JP3065512B2 - プログラマブル・ヒューズ構造 - Google Patents

プログラマブル・ヒューズ構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＶＬＳＩ回路で用い
る電気的にプログラマブルなヒューズの設計と構造に関
する。特に、ノイズ耐性を示し、スプリアス・ノイズ信
号によって誤ってプログラムされるのを防止する、サイ
ズを縮小した設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的にプログラマブルなヒューズは、
大規模集積回路（ＶＬＳＩ）の設計と製造に広範囲に用
いられている。
【０００３】ヒューズは、集積回路（ＩＣ）チップまた
はＩＣアセンブリ内の欠陥領域を電気的に切断し機能領
域と置き換えることができる冗長目的のためにしばしば
用いられる。このプログラミング・ヒューズの技術は、
歩留まりの向上，回路設計者への柔軟性の付与，技術変
更（ＥＣ）のような“修理”の容易化を、当業者に周知
のように与えるという利点を有している。
【０００４】通常、ヒューズは、物理的に加熱および溶
断される“レーザ・ザッピング（ｌａｓｅｒ ｚａｐｐ
ｉｎｇ）”として知られている操作でレーザによりプロ
グラムできる。他のプログラミング技術には、ヒューズ
抵抗がジュール加熱を生じさせるように、電流をパルス
形態でヒューズ・リンクに通過させる技術を含んでい
る。この技術により、電気的相互接続部を熱的に溶融
し、電気的に分離する。両方の場合において、プログラ
ミング時、エネルギーがヒューズに直接加えられる。
【０００５】一例として、英国特許第２，２３７，４４
６Ａ号明細書には、ヒューズを外部配線とプログラミン
グ・ソースとへ接続する２つの端子を有するヒューズの
上に開口を形成する方法が開示されている。この技術に
よるヒューズを、図１（ａ），（ｂ）に示す。
【０００６】また、第２の代表的なヒューズ構成におい
て、図２（ａ），（ｂ）に示すように、エネルギーをヒ
ューズに間接的に加えることができる。この構成は、米
国特許第５，０８４，６９１号明細書中に記載されてい
る。この明細書には、低融点はんだ合金１１を溶融させ
るのに十分なエネルギーを供給する加熱素子（または複
数の加熱素子）を有する、制御可能なヒューズが示され
ている。ヒューズは、ヒューズの近くに配置されている
エネルギー源により切断される。このエネルギー源は、
切断を行うのに充分に高いレベルまで溶融温度を上昇さ
せる。
【０００７】前記英国特許および米国特許の明細書中に
記載されたタイプのヒューズにおいては、ヒューズのプ
ログラミング時に電流が流れる２つの端子を本来的に有
している。ヒューズを実際に切断するようになる、ジュ
ール熱と２つの端子を流れる電流との組合せは、すべて
のヒューズに共通である。
【０００８】ヒューズの形成と集積についての教示は、
当業者によく理解できるが、これらタイプのヒューズは
重大な欠点を有している。
【０００９】第１に、ＩＣチップに電源が供給される
と、過渡的な電流および電圧“スパイク”が配線に常に
存在し、ラインの電力を変動させる。この状況は、チッ
プの集積度が増し、回路寸法がサブミクロン範囲まで縮
小するにしたがい、ますます重要になってくる。第２
に、周辺ノイズが、ＩＣチップ設計の仕様を越える電圧
変動を生じる。これらの変動またはノイズ“スパイク”
のいずれかが発生すると、上述したタイプのヒューズ
は、事故プログラミングに必要なしきい値以上の値に達
して、不注意にヒューズを“切る（ｂｌｏｗｉｎｇ）”
ことが考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の目的は、ノイズ耐性のある、すなわち事故プログラミ
ングを引き起こす電気ノイズから保護するヒューズを提
供することにある。
【００１１】この発明の他の目的は、比較的低い電流を
流すことによってプログラムできるヒューズ構造を提供
することにある。
【００１２】この発明のさらに他の目的は、標準のＣＭ
ＯＳ（相補型金属酸化物半導体）またはＢｉＣＭＯＳ
（バイポーラＣＭＯＳ）プロセス製造技術へ最小の追加
で済むヒューズ製造方法を提供することにある。
【００１３】さらにこの発明の他の目的は、ヒューズが
“切れた”とき、破片の発生を最小限に抑えるプログラ
ミング機能をもつヒューズ構造を提供することにある。
【００１４】さらにこの発明の目的は、集積回路寸法に
縮小可能なヒューズ構造を提供することにある。
【００１５】またこの発明の特定の目的は、次のレベル
のアセンブリ（たとえば、モジュールまたはカード）に
実装後のかなり後でプログラムできるヒューズ構造を提
供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明のこれらの目的
は、絶縁層により絶縁された基板をもつ集積回路におい
て、前記絶縁層上で互いに近接している、電流搬送ヒュ
ーズ・リンク対と、前記ヒューズ・リンク対を熱的に結
合する熱伝導材料の結合層と、前記ヒューズ・リンク対
の第２のヒューズ・リンクを活性化して、前記熱伝導材
料の結合層を介して前記ヒューズ・リンク対の第２のヒ
ューズ・リンクから第１のヒューズ・リンクへエネルギ
ーを伝搬することにより、第１のヒューズ・リンクをプ
ログラミングする手段と、を備えるプログラマブル・ヒ
ューズ構造により達成される。
【００１７】
【実施例】図３に、この発明によるヒューズ構造を示
す。ヒューズ・リンク２５は、端子２０へ電気的に接続
され、端子２０は電源に取付られている。接続端子２２
を有する第２のリンク２７は、ヒューズ・リンク２５と
似ているが同じでない構成を用いて、ヒューズ・リンク
２５に近接して（電流リソグラフィック・プロセスが許
す限りできるだけ近接して、典型的には０．５ミクロン
のオーダに近接して）配置される。熱伝導素子１０は、
ヒューズのプログラミングを容易にする電気絶縁体およ
び熱伝導体として用いられている。電圧がヒューズ・リ
ンク２５とヒューズ・リンク２７に独立に供給されるな
らば、どちらのヒューズ・リンクも“切れる”ことはな
い。ヒューズ構造は、回路中の大きな電気ノイズ変動で
さえも、ヒューズをプログラムさせるには不充分である
ようにかなり頑丈に設計されている。プログラミング
時、ある量のジュール熱が両方のヒューズで発生される
ように、ヒューズ２５とヒューズ２７に同時に電流が流
れる。熱伝導層１０は、両方のラインに電流が存在する
とき、ヒューズがその融点に達する程度に、ヒューズ２
５からの熱損失を防ぐ。両方のヒューズ・リンクを流れ
る電流は、非常に短い遅延期間内に連続的に供給される
同期パルスの形態とし、あるいはまた、同時に発生する
パルスとすることができる。
【００１８】第２の好ましい実施例においては、ヒュー
ズ・リンク２５とヒューズ・リンク２７は、上述したも
のと同じ結果が得られるように互いに上および下を通し
て配置できる。このような配置においては、熱結合材料
は両方のヒューズ・リンクを電気的に分離しなければな
らない。
【００１９】上述したように、ヒューズ・リンク２５と
ヒューズ・リンク２７は、絶縁層１０によってカバーま
たはオーバラップされており、絶縁層２の上に形成され
ている。ヒューズ・リンク２５は、プログラミングをイ
ネーブルするのに用いられる電気回路の一部として構成
されている１次ヒューズである。ヒューズ・リンク２７
は２次ヒューズであり、１次ヒューズのプログラミング
をイネーブルする電気回路の一部として構成されてい
る。
【００２０】１次ヒューズ２５と２次ヒューズ２７の両
方は、能動素子となるように構成されている（能動素子
は、両方のヒューズ・リンクに充分な電流が与えられる
と、“切る”ことができるものとして定義される）。し
かし、製造と制御プロセスを簡単にするためには、ヒュ
ーズを類似の溶断特性で作るのではなく、１次ヒューズ
に２次ヒューズ２７より大きな電力発生機能を与えるこ
とが推奨される。このような構成は、ヒューズが同じよ
うな厚さ，幅，および組成で作られるとき、ヒューズ・
リンクを同じ電圧源で動作させることを可能にしなが
ら、ヒューズ・リンクの長さを調節することにより容易
に達成できる。
【００２１】図４（ａ），（ｂ）は、この発明によるヒ
ューズ構造の平面図と断面図を示す。図３のヒューズ構
成は、４つの接点すなわち端子２０と端子２２をそれぞ
れ接続している２つのヒューズ・リンク２５と２７を示
しているが、ヒューズ・リンク２５と２７に類似した複
数のヒューズ・リンクを、この構成において好適に用い
ることができるであろうことを当業者は理解できるであ
ろう。
【００２２】ヒューズ・リンク２５と２７の上に設けら
れた熱結合層１０は、１次ヒューズ・リンク２５と２次
ヒューズ・リンク２７との間の熱的リンクを与える。し
たがって、１次ヒューズ２５への熱エネルギー伝搬機能
によって、２次ヒューズ２７は、加熱素子に通常割り当
てられている多くの属性をもっている。熱結合層１０
は、ＢｅＯ，Ａｌ3 Ｎ4 ，またはダイヤモンドのような
大きな熱伝導率をもつ電気絶縁材料で作られる。上記絶
縁材料は単なる例示として挙げられたものであり、材料
組成の変更は同様の満足すべき結果を与えることを、当
業者は容易に理解しうるであろう。同様に、熱結合層１
０が両方のヒューズ素子をリンクしている限り、構造内
の異なったレベルに１次ヒューズと２次ヒューズを設け
ることにより同じ機能を実現することが可能である。
【００２３】２次ヒューズ素子２７の機能は、１次ヒュ
ーズがプログラミング・レベルに一旦付勢されると、１
次ヒューズのエネルギー散逸率が調和を保つようにする
ことである。２次ヒューズがアクティブでないとき、エ
ネルギーは、アクティブ１次ヒューズから熱結合層１０
を通り２次ヒューズ領域へ、および両方のヒューズから
周囲へ急速に散逸する。２次ヒューズが活性化される
と、１次ヒューズから２次ヒューズへのエネルギー散逸
率は、熱結合層を介してエネルギーを伝達する可能性が
制限されるように、低減される。１次ヒューズ・リンク
２５からのエネルギー損失率の制御機能により、２次ヒ
ューズ・リンク２７は、ゲート素子に通常割り当てられ
ている機能を獲得する。したがって、通常の回路動作
時、１次ヒューズの温度は、２次ヒューズの温度よりも
常に高くなる。
【００２４】図４（ｂ）に示す層６，７および８は、チ
ップ・パーソナリゼーション過程のような、プロセスの
後の段階で堆積される複数の層の下にヒューズが埋め込
まれることを示している。一般に、層６は、デバイスと
第１の金属層とを絶縁する電気絶縁体とすることができ
る。ＳｉＯ2 のような材料を、層６に用いることができ
る。層７は、通常、平坦化層であり、技術上周知の方法
により平坦化できるガラスまたは絶縁体とすることがで
きる。最後に、層８をプレーナ構造で形成でき、チップ
またはアセンブリの配線に適した金属，ポリイミド，ま
たは他の材料とすることができる。層６，７および８は
図３には示されていない。というのは、これらはこの発
明の本質的な部分ではないからである。
【００２５】図４（ａ）に示すヒューズ構造の熱的性能
は、この発明によるヒューズ構造の有効性を示すため、
有限要素法を用いて熱的モデルを構築して研究されてい
る。両方のヒューズ・リンクは、厚さが２０００オング
ストロームのポリシリコン層２６と２７を用いて、厚さ
が５０００オングストローム以上のＳｉＯ2 の堆積層２
の上に形成されている。次に、２０００オングストロー
ムのＢｅＯ層を、ヒューズ層２５と２７の上に堆積す
る。次に、この多層構成を、ヒューズ・リンクへ電気的
接続を与えるのに必要なＳｉＯ2 絶縁層とポリシリコン
層によって被覆する。１次ヒューズ・リンク２５の代表
的な寸法は２ミクロン×０．５ミクロン、２次ヒューズ
・リンク２７の代表的な寸法は３ミクロン×０．５ミク
ロンである。熱結合層１０の寸法は、１ミクロン×２ミ
クロンである。実験から、これらの特性をもつヒューズ
は、ヒューズ・リンク材料が溶融状態にあるとき、少な
くとも０．４マイクロ秒の間電圧パルスを印加すること
によってプログラムできることが判明している。
【００２６】ヒューズ２５と２７は、これらを導電性に
するためにドープしたポリシリコンによって作ることが
望ましい。ポリシリコン・ラインは、パルスが加えられ
たとき、適切なジュール熱を与えるのに充分な大きさの
抵抗を有するので、ヒューズとして好都合に用いられ
る。ある種のポリシリコン・ラインは、パルスが加えら
れたとき、電流誘導抵抗変化（ＣＩＲＣ）作用を示す。
ポリシリコンのドーピングおよび粒子サイズを最適化し
て、この効果を促進または抑制することができる。ま
た、ヒューズが、低抵抗に対してＣＩＲＣ作用を受け、
電流が保持されるならば、ヒューズを溶断することも可
能である。ＣＩＲＣ作用は、ｎ型ドープ材料よりもｐ型
ポリシリコンにおいて最も一般的である。また、ポリシ
リコン上にシリサイド材料（例えば、ＴｉＳｉ2 または
ＷＳｉ2 ）を形成することも可能である。シリサイド材
料は、ヒューズとして働くが、ＣＩＲＣ作用を示さない
特別の利点を有している。当業者は、他の導電材料を用
いても同様の結果が得られることを完全に理解するであ
ろう。
【００２７】上記の構造の評価は、１マイクロ秒後に安
定状態に達することを示している。この構造により達せ
らる最高の温度は、加えられるパルスのタイプに依存す
る。好ましいモデルによれば、１次ヒューズにのみ電圧
パルスが印加されると、１次ヒューズが達しえる最高温
度は１２８０°Ｃ、２次ヒューズは５２７°Ｃである。
このエネルギーは１次ヒューズがその融点に達するのに
充分ではない。２次ヒューズにのみ電圧パルスが印加さ
れると、１次ヒューズは４００°Ｃに、２次ヒューズは
９２２°Ｃに達する。繰り返すが、この温度は付勢され
たヒューズを“切る”のに充分ではない。最後に、電圧
パルスが両方のヒューズに同時に加えられると、１次ヒ
ューズは、両方のヒューズを付勢した後、０．１マイク
ロ秒後にその溶融温度に達する。２次ヒューズの温度
は、０．５マイクロ秒以上の間１４００°Ｃを越えるこ
とはなく、ヒューズ構造に３ボルトのパルスが印加され
ると、１４１６°Ｃの最高温度に達する。
【００２８】両方のヒューズに同じ電圧パルスが印加さ
れると、以下に説明する２つの保護機能によって、２次
ヒューズが誤って切られるのが防止される。２つの保護
機能とは、２次ヒューズを“切る”ことができるかなり
前に、１次ヒューズを“切る”ことを可能にする溶融温
度に達する長い時間と、２次ヒューズを流れる電流が１
次ヒューズを流れる電流と比較されるとき、２次ヒュー
ズのヒューズ・リンクに供給される低電流とである。こ
のことは、２次ヒューズを溶断するのに必要な時間を、
１次ヒューズを溶断するのに必要な０．４マイクロ秒以
上に増加させる結果になる。しかし、上記の保護機構の
いずれかにより、２次ヒューズが誤って“切られる”の
を防ぐのに十分であることは当業者は理解しうるだろ
う。
【００２９】熱ノイズ耐性プログラマブル・ヒューズの
製造は、通常の半導体製造プロセスを用いて達成でき
る。平坦な基板上、ＳｉＯ2 のような絶縁層を、ブラン
ケット膜として好適に堆積する。約０．２μｍの厚さの
ポリシリコンのような適切なヒューズ材料を、ブランケ
ット膜として同様に堆積する。通常のフォトリソグラフ
ィ技術を用いて、１次ヒューズ・リンクと２次ヒューズ
・リンクを現像し、１枚のマスクを用いて同時にエッチ
ングして、ヒューズの間の距離が一定になるのを保証し
ている。２つのヒューズ・リンク間の代表的な距離は、
０．５μｍのオーダであるが、所望のモデルに応じて変
更できる。ヒューズは、ＣＦ4 のようなガスを用いた反
応性イオン・エッチング・ツールにおいて実行される異
方性エッチングを用いてエッチングされる。次に、熱伝
導層、たとえばＢｅＯを、ヒューズ構造の上にブランケ
ット膜として堆積する。熱層（ｔｈｅｒｍａｌ ｌａｙ
ｅｒ）を、２つのヒューズ・リンクを接続しおよびオー
バラップする材料の除去を残して、ウェハから選択的に
除去することができる。次に、例えばＳｉＯ2 の絶縁層
を堆積して、全表面をパシベートする。コンタクト・レ
ベル・リソグラフィを用いて、両方のヒューズ・リンク
の２つの端子上にコンタクトを開ける。得られた構造
を、図３と図４（ａ），（ｂ）に示す。
【００３０】また、前述したようなヒューズ構造は、ヒ
ューズ構造の上に垂直に設けられた熱伝導材料層の追加
によっても製造できる。２次ヒューズは、２次ヒューズ
構造の一部のみを１次ヒューズ上に交差させるが、熱伝
導層との物理的接触を保持することを確保しながら、製
造することができる。
【００３１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）絶縁層により絶縁された基板を有する集積回路に
おけるプログラマブル・ヒューズ構造であって、前記絶
縁層上で互いに近接している、電流搬送ヒューズ・リン
ク対と、前記ヒューズ・リンク対を熱的に結合する熱伝
導材料の結合層と、前記ヒューズ・リンク対の第２のヒ
ューズ・リンクを活性化して、前記熱伝導材料の結合層
を介して前記ヒューズ・リンク対の第２のヒューズ・リ
ンクから第１のヒューズ・リンクへエネルギーを伝搬す
ることにより、第１のヒューズ・リンクをプログラミン
グする手段と、を備えることを特徴とするプログラマブ
ル・ヒューズ構造。 （２）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記基板は、前記基板上に形成されたＳｉ
Ｏ2 層により絶縁されていることを特徴とするプログラ
マブル・ヒューズ構造。 （３）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記ヒューズ・リンク対の各ヒューズ・リ
ンクは２つの端子を有し、前記各端子が前記集積回路へ
の配線を与える相互接続ワイヤへそれぞれ取付けられて
いることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。 （４）上記（３）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記各ヒューズ・リンクの前記端子の１つ
は、共通相互接続ラインを共有していることを特徴とす
るプログラマブル・ヒューズ構造。 （５）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記熱伝導材料の結合層は、電気絶縁層で
あることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。 （６）上記（５）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記熱伝導材料の結合層は、ＢｅＯ，Ａｌ
3 Ｎ4 ，ダイヤモンドよりなる群から選択した材料で作
られていることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ
構造。 （７）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記プログラミングする手段は、前記ヒュ
ーズ・リンク対の各ヒューズ・リンクへ同時に供給され
る電圧パルスであることを特徴とするプログラマブル・
ヒューズ構造。 （８）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記プログラミングする手段は、前記ヒュ
ーズ・リンク対の各ヒューズ・リンクへ連続的に供給さ
れる同期パルスであることを特徴とするプログラマブル
・ヒューズ構造。 （９）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ構
造において、前記熱伝導材料の結合層および前記絶縁層
は、前記第１および第２のヒューズ・リンク上にオーバ
ラップしていることを特徴とするプログラマブル・ヒュ
ーズ構造。 （１０）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ
構造において、前記第１のヒューズ・リンクは、前記第
２のヒューズ・リンク上で交差していることを特徴とす
るプログラマブル・ヒューズ構造。 （１１）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ
構造において、前記第１のヒューズ・リンクは、前記第
２のヒューズ・リンク下で交差していることを特徴とす
るプログラマブル・ヒューズ構造。 （１２）上記（１）に記載のプログラマブル・ヒューズ
構造において、前記第１のヒューズ・リンクが、そのプ
ログラミング・レベルに付勢されると、前記第２のヒュ
ーズ・リンクは、第１のヒューズ・リンクのエネルギー
散逸率を制御することを特徴とするプログラマブル・ヒ
ューズ構造。 （１３）絶縁層により絶縁された基板を有する集積回路
におけるプログラムブル・ヒューズ構造であって、前記
絶縁層上で互いに近接している、電流搬送ヒューズ・リ
ンク対と、前記ヒューズ・リンク対を熱的に結合する熱
伝導材料の結合層と、前記ヒューズ・リンク対の第１の
ヒューズ・リンクにより発生されたエネルギーを閉じ込
め、前記第１のヒューズ・リンクによって発生されたエ
ネルギーの前記熱伝導材料の結合層を介しての伝搬を、
前記ヒューズ・リンク対の第２のヒューズ・リンクにゲ
ートさせることによって、前記第１のヒューズ・リンク
をプログラミングする手段と、を備えることを特徴とす
るプログラムブル・ヒューズ構造。 （１４）上記（１３）記載のプログラムブル・ヒューズ
構造において、前記プログラミングは、前記第１のヒュ
ーズ・リンクを流れる電流と、第１のヒューズ・リンク
により発生され前記第２のヒューズ・リンクによりゲー
トされる閉じ込めエネルギーとの組合せにより行われる
ことを特徴とするプログラムブル・ヒューズ構造。 （１５）絶縁層により絶縁された基板を有する集積回路
におけるプログラマブル・ヒューズ構造であって、前記
絶縁層上の複数のヒューズ・リンク対を備え、各ヒュー
ズ・リンクのヒューズ・リンクは、互いに近接し、前記
複数のヒューズ・リンク対のそれぞれを熱結合する熱伝
導材料と、前記複数のヒューズ・リンク対の少なくとも
１つのヒューズ・リンク対の１つのヒューズ・リンクを
活性化することにより、前記熱伝導材料を介してプログ
ラムされる前記少なくとも１つのヒューズ・リンク対を
形成する他のヒューズ・リンクへエネルギーを伝搬する
ことにより、ヒューズ構造をプログラミングする手段と
を備える、ことを特徴とするプログラム・ヒューズ構
造。 （１６）集積回路におけるプログラマブル・ヒューズ構
造であって、絶縁層上の少なくとも１つのヒューズ・リ
ンクと、前記少なくとも１つのヒューズ・リンクの前記
絶縁層上の加熱素子と、前記少なくとも１つのヒューズ
・リンクを前記加熱素子に熱的に結合する熱伝導材料の
結合層と、前記加熱素子を活性化し、前記ヒューズ・リ
ンクを溶断するために前記加熱素子からのエネルギーを
前記ヒューズ・リンクへ結合する手段と、を備えること
を特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。 （１７）上記（１６）に記載のプログラマブル・ヒュー
ズ構造において、前記加熱素子を共有する複数の前記ヒ
ューズ・リンクをさらに備えることを特徴とするプログ
ラマブル・ヒューズ構造。 （１８）上記（１６）に記載のプログラマブル・ヒュー
ズ構造において、前記加熱素子はヒューズ・リンクであ
ることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。 （１９）上記（１６）に記載のプログラマブル・ヒュー
ズ構造において、前記熱伝導材料は、電気絶縁材料であ
ることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。 （２０）絶縁基板上の集積回路のヒューズ構造をプログ
ラミングする方法において、前記絶縁基板上に、電流搬
送ヒューズ・リンク対（当該ヒューズ・リンク対のヒュ
ーズ・リンクは、互いに近接している）を形成するステ
ップを含み、前記ヒューズ・リンク対を熱伝導材料に熱
的に結合するステップと、前記熱伝導材料を介して前記
ヒューズ・リンク対の第２のヒューズ・リンクから第１
のヒューズ・リンクへエネルギーを伝搬するために前記
第２のヒューズ・リンクを活性化することにより、前記
ヒューズ・リンク対の１つのヒューズ・リンクをプログ
ラミングするステップと、を含むことを特徴とする集積
回路のヒューズ構造をプログラミングする方法。 （２１）上記（２０）に記載のヒューズ構造をプログラ
ミングする方法において、前記熱伝導材料は、電気絶縁
材料であることを特徴とするヒューズ構造をプログラミ
ングする方法。 （２２）上記（２１）に記載のヒューズ構造をプログラ
ミングする方法において、前記ヒューズ・リンク対の１
つのヒューズ・リンクは、加熱素子であることを特徴と
するヒューズ構造をプログラミングする方法。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、ノイズ耐性のある、す
なわち事故プログラミングを引き起こす電気ノイズから
保護するヒューズが提供される。
【００３３】また、比較的低い電流を流すことによって
プログラムできるヒューズ構造が提供される。
【００３４】また、標準のＣＭＯＳ（相補型金属酸化物
半導体）またはＢｉＣＭＯＳ（バイポーラＣＭＯＳ）プ
ロセス製造技術へ最小の追加で済むヒューズ製造方法が
提供される。
【００３５】また、ヒューズが“切れた”とき、破片の
発生を最小限に抑えるプログラミング機能をもつヒュー
ズ構造が提供される。
【００３６】また、集積回路寸法に縮小可能なヒューズ
構造が提供される。
【００３７】さらには、次のレベルのアセンブリ（たと
えば、モジュールまたはカード）に実装後のかなり後で
プログラムできるヒューズ構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の第１のヒューズ構造の略図である。
【図２】従来の第２のヒューズ構造の略図である。
【図３】この発明によるヒューズ構造の斜視図を示す図
である。
【図４】この発明によるヒューズ構造の平面図と断面図
をそれぞれ示す略図である。
【符号の説明】
２，６，７ 絶縁層 １０ 熱結合層 １１ はんだ合金 １２ 加熱素子 ２０，２２ 端子 ２５，２７ ヒューズ・リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドミニク・ジョセフ・スケピス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ワッ ピンガーズ フォールズ ヒルサイド レイク ロード 890 (72)発明者 クリシュナ・セシャン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 サ ンノゼ マーティン アヴェニュー 1376 (56)参考文献 特開 昭61−207035（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−140550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−268042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−105284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−87736（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−14935（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5084691（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01H 85/00 - 85/12 H01L 23/58

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絶縁層により絶縁された基板を有する集積
    回路におけるプログラマブル・ヒューズ構造であって、 前記絶縁層上で互いに近接している、電流搬送ヒューズ
    ・リンク対と、 前記ヒューズ・リンク対を熱的に結合する熱伝導材料の
    結合層と、 前記ヒューズ・リンク対の第２のヒューズ・リンクを活
    性化して、前記熱伝導材料の結合層を介して前記ヒュー
    ズ・リンク対の第２のヒューズ・リンクから第１のヒュ
    ーズ・リンクへエネルギーを伝搬することにより、第１
    のヒューズ・リンクをプログラミングする手段と、を備
    えることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。
  2. 【請求項２】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記基板は、前記基板上に形成されたＳ
    ｉＯ2 層により絶縁されていることを特徴とするプログ
    ラマブル・ヒューズ構造。
  3. 【請求項３】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記ヒューズ・リンク対の各ヒューズ・
    リンクは２つの端子を有し、前記各端子が前記集積回路
    への配線を与える相互接続ワイヤへそれぞれ取付けられ
    ていることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構
    造。
  4. 【請求項４】請求項３記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記各ヒューズ・リンクの前記端子の１
    つは、共通相互接続ラインを共有していることを特徴と
    するプログラマブル・ヒューズ構造。
  5. 【請求項５】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記熱伝導材料の結合層は、電気絶縁層
    であることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構
    造。
  6. 【請求項６】請求項５記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記熱伝導材料の結合層は、ＢｅＯ，Ａ
    ｌ3 Ｎ4 ，ダイヤモンドよりなる群から選択した材料で
    作られていることを特徴とするプログラマブル・ヒュー
    ズ構造。
  7. 【請求項７】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記プログラミングする手段は、前記ヒ
    ューズ・リンク対の各ヒューズ・リンクへ同時に供給さ
    れる電圧パルスであることを特徴とするプログラマブル
    ・ヒューズ構造。
  8. 【請求項８】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記プログラミングする手段は、前記ヒ
    ューズ・リンク対の各ヒューズ・リンクへ連続的に供給
    される同期パルスであることを特徴とするプログラマブ
    ル・ヒューズ構造。
  9. 【請求項９】請求項１記載のプログラマブル・ヒューズ
    構造において、前記熱伝導材料の結合層および前記絶縁
    層は、前記第１および第２のヒューズ・リンク上にオー
    バラップしていることを特徴とするプログラマブル・ヒ
    ューズ構造。
  10. 【請求項１０】請求項１記載のプログラマブル・ヒュー
    ズ構造において、前記第１のヒューズ・リンクは、前記
    第２のヒューズ・リンク上で交差していることを特徴と
    するプログラマブル・ヒューズ構造。
  11. 【請求項１１】請求項１記載のプログラマブル・ヒュー
    ズ構造において、前記第１のヒューズ・リンクは、前記
    第２のヒューズ・リンク下で交差していることを特徴と
    するプログラマブル・ヒューズ構造。
  12. 【請求項１２】請求項１記載のプログラマブル・ヒュー
    ズ構造において、前記第１のヒューズ・リンクが、その
    プログラミング・レベルに付勢されると、前記第２のヒ
    ューズ・リンクは、第１のヒューズ・リンクのエネルギ
    ー散逸率を制御することを特徴とするプログラマブル・
    ヒューズ構造。
  13. 【請求項１３】絶縁層により絶縁された基板を有する集
    積回路におけるプログラムブル・ヒューズ構造であっ
    て、 前記絶縁層上で互いに近接している、電流搬送ヒューズ
    ・リンク対と、 前記ヒューズ・リンク対を熱的に結合する熱伝導材料の
    結合層と、 前記ヒューズ・リンク対の第１のヒューズ・リンクによ
    り発生されたエネルギーを閉じ込め、前記第１のヒュー
    ズ・リンクによって発生されたエネルギーの前記熱伝導
    材料の結合層を介しての伝搬を、前記ヒューズ・リンク
    対の第２のヒューズ・リンクにゲートさせることによっ
    て、前記第１のヒューズ・リンクをプログラミングする
    手段と、を備えることを特徴とするプログラムブル・ヒ
    ューズ構造。
  14. 【請求項１４】請求項１３記載のプログラムブル・ヒュ
    ーズ構造において、前記プログラミングは、前記第１の
    ヒューズ・リンクを流れる電流と、第１のヒューズ・リ
    ンクにより発生され前記第２のヒューズ・リンクにより
    ゲートされる閉じ込めエネルギーとの組合せにより行わ
    れることを特徴とするプログラムブル・ヒューズ構造。
  15. 【請求項１５】絶縁層により絶縁された基板を有する集
    積回路におけるプログラマブル・ヒューズ構造であっ
    て、 前記絶縁層上の複数のヒューズ・リンク対を備え、各ヒ
    ューズ・リンクのヒューズ・リンクは、互いに近接し、 前記複数のヒューズ・リンク対のそれぞれを熱結合する
    熱伝導材料と、 前記複数のヒューズ・リンク対の少なくとも１つのヒュ
    ーズ・リンク対の１つのヒューズ・リンクを活性化する
    ことにより、前記熱伝導材料を介してプログラムされる
    前記少なくとも１つのヒューズ・リンク対を形成する他
    のヒューズ・リンクへエネルギーを伝搬することによ
    り、ヒューズ構造をプログラミングする手段とを備え
    る、ことを特徴とするプログラム・ヒューズ構造。
  16. 【請求項１６】集積回路におけるプログラマブル・ヒュ
    ーズ構造であって、 絶縁層上の少なくとも１つのヒューズ・リンクと、 前記少なくとも１つのヒューズ・リンクの前記絶縁層上
    の加熱素子と、 前記少なくとも１つのヒューズ・リンクを前記加熱素子
    に熱的に結合する熱伝導材料の結合層と、 前記加熱素子を活性化し、前記ヒューズ・リンクを溶断
    するために前記加熱素子からのエネルギーを前記ヒュー
    ズ・リンクへ結合する手段と、を備えることを特徴とす
    るプログラマブル・ヒューズ構造。
  17. 【請求項１７】請求項１６記載のプログラマブル・ヒュ
    ーズ構造において、前記加熱素子を共有する複数の前記
    ヒューズ・リンクをさらに備えることを特徴とするプロ
    グラマブル・ヒューズ構造。
  18. 【請求項１８】請求項１６記載のプログラマブル・ヒュ
    ーズ構造において、前記加熱素子はヒューズ・リンクで
    あることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。
  19. 【請求項１９】請求項１６記載のプログラマブル・ヒュ
    ーズ構造において、前記熱伝導材料は、電気絶縁材料で
    あることを特徴とするプログラマブル・ヒューズ構造。
  20. 【請求項２０】絶縁基板上の集積回路のヒューズ構造を
    プログラミングする方法において、 前記絶縁基板上に、電流搬送ヒューズ・リンク対（当該
    ヒューズ・リンク対のヒューズ・リンクは、互いに近接
    している）を形成するステップを含み、 前記ヒューズ・リンク対を熱伝導材料に熱的に結合する
    ステップと、 前記熱伝導材料を介して前記ヒューズ・リンク対の第２
    のヒューズ・リンクから第１のヒューズ・リンクへエネ
    ルギーを伝搬するために前記第２のヒューズ・リンクを
    活性化することにより、前記ヒューズ・リンク対の１つ
    のヒューズ・リンクをプログラミングするステップと、
    を含むことを特徴とする集積回路のヒューズ構造をプロ
    グラミングする方法。
  21. 【請求項２１】請求項２０記載のヒューズ構造をプログ
    ラミングする方法において、前記熱伝導材料は、電気絶
    縁材料であることを特徴とするヒューズ構造をプログラ
    ミングする方法。
  22. 【請求項２２】請求項２１記載のヒューズ構造をプログ
    ラミングする方法において、前記ヒューズ・リンク対の
    １つのヒューズ・リンクは、加熱素子であることを特徴
    とするヒューズ構造をプログラミングする方法。
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