JP4154928B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリシリコンなどからなるヒューズを用いた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置において拡散工程が完了した後で基準電圧（主として電源電圧）から所望の電圧を発生させるために、あるいは内部回路の選択を行なうために、ポリシリコンヒューズをレーザを用いて切断したり、あるいは電気的に溶断していた。
【０００３】
以下に従来の半導体装置について説明する。
【０００４】
図４は従来の抵抗とヒューズとで構成された基準ステップ電圧発生回路であり、抵抗とポリシリコンヒューズとが並列に接続され、このユニットを直列に接続することで構成している。所望の電圧は、基準電圧（電源電圧）とＧＮＤ（０Ｖ）との間でヒューズを切断することにより抵抗を有効にして作り出される。この例では、ヒューズを溶断するためにヒューズの両端に設けられたパッドより電圧を印加する。これによりヒューズ自体が発生する熱で溶ける。
【０００５】
図５（ａ）は、ポリシリコンヒューズの断面図を示すものである。図５（ａ）において１はＰ型半導体基板、２は素子分離用の４００ｎｍ厚の酸化膜、１３は素子分離用の２Ｅ１７ｃｍ^-3の高濃度Ｐ型領域、４はリン濃度が２Ｅ２０ｃｍ^-3のポリシリコンで形成したヒューズであり、ヒューズの両端は、アルミ配線６によりそれぞれ抵抗と電圧印加のパッドに接続されている。なお、Ｐ型半導体基板１、および高濃度Ｐ型領域１３はＧＮＤに接地している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、図５（ｂ）の断面図中に示すようにポリシリコンヒューズを溶断した際にたとえば素子分離用の酸化膜が薄くなっていたときには酸化膜も溶融し、ポリシリコン中のリンがＰ型領域１３に拡散していきＮ型領域７を形成する。このＮ型領域７とヒューズ４とが接続されると、ヒューズに印加されている電圧がＮ型領域７にかかり、Ｐ型領域１３とで形成されるＰＮ接合の逆バイアス時のブレイクダウン耐圧を超えると、リーク電流が流れ所望の電圧が得られなくなる。この場合では、Ｐ型領域が２Ｅ１７ｃｍ^-3で、Ｎ型領域が２Ｅ２０ｃｍ^-3であり、実験結果から耐圧は８〜１２Ｖであった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、安定した電圧発生ならびに回路の選択を実現できるヒューズを用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、第１導電型の半導体基板上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された第２導電型のヒューズとを有し、ヒューズ下の基板に第１導電型の拡散領域が形成され、この拡散領域の不純物濃度が絶縁膜下の基板の不純物濃度よりも小さいことを特徴とする。
【０００９】
この構成によって、ヒューズ溶断により形成されるＰＮ接合が高耐圧化し、ＰＮ接合のブレイクダウン電圧を電源電圧より高くできる。そして、リーク電流が流れることが無くなり安定した電圧発生および回路の選択を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における半導体装置の断面図を示すものである。図１（ａ）において１はＰ型半導体基板、２はＰ型半導体基板１の表面に形成された素子分離用酸化膜、３は素子分離用の高濃度Ｐ型領域、４はポリシリコンで形成されたヒューズである。なお、素子分離用の高濃度Ｐ型領域３は、ヒューズ４下の領域を選択的に除いている。図１（ｂ）はヒューズを切断したときの一例を示す断面模式図である。７は、溶融したポリシリコン中のリンが基板に拡散してできたＮ型領域で、濃度はポリシリコンのリン濃度２Ｅ２０ｃｍ^-3程度で、深さは０．０５〜０．２μｍ程度である。
【００１２】
本実施の形態の半導体装置は、Ｐ型半導体基板に１０Ω・ｃｍ（１Ｅ１５ｃｍ^-3）のものを用い、ポリシリコンのリン濃度が２Ｅ２０ｃｍ^-3、素子分離用のＰ型領域の濃度が２Ｅ１７ｃｍ^-3とすると、ポリシリコンに接続されたＮ型領域７とＰ型半導体基板１との耐圧は２０〜３０Ｖとなるのに対し、従来例で示したようにポリシリコンに接続されたＮ型領域７と素子分離用のＰ型領域３との耐圧は８〜１２Ｖ程度となり基準電圧となる電源電圧が１０Ｖ以上の半導体では約１０％の確率でリークが発生していたものが０％となった。
【００１３】
よって、前記半導体装置により基準ステップ電圧発生回路を構成したときに、安定した電圧発生を実現することができる。
【００１４】
なお、第１の実施の形態において、ヒューズの切断は電気的に行なう例を示したが、レーザを用いた切断においても同様な効果が得られる。また、Ｐ型半導体基板は、Ｎ型半導体基板に形成したＰウェルとしてもよい。
【００１５】
次に本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図２は本発明の第２の実施の形態における半導体装置の断面図を示すものである。図１と同様な機能を有するものは同一番号を付与している。図２において１はＰ型半導体基板、２は素子分離用酸化膜、３は素子分離用の高濃度（２Ｅ１７ｃｍ^-3）Ｐ型領域、１４はリン濃度２Ｅ１９ｃｍ^-3のポリシリコンで形成されたヒューズである。この例では、ヒューズ切断の際に形成されるＮ型領域の濃度の上限がポリシリコンの２Ｅ１９ｃｍ^-3となるため、ＰＮ接合耐圧が、１８Ｖ程度となり電源電圧が１５Ｖであれば問題ない。
【００１７】
なお、第２の実施の形態において、ヒューズをノンドープのポリシリコンを成長させた後にイオン注入して形成すると、濃度のバラツキが、±１０％以内に制御可能となりより安定した効果が得られる。
【００１８】
次に本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は本発明の第３の実施の形態における半導体装置の断面図を示すものである。図１と同様な機能を有するものは同一番号を付与している。図３において１はＰ型半導体基板、２は素子分離用酸化膜、１３は素子分離用の高濃度（２Ｅ１７ｃｍ^-3）Ｐ型領域、４はリン濃度２Ｅ２０ｃｍ^-3のポリシリコンで形成されたヒューズである。図１との相違点は、ヒューズ４の下の半導体領域を低濃度Ｐ型領域８としたことである。低濃度Ｐ型領域８の形成方法の一例としてヒューズ４の下の半導体領域に選択的に高濃度Ｐ型領域１３よりも低濃度のＮ型不純物を導入することによりヒューズ４下の半導体領域のＰ型濃度を低減することにより前述しているＰＮ接合耐圧を向上させることができ、安定した電圧発生を実現することができる。
【００２０】
以上、本発明を好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した要旨内において様々な変更・変形が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ポリシリコンヒューズを溶断して基板との間に高耐圧のＰＮ接合を形成することによりブレイクダウン電圧を電源電圧よりも高くすることができる。
【００２２】
この構成によって、ヒューズと基板との間のリーク電流を抑制することにより、安定した電圧発生を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の断面図
【図２】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の断面図
【図３】本発明の第３の実施の形態における半導体装置の断面図
【図４】従来および本発明の基準ステップ電圧発生回路の模式図
【図５】従来の半導体装置の断面図
【符号の説明】
１ Ｐ型半導体基板
２ 酸化膜
３、１３ 高濃度Ｐ型領域
４、１４ ポリシリコンヒューズ
５ 層間絶縁膜
６ アルミ配線
７ Ｎ型領域
８ 低濃度Ｐ型領域

Claims (3)

1. 第１導電型の半導体基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第２導電型のヒューズとを有し、前記半導体基板表面のうちの前記ヒューズ下の第１領域の不純物濃度が、前記半導体基板表面のうちの前記第１領域の周囲の第２領域の不純物濃度よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
2. 前記第１領域の不純物濃度と前記ヒューズの不純物濃度との積が、５Ｅ３７以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記ヒューズは電気的に溶断されるものであり、前記第１領域は前記ヒューズ直下の領域全体を含む領域に形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。

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