JPH04294577A - プログラム可能な半導体装置 - Google Patents

プログラム可能な半導体装置

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Publication number
JPH04294577A
JPH04294577A JP3083413A JP8341391A JPH04294577A JP H04294577 A JPH04294577 A JP H04294577A JP 3083413 A JP3083413 A JP 3083413A JP 8341391 A JP8341391 A JP 8341391A JP H04294577 A JPH04294577 A JP H04294577A
Authority
JP
Japan
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polysilicon layer
impurities
layer
insulating film
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP3083413A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Taji
田路 悟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH04294577A publication Critical patent/JPH04294577A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPLD(プログラマブル
・ロジック・デバイス)やマスクROMのように、プロ
グラムを施すことが必要な半導体装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、セミカスタムデバイスとしてEP
LD(電気的にプログラム可能なPLD)が注目されて
いるが、EPLDではメモリ素子としてEPROMであ
るFAMOSが使用されている。FAMOSを製造する
には2層ポリシリコン層を用いた複雑な製造工程が必要
であり、長い製造工期と高い製造コストを必要としてい
る。そのため、EPLDと同様の特性を有し、FAMO
Sを用いないで簡便にプログラムできる半導体装置の開
発が望まれている。一方、半導体装置で用いられている
ポリシリコン層は不純物が含まれていない場合は抵抗率
が240KΩ・cmというように非常に高く、導電性を
ほとんど示さない。しかしポリシリコン層にN型又はP
型の性質をもつ不純物、例えばリン、砒素、ボロンなど
を導入することによりキャリア密度が1010/cm3
台から1020/cm3台まで変化し、導電性のよい低
抵抗材料になることがよく知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】メモリ素子としてFA
MOSを用いると、その製造工期が長く製造コストが高
いだけではなく、FAMOSはフローティングゲートに
電荷を蓄えることによりメモリ保持を行なうが、その保
持された電荷が抜けることによりメモリ内容が変化し、
保持特性の信頼性上大きな問題となっている。そのため
、FAMOSを用いないでプログラムできる方法があれ
ば好ましい。本発明はFAMOSを用いないプログラム
可能な半導体装置を提供することを目的とするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、メタル配線
間が不純物を含まないポリシリコン層で接続されており
、前記ポリシリコン層に接して不純物を高濃度に含んだ
絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜から前記ポリシリ
コン層に不純物を拡散させるか拡散させないかによりプ
ログラムを施す。また、本発明では、半導体素子又は下
層配線がその上に形成された層間絶縁膜のコンタクトホ
ールに埋め込まれたポリシリコン層を介して上層配線と
接続しており、かつ前記ポリシリコン層は下層部には不
純物を含んでおらず、上層部に高濃度の不純物を含んで
おり、前記ポリシリコン層の上層不純物をそのポリシリ
コン層全体に拡散させるか拡散させないかによりプログ
ラムを施す。
【0005】
【作用】不純物を含まないポリシリコン層に接して不純
物を高濃度に含んだ絶縁膜が形成されているとき、選択
されたメモリ素子の部分にレーザを照射したり、高抵抗
配線に通電して不純物を含まないポリシリコン層と不純
物を含んだ絶縁膜を加熱することにより、不純物がその
絶縁膜からポリシリコン層に固相拡散してポリシリコン
層の抵抗値を下げ、メタル配線間を導通させる。このよ
うに、選択された素子のメタル配線間が導通状態となっ
てプログラムが施される。コンタクトホールに埋め込ま
れたポリシリコン層の上層部に高濃度の不純物が含まれ
ているときは、選択されたメモリ素子のポリシリコン層
をレーザビームで加熱したり、高抵抗配線に電流を流し
て加熱することにより、そのポリシリコン層では上層か
ら全体にわたって不純物が拡散してコンタクトホールに
埋め込まれたポリシリコン層全体が導電性をもつように
なり、下層の半導体素子又は配線が上層配線と導通して
プログラムが施される。
【0006】
【実施例】図1は一実施例を表わす。(A)は断面図、
(B)は平面図である。絶縁下地2上にメタル配線4,
6が離れた状態で形成されている。不純物を含まないポ
リシリコン層8がメタル配線4と6の間に形成されてメ
タル配線4と6を接続している。ポリシリコン層8に接
して上部にN型不純物又はP型不純物を高濃度に含んだ
絶縁膜10が形成されている。絶縁膜10としては例え
ばCVD法で形成されたPSG(リンシリケートガラス
)膜などを用いることができる。この状態ではポリシリ
コン層8は導電性を示さず、従ってメタル配線4と6の
間は導通していない。ポリシリコン層8は接続の有無に
よりプログラミングを施すメタル配線4,6の接続部ご
とにパターン化されており、絶縁膜10は複数のプログ
ラミング用接続部を被うように広い面積にわたって形成
されている。
【0007】次に、本実施例でプログラムを施す方法を
説明する。メタル配線間を導通させてプログラムを施そ
うとするメモリ素子を選択し、図1(C)のように、そ
れらのメモリ素子にレーザ光を照射する。これによりポ
リシリコン層8と絶縁膜10が加熱されて絶縁膜10中
の不純物がポリシリコン層8中に固相拡散してポリシリ
コン層8が導電性をもち、メタル配線4,6間が導通し
てそのメモリ素子にプログラムが施される。図1の実施
例においては、ポリシリコン層8とメタル配線4,6の
下層に不純物を高濃度に含んだ絶縁膜10を形成しても
よい。
【0008】図2は図1の実施例の製造方法を示したも
のである。 (A)絶縁性の下地2上に通常の方法によりメタル配線
4,6を形成する。 (B)不純物を含まないポリシリコン層を全面に堆積し
、写真製版とエッチングにより接続の有無によりプログ
ラムを施すメタル配線の接続部にポリシリコン層8を残
す。 (C)不純物を高濃度に含んだ絶縁膜として例えばPS
G膜10をCVD法により堆積する。
【0009】図3は第2の実施例を表わしたものである
。図1の実施例と比べると、プログラムを施す際にレー
ザ光照射ではなく、通電加熱を行なうために、図1の実
施例の素子の絶縁膜10上に高低抗配線12が形成され
ている。高低抗配線12としては例えば不純物を適度に
含んだポリシリコン層を用いることができる。14は層
間絶縁膜、16,18は高抵抗配線12に通電するため
のメタル配線である。
【0010】図3では選択されたメモリ素子にプログラ
ムを施すために、選択されたメモリ素子の高抵抗配線1
2に電流を流す。高抵抗配線12が通電して発熱し、そ
の熱で絶縁膜10中の不純物がポリシリコン層8に固相
拡散してポリシリコン層8に導電性をもたせる。この場
合も絶縁膜10はポリシリコン層8とメタル配線4,6
の下側に形成されていてもよい。
【0011】図4(A)は第3の実施例を表わしたもの
であり、本発明をコンタクトROMに適用した例である
。図4(A)ではシリコン基板20に形成された半導体
素子の構成部分である拡散層22と、層間絶縁膜24を
介して形成されたメタル配線28との接続の有無により
プログラムを施すために、層間絶縁膜24のコンタクト
ホールにはポリシリコン層26が埋め込まれている。 ポリシリコン層26は下層部には不純物を含んでおらず
、上層部にN型又はP型の不純物を高濃度に含んでいる
【0012】図4(A)の実施例でプログラムを施すと
きは、同図(B)に示されるように選択されたコンタク
トにレーザ光を照射する。これによりポリシリコン層2
6の上層の不純物がポリシリコン層26全体に拡散して
導電性ポリシリコン層26aとなり、拡散層22とメタ
ル配線28を導通させる。
【0013】図5に図4の実施例の製造方法を説明する
。 (A)通常の製造工程によりシリコン基板20に拡散層
22を含む半導体素子を形成し、シリコン基板20上に
層間絶縁膜24を形成し、写真製版とエッチングにより
コンタクトホール30を形成する。 (B)不純物を含んでいないポリシリコン層を全面に堆
積し、コンタクトホール内にのみポリシリコン層を残す
ようにエッチバックを施してポリシリコン層26をコン
タクトホールに埋め込む。 (C)イオン注入法を用いてポリシリコン層26の表面
付近のみが高濃度になり、拡散層22との界面付近には
不純物が達しないようなエネルギー、例えば30KeV
でリンなどの不純物を高濃度、例えば1×1016/c
m2程度に注入する。この場合、ポリシリコン層26に
注入する不純物は、拡散層22の不純物と同一導電型の
ものとする。その後、層間絶縁膜24上にメタル層を堆
積し、写真製版とエッチングでパターン化を施してメタ
ル配線を形成すれば、図4の実施例が得られる。
【0014】図6(A)は第4の実施例を表わしたもの
であり、コンタクトROMにレーザ光照射ではなく通電
発熱によりプログラムを施す実施例である。基板20の
拡散層22上に層間絶縁膜24のコンタクトホール中に
、上層に高濃度の不純物が導入されたポリシリコン層2
6が埋め込まれている点は図4(A)の実施例と同じで
ある。ポリシリコン層26上には図3の実施例と同じく
高抵抗配線12が形成されている。高抵抗配線12には
層間絶縁膜14のコンタクトホールを通してメタル配線
16と18間で電流が流される。
【0015】図6ではプログラムを施すメモリセルに、
同図(B)に示されるように、高抵抗配線12に電流を
流して発熱させ、ポリシリコン層26の上層の不純物を
ポリシリコン層26の全体に拡散させて導電性ポリシリ
コン層26aとし、拡散層22とメタル配線16,18
とを導通させる。図4又は図6の実施例では、コンタク
トにより接続される下層の拡散層22を例えばポリシリ
コン配線など他の部材で置き換えてもよい。
【0016】
【発明の効果】本発明では導通させてプログラムを施そ
うとする部分でポリシリコン層に不純物を拡散させるか
させないかによりプログラムを施すようにしたので、例
えばFAMOSを用いたEPLDと比較すれば、FAM
OSを製造する際の複雑な製造工程と長い製造工期、そ
れに高い製造コストを不要にする。また、FAMOSを
使った場合のメモリ電荷の抜けによる保持特性上の問題
もなくなり、信頼性が高くなる。
【0017】本発明をマスクROMに適用した場合には
、従来のようにイオン注入を用いてデプレッショントラ
ンジスタ又はコアトランジスタを形成し、トランジスタ
のしきい値を二値データの「1」と「0」に対応させて
2種類に変化させる場合にはカスタムマスクが1枚必要
であるが、本発明ではマスクは必要ではない。従来では
ユーザーからカスタムコードを受注した後、製造に3〜
10日が必要となり納期が長くなっていたが、本発明を
適用すればイオン注入によるプログラミングよりも後工
程でプログラムが施されるため、納期を格段に短縮する
ことができる。例えば、イオン注入によるコアROMで
は、カスタムマスクの製作に3〜4日、及びコア注入、
コンタクト形成、メタル配線形成及びパッド形成に4〜
7日が必要であるのに対し、本発明ではレーザ光を照射
するにしても通電発熱させるにしても1日あればプログ
ラムすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す図であり、(A)は断面図、(
B)は平面図、(C)はプログミング動作を示す断面図
である。
【図2】図1の実施例の製造方法を示す工程断面図であ
る。
【図3】第2の実施例を示す断面図である。
【図4】第3の実施例を示す図であり、(A)は断面図
、(B)はプログラミング動作を示す断面図である。
【図5】図4の実施例の製造方法を示す断面図である。
【図6】第4の実施例を示す図であり、(A)は断面図
、(B)はプログラミング動作を示す断面図である。
【符号の説明】
4,6,28  メタル配線 8    ポリシリコン層 10    不純物を高濃度に含んだ絶縁膜12   
 高抵抗配線 22    拡散層 26    コンタクトホールに埋め込まれたポリシリ
コン層 30    コンタクトホール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  メタル配線間が不純物を含まないポリ
    シリコン層で接続されており、前記ポリシリコン層に接
    して不純物を高濃度に含んだ絶縁膜が形成されており、
    前記絶縁膜から前記ポリシリコン層に不純物を拡散させ
    るか拡散させないかによりプログラムを施すプログラム
    可能な半導体装置。
  2. 【請求項2】  半導体素子又は下層配線がその上に形
    成された層間絶縁膜のコンタクトホールに埋め込まれた
    ポリシリコン層を介して上層配線と接続しており、かつ
    前記ポリシリコン層は下層部には不純物を含んでおらず
    、上層部に高濃度の不純物を含んでおり、前記ポリシリ
    コン層の上層不純物をそのポリシリコン層全体に拡散さ
    せるか拡散させないかによりプログラムを施すプログラ
    ム可能な半導体装置。
  3. 【請求項3】  前記ポリシリコン層領域にレーザ光を
    選択的に照射することにより不純物を前記ポリシリコン
    層に固相拡散させて前記ポリシリコン層を導電性として
    プログラムを施す請求項1又は2に記載のプログラム可
    能な半導体装置。
  4. 【請求項4】  前記ポリシリコン層の近傍に高抵抗配
    線が形成されており、その高抵抗配線に電流を流して発
    熱させることにより不純物を前記ポリシリコン層に固相
    拡散させて前記ポリシリコン層を導電性としてプログラ
    ムを施す請求項1又は2に記載のプログラム可能な半導
    体装置。
JP3083413A 1991-03-22 1991-03-22 プログラム可能な半導体装置 Pending JPH04294577A (ja)

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JP (1) JPH04294577A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09232521A (ja) * 1996-02-28 1997-09-05 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2008526007A (ja) * 2004-12-27 2008-07-17 エス テ マイクロエレクトロニクス クロル 2 エス アー エス アンチフューズセル及びその製造方法

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