(57)【要約】【課題】トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来ると共に破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし破壊書き込みを確実にするヒュ−ズ装置及びデータ書き込み方法、読み出し方法を提供する。【解決手段】ヒュ−ズ装置の書き込みは２つのヒュ−ズ素子を順次破壊して行われる。プログラムコントロール用トランジスタ７をオン状態にし、トランジスタ６をオフ状態にして電源５からプログラム電圧を印加し電流を矢印方向に流してヒュ−ズ素子２を破壊する（破壊１）。次にプログラムコントロール用トランジスタ６をオン状態にし、トランジスタ７をオフ状態にして電源５からプログラム電圧を印加し電流を矢印方向に流してヒュ−ズ素子１を破壊する（破壊２）。読み出しは、トランジスタ７をオン状態にし、トランジスタ６をオフ状態にして電源５から電圧を印加し電流を矢印方向に流してデータを読み出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続されたｎ（ｎは２以上の整数）個のヒュ−ズ素子を具備し、前記直列接続されたｎ個のヒューズ素子の内、先頭の第１のヒュ−ズ素子は、一端に電源が取り付けられ、他端にプログラムコントロール用トランジスタが取り付けられ、残余の第２のヒュ−ズ素子乃至第ｎのヒュ−ズ素子は、それぞれ一端にプログラムコントロール用トランジスタが接続されていることを特徴とするヒューズ装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたヒューズ装置にデータを書き込む方法において、前記直列に接続されたｎ個のヒュ−ズ素子の内、前記第ｎのヒューズ素子に取り付けられた前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にし、前記第１のヒューズ素子乃至前記第（ｎ−１）のヒューズ素子のそれぞれに取り付けられた前記プログラムコントロール用トランジスタをオフ状態にして、前記電源にプログラム電圧を印加して前記第ｎのヒューズ素子を破壊し、次に、前記記第（ｎ−１）のヒューズ素子に取り付けられた前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にし、前記第１のヒューズ素子乃至前記第（ｎ−２）のヒューズ素子及び前記第ｎのヒュ−ズ素子にそれぞれ取り付けられた前記プログラムコントロール用トランジスタをオフ状態にして、前記電源にプログラム電圧を印加して前記第（ｎ−１）のヒューズ素子を破壊し、以下、順次同じ方法により、前記（ｎ−２）のヒュ−ズ素子、・・・、前記第２のヒュ−ズ素子、前記第１のヒュ−ズ素子を破壊して前記ｎ個のヒュ−ズ素子すべてを破壊することを特徴とするデータ書き込み方法。
【請求項３】
請求項１に記載されたヒューズ装置からデータを読み出す方法において、前記直列に接続されたｎ個のヒュ−ズ素子の内、前記最後段の第ｎのヒュ−ズ素子に接続された前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にし、他のプログラムコントロール用トランジスタをオフ状態にして、前記電源にプログラム電圧を印加して読み出しを行うことを特徴とするデータ読み出し方法。
【請求項４】
直列に接続されたｎ（ｎは２以上の整数）個のヒュ−ズ素子を具備し、前記直列に接続されたｎ個のヒューズ素子の内、先頭の第１のヒュ−ズ素子の先端に第１の電源が接続され、最後段の第ｎのヒュ−ズ素子と前記最後段より１段前段の第（ｎ−１）のヒューズ素子との接続部に第２の電源が接続され、前記最後段の第ｎのヒュ−ズ素子の他端にプログラムコントロール用トランジスタが接続されていることを特徴とするヒュ−ズ装置。
【請求項５】
請求項４に記載されたヒューズ装置にデータを書き込む方法及びデータを読み出す方法において、前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にし、前記第２の電源にプログラム電圧を印加して前記第ｎのヒューズ素子を破壊することによりデータ書き込みを行う方法と、データ書き込みを行わなかった場合において、前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にし、前記第２の電源にプログラム電圧を印加して読み出しを行う第１の読み出し方法と、データを書込んだ場合において、前記プログラムコントロール用トランジスタをオン状態にして、前記第１の電源にプログラム電圧を印加して読み出しを行う第２の読み出し方法とを有することを特徴とするデータ書き込み及び読み出し方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒュ−ズ装置及びヒュ−ズ装置のデータ書き込み方法及びデータ読み出し方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、素子溶断型ｅ−Ｆｕｓｅは、１つのヒュ−ズ素子とプログラムコントロール用トランジスタから構成されている。プログラムコントロール用トランジスタをオンとし、プログラム電圧を加えてヒュ−ズ素子に強い電流を流すことによりこれを破壊し、ヒュ−ズ素子の抵抗を上昇させデータを書き込んでいる。このヒュ−ズ素子は、ポリシリコン膜とその表面に形成されたシリサイド層からなり、シリサイド層を溶断することによって抵抗を上昇させている。
他の従来技術としては、ヒュ−ズ素子の抵抗の変化をより大きくするために、２つのヒュ−ズ素子（第１のヒュ−ズ素子及び第２のヒュ−ズ素子）を横に並べそれぞれのヒューズ素子に接続した２つのコントロール用トランジスタでヒュ−ズ素子の破壊を制御するヒュ−ズ装置がある。このヒュ−ズ装置は、これらのコントロール用トランジスタをオン、オフさせて、第１のヒュ−ズ素子の破壊（破壊１）、第２のヒュ−ズ素子の破壊（破壊２）の順序で２つのヒュ−ズ素子をそれぞれ破壊し、最後にデータを読み出す構成である。また、ヒュ−ズ素子の抵抗の変化を大きくするため、同じヒュ−ズ素子を横に増やして並べるようにすることも出来る。
【０００３】
以上の従来技術では、ヒュ−ズ素子に強い電流を流し、ヒュ−ズ素子を破壊するが、周辺回路を壊さない程度の電流でなければならない。その結果、ヒュ−ズ素子の破壊具合によっては破壊後の抵抗の変化が微小なものが出てくる可能性があり、データの［０，１］読み出しの判定が難しくなる問題がある。また、ヒュ−ズ素子を横に並べたものは、ヒュ−ズ素子を横に並べただけ破壊回数が増えるので抵抗値の変化は大きくなるがコントロール用トランジスタが無駄になり回路を大きくしてしまう問題がある。
【０００４】
特許文献１には、ヒューズの切れ残り不良を低減して歩留まりや信頼性を向上し，トリミング工程の作業時間を短くできるヒューズレイアウト及びトリミング方法が開示されている。高融点金属からなるバリアメタル層と主配線メタル層とを有する配線電極にて形成されるヒューズレイアウトにおいて、直列に繋がれた複数の溶断型ヒューズ部１１、１２と、各々の溶断型ヒューズ部それぞれに通電する複数のヒューズパッド１３、１４、１５とを有するレイアウトにより、複数のヒューズ部の少なくとも１つが切断すれば、レイアウト全体として切断されたことになり、切れ残り不良率を大きく低減できる。また、バリアメタル層が切れ残っても、高抵抗であるため、レイアウト全体としてのヒューズ抵抗値は非常に高くなり、切断状態と同等とみなすことができる。
【特許文献１】特開２００４−２１４５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来ると共に破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし破壊書き込みを確実にするヒュ−ズ装置及びデータ書き込み方法、読み出し方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヒュ−ズ装置の一態様は、直列に接続されたｎ個のヒュ−ズ素子を具備し、前記直列接続されたｎ個のヒューズ素子の内、先頭の第１のヒュ−ズ素子は、一端に電源が取り付けられ、他端にプログラムコントロール用トランジスタが取り付けられ、残余の第２のヒュ−ズ素子乃至第ｎのヒュ−ズ素子は、それぞれ一端にプログラムコントロール用トランジスタが接続されていることを特徴としている。
また、本発明のヒュ−ズ装置の一態様は、直列に接続されたｎ（ｎは２以上の整数）個のヒュ−ズ素子を具備し、前記直列に接続されたｎ個のヒューズ素子の内、先頭の第１のヒュ−ズ素子の先端に第１の電源が接続され、最後段の第ｎのヒュ−ズ素子と前記最後段より１段前段の第（ｎ−１）のヒューズ素子との接続部に第２の電源が接続され、前記最後段の第ｎのヒュ−ズ素子の他端にプログラムコントロール用トランジスタが接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来ると共に破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし破壊書き込みを確実にすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【０００９】
まず、図１を参照して実施例１を説明する。
図１は、ヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図である。ヒュ−ズ装置は、直列に接続された先頭のヒュ−ズ素子１、後段のヒュ−ズ素子２、先頭のヒュ−ズ素子１に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ２）６、後段のヒュ−ズ素子２に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ１）７、先頭のヒュ−ズ素子１の先端に接続された電源５を有している。プログラムコントロール用トランジスタ６は、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子１の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。プログラムコントロール用トランジスタ７は、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子２の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。
【００１０】
この実施例ではヒュ−ズ素子としてポリシリコン配線を用いる。ポリシリコン配線は、ポリシリコン膜とその表面上に形成されたシリサイド層からなる。ヒュ−ズ装置に書き込み処理をするにはヒュ−ズ素子を破壊することにより行われる。ヒュ−ズ素子を破壊することは、ヒュ−ズ素子にプログラム電圧を印加してポリシリコン膜上のシリサイド層を溶断することにより行われる。
図１（ａ）は、ヒュ−ズ装置の初期状態を示している。
次に、ヒュ−ズ装置の書き込み方法を説明する。書き込みは、２つのヒュ−ズ素子を順次破壊することにより行われる。まず、図１（ｂ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ７をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ６をオフ状態にして電源５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子２を破壊する（破壊１）。その後、図１（ｃ）に示す様に、プログラムコントロール用トランジスタ６をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ７をオフ状態にして電源５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子１を破壊する（破壊２）。このようにして書き込みが行われる。
【００１１】
次に、ヒュ−ズ装置の読み出し方法を説明する。図１（ｄ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ７をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ６をオフ状態にして電源５から読み出し電圧を印加し電流を矢印のように流してデータを読みだす。
この実施例では、ヒュ−ズ素子を直列に配置することにより、従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし（従来の２つのヒュ−ズ素子を用いるヒュ−ズ装置は４つのトランジスタを用いている）面積を少なくすることが出来ると共にプログラム電圧を使ってヒュ−ズ素子の破壊を複数回行うことにより破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし書き込みを確実にすることが可能になる。
【実施例２】
【００１２】
まず、図２を参照して実施例２を説明する。
図２は、ヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法（書き込み方法）及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図である。ヒュ−ズ装置は、直列に接続された先頭のヒュ−ズ素子２１、ヒュ−ズ素子２１に直列接続されたヒュ−ズ素子２２、ヒュ−ズ素子２２に直列接続された最後段のヒュ−ズ素子２３、先頭のヒュ−ズ素子２１に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ３）２６、ヒュ−ズ素子２２に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ２）２７、最後段のヒュ−ズ素子２３に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ１）２８、先頭のヒュ−ズ素子２１の先端に接続された電源２５を有している。
【００１３】
プログラムコントロール用トランジスタ２６は、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子２１の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。プログラムコントロール用トランジスタ２７は、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子２２の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。プログラムコントロール用トランジスタ２８は、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子２３の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。この実施例ではヒュ−ズ素子としてポリシリコン配線を用いる。
【００１４】
図２（ａ）は、ヒュ−ズ装置の初期状態を示している。
次に、ヒュ−ズ装置の書き込み方法を説明する。書き込みは、３つのヒュ−ズ素子を順次破壊することにより行われる。まず、図２（ｂ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ２８をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ２６、２７をオフ状態にして電源２５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子２３を破壊する（破壊１）。その後、図２（ｃ）に示す様に、プログラムコントロール用トランジスタ２７をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ２６、２８をオフ状態にして電源２５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子２２を破壊する（破壊２）。その後、図２（ｄ）に示す様に、プログラムコントロール用トランジスタ２６をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ２７、２８をオフ状態にして電源２５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子２１を破壊する（破壊３）。このようにして書き込みが行われる。
【００１５】
次に、ヒュ−ズ装置の読み出し方法を説明する。図２（ｅ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ２８をオン状態にし、プログラムコントロール用トランジスタ２６、２７をオフ状態にして電源２５から読み出し電圧を印加し電流を矢印のように流してデータを読み出す。
この実施例では、ヒュ−ズ素子を直列に配置することにより、従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来ると共にプログラム電圧を使ってヒュ−ズ素子の破壊を複数回行うことにより破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし書き込みを確実にすることが可能になる。実施例１よりヒュ−ズ素子の数が多いのでさらに抵抗値の変動が大きくなる。
【実施例３】
【００１６】
まず、図３を参照して実施例３を説明する。
図３は、ヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法（書き込み方法）及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図である。
ヒュ−ズ装置は、直列に接続された第１のヒュ−ズ素子３１、・・・、第（ｎ−１）のヒュ−ズ素子３２、第ｎのヒュ−ズ素子３３のｎ（ｎは４以上の整数）個のヒュ−ズ素子を具備し、また、先頭の第１のヒュ−ズ素子３１にプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒｎ）３６、第（ｎ−２）のヒュ−ズ素子にプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ３）３７、第（ｎ−１）のヒュ−ズ素子にプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ２）３８、最後段の第ｎのヒュ−ズ素子にプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタＴｒ１）３９がそれぞれ接続されている。さらに、先頭の第１のヒュ−ズ素子３１の先端に接続された電源３５を有している。各プログラムコントロール用トランジスタは、ソース領域又はドレイン領域がヒュ−ズ素子の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。この実施例ではヒュ−ズ素子としてポリシリコン配線を用いる。
【００１７】
図３（ａ）は、ヒュ−ズ装置の初期状態を示している。
次に、ヒュ−ズ装置の書き込み方法を説明する。書き込みは、各ヒュ−ズ素子を順次破壊することにより行われる。まず、図３（ｂ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ３９をオン状態にし、他のプログラムコントロール用トランジスタ３６、３７、３８等をオフ状態にして電源３５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子３３を破壊する（破壊１）。その後、図３（ｃ）に示す様に、プログラムコントロール用トランジスタ３８をオン状態にし、他のプログラムコントロール用トランジスタ３６、３７、３９等をオフ状態にして電源３５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子３２を破壊する（破壊２）。その後、順次ヒユーズ素子の破壊を行い（破壊１−破壊（ｎ−１））、最後に、図３（ｄ）に示す様に、プログラムコントロール用トランジスタ３６をオン状態にし、その他のプログラムコントロール用トランジスタ３７、３８、３９をオフ状態にして電源３５からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流してヒュ−ズ素子３１を破壊する（破壊ｎ）。このようにして書き込みが行われる。
【００１８】
次に、ヒュ−ズ装置の読み出し方法を説明する。図３（ｅ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ３９をオン状態にし、他のプログラムコントロール用トランジスタ３６、３７、３８等をオフ状態にして電源３５から読み出し電圧を印加し電流を矢印のように流してデータを読み出す。
この実施例では、ヒュ−ズ素子を直列に配置することにより、従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来ると共にプログラム電圧を使ってヒュ−ズ素子の破壊を複数回行うことにより破壊によるヒュ−ズ素子の抵抗値の変動を大きくし書き込みを確実にすることが可能になる。実施例２よりヒュ−ズ素子の数が多いのでさらに抵抗値の変動が大きくなる。
【実施例４】
【００１９】
まず、図４を参照して実施例４を説明する。
図４は、ヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図である。
この実施例の特徴は２つの電源を有していることにある。ヒュ−ズ装置は、直列に接続された先頭の第１のヒュ−ズ素子４１、後段の第２のヒュ−ズ素子４２、後段の第２のヒュ−ズ素子４２に接続されたプログラムコントロール用トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）４３、先頭の第１のヒュ−ズ素子４１の先端に接続された第１の電源４５、後段の第２のヒュ−ズ素子４２の先端に接続された第２の電源４０を有している。プログラムコントロール用トランジスタ４３は、ソース領域又はドレイン領域が第１のヒュ−ズ素子４１の一端に接続され、ドレイン領域又はソース領域は、接地されている。
【００２０】
この実施例ではヒュ−ズ素子としてポリシリコン配線を用いる。ポリシリコン配線は、ポリシリコン膜とその表面上に形成されたシリサイド層からなる。ヒュ−ズ装置に書き込み処理をするにはヒュ−ズ素子を破壊することにより行われる。ヒュ−ズ素子の破壊は、ヒュ−ズ素子にプログラム電圧を印加してポリシリコン膜上のシリサイド層を溶断することにより行われる。
図４（ａ）は、ヒュ−ズ装置の初期状態を示している。
次に、ヒュ−ズ装置の書き込み方法を説明する。書き込みは、第２のヒュ−ズ素子を破壊することにより行われる。まず、図４（ｃ）に示すように、プログラムコントロール用トランジスタ４３をオン状態にして第２の電源４０からプログラム電圧を印加し電流を矢印のように流して第２のヒュ−ズ素子４２を破壊する。このようにして書き込みが行われる。
【００２１】
次に、ヒュ−ズ装置の読み出し方法を説明する。この実施例ではヒュ−ズ素子が破壊されているか否かにより読み出し方法が異なる。図４（ｂ）に示す様に、ヒュ−ズ素子の破壊を行っていない場合（読み出し１）、プログラムコントロール用トランジスタ４３をオン状態にして第２の電源（Ｖ２）４０から読み出し電圧を印加し電流を矢印のように流してデータを読み出す。図４（ｄ）に示す様に、第２のヒュ−ズ素子４２の破壊を行った場合（読み出し２）、プログラムコントロール用トランジスタ４３をオン状態にして第１の電源（Ｖ１）４５から読み出し電圧を印加し電流を矢印のように流してデータを読み出す。
この実施例では、ヒュ−ズ素子を直列に配置することにより、従来に比べ面積の大きいコントロール用トランジスタの数を減らし面積を少なくすることが出来る。また、この実施例では読み出し用の電源を破壊時と非破壊時とで分けることにより、破壊時読み出し時は、非破壊時に比べ余分にヒュ−ズ素子が直列接続されているので抵抗が大きくなり破壊データをより確実に読み出すことが出来る。  この実施例では、第１の電源と第２の電源に１つのヒュ−ズ素子が配置されているが、１つのヒュ−ズ素子に代えて複数のヒュ−ズ素子を直列に接続して配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例である実施例１のヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図。
【図２】本発明の一実施例である実施例２のヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図。
【図３】本発明の一実施例である実施例３のヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図。
【図４】本発明の一実施例である実施例４のヒュ−ズ装置の初期状態、破壊方法及び読み出し方法を説明するヒュ−ズ装置の断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１、２、２１、２２、２３、３１、３２、３３、４１、４２・・・ヒュ−ズ素子    ５、２５、３５・・・電源    ４０・・・第２の電源    ４５・・・第１の電源    ６、７、２６、２７、２８、３６、３７、３８、３９、４３・・・プログラムコントロール用トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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