(57)【要約】【課題】溶断後においてショートが発生することを防止可能とした半導体基板上のヒューズ、及びこのヒューズを有する半導体装置、及びこのヒューズの製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズ、及びこのヒューズを有する半導体装置、及びこのヒューズの製造方法において、前記第１の電極と前記第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成する。前記高抵抗領域は、前記第１の電極と前記第２の電極のうち、低電位側となる電極寄りに形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズにおいて、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成したことを特徴とするヒューズ。
【請求項２】
前記高抵抗領域は、前記第１の電極と前記第２の電極のうち、低電位側となる電極寄りに形成したことを特徴とする請求項１記載のヒューズ。
【請求項３】
半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズを有する半導体装置において、
前記ヒューズ層には、前記第１の電極と前記第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体基板にヒューズ層を形成し、このヒューズ層と接続する第１の電極と第２の電極とを形成するヒューズの製造方法において、
前記第１の電極の形成部と前記第２の電極の形成部との間の前記ヒューズ層の一部にマスクを設けて前記ヒューズ層に不純物を注入することにより、前記ヒューズ層に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成することを特徴とするヒューズの製造方法。
【請求項５】
前記第１の電極の形成部と前記第２の電極の形成部との間で前記マスクの配設位置を調整することにより、前記高抵抗領域の形成位置を調整することを特徴とする請求項４記載のヒューズの製造方法。
【請求項６】
前記マスクは、前記第１の電極の形成部と前記第２の電極の形成部のうち、低電位となる電極の形成部寄りに設けることを特徴とする請求項５記載のヒューズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上に形成したヒューズ、及びこのヒューズを有する半導体装置、及びこのヒューズの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プログラマブル・ゲートアレイ構造を有する半導体装置や、メモリセルの欠陥修復を可能としている半導体装置、あるいは特性調整を可能としているアナログデバイスの半導体装置では、半導体基板上に設けたヒューズ層からなるヒューズを複数設け、このヒューズを選択的に切断することによりプログラミングや、欠陥修復、あるいは特性調整を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなヒューズは、図２に示すように、半導体基板100の上面に絶縁膜200を形成し、この絶縁膜200の上面にポリシリコンからなるヒューズ層300を形成して、ヒューズ層300が所要の抵抗率を有するようにヒューズ層300に不純物注入を行った後、このヒューズ層300を所定形状にパターンニングして形成している。
【０００４】
その後、ヒューズ層300の上面にはヒューズ層300を被覆する窒化珪素からなる被覆用絶縁膜400を設け、この被覆用絶縁膜400の所要の位置に所定間隔を隔てて第１電極用開口500と第２電極用開口600を設け、半導体基板100の上面にスパッタリング等によって金属膜を形成し、この金属膜を所定形状にパターンニングして第１電極700と第２電極800を形成している。
【特許文献１】特開平１０−３３５５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヒューズ層に接続した第１電極と第２電極との間に高電流を通電してヒューズ層を溶断した場合には、均一に形成したヒューズ層において、一般的に第１電極と第２電極との中間部分よりも第１電極と第２電極とで高電位となっている方の電極寄りの位置において溶断が生じやすく、しかも溶断後の電位差の影響により、低電位となっている方の電極と接続しているヒューズ層の溶断端部が高電位となっている方の電極に引き寄せられ、ヒューズ層が捲れ上がるとともに溶断端部が高電位の電極と接触してショートを発生させることがあるという問題があった。
【０００６】
そこで、第１電極と第２電極との配設間隔を大きくすることによりヒューズ層の溶断位置と電極との間に十分な間隔を設けることによって、溶断されたヒューズ層の端部が電極と接触することを解消するようにしているが、第１電極と第２電極との配設間隔を大きくした場合には、ヒューズ層の溶断により多くの電流と時間が必要となることによって作業効率が低下するという問題があるとともに、集積度の向上を阻害するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明のヒューズでは、半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズにおいて、第１の電極と第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成した。さらに、高抵抗領域は、第１の電極と第２の電極のうち、低電位側となる電極寄りに形成したことにも特徴を有するものである。
【０００８】
また、本発明の半導体装置では、半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズを有する半導体装置において、ヒューズ層には、第１の電極と第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成した。
【０００９】
また、本発明のヒューズの製造方法では、半導体基板にヒューズ層を形成し、このヒューズ層と接続する第１の電極と第２の電極とを形成するヒューズの製造方法において、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部との間のヒューズ層の一部にマスクを設けてヒューズ層に不純物を注入することにより、ヒューズ層に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成することとした。さらに、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部との間でマスクの配設位置を調整することにより、高抵抗領域の形成位置を調整することにも特徴を有し、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部のうち、低電位となる電極の形成部寄りにマスクを設けることにも特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズにおいて、第１の電極と第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成したことによって、高抵抗領域の形成位置によりヒューズ層の溶断位置を調整することができるので、第１の電極と第２の電極との間隔を広げることなくショートの発生を防止できる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、第１の電極と第２の電極のうち、低電位側となる電極寄りに高抵抗領域を形成したことによって、第１の電極と第２の電極との間隔を狭めてもショートの発生を確実に防止できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、半導体基板に設けたヒューズ層に第１の電極と第２の電極とを接続して構成したヒューズを有する半導体装置において、ヒューズ層には、第１の電極と第２の電極との間に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成したことによって、高抵抗領域の形成位置によりヒューズ層の溶断位置を調整することができるので、第１の電極と第２の電極との間隔を広げることなくショートの発生を防止できる。したがって、半導体装置におけるヒューズの形成領域を小さくすることができるので、半導体装置を小型化することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、半導体基板にヒューズ層を形成し、このヒューズ層と接続する第１の電極と第２の電極とを形成するヒューズの製造方法において、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部との間のヒューズ層の一部にマスクを設けてヒューズ層に不純物を注入することにより、ヒューズ層に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成することによって、高抵抗領域の形成位置によりヒューズ層の溶断位置を調整することができるので、第１の電極と第２の電極との間隔を広げることなくショートの発生を防止できる。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部との間でマスクの配設位置を調整することによって、高抵抗領域の形成位置を極めて容易にかつ確実に調整できる。
【００１５】
請求項６記載の発明によれば、第１の電極の形成部と第２の電極の形成部のうち、低電位となる電極の形成部寄りにマスクを設けることによって、第１の電極と第２の電極との間隔を狭めてもショートの発生を確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のヒューズ、及びこのヒューズを有する半導体装置、及びこのヒューズの製造方法では、半導体基板に設けたヒューズ層の一部に部分的に抵抗値を高くした高抵抗領域を形成しているものである。
【００１７】
このようにヒューズ層に高抵抗領域を設けることによって、高抵抗領域を挟むようにヒューズ層に接続して設けた第１の電極と第２の電極との間に高電流を通電した場合には、高抵抗領域が高発熱領域となって溶断が生じるので、高抵抗領域において確実にヒューズ層を溶断させることができる。
【００１８】
したがって、高抵抗領域の形成位置によりヒューズ層の溶断位置を調整することができるので、高抵抗領域の形成位置を調整することにより、第１の電極と第２の電極との間隔を広げることなくショートの発生を防止できる。
【００１９】
特に、高抵抗領域は、第１の電極と第２の電極のうち、溶断のための電流通電における低電位側の電極寄りに高抵抗領域を形成することによって、溶断後のヒューズ層における低電位側の電極と接続したヒューズ層の溶断端部が、高電位側の電極にまで達することを確実に防止でき、第１の電極と第２の電極との間隔を狭めてもショートの発生を確実に防止できる。
【００２０】
また、ヒューズ層には溶断したヒューズ層の再結合を防止する再結合防止層を隣設しておくことにより、ヒューズ層を溶断した場合には、再結合防止層が溶断したヒューズ層の再結合反応を防止することによって、溶断状態を確実に維持可能としてもよい。この場合、ヒューズ層にはシリコンを含有した層を用いるとともに、再結合防止層にはカーボンを含有した層を用いることにより、ヒューズ層を溶断した場合にヒューズ層と再結合防止層との反応生成物として安定的な酸化珪素（SiC)を形成することができるので、この炭化珪素によってヒューズ層の溶断状態を確実に維持することができ、溶断したヒューズ層の再結合を確実に防止できる。このような再結合防止層は、ヒューズ層の上面または下面、あるいは上下両面に積層することにより、ヒューズ層の再結合を確実に防止できる。
【００２１】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳説する。図１は、本実施形態のヒューズの製造工程を示した断面模式図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、ヒューズは半導体基板10上に形成しており、この半導体基板10の上面には絶縁膜20を形成し、この絶縁膜20の上面にポリシリコン膜30を成膜して、このポリシリコン膜30に所要の不純物をイオン注入することによりポリシリコン膜30の電気伝導度、すなわち抵抗率を調整している。ここでのイオン注入によるポリシリコン膜30の抵抗率の調整を「一次抵抗率調整」と呼ぶことにする。
【００２３】
次いで、ポリシリコン膜30の上面にはレジストを塗布し、このレジストを所要のパターンにパターンニングして、図１（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜30の上面の所要の位置にのみレジストマスク40を形成し、再度、ポリシリコン膜30に所要の不純物をイオン注入することによりポリシリコン膜30の電気伝導度、すなわち抵抗率を調整している。ここでのイオン注入によるポリシリコン膜30の抵抗率の調整を「二次抵抗率調整」と呼ぶことにする。
【００２４】
この二次抵抗率調整において、ポリシリコン膜30のレジストマスク40で被覆された領域では不純物が注入されないことにより、二次抵抗率調整において不純物が注入された領域よりも抵抗率を高くすることができる。このように不純物の注入量を調整することにより抵抗率を部分的に高く調整した領域を、高抵抗領域31と呼ぶことにする。
【００２５】
高抵抗領域31は、ヒューズを形成した場合において溶断のために高電位とする電極と低電位とする電極のうち、低電位とする電極に近接させる方が好ましいので、後述するようにヒューズ層30'に接続する第１電極51及び第２電極52を形成するための第１電極形成領域51'と第２電極形成領域52'のうち、本実施形態では、低電位側となる第１電極51が形成される第１電極形成領域51'の方に近接させてレジストマスク40を形成している。
【００２６】
高抵抗領域31の形成後、レジストマスク40を除去し、ポリシリコン膜30を所定形状にパターンニングすることにより、図１（ｃ）に示すようにヒューズ層30'を形成している。
【００２７】
次いで、半導体基板10の上面には窒化珪素膜等からなる被覆用絶縁膜60を成膜してヒューズ層30'を被覆している。
【００２８】
被覆用絶縁膜60によるヒューズ層30'の被覆後、図１（ｄ）に示すように、被覆用絶縁膜60の所要の位置には第１電極用開口71と第２電極用開口72をそれぞれ設け、その後、スパッタリング等によって半導体基板10の上面にアルミニウム膜等の金属膜を形成し、この金属膜を所定形状にパターンニングして、ヒューズ層30'に接続した第１電極51及び第２電極52を形成している。
【００２９】
このように、ヒューズ層30'には高抵抗領域31を形成しておくことにより、ヒューズ層30'に溶断用の高電流を通電した場合には、高抵抗領域31において最も発熱することにより高抵抗領域31で確実に溶断を生じさせることができる。したがって、高抵抗領域31の形成位置を調整することによって、溶断後の溶断端部による高電位側の電極とのショートを防止できる。
【００３０】
しかも、高抵抗領域31の形成位置は、レジストマスク40の形成位置によって調整できるので、極めて容易に所定位置に高抵抗領域31を形成できる。
【００３１】
特に、レジストマスク40を第１電極形成領域51'に近接させて設けることによって高抵抗領域31を第１電極51に近接させて形成することにより、本実施形態のようにヒューズ層30'の溶断時に第１電極51を第２電極52よりも低電位となる電極としている場合に、第１電極51と第２電極52との間隔を狭めても、高電位となる第２電極52と高抵抗領域31との間隔を比較的大きくすることができ、ヒューズ層30'の溶断端部と第２電極52とのショートを確実に防止できる。したがって、このようなヒューズ層30'からなるヒューズを設けた半導体装置の小型化を図ることができる。
【００３２】
本実施形態では、一次抵抗率調整においてポリシリコン膜30に注入する不純物の量を、ヒューズ層30'の高抵抗領域31以外の部分に注入される不純物の量の約半分程度となるようにし、その後、二次抵抗率調整において残りの量の不純物をレジストマスク40で被覆されていないポリシリコン膜30に注入するようにしているが、例えば、他の実施形態として、一次抵抗率調整において高抵抗領域31部分で所望のヒューズ抵抗値が得られる量の不純物をポリシリコン膜30に注入し、二次抵抗率調整において高抵抗領域31以外の領域の抵抗率を低減させるように不純物を注入するようにしてもよい。
【００３３】
このように一次抵抗率調整において高抵抗領域31部分で所望のヒューズ抵抗値が得られる量の不純物をポリシリコン膜30に注入しておくことにより、所望の抵抗値を有するヒューズを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るヒューズの製造工程を示した製造工程説明図である。
【図２】従来のヒューズの概略説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
10  半導体基板
20  絶縁膜
30  ポリシリコン膜
30' ヒューズ層
31  高抵抗領域
40  レジストマスク
51  第１電極
51' 第１電極形成領域
52  第２電極
52' 第２電極形成領域
60  被覆用絶縁膜
71  第１電極用開口
72  第２電極用開口
【図１】
2005191174.tif 000003
【図２】
2005191174.tif 000004