JPH0346256A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0346256A
JPH0346256A JP1180511A JP18051189A JPH0346256A JP H0346256 A JPH0346256 A JP H0346256A JP 1180511 A JP1180511 A JP 1180511A JP 18051189 A JP18051189 A JP 18051189A JP H0346256 A JPH0346256 A JP H0346256A
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JP
Japan
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fuse
redundant circuit
semiconductor device
insulating film
irradiation
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JP1180511A
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Keiichi Abe
安部 啓一
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、冗長回路を備えた半導体素子からなる半導体
装置に関するもので、特に詳細には冗長回路へ切り換え
るためのヒユーズの構造に関する。
(従来の技術) 従来では、半導体装置内に冗長性を導入して歩留りを向
上させる方法が用いられている。例えば、素子内に冗長
回路を設け、不良の素子を発見すると、レーザ光照射に
よりヒユーズを溶断させ冗長回路に切り換える。
第6図は従来のレーザ溶断型ヒユーズの平面図を示す。
同図において、レーザ溶断型ヒユーズ、即ちヒユーズ1
は、レーザ光照射により溶断される溶断部2およびその
両端部分の回路接続部3aおよび3bから構成されてい
る。ヒユーズ1の材質としては一般にボリンリコンが用
いられている。
第7図は第6図のヒユーズを半導体装置内に組み込んだ
場合におけるヒユーズの断面図である。同図において、
ヒユーズ1は、半導体基板4およびその上に積層された
第1絶縁膜5上に形成されている。基板1および第1絶
縁膜5の膜厚は、5000〜6000Å程度である。ヒ
ユーズ1の上面には、第2絶縁膜6およびその上に積層
された絶縁膜8および表面保護膜7が積層されている。
第2絶縁膜6、絶縁膜8および表面保護膜7の膜厚は9
000〜100OOA程度である。また、溶断部2の上
面部分に位置する第2絶縁膜6の上部は空間、即ちレー
ザ光照射窓9が形成されている。
レーザ光はこの窓を介して入射する。この照射窓9は、
絶縁膜8および表面保護膜7をエツチングすることによ
り形成される。
上記構成を有する従来の半導体装置において、冗長回路
への切り換えは以下に示すようにして行なわれる。溶断
部2の上面部に位置する第2絶縁膜6に対し、照射窓9
を通してレーザ光を照射する。レーザ光源は、例えばY
AGレーザを用いる。
レーザ光源の出力は約1.8μJ1照射時間は40〜5
0 n5ecの条件で行なう。レーザ光照射により、溶
断部2は加熱され気化する。気化の際、爆発が起こり第
2絶縁膜6は破壊される。よって、溶断部2および第2
絶縁膜6は飛び散る。上記過程を経てヒユーズ1は溶断
され、冗長回路に切り換わる。
ところで、上記示したヒユーズ1の溶断時、例えば、レ
ーザ光の照射条件(出力、照射時間、照射箇所等)の設
定が悪くて溶断部での爆発規模が大きいと、ヒユーズ1
の下面部に位置する第1絶縁膜5は損傷する。そして、
溶断したヒユーズの一部が基板4に付着してヒユーズ1
と基板4とが導通しショートを起こしてしまうという問
題があった。また、逆に爆発規模が小さいと、第2絶縁
膜を破ることができずに、第2絶縁H6内で空洞を生じ
溶断部2は溶断されないことがあった。仮に、第2絶縁
膜6が破れたとしても、溶断部の一部が第2絶縁膜6に
付着して溶断部2が導通したままになり冗長回路に切り
換えることができないという問題が生じていた。
特に最近では、半導体装置の微細化・高集積化に伴ない
、第1絶縁l1I5等の層間絶縁膜は薄く積層され、幾
層もの層間絶縁膜で構成された第2の絶縁膜6は厚くな
り、加えて溶断部2は微細化される傾向にある。従って
、ヒユーズを気化させ爆発させる条件が厳しくなり、溶
断の成功率が低くなる傾向にあった。ヒユーズ溶断の成
功率を上げるため、照射窓9を設ける等の工夫が行なわ
れているが、この場合、ヒユーズ上に照射窓9を開孔す
る工程が必要となる。このため製造工程が増え製造コス
トが上昇するという問題があった。
(発明が解決しようとする課題) 以上説明したように、従来の半導体装置では、歩留りを
向上させるために素子の不良が発生すると、あらかじめ
設けられていた冗長回路へ切り換える。この切り換えは
、レーザ光照射によりヒユーズを溶断することにより行
なう。そして、溶断の際、溶断部の爆発力が大きいと、
第1の絶縁膜を損傷させヒユーズと半導体基板とがショ
ートするという問題があった。また、爆発力が小さい場
合、ヒユーズを溶断てきない場合が生じて問題となって
いた。さらに、半導体装置の微細化・高集積化の傾向に
伴なって、レーザ光の照射条件は一段と厳しくなり、ヒ
ユーズ溶断の成功率は低下していてた。溶断の成功率を
上げるためレーザ光照射窓等を設けて対処しているが、
その分製造工程が複雑となり製造コストの上昇につなが
っていた。
本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、冗
長回路への切り換えが簡単に行なえかつ製造コストの低
い構造を有する信頼性の高い半導体装置を提供すること
を目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の半導体装置は冗長回路と、所定の間隔を保って
配置された二つの部分より構成され、一方の部分は前記
冗長回路の端子と接続され、他方の部分は該冗長回路を
動作させるための所定の端子と接続され、該一方の部分
と該他方の部分とを導通させることにより該冗長回路を
動作させる冗長回路切り換え部材と、前記冗長回路切り
換え部材を密閉するように形成せられた絶縁層とを具備
することを特徴としており、請求項(2)記載の半導体
装置は請求項(1〉記載の半導体装置において前記一方
の部分は凹型の平板状に形成され、前記他方の部分は長
方形の平板状に形成され、該一方の部分の凹部内に該他
方の部分が所定間隔を保って配置せられていることを特
徴としており、請求項(3)記載の半導体装置は請求項
(1)記載の半導体装置において前記一方の部分および
他方の部分はくしの歯型の平板状に形成されており、該
一方の部分および他方の部分は互いに所定間隔を保ちく
しの歯部分がかみ合うようにして配置せられていること
を特徴としており、請求項(4)記載の半導体装置は請
求項(+)記載の半導体装置において前記一方の部分お
よび他方の部分は平板状に形成されており、該一方の部
分は所定間隔を保ち該他方の部分の上部に位置するよう
に配置せられていることを特徴としている。
(作用) 本発明の半導体装置は、ヒユーズを溶着させることによ
り冗長回路への切り換えを行なう。例えばレーザ光を照
射して、ヒユーズを気化させる。
レーザ光の照射条件は、ヒユーズを囲んで形成された保
護膜および絶縁膜等の強度よりヒユーズの気化力の方が
小さくなる程度に設定する。従って爆発は生じないので
、気化されたヒユーズは気化の除土じた空洞内に付着す
る。これにより、ヒユーズは溶着され、冗長回路への切
り換えが完了する。このように、レーザ光の照射条件は
爆発を生じさせない程度でよい。よって従来のように適
切な爆発力を生じさせるためにレーザ光照射の条件を厳
しく設定する必要はないので、切り換えの成功率は向上
する。
(実施例) 以下本発明の実施例を第1〜4図を用いて説明する。第
1図は本発明の一実施例であるヒユーズの平面図を示す
。同図において、101および102は、レーザ光照射
により溶着される冗長回路切り換え部材、即ちヒユーズ
100の溶着部分であり、−括して溶着部103とする
。例えば、この溶着部分101および102の幅A、B
はよ0.8μmとする。溶着部分101および102の
間隔Cは=0.8μmとする。回路接続部104aは冗
長回路を動作させるための端子につながっており、回路
接続部104bは冗長回路と接続されている。これらの
回路接続部104aおよび104bは溶着部101およ
び102の端部に位置する。ヒユーズ100は、上記し
た溶着部103および接続部104aおよび104bか
ら構成されている。ヒユーズの材質は、従来と同様に、
ポリシリコンを用い、厚さは例えば3000〜4000
A程度とする。
上記構成を有するヒユーズ100を半導体装置に適用し
た例を以下に示す。第2図は半導体装置に組み込まれた
ヒユーズの断面図である。同図において、105は半導
体基板又はウェルである。
基板105上を覆うように絶縁膜106が形成されてい
る。絶縁膜106上には、ヒユーズ100および絶縁膜
107が形成されている。この絶縁膜107はヒユーズ
100を覆うようにして形成されている。この絶縁膜1
06および107の材質は酸化膜である。上記した、絶
縁膜106、ヒユーズ100および絶縁膜107を溶着
素子1゜8とする。溶着素子108上には絶縁膜109
が形成されている。この絶縁膜109の材質は酸化膜で
あり、膜厚は100OOA程度である。絶縁膜109の
上面部を覆うようにして保護!1110が形成されてい
る。
上記構成を有する本実施例の半導体装置における冗長回
路への切り換え動作を説明する。レーザ光を溶着部10
3の上面部分に位置するレーザ光照射部分Eに照射する
。レーザ光源としては、従来例と同様にYAGレーザを
用いる。照射条件としては、出力が2−3μJであり、
照射時間は40〜50nsecとする。但し、出力、照
射時間ともに、ヒユーズ100の材質や寸法、溶着部分
101および102の間隔Cによって適当に調整を行な
う必要がある。レーザ光の照射により、溶着部103は
加熱され気化する。しかし、ヒユーズ100を囲んでい
る絶縁膜106,107.109および保護膜110等
の強度は、気化力より大きいので爆発は生じない。よっ
て、絶縁膜107.109および保護膜110を破るこ
とができないので、絶縁膜106内には空洞が生じる。
そして気化した溶着部103は、空洞の壁面に均一に付
着するので溶着部分101および102は導通する。以
上でヒユーズの溶着が完了する。
このように、本実施例における冗長回路への切り換えは
、ヒユーズを溶着せることにより行なう。
従って、従来例のように最適の爆発力を得るために絶縁
膜や保護膜の強度を考慮して、レーザ光の照射を厳密に
制御する必要はない。従来において、レーザ光照射の制
御が不十分なため爆発が失敗してヒユーズ部分が空洞に
なったり、ヒユーズが再付着して溶断不良を生じていた
が、本実施例ではその現象を逆に利用してヒユーズを溶
着させればよい。仮に、絶縁膜105の強度が気化力と
比較して、弱い場合、基板104の電位を例えばヒユー
ズ100の電位と等しくすれば、冗長回路は正しく動作
する。
このように、本実施例におけるレーザ光照射の条件は、
レーザ光源の出力照射時間およびレーザ光照射部分の範
囲が拡大されるもので冗長回路への切り換えの成功率は
向上する。
また、従来では爆発を生じさせるためレーザ光照射窓を
設けていたが、本実施例では爆発を起こさせる必要はな
く照射窓は必要としない。
さらに従来ではヒユーズの溶断部分は爆発により穴が開
く。この穴から不純物イオンが侵入するのを防ぐためカ
ードリンク等を設けていたが、本実施例ではその必要が
ない。よって、その分製造工程が減少し、素子面積を縮
小できるので、半導体装置の信頼性の向上が図れまた製
造コストを低減することができる。
第3図は、ヒユーズ溶着により冗長回路への切り換えを
行なうスイッチ回路図を示す。同図におイテ、端子T2
がLレベルになると冗長回路は動作するものとする。溶
着部104aおよび104bが解放されているとき、入
力端子T1がH(HLgh)レベルになると出力端子T
2はL(L。
W)レベルとなり、入力端子T1がLレベルになると出
力端子T2はHレベルとなる。溶着部104aの電位は
常にHレベルに設定されているので溶着部104aおよ
び104bが溶着すると、ゲ−)Gの電位は常にHレベ
ルとなる。よって入力端子T1に入力される信号のレベ
ルが変化しても、出力端子T2の電位は常にLレベルと
なる。従って冗長回路が動作する。
尚、この回路において、溶着後のゲートGの電位は常に
Hレベルとなる。よってヒユーズ100には電流がほと
んど流れない。このため、ヒユーズ100の材質は電気
的導通性があれば十分であるので、材料選択の幅が拡大
される。
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく
、溶着により冗長回路が動作する構造であればよい。例
えば、第4図に示すようにヒユーズの形状をくしの歯状
にしても同様の効果を生じる。本実施例では、2つの部
分から形成された溶着部を半導体基板面に対し平行な平
面内に設けたが、半導体基板に対し高さ方向に設けても
よい。
第5図(a)は半導体基板の高さ方向に設けられた地形
状のヒユーズの平面図を示す。第5図(b)は第5図像
)のヒユーズの断面図である。同図において2つの溶着
部分は半導体装置の高さ方向に配置されているが、上記
示した他実施例と同様に、レーザ光照射により溶着し、
同様の効果を生じる以上示したように、半導体装置の構
造の変化およびヒユーズの加工技術の進歩に伴なって、
ヒユーズの形状や材質等は適当に変化させて用いること
ができる。
[発明の効果]・ 上記説明したように本発明の半導体装置は、冗長回路切
り換え部材、即ちヒユーズを溶着させることにより冗長
回路への切り換えを行なう。本発明は従来においてヒユ
ーズ溶断の際に問題となっていた爆発不良による空洞化
等の現象を逆に利用する。このため冗長回路へ切り換え
る成功率を上げるためレーザ光照射条件を厳密に制御す
る必要はなく、また半導体装置の構造を工夫する必要は
ない。従って冗長回路へ切り換える成功率が高くなり信
頼性の高いかつ製造コストの低い半導体装置を提供する
ことができる。また、従来ヒユーズ溶断に使用したレー
ザ装置をそのまま使えるので、新規の設備を導入する必
要はない。さらに第3図に示した回路構成の場合、ヒユ
ーズは電気的導通があればよく、従来の溶断型ヒユーズ
のように抵抗値の低い材質を用いる必要はない。よって
ヒユーズ材質の選択の幅が拡大するという効果を有する
【図面の簡単な説明】
第1図は本実施例の溶着型ヒユーズの平面図、第2図は
半導体装置に組み込まれた第1図のヒユーズの断面図、
第3図は冗長回路への切り換えのためのスイッチ回路図
、第4図はくしの歯型の形状を有するヒユーズを示した
図、第5図像)は雌形状のヒユーズを示した図、第5図
(b)は第5図〈□□□のヒユーズの断面図、第6図は
従来例のレーザ溶断型ヒユーズの平面図、第7図は半導
体装置に組み込まれた第6図のヒユーズの断面図である
。 100・・・ヒユーズ 101.102・・・溶着部分 103・・・溶着部 104a、104 b−・・接続部 105・・・半導体基板(ウェル) 106.107.109・・・絶縁膜 108・・・溶着素子    110・・・保護膜A、
B・・・溶着部分の幅  D・・・ドレインE・・・レ
ーザ光照射部分  G・・・ゲートS・・・ソース  
     T1・・・入力端子T2・・・出力端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)冗長回路と、 所定の間隔を保って配置された二つの部分より構成され
    、一方の部分は前記冗長回路の端子と接続され、他方の
    部分は該冗長回路を動作させるための所定の端子と接続
    され、該一方の部分と該他方の部分とを導通させること
    により該冗長回路を動作させる冗長回路切り換え部材と
    、 前記冗長回路切り換え部材を密閉するように形成せられ
    た絶縁層とを具備すること、 を特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記一方の部分は凹型の平板状で形成され、前記
    他方の部分は長方形の平板状で形成され、該一方の部分
    の凹部内に該他方の部分が所定間隔を保って配置せられ
    ていること、 を特徴とする請求項(1)記載の半導体装置。
  3. (3)前記一方の部分および他方の部分はくしの歯型の
    平板状に形成されており、該一方の部分および他方の部
    分は互いに所定間隔を保ちくしの歯部分がかみ合うよう
    にして配置せられていること、を特徴とする請求項(1
    )記載の半導体装置。
  4. (4)前記一方の部分および他方の部分は平板状で形成
    されており、該一方の部分は該他方の部分の上部に対し
    、互いに所定間隔を保って配置せられていること、 を特徴とする請求項(1)記載の半導体装置。
JP1180511A 1989-07-14 1989-07-14 半導体装置 Pending JPH0346256A (ja)

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