(57)【要約】【課題】  半導体基板上に搭載されるヒューズには、より小さい電流または電圧により溶断できることが要求される。【解決手段】  ヒューズ１００を構成する導電体が複数回折り返す形状に形成される。ヒューズに電流を流したときに導電体に発生する導電体の電流入力側と電流出力側の直線部１０３および１１３に挟まれる直線部１０４に熱が蓄積されやすくなり、導電体の溶断を容易とする。【選択図】      図１
2005039220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、電流を流すことにより切断される導電体と、
を含み、
前記導電体は、複数回折り返すことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記導電体は、互いに電気的に接続された、一方向に延びる第一の往路直線部と、前記一方向に対して略反対側に折り返す復路直線部と、前記一方向に折り返す第二の往路直線部と、を有し、前記第一の往路直線部、前記復路直線部、および第二の往路直線部は、略平行に配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記導電体は、互いに電気的に接続された、一方向に延びる第一の往路直線部と、前記一方向に対して略反対側に折り返す復路直線部と、前記一方向に折り返す第二の往路直線部と、前記第一の往路直線部の一端と前記復路直線部の一端とを結ぶ第一の接続直線部と、前記復路直線部の他端と前記第二の往路直線部の一端とを結ぶ第二の接続直線部と、を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記導電体は、互いに電気的に接続され、それぞれ第一の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第一の直線部と、それぞれ前記第一の方向とは異なる第二の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第二の直線部と、を含み、
前記複数の第一の直線部および前記複数の第二の直線部は、少なくとも一の前記第一の直線部または一の前記第二の直線部の四方が、他の前記第一の直線部または前記第二の直線部に囲まれるように配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置において、
前記複数の第一の直線部および前記複数の第二の直線部は、前記導電体の一端から他端に電流を流したときに、それぞれ、隣接する前記複数の第一の直線部および隣接する前記複数の第二の直線部において、逆方向に電流が流れるように配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記導電体は、互いに電気的に接続され、それぞれ第一の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第一の直線部と、それぞれ前記第一の方向とは異なる第二の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第二の直線部と、電流流入端子と、電流流出端子と、を含み、
前記複数の第一の直線部および前記複数の第二の直線部は、前記電流流入端子から前記電流流出端子に電流を流したときに、それぞれ、隣接する前記複数の第一の直線部および隣接する前記複数の第二の直線部において、逆方向に電流が流れるように配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
前記導電体は、当該導電体中の他の領域よりも幅が狭く形成された幅狭部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置において、
前記導電体は、当該導電体中の他の領域よりも幅が広く形成された幅広部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記導電体は、電流流入端子と、電流流出端子と、をさらに含み、
前記幅広部は、前記折り返した箇所よりも前記電流流入端子に近い側に形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の半導体装置において、
前記幅広部は、前記導電体の略中央に設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、電流を流すことにより切断される導電体と、
を含み、
前記導電体は屈曲して形成されるとともに、前記導電体中の他の領域よりも幅が広く形成された幅広部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置において、
前記導電体は、電流流入端子と、電流流出端子と、をさらに含み、
前記幅広部は、前記屈曲した箇所よりも前記電流流入端子に近い側に位置するように形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の半導体装置において、
前記幅広部は、前記導電体の略中央に設けられたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３いずれかに記載の半導体装置において、
前記導電体とは絶縁されるとともに、前記導電体の周囲において、前記導電体を取り囲むように設けられた第二の導電体をさらに含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体装置において、
前記第二の導電体は、前記導電体の側方に設けられたビア導電体を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の半導体装置において、
前記第二の導電体は前記導電体の少なくとも上側または下側に設けられた導電体プレートを含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６いずれかに記載の半導体装置において、
前記導電体は、銅（Ｃｕ）を主体とする材料、不純物含有ポリシリコン、シリコンゲルマニウム、シリサイドのいずれかにより構成されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、とくにヒューズを搭載した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒューズを半導体装置に搭載すると、ヒューズを切断することにより、半導体装置で使用する抵抗の値を調整したり、不良素子を切り離して正常素子に置き換える等の処理を行うことができる。不良素子を正常素子に置き換える手法は、例えば半導体記憶装置のリダンダンシィに用いられる。従来、ヒューズは、ヒューズの一部にレーザを照射することにより切断されることが多かった。しかしながら、レーザでヒューズを切断する方法には、いくつかの問題がある。
【０００３】
まず、レーザによるヒューズの切断の影響を他の素子に与えないように、ヒューズの切断箇所を他の素子から所定の距離だけ離す必要がある。そのため、装置サイズが大きくなってしまう。
【０００４】
次に、ヒューズを形成するために専用のフォトリソグラフィー工程が１〜２工程必要であり、高コストとなり、製造工程が長くなる。すなわち、ヒューズは通常その上に層間膜が形成されるため、最終工程でレーザ照射用の窓を層間膜に開口してヒューズの上の層間膜の膜厚を調整する工程が必要となる。さらに、ヒューズを組み込んだ製品を評価する時には  特性検査の後レーザ照射によるヒューズ切断を行い、その後に再度特性検査を行うという過程が必須である。このため、製造工程が一層長くなり、製造コストが増大する。
【０００５】
以上のようなレーザによるヒューズ切断の問題を解決するために、ヒューズを電流により溶断する試みがなされている。例えば特許文献１には、ヒューズを電流により容易に溶断させるために、ヒューズを構成するメタル層の一部を狭くしたり、１度だけ直角に折曲させた形状にし、折曲部に電流を集中させることが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１９７８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたヒューズを用いても溶断に必要な電流または電圧が依然として大きいということが発明者らにより確認された。
【０００７】
本発明の目的は、従来のヒューズよりも小さい電流または電圧により溶断可能なヒューズを搭載した半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、電流を流すことにより切断される導電体と、を含み、導電体は、複数回折り返すことを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００９】
「電流を流すことにより切断される導電体」は、ヒューズである。「折り返す」とは、導電体が９０度より大きく折り返す箇所のことである。導電体を複数回折り返すことにより、導電体の中央部分が、導電体の他の部分に囲まれるような形状とすることができる。これにより、導電体の中央部分に他の部分からの熱が流れ込み、中央部分の温度を比較的高い温度に保つことができる。そのため、導電体に電流を流すことにより、導電体を切断しやすくすることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置において、導電体は、互いに電気的に接続された、一方向に延びる第一の往路直線部と、一方向に対して略反対側に折り返す復路直線部と、一方向に折り返す第二の往路直線部と、を有することができ、第一の往路直線部、復路直線部、および第二の往路直線部は、略平行に配置することができる。
【００１１】
このようにすれば、第一の往路直線部、復路直線部、および第二の往路直線部のいずれかが、他の直線部に囲まれた構成とすることができ、他の直線部に囲まれた直線部を比較的高い温度に保つことができる。これにより、導電体に電流を流すことにより、導電体を切断しやすくすることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置において、導電体は、互いに電気的に接続された、一方向に延びる第一の往路直線部と、一方向に対して略反対側に折り返す復路直線部と、一方向に折り返す第二の往路直線部と、第一の往路直線部の一端と復路直線部の一端とを結ぶ第一の接続直線部と、復路直線部の他端と第二の往路直線部の一端とを結ぶ第二の接続直線部と、を有することができる。
【００１３】
本発明の半導体装置において、導電体は、互いに電気的に接続され、それぞれ第一の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第一の直線部と、それぞれ第一の方向とは異なる第二の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第二の直線部と、を含むことができ、複数の第一の直線部および複数の第二の直線部は、少なくとも一の第一の直線部または一の第二の直線部の四方が、他の第一の直線部または第二の直線部に囲まれるように配置することができる。
【００１４】
このように、直線部または第二の直線部の四方を他の直線部等で取り囲むことにより、四方を取り囲まれた直線部または第二の直線部の温度をより高く保つことができる。これにより、四方を取り囲まれた直線部または第二の直線部がより容易に切断されるようにすることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置において、複数の第一の直線部および複数の第二の直線部は、導電体の一端から他端に電流を流したときに、それぞれ、隣接する複数の第一の直線部および隣接する複数の第二の直線部において、逆方向に電流が流れるように配置することができる。
このような構成とすることにより、導電体に電流を流したときに、電流に起因する、半導体基板を貫くような磁界の発生を防ぐことができる。
【００１６】
本発明の半導体装置において、導電体は、互いに電気的に接続され、それぞれ第一の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第一の直線部と、それぞれ第一の方向とは異なる第二の方向に延在するとともに互いに平行に設けられた複数の第二の直線部と、電流流入端子と、電流流出端子と、を含むことができ、複数の第一の直線部および複数の第二の直線部は、電流流入端子から電流流出端子に電流を流したときに、それぞれ、隣接する複数の第一の直線部および隣接する複数の第二の直線部において、逆方向に電流が流れるように配置することができる。
【００１７】
このような構成とすることにより、導電体に電流を流したときに、電流に起因する、半導体基板を貫くような磁界の発生を防ぐことができる。
【００１８】
本発明の半導体装置において、導電体は、当該導電体中の他の領域よりも幅が狭く形成された幅狭部を有することができる。
【００１９】
このような幅狭部を設けることにより、導電体を幅狭部で切断しやすくすることができる。
【００２０】
本発明の半導体装置において、導電体は、当該導電体中の他の領域よりも幅が広く形成された幅広部を有することができる。
【００２１】
導電体の幅が広い幅広部においては、エレクトロマイグレーションの影響で、導電体を構成する材料の移動量が多くなる。そのため、電流が流れる方向と反対の方向において、幅広部の手前で断線が生じやすくなる。これにより、導電体を容易に切断することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置において、導電体は、電流流入端子と、電流流出端子と、をさらに含むことができ、幅広部は、折り返した箇所よりも電流流入端子に近い側に形成することができる。幅広部は、折り返した箇所の近傍に形成することができる。
【００２３】
折り返した箇所においては、導電体を構成する材料の移動量が少なくなる。そのため、折り返した箇所よりも電流流入端子に近い側に幅広部を設けることにより、幅広部と折り返した箇所との間で導電体の切断が生じやすくなる。
【００２４】
本発明の半導体装置において、電流流入端子側に幅広部を設けることもできる。前述したように、本発明において、導電体は複数回折り返した構造を有するので、導電体近傍に配置された幅広部は比較的高温に保たれ、エレクトロマイグレーションの影響により、幅広部の近傍で導電体を切れやすくすることができる。
【００２５】
本発明の半導体装置において、幅広部は、導電体の略中央に設けることができる。上述したように、本発明において、導電体は複数回折り返した構成を有するので、導電体の中央部分は比較的高温に保たれ、切断されやすくなっている。このような部分に幅広部を設けることにより、さらに導電体を切断しやすくすることができる。
【００２６】
本発明によれば、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、電流を流すことにより切断される導電体と、を含み、導電体は屈曲して形成されるとともに、導電体中の他の領域よりも幅が広く形成された幅広部を有することを特徴とする半導体装置が提供される。
【００２７】
導電体の幅が広い幅広部においては、エレクトロマイグレーションの影響で、導電体を構成する材料の移動量が多くなる。そのため、導電体に、幅広部を設けることにより、電流が流れる方向と反対の方向において、幅広部の手前で断線が生じやすくなる。これにより、導電体を容易に切断することができる。一方、屈曲した箇所においては、導電体を構成する材料の移動量が少なくなる。そのため、導電体に、屈曲した箇所と幅広部を設けることにより、導電体をより容易に切断することができる。
【００２８】
本発明の半導体装置において、幅広部は、屈曲した箇所よりも電流流入端子に近い側に位置するように形成することができる。幅広部は、屈曲した箇所の近傍に形成することができる。
【００２９】
本発明の半導体装置において、幅広部は、導電体の略中央に設けることができる。
【００３０】
本発明の半導体装置は、導電体とは絶縁されるとともに、導電体の周囲において、導電体を取り囲むように設けられた第二の導電体をさらに含むことができる。
【００３１】
このように、導電体（ヒューズ）を覆う第二の導電体を設けることにより、ヒューズに電流を流したときにヒューズに発生する熱を第二の導電体により反射させ、閉じ込めることができ、ヒューズの溶断を一層容易にすることができる。
【００３２】
本発明の半導体装置において、第二の導電体は、導電体の側方に設けられたビア導電体を含むことができる。
【００３３】
本発明の半導体装置において、第二の導電体は、導電体の少なくとも上側または下側に設けられた導電体プレートを含むことができる。
【００３４】
本発明の半導体装置において、導電体は、銅（Ｃｕ）を主体とする材料、不純物含有ポリシリコン、シリコンゲルマニウム、シリサイドのいずれかにより構成することができる。
【００３５】
本発明の半導体装置において、基板上にはトランジスタが設けられてよく、このトランジスタをオンさせることにより導電体に電流を流すことができる。ここで、トランジスタはＭＯＳＦＥＴとすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、小さい電流または電圧により、溶断可能なヒューズを搭載した半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１０は、本発明のヒューズの一例を示す図である。ヒューズ４４０は、導電性ライン４４１と、その両端に設けられた電流流入端子１０１および電流流出端子１０２とを有する。この例では、ヒューズ４４０の導電性ライン４４１は、複数の直線部と、隣接する直線部をそれぞれ接続する複数の直角接続部により構成される。ヒューズ４４０は、複数回折り返した構成を有する。本明細書において、「折り返す」とは、導電性ラインが９０度より大きく折り返す箇所のことである。図１０に示した例では、導電性ライン４４１が一つの直線部と一つの直角接続部とのコーナーで９０度折れ曲がり、その直角接続部と次の直線部とのコーナーで再度９０度折れ曲がっている。従って、ここでは、折り返し箇所は２つのコーナーを含む。
【００３８】
このように、導電性ラインが複数回折り返すことにより、複数の直線部のうち、中心に位置する直線部は、周囲に配置された他の直線部からの熱を受けて、比較的高い温度に保たれる。そのため、ヒューズ４４０の導電性ライン４４１は、図示したような温度勾配を有する。従って、ヒューズ４４０は、導電性ライン４４１の中心で切れやすくなる。
【００３９】
以下、各実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒューズを示す平面図である。本実施の形態において、ヒューズ１００は２回折り返す。
【００４０】
ヒューズ１００は、例えば半導体基板上の絶縁膜上に形成される。この場合、絶縁膜は半導体基板に設けられるものであればどのようなレベルに形成される絶縁膜でもよく、例えば、素子分離絶縁膜、多層配線構造のいずれかの層間絶縁膜、トレンチの底部に形成される絶縁膜などが挙げられる。
【００４１】
ヒューズ１００は、両端に電流流入端子１０１および電流流出端子１０２を有する。ヒューズ１００はまた、電流流入端子１０１から電流流出端子１０２に向かう方向でヒューズを眺めた場合、両端子間に、第１往路直線部１０３、復路直線部１０４、第２往路直線部１１３を有する。ヒューズ１００はさらに、第１往路直線部１０３と復路直線部１０４とを結ぶ第１直角接続部１０６および第２往路直線部１１３と復路直線部１０４とを結ぶ第２直角接続部１０７を有する。
【００４２】
ここで、ヒューズ１００は、第１往路直線部１０３と第１直角接続部１０６との間で９０度折れ曲がり、第１直角接続部１０６と復路直線部１０４との間で９０度折れ曲がった構成を有する。これにより１回折り返している。さらに、ヒューズ１００は、復路直線部１０４と第２直角接続部１０７との間で９０度折れ曲がり、第２直角接続部１０７と第２往路直線部１１３との間で９０度折れ曲がった構成を有する。これにより１回折り返しており、ヒューズ１００は、合計で２回折り返した構成を有する。
【００４３】
上記のような構成のヒューズ１００において、電流流入端子１０１から電流流出端子１０２に所定の電流を流すと、ヒューズ１００の外側の斜線部１０８で発生した熱が、ヒューズ１００の内側の斜線部１０９で発生する熱に加えられて、斜線部１０９に挟まれる復路直線部１０４の溶断を加速させる。これにより、ヒューズ１００を容易に溶断することができる。斜線部１０８および斜線部１０９は、たとえば絶縁材料により構成された絶縁膜とすることができる。ここで、ヒューズ１００を構成する導電体の材料には、銅（Ｃｕ）を主体とする材料、不純物含有ポリシリコン、シリコンゲルマニウム、シリサイドのいずれかを使用することができる。
【００４４】
図１１は、図１に示したヒューズ１００の変形例を示す図である。図１において、ヒューズ１００は、略直角な方向に２回折れ曲がることにより折り返す構成としたが、図１１に示したように、折り返し箇所Ａや折り返し箇所Ｂにおいて、９０度より大きい角度で折り返す構成とすることもできる。ヒューズ１００は、第１往路直線部４３２、第１復路直線部４３４、および第２往路直線部４３６を有する。第１往路直線部４３２と第１復路直線部４３４とは、直角より小さい鋭角をなす。第１復路直線部４３４と第２往路直線部４３６とは、直角より小さい鋭角をなす。これによっても、複数の直線部４３２、４３４、および４３６の中心に配置された第１復路直線部４３４は、他の直線部４３２や４３６により加熱される。そのため、第１復路直線部４３４は、容易に切断される。
【００４５】
図１２は、図１に示したヒューズ１００の他の変形例を示す図である。
電流流入端子１０１から電流流出端子１０２は、直線部よりも面積が大きいため、ヒューズで生じた熱が電流流入端子１０１や電流流出端子１０２との接続点で放熱するおそれがある。これにより、ヒューズに折り返し箇所を設けてヒューズを切断しやすくするという効果が減少してしまう。図１２に示したヒューズは、ヒューズの折り返し箇所が電流流入端子１０１や電流流出端子１０２から遠い位置に設けられている。これにより、折り返し箇所から放熱が生じるのを避けることができる。従って、ヒューズを容易に切断することができる。
【００４６】
図２は、単位折り返し構造を有するヒューズを示す図である。図２（ａ）は、図１に示したヒューズ１００のベースとなる単位折り返しヒューズ２００を示す平面図である。ヒューズ２００は、両端に電流流入端子２０１および電流流出端子２０２を有する。ヒューズ２００は、電流流入端子２０１から電流流出端子２０２に向かう方向でヒューズを眺めた場合、両端子間に、往路直線部２０３、復路直線部２０４、および往路直線部２０３と復路直線部２０４とを結ぶ直角接続部２０６を有する。
【００４７】
また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の単位折り返しヒューズの他の例を示す図である。図２（ｂ）に示すように、単位折り返しヒューズ２１０は、往路直線部２０３と復路直線部２０４とを直角接続部２０６で直接結ぶのではなく、傾斜接続部２５６を通して接続する構成とすることもできる。ヒューズをこのような形状にすることにより、導電体の溶断部に効率的に電流を供給することができる。
【００４８】
図３は、本発明の第２の実施の形態におけるヒューズを示す平面図である。本実施の形態において、ヒューズ３００は、４回折り返す。
【００４９】
ヒューズ３００は、例えば半導体基板上の絶縁膜上に形成される。ヒューズ３００は、両端に電流流入端子３０１および電流流出端子３０２を有する。ヒューズ３００はまた、電流流入端子３０１から電流流出端子３０２に向かう方向でヒューズを眺めた場合、両端子間に、第１往路直線部３０３、第１復路直線部３０４、第２往路直線部３１３、第２復路直線部３１４、第３往路直線部３２３を有する。ヒューズ３００はさらに、第１往路直線部３０３と第１復路直線部３０４とを結ぶ第１直角接続部３０６、第２往路直線部３１３と第２復路直線部３１４とを結ぶ第３直角接続部３１６を有する。また、第２復路直線部３０４と第２往路直線部３１３とを結ぶ第２直角接続部３０７、第２復路直線部３１４と第３往路直線部３２３とを結ぶ第４直角接続部３１７を有する。
【００５０】
上記のような構成のヒューズ３００において、電流流入端子３０１から電流流出端子３０２に所定の電流を流すと、ヒューズ３００の外側の斜線部３０８で発生した熱が、ヒューズ３００の内側の斜線部３０９で発生する熱に加えられる。従って、ヒューズ３００の中央に位置する３本の第１復路直線部３０４、第２往路直線部３１３、第２復路直線部３１４の溶断を加速させる。理論的には第１復路直線部３０４、第２往路直線部３１３、第２復路直線部３１４のうちの真ん中に位置する第２往路直線部３１３が最も溶断し易いと考えられる。このようなヒューズ３００周辺に発生する熱の分布により、ヒューズ３００を容易に溶断することができる。
【００５１】
図１３は、図３に示したヒューズ３００の変形例を示す図である。ここで、ヒューズ３００は、６回折り返す。
【００５２】
ヒューズ３００は、電流流入端子３０１および電流流出端子３０２を有する。ヒューズ３００はまた、電流流入端子３０１と電流流出端子３０２との間に、第１往路直線部４０２、第１復路直線部４０６、第２往路直線部４１０、第２復路直線部４１４、第３往路直線部４１６、第３復路直線部４２０、および第４往路直線部４２４を有する。さらに、ヒューズ３００は、第１往路直線部４０２と第１復路直線部４０６とを結ぶ第１直角接続部４０４、第１復路直線部４０６と第２往路直線部４１０とを結ぶ第２直角接続部４０８、第２往路直線部４１０と第２復路直線部４１４とを結ぶ第３直角接続部４１２、第２復路直線部４１４と第３往路直線部４１６とを結ぶ第４直角接続部４１５、第３往路直線部４１６と第３復路直線部４２０とを結ぶ第５直角接続部４１８、および第３復路直線部４２０と第４往路直線部４２４とを結ぶ第６直角接続部４２２を有する。
【００５３】
このような構成とすると、第２復路直線部４１４を容易に切断することができる。第２復路直線部４１４が複数の直線部や直角接続部により四方を囲まれているので、第２復路直線部４１４は、比較的高い温度に保たれ、ヒューズを中心部で容易に切断することができる。
【００５４】
図４および図５は、第１の実施の形態および第２の実施の形態に示すヒューズの溶断し易さを示すグラフである。横軸の数字は、ヒューズの電流流入端子と電流流出端子とを結ぶ導電体の長さを一定としたときに、両端子間に図２に示す単位折り返し導電体を何ユニット含むか（何回折り返すか）を表わしている。横軸の左端の「０（ゼロ）」に相当するヒューズは、ヒューズの電流流入端子と電流流出端子を水平方向（または垂直方向）の直線上に配置し、両端子を直線状の導電体で結んだものである。また、図４の縦軸はヒューズを溶断させるのに必要なヒューズの電流流入端子と電流流出端子との間の印加電圧を表し、図５の縦軸は印加電流を表す。
【００５５】
図４および図５に示すように、ヒューズの端子間での導電体の折り返しの回数（単位折り返しヒューズのユニット数）が増えるほどヒューズ溶断のしきい値が小さくなるが、回数を増やして行くと溶断しきい値は飽和する。ここで、本発明の第１の実施の形態のヒューズは導電体を２回折り返したもの、第２の実施の形態のヒューズは導電体を４回折り返したものに相当する。
【００５６】
以上のように、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態によれば、ヒューズの溶断電圧または電流を従来に比べて大幅に小さくすることができる。
【００５７】
図６および図７は、本発明の第３の実施の形態におけるヒューズを示す図である。図６はヒューズの平面図であり、図７は図６のＩ−Ｉ断面図である。本実施の形態において、ヒューズは、上方、下方および側方をヒューズとは別の第二の導電体により覆われた構成を有する。
【００５８】
以下、図６および図７を参照して説明する。
ヒューズ６００は、半導体基板６５１上の第１層間絶縁膜６５２の上の第２層間絶縁膜６５４中に設けられる。ここでは、説明を簡単にするために第２層間絶縁膜６５４を単一層として示しているが、実際は複数の層間絶縁膜で構成される。ヒューズ６００は、その上方および下方が下部プレート６５３および上部プレート６６０で、側方がビアホール６５５およびビアホール６５８にそれぞれ充填されたビア６５６およびビア６５９で覆われる。上下のビア６５６および６５９はヒューズ６００と同時に形成されるパッド電極６５７を介して相互に接続される。ただし、上下のビア６５６および６５９を必ずしもパッド電極６５７を介して接続する必要はなく、ヒューズ６００から飛散する導電物が他のデバイスに侵入しないように上下のビア６５６およびビア６５９が壁となるように構成されていればよい。
【００５９】
ヒューズ６００は、電流流入端子６０１から電流流出端子６０２に所定の電流を流すことにより溶断する。ヒューズ６００は、電流流入端子６０１側に第１往路直線部６０３、第１復路直線部６０４、第１往路直線部６０３と第１復路直線部６０４とを結ぶ第１直角接続部６０６を、電流流出端子６０２側に第５往路直線部６４３、第４復路直線部６３４、第５往路直線部６４３と第４復路直線部６３４とを結ぶ第８直角接続部６４７を有する。理論的には、９本の直線部のうち、真ん中に位置する第３往路直線部６２３が最も溶断し易いと考えられる。
【００６０】
このようなヒューズ６００周辺に発生する熱の分布によりヒューズ６００は容易に溶断するとともに、ヒューズ溶断の際に飛散する導電物が下部プレート６５３、上部プレート６６０、ビア６５６、およびビア６５９でブロックされ、他の素子に達しないように食い止める。さらに、ヒューズを上下左右から覆う第二の導電体（下部プレート６５３、上部プレート６６０、ビア６５６、およびビア６５９）により包囲することにより、ヒューズに電流を流したときにヒューズに発生する熱を別体の導電体により反射させ、閉じ込めることができ、ヒューズの溶断を一層容易にすることができる。
【００６１】
本実施の形態では、ヒューズの上下左右に別体の導電体を設けて、ヒューズをほぼ完全に包囲する構造を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、ヒューズの上および左右のみ、または、上下のみを別体の導電体で覆い、ヒューズの下方または左右を覆わない構造とすることもできる。
【００６２】
図８および図９は、本発明の第４の実施の形態におけるヒューズを示す図である。図８はヒューズの平面図であり、図９は図８のＪ−Ｊ断面図である。本実施の形態において、ヒューズは、第３の実施の形態と同様、上方、下方、および側方をヒューズとは別の第二の導電体により覆われた構成を有する。さらに、本実施の形態において、ヒューズを構成する導電体の一部が細く形成される。
【００６３】
図８に示すように、ヒューズ６１０を構成する９本の直線部のうち、中央に位置する第３往路直線部６２３の一部に幅の細い幅狭部６８３を設ける。
【００６４】
これにより、第３の実施の形態によるヒューズよりもさらに低い電流または電圧でヒューズを溶断させることができる。
【００６５】
図１４は、本発明の第５の実施の形態におけるヒューズを示す平面図である。
本実施の形態において、ヒューズ４４２は、第２の実施の形態において図３を参照して説明したのと同様の構造を有し、４回折り返す。ヒューズ４４２は、さらに、複数の直線部のうち、中央に位置する直線部上に設けられた太線の幅広部４４４を有する。幅広部４４４は、直線部よりも幅が広く形成される。このような幅広部４４４を設けることにより、幅広部４４４において、ヒューズ４４２を構成する導電体の移動量が多くなり、幅広部４４４と折り返し箇所との間でヒューズが切断されやすくなる。
【００６６】
図１５は、本実施の形態におけるヒューズ４４２が切断される様子を示す模式図である。図１５（ａ）に示すように、第２往路直線部３１３と第３直角接続部３１６とは略直角に配置されているので、これらの接続点Ｃでは、ヒューズ４４２を構成する導電体の移動量は小さくなる。一方、幅広部４４４において、幅が広く形成されているので、エレクトロマイグレーションの影響で、導電体の移動量が多くなる。そのため、図１５（ｂ）に示すように、第２往路直線部３１３において、断線が容易に発生することになる。
【００６７】
図１６および図１７は、本実施の形態におけるヒューズの変形例を示す図である。
図１６に示すように、電流流入端子３０１から電流流出端子３０２に向かう方向で、電流流入端子３０１と直線部４５２のコーナーＤとの間に幅広部４４４を設けることにより、コーナーＤと幅広部４４４との間の直線部４５２を切断し易くすることができる。
【００６８】
また、ヒューズは、図１７（ａ）に示すように、電流流入端子３０１および電流流出端子３０２と、これらの間に第１往路直線部４５６、第１直角接続部４５８、および第２復路直線部４６０を有する構成とすることもできる。このヒューズにおいても、電流流入端子３０１から電流出力端子３０２に向かう方向で、第１往路直線部４５６と第１直角接続部４５８とのコーナーＥと電流流入端子３０１との間に幅広部４４４を設けることにより、図１７（ｂ）に示すように、コーナーＥと幅広部４４４との間の第１往路直線部４５６を切断しやすくすることができる。
【００６９】
図１８は、本実施の形態におけるヒューズの他の変形例を示す図である。ここで、ヒューズ４７０は６回折り返す。
【００７０】
ヒューズ４７０は、電流流入端子３０１および電流流出端子３０２を有する。また、ヒューズ４７０は、電流流入端子３０１と電流流出端子３０２との間に、第１往路直線部４０２、第１復路直線部４０６、第２往路直線部４１０、第２復路直線部４１４、第３往路直線部４１６、第３復路直線部４２０、および第４往路直線部４２４を有する。さらに、ヒューズ４７０は、第１往路直線部４０２と第１復路直線部４０６とを結ぶ第１直角接続部４０４、第１復路直線部４０６と第２往路直線部４１０とを結ぶ第２直角接続部４０８、第２往路直線部４１０と第２復路直線部４１４とを結ぶ第３直角接続部４１２、第２復路直線部４１４と第３往路直線部４１６とを結ぶ第４直角接続部４１５、第３往路直線部４１６と第３復路直線部４２０とを結ぶ第５直角接続部４１８、および第３復路直線部４２０と第４往路直線部４２４とを結ぶ第６直角接続部４２２を有する。ここで、ヒューズ４７０は、複数の直線部のうち、中央に位置する第２復路直線部４１４上に、幅広部４４４が配置された構成を有する。
【００７１】
このような構成とすると、第２復路直線部４１４と第４直角接続部４１５とのコーナーと幅広部４４４との間で、第２復路直線部４１４を切断しやすくすることができる。上述したように、ヒューズに幅広部を設けることにより、断線を容易にすることができる一方、幅広部からの放熱が生じるため、ヒューズの切断効率が悪くなるという懸念もある。しかし、図１４や図１８に示した構造のように、幅広部を中心部に設けることにより、周囲の部分からの熱を受け、幅広部の温度を高く保つことができる。そのため、放熱による切断効率の低下を招くことなく、エレクトロマイグレーションの影響による断線の効果を得ることができる。とくに、図１８に示した構成において、幅広部が複数の直線部や直角接続部により四方を囲まれているので、幅広部が比較的高い温度に保たれる。そのため、ヒューズを容易に切断することができる。
【００７２】
また、ヒューズは、図１９に示したような構成とすることもできる。上述したように、ヒューズに幅広部を設けることにより、断線を容易にすることができる一方、幅広部からの放熱が生じるため、ヒューズの切断効率が悪くなるという懸念もある。しかし、図１９に示したような構造のように、導電体を複数回折り返した構造とすることにより、幅広部４４４が加熱され、エレクトロマイグレーションの影響により、幅広部４４４近傍で導電体を切れやすくすることができる。
【００７３】
以上に記載した実施の形態においては、ヒューズを構成する導電体を半導体基板の表面に平行な平面上に形成したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上述の往路直線部および復路直線部を半導体基板表面に垂直な、層間絶縁膜を貫通するビアで形成し、往路直線部と復路直線部とを接続する直角接続部を半導体基板の表面に平行な平面上に形成する構成も本発明に含まれることを理解されたい。この場合、ヒューズの電流流入端子と電流流出端子は直角接続部と同時に形成され、それぞれ層間絶縁膜の上、下に位置するように設けるか、両方ともに層間絶縁膜の上下のうち一方に位置するように設ける。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態におけるヒューズの形状を示す平面図である。
【図２】本発明の基本となるヒューズを構成する単位折り返しヒューズを示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態におけるヒューズの形状を示す平面図である。
【図４】ヒューズの折り返し回数と、ヒューズ溶断電圧との関係を示すグラフである。
【図５】ヒューズの折り返し回数と、ヒューズ溶断電流との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施の形態におけるヒューズの形状を示す平面図である。
【図７】図６のＩ−Ｉ断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態におけるヒューズの形状を示す平面図である。
【図９】図８のＪ−Ｊ断面図である。
【図１０】本発明のヒューズの一例を示す図である。
【図１１】図１に示したヒューズの変形例を示す図である。
【図１２】図１に示したヒューズの他の変形例を示す図である。
【図１３】図３に示したヒューズの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態におけるヒューズを示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態におけるヒューズが切断される様子を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態におけるヒューズの変形例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態におけるヒューズの変形例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態におけるヒューズの他の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態におけるヒューズの他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１００、３００、４４２、６００  ヒューズ
１０１、２０１、３０１、６０１  電流流入端子
１０２、２０２、３０２、６０２  電流流出端子
１０３、３０３、４０２、４３２、４５６、６０３  第１往路直線部
１０４、２０４    復路直線部
１１３、３１３、４１０、４３６、４６０  第２往路直線部
１０６、３０６、４０４、６０６  第１直角接続部
１０７、３０７、４０８  第２直角接続部
１０８  ヒューズ１００の外側の斜線部
１０９  ヒューズ１００の内側の斜線部
２００  単位折り返しヒューズ
２０３  往路直線部
２０６  直角接続部
２５６  傾斜接続部
３０４、４０６、４３４、４５８、６０４  第１復路直線部
３０８  ヒューズ３００の外側の斜線部
３０９  ヒューズ３００の内側の斜線部
３１４、４１４  第２復路直線部
３１６、４１２  第３直角接続部
３１７、４１５  第４直角接続部
３２３、４１６、６２３    第３往路直線部
４１８  第５直角接続部
４２０  第３復路直線部
４２２  第６直角接続部
４２４  第４往路直線部
４４４  幅広部
４５２  直線部
６３４  第４復路直線部
６４３  第５往路直線部
６４７  第８直角接続部
６５１  半導体基板
６５２  第１層間絶縁膜
６５３  下部プレート
６５４  第２層間絶縁膜
６５５、６５８  ビアホール
６５６、６５９  ビア
６５７  パッド電極
６６０  上部プレート
６８３  幅狭部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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