JPH1117018A - フューズ装置および半導体記憶装置 - Google Patents

フューズ装置および半導体記憶装置

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JPH1117018A
JPH1117018A JP9172256A JP17225697A JPH1117018A JP H1117018 A JPH1117018 A JP H1117018A JP 9172256 A JP9172256 A JP 9172256A JP 17225697 A JP17225697 A JP 17225697A JP H1117018 A JPH1117018 A JP H1117018A
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JP
Japan
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fuse
common electrode
conductive layer
circuit
semiconductor
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Application number
JP9172256A
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English (en)
Inventor
Shinkou Suzuki
津幸 鈴木
Shinichi Miyatake
伸一 宮武
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の櫛状フューズパターンにあっては、フ
ューズのピッチおよび長さがプロセスおよびレーザーの
加工精度に依存しており、このパターンのままでは最小
占有面積に限界があり、チップ内で占める面積が比較的
大きいため、より占有面積の小さなフューズが望まれて
いた。 【解決手段】 複数のフューズを構成する導電層パター
ンを、1つの導電層からなり1本の共通電極を中心にそ
れぞれ外側に突出する枝を有するような形状とし、かつ
フューズ切断加工用の開口部は上記共通電極が中央に来
るような位置関係をもって形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路技
術さらには半導体チップ上に形成されるフューズのパタ
ーンに関し、例えば半導体記憶装置の冗長回路における
不良アドレスの設定に用いられるフューズに利用して有
効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイナミックRAM等の半導体メ
モリの冗長回路においては、不良アドレスの設定にフュ
ーズが使用されている。図6は従来のDRAMにおける
一般的な不良アドレス設定用フューズのパターン例を示
す。
【0003】同図において、櫛状のフューズパターンF
の歯の部分f1,f2,‥‥fnがポリシリコン等の導
電層で、また背の部分に当たる共通電極fcが歯の部分
とは異なる導電層で形成されているとともに、上記櫛状
パターンFと重なるように長方形の開口部OPが半導体
チップ表面を覆うパッシベーション膜に形成される。そ
して、この開口部OPより露出しているフューズパター
ンFの歯の部分f1,f2,‥‥fnを、レーザービー
ム等を用いて切断するか切断しないかで不良アドレスの
設定が行なわれる。なお、各フューズが切断されている
か切断されていないかを検出して、その状態に応じた信
号を出力する制御回路は、図6において符号CCで示さ
れているような個所に形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6に示すように、各
フューズ部f1,f2,‥‥fnが横一列に配置された
櫛状フューズパターンにあっては、フューズのピッチp
および長さlがプロセスおよびレーザーの加工精度に依
存しており、このパターンのままでは最小占有面積に限
界があり、チップ内で占める面積が比較的大きいため、
より占有面積の小さなフューズが望まれていた。また、
背の部分と歯の部分が異なる導電層により構成されてい
るため、合わせずれの分だけ長さlが長くなっていた。
【0005】この発明の目的は、複数のフューズを必要
とする半導体集積回路装置においてより占有面積の小さ
なフューズを構成可能な技術を提供することにある。
【0006】この発明の他の目的は、冗長回路を構成す
る不良アドレス設定回路の占有面積の小さな半導体記憶
装置を提供することにある。
【0007】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。
【0009】すなわち、複数のフューズを構成する導電
層パターンを、1つの導電層からなり1本の共通電極を
中心にそれぞれ外側に突出する枝を有するような形状と
し、かつフューズ切断加工用の開口部は上記共通電極が
中央に来るような位置関係をもって形成する。そして、
各フューズが切断されているか切断されていないかを検
出して、その状態に応じた信号を出力する回路は、上記
共通電極を挟んで上記枝の外側にそれぞれ配置するよう
にした。
【0010】上記した手段によれば、フューズ全体が1
つの導電層からなりかつフューズを構成する各枝部が共
通電極の両側に設けられているため、各枝部が共通電極
の一方の側に設けられている櫛状パターンに比べて、フ
ューズおよびそれを含む不良アドレス設定回路全体の占
有面積が少なくて済むようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。
【0012】図1は、本発明に係るフューズおよびその
周辺回路(例えば不良アドレス設定回路)の平面レイア
ウト構成の一例を示す。図において、符号Fで示されて
いるのは、複数のフューズを構成する導電層パターン
で、この実施例では1本の共通電極fcを中心にそれぞ
れ外側に突出する枝f11,f21;f12,f22;
‥‥f1n,f2nを有するような形状とされ、かつパ
ッシベーション膜に設けられるフューズ切断加工用の開
口部OPは上記共通電極fcが中央に来るように配置さ
れている。そして、各フューズ(枝f11,f21〜f
1n,f2n)が切断されているか切断されていないか
を検出して、その状態に応じた信号を出力する制御回路
CCは、上記共通電極fcを挟んで上記枝f11,f2
1〜f1n,f2nの外側にそれぞれ配置されている。
【0013】なお、図1においては、枝部f11,f2
1;f12,f22;‥‥f1n,f2nを共通電極f
cと直角の方向に突出させた場合を示したが、図2
(a)に示すように斜め方向に突出させるようにしても
よい。この場合、枝同士の間隔を図1の実施例のピッチ
pと同一、従って各枝部のピッチp’を図1実施例にお
けるピッチpよりも広くする(p’>p)のが望まし
い。これにより、図2(a)の実施例のフューズパター
ンは、図1の実施例のパターンに比べて横方向の長さは
長くなるが、縦方向の長さは短くすることができる。従
って、周辺回路のレイアウトに合わせて図1または図2
(a)のパターンを使い分けることによって無駄なスペ
ースをなくしチップ全体としての占有面積を低減させる
ことができる。さらに、図1のフューズパターンの変形
例として、図2(b)のように両側の枝部を互い違いに
突出させるようにしてもよい。
【0014】図3は、上記フューズ形成部のより具体的
な実施例として、開口部OPの周囲に切断時に融けて飛
散したフューズ材料による周辺回路構成素子への悪影響
を防止するためのガードリング領域を設けた場合の一実
施例を示す平面拡大説明図、図4は図3におけるA−A
線に沿った構造を示す断面図である。図3は図4におけ
るB−B線に沿った断面を示す。なお、図3において
は、図面が複雑になって見づらくなるのを回避するた
め、フューズFの枝部として2本ずつ示したが、発明の
実施に当たってはそれぞれ必要な本数の枝部が設けられ
る。
【0015】図3および図4において、1は単結晶シリ
コンのような半導体基板、2は半導体基板1の表面に形
成されたフィールド酸化膜、3は半導体基板上を覆うよ
うに形成された絶縁膜で、この絶縁膜3は図4では1つ
の膜のように示されているが、実際のデバイスでは酸化
シリコン膜や窒化シリコン膜、PSG膜その他半導体プ
ロセスで一般的に使用される複数の絶縁膜が積層された
ものとして構成される。そして、上記絶縁膜3に形成さ
れた開口部OPの底部にフューズFを構成する導電層が
露出している。この導電層は、特に制限されないが、こ
の実施例ではTiN(チタンナイトライド)により構成
されている。この実施例はDRAMに適用したものであ
り、TiN層は、図示しないメモリアレイ部においてα
線によるソフトエラーを防止すべくメモリセルの上方に
形成される保護層として形成されるものである。
【0016】図3および図4に示すように、ガードリン
グ領域は、上記開口部OPを囲むようにその周囲の絶縁
膜3内に形成されており、1層目のメタル層M1,2層
目のメタル層M2,3層目のメタル層M3およびメタル
層M1と半導体基板表面との間の絶縁膜に形成されたコ
ンタクトホールCONT内に充填された結合体としての
メタルと、メタル層M2とメタル層M1との間の絶縁膜
に形成されたスルーホールTH1内に充填されたメタル
と、メタル層M2とメタル層M3との間の絶縁膜に形成
されたスルーホールTH2内に充填されたメタルとによ
りガードリングが構成されている。なお、この実施例で
は、フューズFとスルーホールTH1とが交差するた
め、図3に示すように、スルーホールTH1は完全な環
状ではなくフューズFと交差する部位で途切れるように
形成されている。
【0017】上記フューズFの端部は、スルーホールT
H3にて3層目のメタル層からなる配線層4a,4b等
に接続されており、この配線層4a,4bの他端は図1
の制御回路CCに接続されている。また、特に制限され
ないが、この実施例では、半導体基板1の表面の上記ガ
ードリングに対応する位置にn型拡散層5が形成されて
おり、このn型拡散層5に上記コンタクトホールCON
T内のメタルが接触されているとともに、メタル層M
1,M2,M3のいずれかが電源電圧Vss(接地電
位)を供給する電源ラインに接続されることで、ガード
リングが基板電位の給電部として機能するように構成さ
れている。
【0018】また、上記実施例では、フューズをメモリ
アレイ部を覆う保護層と同一のチタンナイトライド層で
形成しているため、プロセスの工程数を増加させること
なくフューズを形成できるとともに、チタンナイトライ
ド層よりも下層に来るポリシリコン層等を用いてフュー
ズを形成する場合に比べて、3層目のメタル層からなる
配線層4a,4bへの接続のための絶縁膜へのスルーホ
ールの形成が容易になるという利点がある。
【0019】図5はガードリング領域を周囲に有するフ
ューズ形成部の他の構造例を示す断面図である。この実
施例は、図3および図4の実施例におけるフューズFの
端部を3層目のメタル層からなる配線層4a,4bへ引
き出すためのスルーホールTH3を、1層目のメタル層
M1と2層目のメタル層M2aを接続するスルーホール
TH1と、2層目のメタル層M2bと3層目のメタル層
M3を接続するスルーホールTH2との間に配置させた
ものである。これによって、カードリング領域の幅を図
3および図4の実施例よりも広くなってしまうが、図3
および図4の実施例のようにスルーホールTH1を、フ
ューズを構成する導電層と交差する個所で途切れさせる
必要がない。つまり、コンタクトホールCONT、スル
ーホールTH1およびTH2をすべて開口部OPの周囲
に沿って連続して形成することができ、ガードリングと
しての機能をより確実に発揮させることができる。
【0020】図7には、上記フューズおよびその周辺の
制御回路の構成例が示されている。図7において、fi
が上記実施例における各枝部f11,f21〜f1n,
f2nに相当するフューズで、VRDTは上記共通電極f
cからなる電源端子である。この電源端子VRDTには電
源電圧Vccのような電圧が印加される。また、Q1〜
Q4は各フューズごとに設けられる上記制御回路を構成
するMOSFETである。このうちMOSFET Q
1,Q2はnチャネル形で、上記フューズfiと電源端
子VRSTとの間に互い並列形態で接続され、一方のMO
SFET Q1のゲート端子には、図示しない制御回路
から電源投入時等にフューズの切断状態の有無を検出す
るための確認信号ACが入力されている。
【0021】MOSFET Q3とQ4は、電源端子V
RDT−VRST間に直列形態に接続されたpチャネル形とn
チャネル形のMOSFETで、インバータ回路を構成し
ており、入力端子すなわちQ3,Q4のゲート端子は上
記MOSFET Q1,Q2とフューズfiとの接続ノ
ードNcに接続され、出力端子すなわちQ3,Q4の共
通ドレイン端子は上記MOSFET Q2のゲート端子
に接続され、ラッチ回路を構成するようにされている。
電源端子VRSTには電源電圧Vssもしくはリセット信
号が印加可能にされている。
【0022】この実施例の制御回路は、電源投入時等に
ハイレベルの確認信号ACが入力されると、MOSFE
T Q1がオンされ、このときフューズfiが切断され
ていなければノードNcの電位がハイレベル(Vcc)
となり、フューズfiが切断されているとノードNcの
電位がロウレベル(Vss)となる。そして、この電位
がインバータ(Q3,Q4)によって反転されてMOS
FET Q2のゲート端子にフィードバックされること
により、確認信号ACがロウレベルに立ち下がった後も
確認時の状態を保持するように動作する。このとき、ノ
ードNcがロウレベルでMOSFET Q2がオン状態
を維持してもフューズfiが切断されているため、貫通
電流は流れない。また、フューズfiが非切断状態であ
ってノードNcがハイレベルに維持されている場合であ
ってもMOSFET Q2がオフ状態を維持しているた
め、貫通電流は流れない。
【0023】なお、半導体メモリにおいては、上記制御
回路はロウアドレス信号もしくはカラムアドレス信号の
ビット数と同一個数だけ設けられて不良アドレスの設定
回路を構成し、上記インバータ(Q3,Q4)の出力信
号は比較回路CMPに供給されてアドレス入力バッファ
ABFより供給される入力アドレス信号Aiと比較さ
れ、一致すると予備のメモリ行RRMを選択する選択信
号SEが出力される。図7において、MARYはメモリ
アレイ、DECはアドレスデコーダ、RCMは予備のメ
モリ列であり、図示しないがこの予備メモリ列に対して
も上記と同様な不良アドレス設定回路とアドレス比較回
路とからなる冗長回路が設けられる。
【0024】以上説明したように、上記実施例は、複数
のフューズを構成する導電層パターンを、1つの導電層
からなり1本の共通電極を中心にそれぞれ外側に突出す
る枝を有するような形状とし、かつフューズ切断加工用
の開口部は上記共通電極が中央に来るような位置関係を
もって配置するようにしたので、フューズ全体が1つの
導電層からなりかつフューズを構成する各枝部が共通電
極の両側に設けられているため、各枝部が共通電極の一
方の側に設けられている櫛歯状パターンに比べて、フュ
ーズおよびそれを含む不良アドレス設定回路全体の占有
面積が少なくて済むようになるという効果がある。
【0025】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、実
施例では、フューズの端部を3層目のメタル層からなる
配線により引き出しているが、2層目あるいは1層目の
メタル層からになる配線により引き出すようにしてもよ
い。また、実施例では、ガードリング全体を基板電位の
給電部として利用するようにしているが、給電部とする
代わりに共通電極への接続体として利用することも可能
である。その場合、コンタクトホールCONTの下端は
フィールド絶縁膜2に接するように形成し、ガードリン
グの一部に電源ラインVccを接続させるようにすれば
よい。さらに、フューズを構成する導電層はチタンナイ
トライド層に限定されず、ポリシリコンその他の導電層
であってもよい。
【0026】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
メモリの冗長回路を構成する不良アドレス設定回路に使
用されるフューズを例にして説明したが、この発明はそ
れに限定されず、複数のフューズを備えた半導体集積回
路装置一般に利用することができる。
【0027】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
【0028】すなわち、複数のフューズを必要とする半
導体集積回路装置においてより占有面積の小さなフュー
ズを実現できるとともに、冗長回路を構成する不良アド
レス設定回路に適用した場合には占有面積の小さな半導
体記憶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るフューズおよびその周辺回路の平
面レイアウト構成の一例を示す概略平面図である。
【図2】本発明に係るフューズおよびその周辺回路の平
面レイアウト構成の他の例を示す概略平面図である。
【図3】フューズ形成部の周囲にガードリング領域を設
けたより具体的な実施例の平面拡大説明図である。
【図4】図3におけるA−A線に沿った構造を示す断面
図である。
【図5】ガードリング領域を周囲に有するフューズ形成
部の他の実施例を示す断面図である。
【図6】従来の冗長回路を有する半導体メモリにおける
フューズおよびその周辺回路の平面レイアウト構成例を
示す概略平面図である。
【図7】本発明に係るフューズを半導体メモリの冗長回
路に利用した場合の制御回路および冗長回路の構成例を
示す回路図である。
【符号の説明】
F フューズ fc 共通電極 f11〜f2n 枝部(単位フューズ) OP 開口部 1 半導体基板 2 フィールド酸化膜 3 絶縁膜 4a 配線層 4b 配線層 5 給電用拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮武 伸一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 梶谷 一彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置に設けられるフュー
    ズ装置であって、複数のフューズを構成する導電層パタ
    ーンが1つの導電層で形成され1本の共通電極を中心に
    それぞれ外側に突出する枝を有するような形状とされる
    とともに、半導体基板上を覆う絶縁膜に形成されるフュ
    ーズ切断加工用開口部が上記共通電極が中央に来るよう
    な位置関係をもって配置されていることを特徴とするフ
    ューズ装置。
  2. 【請求項2】 上記開口部の周囲には絶縁膜を介して形
    成された複数のメタル層と上記絶縁膜を貫通して上記メ
    タル層間を結合する結合体とからなるガードリングが設
    けられてなることを特徴とする請求項1に記載のフュー
    ズ装置。
  3. 【請求項3】 上記ガードリングが設けられた領域に対
    応して半導体基板の表面には基板よりも不純物濃度の高
    い半導体領域が形成され、該半導体領域には上記ガード
    リングが接続され、上記ガードリングが上記半導体基板
    に所定の定電位を与える給電手段として機能するように
    構成されてなることを特徴とする請求項1または2に記
    載のフューズ装置。
  4. 【請求項4】 上記フューズを構成する導電層は、所要
    の回路の上方を覆うように形成された保護用導電層と同
    時に形成された導電層であることを特徴とする請求項
    1、2または3に記載のフューズ装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4に記載のフューズ装置が、
    冗長回路を構成する不良アドレス設定回路のプログラム
    素子として用いられていることを特徴とする半導体記憶
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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