JP2007520067A - 単一ポリ・2−トランジスタベースのヒューズ素子 - Google Patents

単一ポリ・2−トランジスタベースのヒューズ素子 Download PDF

Info

Publication number
JP2007520067A
JP2007520067A JP2006549932A JP2006549932A JP2007520067A JP 2007520067 A JP2007520067 A JP 2007520067A JP 2006549932 A JP2006549932 A JP 2006549932A JP 2006549932 A JP2006549932 A JP 2006549932A JP 2007520067 A JP2007520067 A JP 2007520067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
fuse
transistor
voltage
drain region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006549932A
Other languages
English (en)
Inventor
ラマン コタンダラマン,チャンドラセカラン
パク チュム シュム,ダニー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of JP2007520067A publication Critical patent/JP2007520067A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0408Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
    • G11C16/0433Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing a single floating gate transistor and one or more separate select transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/525Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body with adaptable interconnections
    • H01L23/5256Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body with adaptable interconnections comprising fuses, i.e. connections having their state changed from conductive to non-conductive
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66825Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a floating gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation
    • H01L29/7884Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by hot carrier injection
    • H01L29/7885Hot carrier injection from the channel
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2216/00Indexing scheme relating to G11C16/00 and subgroups, for features not directly covered by these groups
    • G11C2216/02Structural aspects of erasable programmable read-only memories
    • G11C2216/10Floating gate memory cells with a single polysilicon layer
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • G11C29/70Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring
    • G11C29/78Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices
    • G11C29/785Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes
    • G11C29/789Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes using non-volatile cells or latches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

ポリシリコンの単一層内に配置されたダブルゲート構造を有した、電気的にプログラム可能なトランジスタヒューズ(200)。このトランジスタヒューズ(200)では、第1のゲート(216)は、ソース領域(210)の一部と重なり合うように配置されていて、第2のゲート(215)は、第1のゲート(216)からは絶縁されていると共に、ドレイン領域(211)の一部と重なり合うように配置されている。第1のゲート(216)は、外部から供給されたコントロール信号を入力するための端子を有しており、第2のゲート(215)は、ドレイン領域(211)に容量結合されている。第2のゲート(215)は、第2のゲート(215)の容量結合を大きくするための結合装置(220)と、ヒューズプログラミング電圧を低くするためのドレイン領域(211)とを含んでいる。

Description

発明の詳細な説明
〔本発明の背景〕
〔本発明の技術分野〕
本発明は、一般的には集積回路の分野、特に半導体集積回路内のフュージブルリンクのプログラミングに関する。
〔従来技術の説明〕
CMOS集積回路を含む集積回路では、情報を永久に記憶できること、あるいは集積回路の製造後にその永久接続を形成できることが多くの場合望まれる。この目的のため、フュージブルリンクを形成しているヒューズまたはアンチヒューズ装置が頻繁に用いられている。ヒューズまたはアンチヒューズはまた、冗長素子をプログラムして、同一の欠陥素子(例えばDRAM、フラッシュEEPROM、SRAM、またはその他のメモリ)を置き換えるためにも使用できる。さらにヒューズは、ダイ識別情報、またはその他の同様の情報を記憶させるために使用でき、あるいは電流路の抵抗を調節することによって回路速度を調節するために使用できる。
ヒューズ装置の1つの種類として、半導体デバイスがプロセスおよび不動態化された後にレーザを用いてリンクを開くことによって「プログラム」または「溶断」される装置がある。この種類のヒューズ装置は、近傍の装置を破損させないように、このヒューズ装置上にレーザが正確に位置合わせされる必要がある。この方法または同様の方法によって装置の不動態化層が破損し、これによって信頼性に関する懸念が生じる。例えば、ヒューズをプログラムするプロセスによって、ヒューズ材料が移動されたときに不動態化層にホールが生じる。また、上記方法は体系化(in-system)されておらず、不便であることもあるため、試験費用が高くなる。
別の種類のヒューズ装置として、電気ヒューズ/アンチヒューズがある。電気ヒューズ/アンチヒューズは半導体製品に導入されており、多くのアプリケーションでは、一般的に用いられているレーザヒューズに取って代わっている。典型的な電気ヒューズ/アンチヒューズはシステム化されているが、しかしプログラムは一回のみしかできない。電気パルスを用い、プログラミング(パスゲート)トランジスタを介してプログラムまたは溶断されるものは、一般的には抵抗またはキャパシタなどの受動素子である。これらの装置を通過して受動素子に到達するためには多大なエネルギーまたは高いプログラミング電流が必要であるため、プログラミング(パスゲート)トランジスタに必要とされるサイズは非常に大きい。
例えば、現在使用されているアンチヒューズ装置は、従来のMOSトランジスタに基づいて構造化されている。このようなアンチヒューズは、MOSトランジスタのゲート酸化物全体に、(一般的には約7ボルトの)電圧を印加することによってプログラムされる。このプログラミングプロセスによってゲート酸化物が損傷し、これによって酸化物全体の電気抵抗が低下する。アンチヒューズに取り付けられているセンシング回路は、破損していない酸化物の高い抵抗と、破損した酸化物の低い抵抗とを区別するために用いられる。抵抗がより低く、かつ信頼性がより高いセンシングを得るために、さらに高いプログラミング電圧およびプログラミング電流が用いられる。
プログラミングするために必要なエネルギーは非常に大きいため、周囲の構造が破損することがあり、そして/あるいは、センシングの信頼性が無くなることがある。なぜなら、溶断プロセスの性質が一貫しておらず、またプログラムされた抵抗に一般的にもたらされる変化が比較的小さいからである。その上、これらの種類の装置は、必要とされるプログラミング電位(すなわち、必要時間内での高電流および高電圧レベル)ゆえに、多くの最新プロセス技術と共に用いられるように変更可能になっていないことがある。関連する回路(例えば電圧発生器、プログラミングトランジスタ、ワイヤリング等)のサイズを小さくし、そして/またはセンシングの信頼性を改善するために、プログラミングパラメータを低くすると有利である。
〔本発明の概要〕
〔図面の簡単な説明〕
本発明をより完全に理解するために、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照されたい。
図1は、従来のEEPROMデバイスを示す図である。
図1Aは、直列接続した素子分離用トランジスタおよびフローティングゲートトランジスタと同等の回路を表す図である。
図2Aは、本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる2−トランジスタ構造を示す図である。
図2Bは、図2Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。
図3Aは、本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる別の2−トランジスタ構造を示す図である。
図3Bは、図3Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。
図4Aは、本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる、さらに別の2−トランジスタ構造を示す図である。
図4Bは、図4Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。
図5Aは、図2A、図3A、および図4Aに示す2−トランジスタ構造のプログラミングを示すダイヤグラムである。
図5Bは、図2A、図3A、および図4Aに示す2−トランジスタ構造のバイアス(biasing)を示す図である。
図6Aは、本発明の典型的な実施形態に従ったヒューズセルを示す図である。
図6Bは、図6Aに示すヒューズセルのバイアスを示す図である。
図7は、本発明の典型的な実施形態に従ったヒューズアレイを示す図である。
〔詳細な説明〕
現時点での好ましい典型的な実施形態を具体的に参照しながら、本願の多くの革新的教示について説明する。しかしながら、この部類の実施形態は、本明細書中の多くの有利な用途、および革新的教示の内のほんの数例であることは言うまでも無い。一般的には、本願の明細書中の記載は、請求されている様々な発明の範囲を限定するものではない。さらに、記載の中には、本発明のある特徴には適用されるが、その他の特徴には適用されないものもある。全ての図面において、同一の機能を有した同様または同等の素子を表すために、同一の符号または文字が使用されていることについて指摘しておく。本発明の主題を不必要に不明瞭化させてしまう公知の機能および構成に関する詳細な説明は、分かりやすくするために省略する。
今日の電気ヒューズは、ミリアンペア(mA)程度の典型的なプログラミング電流を用いて、電気パルスによってプログラムされる受動素子(例えば抵抗、またはキャパシタ)であるか、あるいはトランジスタ接合降伏(junction breakdown)が起こる電圧よりも大きなプログラミング電圧を有するトランジスタヒューズである。本発明の典型的な実施形態では、自己整合CMOSにおいて有利に実現される単一ポリシリコン・2−トランジスタEEPROMタイプのトランジスタについて説明されており、またヒューズ素子として使用される。2−トランジスタEEPROMタイプのトランジスタをプログラムするために必要なプログラミング電流は数マイクロアンペア(μA)程度であり、典型的な電気タイプのヒューズより3桁分小さい。しかし、従来のEEPROMデバイスはCMOSと互換性がなく、またプログラミング電位が高い。
従来のスプリットゲートEEPROM構造は、多結晶シリコンの少なくとも2つの層によって形成されていて、また図1に示すフローティングゲートトランジスタを有している。このメモリセル構造は、図1Aの回路図に示すような、直列接続された分離トランジスタ(isolation transistor)11およびフローティングゲートトランジスタ12と同等である。分離トランジスタ11は、フローティングゲートの状態から影響を受けることはなく、そのコントロールゲートがアクティブでないときにはオフのままである。この従来のメモリ構造では、第1のポリ層がフローティングゲートを形成している。このフローティングゲートは、ソース/ドレイン間のチャネル領域の一部を覆っている。残りのチャネル領域は、第2のポリ層であるコントロールゲートによって直接制御される。このコントロールゲートは、上記フローティングゲート上に載っている。上に載っているこのコントロールゲートは、ゲート電圧をフローティングゲート上に結合させて、チャネルホットエレクトロンを引き寄せることを助ける。トラップされた電子はゲートの仕事関数を変化させるため、フローティングゲートに注入された負電荷は、トランジスタの閾値電圧(Vt)を変化させる。従って、装置をオンにするためにはゲート電圧がさらに必要になる。
この従来のフローティングゲート構造は多くのメモリデバイスに対してうまく機能するが、従来の(単一ポリ)CMOSプロセスからは逸れる。従って別のプロセス工程が必要であるだけでなく、大型のプロセッサチップ間における密度が低い領域内でフローティングゲートポリの堆積および除去を行うプロセスがより複雑になる。また上記フローティングゲートポリは、ロジック工場間における互換性を維持するために、追加的な設備費用が必要である。なぜなら、従来のロジックCMOS工場には、単一ポリプロセス用の設備が備えられているからである。
次に図2A、3A、および4Aを参照すると、本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子(eFuse)として使用するための2−トランジスタ構造が示されている。図示されている各構造では、コントロールゲートおよびフローティングゲートは、別のポリシリコンレベルを加えていない標準的なCMOSプロセスを用いて、単一ポリプロセスにおいて実装されている。単一ポリによって、eFuseがホストロジックプロセス(host logic process)に実装可能となる。これによって、同じプロセス工程が保持され、プロセスの単純性および費用が維持される。さらに、図2A、3A、および4Aに示す2−トランジスタ構造は、はるかに低いプログラミング電圧で動作する。なぜなら、ゲート電圧(〜5V、またはそれ未満)が、上記2−トランジスタ部分をオンにするように機能できるようになっているからである。図1に示された構造のプログラミング(〜12V)のためのゲートバイアスに対する大幅な改良、および、そのような高いプログラミング電圧を必要とする他の同様のメモリデバイスの上記ゲートバイアスに対する大幅な改良である。図1に示す従来の構造に対する典型的な動作バイアスは、図1Bに表形式で示されている。
次に図2Aおよび図2Bを参照すると、eFuse200は、第1の導電型のソース領域210とドレイン領域211とを有している。ソース領域210とドレイン領域211とは、第1の導電型とは反対である第2の導電型の半導体基板内に形成されている。上記基板内では、ソース領域210とドレイン領域211とは隔てられていて、間にチャネル領域213を構成している。ソース領域210と、ドレイン領域211と、チャネル領域213との上には、約50nmの絶縁材料の均一な層が形成されている。eFuse200は、ポリ単一層内に形成された2−トランジスタ配置をさらに有している。この2−トランジスタは、ドレイン211の一部と重なり合っているフローティングゲート部分215と、ソース210の一部と重なり合っているコントロールゲート部分216とを有している。コントロールゲート216は、プログラミングおよび読み出し動作を制御するために外部から印加された電圧電位(voltage potential)を入力するための端子を有している。フローティングゲート部分215およびコントロールゲート部分216は、互いに隔てられている。さらに上記半導体基板内には、分離されたウェル領域220を形成することができる。図2Bは、図2Aに示すeFuseの上面配置図を示している。分離されたウェル220は、上記半導体基板内においてフローティングゲート部分215のみと重なり合うように描かれている。これによって容量結合が大きくなり、プログラミング電圧が低下する。
動作中におけるeFuseのバイアスは、容量結合を介して達成される。つまり、フローティングゲート215が、ドレイン211と、分離されたウェル220との容量結合を介して単独でバイアスされる。フローティングゲート215は、チャネルホットエレクトロンプログラミングとして知られているプログラミングを用いて帯電される。具体的には、(図5Aおよび図5Bに示されているように、)シリコンエネルギーバリアを飛び越えるための十分なエネルギー(〜3.1eV)が得られたとき、ソース210(Vss)を接地し、閾値電圧(Vt)をゲートに印加し、プログラミング電圧をドレイン211に印加すると、プログラミング電流が流れ、電子がシリコンエネルギーバリアを飛び越えるための十分なエネルギー(〜3.1eV)が得られたとき、電子が、ソース側からフローティングゲート215へ注入されることにより供給される。分離ウェル220、および拡張されたRX幅ドレイン(extended RX width drain)(以下に説明する)は、ドレイン211とフローティングゲート215との結合が少なくとも70%になるようにして、プログラミング電圧を低くできるように設計されている。従ってHVプロセスは必要ではない。上記のトランジスタ構造およびバイアス構造によって、eFuseプログラミング電圧を接合降伏が起こる電圧よりも小さく保つことができる(一般的には3〜6Vの範囲)。図2A、図3A、および図4Aに示すeFuse構造に対する典型的な動作バイアスは、図5Bに表形式で示されている。
動作の読み出しモード中において、図5Bの表に規定されているようなバイアス状態にあるeFuseは、フローティングゲート215の帯電に応じて、所定の2つの反応の内の1つを示す。フローティングゲート215がプログラミング(帯電)された場合は、フローティングゲートトランジスタをオンにするための所定のVrefよりも大きい電圧が必要となるため、ソース210からドレイン211へは電流は流れない。
対照的に、フローティングゲート215がプログラミングされていない場合は、Vrefは分離トランジスタ11をオンにするために十分な大きさであるため、ソース210からビット線(すなわちドレイン211)へと電流が流れる。電流が流れる方向を使って、プログラミング状態を判定することができる。
消去または再プログラムするためには、コントロールゲート216へ負プログラミング電圧(この実施例では−5V)を印加する。これによって、電子がフローティングゲート215からチャネル側に離れる。
図3Aおよび図3Bに示す別の実施形態では、ドレイン311は、RX幅が拡張された状態で描かれている。拡張されたRX幅は、フローティングゲート215のほぼ全体と重なり合っている。上記拡張されたRX幅は、分離されたウェル220と同じように機能する。すなわち、ドレインとフローティングゲートとの重複部分を増やして容量結合を大きくし、これによって低いプログラム電圧を可能にする。さらに別の実施形態では、フローティングゲートへのドレイン電圧の結合効率を上げるために、eFuseは、図4Aおよび図4Bに示されているように、半導体基板内に形成されたドライブインインプラント(drive-in implant)を有している。ドライブインインプラント410は、拡張されたドレイン構造内に図示されているが、上記の分離されたウェル構造と共に用いることもできる。
次に図6Aを参照すると、本発明の典型的な実施形態に従ったヒューズセル610が図示されている。ヒューズセル610は、eFuse200、選択回路615、ラッチ回路620、プログラミングトランジスタ(Prog)625、およびプログラミング電流源(OSC)630を有している。フラッシュプログラミングは高電流の注入を伴うため、必要なプログラム電流をBL(ドレイン)へ流すためにはHVソース(OSC)630が必要である。OSC630は、Prog625を介して、2−トランジスタeFuse200のドレイン211へ結合されている。Prog625は、プログラミングの際にはONと選択され、読み出しの際にはOFFと選択される。選択回路615は、プログラミングするためのヒューズを選択するために、eFuse200のコントロールゲート216に結合されている。ヒューズの選択は、ラッチ回路620からBL(ドレイン)を介して、そして選択回路615からWL(ゲート)を介して行われる。ラッチ回路および選択回路は、制御指令を受けるために、ステートマシンへ接続可能である。当業者であれば、上述してきたeFuse構造、および図6Bに示すバイアス状態を参照しながら、ヒューズセルの動作を理解できるであろう。具体的には、プログラミングの際には、ソース210は接地され、そしてドレイン211、ドレイン311、または、オンと選択されたProgとのビット線接続に5Vのプログラミング電圧が印加される。
図7は、図6Aに示すeFuseを使用したアレイ構造を示している。このアレイ構造では、選択ブロック615は、図6Aに示すWLの選択回路615を表し、そしてラッチブロックL1、L2、・・・LNは、各ビットラインへつながるラッチ回路620を表している。プログラミングトランジスタ625およびOSC630は、分かりやすくするために省略してある。
本発明による方法およびシステムの好ましい実施形態について添付図面に図示し、そして詳細な説明において説明した。しかし本発明は、開示したこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲において説明および規定されている本発明の精神から逸脱することなく、多くの再配置、変更、および置き換えが可能であることを理解されたい。
従来のEEPROMデバイスを示す図である。 直列接続した素子分離用トランジスタおよびフローティングゲートトランジスタと同等の回路を表す図である。 本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる2−トランジスタ構造を示す図である。 図2Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。 本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる別の2−トランジスタ構造を示す図である。 図3Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。 本発明の典型的な実施形態に従って電気ヒューズ素子として用いられる、さらに別の2−トランジスタ構造を示す図である。 図4Aに示す2−トランジスタ構造の上面図を示している。 図2A、図3A、および図4Aに示す2−トランジスタ構造のプログラミングを示すダイヤグラムである。 図2A、図3A、および図4Aに示す2−トランジスタ構造のバイアス(biasing)を示す図である。 本発明の典型的な実施形態に従ったヒューズセルを示す図である。 図6Aに示すヒューズセルのバイアスを示す図である。 本発明の典型的な実施形態に従ったヒューズアレイを示す図である。

Claims (20)

  1. 第1の伝導型の半導体材料からなる基板と、
    上記基板中に配置され、間にチャネル領域を挟んで互いに隔てられている、ソース領域およびドレイン領域と、
    上記ソース領域、上記ドレイン領域、および、上記チャネル領域の上に配置された、一様な厚みを有する絶縁材料からなる層と、
    を備えている、電気的にプログラム可能なトランジスタヒューズであって、
    上記電気的にプログラム可能なトランジスタヒューズは、
    上記絶縁材料の上に単一のポリシリコンの層として配置された第1のゲートおよび第2のゲートであって、上記第1のゲートは上記ソース領域の部分と重なるように配置され、上記第2のゲートは上記第1のゲートから絶縁されているとともに上記ドレイン領域の部分と重なるように配置され、上記第1のゲートは外部から供給される信号が入力される端子を有しており、上記第2のゲートは上記ドレイン領域に容量的に結合している、上記第1のゲートおよび上記第2のゲートと、
    上記基板内に配置されるとともに上記第2のゲートと上記ドレイン領域との容量結合を増加させる結合デバイスであって、上記第2のゲートに上記ドレイン領域との容量結合を介して電荷を与えることによりプログラミングがなされる、結合デバイスと、
    を備えている、電気的にプログラミング可能なトランジスタヒューズ。
  2. 上記プログラミングは上記ドレイン領域への電圧信号の供給によってなされ、上記電圧信号は上記トランジスタヒューズの接合降伏を起こす電圧よりも小さい電圧の信号である、請求項1に記載のヒューズ。
  3. 上記基板中に配置された上記ドレイン領域に付加され、上記第2のゲートに重なって容量結合を増加させる、拡張された幅のドレイン部分をさらに備えている、請求項1に記載のヒューズ。
  4. 上記基板中に配置された上記ドレイン領域に付加され、上記第2のゲートの部分に重なっている、拡張された幅のドレイン部分と、
    上記基板中に配置され、また、上記第2のゲートの部分に重なっている、ウェル領域とをさらに備えており、
    上記ウェル領域は、上記第2のゲートおよび上記ドレインから分離されている、請求項1に記載のヒューズ。
  5. プログラミングは、上記ソースにグランド基準電位を与え、上記第1のゲートにトランジスタの閾値電圧を与え、上記ドレイン領域および上記分離されたウェル領域にプログラム電圧を与えることによりなされる、請求項4に記載のヒューズ。
  6. 上記プログラム電圧はトランジスタの接合降伏を起こす電圧よりも小さい電圧である、請求項5に記載のヒューズ。
  7. 読み出しは、上記第1のゲートに基準電圧を与えて、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の電流の流れを検知することによりなされ、電流が検知されないときにはプログラムされた状態であると決定され、電流が検知されるときにはプログラムされていない状態であると決定される、請求項5に記載のヒューズ。
  8. 上記基準電圧はトランジスタの閾値電圧よりも大きい、請求項7に記載のヒューズ。
  9. 再プログラミングは、上記第1のゲートに上記プログラム電圧の反転電圧を与えることによりなされる、請求項5に記載のヒューズ。
  10. 第1の伝導型の半導体材料からなる基板と、
    上記基板中に配置され、間にチャネル領域を挟んで互いに隔てられている、ソース領域およびドレイン領域と、
    上記ソース領域、上記ドレイン領域、および、上記チャネル領域の上に配置された、一様な厚みを有する絶縁材料からなる層と、
    トランジスタヒューズと、
    を備えている、プログラム可能なヒューズセルであって、
    上記トランジスタヒューズは、
    上記絶縁材料の上に単一のポリシリコンの層として配置された第1のゲートおよび第2のゲートであって、上記第1のゲートは上記ソース領域の部分と重なるように配置され、上記第2のゲートは上記第1のゲートから絶縁されているとともに上記ドレイン領域の部分と重なるように配置され、上記第1のゲートは外部から供給される信号が入力される端子を有しており、上記第2のゲートは上記ドレイン領域に容量的に結合している、上記第1のゲートおよび上記第2のゲートと、
    上記基板内に配置されるとともに上記第2のゲートと上記ドレイン領域との容量結合を増加させる結合デバイスであって、上記第2のゲートに上記ドレイン領域との容量結合を介して電荷を与えることによりプログラミングがなされる、結合デバイスと、
    上記第1のゲートの端子に結合されるとともに、上記トランジスタを電圧信号によってプログラムする状態に選択する第1の回路と、
    上記ドレイン領域および上記結合デバイスに結合されるとともに、上記トランジスタヒューズをプログラムするために、および、上記トランジスタヒューズのプログラム状態を読み出すために使用される第2の回路と、を備えている、プログラム可能なヒューズセル。
  11. 上記第2の回路は、上記ドレイン領域および上記結合デバイスに結合された他のトランジスタを有しており、上記他のトランジスタは、オン状態に選択されると、プログラム電圧信号を供給する、請求項10に記載のヒューズセル。
  12. 上記第2の回路は、上記トランジスタヒューズに結合された他の回路を備えており、上記他の回路は、上記他のトランジスタがオフ状態に選択されると、電流の流れを検知する、請求項11に記載のヒューズセル。
  13. 上記プログラミングは、上記トランジスタヒューズの接合降伏が起こる電圧よりも小さい電圧を有する電圧信号を、上記ドレイン領域および上記結合デバイスに供給することによりなされる、請求項10に記載のヒューズセル。
  14. 上記トランジスタヒューズは、上記基板中に配置された上記ドレイン領域に付加され、上記第2のゲートに重なって容量結合を増加させる、拡張された幅のドレイン部分をさらに備えている、請求項10に記載のヒューズセル。
  15. 上記基板中に配置された上記ドレイン領域に付加され、上記第2のゲートの部分に重なっている、拡張された幅のドレイン部分と、
    上記基板中に配置され、また、上記第2のゲートの部分に重なっている、ウェル領域とをさらに備えており、
    上記ウェル領域は、上記第2のゲートおよび上記ドレインから分離されている、請求項10に記載のヒューズセル。
  16. プログラミングは、上記ソースにグランド基準電位を与え、上記第1の回路によって上記第1のゲートにトランジスタの閾値電圧を与え、上記第2の回路によって上記ドレイン領域にプログラム電圧を与えることによりなされる、請求項10に記載のヒューズセル。
  17. 上記プログラム電圧はトランジスタの接合降伏を起こす電圧よりも小さい電圧である、請求項16に記載のヒューズセル。
  18. 読み出しは、上記第1の回路により上記第1のゲートに基準電圧を与えて、上記第2の回路により上記ソース領域と上記ドレイン領域との間の電流の流れを検知することによりなされ、電流が検知されないときにはプログラムされた状態であると決定され、電流が検知されるときにはプログラムされていない状態であると決定される、請求項16に記載のヒューズセル。
  19. 上記基準電圧はトランジスタの閾値電圧よりも大きい、請求項18に記載のヒューズセル。
  20. 再プログラミングは、上記第1の回路により上記第1のゲートに上記プログラム電圧の反転電圧を与えることによりなされる、請求項16に記載のヒューズセル。
JP2006549932A 2004-01-29 2004-11-26 単一ポリ・2−トランジスタベースのヒューズ素子 Pending JP2007520067A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/769,101 US7075127B2 (en) 2004-01-29 2004-01-29 Single-poly 2-transistor based fuse element
PCT/EP2004/053138 WO2005076357A1 (en) 2004-01-29 2004-11-26 Single-poly 2-transistor based fuse element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007520067A true JP2007520067A (ja) 2007-07-19

Family

ID=34808043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006549932A Pending JP2007520067A (ja) 2004-01-29 2004-11-26 単一ポリ・2−トランジスタベースのヒューズ素子

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7075127B2 (ja)
JP (1) JP2007520067A (ja)
DE (1) DE112004002678B4 (ja)
WO (1) WO2005076357A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251183A (ja) * 2006-03-13 2007-09-27 Silicon Storage Technology Inc 単一ゲートの不揮発性フラッシュメモリセル
WO2009123203A1 (ja) * 2008-04-02 2009-10-08 シャープ株式会社 不揮発性半導体記憶装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100586548B1 (ko) * 2004-06-22 2006-06-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리소자의 퓨즈 및 리페어 방법
US7298639B2 (en) * 2005-05-04 2007-11-20 International Business Machines Corporation Reprogrammable electrical fuse
KR100650867B1 (ko) * 2005-12-29 2006-11-28 동부일렉트로닉스 주식회사 협채널 금속 산화물 반도체 트랜지스터
US20090045484A1 (en) 2007-08-16 2009-02-19 International Business Machines Corporation Methods and systems involving electrically reprogrammable fuses
US8320191B2 (en) 2007-08-30 2012-11-27 Infineon Technologies Ag Memory cell arrangement, method for controlling a memory cell, memory array and electronic device
US9058887B2 (en) * 2007-10-30 2015-06-16 International Business Machines Corporation Reprogrammable electrical fuse
US7911820B2 (en) * 2008-07-21 2011-03-22 International Business Machines Corporation Regulating electrical fuse programming current
US8178945B2 (en) * 2009-02-03 2012-05-15 International Business Machines Corporation Programmable PN anti-fuse
CN102201412B (zh) * 2010-03-25 2013-04-03 上海丽恒光微电子科技有限公司 单栅非易失性快闪存储单元、存储器件及其制造方法
CN102456412B (zh) * 2010-10-27 2015-06-03 上海华虹宏力半导体制造有限公司 多晶硅熔丝构成的otp器件及其操作方法
US8922328B2 (en) * 2011-08-16 2014-12-30 United Microelectronics Corp. Electrical fuse structure
US9628920B2 (en) 2014-10-16 2017-04-18 Infineon Technologies Ag Voltage generator and biasing thereof
US10720389B2 (en) 2017-11-02 2020-07-21 Nanya Technology Corporation Anti-fuse structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204487A (ja) * 1993-01-08 1994-07-22 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JPH1065030A (ja) * 1996-06-03 1998-03-06 Motorola Inc シングルゲート不揮発性メモリセルおよび該メモリセルにアクセスする方法
JP2003324164A (ja) * 2002-04-29 2003-11-14 Powerchip Semiconductor Corp 単・複epromのペアの構造およびその製造方法ならびにそのメモリセルのプログラミング方法と読み取り方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035820A (en) * 1975-12-29 1977-07-12 Texas Instruments Incorporated Adjustment of avalanche voltage in DIFMOS memory devices by control of impurity doping
DE2908796C3 (de) 1979-03-07 1982-04-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Umprogrammierbarer Halbleiter-Festwertspeicher vom Floating-Gate-Typ
US4361847A (en) 1980-04-07 1982-11-30 Eliyahou Harari Non-volatile EPROM with enhanced drain overlap for increased efficiency
GB8422732D0 (en) 1984-09-08 1984-10-10 Plessey Co Plc Memory cells
US5247346A (en) 1988-02-05 1993-09-21 Emanuel Hazani E2 PROM cell array including single charge emitting means per row
US4845538A (en) 1988-02-05 1989-07-04 Emanuel Hazani E2 prom cell including isolated control diffusion
US5029130A (en) 1990-01-22 1991-07-02 Silicon Storage Technology, Inc. Single transistor non-valatile electrically alterable semiconductor memory device
FR2683664A1 (fr) 1991-11-13 1993-05-14 Sgs Thomson Microelectronics Memoire integree electriquement programmable a un seuil transistor.
US5544103A (en) 1992-03-03 1996-08-06 Xicor, Inc. Compact page-erasable eeprom non-volatile memory
JPH08506693A (ja) * 1992-06-19 1996-07-16 ラティス・セミコンダクター・コーポレイション 単層の多結晶シリコン層を有するフラッシュe▲上2▼promセル
US5440159A (en) * 1993-09-20 1995-08-08 Atmel Corporation Single layer polysilicon EEPROM having uniform thickness gate oxide/capacitor dielectric layer
US5633186A (en) 1995-08-14 1997-05-27 Motorola, Inc. Process for fabricating a non-volatile memory cell in a semiconductor device
US5844271A (en) 1995-08-21 1998-12-01 Cypress Semiconductor Corp. Single layer polycrystalline silicon split-gate EEPROM cell having a buried control gate
US5780341A (en) 1996-12-06 1998-07-14 Halo Lsi Design & Device Technology, Inc. Low voltage EEPROM/NVRAM transistors and making method
TW340958B (en) 1997-02-25 1998-09-21 Winbond Electronics Corp The producing method for self-aligned isolating gate flash memory unit
US5896315A (en) * 1997-04-11 1999-04-20 Programmable Silicon Solutions Nonvolatile memory
US5986941A (en) 1997-10-09 1999-11-16 Bright Microelectronics, Inc. Programming current limiter for source-side injection EEPROM cells
US6100746A (en) 1998-05-18 2000-08-08 Vanguard International Semiconductor Corporation Electrically programmable fuse
US6313500B1 (en) * 1999-01-12 2001-11-06 Agere Systems Guardian Corp. Split gate memory cell
JP2000311957A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Seiko Instruments Inc 半導体装置
US6177703B1 (en) * 1999-05-28 2001-01-23 Vlsi Technology, Inc. Method and apparatus for producing a single polysilicon flash EEPROM having a select transistor and a floating gate transistor
DE19946884A1 (de) * 1999-09-30 2001-04-12 Micronas Gmbh Eprom-Struktur für Halbleiterspeicher
EP1096572B8 (en) 1999-10-25 2009-09-02 Imec Electrically programmable and erasable memory device and method of operating same
US6627947B1 (en) * 2000-08-22 2003-09-30 Lattice Semiconductor Corporation Compact single-poly two transistor EEPROM cell
CN1192436C (zh) * 2001-11-02 2005-03-09 力旺电子股份有限公司 可擦写可编程只读存储器的编程操作方法
EP1313149A1 (en) * 2001-11-14 2003-05-21 STMicroelectronics S.r.l. Process for fabricating a dual charge storage location memory cell
US6617637B1 (en) * 2002-11-13 2003-09-09 Ememory Technology Inc. Electrically erasable programmable logic device
US6842374B2 (en) * 2003-01-06 2005-01-11 Ememory Technology Inc. Method for operating N-channel electrically erasable programmable logic device
JP3941943B2 (ja) * 2003-03-12 2007-07-11 力旺電子股▲ふん▼有限公司 Rom

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204487A (ja) * 1993-01-08 1994-07-22 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JPH1065030A (ja) * 1996-06-03 1998-03-06 Motorola Inc シングルゲート不揮発性メモリセルおよび該メモリセルにアクセスする方法
JP2003324164A (ja) * 2002-04-29 2003-11-14 Powerchip Semiconductor Corp 単・複epromのペアの構造およびその製造方法ならびにそのメモリセルのプログラミング方法と読み取り方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251183A (ja) * 2006-03-13 2007-09-27 Silicon Storage Technology Inc 単一ゲートの不揮発性フラッシュメモリセル
WO2009123203A1 (ja) * 2008-04-02 2009-10-08 シャープ株式会社 不揮発性半導体記憶装置
US8390052B2 (en) 2008-04-02 2013-03-05 Sharp Kabushiki Kaisha Nonvolatile semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005076357A1 (en) 2005-08-18
DE112004002678B4 (de) 2011-05-05
US7075127B2 (en) 2006-07-11
DE112004002678T5 (de) 2007-01-25
US20050167728A1 (en) 2005-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5204125B2 (ja) 高速otp感知スキーム
JP4981661B2 (ja) 分割チャネルアンチヒューズアレイ構造
KR101236582B1 (ko) Otp 메모리 및 동작 방법
TWI383491B (zh) 用於混合式記憶體陣列之遮罩可編程及反熔絲架構
US6515344B1 (en) Thin oxide anti-fuse
US6911360B2 (en) Fuse and method for forming
JP5997711B2 (ja) 不揮発性アンチヒューズメモリセル
US7724572B2 (en) Integrated circuit having a non-volatile memory cell transistor as a fuse device
JP2007520067A (ja) 単一ポリ・2−トランジスタベースのヒューズ素子
US8363445B2 (en) One-time programmable memory cell
KR102178025B1 (ko) 감소된 레이아웃 면적을 갖는 otp 셀
KR102106664B1 (ko) Otp 셀 및 이를 이용한 otp 메모리 어레이
US6693481B1 (en) Fuse circuit utilizing high voltage transistors
KR100384259B1 (ko) 반도체장치
JPH03155652A (ja) 半導体メモリ装置及びその製造方法
KR101958518B1 (ko) 프로그래밍의 신뢰성이 개선된 otp 셀
US11785766B2 (en) E-fuse
US9805815B1 (en) Electrical fuse bit cell and mask set
US20240049459A1 (en) Efuse
US20100226193A1 (en) Semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100601

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100826

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20101012