフ状態のままである。
図5の実施形態では、4つのMOSFET60、66、80、88は全てNチャネルMOSFETであり、正ゲート(アクティブハイ)信号V_select_2、またはV_select_1によって起動される。図示されない他の実施形態では、MOSFET66、88は、ゲート信号V_select_2、またはV_select_1と相補的(アクティブロー)である信号によって起動されるPチャネルMOSFETである。図示されないさらに他の実施形態では、MOSFET60、80は、ゲート信号V_select_2、またはV_select_1と相補的(アクティブロー)である信号によって起動されるpチャネルMOSFETである。図示されないさらに他の実施形態では、MOSFET60、66、80、88は、ゲート信号V_select_2、またはV_select_1と相補的(アクティブロー)である信号によって起動されるPチャネルMOSFETである。
図5の実施形態では、MOSFET60、66、または80、88をそれぞれオン状態にゲート制御することによって、サイリスタ50、52が制御される。MOSFET60、66はサイリスタ50の第1および第2のサイリスタ・ゲート端子に接続されるので、MOSFET60、66をゲート制御することにより、 pn接合部68/62の両端間に電圧が印加され、それによってサイリスタ50がオンになる。他の実施形態では、サイリスタ50は、MOSFET66のみによって制御される3端子素子を含む。同様に、サイリスタ52が3端子素子である場合、MOSFET88のみがサイリスタ52の導通状態を制御することができる。この実施形態では、MOSFETS60、80は存在しない。
他の実施形態では、選択されたヒューズ74および/または98を開くためには、図5の電圧源は0ボルトに保持され、トリガ電圧V_triggerのかわりに、サイリスタ50のnp接合部62/68を順方向にバイアスするための十分な大きさの電圧パルスが、MOSFET60、66をオン状態にゲート制御することによってpn接合部62/68に印加される。この電圧パルスにより少数キャリアのpn接合部62/68中への注入が行われ、パルスが終了したとき、十分な少数キャリアがサイリスタ50中に注入され、それによって少数キャリア寿命によって決定される持続時間(数ミリ秒程度)の間サイリスタ50を導電状態に保持する。導通状態の間、V_holdおよびV_block_trigより高いが、V_block_1より低い電圧が、電圧源からサイリスタ50に印加される。応答の際、サイリスタ50は低抵抗状態にすぐに切り替わり、電圧源からサイリスタ50を介して流れる電流によってヒューズ74は溶断される。
本発明によるサイリスタ50または52を実装するために必要とされる領域は50平方ミクロンほどの小ささとなり、それによって従来技術と比べてヒューズ・プログラミング回路内で大幅な領域の減少が実現されるので有利である。pnpnサイリスタを使用して本発明を説明するが、npnpサイリスタをその代わりに使用することができる。
本発明の一実施形態では、図6のメモリ・アレイ120は、複数のアドレス指定可能な行122および複数のアドレス指定可能な列124を含む。メモリ・セル126は、複数の行122および列124のうちのそれぞれ1つの行および列の交点に配設される。各メモリ・セル126は、図5のサイリスタ50(または他のバルク半導体素子)などのサイリスタ、それとともに動作するMOSFET60、66、および図5のヒューズ74などのヒューズをさらに含む。各メモリ・セル126は、本発明の教示に従ってヒューズ74を開くことによってプログラム可能である。あるいは、ヒューズ74は閉状態に保持される。したがって、あるメモリ・セル126と関連しているヒューズを開くことによって、他のメモリ・セル126を閉状態に保持しながら、データを記憶するようにメモリ・アレイ120をプログラムすることができる。
本発明の一実施形態では、図6のメモリ・アレイ120は、複数のアドレス指定可能な行122および複数のアドレス指定可能な列124を含む。メモリ・セル126は、複数の行122および列124のうちのそれぞれ1つの行および列の交点に配設される。各メモリ・セル126は、図5のサイリスタ50(または他のバルク半導体素子)などのサイリスタ、それとともに動作するMOSFET60、66、および図5のヒューズ74などのヒューズをさらに含む。各メモリ・セル126は、本発明の教示に従ってヒューズ74を開くことによってプログラム可能である。あるいは、ヒューズ74は閉状態に保持される。したがって、あるメモリ・セル126と関連しているヒューズを開くことによって、他のメモリ・セル126を閉状態に保持しながら、データを記憶するようにメモリ・アレイ120をプログラムすることができる。
以上集積回路内のヒューズを溶断しまたは開くためのプロセスおよび装置を有効なものとして説明してきた。本発明の特定の用途および例を図示し説明してきたが、本明細書において開示される原理は、さまざまな方法およびさまざまな構造体に本発明を実施するための基準を提供する。多数の変形形態が本発明の範囲内で可能である。本発明は、特許請求の範囲のみによって限定される。
Claims (35)
- 集積回路ヒューズを介して制御可能に電流を流すことによって集積回路ヒューズを開くための装置であって、
制御可能なバルク半導体素子と、
前記バルク半導体素子のオン状態を制御するための素子とを含み、
前記ヒューズを開くために、前記バルク半導体素子の前記オン状態に応答して前記ヒューズを介して電流が流れる、装置。 - 前記バルク半導体素子がサイリスタを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記サイリスタが3つの半導体接合部を形成する互い違いになったドーピング型からなる4つのドープ領域を含む、請求項2に記載の装置。
- バイアス電圧をさらに含み、前記4つのドープ領域が、前記バイアス電圧によってそれぞれ順方向にバイアスされる第1および第2の半導体接合部と、前記第1および前記第2の接合部の中間にある第3の半導体接合部とを含み、前記第3の半導体接合部が、前記半導体素子が前記オン状態のときはいつでも順方向にバイアスされ、前記半導体素子がオフ状態のときはいつでも逆方向にバイアスされる、請求項3に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子の前記オン状態を制御するための前記素子が前記第3の半導体接合部を順方向にバイアスする、請求項4に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子が、前記バルク半導体素子の第4のドープ領域を含む半導体基板内に形成された第1、第2、および第3のドープ領域を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のドープ領域が、第2のドーパント型のウェル内に形成された第1のドーパント型のドープ領域を含み、前記第2の領域が前記第2のドーパント型の前記ウェルを含み、前記第3の領域が第1のドーパント型の基板領域を含み、前記第4の領域が前記基板領域内に形成された前記第2のドーパント型のドープ領域を含む、請求項6に記載の装置。
- 前記半導体素子のオフ状態では、前記第1のドープ領域と前記第2のドープ領域の間の接合部が順方向にバイアスされ、前記第3のドープ領域と前記第4のドープ領域の間の接合部が順方向にバイアスされ、前記第2のドープ領域と前記第3のドープ領域の間の接合部が逆方向にバイアスされる、請求項6に記載の装置。
- 前記半導体素子のオン状態では、前記第2のドープ領域と前記第3のドープ領域の間の接合部が順方向にバイアスされる、請求項6に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子が、CMOS半導体素子内に形成されたドープ領域を含み、第1、第2、第3、および第4のドープ領域をさらに含み、前記第1のドープ領域が、第2のドーパント型のウェル内に形成された第1のドーパント型のドープ領域を含み、前記第2の領域が前記ウェルを含み、前記第3の領域が第1のドーパント型の基板領域を含み、前記第4のドープ領域が前記基板領域内に形成された第1のドーパント型のドープ領域を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子の前記オン状態を制御するための前記素子がMOSFETを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子がオフ状態のとき、前記バルク半導体素子のpn接合部が逆バイアスされ、前記pn接合部を順方向にバイアスして、前記バルク半導体素子を前記オン状態に切り替えるように前記MOSFETが制御可能である、請求項11に記載の装置。
- 前記MOSFETが、ゲート端子と、トリガ電圧に応答する第1のソース/ドレイン端子と、前記pn接合部のドープ領域に接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記pn接合部の前記ドープ領域に前記トリガ電圧を印加することに応答して前記pn接合部を順方向にバイアスする前記ゲート端子に印加された信号に応答して前記MOSFETがオンになる、請求項12に記載の装置。
- 前記半導体バルク素子の前記オン状態を制御するための前記素子が、第1および第2のMOSFETを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記バルク半導体素子がオフ状態のとき、前記バルク半導体素子のpn接合部が逆方向にバイアスされ、前記第1および前記第2のMOSFETが、前記pn接合部を順方向にバイアスして、前記バルク半導体素子を前記オン状態に切り替えるように制御可能である、請求項14に記載の装置。
- 前記第1のMOSFETが、ゲート端子と、トリガ電圧に応答する第1のソース/ドレイン端子と、前記pn接合部の第1のドープ領域に接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記第2のMOSFETが、ゲート端子と、アースに接続された第1のソース/ドレイン端子と、前記pn接合部の第2のドープ領域に接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記第1および前記第2のMOSFETが、前記pn接合部の前記第1のドープ領域に前記トリガ電圧を印加することに応答して、前記pn接合部の前記第2のドープ領域がアースに接続されている間、前記pn接合部を順方向にバイアスする前記第1および前記第2のMOSFETの前記ゲート端子に印加された信号に応答してオンになる、請求項15に記載の装置。
- 集積回路ヒューズを介する電流の流れを選択的に制御するための装置であって、
前記電流の流れに制御可能に応答するサイリスタと、
前記サイリスタに直列に接続されたヒューズと、
前記サイリスタをオン状態に切り替えるための素子とを含み、前記オン状態の間、前記サイリスタが前記電流の流れに応答し、その結果電流が前記ヒューズを介して流れ、前記ヒューズが前記電流に応答して開く、装置。 - 前記サイリスタが、第1のドープ領域と第2のドープ領域の間に第1の半導体接合部が形成される逆のドーピング型の前記第1のドープ領域および第2のドープ領域を含み、第3のドープ領域と第4のドープ領域の間に第2の半導体接合部が形成される逆のドーピング型の前記第3のドープ領域および第4のドープ領域をさらに含み、前記第2のドープ領域および前記第3のドープ領域がその間に第3の半導体接合部を形成し、前記第1、前記第2、および前記第3の半導体接合部が順方向にバイアスされるとき、前記サイリスタがオン状態となり、前記第3の半導体接合部が逆方向にバイアスされるとき、前記サイリスタがオフ状態となる、請求項17に記載の装置。
- バイアス電圧をさらに含み、前記第1および前記第3の半導体接合部が前記バイアス電圧によって順方向にバイアスされる、請求項18に記載の装置。
- 前記サイリスタをオン状態に切り替えるための前記素子が前記第3の半導体接合部を順方向にバイアスする、請求項18に記載の装置。
- 前記サイリスタを前記オン状態に切り替えるための前記素子がMOSFETを含む、請求項18に記載の装置。
- 前記MOSFETが、前記第3の半導体接合部を順方向にバイアスして、前記サイリスタを前記オン状態に切り替えるように制御可能である、請求項21に記載の装置。
- 前記MOSFETが、ゲート端子と、トリガ電圧に応答する第1のソース/ドレイン端子と、前記第2および前記第3のドープ領域の1つに接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記第2および前記第3のドープ領域の1つに前記トリガ電圧を印加することに応答して前記第3の半導体接合部を順方向にバイアスする前記ゲート端子に印加された信号に応答して前記MOSFETがオンになる、請求項22に記載の装置。
- 前記サイリスタの前記オン状態を制御するための前記素子が第1および第2のMOSFETを含む、請求項18に記載の装置。
- 前記第1のMOSFETが、ゲート端子と、トリガ電圧に応答する第1のソース/ドレイン端子と、前記第2のドープ領域に接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記第2のMOSFETが、ゲート端子と、アースに接続された第1のソース/ドレイン端子と、前記第3のドープ領域に接続された第2のソース/ドレイン端子とを含み、前記第1および前記第2のMOSFETの前記ゲート端子に印加される、前記第2のドープ領域に前記トリガ電圧を印加することに応答して、前記第3のドープ領域がアースに接続されている間、前記第3の半導体接合部を順方向にバイアスする信号に応答して前記第1および前記第2のMOSFETがオンになる、請求項24に記載の装置。
- 前記サイリスタが、半導体基板内に形成された第1、第2、第3のドープ領域を含み、前記半導体基板が前記サイリスタの第4のドープ領域を含む、請求項17に記載の装置。
- 前記第1のドープ領域が、第2のドーパント型のウェル内に形成された第1のドーパント型のドープ領域を含み、前記第2の領域が前記第2のドーパント型の前記ウェルを含み、前記第3の領域が第1のドーパント型の基板領域を含み、前記第4のドープ領域が前記基板領域内に形成された前記第2のドーパント型のドープ領域を含む、請求項26に記載の装置。
- CMOS半導体素子内に、前記第1、前記第2、前記第3、前記第4のドープ領域が形成される、請求項27に記載の装置。
- 複数のアドレス指定可能な行と、
複数のアドレス指定可能な列と、
各行および列の交点におけるメモリ・セルとを含み、
各メモリ・セルが、
集積回路ヒューズと、
電流源、および
制御可能なバルク半導体素子をさらに含む、前記集積回路ヒューズを開くための装置とをさらに含み、
前記ヒューズを開くために、電流が前記バルク半導体素子のオン状態に応答して前記ヒューズ中に流れる、メモリ・アレイ。 - 前記ヒューズと直列に接続され、複数の半導体pn接合部を含むバルク半導体素子を介して制御可能に電流を流すことによって、集積回路ヒューズを開くための方法であって、
前記ヒューズを開くために、前記複数の半導体pn接合部を順方向にバイアスして、前記バルク半導体素子を介する前記ヒューズへの電流の流れを可能にする工程と、
閉状態に前記ヒューズを保持するために、前記複数の半導体pn接合部の少なくとも1つを逆バイアスして、前記バルク半導体素子を介する電流の流れを阻止する工程と含む、方法。 - 順方向にバイアスする前記工程が、
前記逆バイアスされた半導体pn接合部のドープ領域に接続されたMOSFETをオン状態に切り替える工程と、
前記MOSFETを介して前記ドープ領域に順方向バイアス電圧を印加する工程とをさらに含む、請求項30に記載の方法。 - 前記バルク半導体素子がサイリスタを含む、請求項30に記載の方法。
- 半導体基板内に、ヒューズおよび前記ヒューズを開くためのバルク半導体素子を形成する方法であって、
前記半導体基板を第1のドーパント型にドープする工程と、
前記基板内に第2のドーパント型のウェルを形成する工程と、
前記ウェル内に前記第1のドーパント型の第1のドープ領域を形成する工程と、
前記基板内に前記第2のドーパントの第2のドープ領域を形成する工程とを含み、
前記基板、前記ウェル、前記第1のドープ領域、および前記第2のドープ領域が前記バルク半導体素子を形成し、
前記基板の上に重ねて、1つまたは複数の導電性相互接続層を形成する工程と
前記1つまたは複数の導電性相互接続層の1つに前記ヒューズを形成する工程と、
前記バルク半導体素子と直列に前記ヒューズを電気的に接続する工程とを含む、方法。 - 前記基板、前記ウェル、前記第1のドープ領域、および前記第2のドープ領域によって形成された半導体接合部を順方向にバイアスする工程と、
前記ヒューズを開くために、前記順方向にバイアスされた半導体接合部を介して前記ヒューズに電流を流す工程とをさらに含む、請求項33に記載の方法。 - 前記ヒューズが閉状態のままであるように、前記基板、前記ウェル、前記第1のドープ領域、および前記第2のドープ領域によって形成された少なくとも1つの前記半導体接合部を逆バイアスして、前記バルク半導体素子を介して前記ヒューズに電流が流れないようにする工程をさらに含む、請求項34に記載の方法。
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