JPS5828750B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS5828750B2
JPS5828750B2 JP54169029A JP16902979A JPS5828750B2 JP S5828750 B2 JPS5828750 B2 JP S5828750B2 JP 54169029 A JP54169029 A JP 54169029A JP 16902979 A JP16902979 A JP 16902979A JP S5828750 B2 JPS5828750 B2 JP S5828750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
silicon layer
electrode
membrane
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP54169029A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5691464A (en
Inventor
邦彦 和田
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP54169029A priority Critical patent/JPS5828750B2/ja
Publication of JPS5691464A publication Critical patent/JPS5691464A/ja
Publication of JPS5828750B2 publication Critical patent/JPS5828750B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices
    • H10B20/20Programmable ROM [PROM] devices comprising field-effect components

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し、特に電圧を印加することに
より非導通状態から導通状態に変換し得る切換素子に関
する。
各種半導体装置の中には、使用者自身が必要とする情報
を書き込むことのできるFROM(Programab
le Read 0nly memory )のごとく
、半導体装置内に設けられたメモリセル・マトリックス
内のワード線とビット線との交点にまたがって挿入され
たアルミニウム(Al)、ニクロム、多結晶シリコン等
よりなるヒユーズを切断する構成、或いはワード線とビ
ット線との交点にまたがって背中合せに接続されたPN
接合の一方を破壊する構成等により、回路中の2点間を
開放または導通させる切換素子を具備したものがある。
即ちかかる切換素子は上記PROMの場合は記憶(メモ
リ)セルの構成要素として用いられる。
一方これ以外に、例えば必要な情報を書き換え可能に蓄
え、必要な時期にそれを読み出すことのできるRAM
(Random Access memory )の素
子製造時において、メモリセルをマトリックス構成に必
要なビット数以上に冗長して設けておき、正規のメモリ
セルの試験の際不良のメモリセルがあった時には、該不
良のメモリセルの含まれるラインの機能を殺し、代りに
冗長メモリセルを有するラインを接続する場合等にも用
いられる。
ここでは切換素子スイッチ素子としてのみ用いられる。
このような切換素子は、前者のFROMの場合にはメモ
リセルの構成要素として、また後者のRAM等における
不良部分の切換えの場合は半導体装置がますます大規模
化する状況下で製造歩留を向上させ、半導体装置の価格
を引き下げる手段として重要なものである。
しかし上記従来の切換素子を形成するには半導体基板上
にいずれも専有面積を必要とするため、その分だけ半導
体素子の大きさを大きくせざるを得ない。
これは昨今のように半導体装置がますます大規模化する
状況下にあっては大きな問題がある。
本発明の目的は上記問題点を解消して専有面積を必要と
せず。
従って高密度化容易な切換素子の構造を提供することに
ある。
本発明の半導体装置の特徴は、多結晶または非晶質シリ
コン層と、該多結晶または非晶質シリコン層の表面に形
成された絶縁膜と、該絶縁膜上に形成された電極層とか
らなり、前記多結晶または非晶質シリコン層と電極層と
の間に電圧を印加して前記絶縁膜を絶縁破壊することに
より非導通状態から導通状態に変換し得る切換素子を具
備してなることにある。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の要部である切換素子の実施例を示す要
部断面図であって、1はシリコン基板、2は二酸化シリ
コン(S i02 )膜、3は多結晶シリコン層、4は
該多結晶シリコン層30表面層を酸化して形成したシリ
コン酸化膜、5は該シリコン酸化膜4の上に形成したア
ルミニウム(AI)よりなる電極である。
多結晶シリコンを酸化して得られたシリコン酸化膜の絶
縁耐力は、単結晶シリコンの酸化膜の絶縁耐力より著し
く低くなる。
上記本実施例の切換素子はこの性質を利用したものであ
って、シリコン酸化膜4の厚さを所望の値にえらび、電
極5と多結晶シリコン層3との間に電圧を印加すること
によりシリコン酸化膜4は容易に絶縁破壊して電極5と
多結晶シリコン層3との間を導通状態とすることができ
る。
上記構造において、多結晶シリコン層3に予め拡散法或
いはイオン注入法を用いて砒素(As)を導入し、これ
を酸化して形成したシリコン酸化膜4は絶縁耐力が更に
低下する。
その模様を第2図に示す。
同図において横軸は砒素(As)のイオン注入量(ドー
ズ量)〔cm、−2〕、縦軸は絶縁破壊電圧〔V〕であ
って、とSに用いたシリコン酸化膜4の厚さは凡そ12
00C久〕である。
同図の曲線Aは印加電圧の極性を電極5側を■にした場
合、曲線Bは電極5側をeにした場合を示す。
同図により明らかなごとく砒素(As)を1×1016
〔crfL−2〕程度注入した場合シリコン酸化膜4の
絶縁耐力は著しく低下する。
更にシリコン酸化膜4の絶縁耐力は極性を有し、電極5
側を■にした場合の方が低くなる。
このような傾向は多結晶シリコン層3を非晶質シリコン
層に代えても、また電極5をアルミニウム(AI)でな
く他の金属或いは多結晶シリコンに代えても同様である
また砒素(As)を導入する方法としてイオン注入法に
代えて拡散法を用いれば、シリコン酸化膜4の絶縁耐力
は更に低下することを確認した。
従って低い電圧で上記切換素子を導通状態に変換したい
場合は、前記実施例において多結晶シリコン層3に予め
砒素(As)を1×101016(、”、)程導入した
ものを用いてシリコン酸化膜4の絶縁耐力を低くすれば
よい。
このような傾向を示す理由は末だ明確ではないが、多結
晶または非晶質シリコン層3とこれを酸化して得られた
シリコン酸化膜4との界面におけるキャリアの挙動にそ
の原因があるものと解される。
次に上記切換素子を用いて構成した半導体装置の実施例
を説明する。
第3図a、bは本発明の切換素子を具備した電圧を印加
することにより情報を書き込むFROMを示す要部回路
構成図及び要部断面図である。
同図aはFROMのメモリセル・マトリックスの一部を
示すもので、ビット線BLo、BL、、・・・・・。
及びワード線WLo、 WL、、・・・・・・の交点に
1個づつメモリセル21,21’、21“、・・・・・
・が接続され、該メモリセル21 、21’、 21“
、・・・・・・はそれぞれトランスミッションゲートを
構成するMOSFET (電界効果トランジスタ)22
,22’。
2γ、・・・・・・と、該MO8FET22,22’。
22“、・・・・・・のソース23,23’、23“、
・・・・・・とグラウンドライン(図示せず)間に接続
された切換素子24,24’、24“、・・・・・・と
から構成されている。
同図すは上記メモリセルのうちの1つ、例えばメモリセ
ル21の要部断面図であって、1はシリコン基板、6は
素子領域を画定するフィールド酸化膜、25,25’は
それぞれソース領域及びドレイン領域、26及び2σは
多結晶シリコン層でそれぞれソース及びドレイン電極で
ある。
該多結晶シリコン層26,26’にはソース領域25及
びドレイン領域2テと同一導電型不純物を添加しておく
ことが望まし℃・。
27は多結晶シリコン層26を酸化して形成したシリコ
ン酸化膜で、本実施例では厚さ約500久とした。
28は該シリコン酸化膜27上より前記フィールド酸化
膜6上に導出されてグラウンドライン(図示せず)に接
続されたアルミニウム(Al)よりなる電極、28′は
アルミニウム(AI)よりなりビット線BLo に接続
されたドレイン電極、29は多結晶シリコン等から構成
されたゲート電極、2gはワード線WLoに接続された
ゲート引出し電極である。
このように構成されたメモリセル21,21’。
21“、・・・・・・はすべてMOS FETのソー
スとグラウンドライン間が開放状態であるため、ビット
線及びワード線に所定の電位を与えてもMO8FET2
2.22’、22“、・・・・・・は動作せず、すべて
のメモリセルは0(または1)を記憶している状態にあ
る。
しかし情報を書き込むべき場所、例えばメモリセル21
を選び、ワード線WLoに所定の電圧を加え、ビット線
BLoに動作時の印加電圧より高い電圧、例えば10〔
■〕程度の電圧を印加すると切換素子24のシリコン酸
化膜27は絶縁破壊され、このためMOS FET2
2のノース23はり′ラウンドラインに接続される。
従ってビット線BLo及びワード線WLoに所定の電位
を与えるとメモリセル21は導通状態を呈する。
つまり該メモリセル21には情報1(または0)が書き
込まれた。
本実施例に示すごとく半導体装置を構成することにより
、電圧を印加することにより情報を書き込むことのでき
るFROMが得られる。
次に、半導体装置内の不良素子を、予め余分に(冗長し
て)設けた素子と切換えることのできる実施例としてM
OS RAMを一例として揚げ、第4図を用いて説明
する。
第4図aは本実施fly)MOS RAMの要部を示
すブロック図、同図す及びCは同図aの細部を示す回路
構成図、同図dは本実施例の論理素子の要部断面図であ
る。
同図aにおいて、31.32はそれぞれメモリセルマト
リックス33のワード線及びビット線に接続するXデコ
ーダ及びYデコーダである。
31′及び33′はそれぞれ冗長デコーダ及び冗長メモ
リセルを示す。
同図すは前記メモリセルマトリックス33内の一つのワ
ード線の一部■と、該ワード線■に接続するデコーダ回
路I■を示す。
該テコ−タボ■は、前記Xデコーダ31にアドレス信号
A。
2 A + 5 A2 )・・・・・・、Anが与えら
れた時、AO) Al 、A2 )・・・・・・tAn
なる信号を受けとり、該A。
、AH2A27・・・・・・+ Anがすべて0の時、
即ち、A□ ) A1 、A2 、’・・・”tAnが
(0,0、■、・・・・・・、0)の時にのみ前記ワー
ド線■を選択するよう構成されている。
今前記ワード線■に接続するメモリセルの中に不良が存
在する場合には、該ワード線■の機能を殺し、前記第4
図に示した冗長デコーダ31′及び冗長メモリセル23
′に置き換えてやればよい。
前記ワード線■の機能を殺すには、如何なるアドレス信
号が来ても、該ワード線■が選択されないようにする。
それには該ワード線■に接続するデコーダ回路IVに含
まれる信号のうちの一つ、例えばA。
を選び、それの反転信号A。により動作する素子34を
前記デコーダ回路■に予め付加しておく。
なお、BLo、BLl はビット線である。そして図示
のごとく該素子34のドレインに本発明の切換素子35
の一端を接続し、他端を各素子のドレインが接続する線
36に接続するとともに、端子V′DDに接続する。
そして(0,0,1、・・・・・・ O)なるアドレス
信号を与えてAo 、Al 。
A2 、・・・・・・、AnはすべてO,Aoのみを1
とし、更にV’ D Dに10〔v〕程の電圧を印加す
ることにより、切換素子35を導通状態とする。
このようにすることにより該デコーダ回路iVはアドレ
ス信号が如何なる組み合せであってもA。
。Aoのうちの一方が必す” ’ (High )レベ
ルとなるので、線26は常に’L’(Low) レベ
ルを保ちゲート信号VGGによってゲートトランジスタ
Q1 をオン(ON)しても、トランジスタQ2はその
ゲートがLLルベルであるためオン状態とはならない。
即ち前記ワード線■は常に非選択状態となり、該ワード
線■の機能は殺されたことになる。
一方上記機能を殺したワード線に代えて使用される冗長
ワード線及びこれを制御するデコーダ回路は、第4図C
の如く冗長デコーダ31′及び冗長メモリセル33′を
もって構成しておく。
即ち冗長デコーダ回路31′にあっては、アドレス信号
A。
、A1.A2.・・・・・・、ArL 及びその反転信
号A。
2 A15 A25・・・・・・tAn により動作
する素子37をすべて配設し、各素子370ドレインが
接続される線36′との間に本発明による切換素子35
’ 、 35”、35”・・・・・・を形成しておく。
そして更に線35′はVDD端子に接続しておく。
今、該冗長デコーダ回路31′を前述の第4図すに示し
たデコーダ回路■と入れ換えるには、アドレス信号A。
、KO2A1.に7.・・・・・・、An、Anを受け
る複数の素子37のうち、アドレス信号Ao5 A(、
A22・・・・・・、An を受ける複数の素子37
に接続する切換素子を導通状態に変換してやればよい。
それには(1,1,01・・・・・・ 1)なるアドレ
ス信号を与えてA。
) A17 A22・・・・・・。Anをすべて1とし
、更にV’ D Dに10 〔V)程度の電圧を印加し
てA。
、A12 A27・・・・・・、Anを受ける複数の各
素子に接続する切換素子を導通状態とする。
このようにすることにより前記第4図すに示したデコー
ダ回路と全く同じ機能のデコーダ回路ができ上がる。
従ってアドレス信号A。2 A12 A22・・・・・
・Anが(0,0,1、・・・・・・、0)の時に、素
子36はすべてオフ(OFF)状態となり、線36′は
′Hルベルとされる。
したがってゲート信号VGGによってゲートトランジス
タQl’をオンすれば、トランジスタQ 2’のゲート
はIHIレベルとなり、該トランジスタQ2’はオン状
態とされて冗長ワード線33′が選択される。
該冗長ワード線33′は前述の不良ワード線と置き換え
ることになる。
次にメモリセルマトリックス内に不良が存在しない場合
には冗長ラインの機能を殺しておかねばならないので、
その方法について説明する。
それにはアドレス信号A。
−Anのうちの1つとそれの反転信号との少なくとも1
組、例えばA。
とA。
を選び、該信号A。とA。により動作する素子に接続す
る切換素子を導通状態とすればよい。
それにはV’DDに10(V、l程の電圧を印加してお
いて先ず(0,0,0、・・・・・・、O)なるアドレ
ス信号を与え、次いで(l、0.0、・・・・・・、0
)なるアドレス信号を与えることによって行なうことが
できる。
このようにすることにより、アドレス信号が如何なる組
み合せであってもA。
及びA。のうちの一方が必ず1となるので、前記冗長ワ
ード線は常に動作せず機能を殺される。
第4図dは前記同図す及びCに示した切換素子及びそれ
が接続する論理素子の要部断面図である。
これは構造的には前記第3図すに示した構造と全く同じ
であって、ただソース領域とドレイン領域が入れ換るこ
と及び多結晶シリコンの酸化膜27表面よりフィールド
酸化膜6上に導出されたアルミニウム(AI)よりなる
電極28は前記第4図す及びCの線36,36’に接続
される等、各電極の接続のみが異なる。
以上説明した如く、本実施例においてはメモリセルマト
リックス内にたとえ不良素子が存在しても予め設けられ
た冗長ラインと切換えることにより全く正常なRAM等
半導体装置を作ることができるので製造歩留の向上及び
製造原価の低減に貢献する新人である。
本発明は上記実施例に限定されることなく更に種々変形
して実施できる。
例えば本発明の切換素子を用いて構成し得る半導体装置
は前記実施例ではPROM及びMO8RAMを掲げて説
明したが、MOS型に代りバイポーラ型であっても、記
憶素子に代り論理素子においても本発明の切換素子を用
いることができる。
以上説明した本発明の切換素子は、半導体素子(チップ
)内に専有面積を必要とせず多層化して形成できるので
高密度化が容易となり、半導体素子(チップ)の面積を
小さくすることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の切換素子の実施例を示す要部断面図、
第2図は砒素を注入された多結晶シリコン層の酸化膜の
砒素のドーズ量と耐圧との関係を示す曲線図、第3図及
び第4図は本発明の切換素子を用いて構成した半導体装
置の要部回路図、ブロック図、及び要部断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・二酸化シリ
コン膜、3.26・・・・・・多結晶シリコン層、4,
27・・・・・・多結晶シリコンの酸化膜、5,28・
・・・・・電極、24゜35・・・・・・切換素子、3
1,32・・・・・・デコーダ、31’・・・・・・冗
長デコーダ、33・・・・・・メモリセルマトリックス
、33′・・・・・・冗長メモリセルマトリックス、B
Lo; BL、・・・・・・ビット線、WLo;WLl
・・・・・・ワード線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 多結晶または非晶質シリコン層と、該多結晶または
    非晶質シリコン層の表面に形成された絶縁膜と、該絶縁
    膜上に形成された電極層とからなり、前記多結晶または
    非晶質シリコ/層と電極層との間に電圧を印加して前記
    絶縁膜を絶縁破壊することにより非導通状態から導通状
    態に変換し得る切換素子を具備してなることを特徴とす
    る半導体装置。
JP54169029A 1979-12-25 1979-12-25 半導体装置 Expired JPS5828750B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54169029A JPS5828750B2 (ja) 1979-12-25 1979-12-25 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP54169029A JPS5828750B2 (ja) 1979-12-25 1979-12-25 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5691464A JPS5691464A (en) 1981-07-24
JPS5828750B2 true JPS5828750B2 (ja) 1983-06-17

Family

ID=15878994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP54169029A Expired JPS5828750B2 (ja) 1979-12-25 1979-12-25 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5828750B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237584A (ja) * 2005-01-31 2006-09-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 記憶装置、及びその作製方法
US8889490B2 (en) 2005-01-31 2014-11-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory device and manufacturing method thereof

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103348A (en) * 1980-12-18 1982-06-26 Toshiba Corp Semiconductor memory device
JPH01204298A (ja) * 1988-02-08 1989-08-16 Fujitsu Ltd 半導体記憶回路
US7825491B2 (en) 2005-11-22 2010-11-02 Shocking Technologies, Inc. Light-emitting device using voltage switchable dielectric material
WO2001017320A1 (en) 1999-08-27 2001-03-08 Lex Kosowsky Current carrying structure using voltage switchable dielectric material
US7695644B2 (en) 1999-08-27 2010-04-13 Shocking Technologies, Inc. Device applications for voltage switchable dielectric material having high aspect ratio particles
WO2007062122A2 (en) 2005-11-22 2007-05-31 Shocking Technologies, Inc. Semiconductor devices including voltage switchable materials for over-voltage protection
US7968010B2 (en) 2006-07-29 2011-06-28 Shocking Technologies, Inc. Method for electroplating a substrate
US7872251B2 (en) 2006-09-24 2011-01-18 Shocking Technologies, Inc. Formulations for voltage switchable dielectric material having a stepped voltage response and methods for making the same
US7793236B2 (en) 2007-06-13 2010-09-07 Shocking Technologies, Inc. System and method for including protective voltage switchable dielectric material in the design or simulation of substrate devices
US8206614B2 (en) 2008-01-18 2012-06-26 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material having bonded particle constituents
US8203421B2 (en) 2008-04-14 2012-06-19 Shocking Technologies, Inc. Substrate device or package using embedded layer of voltage switchable dielectric material in a vertical switching configuration
US7715219B2 (en) * 2008-06-30 2010-05-11 Allegro Microsystems, Inc. Non-volatile programmable memory cell and memory array
US9208931B2 (en) 2008-09-30 2015-12-08 Littelfuse, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductor-on-conductor core shelled particles
WO2010039902A2 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Shocking Technologies, Inc. Voltage switchable dielectric material containing conductive core shelled particles
US8362871B2 (en) 2008-11-05 2013-01-29 Shocking Technologies, Inc. Geometric and electric field considerations for including transient protective material in substrate devices
US9226391B2 (en) 2009-01-27 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US8399773B2 (en) 2009-01-27 2013-03-19 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
US8272123B2 (en) 2009-01-27 2012-09-25 Shocking Technologies, Inc. Substrates having voltage switchable dielectric materials
CN102550132A (zh) 2009-03-26 2012-07-04 肖克科技有限公司 具有电压可切换电介质材料的元件
US9053844B2 (en) 2009-09-09 2015-06-09 Littelfuse, Inc. Geometric configuration or alignment of protective material in a gap structure for electrical devices
US9320135B2 (en) 2010-02-26 2016-04-19 Littelfuse, Inc. Electric discharge protection for surface mounted and embedded components
US9082622B2 (en) 2010-02-26 2015-07-14 Littelfuse, Inc. Circuit elements comprising ferroic materials
US9224728B2 (en) 2010-02-26 2015-12-29 Littelfuse, Inc. Embedded protection against spurious electrical events

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006237584A (ja) * 2005-01-31 2006-09-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 記憶装置、及びその作製方法
US8889490B2 (en) 2005-01-31 2014-11-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Memory device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5691464A (en) 1981-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5828750B2 (ja) 半導体装置
US6894304B2 (en) Apparatus and method for dual cell common electrode PCRAM memory device
US4669062A (en) Two-tiered dynamic random access memory (DRAM) cell
US5675547A (en) One time programmable read only memory programmed by destruction of insulating layer
US6825525B2 (en) Semiconductor memory device
US4630089A (en) Semiconductor memory device
JP3150362B2 (ja) Eprom仮想接地アレイ
US3721838A (en) Repairable semiconductor circuit element and method of manufacture
US4782465A (en) Semiconductor integrated circuit device with memory cells connected to a divided sub-word line
JPH0817039B2 (ja) 半導体メモリセル
US20050122778A1 (en) Electronic memory circuit and related manufacturing method
US5272671A (en) Semiconductor memory device with redundancy structure and process of repairing same
JPH0217875B2 (ja)
US5060190A (en) Read only memory with write operation using mask
US20050243637A1 (en) Method for programming a memory arrangement and programmed memory arrangement
JP3143180B2 (ja) 半導体不揮発性記憶装置とその書き込み方法
JPH06302785A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
US11956947B2 (en) One-time programmable memory device
JPH10222984A (ja) Nチャンネル薄膜トランジスタ負荷装置を有するsram格納セルの構造及び製造方法
JPS6140141B2 (ja)
JPH05226607A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
JP3631562B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法
US6369406B1 (en) Method for localizing point defects causing leakage currents in a non-volatile memory device
EP0020113A1 (en) Semiconductor device
JPH05129560A (ja) 半導体記憶装置