JPS5863147A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5863147A
JPS5863147A JP56161336A JP16133681A JPS5863147A JP S5863147 A JPS5863147 A JP S5863147A JP 56161336 A JP56161336 A JP 56161336A JP 16133681 A JP16133681 A JP 16133681A JP S5863147 A JPS5863147 A JP S5863147A
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JP
Japan
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fuse element
guard ring
substrate
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insulating film
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JP56161336A
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JPS6351382B2 (ja
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Yukimasa Uchida
内田 幸正
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components

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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】 本発明は半導体装置に関し、詳しくはフユーズ型のFR
OM菓子を有する半導体装置の改良(=係る。
近年、MO8fiL8I I−オイCハFROM 素子
ヲ設けることC:よってMO8fi回路の10グラズ手
段や、FROM回路又はプログラムc二よる不良救済を
行なうリダングンンイ(冗長)回路を実現することが試
みられている〇 ところで、フユーズ素子(二は従来プログラム方式によ
り、(イ)電流溶断型、(ロ)レーザ切断型、(ハ)電
流又はレーザC二より両端間を短絡する電流(レーザ)
短絡温、のものが知られている。しかしながら、これら
のフユーズ素子を用いたMO8fiL8I  では主と
して次のような2つの欠点があった。
第1c二、フユーズ素子ハMO8fJ LSI  ノミ
源を入れたまま溶断、切断又は短絡することが多いため
、第1図C二示す如く半導体基板1上にフィールド絶縁
膜2を介して設けたフユーズ素子3によるプログラム時
に発生する熱にょつエフユーズ素子3近傍の半導体基板
1中に発生した電子(e)、正孔(h)対のうちの一方
のキャリアが拡散してフユーズ索子3近隣の基板に設け
たMO8型回路の動作を妨害することである。%(二、
電流型のフユーズ素子の場合はプログラム用にMO8型
駆動回路を用いると、プログラムが確実に行なえないこ
とが起こるため、フユーズ素子からMO8m駆動回路を
十分離し又設ける必要があり、高密度化の障害となる。
第2in、フユーズ素子の溶断時又は短絡時(二発生す
る高温の熱によって、同第1図C二示す如くフユーズ素
子3近傍の絶縁膜2上又は絶縁膜2中(二多首の汚染イ
オンが発生することである。
この汚染イオンとし又は、例えはナトリウムイオンやカ
リウムイオン等のアルカリイオン、又は銅イオン等の金
属イオンが知られている。こうした汚染イオンはフユー
ズ素子近傍の絶縁膜中又は絶縁膜上を移動し、MO8型
トランジスタのソース、ドレイン間や拡散配線層間に寄
生MOSトランジスタを形成し、MO8型LSIの信頼
性を著しく低下させる。このため、フユーズ素子からM
O8型回路を十分離して設ける必要があり、前述した場
合と同様、高密度化の障害となる。
本発明は上記欠点を解消するため(二なされたもので、
フユーズ素子のプログラム時に近隣のMO8型回路動作
への悪影響、並び(−プログラム後の汚染イオンによる
不良、を防止した半導体装置を提供しようとするもので
ある。
以下、本発明を第2図(a) 、 (b)図示の実施例
に基づいて詳細(=説明する。
第2図(a)は本発明のフユーズ素子を有する半導体装
置の要部平面図、同図(I))は同図(a)のX−X′
線に泪う断面図である。図中11は不純物1、−3 濃度が例えば10 cn′L   のリン、砒素又はア
ンチモン等のドナー不純物を含むn m Vリコン基板
であり、この基板1表面には例えばシリコン酸化膜から
なるフィールド絶縁M(例えは厚さ8000A)J、?
、〜12」1 が設けられている。なお、図中のフィー
ルド絶縁膜12.、 J 2. 、 J 21は相互(
二つながっており、フィールド絶縁膜12、.12□も
同様につながっており、フィールド絶縁膜123は島状
(=形成されている。前記環状のフィールド絶縁膜12
.で囲まれた島状の基板領域表面には互(二電気的に分
離されたP+型のソース、ドレイン領域13.14が設
けられている0これらソース、ドレイン領域13゜14
間の基板11上(=は例えば厚さ500Aで酸化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜15を介して例えばシート抵抗
15Ω−ぼ、厚さ5000Aの多結晶シリコンからなる
ゲート電極16が設けられている。こうしたソース、ド
レイン領域13.14、ゲート絶縁膜15及びゲート電
極16等(二よりPチャンネルMOSトランジスタを構
成し℃いる。また、前記島状のフィールド絶縁膜12.
上には例えば幅2μm、長さ6μmの多結晶シリコンか
らなるフユーズ素子17が設けられ、かつこのフユーズ
素子17の両端には該素子より広幅の多結晶シリコン層
1 B8.1 B、が一体的に接続されている。そして
、前記島状のフィールド絶縁膜12.と球状のフィール
ド絶縁膜12□との間の環状の基板11表面(二は基板
11と透導電量である、PMの第1のガードリング領域
19が埋設されている。即ち、第1のガードリング領域
19は島状のフィールド絶縁膜12.を囲むように、つ
まり同絶縁膜12゜上のフユーズ素子17を囲むように
基板11に設けられている。なお、P 型の第1のガー
ドリング領域19は例えばボロン濃度が約1020cI
rL  、拡散深さが0.6μmのものである。また、
環状のフィールド絶縁膜12.と環状のフィールド絶縁
膜12.との間の環状の基板11表面(=は、基板11
と同導電型であるn型の第2のガードリング領域20が
埋設されている。即ち、第2のガードリング20は前記
第1のガードリング領域19を取り囲むように基板11
(=設けられている。なお、n型の第2のガードリング
領域20は例えばリン、砒素又はアンチモンなどのドナ
ー不純物の濃度が約10206In、拡散深さが0.5
μmのものである。更に、帥記ゲート電極16及びフユ
ーズ素子17等を含む基板11全面(=はCVD−8i
 O,等からなる層間絶縁膜21が被覆されている。こ
の層間絶縁膜21上には該絶縁膜21(二開口されたコ
ンタクトホーIL/22.。
22、.22.・・・を介してP型ソース領域13と接
続したソース取出しAj配線層23が設けられている。
前記層間絶縁膜21上(:は、該絶縁膜21に開口され
たコンタクトホール24..24.。
243・・・を介して一端を前記P+型ドレイン領域1
4と接続したドレイン取出しA/ 配線層25が設けら
れている。このA7 配線層25(=はフユーズ素子側
に延出し%、配線層25aを有し、この配線層25aは
フユーズ素子17の一端に連結した多結晶シリコン膚1
8.と層間絶縁膜21に開口されたコンタクトホール2
61を介して接続されている。また、前記層間絶縁膜2
1上には、該絶縁膜21に開口されたコンタクトホール
262を介して前記フユーズ素子17の他端の多結晶シ
リコン層182と接続すると共に、コンタクトホー/I
/27.〜277を介してPfiの第1のガードリング
領域19と接続する第1のAノ配線層28が設けられて
いる。
なお、第1のAI!配線Ni2Bには基板111二対し
て逆バイアス電圧が印加される。更に、前記層間絶縁膜
21上には、該絶縁膜21に開口されたコンタクトホー
ル29を介して前記n型の第2のガードリング領域20
と接続した第2のAJ配線層30が設けられている。
上述した構造の半導体装置(二おいてフユーズ素子17
を電流溶断するには、フユーズ素子17他端の多結晶シ
リコン層18□とコンタクトホール26!を介して接続
した第1のIt配線層28を接地電位(Ov)とし、ソ
ース取出しA/配線層23をVcc電位(5V)にする
と共に、PチャンネルMO8)ランジスタのゲート電極
16(二重−15Vの電圧を印加する。この時、Pチャ
ンネ)vMO8)ランジスタのチャンネル慢::1 を500μm、チャンネル長を2.5μmとしておけば
、ソース、ドレイン領域13.14間に約60mAの電
流が流れる。このためドレイン取出シA7配線25の延
田配IBWt25alニコンタクトホー/L/26.を
介し接続した多結晶シリコン層18、と前記第1のAj
配線層28に接続した多結晶シリコン層18.との間の
フユーズ素子17(″−約5QmAの電流が流れ、フユ
ーズ素子17が溶融し、更(二切断(−紋らしめること
が可能となる。
しかして、上記フユーズ素子17の電流溶断(二よるプ
ログラム(二重してシリコン基板11中で対発生するキ
ャリア中の少数キャリアが周辺回路に放散するが、フユ
ーズ素子17を囲むよう(二基板11と逆導電型で逆バ
イアスが印加された第1のガードリング領域19を設け
ているため、前記少数キャリアを該ガードリング領域1
9で吸収でき、周辺回路に拡散するのを防止できる。し
かも、基板11と同導電型で高濃度の第2のガードリン
グ領域20を設けること(二上って、多数キャリアによ
る電流の電圧降下を該第2のガードリング領域20の低
抵抗特性により防止できるため、プログラム時(二近隣
のMO8型回路動作への悪影響を解消できる。また、プ
ログラム時(=熱(二より解放されたアルカリイオンや
金属イオン等の汚染イオンがフユーズ索子17近傍から
周辺部へ拡散してゆくのを電位差を与えた二重の第1、
第2のガードリング領域19.20上の層間絶縁膜21
部分中又は同絶縁膜21部分上で固定して防止できる。
したがって、本発明によれはフユーズ素子と周辺のMO
8fi回路を近接して設けても、MO8型回路動作への
悪影響を防止できると共に、プログラム後の信頼性を確
保でき、ひいては十分な高密度化を達成でさる◇ なお、上記実施例では第2図ia)* tb)tr−示
す如くフユーズ素子に近い第1のガードリング領域を基
板と逆導電型に、このガードリング領域より外側の第2
のガードリング領域を基板と同導電型に、したが、これ
(二限定されない。即ち、第3図(a) 、 (1))
に示す如くフユーズ素子17を取り囲む二重のガードリ
ング領域のうち、n型Vリコン基板11と逆導電型のP
型の第1のガードリング領域19′を外周(二、n型シ
リコン基板1ノと同導電型のn 型の第2のガードリン
グ領域20’を内周(二装置してもよい。こうした構造
の半導体装置(=おいても前記実施例と同様な効果を発
揮できる。
また、上記実施例ではフユーズ素子のプログラム方式と
して電流溶断型(二ついてのみ説明したが、レーザ切断
、電流短絡、及びレーザ短絡の場合(=適用しても同様
な効果を発揮できる。
更に、上記実施例ではn型シリコン基板について説明し
たが、P型シリコン基板等を用いてもよい。
以上詳述した如く、本発明によれはフユーズ素子のプロ
グラム時(二近隣のMO8型回路動作への悪影響、並び
にプログラム後の汚染イオンによる不良、を防止でき、
ひいては高密度化と高信頼性を有する半導体装置を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフユーズ素子を有する半導体装置のプロ
グラム時の問題点を説明するための断面図、第2図(a
)は本発明の一実施例を示す半導体装置の懺部平面図、
同図(b)は同図(a)のX〜X′線(二泊う断面図、
縞3図(alは本発明の他の実施例を示す半導体装置の
賛部平面図、第3図(b)は同図(a)のY−Y腺にG
 5 断面図である。 11・・・n型シリコン基板、128,122.12.
、、。 フィールド絶縁膜、13・・・P型ソース領域、14・
・・P型トレイン領域、16・・・ゲート電極、17・
・・フユーズ素子、19.19’・・・P型の第1のガ
ードリング領域、20.20’・・・n1型の第2のガ
ードリング領域、2ノ・・・層間絶fI&農・22、〜
22.,24.〜24.,26□26.。 271〜27.、29・・・コンタクトボール、23、
・、ソース取出しAj配線層、25・・・ドレイン取出
しAI!配線層、28.30・・・AJ配線層。 出願人代理人 弁理士  鈴 江 武・ 彦才2図 (b) JIr3図 223−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)MO8型トランジスタが設けられた一導電型の半
    導体基体と、この基体表面にフィールド絶縁膜を介して
    設けられたフユーズ素子とを備えた半導体装置において
    、前記半導体基体表面(二互C二導電型の異なる2つの
    ガードリング領域を帥記フユーズ素子を取り囲むよう(
    二二重に設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)半導体基体と透導tmのガードリング領域に逆バ
    イアス電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置〇(3)  半導体基体と同導
    電屋のガードリング領域の不純物濃度がlQ”7”以上
    であることを特徴とする特許請求の範囲xi項記載の半
    導体装置0
JP56161336A 1981-10-09 1981-10-09 半導体装置 Granted JPS5863147A (ja)

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EP82108975A EP0076967B1 (en) 1981-10-09 1982-09-28 Semiconductor device having a fuse element
DE8282108975T DE3276981D1 (en) 1981-10-09 1982-09-28 Semiconductor device having a fuse element
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