JPH0745792A - アンチヒューズとそれをプログラムする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プログラミング時間又は電圧を改善する。 【構成】 第１の電極（１６ｂ）、第２の電極（２６
ｂ）、及び第１及び第２の電極（１６ｂ，２６ｂ）の間
にあるアンチヒューズ層（２４）を持つアンチヒューズ
（１２）を説明した。第１の電極（１６ｂ）は第１の電
子の仕事関数を持つ第１の材料である。アンチヒューズ
層（２４）が第１の電極（１６ｂ）に隣接している。第
２の電極（２６ｂ）がアンチヒューズ層（２４）に隣接
していて、アンチヒューズ層（２４）に対し第１の電極
（１６ｂ）と向い合っている。第２の電極（２６ｂ）は
第２の電子の仕事関数を持つ第２の材料で構成される。
第２の電子の仕事関数は第１の電子の仕事関数とは実質
的に異なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は全般的に実質的に相異
なる電子の仕事関数を持つ電極で構成されたアンチヒュ
ーズに関する。

【０００２】

【従来の技術及び課題】従来、この分野では、アンチヒ
ューズ・メモリ・セルは、ＰＮ接合ダイオードの様な減
結合素子と、アンチヒューズ素子とを導通阻止素子と電
気的に直列接続して構成されるのが普通である。メモリ
・セルがビット線とワード線の間に接続される。最初、
アンチヒューズは非導電状態にある。メモリ・セルをプ
ログラムするには、その両端に選択的に電圧を印加して
アンチヒューズを作動し、その後、アンチヒューズを高
導電状態になる様にする。

【０００３】従来のアンチヒューズ素子又はアンチヒュ
ーズは、誘電体の降伏電圧を越える電圧が印加された
時、非可逆的に高導電状態にその導電度を変えることの
できる様な最初は誘電体であるアンチヒューズ材料を用
いている。従来、このアンチヒューズ材料が２つの電極
の間に介在配置されることがある。従来の典形では、下
側電極は強くドープしたｎ型結晶又は多結晶シリコンで
ある。更に、上側電極はポリシリコン、ドープされたポ
リシリコン、アルミニウム、又はチタンとタングステン
の合金であるのが典形的である。

【０００４】

【課題を解決する為の手段及び作用】この発明が、実質
的に相異なる電子の仕事関数を持つ電極を使うことによ
り、アンチヒューズ・メモリ・セルのプログラミング時
間並びに／又はプログラミング電圧に有利な影響を与え
ることができると云うことを認識したのは最初である。
アンチヒューズは、下側電極に加えられる電圧に対し、
上側電極に正の電圧をかけることによってプログラムす
ることが好ましい。強くドープされたｎ型シリコンの下
側電極を持つ従来のアンチヒューズは、アルミニウム、
チタン−タングステン又はｎ型シリコンの上側電極を、
アルミニウムより一層低い仕事関数を持つ材料に置換え
ることによって、プログラミング時間並びに／又は電圧
の点で改善することができる。従来のアンチヒューズは
略同じ様な仕事関数を持つ２つの電極を持っていたが、
実施例のアンチヒューズでは、上側電極の電子の仕事関
数は、下側電極のそれよりも実質的に小さい。

【０００５】同じ又はそれ以上の仕事関数の差を達成す
る為にこの他の多くの代案がある。例えば、金属のリス
トは、５．０eV又はそれ以上の仕事関数を持つもの（即
ち、高仕事関数の材料）、４．３及び５eVの間の仕事関
数を持つもの（即ち、中仕事関数の材料）及び４．３eV
又はそれ未満の仕事関数を持つもの（即ち、低仕事関数
の材料）の３つの群に分けることができる。その場合、
この発明のアンチヒューズは、例えば、高い仕事関数を
持つ材料を下側電極に選び、低い又は中位の仕事関数を
持つ材料を上側電極に選ぶことによって実現することが
できる。この発明のアンチヒューズは、例えば、中位の
仕事関数の材料を下側電極に選び、高い仕事関数の材料
を上側電極によることによっても実現することができ
る。この様に分けることは、この発明を例示するのに役
立つが、この発明の考えが、プログラミング電圧を助け
る組込みのバイアスを生ずる様な仕事関数の差を電極の
間に単に作ることであることは、当業者に容易に明らか
であろう。その為、任意の分類の中からの異なる材料
は、その仕事関数の差が実質的（即ち、約０．５eVより
大きく）ならば、上側及び下側の両方の電極として選ぶ
ことができるし、プログラミング電圧の極性を反転し
て、所望の仕事関数の差を逆転することができるし、或
いは電極の間に実質的な仕事関数の差を設定する為に、
任意の数の合金及び／又は材料を使うことができる。

【０００６】本質的には、アンチヒューズの上側及び下
側電極の仕事関数が実質的に異なる様に選ぶことによっ
て、アンチヒューズのプログラミング時間並びに／又は
電圧を減少することができる様にする組込みの電位を設
定することを認識したのは、この発明が最初である。

【０００７】

【実施例】図面全体にわたり、特に断らない限り、同じ
参照数字及び記号を用いている。図１は、アンチヒュー
ズ・メモリ・セルの３層を簡略にした部分的な断面図で
示している。３層は第１の電極１６ａ又は１６ｂ、第２
の電極２６ａ又は２６ｂ、及び両者の間に介在配置され
たアンチヒューズ層２４で構成される。従来のアンチヒ
ューズでも、好ましい実施例のアンチヒューズでも、同
じ構造を使うことができる。何れの場合も、アンチヒュ
ーズをプログラムするには、アンチヒューズ層２４の両
側で層２６及び層１６に電圧を印加する。アンチヒュー
ズの誘電体降伏電圧を越えるこの電圧が、アンチヒュー
ズ層２４を非可逆的に高導電状態に変える。

【０００８】更に図１について説明すると、従来のアン
チヒューズは、半導体基板（図に示していない）をイオ
ンの打込み、拡散又はその他の方法でドープすることに
よって、第１の電極１６ａを形成することにより、この
基板上に製造するのが典形的であった。この代わりに化
学反応気相成長（ＣＶＤ）により、エピタキシャル沈積
により、又は従来周知の別の沈積方法によって、第１の
電極１６ａ又は１６ｂを基板の上にデポジットすること
ができる。第１の電極１６ａを適用するのに用いられた
製造方法に見合って、イオン打込み、拡散又はその他の
方法の前に、基板をマスクし、又はデポジットされた材
料をマスクしてパターンぎめすることにより、電極がパ
ターンぎめされる。こう云う方法は全て周知であり、こ
れらの方法に対応する好ましい方法も周知である。第１
の電極は強くドープされたｎ型シリコンである。その
時、アンチヒューズ層２４は、基板の上に誘電体層をデ
ポジットする周知の方法を用いてデポジットされる。化
学反応気相成長（ＣＶＤ）が典形的な方法である。その
後、典形的にはアンチヒューズ層２４は、フォトマスク
層をデポジットし、フォトマスク層の上の選ばれたパタ
ーンを露出し、露出された部分だけ又は露出されなかっ
た部分だけが残る様にフォトマスク層を反応させ、アン
チヒューズ層２４の露出部分を除去する反応薬剤を用い
てエッチングし、別の反応薬剤を用いてフォトマスク層
のストリッピングを行なうと云う様な周知のパターン及
びエッチ方法を使って、パターンぎめするのが典形的で
ある。最後は、その次に、典形的には強くドープされた
ｎ型シリコンの化学反応気相成長により、第２の電極２
６ａを形成するのが典形的である。次に、アンチヒュー
ズ層２４について述べたのと同様な方法で、第２の電極
をパターンぎめする。好ましい実施例のアンチヒューズ
は、上に述べたのと同様な方法を用いて製造されるが、
電極１６ｂ及び２６ｂに選ばれる材料は、これから述べ
る様に、プログラミング速度並びに／又は電圧が一層小
さくなる様に選ばれる。

【０００９】次に図２ａ−２ｄを参照して、従来のアン
チヒューズ１０及び好ましい実施例のアンチヒューズ１
２のプログラミングを図１と共に説明する。図２ａ−２
ｄは、固体のエネルギバンド・モデルを用いたアンチヒ
ューズのプログラミングを示す。このモデルは多くの教
科書に説明されているが、一般的にこのモデルは、電子
が占めることのできない或る許容エネルギについて述べ
ている。半導体は最大及び最小エネルギによって区切ら
れた許容エネルギバンドを特徴としている。隣合ったバ
ンドの間の隔たりが禁止エネルギ・ギャップと呼ばれて
いる。この明細書では、３種類の材料のモデルを考え
る。最初に、何れもその外側の殻に１つの価電子を持つ
Ｎ個の原子で構成されたアルカリ金属を考える。原子を
接近させると、このエネルギ・レベルからエネルギバン
ドが形成される。一番簡単な場合、１つのエネルギ・レ
ベルを高々２個の電子（反対のスピンを持つ）しか占め
ることができないと云うパウリの排他律により、このバ
ンドは２Ｎ個の電子に対する場所を持っている。この
時、利用し得るＮ個の電子がエネルギバンドの下半分を
埋め、埋められた状態のすぐ上には空の状態がある。バ
ンドの埋められた部分の頂部に近い電子は、印加された
電界から少量のエネルギを受取って、こう云う空の状態
へ移動することが容易にできる。その為、それらの電子
は殆ど自由電子の様に振舞い、外部から印加された電界
により、材料の中を輸送することができる。一般的に、
金属は、今述べた場合と同様な部分的に埋められたエネ
ルギバンドを特徴としている。その為、金属は高導電で
ある。

【００１０】低い温度で価電子が許容エネルギバンドを
完全に埋め、この埋められたバンドと次に高いバンドの
間にエネルギ・ギャップが存在する様な材料では、全く
違う電気的な挙動が起こる。即ち、一番低い空のエネル
ギ状態は、一番高い埋められた状態からエネルギ・ギャ
ップＥ_g だけ隔たっている。絶縁材料では、Ｅ_g が一般
的に５電子ボルトより大きく、典形的な熱又は電界エネ
ルギよりずっと大きい。こゝで考えている理想化では、
空の許容状態に近い電子が無く、従って、外部から印加
された電界から小さなエネルギを受取る様な電子が利用
できない。この場合、どの電子も電流を運ぶことができ
ない。従って、この場合、材料は絶縁体である。

【００１１】半導体は絶縁体と似たバンド構造を持って
いる。この両者の分類の違いは、禁止エネルギ・ギャッ
プの大きさと、半導体に導電度を高める様な不純物を添
加することによって、空に近いバンドのポピュレーショ
ンを増やすことができることである。半導体では、絶対
温度ゼロで埋められる一番高いバンドを一番低い空のバ
ンドから隔てゝいるエネルギ・ギャップは、典形的には
１eV程度である。不純物のない又は真性半導体では、隔
離された原子の価電子であった電子によって、一番上の
埋められたバンドのポピュレーションが生まれている。
このバンドが価電子帯と呼ばれる。

【００１２】絶対ゼロより高い任意の温度では、価電子
帯は全部埋められていない。これは、少数の電子は、禁
止ギャップを越えて、次の許容帯へ励起されるくらいの
熱エネルギを持っているからである。エネルギ・ギャッ
プが更に小さいか、並びに／又は温度が更に高い場合、
一層多くの数の電子がバンドの間を飛び越すことができ
る。上側バンドにある電子は少量のエネルギを獲得する
のが容易であり、印加された電界に応答して電流を発生
することができる。このバンドのポピュレーションを作
る電子が電気の導体であるので、このバンドが導電帯と
呼ばれる。こう云うモデルでは、３つのエネルギ・レベ
ルがある。Ｅ_c は導電帯のエネルギ・レベルである。Ｅ
_v は価電子帯のエネルギ・レベルである。Ｅ_f はフェル
ミ・レベルと呼ばれる。こゝで説明に用いるもう１つの
エネルギ・レベルは、真空エネルギ又は自由電子エネル
ギ・レベルである。これは、電子がそれに関連する原子
の結合から解放される時のエネルギ量である。金属では
材料の定数ｑφ_m が電子の仕事関数として知られてお
り、これは電子をそのフェルミ・レベルから真空エネル
ギにするのに要するエネルギ量である。半導体では表式
ｑ（χ＋Ｖ_n ）がこの仕事関数、即ち、電子をフェルミ
・レベルから真空エネルギにする為のエネルギ量であ
る。χ項がフェルミ・レベルと導電帯Ｅ_c の間のエネル
ギ差を表わし、Ｖ _n 項は導電帯Ｅ_c と真空エネルギの間
の差を表わす。

【００１３】フェルミ・レベルは基準エネルギである。
フェルミ・エネルギでは、その状態が電子で埋められる
確率は５０％である。熱平衡にある任意の２つの系は同
じフェルミ・レベルを持つことを証明することができ
る。ドープされていない、即ち真性の半導体では、フェ
ルミ・レベルはＥ_v 及びＥ_c の間の大体真ん中にある。
即ち、それは禁止区域の中で、価電子帯の最大エネルギ
と導電帯の最小エネルギの間の半分の所にある。金属は
価電子帯及び導電帯によって特徴づけられないが、その
フェルミ・レベル及び真空エネルギに対する関係によっ
て特徴づけられる。真性の半導体をドープすることによ
り、Ｅ_f を導電帯のレベル及び価電子帯のレベルに対し
て動かすことができる。このドーピングは２種類の不純
物の内の一方によって行なうことができる。例えば、４
個の価電子を持つ１個のシリコン原子を燐の様なＶ属の
不純物原子（５個の価電子を持つ）に置換えると、不純
物原子からの４個の価電子がこの置換された不純物原子
と隣接するシリコン原子の間の結合の手を埋める。然
し、５番目の電子はその近くのものと共有結合しない。
それは原子核にある余分の正の電荷によって不純物原子
と弱く結合するだけである。この弱い結合を破って、５
番目の電子が結晶の中を漂動し、電気伝導に貢献する様
にするには、少量のエネルギしか必要としない。こう云
う置換のＶ属不純物がシリコンに電子を与えるので、そ
れらはドナーとして知られている。ドナー・ドーピング
はｎ形ドーピングとも呼ばれる。この代わりに、硼素の
様な３個の価電子を持つ III属の不純物原子で格子内の
シリコン原子に置換える時、ｐ形ドーピングが行なわれ
る。３個の電子がシリコンの４つの共有結合の内の３つ
を埋め、１つの結合の手を開いたまゝにする。近くの結
合から別の電子が移動してきてこの開いた結合を埋める
と、開いている結合が移動する。開いている結合の移動
が正の電荷を運び、この結果ホール伝導と呼ばれる機構
になる。ドナー原子の場合は、導電過程を開始するには
少量のエネルギしか必要でなかったのと同じく、価電子
帯から電子を３価の不純物によって作られた開いている
結合に励起するには、少量のエネルギしか必要としな
い。この不純物が、電子を容易に受取る開いている結合
に通ずるので、アクセプタ不純物と呼ばれる。

【００１４】図２ａ−２ｄの内、図２ａ及び２ｃがプロ
グラミングする前の従来のアンチヒューズ１０を示す。
従来のアンチヒューズ１０は第１の電極１６ａ及び第２
の電極２６ａを持つ。絶縁体２４がその間にある。絶縁
体２４は大きな禁止エネルギ・ギャップを持っている。
典形的には従来の両方の電極１６ａ及び２６ａがｎ形に
ドープされたポリシリコンである。その為、フェルミ・
レベルは、価電子帯よりも導電帯に一層接近している。
典形的には、層２４は二酸化シリコン又は窒化シリコン
である。図２ａは熱平衡にある系を示す。この為、フェ
ルミ・レベルは、３つの素子又は３層の全体に亘って平
坦である。２つの電極１６ａ，２６ａの間に電圧が印加
されない時、この状態が存在する。

【００１５】図２ｃには、電極１６ａ，２６ａの間に電
圧Ｖを印加した同じ従来のアンチヒューズ１０が示され
ている。この電圧は図示の様に、第１の電極１６ａ及び
第２の電極２６ａのフェルミ・レベルのエネルギの間の
電圧Ｖの差となる。この電圧を有効にアンチヒューズ層
２４に印加する為には、その前に上側電極又は第２の電
極２６ａは反転状態にバイアスしなければならない。反
転は、電子が優性（ｎ形）からホールが優性（ｐ形）へ
と云う様に、半導体に於ける多数担体の局部的な逆転の
ことである。プログラミング手順で誘電体の両端に電圧
を積成する為には、この反転が必要である。典形的に
は、半導体が反転状態に達するのに必要な電圧は約１．
５ボルトであり、従って電極１６ａ，２６ａの間にＶ＝
１８ボルトのプログラミング電圧が印加される典形的な
系では、実際にはヒューズの両端には電圧Ｖ_fuseとして
１６．５ボルトしか印加されない。所定の電圧Ｖに対
し、この結果、アンチヒューズ層２４をプログラムする
時間が長くなる。

【００１６】こゝで述べた固体のエネルギバンド・モデ
ル及び簡単な説明で、図２ａ−２ｄは前に述べたアンチ
ヒューズ層１６ａ又は１６ｂ，２４及び２６ａ又は２６
ｂの３つの層の電位を例示している。半導体の層１６
ａ，１６ｂ，２６ａは、その価電子帯の上側エネルギＥ
_v 、その導電帯の下側エネルギＥ_c 及びそのフェルミ・
レベルのエネルギＥ_f を示すグラフで表わされている。
こゝで説明する実施例では、半導体層はｎ形ポリシリコ
ンであることが好ましく、その為、そのフェルミ・エネ
ルギ・レベルはその導電帯のエネルギＥ_c に極く近い所
にあり、従って、電子をその材料の導電帯に励起するに
は少量のエネルギしか必要としない。半導体材料の
Ｅ_c ，Ｅ_v 及び真空エネルギＥ_o の間の関係は既に知ら
れている。フェルミ・レベルＥ_f の相対的な位置は、熱
エネルギ又は電界から加えられたエネルギの様な外部条
件の関数である。金属層、今の例では具体的に２６ｂが
そうであるが、そのフェルミ・レベルＥ_f のグラフ表示
によって説明する。このレベルは真空エネルギＥ_o と既
知の関係を持っている。絶縁層２４は、第１及び第２の
電極１６ａ又は１６ｂと、２６ａ又は２６ｂの間に介在
配置された平行四辺形となって現われる。この平行四辺
形の垂直の辺が、絶縁層２４と第１及び第２の電極の間
の物理的な境界を表わす。平行四辺形の垂直でない辺
は、２つの電極の間に形成されたポテンシャル・エネル
ギ障壁の上側及び下側のエネルギ・レベルを表わす。図
２ａ−２ｄに示した全ての状態は、アンチヒューズ１０
又は１２のプログラムされていない状態に関係する。

【００１７】図２ａ−２ｄの内、図２ｂ及び２ｄは、プ
ログラミングする前の好ましい実施例のポテンシャル・
エネルギバンドの線図を示す。図２ｂでは、好ましい実
施例のアンチヒューズ１２が、第１及び第２の電極１６
ｂ，２６ｂの間に電圧が印加されていない熱平衡にある
時の状態が示されている。然し、この場合、上側又は第
２の電極２６ｂのフェルミ・レベルがアンチヒューズ層
２４のエネルギ・レベルの一番上に一層接近しているこ
とに注意されたい。アンチヒューズ層２４は典形的には
良好な絶縁体であり、従って、この一番上のエネルギ・
レベルは実質的に真空エネルギ・レベルに等しい。熱平
衡では、フェルミ・レベルは３つのレベルに亘って平坦
なバンド状態でなければならない。この為、アンチヒュ
ーズ層２４に組込みの電位Ｖ_biが誘起される。この組込
みの電位は、第１及び第２の電極１６ｂ，２６ｂの間に
印加電圧がなくても存在する。

【００１８】図２ｄには、電圧Ｖを印加した時の好まし
い実施例のアンチヒューズ１２が示されている。この場
合、第２の電極又は上側電極２６ｂが金属であるから、
上側電極２６ｂを反転状態に駆動する為に電圧が費され
ることはない。これは、上側電極がポリシリコン層であ
った従来の場合に比べて利点である。更に、組込み電位
Ｖ_biが電圧Ｖと協働して、アンチヒューズ層２４の両端
の実効電圧を増加する。金属を上側電極２６ａとして使
うことは従来も知られていたが、アンチヒューズの両端
に真性電圧Ｖ_biを誘起するのに仕事関数の小さい金属を
使うことを認識したのは、この発明が最初である。

【００１９】図３の好ましい実施例では、図１に示して
あるのと共通の素子には同じ参照数字を用いている。特
に、実質的に相異なる電子の仕事関数を持つ電極を用い
たアンチヒューズ装置１２の一部分が示されている。装
置１２は基板１４、導電層１６、絶縁層１８及びアンチ
ヒューズ層２４を有する。更に装置１２はワード線２６
及びビット線２８を持ち、これらは実質的に相異なる電
子の仕事関数を持つアンチヒューズ電極を構成する。実
質的に相異なる電子の仕事関数を持つアンチヒューズの
電極を使うことにより、所定のプログラミング電圧に対
し、従来のアンチヒューズの場合よりも一層大きな電位
がアンチヒューズ層２４の両端に印加される。この一層
大きい電位の為、従来のアンチヒューズの場合に必要で
あったよりも一層小さいプログラミング電圧を使うこと
が可能になる。その代わりに、プログラミング電圧が従
来と変わらないまゝであれば、必要なプログラミング時
間が一層短くなる。その差は、実質的に相異なる仕事関
数を持つアンチヒューズ電極を使うことに伴う組込みの
接合電位によるものである。この発明の考えは、アンチ
ヒューズ層２４の両端に電圧が有効に印加される為に
は、その前に半導体の一方の電極を反転状態にバイアス
しなければならない従来の半導体−アンチヒューズ−半
導体構造に比べて、最大の利点を達成する。この反転電
圧は典形的には１ボルトより大きく、印加されたプログ
ラミング電圧の有効性をかなり減ずる。

【００２０】電子の仕事関数の差を達成する別の例をこ
れから説明する。例えば金属のリストは５．０ボルト又
はそれより大きい仕事関数を持つもの（即ち、高仕事関
数の材料）４．３及び５ボルトの間の仕事関数を持つも
の（即ち、中位の仕事関数の材料）及び４．３ボルト又
はそれ未満の仕事関数を持つもの（即ち、低仕事関数の
材料）の３つの群に分けることができる。低仕事関数の
材料の例が、ＣＲＣハンドブック・オブ・フィジックス
・アンド・ケミストリ，第７２版の１２−９７乃至１２
−９８に列記されており、Ａｌ，Ｍｇ，Ｇａ，Ｃａ，Ｐ
ｂ，Ｍｎ，Ｖ，Ｚｎ及びｎ形にドープされたＳｉを含
む。同じ文献に中位の仕事関数の材料の例が列記されて
おり、Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＮ，ＴｉＷ，Ｃｕ，Ｓｂ，Ｆｅ，
Ｓｎ，Ｈｇ，Ｃｒ，Ａｇ及びドープされていないＳｉを
含む。この他の中位の仕事関数の材料も、アプライド・
フィジックスＡの１９８６年６月版のブッチャー他の論
文「遷移金属珪化物の仕事関数及び障壁の高さ」に記載
されており、金属珪化物としてＴｉＳｉ₂ ，ＶＳｉ₂ ，
ＣｒＳｉ₂ ，ＣｏＳｉ₂ ，Ｎｉ₂ Ｓｉ，ＭｏＳｉ₂ ，Ｗ
Ｓｉ₂ ，ＯｓＳｉ_1.8 ，ＩｒＳｉ₃ ，ＰｔＳｉを含む。
前掲ＣＲＣハンドブックに列記された高仕事関数の材料
の例としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｕ及びｐ形
にドープされたＳｉが含まれる。もう１つの高仕事関数
の材料は、ハイ・テンペレチャー・サイエンス誌１９９
０年１０月−１２月号所載のウォール他の論文「タング
ステン−イリジウム合金の高温電子放出及び蒸発」に記
載されたＴ−Ｉｒである。更に別の高仕事関数の材料
は、前掲ブッチャー他に列記された金属珪化物Ｐｄ₂ Ｓ
ｉ，ＩｒＳｉ及びＰｔ₂ Ｓｉである。そこでこの発明の
アンチヒューズは、例えば、下側電極に高仕事関数の材
料を選び、上側電極に低又は中位の仕事関数の材料を選
ぶことによって実現することができる。この発明のアン
チヒューズは、例えば、側電極に中位の仕事関数の材料
を選び、上側電極に高仕事関数の材料を選ぶことによっ
ても構成することができる。この様な分け方はこの発明
を例示するのに役立つものであるが、当業者であれば、
この発明の考えが、単に、プログラミング電圧の助けと
なる組込みバイアスを生ずる様な仕事関数の差を電極の
間に作ることであることが容易に理解されよう。その
為、この様な任意の分類からの異なる材料も、その仕事
関数の差が実質的であれば、上側及び下側電極の両方と
して選ぶことができ、プログラミング電圧の極性を反転
して、所望の仕事関数の差を逆転することができ、又は
任意の数の合金又は材料を使って、電極の間に実質的な
仕事関数の差を設定することができる。

【００２１】この発明の考えでは、以上説明した実施例
以外の実施例も含まれることを承知されたい。この発明
の範囲を考えるに当たっては、用いられた用語はそれに
限るものではないと理解されたい。

【００２２】この発明を実施例について説明したが、こ
の説明はこの発明を制約する意図のものではない。以上
の説明から、当業者には、この発明の実施例の種々の変
更及び組合せ並びにその他の実施例が容易に考えられよ
う。従って、特許請求の範囲は、この様な変更を全て包
括するものであることを承知されたい。

【００２３】この発明は以上の説明に関連して、更に下
記の実施態様を有する。 （１）第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料で構成さ
れた第１の電極と、該第１の電極に隣接するアンチヒュ
ーズ層と、前記第１の電子の仕事関数とは実質的に異な
る第２の電子の仕事関数を持つ第２の材料で構成されて
いて、前記アンチヒューズ層に隣接し且つ該アンチヒュ
ーズ層に対して前記第１の電極と向い合っている第２の
電極とを有するアンチヒューズ。

【００２４】（２）（１）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第１の材料が、Ｗ−Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，
Ｃｏ，Ａｕ，Ｐｄ₂ Ｓｉ，ＩｒＳｉ，Ｐｔ₂ Ｓｉ，ｐ形
にドープされたＳｉ及びその組合せからなる群から選ば
れているアンチヒューズ。

【００２５】（３）（２）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第２の材料が、Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＮ，ＴｉＷ，Ｃ
ｕ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｈｇ，Ｃｒ，Ａｇ，ＴｉＳ
ｉ₂ ，ＶＳｉ₂ ，ＣｒＳｉ₂ ，ＣｏＳｉ₂ ，Ｎｉ₂ Ｓ
ｉ，ＭｏＳｉ₂ ，ＷＳｉ₂ ，ＯｓＳｉ_1.8 ，ＩｒＳ
ｉ₃ ，ＰｔＳｉ，ドープされていないＳｉ及びその組合
せからなる群から選ばれているアンチヒューズ。

【００２６】（４）（２）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第２の材料が、Ａｌ，Ｍｇ，Ｇａ，Ｃａ，Ｐ
ｂ，Ｍｎ，Ｖ，Ｚｎ，ｎ形にドープされたＳｉ及びその
組合せからなる群から選ばれるアンチヒューズ。

【００２７】（５）（１）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第１の材料が、Ａｌ，Ｍｇ，Ｇａ，Ｃａ，Ｐ
ｂ，Ｍｎ，Ｖ，Ｚｎ，ｎ形にドープされたＳｉ及びその
組合せからなる群から選ばれるアンチヒューズ。

【００２８】（６）（５）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第２の材料が、Ｗ−Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｎｉ，
Ｃｏ，Ａｕ，Ｐｄ₂ Ｓｉ，ＩｒＳｉ，Ｐｔ₂ Ｓｉ，ｐ形
にドープされたＳｉ及びその組合せからなる群から選ば
れるアンチヒューズ。

【００２９】（７）（５）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第２の材料が、Ｗ，Ｍｏ，ＴｉＮ，ＴｉＷ，Ｃ
ｕ，Ｓｂ，Ｆｅ，Ｓｎ，Ｈｇ，Ｃｒ，Ａｇ，ＴｉＳ
ｉ₂ ，ＶＳｉ₂ ，ＣｒＳｉ₂ ，ＣｏＳｉ₂ ，Ｎｉ₂ Ｓ
ｉ，ＭｏＳｉ₂ ，ＷＳｉ₂ ，ＯｓＳｉ_1.8 ，ＩｒＳ
ｉ₃ ，ＰｔＳｉ，ドープされていないＳｉ及びその組合
せからなる群から選ばれるアンチヒューズ。

【００３０】（８）（１）項に記載したアンチヒューズ
に於て、第１の電子の仕事関数が少なくとも０．５eVだ
け前記第２の電子の仕事関数とは異なるアンチヒュー
ズ。

【００３１】（９）（１）項に記載したアンチヒューズ
に於て、前記アンチヒューズ層が、酸化物、窒化物、酸
化物／窒化物及び非晶質シリコンからなる群から選ばれ
るアンチヒューズ。

【００３２】（１０）アンチヒューズをプログラムする
方法に於て、第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料で
構成された第１の電極を設け、該第１の電極に隣接して
アンチヒューズ層を設け、前記第１の電子の仕事関数よ
りも実質的に小さい第２の電子の仕事関数を持つ第２の
材料で構成され、前記アンチヒューズ層に隣接すると共
に該アンチヒューズ層に対して前記第１の電極と向い合
う第２の電極を設け、前記アンチヒューズ層を非可逆的
に高導電状態にするのに十分な大きさ及び持続時間を持
つ、前記第２の電極に対して正の電圧を前記第１の電極
に印加する工程を含む方法。

【００３３】（１１）（１０）項に記載した方法に於
て、第１の電極がｎ形にドープされたポリシリコンであ
る方法。

【００３４】（１２）（１１）項に記載した方法に於
て、第２の電極がマグネシウムである方法。

【００３５】（１３）（１２）項に記載した方法に於
て、アンチヒューズ層が酸化物／窒化物である方法。

【００３６】（１４）アンチヒューズをプログラムする
方法に於て、第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料で
構成された第１の電極を設け、該第１の電極に隣接して
アンチヒューズ層を設け、前記第１の電子の仕事関数よ
りも実質的に大きい第２の電子の仕事関数を持つ第２の
材料で構成され、前記アンチヒューズ層に隣接している
と共に該アンチヒューズ層に対して前記第１の電極と向
い合った第２の電極を設け、前記アンチヒューズ層を非
可逆的に高導電状態にするのに十分な大きさ及び持続時
間を持つ、第２の電極に対して負の電圧を第１の電極に
印加する工程を含む方法。

【００３７】（１５）第１の電極（１６ｂ）、第２の電
極（２６ｂ）、及び第１及び第２の電極（１６ｂ，２６
ｂ）の間にあるアンチヒューズ層（２４）を持つアンチ
ヒューズ（１２）を説明した。第１の電極（１６ｂ）は
第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料である。アンチ
ヒューズ層（２４）が第１の電極（１６ｂ）に隣接して
いる。第２の電極（２６ｂ）がアンチヒューズ層（２
４）に隣接していて、アンチヒューズ層（２４）に対し
第１の電極（１６ｂ）と向い合っている。第２の電極
（２６ｂ）は第２の電子の仕事関数を持つ第２の材料で
構成される。第２の電子の仕事関数は第１の電子の仕事
関数とは実質的に異なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極並びにその間に介在配置されたアンチヒュ
ーズ材料を示すアンチヒューズの簡略部分断面図。

【図２】従来並びにこの発明の好ましい実施例のアンチ
ヒューズの両方に対し、バイアスを印加した状態及び印
加しない状態に於ける図１に示した構造のプログラミン
グ前のポテンシャル・エネルギバンド線図。

【図３】アンチヒューズの更に詳しい横断面図。

【符号の説明】

１６ｂ 第１の電極 ２４ アンチヒューズ ２６ｂ 第２の電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料
   で構成された第１の電極と、該第１の電極に隣接するア
   ンチヒューズ層と、前記第１の電子の仕事関数とは実質
   的に異なる第２の電子の仕事関数を持つ第２の材料で構
   成されていて、前記アンチヒューズ層に隣接し且つ該ア
   ンチヒューズ層に対して前記第１の電極と向い合ってい
   る第２の電極とを有するアンチヒューズ。
2. 【請求項２】 アンチヒューズをプログラムする方法に
   於て、第１の電子の仕事関数を持つ第１の材料で構成さ
   れた第１の電極を設け、該第１の電極に隣接してアンチ
   ヒューズ層を設け、前記第１の電子の仕事関数よりも実
   質的に小さい第２の電子の仕事関数を持つ第２の材料で
   構成され、前記アンチヒューズ層に隣接すると共に該ア
   ンチヒューズ層に対して前記第１の電極と向い合う第２
   の電極を設け、前記アンチヒューズ層を非可逆的に高導
   電状態にするのに十分な大きさ及び持続時間を持つ、前
   記第２の電極に対して正の電圧を前記第１の電極に印加
   する工程を含む方法。