(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た少なくとも一対の電極層と、
を有し、静電容量が１ｎＦ〜１００ｎＦである容量部を備え、前記容量部が静電気放電に対する保護機能を有し、かつ前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時には、前記少なくとも一対の電極層が溶融し、前記少なくとも一対の電極層同士が溶着して電気的に接続されることにより、絶縁状態から導通状態となる、アンチヒューズ素子。
【請求項２】
前記容量部のマシンモデルの静電破壊試験における耐電圧が１００Ｖ〜２５０Ｖである、請求項１に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項３】
前記容量部の静電容量が４．２ｎＦ〜１５ｎＦである、請求項１又は２に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項４】
前記絶縁層の誘電率が１００〜１０００である、請求項１〜３に記載のアンチヒューズ素子。
【請求項５】
前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時に前記少なくとも一対の電極層が溶融するとともに、前記絶縁層が分断され、前記絶縁層を巻き込むような形態で前記少なくとも一対の電極層同士が溶着する、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。
【請求項６】
前記絶縁層の材質が（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3であり、前記少なくとも一対の電極層の材質が金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム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以上の電圧になると切れ、電流を遮断する。これとは逆に、所定以上の電圧になると短絡し、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】
例えば特許文献１には、図５の断面図に示す構造が開示されている。絶縁層１０８は、絶縁材料（例えばＳｉＯ2）からなり、絶縁層１０８は基板１０１上に形成された配線パターン１０２ｓ，１０２ｔの両方に接し、配線パターン１０２ｓ，１０２ｔの空隙１０３を跨ぐように連続的に形成されている。配線パターン１０２ｓ，１０２ｔには、ＬＥＤ（発光ダイオード）１０６のリード端子１０４，１０５が半田１０４ａ，１０５ａを用いて接続されている。【０００４】
通常時はＬＥＤ１０６の順方向に電流が流れる。例えば、一方の配線パターン１０２ｓから、半田１０５ａ、リード端子１０５、ＬＥＤ１０６、リード端子１０４、半田１０４ａを通って、他方の配線パターン１０２ｔに電流が流れる。【０００５】
しかし、ＬＥＤ１０６の不良、故障等によりＬＥＤ１０６内を電流が流れないオープン状態（開放不良）となると、配線パターン１０２ｓ、１０２ｔ間に印加される電圧によって、絶縁層１０８による絶縁が破壊され、電流は一方の配線パターン１０２ｓから、絶縁層１０８を通り、他方の配線パターン１０２ｔへ流れる。【０００６】
このような構成のアンチヒューズ素子は、例えば図６の電気回路図に示すように、直列に接続されたＬＥＤ１１１Ａ，１１１Ｂ，・・・１１１ｎの一部が故障しても、他のＬＥＤが点灯し続けるようにするために用いられる。この場合、アンチヒューズ素子１１２Ａ，１１２Ｂ，・・・１１２ｎは、直列に接続されたＬＥＤ１１１Ａ，１１１Ｂ，・・・１１１ｎのそれぞれに対して並列に接続された状態で使用される。一部のＬＥＤ（例えば１１１Ａ）に電流が流れない開放不良の場合、そのＬＥＤに並列に接続されたアンチヒューズ素子（例えば１１２Ａ）が短絡し、電流はアンチヒューズ素子（例えば１１２Ａ）を迂回して流れ、他のＬＥＤに電流が流れるため、他のＬＥＤは点灯し続ける。【０００７】
ｎ個のＬＥＤが直列接続され、ＬＥＤの順方向電圧降下の電圧値をＶfとすると、ＬＥＤが開放不良となった場合には、直列接続されたｎ個のＬＥＤの両端におおよそＶf×ｎの電圧をかけてアンチヒューズ素子の絶縁を破壊して短絡させ、他のＬＥＤを点灯させる。【０００８】
図７は、アンチヒューズ素子の絶縁破壊電圧とアンチヒューズ素子の通電電流との関係を示すグラフである。図７のような従来技術のアンチヒューズ素子では、アンチヒューズ素子に印加される電圧（図７中の印加電圧）が絶縁破壊電圧（５０Ｖ）を超えると絶縁破壊が開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３２４３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したようにアンチヒューズ素子は、ＬＥＤが開放した場合に電圧が印加されて短絡する。したがって、ＬＥＤが開放した場合の電圧以外の電圧で短絡することは好ましくない。ところが、ＬＥＤにアンチヒューズ素子を並列に接続した場合、例えば実装時の静電気により、アンチヒューズ素子が絶縁破壊する可能性があった。アンチヒューズ素子には、このような静電気放電（ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ＥＳＤ）の対策を行う必要がある。一般に静電気放電とは、帯電している導電性物体の接触や接近により帯電電荷が移動して、パルス性の大電流が流れるものである。【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術を鑑み、静電気放電による絶縁破壊が生じにくいアンチヒューズ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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た少なくとも一対の電極層と、を有し、静電容量が１ｎＦ〜１００ｎＦである容量部を備え、前記容量部が静電気放電に対する保護機能を有し、かつ前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時には、前記少なくとも一対の電極層が溶融し、前記少なくとも一対の電極層同士が溶着して電気的に接続されることにより、絶縁状態から導通状態となることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、容量部が静電気放電に対する保護機能を有している。すなわち、アンチヒューズ素子に１ｎＦ〜１００ｎＦの静電容量を持たせることにより、絶縁破壊につながる大電流が流れることを防いでいる。そのため、例えば部品の実装時の静電気放電による絶縁破壊が生じにくいアンチヒューズ素子を提供することができる。また、前記容量部は、前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時には、前記少なくとも一対の電極層が溶融し、前記少なくとも一対の電極層同士が溶着して電気的に接続されることにより、絶縁状態から導通状態となる。そのため、絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加によって一対の電極層が容易に短絡する。また、大電流を通電した時も低抵抗であり、短絡後の抵抗値も安定する。
【００１４】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子は、前記容量部のマシンモデルの静電破壊試験における耐電圧が１００Ｖ〜２５０Ｖであることが好ましい。【００１５】
この場合、静電気等で大きな電圧が印加された場合でも、絶縁破壊が生じにくいアンチヒューズ素子を得ることが可能となる。【００１６】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子は、前記容量部の静電容量が４．２ｎＦ〜１５ｎＦであることが好ましい。また、本発明に係るアンチヒューズ素子は、前記絶縁層の誘電率が１００〜１０００であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子は、前記絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時に前記少なくとも一対の電極層が溶融するとともに、前記絶縁層が分断され、前記絶縁層を巻き込むような形態で前記少なくとも一対の電極層同士が溶着することが好ましい。【００２０】
この場合、一対の電極層同士は強固に一体化され、低抵抗で安定した導通状態を確実に実現することが可能となる。【００２１】
また、本発明に係るアンチヒューズ素子は、前記絶縁層の材質が（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3であり、前記少なくとも一対の電極層の材質が金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム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。【００２２】
この場合、静電気等で大きな電圧が印加された場合でも、絶縁破壊が生じにくいアンチヒューズ素子を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るアンチヒューズ素子では、静電容量が１ｎＦ〜１００ｎＦである容量部が静電気放電に対する保護機能を有しており、かつ絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加時には、少なくとも一対の電極層が溶融し、少なくとも一対の電極層同士が溶着して電気的に接続されることにより、絶縁状態から導通状態となるので、静電気放電による絶縁破壊が生じにくく、かつ絶縁層の絶縁破壊電圧以上の電圧の印加によって一対の電極層が容易に短絡し、また大電流を通電した時も低抵抗であり、短絡後の抵抗値も安定するアンチヒューズ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ素子を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ素子の、絶縁状態から通電状態へと変化する場合のメカニズムを示す模式図である。
【図４】実験例で作製したアンチヒューズ素子を用いたモジュールの電気回路図である。
【図５】従来のアンチヒューズ素子を示す断面図である。
【図６】従来のアンチヒューズ素子の電気回路図である。
【図７】従来のアンチヒューズ素子の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下において、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための形態について説明する。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ素子の平面図である。そして、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２７】
基板１１には、例えばＳｉ単結晶基板が選択される。そして、基板１１の表面には酸化物層１２が形成されている。酸化物層１２は基板１１と密着層１３との相互拡散を防ぐ目的で設けられている。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。
【００２８】
そして、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。そして、上部電極層２３の上には第１の無機保護層３１が形成されている。
【００２９】
密着層１３は、酸化物層１２と下部電極層２１との密着性を確保するために形成される。密着層１３は、絶縁層２２と同じ材料を用いても、異なる材料を用いても良い。同じ材料を用いた場合には、製造が簡単になる利点を有する。
【００３０】
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は、短絡した後に長時間電流を流すことになるが、その場合に酸化による玉化等の不具合を防ぐ必要がある。そのため、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、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム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。
【００３１】
下部電極層２１と、絶縁層２２と、上部電極層２３は容量部２０を構成している。容量部２０の静電容量は１ｎＦ〜１００ｎＦであることが好ましい。静電容量が１ｎＦ未満の場合には、望ましい静電気放電に対する保護機能が得られないため、好ましくない。また、静電容量が１００ｎＦより大きい場合には、アンチヒューズ素子として、電圧が印加されてから短絡に至るまでの反応時間が長くなり過ぎるため、好ましくない。
【００３２】
また、容量部２０の静電容量は、４．２〜１５ｎＦであれば、アンチヒューズ素子の静電破壊試験における耐電圧が最適な範囲となり、さらに好ましい。
【００３３】
絶縁層２２には、下部電極層２１と上部電極層２３の間に印加される電圧が所定量を超えると絶縁が破壊され、下部電極層２１と上部電極層２３を短絡させるような材料が選択される。
【００３４】
絶縁層２２の誘電率は１００〜１０００が好ましい。この範囲内であれば、絶縁層２２の厚さや面積等の、静電気放電に対する保護機能に影響を与える因子を好ましい範囲内で設計することが可能となるためである。
【００３５】
かかる要求を満たすため、絶縁層２２の材質の例としては、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。
【００３６】
第１の無機保護層３１は、下部電極層２１と上部電極層２３の間に電圧が印加された際のリーク電流を小さくする役割を有する。第１の無機保護層３１には、絶縁層２２と同じ材料を用いても、異なる材料を用いても良い。同じ材料を用いた場合には、製造が簡単になる利点を有する。
【００３７】
第２の無機保護層３２は、密着層１３、容量部２０及び第１の無機保護層３１を覆うように形成されている。第２の無機保護層３２の材質の例としては、ＳｉＮx、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2が挙げられる。
【００３８】
第１の有機保護層３３は、第２の無機保護層３２の上に形成されている。第１の有機保護層３３の材質の例としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
【００３９】
第１の外部電極４２と第２の外部電極４３は、その表面がアンチヒューズ素子１０の上面に露出するように形成されている。第１の外部電極４２は、引出電極４１を介して下部電極層２１と電気的に接続されている。また、第２の外部電極４３は、引出電極４１を介して上部電極層２３と電気的に接続されている。
【００４０】
第２の有機保護層３４は、第２の無機保護層３２、第１の有機保護層３３及び引出電極４１を覆うように形成されている。第２の有機保護層３４の材質の例としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂が挙げられる。
【００４１】
第１の有機保護層３３と第２の有機保護層３４は無機保護層３２を覆うように形成されている。したがって、たとえ下部電極層２１と上部電極層２３の溶着に起因して層間の剥離が生じたとしても、第１の有機保護層３３と第２の有機保護層３４と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を流すことができる。
【００４２】
なお、図２では、絶縁層２２が１層の構造であるが、絶縁層２２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、各々の容量部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容量部を、並列に接続することが可能である。
【００４３】
図３は、本発明の第１の実施形態に係るアンチヒューズ素子の、絶縁状態から導通状態へと変化する場合のメカニズムを示す模式図である。
【００４４】
図３（ａ）は、アンチヒューズ素子に並列に接続されている例えばＬＥＤ等の電子部品が正常動作している場合の図である。かかる場合には、下部電極層２１と上部電極層２３とは絶縁層２２を介して絶縁状態にある。
【００４５】
しかし、ＬＥＤ等の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絶縁層２２の絶縁破壊電圧以上の電圧が印加される。そして、ＬＥＤ等の電子部品に流れるべき例えば１０ｍＡ以上の大電流が容量部２０に流れ込む。
【００４６】
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、絶縁破壊が生じる場合の図である。容量部２０に流れ込んだ電流により、ジュール熱が発生する。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。例えば下部電極層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は玉化部の溶融熱により加熱されて、クラック２４が発生する。
【００４７】
図３（ｃ）は、下部電極層２１と上部電極層２３の溶融が進んだ際の図である。容量部２０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、溶融熱により完全に分断される。
【００４８】
図３（ｄ）は、溶融がさらに進んだ状態の図である。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溶着して一体化する。そして、接合部２７を形成して導通状態となる。導通状態になると、通電による発熱が抑えられて温度が低下し、低抵抗化する。そのため、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。
【００４９】
本発明に係るアンチヒューズ素子が、図６のような回路に使用された場合を検討する。すなわち、例えばＬＥＤ１１１Ａが開放不良となって消灯した場合、ＬＥＤ１１１Ａに並列接続されたアンチヒューズ素子１１２Ａの下部電極層及び上部電極層が、上述したメカニズムにより互いに溶着して短絡し、絶縁状態から導通状態となる。そして、電流はＬＥＤ１１１Ａを迂回してアンチヒューズ素子１１２Ａに流れ込む。これにより、ＬＥＤ１１１Ａに直列接続された他のＬＥＤは通電状態を維持し、点灯し続けることとなる。
【００５０】
本実施形態ではＬＥＤに接続した例を説明したが、アンチヒューズ素子の接続する電子部品はＬＥＤに限らない。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からなる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ている場合には、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。
【００５１】
〔実験例〕
本実験例では、静電容量を変えた４種類のアンチヒューズ素子を作製した。まず、条件１のアンチヒューズ素子を、以下のように作製した。条件１のアンチヒューズ素子は、図２のような構造である。
【００５２】
最初に、厚さ７００ｎｍの酸化物層が形成されたＳｉ単結晶基板（以下「Ｓｉ基板」）を用意した。
【００５３】
次に、密着層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３００℃の温度で乾燥した。これを２回繰り返した後、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６００℃の条件で３０分間熱処理した。このようにして厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。
【００５４】
次に、下部電極層として、密着層の上にスパッタリング法を用いて厚さ２００ｎｍのＰｔ層を形成した。
【００５５】
次に、絶縁層、上部電極層、第１の無機保護層を順に形成した。すなわち、Ｐｔ層の上に、前述したＢＳＴ層と同様の方法で、絶縁層として厚さ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、上部電極層２３として厚さ２００ｎｍのＰｔ層を形成した。さらに、このＰｔ層の上に、第１の無機保護層として、厚さ９０ｎｍのＢＳＴ層を形成した。
【００５６】
次に、第１の無機保護層と上部電極層のパターニングを行った。すなわち、第１の無機保護層であるＢＳＴ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、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；反応性イオンエッチング）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、下部電極層、密着層をパターニングした後、レジストを除去した。
【００５７】
次に、パターニング後の第１の無機保護層、上部電極層、絶縁層、下部電極層及び密着層の上面と側面を覆うように、第２の無機保護層と第１の有機保護層を以下のように形成した。すなわち、第２の無機保護層として、スパッタリングにより厚さ４００ｎｍのＳｉＮx層を形成した。その上に、第１の有機保護層として、感光性ポリイミドをスピンコートした。そして、露光、現像、キュアすることでポリイミド樹脂のマスクパターンを形成した。そのマスクパターンを使用し、ＲＩＥにより開口部を形成するようにＳｉＮx層とＢＳＴ層をパターニングした。
【００５８】
次に、引出電極を形成した。具体的には、マグネトロンスパッタを用いて、Ｔｉ層（層厚５０ｎｍ）とＣｕ層（層厚５００ｎｍ）を連続的に形成した。
【００５９】
次に、引出電極のパターニングを行った。具体的には、レジスト塗布、露光、現像を順に行うことで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、ＲＩＥにより、Ｔｉ層をパターニングした。
【００６０】
次に、第１の外部電極と第２の外部電極を形成した。具体的には、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。
【００６１】
次に、第１の外部電極と第２の外部電極の周囲に、第２の有機保護層としてポリイミド樹脂層を形成した。具体的には、ソルダーレジストとして感光性ポリイミドをスピンコートし、露光、現像、キュアを順に行うことにより、感光性ポリイミドをパターニングした状態で形成した。
【００６２】
そして、基板をカットして、アンチヒューズ素子を取りだした。具体的には、Ｓｉ基板が０．１ｍｍの厚みになるまで、Ｓｉ基板の容量部が形成されていない側の主面を研削した。そして、ダイシングソーを用いて基板をカットし、所定の大きさのチップ形状のアンチヒューズ素子を取りだした。このようにして条件１のアンチヒューズ素子を得た。条件１のアンチヒューズ素子のサイズはＬ１．０×Ｗ０．５×Ｔ０．５ｍｍであり、有効電極面積は０．３８５ｍｍ2であった。また、静電容量は１５ｎＦであった。
【００６３】
次に、条件２のアンチヒューズ素子を作製した。条件２のアンチヒューズ素子は、４層の電極層と３層の絶縁層が交互に形成されている構造である。そして、各々の絶縁層に起因する容量部を並列に接続することで、静電容量を大きくする構造とした。絶縁層の１層の厚みと電極層の１層の厚みは条件１と同様にした。また、その他の作製条件は条件１と同様にした。条件２のアンチヒューズ素子のサイズは０．６×０．３×０．３ｍｍであり、有効電極面積は０．２５６ｍｍ2であった。また、静電容量は１０ｎＦであった。
【００６４】
次に、条件３のアンチヒューズ素子を作製した。条件３のアンチヒューズ素子は、サイズと静電容量が条件１と異なる条件である。その他の作製条件は条件１と同様にした。条件３のアンチヒューズ素子のサイズは０．６×０．３×０．３ｍｍであり、有効電極面積は０．１０８ｍｍ2であった。また、静電容量は４．２ｎＦであった。
【００６５】
次に、比較例として、条件４のアンチヒューズ素子を作製した。条件４のアンチヒューズ素子の絶縁層には、条件１〜３のＢＳＴ（誘電率４００）と異なり、ＳｉＮx（誘電率７）を用いた。なお、条件４の絶縁層の厚さは７５ｎｍとした。また、絶縁層であるＳｉＮx層の形成にはＥＣＲスパッタを用いた。その他の作製条件は条件１と同様にした。条件４のアンチヒューズ素子のサイズは１．０×０．５×０．５ｍｍであり、有効電極面積は０．３８５ｍｍ2であった。また、静電容量は０．２６ｎＦであった。
【００６６】
得られた各条件の試料について、以下の測定を行った。
【００６７】
まず、電圧−電流（Ｖ−Ｉ）特性の測定結果より、絶縁破壊電圧（Ｂｒｅａｋ  Ｄｏｗｎ  Ｖｏｌｔａｇｅ；ＢＤＶ）を求めた。測定数は２０とし、ＢＤＶ値の最大値を採用した。
【００６８】
次に、マシンモデルの静電破壊試験における耐電圧を求めた。マシンモデルとは、金属製機器に帯電した電荷が素子に触れた時に放電するモデルであり、素子にパルス的に電流を導入するものである。試験方法はＥＩＡＪ  ＥＤ−４７０１／３０４に準拠した。測定数は２０とし、試験は極性を変えてそれぞれ５回ずつ行った。静電破壊試験は５０Ｖより開始し、試料に一桁以上の抵抗劣化がみられない場合、試験電圧を５０Ｖずつ上げて試験を繰り返した。一桁以上の抵抗劣化がみられない試験電圧の最大値を耐電圧とした。耐電圧が大きいほど、静電気放電に対して耐性が高いことを示す。
【００６９】
次に、アンチヒューズ素子の短絡の確認を行った。具体的には、図４に示すように、１Ｗの白色ＬＥＤ５０を１２個直列に接続したモジュールを作製した。そして、１２個のＬＥＤ５０の間の１ヶ所にスイッチ（図中Ｓと表示）を設け、スイッチとＬＥＤ５０に並列に、アンチヒューズ素子１０を半田で接続した。スイッチを閉じた状態で、定電流電源を用いて３００ｍＡの電流を流した。３００ｍＡ通電時の電圧は約４０Ｖであった。この状態でスイッチを開にし、アンチヒューズ素子１０の短絡の有無を確認した。なお、定電流電源の電圧の上限値は４８Ｖに設定した。
表１に実験条件と結果を示す。
【００７０】
【表１】
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【００７１】
表１より、絶縁層にＳｉＮxを用いた条件４では、絶縁破壊電圧が３０Ｖと高かった。一方、絶縁層にＢＳＴを用いた条件１、２、３では、絶縁破壊電圧を１８〜１９Ｖに抑えることができた。絶縁破壊電圧が低いほど、印加する電圧を低くすることができるため、特に直列に接続している複数の電子部品を保護する場合には有利である。
【００７２】
また、条件４では、静電容量が小さく、静電破壊試験における耐電圧が５０Ｖと小さかった。一方、絶縁層にＢＳＴを用いた条件１〜３では、静電容量を１ｎＦ以上にすることができ、静電破壊試験における耐電圧も１００Ｖ〜２５０Ｖと大きい結果となった。すなわち、条件１〜３では、静電気放電を想定した静電破壊試験において耐電圧が大きく、静電気放電に対する耐性が高いことが分かる。
【００７３】
また、条件１〜３についてはスイッチ開後、１秒以内にアンチヒューズ素子が短絡状態となり、他のＬＥＤが点灯した。この時の電流は全ての試料で３００ｍＡとなり、電圧は３６．７〜３７．０Ｖの範囲であった。一方、条件４については、絶縁破壊電圧が大きいため、スイッチを開にしても短絡状態にはならなかった。
【符号の説明】
【００７４】
１０：アンチヒューズ素子
１１：基板
１２：酸化物層
１３：密着層
２０：容量部
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：接合部
３１：第１の無機保護層
３２：第２の無機保護層
３３：第１の有機保護層
３４：第２の有機保護層
４１：引出電極
４２：第１の外部電極
４３：第２の外部電極
５０：ＬＥＤ
１０１：基板
１０２ｓ，１０２ｔ：配線パターン
１０３：空隙
１０４，１０５：リード端子
１０４ａ，１０５ａ：半田
１０６：ＬＥＤ
１０８：絶縁層
１１１：ＬＥＤ
１１２：アンチヒューズ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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