JP2982497B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路のヒュー
ズ回路に関する。
ズ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路（以下ＩＣと称す。）に
おいてＩＣの外部より何らかの操作を行なうことによっ
てＩＣの特性や機能を変更することがある。たとえばプ
ログラマブル・ロジック・デバイスやＰＲＯＭは書き込
み操作によりユ−ザ−自身の思いのままの機能を達成す
ることができる。また、アナログＩＣの特性を合わせ込
む場合にもそのＩＣ特有の操作により個々に特性を合わ
せ込むことができるものがある。この様にＩＣができあ
がった後に調整、あるいは機能の変更を行なう場合、従
来の主な技術としてはＦＡＭＯＳやヒュ−ズがあった。
ヒュ−ズとしては従来昇華のしやすい金属ＮｉＣｒ、Ｔ
ｉＷ、ＰｔＳｉ等を用いている。図６に代表的なヒュ−
ズ回路を示す。ここで６００はＡＬ配線、６０１はＰＯ
ＬＹ Ｓｉヒュ−ズで６０２はコンタクトである。ＡＬ
配線６００の両端に高電圧を印加するとＰＯＬＹ Ｓｉ
ヒュ−ズ６０１に大電流が流れヒュ−ズは溶断する。
おいてＩＣの外部より何らかの操作を行なうことによっ
てＩＣの特性や機能を変更することがある。たとえばプ
ログラマブル・ロジック・デバイスやＰＲＯＭは書き込
み操作によりユ−ザ−自身の思いのままの機能を達成す
ることができる。また、アナログＩＣの特性を合わせ込
む場合にもそのＩＣ特有の操作により個々に特性を合わ
せ込むことができるものがある。この様にＩＣができあ
がった後に調整、あるいは機能の変更を行なう場合、従
来の主な技術としてはＦＡＭＯＳやヒュ−ズがあった。
ヒュ−ズとしては従来昇華のしやすい金属ＮｉＣｒ、Ｔ
ｉＷ、ＰｔＳｉ等を用いている。図６に代表的なヒュ−
ズ回路を示す。ここで６００はＡＬ配線、６０１はＰＯ
ＬＹ Ｓｉヒュ−ズで６０２はコンタクトである。ＡＬ
配線６００の両端に高電圧を印加するとＰＯＬＹ Ｓｉ
ヒュ−ズ６０１に大電流が流れヒュ−ズは溶断する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来のヒュ−ズは
最も一般的なものであるがヒュ−ズの材質としては前述
した様に昇華しやすい金属としてＩＣの標準プロセスに
は無い工程が必要となる場合、または標準プロセス工程
内での導電物質（たとえばＰＯＬＹ Ｓｉ）を使う場合
の二通りの手段がある。しかし、ここで特殊な金属を用
いる場合はプロセスの工程が増加しウェファコストのア
ップにつながる。さらに特殊金属工程の為に新たな設備
投資が必要となりほんの数ビットのヒュ−ズについては
非常に不向きである。またＣＭＯＳのＩＣ等におけるヒ
ュ−ズでＰＯＬＹ Ｓｉを用いる場合ヒュ−ズがＣＶＤ
等の保護膜で覆われている時には、ＰＯＬＹ Ｓｉは非
常に溶断しにくくなる。したがってヒュ−ズ部分のＰＯ
ＬＹ Ｓｉの上はＣＶＤをオ−プンとしておく。この場
合信頼性上の問題からＣＶＤオ−プン部分の周囲は充分
広くスペ−スをとる必要があるのでヒュ−ズ回路が非常
に大きくなってしまう。またウェファ検査でヒュ−ズを
切る場合には問題ないがモ−ルド実装後はモ−ルド材が
ヒュ−ズ部のＣＶＤオ−プンをふさいでしまい ＰＯＬ
Ｙ Ｓｉが溶断しなくなってしまう。この様に従来の技
術は少数ビットでかつモ−ルド実装後プログラムする製
品に対しては最適ではなかった。また従来のＰＯＬＹ
Ｓｉヒュ−ズでは大電流で切断しようとすると電子の流
れに押されてヒュ−ズ内の電流経路にそってＡＬ原子が
走り切断するどころかショ−トすることがあった。本発
明はかかる問題点を解決するためのもので標準プロセス
の工程内で特殊な工程を設ける必要がなく、確実に電気
的に切断でき信頼性のある安価なヒュ−ズを提供するも
のである。
最も一般的なものであるがヒュ−ズの材質としては前述
した様に昇華しやすい金属としてＩＣの標準プロセスに
は無い工程が必要となる場合、または標準プロセス工程
内での導電物質（たとえばＰＯＬＹ Ｓｉ）を使う場合
の二通りの手段がある。しかし、ここで特殊な金属を用
いる場合はプロセスの工程が増加しウェファコストのア
ップにつながる。さらに特殊金属工程の為に新たな設備
投資が必要となりほんの数ビットのヒュ−ズについては
非常に不向きである。またＣＭＯＳのＩＣ等におけるヒ
ュ−ズでＰＯＬＹ Ｓｉを用いる場合ヒュ−ズがＣＶＤ
等の保護膜で覆われている時には、ＰＯＬＹ Ｓｉは非
常に溶断しにくくなる。したがってヒュ−ズ部分のＰＯ
ＬＹ Ｓｉの上はＣＶＤをオ−プンとしておく。この場
合信頼性上の問題からＣＶＤオ−プン部分の周囲は充分
広くスペ−スをとる必要があるのでヒュ−ズ回路が非常
に大きくなってしまう。またウェファ検査でヒュ−ズを
切る場合には問題ないがモ−ルド実装後はモ−ルド材が
ヒュ−ズ部のＣＶＤオ−プンをふさいでしまい ＰＯＬ
Ｙ Ｓｉが溶断しなくなってしまう。この様に従来の技
術は少数ビットでかつモ−ルド実装後プログラムする製
品に対しては最適ではなかった。また従来のＰＯＬＹ
Ｓｉヒュ−ズでは大電流で切断しようとすると電子の流
れに押されてヒュ−ズ内の電流経路にそってＡＬ原子が
走り切断するどころかショ−トすることがあった。本発
明はかかる問題点を解決するためのもので標準プロセス
の工程内で特殊な工程を設ける必要がなく、確実に電気
的に切断でき信頼性のある安価なヒュ−ズを提供するも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
ヒューズ材を交差させ４端子をもつヒューズ形状をな
し、交点を前記４端子のいずれか１つの端子側に片寄ら
せたヒューズ素子を備えたことを特徴とする。
ヒューズ材を交差させ４端子をもつヒューズ形状をな
し、交点を前記４端子のいずれか１つの端子側に片寄ら
せたヒューズ素子を備えたことを特徴とする。
【０００５】また、本発明の第２の半導体装置は、ヒュ
ーズ材と、前記ヒューズ材と接続する配線用金属とを有
するヒューズ素子を備えた半導体装置において、前記ヒ
ューズ材は、ヒューズ切断時に正の電圧を印加する第１
の配線用金属と接続する部分と、ヒューズ切断時に負の
電圧を印加する第２の配線用金属と接続する部分と、切
断されるヒューズ部分とを有するとともに、前記第２の
配線用金属と接続する部分の面積を、前記第１の配線用
金属と接続する部分の面積よりも大きくしたことを特徴
とする。
ーズ材と、前記ヒューズ材と接続する配線用金属とを有
するヒューズ素子を備えた半導体装置において、前記ヒ
ューズ材は、ヒューズ切断時に正の電圧を印加する第１
の配線用金属と接続する部分と、ヒューズ切断時に負の
電圧を印加する第２の配線用金属と接続する部分と、切
断されるヒューズ部分とを有するとともに、前記第２の
配線用金属と接続する部分の面積を、前記第１の配線用
金属と接続する部分の面積よりも大きくしたことを特徴
とする。
【０００６】また、本発明の第２の半導体装置におい
て、前記ヒューズ素子は、前記第２の配線用金属と前記
ヒューズ材とを接続するコンタクトの大きさを６μｍ×
４μｍ以上とし、前記第１の配線用金属と前記第２の配
線用金属とを結ぶ電流経路に対して、前記コンタクトの
長手方向が直交するように配置されてなることを特徴と
する。
て、前記ヒューズ素子は、前記第２の配線用金属と前記
ヒューズ材とを接続するコンタクトの大きさを６μｍ×
４μｍ以上とし、前記第１の配線用金属と前記第２の配
線用金属とを結ぶ電流経路に対して、前記コンタクトの
長手方向が直交するように配置されてなることを特徴と
する。
【０００７】
【０００８】
【実施例】本発明を実施例を用いて具体的に説明する。
本発明の一実施例を図１に示す。図１において１０１は
配線用ＡＬ、１０２はヒュ−ズでここではＰＯＬＹ Ｓ
ｉを用いている。１０３はＡＬ１０１とＰＯＬＹ Ｓｉ
１０２を接続するコンタクトを示している。ここで１０
４、１０５、１０６、１０７は各信号との接続端子であ
りＰＯＬＹ Ｓｉ１０２の低抵抗を介して各々接続され
る。本発明のヒュ−ズは端子１０４と１０６の間に高電
圧を印加し電流を流すことにより端子１０５と１０７の
間を電気的に切断することができる。図２に本発明を用
いたヒュ−ズに電流を流した後の上面からみた状態を示
す。１０４から１０７は図１の同番号の各端子に対応す
る。ここで２０１は電流の走った跡で２０２は電流経路
の側面の絶縁層である。また２０３の一点鎖線の部分の
断面構造を図３に示す。図３（ａ）はヒュ−ズ切断前の
断面図で、図３（ｂ）は切断後の断面図を示す。本発明
のヒュ−ズを切断した後を観察すると図２の２０１の様
な跡を明確にみとめることができる。またこの電流経路
の両側面に溝の様なラインが走っているのが分かる。こ
の電流経路と溝がどのようになっているかを断面を拡大
観察する。図３において３０１はＬＯＣＯＳで３０２は
ＰＯＬＹ Ｓｉ、３０３はＰＯＬＹ ＳｉＬＩＧＨＴ
ＯＸＩＤＥ、３０４はＣＶＤ保護膜である。３０５・３
０７は電流の通らないＰＯＬＹ Ｓｉ部分、３０６は電
流の通った後のＰＯＬＹ Ｓｉ部分である。ＰＯＬＹ
Ｓｉに大電流を流すと部分的に１０００度以上の高温に
なり不純物濃度の高いＰＯＬＹ Ｓｉは溶融温度が１０
００度近くに低下しているため溶融する。溶融すること
によって膨張し、この膨張する力により電流の流れてい
る部分は丸くなり周囲の酸化膜に均等に圧力をかける。
電流を切ると膨張していた部分は冷却し収縮する。膨張
により圧力を受けていた周囲の酸化膜はＰＯＬＹ Ｓｉ
を押し込み電流の流れなかったＰＯＬＹ Ｓｉ３０５・
３０７と電流の流れたＰＯＬＹ Ｓｉ３０６との間に入
り込み両者を完全に分離し電気的に切断する。この様な
現象により大電流の流れたあとはその電流経路が他のＰ
ＯＬＹＳｉ部分より盛り上がりその側面に絶縁層を成
す。この絶縁層が上面からみると電流経路の側面の溝に
みえたわけである。この絶縁層の厚さはほぼ０．２から
０．３ｕｍほどであり通常使用電圧に対する絶縁耐圧は
充分といえる。図２で端子１０７は絶縁層２０２によっ
て他の端子１０４、１０５、１０６から完全に分離され
電気的に切断される。図４に本発明のヒュ−ズを利用し
た回路例を示す。この回路は外部端子に高電圧を印加し
内部の選択スイッチによりヒュ−ズをセレクトして切断
する。切断後そのヒュ−ズの前後のｐｕｌｌ ｕｐ Ｐ
ｃｈ ＭＯＳトランジスタとｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃ
ｈ ＭＯＳトランジスタによりＨＩＧＨもしくはＬＯＷ
の信号を判定する。具体的に説明すると４０１は本発明
のヒューズであり、４０６で示す外部端子に高電圧を印
加しヒュ−ズのセレクト用のスイッチ４０２（ここでは
ＮＰＮバイポ−ラトランジスタを用いている）をＯＮさ
せる。ＶＤＤから選択スイッチ４０２、ヒュ−ズ４０１
を経て外部端子４０６に至る経路で大電流が流れる。ま
たｐｕｌｌ ｕｐ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ４０４と
ヒュ−ズ４０１が接続されさらにヒュ−ズ４０１にｐｕ
ｌｌ ｄｏｗｎＰｃｈ ＭＯＳトランジスタを介してＶ
ＳＳにつながる。ここでヒュ−ズ４０１の端子１０４が
選択スイッチ４０２のエミッタに、端子１０６が外部端
子４０６に接続される。また端子１０７はｐｕｌｌｕｐ
Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０４に接続され、端
子１０５はｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃｈ ＭＯＳ トラ
ンジスタ４０３に接続される。プログラム時選択スイッ
チ４０２をＯＮさせＶＤＤ−選択トランジスタ４０２−
ヒュ−ズ４０１−外部端子４０６に大電流が流れ前述し
た現象によりヒュ−ズ４０１の端子１０７と他端子１０
４・１０５・１０６が電気的に切断される。ここでｐｕ
ｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０４とヒ
ュ−ズ４０１の端子１０７との接続点を４０７で示す。
接続点４０７の電位はｐｕｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ
トランジスタ４０４とヒュ−ズ４０１とｐｕｌｌ ｄ
ｏｗｎ Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０３の各抵抗
の比で決まる。ｐｕｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ トラ
ンジスタ４０４のＯＮ抵抗をｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃ
ｈ ＭＯＳ トランジスタ４０３のＯＮ抵抗に比べて大
きくしておくことによりヒュ−ズ切断前は接続点４０７
の電位はＬＯＷとなり、ヒュ−ズ切断後はヒュ−ズのイ
ンピ−ダンスが無限大となるためＨＩＧＨとなる。この
ように本発明を用いたヒュ−ズは従来の蒸発してＰＯＬ
Ｙ Ｓｉに亀裂をいれて電気的に切断するタイプに比べ
切断部分に厚い絶縁層が入り込むことにより絶縁される
ので確実に絶縁されかつ非常に高い信頼性を得る事がで
きる。
本発明の一実施例を図１に示す。図１において１０１は
配線用ＡＬ、１０２はヒュ−ズでここではＰＯＬＹ Ｓ
ｉを用いている。１０３はＡＬ１０１とＰＯＬＹ Ｓｉ
１０２を接続するコンタクトを示している。ここで１０
４、１０５、１０６、１０７は各信号との接続端子であ
りＰＯＬＹ Ｓｉ１０２の低抵抗を介して各々接続され
る。本発明のヒュ−ズは端子１０４と１０６の間に高電
圧を印加し電流を流すことにより端子１０５と１０７の
間を電気的に切断することができる。図２に本発明を用
いたヒュ−ズに電流を流した後の上面からみた状態を示
す。１０４から１０７は図１の同番号の各端子に対応す
る。ここで２０１は電流の走った跡で２０２は電流経路
の側面の絶縁層である。また２０３の一点鎖線の部分の
断面構造を図３に示す。図３（ａ）はヒュ−ズ切断前の
断面図で、図３（ｂ）は切断後の断面図を示す。本発明
のヒュ−ズを切断した後を観察すると図２の２０１の様
な跡を明確にみとめることができる。またこの電流経路
の両側面に溝の様なラインが走っているのが分かる。こ
の電流経路と溝がどのようになっているかを断面を拡大
観察する。図３において３０１はＬＯＣＯＳで３０２は
ＰＯＬＹ Ｓｉ、３０３はＰＯＬＹ ＳｉＬＩＧＨＴ
ＯＸＩＤＥ、３０４はＣＶＤ保護膜である。３０５・３
０７は電流の通らないＰＯＬＹ Ｓｉ部分、３０６は電
流の通った後のＰＯＬＹ Ｓｉ部分である。ＰＯＬＹ
Ｓｉに大電流を流すと部分的に１０００度以上の高温に
なり不純物濃度の高いＰＯＬＹ Ｓｉは溶融温度が１０
００度近くに低下しているため溶融する。溶融すること
によって膨張し、この膨張する力により電流の流れてい
る部分は丸くなり周囲の酸化膜に均等に圧力をかける。
電流を切ると膨張していた部分は冷却し収縮する。膨張
により圧力を受けていた周囲の酸化膜はＰＯＬＹ Ｓｉ
を押し込み電流の流れなかったＰＯＬＹ Ｓｉ３０５・
３０７と電流の流れたＰＯＬＹ Ｓｉ３０６との間に入
り込み両者を完全に分離し電気的に切断する。この様な
現象により大電流の流れたあとはその電流経路が他のＰ
ＯＬＹＳｉ部分より盛り上がりその側面に絶縁層を成
す。この絶縁層が上面からみると電流経路の側面の溝に
みえたわけである。この絶縁層の厚さはほぼ０．２から
０．３ｕｍほどであり通常使用電圧に対する絶縁耐圧は
充分といえる。図２で端子１０７は絶縁層２０２によっ
て他の端子１０４、１０５、１０６から完全に分離され
電気的に切断される。図４に本発明のヒュ−ズを利用し
た回路例を示す。この回路は外部端子に高電圧を印加し
内部の選択スイッチによりヒュ−ズをセレクトして切断
する。切断後そのヒュ−ズの前後のｐｕｌｌ ｕｐ Ｐ
ｃｈ ＭＯＳトランジスタとｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃ
ｈ ＭＯＳトランジスタによりＨＩＧＨもしくはＬＯＷ
の信号を判定する。具体的に説明すると４０１は本発明
のヒューズであり、４０６で示す外部端子に高電圧を印
加しヒュ−ズのセレクト用のスイッチ４０２（ここでは
ＮＰＮバイポ−ラトランジスタを用いている）をＯＮさ
せる。ＶＤＤから選択スイッチ４０２、ヒュ−ズ４０１
を経て外部端子４０６に至る経路で大電流が流れる。ま
たｐｕｌｌ ｕｐ ＰｃｈＭＯＳトランジスタ４０４と
ヒュ−ズ４０１が接続されさらにヒュ−ズ４０１にｐｕ
ｌｌ ｄｏｗｎＰｃｈ ＭＯＳトランジスタを介してＶ
ＳＳにつながる。ここでヒュ−ズ４０１の端子１０４が
選択スイッチ４０２のエミッタに、端子１０６が外部端
子４０６に接続される。また端子１０７はｐｕｌｌｕｐ
Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０４に接続され、端
子１０５はｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃｈ ＭＯＳ トラ
ンジスタ４０３に接続される。プログラム時選択スイッ
チ４０２をＯＮさせＶＤＤ−選択トランジスタ４０２−
ヒュ−ズ４０１−外部端子４０６に大電流が流れ前述し
た現象によりヒュ−ズ４０１の端子１０７と他端子１０
４・１０５・１０６が電気的に切断される。ここでｐｕ
ｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０４とヒ
ュ−ズ４０１の端子１０７との接続点を４０７で示す。
接続点４０７の電位はｐｕｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ
トランジスタ４０４とヒュ−ズ４０１とｐｕｌｌ ｄ
ｏｗｎ Ｐｃｈ ＭＯＳ トランジスタ４０３の各抵抗
の比で決まる。ｐｕｌｌ ｕｐ Ｐｃｈ ＭＯＳ トラ
ンジスタ４０４のＯＮ抵抗をｐｕｌｌ ｄｏｗｎ Ｐｃ
ｈ ＭＯＳ トランジスタ４０３のＯＮ抵抗に比べて大
きくしておくことによりヒュ−ズ切断前は接続点４０７
の電位はＬＯＷとなり、ヒュ−ズ切断後はヒュ−ズのイ
ンピ−ダンスが無限大となるためＨＩＧＨとなる。この
ように本発明を用いたヒュ−ズは従来の蒸発してＰＯＬ
Ｙ Ｓｉに亀裂をいれて電気的に切断するタイプに比べ
切断部分に厚い絶縁層が入り込むことにより絶縁される
ので確実に絶縁されかつ非常に高い信頼性を得る事がで
きる。
【０００９】図１において端子１０４・１０５・１０６
・１０７をつなぐＰＯＬＹ Ｓｉが直交する様な場合、
電流の走り具合によっては完全に切断されないことがま
れに有り得る。すなわち図１の端子１０４から端子１０
６に接続するＰＯＬＹ Ｓｉのほぼ中央部を電流が走っ
た場合、端子近傍で絶縁されず低インピ−ダンスの領域
ができてしまう。
・１０７をつなぐＰＯＬＹ Ｓｉが直交する様な場合、
電流の走り具合によっては完全に切断されないことがま
れに有り得る。すなわち図１の端子１０４から端子１０
６に接続するＰＯＬＹ Ｓｉのほぼ中央部を電流が走っ
た場合、端子近傍で絶縁されず低インピ−ダンスの領域
ができてしまう。
【００１０】ここで本発明のヒューズの切断状態につい
て図２を用いて説明する。電流はインピ−ダンスの最も
低い経路を走るので形状的に工夫することにより電流を
走らせる場所をある程度コントロ−ルすることができ
る。図２に示す様に端子１０４と端子１０６をつなぐＰ
ＯＬＹ Ｓｉと端子１０５と端子１０７をつなぐＰＯＬ
ＹＳｉの交点を端子１０４・１０６に対し切断したい端
子１０７の反対側に片寄らせると端子１０４から端子１
０６に至る最もインピ−ダンスの低い経路は２０１のよ
うな経路となり切断したい端子は確実に切断される。ま
た従来のヒュ−ズの切断形状は場合によってさまざまに
変化し時には切断しないようなこともあったがこの様に
ヒューズの形状を工夫して電流経路をコントロ−ルする
ことにより確実にかつほぼ同様な切断形状を得ることが
できる。
て図２を用いて説明する。電流はインピ−ダンスの最も
低い経路を走るので形状的に工夫することにより電流を
走らせる場所をある程度コントロ−ルすることができ
る。図２に示す様に端子１０４と端子１０６をつなぐＰ
ＯＬＹ Ｓｉと端子１０５と端子１０７をつなぐＰＯＬ
ＹＳｉの交点を端子１０４・１０６に対し切断したい端
子１０７の反対側に片寄らせると端子１０４から端子１
０６に至る最もインピ−ダンスの低い経路は２０１のよ
うな経路となり切断したい端子は確実に切断される。ま
た従来のヒュ−ズの切断形状は場合によってさまざまに
変化し時には切断しないようなこともあったがこの様に
ヒューズの形状を工夫して電流経路をコントロ−ルする
ことにより確実にかつほぼ同様な切断形状を得ることが
できる。
【００１１】ところでヒュ−ズ切断において、より高電
圧・高電流を印加するほど確実に切断できるわけであ
る。しかし従来の様なヒュ−ズ形状では前述した様にＡ
Ｌのマイグレ−ション等によりヒュ−ズＰＯＬＹ Ｓｉ
の中を電流経路にそってＡＬが走りショ−トする現象が
しばしば起こる。この現象はヒュ−ズの形状によっては
かなり低電圧でも簡単に起こる。
圧・高電流を印加するほど確実に切断できるわけであ
る。しかし従来の様なヒュ−ズ形状では前述した様にＡ
Ｌのマイグレ−ション等によりヒュ−ズＰＯＬＹ Ｓｉ
の中を電流経路にそってＡＬが走りショ−トする現象が
しばしば起こる。この現象はヒュ−ズの形状によっては
かなり低電圧でも簡単に起こる。
【００１２】この状況の改善を本発明の別の実施例とし
て図５に示す。ここで５０１はＡＬ配線、５０２はＡＬ
とＰＯＬＹ Ｓｉを接続するコンタクトで５０３、５０
５、５０６は同一のＰＯＬＹ Ｓｉであるが説明の便宜
上部分によって番号をふりわけた。５０３はヒュ−ズ部
分を示し５０５は高電圧の負側の電圧、５０６は高電圧
の正側の電圧がかかるＰＯＬＹ Ｓｉ部分を示す。５０
４はＰＯＬＹ Ｓｉ部５０５とＡＬ配線を接続するコン
タクトで５０２で示すコンタクトに比べ電界が集中しな
い様に電流経路に対し直交方向にフラットで横長の広い
形状のコンタクトオ−プンとしてある。マイグレ−ショ
ンは高い電流密度によって起こるのでＡＬとの接続部分
での電流密度を下げればマイグレ−ションは非常に起こ
りにくくなる。ここで電流はＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０６
側からＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０５側へ流れるが電子はこ
の逆方向に移動するのでＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０５側で
の電流密度を下げるためにＰＯＬＹ Ｓｉの部分５０５
の抵抗を下げる。またＡＬとのコンタクトまでの距離を
離しさらにコンタクトオ−プンは前述したように横なが
で広くする。これによってコンタクト５０４を介してＰ
ＯＬＹ Ｓｉと接触するＡＬに流れる電流の電流密度は
低くなり従来のヒュ−ズ構造に比べ非常にマイグレ−シ
ョンが起こりにくくなる。尚筆者の実験によるとコンタ
クトの大きさを６μｍ×４μｍ以上にすると非常に効果
があることがわかった。その結果として本来切断したい
ヒューズ部分５０３にかなり高い高電圧を印加すること
が可能になりより確実に切断することができる。
て図５に示す。ここで５０１はＡＬ配線、５０２はＡＬ
とＰＯＬＹ Ｓｉを接続するコンタクトで５０３、５０
５、５０６は同一のＰＯＬＹ Ｓｉであるが説明の便宜
上部分によって番号をふりわけた。５０３はヒュ−ズ部
分を示し５０５は高電圧の負側の電圧、５０６は高電圧
の正側の電圧がかかるＰＯＬＹ Ｓｉ部分を示す。５０
４はＰＯＬＹ Ｓｉ部５０５とＡＬ配線を接続するコン
タクトで５０２で示すコンタクトに比べ電界が集中しな
い様に電流経路に対し直交方向にフラットで横長の広い
形状のコンタクトオ−プンとしてある。マイグレ−ショ
ンは高い電流密度によって起こるのでＡＬとの接続部分
での電流密度を下げればマイグレ−ションは非常に起こ
りにくくなる。ここで電流はＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０６
側からＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０５側へ流れるが電子はこ
の逆方向に移動するのでＰＯＬＹ Ｓｉ部分５０５側で
の電流密度を下げるためにＰＯＬＹ Ｓｉの部分５０５
の抵抗を下げる。またＡＬとのコンタクトまでの距離を
離しさらにコンタクトオ−プンは前述したように横なが
で広くする。これによってコンタクト５０４を介してＰ
ＯＬＹ Ｓｉと接触するＡＬに流れる電流の電流密度は
低くなり従来のヒュ−ズ構造に比べ非常にマイグレ−シ
ョンが起こりにくくなる。尚筆者の実験によるとコンタ
クトの大きさを６μｍ×４μｍ以上にすると非常に効果
があることがわかった。その結果として本来切断したい
ヒューズ部分５０３にかなり高い高電圧を印加すること
が可能になりより確実に切断することができる。
【００１３】
【発明の効果】この様に本発明のヒュ−ズを用いれば新
たに特殊なプロセス工程を付け加える必要がないので、
ほんの少数ｂｉｔのヒュ−ズでも充分にコストパフォ−
マンスが良く非常に安価にできる。また、これは特殊な
ヒュ−ズ用金属を用いた場合比べ面積的にもその小ささ
は遜色のないもので大容量のヒュ−ズアレイにも容易に
適用できる。またプログラム特性としても通常のＰＯＬ
Ｙ Ｓｉヒュ−ズに比べ確実な書き込み特性が実現でき
る。さらに従来のほとんどコントロ−ルのできない破壊
的切断をするヒュ−ズに比べ電流経路のコントロ−ルに
よって切断を常に同じ切断形状にできるため安定した特
性を得ることができる。切断が厚い絶縁層がヒュ−ズ内
に入り込むことによって成されるため長期にわたり非常
に高い信頼性が得られる。またヒュ−ズの切断条件も比
較的低電圧から高電圧まで広範囲に設定できる。さらに
切断が比較的低いエネルギ−のために保護膜（ＣＶＤ）
への破壊的影響を与えないのでＩＣの信頼性にとっても
非常に有益である。
たに特殊なプロセス工程を付け加える必要がないので、
ほんの少数ｂｉｔのヒュ−ズでも充分にコストパフォ−
マンスが良く非常に安価にできる。また、これは特殊な
ヒュ−ズ用金属を用いた場合比べ面積的にもその小ささ
は遜色のないもので大容量のヒュ−ズアレイにも容易に
適用できる。またプログラム特性としても通常のＰＯＬ
Ｙ Ｓｉヒュ−ズに比べ確実な書き込み特性が実現でき
る。さらに従来のほとんどコントロ−ルのできない破壊
的切断をするヒュ−ズに比べ電流経路のコントロ−ルに
よって切断を常に同じ切断形状にできるため安定した特
性を得ることができる。切断が厚い絶縁層がヒュ−ズ内
に入り込むことによって成されるため長期にわたり非常
に高い信頼性が得られる。またヒュ−ズの切断条件も比
較的低電圧から高電圧まで広範囲に設定できる。さらに
切断が比較的低いエネルギ−のために保護膜（ＣＶＤ）
への破壊的影響を与えないのでＩＣの信頼性にとっても
非常に有益である。
【００１４】以上の様に本発明を用いれば簡単にできる
ヒュ−ズとして価格的にも、特性的、品質的にも非常に
よいものを提供できる。
ヒュ−ズとして価格的にも、特性的、品質的にも非常に
よいものを提供できる。
【図１】本発明の実施例のヒューズの構成図。
【図２】本発明のヒューズの切断状態図。
【図３】ヒューズの切断状態の断面図。
【図４】本発明を用いたヒューズ回路図。
【図５】本発明の別の実施例のヒューズの構成図。
【図６】従来のヒューズの構成図。
１０１ ＡＬ配線 １０２ ヒューズ １０３ コンタクト １０４ ヒューズの一端子 １０５ ヒューズの一端子 １０６ ヒューズの一端子 １０７ ヒューズの一端子
Claims (3)
- 【請求項１】 ヒューズ材を交差させ４端子をもつヒュ
ーズ形状をなし、交点を前記４端子のいずれか１つの端
子側に片寄らせたヒューズ素子を備えたことを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 ヒューズ材と、前記ヒューズ材と接続す
る配線用金属とを有するヒューズ素子を備えた半導体装
置において、 前記ヒューズ材は、ヒューズ切断時に正の電圧を印加す
る第１の配線用金属と接続する部分と、ヒューズ切断時
に負の電圧を印加する第２の配線用金属と接続する部分
と、切断されるヒューズ部分とを有するとともに、 前記第２の配線用金属と接続する部分の面積を、前記第
１の配線用金属と接続する部分の面積よりも大きくした
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置において、 前記ヒューズ素子は、前記第２の配線用金属と前記ヒュ
ーズ材とを接続するコンタクトの大きさを６μｍ×４μ
ｍ以上とし、 前記第１の配線用金属と前記第２の配線用金属とを結ぶ
電流経路に対して、前記コンタクトの長手方向が直交す
るように配置されてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4167862A JP2982497B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4167862A JP2982497B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613465A JPH0613465A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2982497B2 true JP2982497B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=15857467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4167862A Expired - Fee Related JP2982497B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982497B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004100271A1 (en) | 2003-04-11 | 2004-11-18 | International Business Machines Corporation | Programmable semiconductor device |
| JP4908055B2 (ja) * | 2006-05-15 | 2012-04-04 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および電気ヒューズの切断方法 |
| US8519507B2 (en) * | 2009-06-29 | 2013-08-27 | International Business Machines Corporation | Electrically programmable fuse using anisometric contacts and fabrication method |
| US7956671B2 (en) * | 2009-07-01 | 2011-06-07 | International Business Machines Corporation | Circuit structure and method for programming and re-programming a low power, multiple states, electronic fuse (e-fuse) |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP4167862A patent/JP2982497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0613465A (ja) | 1994-01-21 |
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