JP2009117524A - ポリシリコンヒューズ及びポリシリコンヒューズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶断する箇所の断面形状（断面積）をより小さくすることで、低電圧での溶断を可能にするポリシリコンヒューズ及びポリシリコンヒューズの製造方法を提供する。
【解決手段】ポリシリコンヒューズ１は、図示しない半導体装置の電子回路にワイヤボンディングによって接続される電極としてのコンタクト４を有し、ポリシリコンによって形成された第１及び第２の基部２Ａ、２Ｂと、ポリシリコンによって形成され、第１及び第２の基部２Ａ及び２Ｂに挟まれた領域である溶断部３と、を備えて概略構成されている。溶断部３は、等方性エッチングによって形成されるので、その断面形状（断面積）を、従来用いられていた異方性エッチングによって形成されたものよりも小さくすることができ、より低電圧で溶断を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶断予定箇所の断面形状（断面積）を小さくすることで、低電圧での溶断を可能にするポリシリコンヒューズ及びポリシリコンヒューズの製造方法に関する。

従来の技術として、所定線路幅を有する狭幅領域と、狭幅領域を挟んだ、所定線路幅より線路幅の広い２つの広幅領域とを有する、ポリシリコンからなる抵抗体と、この抵抗体の２つの広幅領域にそれぞれ形成された電極と、を有するポリシリコンヒューズが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このポリシリコンヒューズは、抵抗体の２つの広幅領域と狭幅領域との境界において、幅の変化が緩慢な丸みを有しており、その抵抗体の広幅領域から狭幅領域にかけて線路幅変化が緩慢になるので、溶断を行うべき狭幅領域以外の部分で電流密度の集中が少なくなり、溶断効率を高めることができる。
特開２００７−１２８９４７号公報

しかし、従来のポリシリコンヒューズによると、溶断を容易に行うために、線路幅を狭くしたり、膜厚を薄くしたりすることには限界があり、それらの方法を用いずにより低電圧によって溶断可能なものが求められていた。

従って本発明の目的は、溶断する箇所の断面形状（断面積）をより小さくすることで、低電圧での溶断を可能にするポリシリコンヒューズ及びポリシリコンヒューズの製造方法を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、基板上にポリシリコンによって形成され、電極を有する第１及び第２の基部と、前記基板上に前記第１及び第２の基部と共に、フォトマスクのパターンを転写することによって所定の線幅を有して前記ポリシリコンによって形成された前記第１及び第２の基部に挟まれた領域であり、前記電極を介して所定の電圧を印加されることによって溶断が起きる溶断部と、を備え、前記溶断部は、前記所定の電圧の印加に基づく電流の方向に対して垂直方向の断面において前記フォトマスクのパターンに基づいた前記所定の線幅より少なくとも狭い線幅領域を有した断面形状で形成され、前記断面形状が矩形状であるときの電圧よりも小さい前記所定の電圧によって前記溶断が起きることを特徴とするポリシリコンヒューズを提供する。

上記した構成によれば、溶断する箇所の断面形状（断面積）をより小さくすることで、低電圧での溶断を行うことができる。

（２）本発明は上記目的を達成するため、基板上にポリシリコンによって形成され、電極を有する第１及び第２の基部と、前記基板上に前記第１及び第２の基部と共に、フォトマスクのパターンを転写することによって所定の線幅を有して前記ポリシリコンによって形成された前記第１及び第２の基部に挟まれた領域であり、前記電極を介して所定の電圧を印加されることによって溶断が起きる溶断部と、を備え、前記溶断部は、前記所定の電圧の印加に基づく電流の方向に対して垂直方向の断面において前記フォトマスクのパターンに基づいた前記所定の線幅より少なくとも狭い線幅領域を有した断面形状で形成され、前記断面形状が矩形状であるときの電圧よりも小さい前記所定の電圧によって前記溶断が起きるポリシリコンヒューズにおいて、等方性エッチングによって前記溶断部に前記断面形状を形成する工程を備えたことを特徴とするポリシリコンヒューズの製造方法を提供する。

上記した構成によれば、溶断する箇所の断面形状（断面積）をより小さくすることで、低電圧での溶断を可能にしたポリシリコンヒューズを製造することができる。

このような構成によれば、溶断する箇所の断面形状（断面積）をより小さくすることで、低電圧での溶断を可能にすることができる。

以下に、本発明のポリシリコンヒューズ及びポリシリコンヒューズの製造方法の実施の形態を図面を参考にして詳細に説明する。

[実施の形態]
（ポリシリコンヒューズ１の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体装置に搭載されたポリシリコンヒューズの概略図である。ポリシリコンヒューズ１は、図示しない半導体装置のプリント配線板上に配置され、例えば高精度アンプ、電圧リファレンス等のアナログ回路の部品をトリミングして、利得、オフセット電圧、抵抗値等の半導体装置の特性を調整することができる。

ポリシリコンヒューズ１は、プリント配線板上の電子部品とワイヤボンディング等によって接続される電極としてのコンタクト４を有し、ポリシリコンによって形成された第１及び第２の基部２Ａ、２Ｂと、ポリシリコンによって形成され、第１及び第２の基部２Ａ、２Ｂに挟まれた領域である溶断部３と、を備えて概略構成されている。なお、第１及び第２の基部２Ａ、２Ｂの形状はこれに限定されず、用途及び集積度によって自由に変更可能である。

溶断部３は、一例として、図１に示す線幅Ｗがおよそ０．８〜１．４μｍであり、その厚みは、およそ１５０〜４００ｎｍである。従来のポリシリコンヒューズにおいては、線幅Ｗを狭くしたり、膜厚を薄くしたりすることで電流が流れる方向に対して垂直方向の断面形状（断面積）を小さくすることができるが、限界があった。しかし、溶断部３は、後述する等方性エッチングによって形成されるので、後述する断面形状が、例えば略Ｉ字形状を有することとなり、その断面積が、例えば従来用いられていた異方性エッチングによって形成された矩形状の断面積よりも小さくなるので、より低電圧で溶断を行うことができる。

（ポリシリコンヒューズ１の製造方法）
図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施の形態に係る図１のＡ−Ａ線断面におけるポリシリコンヒューズの製造方法を示した概略図である。一例としてポリシリコンヒューズ１を含む電子回路が画かれたフォトマスクをフォトリソグラフィによって基板１０上に転写して、所定の抵抗値を有するポリシリコンヒューズ１を製造する場合について、工程順に説明する。

（基板準備工程）
図２（ａ）に示すように、一例としてシリコンの基板１０を用意する。

（フィールド酸化膜塗布工程）
図２（ｂ）に示すように、基板１０上にスピンコーター等によってフィールド酸化膜１１を塗布する。

（ポリシリコン膜塗布工程）
図２（ｃ）に示すように、フィールド酸化膜１１上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によってポリシリコン膜１２を形成する。続いて、ポリシリコンヒューズ１が、所定の抵抗値を有するように、ポリシリコン膜１２に対してイオン注入を行う。

（露光工程）
図２（ｄ）に示すように、ポリシリコン膜１２上にスピンコーター等によってフォトレジスト１３を塗布し、ポリシリコンヒューズ１を含む電子回路が画かれたフォトマスクを図示しない露光装置にセットし、露光する。

（等方性エッチング工程）
図２（ｅ）に示すように、フォトマスクを介して露光された部分以外を除去し、等方性エッチングを行う。このとき、異方性エッチングとは異なり、等方性的にエッチングが行われることより、サイドエッチングによって、図２（ｅ）に示す、例えば略Ｉ字形状の所定の線幅より少なくとも狭い線幅領域としての侵食領域１４が形成され、溶断部３の断面形状（断面積）を小さくすることができる。なお、侵食領域１４の形状は、これに限定されず、侵食領域１４をさらに大きくした形状でも良い。

（配線工程）
図２（ｆ）に示すように、フォトレジスト１３を除去した後、図１に示すコンタクト４に所定の配線を行う。なお、等方性エッチングは、溶断部３に対して行われても良いし、ポリシリコンヒューズ１全体に行われても良く、これに限定されない。

（動作）
以下に、本実施の形態におけるポリシリコンヒューズ１の動作を図１及び図２を参照し、詳細に説明する。

半導体装置の特性調整のため、図１に示すコンタクト４を介して、所定の電圧（例えば５〜１０Ｖ）をポリシリコンヒューズ１に印加する。

ポリシリコンヒューズ１は、印加された電圧の上昇に伴ってポリシリコンヒューズ１内を流れる電流値も上昇する。この電流値の上昇に伴ってジュール熱によるポリシリコンヒューズ１の内部の温度が上昇する。

このとき、溶断部３においては、ポリシリコンヒューズ１の他の部分に比べて線幅が狭くなっているので、電流密度が大きくなり発熱が大きくなる。さらに、溶断部３は、その断面形状（断面積）が、図２（ｅ）に示すように侵食領域１４のため小さくなっているので、より電流密度が大きくなり、シリコンの融点である１４１０℃に早く達し、溶断部３が溶解を始める。

溶解を始めた溶断部３には、フィラメントと呼ばれるポリシリコンの一部が溶解して液体状になった部分が現れ、このフィラメント（溶解したポリシリコン）は、溶解する前のポリシリコンに比べて、導電性が高いことから、急激に大きな電流が溶断部３に流れる。

この急激な電流の集中によって、さらに溶解が進み、やがて溶断部３に溶断が起こる。こうして、図示しない半導体装置の回路部分をトリミングすることによって、半導体装置の特性を容易に調整することができる。

（効果）
上記した実施の形態によれば、等方性エッチングを用いて溶断部３を形成することで、溶断部３の線幅を狭くすることなく、断面形状（断面積）を小さくすることができ、より低電圧で溶断部３の溶断を行うことができる。また、溶断部３の線幅を狭くしたり、厚みを薄くしたりすることなく、溶断部３の断面形状（断面積）を小さくできるので、工程数が少なくて済み、また、低コストで製造することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置に搭載されたポリシリコンヒューズの概略図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態に係る図１のＡ−Ａ線断面におけるポリシリコンヒューズの製造工程を示した概略図である。

符号の説明

１…ポリシリコンヒューズ
２Ａ、２Ｂ…第１及び第２の基部
３…溶断部
４…コンタクト
１０…基板
１１…フィールド酸化膜
１２…ポリシリコン膜
１３…フォトレジスト
１４…侵食領域
Ｗ…線幅

Claims (3)

1. 基板上にポリシリコンによって形成され、電極を有する第１及び第２の基部と、
   前記基板上に前記第１及び第２の基部と共に、フォトマスクのパターンを転写することによって所定の線幅を有して前記ポリシリコンによって形成された前記第１及び第２の基部に挟まれた領域であり、前記電極を介して所定の電圧を印加されることによって溶断が起きる溶断部と、
   を備え、
   前記溶断部は、前記所定の電圧の印加に基づく電流の方向に対して垂直方向の断面において前記フォトマスクのパターンに基づいた前記所定の線幅より少なくとも狭い線幅領域を有した断面形状で形成され、前記断面形状が矩形状であるときの電圧よりも小さい前記所定の電圧によって前記溶断が起きることを特徴とするポリシリコンヒューズ。
2. 前記溶断部は、等方性エッチングによって前記断面形状が形成されることを特徴とする請求項１に記載のポリシリコンヒューズ。
3. 基板上にポリシリコンによって形成され、電極を有する第１及び第２の基部と、
   前記基板上に前記第１及び第２の基部と共に、フォトマスクのパターンを転写することによって所定の線幅を有して前記ポリシリコンによって形成された前記第１及び第２の基部に挟まれた領域であり、前記電極を介して所定の電圧を印加されることによって溶断が起きる溶断部と、
   を備え、
   前記溶断部は、前記所定の電圧の印加に基づく電流の方向に対して垂直方向の断面において前記フォトマスクのパターンに基づいた前記所定の線幅より少なくとも狭い線幅領域を有した断面形状で形成され、前記断面形状が矩形状であるときの電圧よりも小さい前記所定の電圧によって前記溶断が起きるポリシリコンヒューズにおいて、
   等方性エッチングによって前記溶断部に前記断面形状を形成する工程を備えたことを特徴とするポリシリコンヒューズの製造方法。

Images