JP3294401B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3294401B2 JP26335993A JP26335993A JP3294401B2 JP 3294401 B2 JP3294401 B2 JP 3294401B2 JP 26335993 A JP26335993 A JP 26335993A JP 26335993 A JP26335993 A JP 26335993A JP 3294401 B2 JP3294401 B2 JP 3294401B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置に
関し、特に、ヒューズを小さくした場合においても、信
頼性を向上する必要のある半導体集積回路装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、移動体通信端末機器に搭載され
ている半導体集積回路装置は、前記符号化処理を行うD
SP(Digital Signal Processor)等の大規模ディ
ジタル回路と、アナログ信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換回路、ディジタル信号をアナログ信号に変
換するD/A変換回路、及び一定の基準電圧を供給する
基準電圧発生回路等のアナログ回路とから構成されてい
る。
【0003】前記基準電圧発生回路は製造工程における
プロセスのバラツキにより、発生させる基準電圧に誤差
を含んでいる。このため、基準電圧を増幅した動作電圧
の誤差電圧分は、トリミング回路により補正している。
【0004】トリミング回路は、増幅回路と、複数の抵
抗と、複数のヒューズと、複数のアナログスイッチ等で
構成される。
【0005】動作電圧の補正は、製造工程後の動作試験
時に、基準電圧の誤差を測定し、その電圧の誤差に応じ
て、トリミング回路内の所定のヒューズを外部からの電
圧印加により切断することにより、複数の抵抗の中から
電圧降下に使用する抵抗を選択し、その選択した抵抗で
電圧降下させることにより動作電圧の誤差を補正してい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見いだした。
【0007】図3は、従来のヒューズの形状を説明する
ためのポリシリコン層の平面図である。
【0008】図3に示すように、1は図示しないAl配
線と接続するためのコンタクト部、1aは前記アルミ配
線と接続されるコンタクト領域、2は直線部、3はコン
タクト部1と直線部2とをつなぐテーパ部である。
【0009】w1は直線部2の幅(以下、直線部幅)、
1は直線部の長さ(以下、直線部長)、w2はコンタク
ト領域1aの幅(以下、コンタクト領域幅)、h2はコ
ンタクト領域1aの端から、直線部2の端までの長さ
(以下、テーパ長)、θはテーパ部3の傾斜と直線部2
とがなす角度(以下、テーパ角)である。
【0010】ヒューズのシート抵抗をRとすると、直
線部2の抵抗Rf、テーパ部3の抵抗Rt及びヒューズ
のトータル抵抗Rは、次のようになる。
【0011】
【数1】 Rf=(h1/w1)×R …(1)
【0012】
【数2】 Rt=(h2/(w2−w1))×ln(w2
1)×R …(2)
【0013】
【数3】 R=Rf+2Rt …(3) また、ヒューズは、電流によるジュール熱によって温度
が上昇し、その温度がポリシリコンの融点に達すると切
断される。
【0014】図4は前記ヒューズの直線部での温度上昇
を説明するための模式図である。
【0015】図4に示すように、w1は直線部幅、h1
直線部長、thは直線部の厚さ(以下、直線部厚)であ
る。
【0016】直線部の断面積をS、抵抗率をρとする
と、Δxの部分の抵抗ΔRは、
【0017】
【数4】 ΔR=ρ(Δx/S) …(4) である。
【0018】ヒューズに流れる電流をIo、電流Ioが流
れた時間をτとすると、Δxの部分で発生するジュール
熱ΔQは、
【0019】
【数5】 ΔQ=ΔR・Io2・τ …(5) である。
【0020】Δxの部分の質量をm、比熱をc、密度を
d、温度上昇をΔTとすると、
【0021】
【数6】 ΔQ=mc・ΔT …(6)
【0022】
【数7】 m=S・Δx・d …(7) であり、式(4)、(5)、(6)、(7)より、
【0023】
【数8】 ΔT=(ρτ/cd)(Io2/S2) …
(8)である。
【0024】また、ヒューズに印加する電圧をVoとす
ると、ヒューズのトータル抵抗はRであるから、ヒュー
ズに流れる電流Ioは、
【0025】
【数9】 Io=Vo/R …(9) である。
【0026】断面積Sは、S=w1・thであるから、式
(8)、(9)より、温度上昇ΔTは、
【0027】
【数10】 ΔT=(ρτ/dcth 2)(Vo/w1R)
2 …(10) となる。
【0028】半導体集積回路装置の微細化により、ヒュ
ーズも小さくする必要がある。ヒューズを確実に切断す
るためには、低い印加電圧Voで、高い温度上昇を得れ
ば良い。
【0029】そのためには、式(10)より、直線部幅
1を、又はトータル抵抗Rを小さくすれば良いことが
わかる。
【0030】しかし、直線部幅w1は、ヒューズ形成時
のパターニングに用いるリソグラフィ技術により制約さ
れ、小さくするには限界がある。
【0031】また、トータル抵抗Rを小さくするには、
式(1)、(2)、(3)より、直線部の抵抗Rf、又
はテーパ部の抵抗Rtを小さくすれば良いことがわか
る。
【0032】しかし、直線部の抵抗Rfを小さくするた
めに、直線部長h1を小さくすると、直線部2の端から
テーパ部3に熱伝導で熱が逃げていくため、直線部2の
温度上昇が押さえられ、確実なヒューズの切断ができな
くなる。このため、直線部長h1を小さくするには限界
がある。
【0033】また、テーパ部3の抵抗Rtを小さくする
ために、コンタクト領域幅w2を大きく、テーパ長h2
小さくすると、テーパ部3の傾斜と直線部2がなす角度
θが直角に近くなり、ヒューズ切断時に、テーパ部3と
直線部2の間で電界集中が起こり、切断してしまう。こ
のため、確実にヒューズを切断できなくなる。
【0034】これらのため、半導体集積回路装置の微細
化に伴い、ヒューズの寸法も小さくしたくても、従来の
ヒューズの形状では、ヒューズの寸法を小さくするには
限界があり、更に小さくしようとするとヒューズが確実
に切断できなくなるという問題があった。
【0035】また、前記ヒューズが確実に切断できない
ので、半導体集積回路装置の信頼性が低下するという問
題があった。
【0036】本発明の目的は、半導体集積回路装置のヒ
ューズを小さくすることが可能な技術を提供することに
ある。
【0037】また、本発明の他の目的は、半導体集積回
路装置の信頼性を向上させることが可能な技術を提供す
ることにある。
【0038】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0039】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0040】半導体基板主面上に、一対で矩形のコンタ
クト部と、前記コンタクト部の一辺より幅の狭い直線部
と、前記コンタクト部と前記直線部とをつなぐ、テーパ
形状であるテーパ部とからなるポリシリコン層を設け、
該ポリシリコン層上に絶縁層を設け、該絶縁層の接続孔
を通じて接続されたアルミ配線を設けた半導体集積回路
装置において、前記テーパ部の前記コンタクト部と接続
する辺を、前記コンタクト部の前記テーパ部と接続する
辺より短くする。
【0041】
【作用】上述した手段によれば、本発明の半導体集積回
路装置は、前記テーパ部の前記コンタクト部と接続する
辺の端部が、前記コンタクト部の前記テーパ部と接続す
る辺の端部より内側にある。これにより、テーパ部の傾
斜と直線部がなす角度θを電界集中が起こらない角度の
まま、テーパ長h2を短くできる。この結果、従来より
もヒューズを更に小さくしても、ヒューズを確実に切断
することができる。この結果、ヒューズを小さくして
も、確実に切断できるので、半導体集積回路装置の信頼
性を向上することができる。
【0042】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0043】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0044】図1は、本発明の一実施例である半導体集
積回路装置のヒューズの形状を示すポリシリコン層の平
面図である。
【0045】図2は、図1のA−A線で切ったヒューズ
の概略構成を示す断面図である。
【0046】図1に示すように、1は図示しないアルミ
配線にヒューズを接続するためのコンタクト部、1aは
前記アルミ配線と接続されるコンタクト領域、2はヒュ
ーズ切断時に切断される直線部である。
【0047】3はコンタクト部1と直線部2とをつなぐ
テーパ部であり、テーパ部3のコンタクト部1と接続さ
れる辺の端部は、コンタクト部1のテーパ部3と接続す
る辺の端部より内側になっている。なお、コンタクト部
1、直線部2及び、テーパ部3は、ポリシリコンを主体
としている。
【0048】w1は直線部2の幅(以下、直線部長)、
1は直線部2の長さ(以下、直線部長)、w2はコンタ
クト領域1aの幅(以下、コンタクト領域幅)、h2
コンタクト領域1aの端から、直線部2の端までの長さ
(以下、テーパ長)、θはテーパ部3の傾斜と直線部2
とがなす角度(以下、テーパ角)である。
【0049】また、図2に示すように、4はポリシリコ
ンを主体とし、コンタクト部1、直線部2及びテーパ部
3からなるヒューズ層、5は絶縁層、6はアルミを主体
とするアルミ配線、7は酸化絶縁層、8は半導体基板で
ある。
【0050】本実施例の半導体集積回路装置用ヒューズ
の製造方法は、まず、半導体基板8主面に図示しない任
意の導電型半導体領域をイオン打込み法で形成し、次
に、半導体基板8主面に選択酸化法により酸化絶縁層7
を形成する。
【0051】次に、図示しない素子形成領域に、MOS
FET等の素子を形成する。
【0052】次に、酸化絶縁層7上に、ポリシリコン層
をCVD法で積層し、ホトリソグラフィ、及びエッチン
グにより所定のヒューズ形状にパターニングしてヒュー
ズ部4を形成する。
【0053】次に、酸化絶縁層7及びヒューズ部4の上
に、CVD法、又はスパッタ法により酸化珪素膜を積層
し、ホトリソグラフィ、及びエッチングにより前記コン
タクト部のアルミ配線とのコンタクト領域の部分を開口
し、絶縁層5を形成する。
【0054】次に、前記絶縁層5の上にスパッタ法によ
りアルミを積層し、ホトリソグラフィ、及びエッチング
により所定の形状にパターニングしてアルミ配線6を形
成する。
【0055】次に、アルミ配線6の上に保護膜9を形成
し、本実施例の半導体集積回路装置が完成する。
【0056】以上の説明からわかるように、本実施例に
よれば、本発明の半導体集積回路装置は、テーパ部3の
コンタクト部1と接続する辺が、コンタクト部1の前記
辺を含む方向の幅より短い。これにより、テーパ長h2
を短くでき、確実なヒューズの切断ができる長さの直線
部2を残し、テーパ角θを電界集中が起こらない鈍角の
まま、ヒューズを小さくすることができる。この結果、
従来よりもヒューズを更に小さくしても、ヒューズを確
実に切断することができる。
【0057】また、ヒューズを小さくした場合において
も、半導体集積回路装置の信頼性を向上することができ
る。
【0058】以上、本発明者によってなされた発明を前
記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0059】例えば、テーパ部3の傾斜部は、直線に限
らず、曲線でも良く、複数の直線部からなる傾斜でも良
い。
【0060】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【0061】1.半導体集積回路装置のヒューズを小さ
くしても、ヒューズを確実に切断することができる。
【0062】2.半導体集積回路装置のヒューズを小さ
くした場合においても、信頼性を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例である半導体集積回路装
置のヒューズの形状を示すポリシリコン層の平面図、
【図2】 図1のA−A線で切ったヒューズの概略構成
を示す断面図、
【図3】 従来のヒューズの形状を示すポリシリコン層
の平面図、
【図4】 ヒューズの直線部での温度上昇を説明するた
めの模式図。
【符号の説明】
1…コンタクト部、1a…コンタクト領域、2…直線
部、3…テーパ部、4…ヒューズ層、5…絶縁層、6…
アルミ配線、7…酸化絶縁層、8…半導体基板、9…保
護膜、w1…直線部幅、h1…直線部長、w2…コンタク
ト領域幅、h2…テーパ長。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板主面に、一対の矩形状のコンタ
    クト部の間をテーパ部を介して直線部で連結したヒュー
    ズ層を設け、該ヒューズ層の上に絶縁層を設け、該絶縁
    層の上に接続孔を介して前記ヒューズ層と接続された電
    源配線を設けた半導体集積回路装置であって、前記テー
    パ部の前記コンタクト部と接触する辺の長さが、前記コ
    ンタクト部の前記辺を含む方向の幅より短いことを特徴
    とする半導体装置
  2. 【請求項2】線と接続されるコンタクト領域と、印加
    電圧により切断されるヒューズ領域とを含む層と、半導体基板と、 絶縁層とを有し、 上記絶縁層と上記半導体基板により上記層の上記ヒュー
    ズ領域は挟まれ、 上記層は、上記コンタクト領域が形成されている第1領
    域では第1幅を、上記印加電圧により切断されるヒュー
    ズ領域が形成されている第2領域では上記第1幅より小
    さい第2幅をとり、上記第1領域から上記第2領域にか
    けて上記層の幅が不連続に変化する領域を有することを
    特徴とする半導体装置
  3. 【請求項3】上記第1幅よりも小さく、上記第2幅より
    も大きい第3幅を有する箇所から上記第2領域までは上
    記層の幅が連続的に減少することを特徴とする請求項2
    記載の半導体装置
  4. 【請求項4】半導体基板と、 第1配線と接続される第1コンタクト領域と、第2配線
    と接続される第2コンタクト領域と、上記第1配線と上
    記第2配線間に印加される電圧により切断される領域と
    を含む層と、 絶縁層とを有し、 上記半導体基板と上記絶縁層により上記層の上記切断さ
    れる領域は挟まれ、 上記層は、上記第1コンタクト領域が形成されている領
    域では第1をとり、上記印加電圧により切断される領
    域では上記第1より小さい第2をとり、上記第1コンタクト領域と上記第2コンタクト領域とを
    結ぶ方向を第1方向としたとき、上記第2幅から第3幅
    までは上記第1方向に対し第1角方向に沿って幅が広が
    り、上記第3幅から上記第1幅までは上記第1方向に対
    し第2角方向に沿って幅が広がり、0度<第1角<第2
    角の関係を有し、第1角は鋭角であることを特徴とする
    半導体装置
  5. 【請求項5】 上記第2角は90度であることを特徴とす
    る請求項4記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 半導体基板と、 第1配線と接続される第1コンタクト領域と、第2配線
    と接続される第2コンタクト領域と、上記第1配線と上
    記第2配線間に印加される電圧により切断される領域と
    を含む層と、 絶縁層とを有し、 上記半導体基板と上記絶縁層により上記層の上記切断さ
    れる領域は挟まれ、 上記層は、上記第1コンタクト領域が形成されている領
    域では第1幅をとり、上記印加電圧により切断される領
    域では上記第1幅より小さい第2幅をとり、 第1段階で上記第2幅から第3幅まで変化し、第2段階
    で上記第3幅から上記第1幅まで変化し、 幅方向の長さ方向に対する変化率は上記第1段階での変
    化に対し上記第2段階での変化の方が大きいことを特徴
    とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 半導体基板と、 第1配線と接続される第1コンタクト領域と、第2配線
    と接続される第2コンタクト領域と、上記第1配線と上
    記第2配線間に印加される電圧により切断される領域と
    を含む層と、 上記層の上記切断される領域を上記半導体基板とにより
    挟む絶縁層とを有し、 上記第1配線と上記第2配線間の方向を第1方向とし、
    上記第1方向と交わる方向を第2方向としたとき、 上記層は、上記第1コンタクト領域が形成されている領
    域では上記第2方向の長さは第1値をとり、上記印加電
    圧により切断される領域では上記第2方向の長さは上記
    第1値より小さい第2値をとり、 上記層の上記第2方向における上記第2値から上記第1
    値までの変化は、少なくとも2段階で変化し、 第1段階で上記第2値から第3値までの変化し、第2段
    階で上記第3値から上記第1値まで変化し、 上記第1方向に対する上記第2方向の変化率は第1段階
    での変化の方が第2段階の変化より小さいことを特徴と
    する半導体装置。
  8. 【請求項8】 上記第1方向と上記第2方向は直交するこ
    とを特徴とする請求項7記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 上記層はポリシリコンで形成されることを
    特徴とする請求項2乃至請求項8のいずれかに記載の半
    導体装置。
  10. 【請求項10】 上記層はトリミング回路に用いられ、上
    記トリミング回路は動作電圧を補正するために用いられ
    ることを特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれかに
    記載の半導体装置。
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