(57)【要約】【課題】トリミングパターンのヒューズ部の溶断に大電流を用いた場合においても、ヒューズ部の溶断後の切断幅を安定させて切断不良を低減すると共に半導体装置の主回路への熱影響を防止する手段を提供する。【解決手段】第１の端子と、第２の端子と、第１および第２の端子の間に配置されたヒューズ部とを有するトリミングパターンにおいて、第１の端子とヒューズ部との間にエミッタ電極とベース電極とコレクタ電極とを有するバイポーラトランジスタを設け、第１の端子をエミッタ電極に接続すると共に、ヒューズ部の一端をコレクタ電極に接続し、他端を第２の端子に接続する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と、第２の端子と、該第１および第２の端子の間に配置されたヒューズ部とを有するトリミングパターンにおいて、
前記第１の端子とヒューズ部との間に、エミッタ電極とベース電極とコレクタ電極とを有するバイポーラトランジスタを設け、
前記第１の端子を前記エミッタ電極に接続すると共に、前記ヒューズ部の一端を前記コレクタ電極に接続し、他端を前記第２の端子に接続したことを特徴とするトリミングパターン。
【請求項２】
請求項１において、
前記ベース電極に接続する第３の端子と、前記エミッタ電極とベース電極との間を流れる電流を調節する調整用回路とを設け、
前記第１の端子と前記第３の端子との間を、前記調整用回路を介して接続したことを特徴とするトリミングパターン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のトリミングパターンのヒューズ部を、前記エミッタ電極とベース電極との間に電圧を印加して溶断することを特徴とするトリミングパターンの溶断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路等の半導体装置の特性を調整するために用いられるトリミングパターンおよびその溶断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトリミングパターンは、第１の端子および第２の端子の間にヒューズ部を配置し、このヒューズ部の下層にヒューズ部に直交するバッファ層を設けてヒューズ部に段部を形成すると共に、ヒューズ部の両側にダミーパターンを設けてヒューズ部の幅を狭く形成し、第１の端子と第２の端子との間に流した電流によるヒューズ部の溶断を容易にしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ヒューズ部の一端を入力端子に、他端をｎＭＯＳトランジスタに接続し、入力端子に印加した電圧でｎＭＯＳトランジスタをブレークダウンさせ、このブレークダウン時に流れる大電流でヒューズ部を溶断しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２３０３２５号公報（主に第３頁段落００１３−段落００１６、第１図）
【特許文献２】特開平７−８６５１７号公報（第２頁段落０００７−段落０００８、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、トリミングは、半導体集積回路等の半導体装置の本来の性能とは別に、特にアナログ回路において製造工程のバラツキ等による電気的な特性の変動を調整する場合に用いられ、半導体装置の製造工程における配線の形成工程において、他の回路配線の形成と同時に同じ材料で２つの端子間に形成されたヒューズ部に電流を流しヒューズ部を意図的に溶断して被切断回路への配線を切断する方法等が用いられている。
【０００５】
一方、近年においては半導体装置の微細化が促進され、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム・シリコン・銅合金（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）等のアルミ導電材からなるアルミニウム配線を用いる場合に、シリコン（Ｓｉ）基板等の半導体基板へのアルミニウムイオンの拡散を防止するために、アルミニウム配線の下層にタングステン（Ｗ）やチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等からなるバリアメタル層を形成するようになってきている。
【０００６】
また、半導体ウェハ表面の平坦化処理が進展し、多層配線工程における層間絶縁膜の上面の平坦化が進み、配線の厚さも均一なものになってきている。
しかしながら、上述した特許文献１の技術においては、２つの端子間に形成したヒューズ部にバッファ層による段部を形成すると共に、ヒューズ部の両側にダミーパターンを設けてヒューズ部の幅を狭く形成し、２つの端子間に電流を流してヒューズ部を溶断しているため、層間絶縁膜の上面等の平坦化に伴ってヒューズ部のバッファ層による段部の形成が困難になると共に、トリミングパターンのヒューズ部の厚さも均一なものになり、段部により形成されるヒューズ部の曲折による抵抗の増加を図ることができず、ヒューズ部の溶断が困難になるという問題がある。
【０００７】
また、アルミニウム配線の下層にバリアメタル層を形成した場合には、バリアメタル層の抵抗がアルミニウム配線に比較して大きいために、端子間に流した電流が主にアルミニウム配線を通じて流れてしまい、ヒューズ部の溶断工程において切れ残りが生ずるという問題がある。
これらのことは、端子間に大電流を流すようにすれば解決するが、電流を供給するための接触針と端子との接触抵抗の影響が大きくなり、ヒューズ部の溶断後の切断幅にバラツキが生じ、切断不良が増加するという問題がある。
【０００８】
特許文献２の技術においては、ヒューズ部に接続したｎＭＯＳトランジスタをブレークダウンさせ、このブレークダウン時に流れる大電流でヒューズ部を溶断しているため、ブレークダウン時にｎＭＯＳトランジスタが発熱し、この内部発熱による熱影響により半導体装置の主回路の特性を変化させてしまう虞があるという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、ヒューズ部の溶断に大電流を用いた場合においても、ヒューズ部の溶断後の切断幅を安定させて切断不良を低減すると共に半導体装置の主回路への熱影響を防止する手段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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために、第１の端子と、第２の端子と、該第１および第２の端子の間に配置されたヒューズ部とを有するトリミングパターンにおいて、前記第１の端子とヒューズ部との間に、エミッタ電極とベース電極とコレクタ電極とを有するバイポーラトランジスタを設け、前記第１の端子を前記エミッタ電極に接続すると共に、前記ヒューズ部の一端を前記コレクタ電極に接続し、他端を前記第２の端子に接続したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
これにより、本発明は、バイポーラトランジスタのエミッタ電極とベース電極との間に低い電圧を印加するだけで、接触針と端子との間の接触抵抗のバラツキによる影響を抑制しながらバイポーラトランジスタの電流増幅作用を利用した大電流によりヒューズ部を容易に溶断することができ、ヒューズ部の溶断後の切断幅を安定させて切断不良を低減することができると共に、不要な内部発熱が生ずることを防止して半導体装置の主回路への熱影響を防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明によるトリミングパターンの実施例について説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は実施例のトリミングパターンを示す説明図、図２は実施例のトリミングパターンの回路例を示す説明図、図３は実施例のトリミングパターンの断面を示す説明図、図４は実施例のバイポーラトランジスタの上面を示す説明図である。
図１、図２において、１はトリミングパターンであり、半導体装置の上面側に複数形成される。
【００１３】
２はバイポーラトランジスタであり、エミッタ電極３、ベース電極４およびコレクタ電極５が形成されている。本実施例のバイポーラトランジスタ２は、ＰＮＰ縦型バイポーラトランジスタである。
６は第１の端子であり、他の回路配線と同時に同じ材料で形成されたトリミング用の端子であって、図示しない半導体装置の主回路７の特性を調整するための被切断回路８に接続すると共に、バイポーラトランジスタ２のエミッタ電極３に接続している。
【００１４】
９は第２の端子であり、第１の端子６と同様に形成されたトリミング用の端子であって、図示しない半導体装置の主回路７接続すると共に、ヒューズ部１０の端部に接続している。
ヒューズ部１０は、第１の端子６と同様に形成され、トリミング時に意図的に溶断して主回路７と被切断回路８との接続を切断するための細線状の配線であって、第２の端子９と反対側の端部がバイポーラトランジスタ２のコレクタ電極５に接続している。
１１は第３の端子であり、第１の端子６と同様に形成されたトリミング用の端子であって、バイポーラトランジスタ２のベース電極４に接続している。
１２は調整用回路であり、抵抗やコンデンサ等を単独で、または複数組合せて形成され、バイポーラトランジスタ２のエミッタ電極３とベース電極４とで形成される電気回路と並列に配置されてエミッタ電極３とベース電極４との間を流れる電流を調節する機能を有しており、第１および第２の端子６、９の間に配置されたヒューズ部１０に流れる電流を調整するために用いられる。
【００１５】
本実施例のトリミングパターン１は、以下のように形成される。
すなわち、図３、図４に示すようにＰ型不純物を一様に拡散して形成された半導体基板としてのシリコン基板１３に、Ｎ型不純物を矩形の領域に拡散してＮウェル層１４を、その中央部の表層にＰ型不純物を拡散してエミッタ層１５を、エミッタ層１５の周縁を所定の間隔を介して囲うようにＮウェル層１４の表層にＮウェル層１４より濃度を高めたＮ型不純物を拡散して枠状のベース層１６を、Ｎウェル層１４の周縁を所定の間隔を介して囲うようにシリコン基板１３より濃度を高めたＰ型不純物を拡散して枠状のコレクタ層１７を形成してバイポーラトランジスタ２を形成する。
【００１６】
バイポーラトランジスタ２が形成されたシリコン基板１３上に、ＣＶＤ法等により窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁材料でパッシベーション膜１８を形成し、平坦化処理を行った後にフォトリソグラフィによりパッシベーション膜１８上にレジストマスクを形成し、これをマスクとして異方性エッチングによりパッシベーション膜１８をエッチングしてエミッタ層１５、ベース層１６、コレクタ層１７の所定の部位に達するスルーホール１９を形成し、レジストマスクの除去後に各スルーホール１９の内面およびパッシベーション膜１８上にスパッタ法によりバリアメタル層２０を形成し、スパッタ法によりバリアメタル層２０で被覆されたスルーホール１９内にアルミ導電材を埋め込んでエミッタ電極３、ベース電極４およびコレクタ電極５を形成すると共に、パッシベーション膜１８上に同じアルミ導電材でトリミングパターン１等を形成するための配線層を形成する。
【００１７】
そして、フォトリソグラフィにより配線層上に、主回路７、被切断回路８、調整用回路１２の回路配線およびトリミングパターン１の第１と第２と第３の端子６、９、１１、ヒューズ部１０、エミッタ電極３、ベース電極４、コレクタ電極５等の形成領域を覆うレジストマスクを形成し、これをマスクとして配線層およびバリアメタル層２０をエッチングして主回路７等の回路配線や第１と第２と第３の端子６、９、１１、ヒューズ部１０等のトリミングパターン１を形成する。
【００１８】
このようにして形成されたトリミングパターン１により半導体装置のトリミングを行う場合は、半導体装置の主回路７の電気的な特性を検査し、調整を要する特性が存在する場合に、その特性を調整する被切断回路８を選定し、選定された被切断回路８に接続する第１の端子と、これにバイポーラトランジスタ２およびヒューズ１０を介して接続する第２の端子９とを特定する。
【００１９】
そして、第２の端子９に接触針を接触させて接地し、バイポーラトランジスタ２のエミッタ電極３に接続する第１の端子６とベース電極４に接続する第３の端子１１との間に接触針を接触させてエミッタ層１５とベース層１６のｐｎ接合の順方向に低い電圧（例えば、０．１〜０．５Ｖ程度）を印加する。
このとき、第１の端子６に接続するエミッタ電極３と第３の端子１１に接続するベース電極４との間には、これらに並列に配置されている調整用回路１２により調整された電流が流れ、ベース層１６を流れる電流によりエミッタ層１５とコレクタ層１７との間に流れる電流がバイポーラトランジスタ２の電流増幅率に従って増幅され、エミッタ層１５にエミッタ電極３を介して接続する第１の端子６と、コレクタ層１７にコレクタ電極５およびヒューズ部１０を介して接続する第２の端子９との間に大電流が流れ、ヒューズ部１０がそのバリアメタル層２０と共に溶断される。
【００２０】
このようにして、本実施例の半導体装置のトリミングが行われる。
上記のように、本実施例ではトリミングパターン１にバイポーラトランジスタ２を設け、その電流増幅作用を利用して第１および第２の端子６、９間に配置されたヒューズ部１０を溶断するので、不要な内部発熱が生ずることなく、ヒューズ部１０を容易に溶断することができる。
【００２１】
また、バイポーラトランジスタ２のベース電極４とエミッタ電極５との間に低電圧を印加するので、接触針と端子との間の接触抵抗のバラツキによる影響を無視できる程度に抑制することが可能になり、ヒューズ部１０の溶断後の切断幅を安定させることができる。
更に、第１の端子６に接続するエミッタ電極３と第３の端子１１に接続するベース電極４とで形成される電気回路と並列に調整用回路１２を設けてあるので、エミッタ電極３とベース電極４との間を流れる電流を調節して、第１と第２の端子６、９間に流れる大電流を容易に調整することができ、ヒューズ部１０の形成状態に応じた適正な大電流をヒューズ部１０へ流すことが可能になり、トリミング作業における第１の端子６と第３の端子１１との間に印加する電圧をトリミングの対象となるトリミングパターン１毎に設定し直すことを不要にしてトリミング作業の効率化を図ることができる。
【００２２】
更に、トリミングパターン１のヒューズ部１０を溶断するときに、第２の端子９に接地した接触針を接触させるので、トリミング時の半導体装置の内部発熱を最小限に抑制することができる。
以上説明したように、本実施例では、トリミングパターンの第１および第２の端子の間にバイポーラトランジスタを配置し、そのエミッタ電極を第１の端子に接続し、そのコレクタ電極と第２の端子との間にヒューズ部を配置したことによって、バイポーラトランジスタのエミッタ電極とベース電極との間に低い電圧を印加するだけで、接触針と端子との間の接触抵抗のバラツキによる影響を抑制しながらバイポーラトランジスタの電流増幅作用を利用した大電流によりヒューズ部を容易に溶断することができ、ヒューズ部の溶断後の切断幅を安定させて切断不良を低減することができると共に、不要な内部発熱が生ずることを防止して半導体装置の主回路への熱影響を防止することができる。
【００２３】
また、第１の端子と第３の端子とを調整用回路を介して接続したことによって、第１および第２の端子間を流れる大電流を容易に調節することができ、ヒューズ部の形成状態に応じた適正な大電流をヒューズ部へ流すことが可能になり、トリミング作業におけるトリミングパターン毎の電圧の設定作業を不要にしてトリミング作業の効率化を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施例においては、バイポーラトランジスタはＰＮＰ縦型バイポーラトランジスタであるとして説明したが、ＰＮＰ横型バイポーラトランジスタやＮＰＮ縦型バイポーラトランジスタ、ＮＰＮ横型バイポーラトランジスタであっても上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例のトリミングパターンを示す説明図
【図２】実施例のトリミングパターンの回路例を示す説明図
【図３】実施例のトリミングパターンの断面を示す説明図
【図４】実施例のバイポーラトランジスタの上面を示す説明図
【符号の説明】
【００２６】
１    トリミングパターン
２    バイポーラトランジスタ
３    エミッタ電極
４    ベース電極
５    コレクタ電極
６    第１の端子
７    主回路
８    被切断回路
９    第２の端子
１０  ヒューズ部
１１  第３の端子
１２  調整用回路
１３  シリコン基板
１４  Ｎウェル層
１５  エミッタ層
１６  ベース層
１７  コレクタ層
１８  パッシベーション膜
１９  スルーホール
２０  バリアメタル層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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