(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、前記絶縁層の上下面に形成されている一対の電極層と、前記電極層の前記絶縁層と静電容量を形成している部分と接触するように形成されている引出電極と、を備え、
前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時に、前記一対の電極層が互いに溶融して前記絶縁層を巻き込むような形態で短絡する短絡部と、前記絶縁層が巻き込まれることにより前記電極層と前記絶縁層とが消失する消失部と、を有する構造変化部分が生じるように構成されており、
前記引出電極の前記電極層と接触する部分の最大径が３０μｍ以上であり、前記構造変化部分の最大径よりも大きい、アンチヒューズ素子。
【請求項２】
前記引出電極の前記電極層と接触する部分の面積が前記構造変化部分の面積よりも大きい、請求項１に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項３】
前記絶縁層と前記一対の電極層とを被覆する保護層を備える、請求項１又は２に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項４】
前記引出電極は、前記保護層を貫通して前記電極層と接続されている接続部と、前記保護層上に形成されている平面部と、を有する、請求項３に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項５】
基板と、前記引出電極と電気的に接続されている外部電極と、を備え、前記絶縁層と前記一対の電極層と前記外部電極とは前記基板の一方の主面側に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンチヒューズ素子。  前記絶縁層と前記一対の電極層とを被覆する保護層を備える、請求項１又は２に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項６】
前記絶縁層の材質が、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3であり、前記電極層の材質がＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素で構成される金属又はその合金である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンチヒューズ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンチヒューズ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般のヒューズは所定の電圧以上になると切れ、電流を遮断する。これとは逆に、一定値以上の電圧が印加されると短絡し、電流が流れるようになるアンチヒューズ素子が提案されている。【０００３】
液晶表示装置や各種照明装置には、発光源として多数の発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が搭載されている。また、近年の各種電気機器には、多数のツェナーダイオードやバリスタが電子回路基板に実装されている。アンチヒューズ素子はこれらの電子部品が複数直列接続されている回路において、各電子部品と電気的に並列に接続して使用される。【０００４】
このアンチヒューズ素子は、電子部品が通常動作を行っているときは絶縁状態にある。特定の電子部品が寿命等により断線して開放不良を起こしたときに、アンチヒューズ素子が短絡して導通状態になる。そして、他の電子部品が動作停止するのを回避することができる。【０００５】
例えば、特許文献１には、複数のＬＥＤの各々に対して並列に接続され、正極側及び負極側の各々の端子付近に所定の融点を持つ低融点導電物が設けられたアンチヒューズ素子が記載されている。そして、ＬＥＤに開放不良が発生した場合、該当ＬＥＤに並列に接続されているアンチヒューズ素子に設けられた低融点導電物で両端子間が接合されるようにした発光ダイオード点灯回路が記載されている。【０００６】
特許文献１では、図８（ａ）に示すように、アンチヒューズ素子１０１は、抵抗素子１０２がオーバーコート又は印刷された絶縁体１０３と、絶縁体１０３の両側に設けられ抵抗素子１０２の正極側及び負極側と接続された端子１０４、１０５と、絶縁体１０３と端子１０４、１０５の各接続部分及び周辺に形成される所定温度で溶融する低融点導電物１０６、１０７とを備えている。【０００７】
ＬＥＤが正常に動作しているときは、図８（ａ）に示すように、低融点導電物１０６、１０７は互いに離間しており、アンチヒューズ素子１０１は電気的に絶縁状態を維持している。一方、ＬＥＤに断線等による開放不良が生じた時には、アンチヒューズ素子１０１に電流が流れる。そして、抵抗素子１０２にジュール熱が発生し、該ジュール熱が絶縁体１０３を介して低融点導電物１０６、１０７に伝達する。その結果、図８（ｂ）に示すように、低融点導電物１０６、１０７が溶融、接合し、端子１０４、１０５が電気的に接続されて導通状態となり、ＬＥＤを迂回してアンチヒューズ素子１０１に電流が流れる。これにより、一部のＬＥＤが開放不良となっても、直列接続された他のＬＥＤは正常に点灯することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３２９２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１のアンチヒューズ素子１０１では、ＬＥＤの開放不良時に低融点導電物１０６、１０７が溶融し、両者が接合される。したがって、低抵抗かつ安定的に通電することができる。しかし、抵抗素子１０２の抵抗値が低い場合には、正常動作時にも抵抗素子１０２に電流が流れる。そのため、ＬＥＤに流れる電流量が減少し、ＬＥＤの発光量が低減するおそれがある。【００１０】
一方、抵抗素子１０２の抵抗値が高い場合には、正常動作時にはアンチヒューズ素子１０１に微小電流しか流れず、ＬＥＤの発光量は確保される。しかし、ＬＥＤの開放不良時には発熱するのに十分な電流を抵抗素子１０２に供給する必要がある。したがって、電力容量の大きな電源装置が必要となり、高コスト化を招くおそれがある。【００１１】
そこで本発明者等は、従来技術の欠点を克服すべく、日本特許出願の特願２００８−１１８２９３のような、絶縁層と、その上下面に形成されている一対の電極層と、一対の電極層に接触するように形成されている一対の引出電極と、を備えたアンチヒューズ素子を提案している。【００１２】
このアンチヒューズ素子では、絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧が印加されると、発生したジュール熱により一対の電極層が溶融し、互いに接続することにより、安定した短絡状態が達成される。この構成においては、電極層が前記絶縁層を巻き込むような形態で短絡する短絡部と、絶縁層が巻き込まれることにより絶縁層と電極層とが消失する消失部と、を有する構造変化部分が生じる。【００１３】
仮に、構造変化部分が、引出電極と電極層とが接触している部分の直下で形成された場合、接触している部分が構造変化部分より小さいとき、引出電極と電極層との間で開放不良が起こる懸念がある。すなわち、アンチヒューズ素子として所望の短絡状態が得られないことがある。【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加による短絡時に、上述の開放不良が発生しないアンチヒューズ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係るアンチヒューズ素子は、絶縁層と、前記絶縁層の上下面に形成されている一対の電極層と、前記電極層の前記絶縁層と静電容量を形成している部分と接触するように形成されている引出電極と、を備え、前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時に、前記一対の電極層が互いに溶融して前記絶縁層を巻き込むような形態で短絡する短絡部と、前記絶縁層が巻き込まれることにより前記電極層と前記絶縁層とが消失する消失部と、を有する構造変化部分が生じるように構成されており、前記引出電極の前記電極層と接触する部分の最大径が３０μｍ以上であり、前記構造変化部分の最大径よりも大きいことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子では、前記引出電極の前記電極層と接触する部分の面積が前記構造変化部分の面積よりも大きいことが好ましい。【００１７】
本発明の構成により、構造変化部分が引出電極の接続部の直下で起こったとしても、引出電極の電極層と接触する部分が構造変化部分に巻き込まれずに必ず残る。したがって、引出電極と電極層の間の通電が維持され、アンチヒューズ素子の開放不良が発生しない。【００１８】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子では、前記絶縁層と前記一対の電極層とを被覆する保護層を備えることが好ましい。【００１９】
この場合、保護層の存在により、絶縁層と一対の電極層への水分の浸入を防ぐことができる。【００２０】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子では、前記引出電極は、前記保護層を貫通して前記電極層と接続されている接続部と、前記保護層上に形成されている平面部と、を有することが好ましい。【００２１】
この場合、引出電極が平面部を有することで、外部電極との接続が容易になる。【００２２】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子では、基板と、前記引出電極と電気的に接続されている外部電極と、を備え、前記絶縁層と前記一対の電極層と前記外部電極とは前記基板の一方の主面側に形成されていることが好ましい。【００２３】
この場合、製造が容易であり、外部との電気的な接続が容易になる。【００２４】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子では、前記絶縁層の材質が、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3であり、前記電極層の材質がＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素で構成される金属又はその合金であることが好ましい。【００２５】
この場合、好ましい電圧の範囲で確実に絶縁が破壊される一方、実装時の静電気等、瞬間的に印加される電圧に対して耐性を有するように設計することが可能である。また、短絡後も低抵抗を維持することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るアンチヒューズ素子では、引出電極の電極層と接触する部分の最大径が３０μｍ以上であり、構造変化部分の最大径よりも大きいことを特徴としている。そのため、構造変化部分が引出電極の接続部の直下で起こったとしても、引出電極の電極層と接触する部分が構造変化部分に巻き込まれずに必ず残る。したがって、引出電極と電極層の間の通電が維持され、アンチヒューズ素子の開放不良が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るアンチヒューズ素子の一実施の形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係るアンチヒューズ素子が、絶縁状態から短絡状態へと変化する場合のメカニズムを説明するための模式的な断面図である。
【図４】本発明に係るアンチヒューズ素子の短絡前の平面写真である。
【図５】本発明に係るアンチヒューズ素子の短絡後の平面写真である。
【図６】本発明に係るアンチヒューズ素子の製造工程を示す断面図である。（実験例）
【図７】本発明に係るアンチヒューズ素子の製造工程を示す断面図である。（実験例）
【図８】従来のアンチヒューズ素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２９】
図１は本発明に係るアンチヒューズ素子の平面図である。図１に示すように、アンチヒューズ素子１０の上面は有機絶縁層３３で覆われている。そして、アンチヒューズ素子１０の表面には外部電極４３、４４が露出している。
【００３０】
図２は図１のＡ−Ａ断面図である。アンチヒューズ素子１０は、基板１１上に、例えば薄膜形成プロセスを用いて形成される。基板１１の材質としては、例えばＳｉ単結晶基板が挙げられる。また、基板１１の表面には酸化物層１２が形成されていることが好ましい。酸化物層１２は、例えば基板１１を熱処理することによって形成される。
【００３１】
酸化物層１２の上には、密着層１３、下部電極層２１、絶縁層２２、上部電極層２３が順次積層されている。
【００３２】
密着層１３は、基板１１と下部電極層２１との密着性を確保するために形成されている。密着層１３は、絶縁層２２の材質と同一でも異なっていても良いが、同一の場合には製造が簡単になる。
【００３３】
絶縁層２２の材質としては、下部電極層２１と上部電極層２３の間に印加される電圧が一定値（絶縁破壊電圧）以上になると絶縁が破壊され、下部電極層２１と上部電極層２３が短絡可能な材質が良い。かかる要求を満たすため、絶縁層２２の材質としては、例えば、誘電率が１００程度であるＴｉＯ2、誘電率が４００程度である（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3、誘電率が１０００程度であるＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ3が挙げられる。特に、絶縁層２２の材質が（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3である場合には、好ましい電圧の範囲で確実に絶縁が破壊される一方、実装時の静電気等、瞬間的に印加される電圧に対して耐性を有するように設計することが可能であり、好ましい。
【００３４】
下部電極層２１は絶縁層２２の下面に形成されている。また、上部電極層２３は絶縁層２２の上面に形成されている。下部電極層２１及び上部電極層２３には、導電性を有する金属材料が用いられる。アンチヒューズ素子１０には短絡した後に長時間電流が流れることになる。その場合であっても、酸化による抵抗上昇等の不具合を防ぐため、下部電極層２１及び上部電極層２３には貴金属を用いることが好ましい。例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素で構成される金属又はその合金であることが好ましい。
【００３５】
保護層３０は、密着層１３と下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３とを被覆するように形成されている。保護層３０は、例えば下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３への水分の浸入を防ぐために形成される。本実施形態においては、保護層３０は、無機保護層３１と有機保護層３２とを有する。無機保護層３１の材質としては、例えばＳｉＮx、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2が挙げられる。また、有機保護層３２の材質としては、例えばポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
【００３６】
引出電極４１は、下部電極層２１と接触するように形成されている。そして、引出電極４１は、接続部４１ａと平面部４１ｂを有している。接続部４１ａは、保護層３０を貫通して下部電極層２１と接続されている。また、平面部４１ｂは、保護層３０上に形成されている。
【００３７】
引出電極４２は、上部電極層２３の絶縁層２２と静電容量を形成している部分、すなわち、絶縁層２２を介して下部電極層２１と対向している領域と接触するように形成されている。そして、引出電極４２は、接続部４２ａと平面部４２ｂを有している。接続部４２ａは、保護層３０を貫通して上部電極層２３と接続されている。また、平面部４２ｂは、保護層３０上に形成されている。
【００３８】
図１からも明らかなように、接続部４１ａ、４２ａは、アンチヒューズ素子の上方から見た場合に略円形の断面を有している。そして、下部電極層２１や上部電極層２３と接触する部分の最大径はＸである。なお、本明細書において最大径とは、ある部分を二次元的に測定した場合に、当該部分の外周の二点間に引いた線分の最大の長さを表す。
【００３９】
外部電極４３は引出電極４１と電気的に接続されている。また、外部電極４４は引出電極４２と電気的に接続されている。そして、下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３と外部電極４３、４４とは、基板１１の一方の主面側に形成されていることが好ましい。この場合、製造が容易であり、外部との電気的な接続が容易になるためである。
【００４０】
有機絶縁層３３は、無機保護層３１及び有機保護層３２を被覆するように形成されている。そして、有機絶縁層３３は、外部電極４３、４４がアンチヒューズ素子１０の表面に露出するように形成されている。下部電極層２１と上部電極層２３の短絡に起因して層間の剥離が生じたとしても、有機絶縁層３３で封止することができる。そのため、短絡後も安定してアンチヒューズ素子に電流が流れる。有機絶縁層３３の材質としては、例えばポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
【００４１】
なお、図２では、絶縁層２２は１層の構造であるが、絶縁層が複数層存在していても良い。その場合、各々の絶縁層と、各々の絶縁層の上下に存在している一対の電極層とで、複数の静電容量成分を形成することとなる。その場合、複数の絶縁層の上下に存在している電極層と外部電極とを電気的に接続するように、引出電極を設ければ良い。引出電極の形成箇所により、各々の絶縁層に起因する複数の静電容量成分を、並列に接続することが可能である。
【００４２】
また、上部電極層２３の上には、絶縁層２２と同じ材料系の絶縁層を更に設けても良い。この場合には、リーク電流を低減することができる。
【００４３】
次に、本発明に係るアンチヒューズ素子が電子部品と電気的に並列に接続されている際に、絶縁状態から短絡状態へと変化する場合のメカニズムを説明する。図３は密着層１３と下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３の模式的な断面図である。
【００４４】
図３（ａ）は、電子部品が正常動作している状態の断面図である。この状態では、下部電極層２１と上部電極層２３は絶縁層２２を介して絶縁状態にある。
【００４５】
図３（ｂ）は、アンチヒューズ素子に絶縁層２２の絶縁破壊電圧以上の電圧が印加され、絶縁破壊が生じた状態の図である。電子部品が断線等により開放状態になると、アンチヒューズ素子には電圧が印加され、下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３に一時的に電流が流れ込む。この電流によりジュール熱が発生し、この発熱により、下部電極層２１及び上部電極層２３が溶融して、玉化する。下部電極層２１は溶融して玉化部２５ａ、２５ｂを形成する。また、上部電極層２３は溶融して玉化部２６ａ、２６ｂを形成する。そして、絶縁層２２にはクラック２４が発生する。
【００４６】
図３（ｃ）は、下部電極層２１と上部電極層２３の溶融が進んだ状態の図である。下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３には継続して電流が流れ込むため、時間の経過とともに下部電極層２１と上部電極層２３の溶融が進む。玉化部２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂは、矢印の方向に肥大化する。そして、絶縁層２２は、完全に分断される。
【００４７】
図３（ｄ）は、溶融がさらに進み、構造変化部分２９が生じた状態の図である。溶融がさらに進むと、絶縁層２２を巻き込むような形態で短絡する短絡部２７と、絶縁層２２が巻き込まれることにより下部電極層２１と絶縁層２２と上部電極層２３とが消失する消失部２８と、を有する構造変化部分２９が生じる。
【００４８】
短絡部２７は、玉化部２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂの肥大化が進行すると、肥大化した玉化部同士が分断された絶縁層２２を巻き込むような状態で形成される。短絡部２７は下部電極層２１や上部電極層２３だけでなく、絶縁層２２も巻き込んで形成される。短絡部２７のいずれか一部で下部電極層２１と上部電極層２３とが電気的に接続されていれば、下部電極層２１と上部電極層２３とが短絡状態になる。
【００４９】
その後は、通電による発熱が抑えられて温度が低下し、大電流がアンチヒューズ素子を介して流れるようになる。
【００５０】
図４は、アンチヒューズ素子の短絡前の平面写真である。図４は図１の平面図に対応している。外部電極はアンチヒューズ素子の表面に露出している。また、引出電極は平面部と接続部を有しており、図中の円部分が引出電極の接続部に対応している。
【００５１】
図５は、アンチヒューズ素子の短絡後の平面写真である。このアンチヒューズ素子では、構造変化部分がアンチヒューズ素子の中心付近に発生していることが分かる。また、構造変化部分は、アンチヒューズ素子上方から見た場合に、通常は円に近い形状になっていることが分かる。図５のように、構造変化部分の最大径をＹとする。図３（ｄ）は図５の構造変化部分の断面図に相当する。すなわち、図３（ｄ）の消失部２８は構造変化部分の中心部付近に形成されている。そして、短絡部２７は構造変化部分の端部付近に、円環状に形成されている。なお、短絡部２７と消失部２８の境界は、不明瞭である場合も多い。
【００５２】
アンチヒューズ素子の短絡時に生じる構造変化部分は、下部電極層と絶縁層と上部電極層とが静電容量を形成している領域であれば、どこにでも発生する可能性がある。したがって、もし構造変化部分が引出電極の接続部の直下に発生する場合には、接続部が構造変化部分に巻き込まれて、アンチヒューズ素子自体に開放不良が起こるおそれがある。
【００５３】
本発明者は、この構造変化部分の最大径は短絡毎に大きく変わるものではなく、ある程度再現性を有することを確認した。すなわち、絶縁層と電極層の材質及び厚さや、アンチヒューズ素子の動作時に流入する電流量等の設計因子を決定することで、構造変化部分の最大径がある一定の範囲内になることを確認した。そして、引出電極の電極層と接触する部分の最大径を、構造変化部分の最大径よりも大きくすることで、アンチヒューズ素子自体の開放不良が発生しなくなることを見出した。
【００５４】
本発明に係るアンチヒューズ素子は、引出電極の電極層と接触する部分の最大径が、構造変化部分の最大径よりも大きいことを特徴としている。すなわち、図１のＸの大きさが、図３、図５のＹの大きさよりも大きいことを特徴としている。
【００５５】
この構成により、構造変化部分が引出電極の接続部の直下に発生した場合においても、引出電極の電極層と接触する部分が構造変化部分に巻き込まれずに必ず残る。したがって、引出電極と電極層の間の通電が維持される。その結果、短絡後は、アンチヒューズ素子には開放不良が発生せずに、安定して電流が流れる。
【００５６】
また、引出電極の電極層と接触する部分の面積が構造変化部分の面積よりも大きい場合でも、構造変化部分に巻き込まれずに残る部分が生じる。
【００５７】
構造変化部分の最大径や面積は、電子部品の開放不良時にアンチヒューズ素子に流入する電流量と相関がある。この電流量は、印加する電圧と、アンチヒューズ素子に直列に接続されている抵抗により決定される。ジュールの法則より、短絡時の発熱は電流量の二乗に比例する。したがって、流入する電流量が大きくなれば発熱量は大きくなり、構造変化部分の最大径や面積が大きくなる。
【００５８】
なお、構造変化部分の最大径及び面積は、以下のように求める。すなわち、複数のアンチヒューズ素子を、アンチヒューズ素子の動作時に想定される一定の条件下で短絡させて、構造変化部分を二次元的に測定する。そして、測定した値のうちの最大の値を構造変化部分の最大値及び面積とする。
【００５９】
また、本実施形態では、引出電極の接続部の断面形状が円の例で説明したが、円だけでなく、三角形や四角形等の多角形であっても良い。その場合、最大径とは多角形の頂点間で最も大きな距離を表す。
【００６０】
本発明のアンチヒューズ素子を使用することにより、直列に接続された複数の電子部品の一部が故障して開放状態となっても、他の電子部品は正常動作をし続けることが可能となる。しかも、ＰｔやＡｕ等の高融点の貴金属材料で形成された電極層同士を溶融及び溶着させて短絡させた場合には、溶融しても酸化したり高抵抗化することもなく、低抵抗を維持することができる。したがって、電力容量の大きな電源も不要である。
【００６１】
〔実験例〕
以下の条件で、引出電極の接続部の直径が３０μｍのアンチヒューズ素子を作製した。図６、図７を参照しつつ説明する。なお、図面は分かりやすいように、模式的に記載した。
【００６２】
最初に、図６（ａ）のように、酸化物層１２が形成された基板１１を用意した。具体的には、７００ｎｍのＳｉＯ2層が形成されたＳｉ単結晶基板（以下「Ｓｉ基板」という）を用意した。
【００６３】
次に、図６（ｂ）のように、密着層１３、下部電極層２１、絶縁層２２、上部電極層２３を形成した。まず、基板１１上に、密着層１３としてチタン酸バリウムストロンチウム（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3、以下「ＢＳＴ」という）層を形成した。具体的には、Ｓｉ基板の上面に、Ｂａの有機化合物、Ｓｒの有機化合物及びＴｉの有機化合物をＢａ：Ｓｒ：Ｔｉ＝７０：３０：１００（モル比）の割合になるように混合した原料液をスピンコートにより塗布し、ホットプレート上で３５０℃の温度で乾燥した。そして、昇温速度５℃／ｓでＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：高速昇温加熱）処理を行い、酸素雰囲気中、６５０℃の条件で３０分間加熱処理した。このようにして厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。
【００６４】
次に、下部電極層２１として、密着層１３の上にスパッタリング法を用いて厚さ３００ｎｍのＰｔ層を形成した。
【００６５】
次に、絶縁層２２、上部電極層２３を順に形成した。すなわち、Ｐｔ層の上に、前述したＢＳＴ層と同様の方法で、厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。このＢＳＴ層の上に、前述したＰｔ層と同様の方法で、厚さ３００ｎｍのＰｔ層を形成した。
【００６６】
次に、図６（ｃ）のように、上部電極層２３、絶縁層２２、下部電極層２１、密着層１３のパターニングを行った。まず、上部電極層２３のパターニングを行った。すなわち、上部電極層２３であるＰｔ層の上にレジストを塗布し、露光、現像によりレジストパターンを形成した。そして、Ａｒイオンミリング法により、所定形状にパターニングした後、アッシングによりレジストを除去した。同様の方法で、絶縁層２２、下部電極層２１、密着層１３をパターニングした後、レジストを除去した。
【００６７】
次に、図６（ｄ）のように、パターニングされた上部電極層２３、絶縁層２２、下部電極層２１及び密着層１３の上面と側面を被覆するように、無機保護層３１を形成した。無機保護層３１として、スパッタリングにより厚さ３００ｎｍのＳｉＮx層を形成した。そして、無機保護層３１上に、有機保護層３２を形成した。具体的には、感光性ポリイミドをスピンコートし、露光、現像、キュアすることで、膜厚２μｍのポリイミド層を形成した。
【００６８】
次に、図７（ｅ）のように、この有機保護層３２をマスクパターンとして使用し、ＣＨＦ3ガスを用いて無機保護層３１をパターニングした。この時、開口部を形成するように無機保護層３１をパターニングした。
【００６９】
次に、図７（ｆ）のように、引出電極４１、４２を形成した。具体的には、マグネトロンスパッタを用いて、Ｔｉ層（層厚１００ｎｍ）、Ｃｕ層（層厚１０００ｎｍ）を連続的に形成した。その後、レジスト塗布、露光、現像を順に行うことによりレジストパターンを形成した。そして、レジストパターンをマスクにして、Ｃｕ層をウエットエッチングによりパターニングした。続いて、レジストパターンをそのまま用いて、Ｔｉ層をパターニングした。その後、レジストパターンを除去した。
【００７０】
次に、図７（ｇ）のように、引出電極４１、４２の一部が露出するように有機絶縁層３３を形成した。具体的には感光性ポリイミドをスピンコートし、露光、現像、キュアすることで、膜厚２μｍのポリイミド層を形成した。
【００７１】
そして、最終的に図２に示すように、引出電極４１、４２の露出部分に外部電極４３、４４を形成した。具体的には、レジストパターンの開口部に、電解めっきで厚さ１μｍのＮｉ層を形成した。その上に厚さ１μｍのＡｕ層を形成した。最後に、ダイシングソーを用いて基板をカットし、１．０×０．５×０．５ｍｍのチップ形状のアンチヒューズ素子を取り出した。
【００７２】
得られたアンチヒューズ素子について、短絡時に発生する構造変化部分の最大径を測定した。
【００７３】
まず、アンチヒューズ素子に１０Ωの抵抗を直列に接続し、２５Ｖの電圧を印加して、アンチヒューズ素子を短絡させた。なお、短絡後のアンチヒューズ素子の抵抗は１〜３Ωであったので、電圧印加時にアンチヒューズ素子へ流入する電流は１．９〜２．３Ａと考えられる。
【００７４】
この時に、短絡後の構造変化部分の最大径をデジタルマイクロスコープで１９個測定した。表１に測定した構造変化部分の最大径について、１９個の平均値と、最小値、最大値を示す。
【００７５】
【表１】
0005467536.tif 000002
表１より、今回の作製条件において、構造変化部分の最大径の平均値は１７．９μｍであり、１４μｍ〜２６μｍまでの一定の範囲内におさまることが分かった。
【００７６】
次に、引出電極の接続部の直径とアンチヒューズ素子の開放不良の関係を調査した。
【００７７】
まず、上述した条件と同様の作製条件で、引出電極の接続部の直径を１００μｍ、７０μｍ、５０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍと変えた試料を作製した。そして、各条件の試料を上述した条件と同様の条件で短絡させた。そして、短絡させた各条件の試料の中で、引出電極の接続部の直下に構造変化部分が発生した試料１０個について、短絡後に開放不良が発生した試料の有無を調査した。表２に結果を示す。１０個のうち、開放不良が１個もなかった条件を○、開放不良が１個以上発生した条件を×とした。
【００７８】
【表２】
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表２より、引出電極の接続部の直径が構造変化部分の最大径よりも小さい２０μｍ以下の条件５、６では、開放不良が発生した。一方、引出電極の接続部の直径が構造変化部分の最大径よりも大きい３０μｍ以上の条件１〜４について、開放不良は発生していないことが分かった。
【符号の説明】
【００７９】
１０：アンチヒューズ素子
１１：基板
１２：酸化物層
１３：密着層
２１：下部電極層
２２：絶縁層
２３：上部電極層
２４：クラック
２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ：玉化部
２７；短絡部
２８：消失部
２９：構造変化部分
３０：保護層
３１：無機保護層
３２：有機保護層
３３：有機絶縁層
４１，４２：引出電極
４１ａ，４２ａ：接続部
４１ｂ，４２ｂ：平面部
４３，４４：外部電極
１０１：アンチヒューズ素子
１０２：抵抗素子
１０３：絶縁体
１０４，１０５：端子
１０６，１０７：低融点導電物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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【図５】
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