JP3545350B2 - 半導体装置用のヒューズ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置用のヒューズ装置であって、該半導体装置が半導体本体と、該半導体本体の上面に少なくとも部分的に設けられた絶縁層と、ウェブ状の金属層とを有する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなヒューズ（ヒュージブルリンク）の有利な使用分野は半導体メモリである。この半導体メモリではメモリセルの故障時にヒューズが例えばリダンダントメモリセルをアクティブにすることができる。
【０００３】
ヒューズの状態、つまり「焼き切られた」状態、もしくは「焼き切られていない」状態を「０」「１」もしくは「１」「０」として評価することにより、情報を記憶するためにもヒューズは適している。
【０００４】
ヒューズの機能のために不可欠であるヒューズの焼き切り、つまり溶融の際には、高い電流が使用される。この高い電流は一方で高いエネルギ損失を生ぜしめる。その際に生じる熱は、ヒューズと半導体本体との間に設けられた絶縁層を介して半導体本体に導出される。この熱は半導体本体に亀裂、つまりいわゆるクラックが形成され得る。クラックは隣接する構成素子の機能能力に悪影響を及ぼすかまたは破壊さえし得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ヒューズが溶融された際にクラックの発生を事実上防止することができるようなヒューズ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ウェブ状の金属層が、絶縁層上に配置されていて、前記金属層が少なくとも１箇所に、ヒューズを形成する狭窄部を有しており、半導体本体における所定の半導体領域が狭窄部の下方に多孔性の半導体材料によって形成されていて、これにより熱的に絶縁されているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
この半導体領域は有利には多孔性半導体材料によって形成されている。この多孔性半導体材料をインプランテーションおよび引き続き行われるエッチングによって形成することができる。インプランテーションのために硼素または他の最適な材料を使用することができる。エッチングのためには有利な形式でＨＦ混合物を使用することができる。
【０００８】
つまり本発明によるヒューズ装置は本来のヒューズの溶融箇所の領域に有利には多孔性半導体材料を有しており、この多孔性半導体材料はインプランテーションおよびエッチングによって通常の半導体材料から製造されている。半導体材料とは第１にシリコンを意味している。しかし本発明では半導体材料としてシリコンに限定されていない。むしろ例えばＡＩＩＩ−ＢＶ半導体材料のような他の半導体材料においても本発明を使用することができる。
【０００９】
多孔性の半導体材料は例えばメモリ装置の製造時に必要とされる別の技術的な加工のためにも十分に安定的である。しかも熱的に絶縁するように作用する。これにより次のような著しい利点をもたらす。すなわちヒューズを溶融させるためにわずかな過電流で十分である。なぜならば多孔性の半導体材料による熱的な絶縁に基づきわずかなエネルギーしか損なわれないからである。
【００１０】
このようなヒューズの溶融では、半導体本体に設けられた絶縁層上にヒューズが配置されている従来の形式のものより少ないエネルギが必要とされている。この点で「クリーズ領域」を形成する多孔性半導体材料の破壊だけが生じる。つまり残りの半導体本体の半導体材料は完全に無傷なままである。特に残りの半導体本体の半導体材料では、隣接する構成素子を破壊し得る危険なクラックが生じることはない。
【００１１】
半導体材料を多孔状態に変えることによって自由支持の「ブリッジ」を特に絶縁層から形成することができ、この「ブリッジ」の上にヒューズが置かれている。
【００１２】
本発明のヒューズ装置において絶縁層と、その下方で多孔性材料によって形成されるクリーズ領域とが協働することは特に重要である。この多孔性の半導体材料によって絶縁層の下方における熱的な絶縁性が高められており、その結果ヒューズの焼切りもしくは溶融ためにわずかな過電力で十分である。さらにこのようなヒューズの焼切りもしくは溶融の際に多孔性の材料によって形成されたクリーズ領域だけが影響を受けるので、残りの半導体本体の損傷は確実に回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に図面に示した実施例に基づき本発明の実施の形態を詳説する。
【００１４】
図１にはシリコン・半導体本体１を有するヒューズ装置が示されている。このシリコン半導体本体１上には例えば二酸化シリコンから成る絶縁層２が設けられている。この絶縁層２上にはウェブ状の金属層３がある。この金属層３は、ヒューズを形成する狭窄部４を有している。
【００１５】
この狭窄部４は金属層３を介して過電流によって溶かされるかまたはレーザ光線の作用によっても溶かされる。その結果、金属層３を介する電気的な接続が中断される。この過程における損失エネルギーはシリコン・半導体本体１に導出され、これにより隣接する構成素子の損傷が生ぜしめられ得る。
【００１６】
これを回避するために、本発明ではシリコン半導体本体１の所定の領域５に不純物例えば硼素または他のＰ型ドーピング材料がインプランテーションによって注入されている。この領域５は次いで生じる拡散によって幾分拡がっていく。さらにこの領域５はＨＦ混合物でエッチングされるので、図２に示したように最終的にはこの領域５および領域５の周辺に多孔性シリコン６が形成される。この多孔性シリコン６は熱的に絶縁するように作用するので、狭窄部４を溶かすのにごくわずかな過電流で十分である。つまり従来のヒューズ装置より少ないエネルギしか必要としない。さらにヒューズを溶融させる際には「クリーズ領域（knautschzone）」を形成する多孔性シリコン６だけが損傷し、その結果多孔性シリコン以外でのシリコン半導体本体１におけるクラックの発生は回避される。
【００１７】
場合によってはシリコン半導体本体１を狭窄部４の下方の領域において、インプランテーションおよび引き続いて行われるエッチングによって完全に除去することができ、その結果、その範囲７にブリッジが形成される。このブリッジはさらに小さな過電流の作用で溶かすことができる。なぜならばこのブリッジは半導体本体１とは熱的に完全に絶縁されているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヒューズ装置の概略的な平面図である。
【図２】図１に基づいたヒューズ装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ ヒューズ装置、 ２ 絶縁層、 ３ 金属層、 ４ 狭窄部、 ５ 領域、 ６ 多孔性シリコン、 ７ 範囲
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置用のヒューズ装置であって、該半導体装置が半導体本体と、該半導体本体の上面に少なくとも部分的に設けられた絶縁層と、ウェブ状の金属層とを有する形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このようなヒューズ（ヒュージブルリンク）の有利な使用分野は半導体メモリである。この半導体メモリではメモリセルの故障時にヒューズが例えばリダンダントメモリセルをアクティブにすることができる。
【０００３】
ヒューズの状態、つまり「焼き切られた」状態、もしくは「焼き切られていない」状態を「０」「１」もしくは「１」「０」として評価することにより、情報を記憶するためにもヒューズは適している。
【０００４】
ヒューズの機能のために不可欠であるヒューズの焼き切り、つまり溶融の際には、高い電流が使用される。この高い電流は一方で高いエネルギ損失を生ぜしめる。その際に生じる熱は、ヒューズと半導体本体との間に設けられた絶縁層を介して半導体本体に導出される。この熱は半導体本体に亀裂、つまりいわゆるクラックが形成され得る。クラックは隣接する構成素子の機能能力に悪影響を及ぼすかまたは破壊さえし得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ヒューズが溶融された際にクラックの発生を事実上防止することができるようなヒューズ装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、ウェブ状の金属層が、絶縁層上に配置されていて、前記金属層が少なくとも１箇所に、ヒューズを形成する狭窄部を有しており、半導体本体における所定の半導体領域が狭窄部の下方に多孔性の半導体材料によって形成されていて、これにより熱的に絶縁されているようにした。
【０００７】
【発明の効果】
この半導体領域は有利には多孔性半導体材料によって形成されている。この多孔性半導体材料をインプランテーションおよび引き続き行われるエッチングによって形成することができる。インプランテーションのために硼素または他の最適な材料を使用することができる。エッチングのためには有利な形式でＨＦ混合物を使用することができる。
【０００８】
つまり本発明によるヒューズ装置は本来のヒューズの溶融箇所の領域に有利には多孔性半導体材料を有しており、この多孔性半導体材料はインプランテーションおよびエッチングによって通常の半導体材料から製造されている。半導体材料とは第１にシリコンを意味している。しかし本発明では半導体材料としてシリコンに限定されていない。むしろ例えばＡＩＩＩ−ＢＶ半導体材料のような他の半導体材料においても本発明を使用することができる。
【０００９】
多孔性の半導体材料は例えばメモリ装置の製造時に必要とされる別の技術的な加工のためにも十分に安定的である。しかも熱的に絶縁するように作用する。これにより次のような著しい利点をもたらす。すなわちヒューズを溶融させるためにわずかな過電流で十分である。なぜならば多孔性の半導体材料による熱的な絶縁に基づきわずかなエネルギーしか損なわれないからである。
【００１０】
このようなヒューズの溶融では、半導体本体に設けられた絶縁層上にヒューズが配置されている従来の形式のものより少ないエネルギが必要とされている。この点で「クリーズ領域」を形成する多孔性半導体材料の破壊だけが生じる。つまり残りの半導体本体の半導体材料は完全に無傷なままである。特に残りの半導体本体の半導体材料では、隣接する構成素子を破壊し得る危険なクラックが生じることはない。
【００１１】
半導体材料を多孔状態に変えることによって自由支持の「ブリッジ」を特に絶縁層から形成することができ、この「ブリッジ」の上にヒューズが置かれている。
【００１２】
本発明のヒューズ装置において絶縁層と、その下方で多孔性材料によって形成されるクリーズ領域とが協働することは特に重要である。この多孔性の半導体材料によって絶縁層の下方における熱的な絶縁性が高められており、その結果ヒューズの焼切りもしくは溶融ためにわずかな過電力で十分である。さらにこのようなヒューズの焼切りもしくは溶融の際に多孔性の材料によって形成されたクリーズ領域だけが影響を受けるので、残りの半導体本体の損傷は確実に回避される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に図面に示した実施例に基づき本発明の実施の形態を詳説する。
【００１４】
図１にはシリコン・半導体本体１を有するヒューズ装置が示されている。このシリコン半導体本体１上には例えば二酸化シリコンから成る絶縁層２が設けられている。この絶縁層２上にはウェブ状の金属層３がある。この金属層３は、ヒューズを形成する狭窄部４を有している。
【００１５】
この狭窄部４は金属層３を介して過電流によって溶かされるかまたはレーザ光線の作用によっても溶かされる。その結果、金属層３を介する電気的な接続が中断される。この過程における損失エネルギーはシリコン・半導体本体１に導出され、これにより隣接する構成素子の損傷が生ぜしめられ得る。
【００１６】
これを回避するために、本発明ではシリコン半導体本体１の所定の領域５に不純物例えば硼素または他のＰ型ドーピング材料がインプランテーションによって注入されている。この領域５は次いで生じる拡散によって幾分拡がっていく。さらにこの領域５はＨＦ混合物でエッチングされるので、図２に示したように最終的にはこの領域５および領域５の周辺に多孔性シリコン６が形成される。この多孔性シリコン６は熱的に絶縁するように作用するので、狭窄部４を溶かすのにごくわずかな過電流で十分である。つまり従来のヒューズ装置より少ないエネルギしか必要としない。さらにヒューズを溶融させる際には「クリーズ領域（knautschzone）」を形成する多孔性シリコン６だけが損傷し、その結果多孔性シリコン以外でのシリコン半導体本体１におけるクラックの発生は回避される。
【００１７】
場合によってはシリコン半導体本体１を狭窄部４の下方の領域において、インプランテーションおよび引き続いて行われるエッチングによって完全に除去することができ、その結果、その範囲７にブリッジが形成される。このブリッジはさらに小さな過電流の作用で溶かすことができる。なぜならばこのブリッジは半導体本体１とは熱的に完全に絶縁されているからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるヒューズ装置の概略的な平面図である。
【図２】図１に基づいたヒューズ装置の概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ ヒューズ装置、 ２ 絶縁層、 ３ 金属層、 ４ 狭窄部、 ５ 領域、 ６ 多孔性シリコン、 ７ 範囲
Claims (4)
- 半導体装置用のヒューズ装置であって、該半導体装置が、半導体本体（１）と、該半導体本体（１）の上面に少なくとも部分的に設けられた絶縁層（２）と、ウェブ状の金属層（３）とを有する形式のものにおいて、
該ウェブ状の金属層（３）が、絶縁層（２）上に配置されていて、前記金属層（３）が少なくとも１箇所に、ヒューズを形成する狭窄部（４）を有しており、半導体本体（１）における所定の半導体領域（６）が狭窄部（４）の下方で多孔性の半導体材料によって形成されていて、これにより熱的に絶縁されていることを特徴とする、半導体装置用のヒューズ装置。 - 多孔性半導体材料がインプランテーションおよび引き続き行われるエッチングによって形成されている、請求項１記載のヒューズ装置。
- インプランテーションのために硼素または他のＰ型ドーピング材料が使用されている、請求項２記載のヒューズ装置。
- エッチングのためにＨＦ混合物が使用されている、請求項２または３記載のヒューズ装置。
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