(57)【要約】【課題】本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より低電圧および小電流で確実に溶断することができるとともに、設計の自由度を向上することができるポリシリコンヒューズを提供することである。【解決手段】２つの端子部５と、２つの前記端子部５間をつなぐポリシリコンからなる抵抗部４とで構成される抵抗体２、３を２対備え、２対の前記抵抗体２，３は、前記抵抗部４が互いに直角に交差するように配置される交差部７を有し、前記交差部７は、電流が印加された際に溶断される溶断部８が設けられて、前記溶断部８の不純物濃度は、前記抵抗部４の不純物濃度よりも低くなるように構成されており、一方の前記抵抗体３の前記端子部５に電流を印加することにより、前記溶断部８を溶断することを特徴とする。【選択図】図１
2009194187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端子部と、２つの前記端子部間をつなぐポリシリコンからなる抵抗部とで構成される抵抗体を２対備え、
２対の前記抵抗体は、前記抵抗部が互いに直角に交差するように配置される交差部を有し、
前記交差部は、電流が印加された際に溶断される溶断部が設けられて、
前記溶断部の不純物濃度は、前記抵抗部の不純物濃度よりも低くなるように構成されており、
一方の前記抵抗体の前記端子部に電流を印加することにより、前記溶断部を溶断することを特徴とするポリシリコンヒューズ。
【請求項２】
２対の前記抵抗体は、第１の抵抗体と、第２の抵抗体とからなり、
前記第２の抵抗体は、前記端子部に電流を印加されることにより、前記溶断部を溶断することを特徴とする請求項１に記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項３】
前記溶断部の不純物濃度は、前記第２の抵抗体の前記抵抗部の不純物濃度の１０分の１以下とすることを特徴とする請求項２に記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項４】
前記第２の抵抗体の前記抵抗部は、前記交差部から２つの前記端子部に向かってそれぞれ１μｍ以上広げた領域が、前記溶断部と略一致する不純物濃度を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項５】
前記第２の抵抗体の前記抵抗部の幅は、前記溶断部側に近づくにつれて徐々に狭まることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項６】
前記第２の抵抗体は、前記抵抗部と前記交差部とが略クランク形状に構成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項７】
前記交差部の少なくとも一部には、前記溶断部が設けられて、
前記溶断部の幅は、前記交差部の幅よりも細いことを特徴とする請求項６に記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項８】
前記第２の抵抗体の前記端子部に電流を印加して前記溶断部を溶断する際に、
前記第１の抵抗体は、２つの前記端子部がオープン状態、あるいは、ハイインピーダンス状態となっていることを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれかに記載のポリシリコンヒューズ。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のポリシリコンヒューズにおいて、
ポリシリコン膜に、ボロンをイオン注入する第１の工程と、
前記ポリシリコン膜の一部に、前記第１の工程よりも高濃度なボロンをイオン注入する第２の工程とを、含むことを特徴とするポリシリコンヒューズの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程において、イオン注入される前記ポリシリコン膜のシート抵抗は、１ｋΩ／□以上４ｋΩ／□以下であり、
前記第２の工程において、イオン注入される前記ポリシリコン膜のシート抵抗は、１００Ω／□以上４００Ω／□以下であることを特徴とする請求項９に記載のポリシリコンヒューズの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のポリシリコンヒューズを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載のポリシリコンヒューズを備えることを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシリコンヒューズと、そのポリシリコンヒューズの製造方法、および、そのポリシリコンヒューズを用いた半導体装置と光電変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（以下ＩＣと示す）において、ＩＣの特性や機能を調整する際に、ポリシリコンからなるポリシリコンヒューズによって、ＩＣをトリミングする方法が用いられる。これは、例えば、精度の高い基準電圧を発生させるようなＩＣにおいて、所望の基準電圧を得る場合や、光電変換装置に用いられるＩＣにおいて、抵抗値を調整する場合等が挙げられる。
【０００３】
上述したような場合に用いられるポリシリコンヒューズを溶断する方法としては、レーザを照射することにより溶断する方法と、過電流を流すことにより溶断する方法とが挙げられる。ここで、前者のレーザを照射することにより溶断する方法では、選択するヒューズを光学的に検知して、精度よくレーザを照射するための特別な装置が必要とされ、ＩＣのコストが高くなるという問題があった。また、レーザを照射する際には、選択するヒューズの上部からレーザを照射する必要があるために、ヒューズをＩＣにパッケージした後では、ヒューズを溶断することが出来ず、パッケージ後のＩＣの特性変動を調整することができないという問題を有していた。
【０００４】
そのため、近年、過電流を流すことにより、ヒューズを溶断する方法が用いられる。図１０は、従来におけるポリシリコンヒューズの概略を示す平面図である。図１０に示すように、ポリシリコンヒューズ８０は、配線と接続するための略長方形状の開口部８１ａ、８１ｂが形成された２対の電極部８２ａ、８２ｂと、２対の電極部８２ａ、８２ｂの間に配置される溶断部８３とから構成される。そして、溶断部８３の断面積は、電極部８２ａ、８２ｂの断面積と比較して小さくなるように構成されている。そのため、電流が溶断部８３に集中しやすくなり、容易に溶断部８３を溶断することができる。また、このようなポリシリコンヒューズ８０を備えた半導体装置をさらに改良したものについては、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示されているポリシリコンヒューズは、配線と接続するための開口部の形状が、半円形状に切り欠いた形状となっている。そのため、より電流が溶断部に集中しやすく、容易に溶断部を切断することができる。
【特許文献１】特開２０００−４０７９０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、図１０に示した従来のポリシリコンヒューズ８０は、溶断する際に、ＩＣに使用する電圧（例えば、５Ｖ）よりも高い電圧（例えば、１５Ｖ）および大電流（例えば１０ｍＡ）が必要となる。そのため、このような高い電圧や大電流のために、溶断部８３にダメージが生じ易く、ＩＣの製品特性を劣化してしまうという問題が生じる。また、特許文献１に示したポリシリコンヒューズにおいては、上述したような構成を備えるために、従来のポリシリコンヒューズよりは、溶断に必要な電圧および電流の値を小さくすることができるが、ヒューズ部分を溶断しないでＩＣの一部として使用する場合、ヒューズ部分の抵抗値は、ヒューズの溶断特性から決まる抵抗値となるため、設計の自由度が制限されてしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、より低電圧および小電流で確実に溶断することができるとともに、設計の自由度を向上することができるポリシリコンヒューズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、２つの端子部と、２つの前記端子部間をつなぐポリシリコンからなる抵抗部とで構成される抵抗体を２対備え、２対の前記抵抗体は、前記抵抗部が互いに直角に交差するように配置される交差部を有し、前記交差部は、電流が印加された際に溶断される溶断部が設けられて、前記溶断部の不純物濃度は、前記抵抗部の不純物濃度よりも低くなるように構成されており、一方の前記抵抗体の前記端子部に電流を印加することにより、前記溶断部を溶断することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、２対の前記抵抗体は、第１の抵抗体と、第２の抵抗体とからなり、前記第２の抵抗体は、前記端子部に電流を印加されることにより、前記溶断部を溶断することが好ましい。
【００１０】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第１の抵抗体と、第２の抵抗体との２対の抵抗体を備え、２対の抵抗体の抵抗部が互いに直角をなすように交差して配置される。２対の抵抗体が交差する交差部は、電流が印加されることによって切断される溶断部が設けられ、第２の抵抗体に電流を印加することにより、２対の抵抗体が交差する交差部に設けられた溶断部を溶断する。そのため、一方の抵抗体に電流を印加することにより、ヒューズを溶断することができる。これにより、本発明のポリシリコンヒューズは、電流を印加する第２の抵抗体のみがヒューズの溶断特性から決まる抵抗値を有すればよいので、第１の抵抗体を自由に設計することができる。したがって、本発明のポリシリコンヒューズを回路の一部として用いる際に、装置の特性に応じた抵抗値を付与することができるので、ヒューズの設計の自由度を向上することができる。また、溶断部の不純物濃度は、抵抗部の不純物濃度よりも低くなるように構成される。そのため、溶断するために印加される電流が、不純物濃度の低い溶断部に集中するので、電流により発生するジュール熱によって確実に溶断部を溶断することができる。また、溶断部に電界が集中するために、端子部に印加する電圧を低くすることができる。
【００１１】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記溶断部の不純物濃度は、前記第２の抵抗体の前記抵抗部の不純物濃度の１０分の１以下とすることが好ましい。
【００１２】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、溶断部の不純物濃度を、第２の抵抗体の抵抗部の不純物濃度の１０分の１以下とする。そのため、電圧が印加される第２の抵抗体において、溶断部とそれ以外の部分との不純物濃度の差異を大きくすることができる。これにより、溶断する際に印加される電流を効果的に溶断部に集中することができ、また、電流によって発生するジュール熱も集中することができるので、より小さい電流値で確実に溶断を行うことができる。
【００１３】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記第２の抵抗体の前記抵抗部は、前記交差部から２つの前記端子に向かってそれぞれ１μｍ以上広げた領域が、前記溶断部と略一致する不純物濃度を有することが好ましい。
【００１４】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第２の抵抗体の抵抗部において、交差部から２つの端子に向かってそれぞれ１μｍ以上広げた領域が、溶断部と略一致する不純物濃度を有する。そのため、本発明のポリシリコンヒューズを製造する際の製造のばらつきによって溶断部に高濃度のイオンが注入されることを防ぐことができる。また、第１の抵抗体を半導体装置の回路の一部として利用する場合に、溶断部のイオン濃度が不均一であることによって、抵抗値がばらついてしまう。しかしながら、上述したように、第２の抵抗体を構成することによって、溶断部の不純物濃度を一定にすることができ、第１の抵抗体を回路の一部として使用する場合にも、第１の抵抗体の抵抗値を安定させることができる。
【００１５】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記第２の抵抗体の前記抵抗部の幅は、前記溶断部側に近づくにつれて徐々に狭まることが好ましい。
【００１６】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第２の抵抗体の抵抗部の幅が、溶断部側に近づくにつれて徐々に狭まることが好ましい。一般にポリシリコンヒューズの溶断に必要な溶断電流の臨界値は、ポリシリコンヒューズの幅および厚さに比例する。つまり、ポリシリコンヒューズの断面積が小さくなるほど、溶断電流の臨界値も小さくなる。そのため、上述したような構成を備えることで、第２の抵抗体側に配置する溶断部の幅を、第１の抵抗体側に配置する溶断部の幅よりも細くすることができるので、溶断部の断面積を小さくすることができる。これにより、溶断電流の臨界値を小さくすることができ、より小さい電流でポリシリコンヒューズを溶断することができる。
【００１７】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記第２の抵抗体は、前記抵抗部と前記交差部とが略クランク形状に構成されていることが好ましい。
【００１８】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第２の抵抗体の抵抗部と交差部とがクランク形状を有する。そのため、交差部に設けられる溶断部に、より電流が集中しやすくなり、電流によって発生する熱を集中させることができるため、溶断効率を高めてより小さい電圧で溶断することが可能となる。
【００１９】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記交差部の少なくとも一部には、前記溶断部が設けられて、前記溶断部の幅は、前記交差部の幅よりも細いことが好ましい。
【００２０】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第２の抵抗体の抵抗部と交差部とをクランク形状に設けることによって、交差部の少なくとも一部に、溶断部を設けることができる。そのため、交差部と独立して溶断部を設けることができるので、交差部の幅に制限されることなく、自由に溶断部の幅を決定することができる。これにより、交差部の幅よりも、溶断部の幅が狭くなるように構成することで、溶断部の断面積を小さくすることができ、小さい電流値で溶断を行うことができる。
【００２１】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズにおいて、前記第２の抵抗体の前記端子部に電流を印加して、前記溶断部を溶断する際に、前記第１の抵抗体は、２つの前記端子部がオープン状態、あるいは、ハイインピーダンス状態となっていることが好ましい。
【００２２】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズは、第２の抵抗体の端子部に電流を印加して溶断部を溶断する際に、第１の抵抗体の２つの端子部が、オープン状態、あるいは、ハイインピーダンス状態となっている。そのため、本発明のポリシリコンヒューズをＩＣに搭載した際に、第２の抵抗体に印加される電流が、交差部を通って、第１の抵抗体から内部回路に流れ込むことを防ぐことができ、ＩＣの製品特性が劣化することを防ぐことができる。
【００２３】
また、上記目的を達成するために本発明は、上述したポリシリコンヒューズにおいて、ポリシリコン膜に、ボロンをイオン注入する第１の工程と、前記ポリシリコン膜の一部に、前記第１の工程よりも高濃度なボロンをイオン注入する第２の工程とを、含むことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズの製造方法は、上述した構成を備えるポリシリコンヒューズにおいて、ポリシリコン膜に、ボロンをイオン注入する第１の工程と、ポリシリコン膜の一部に、第１の工程よりも高濃度なボロンをイオン注入する第２の工程とを備える。そのため、単層のポリシリコン膜において、低濃度部と高濃度部とを構成することにより、ポリシリコンヒューズを製造することができるので、コストが安くすみ、簡便に製造することが出来る。また、ポリシリコン膜に、ボロンをイオン注入していることにより、本発明のポリシリコンヒューズを半導体装置に用いた際に、動作速度の速い半導体装置を実現することができる。
【００２５】
また、本発明は上記構成のポリシリコンヒューズの製造方法において、前記第１の工程において、イオン注入される前記ポリシリコン膜のシート抵抗は、１ｋΩ／□以上４ｋΩ／□以下であり、前記第２の工程において、イオン注入される前記ポリシリコン膜のシート抵抗は、１００Ω／□以上４００Ω／□以下であることが好ましい。
【００２６】
上記構成によると、本発明のポリシリコンヒューズの製造方法は、第１の工程においてイオン注入されるポリシリコン膜のシート抵抗は、１ｋΩ／□以上４ｋΩ／□以下であり、第２の工程においてイオン注入されるポリシリコン膜のシート抵抗は、１００Ω／□以上４００Ω／□以下である。そのため、ポリシリコン膜には、第１の工程において形成されるイオン濃度が低い低濃度部と、第２の工程において形成されるイオン濃度が高い高濃度部とが設けられて、低濃度部におけるイオン濃度（不純物濃度）は、高濃度部におけるイオン濃度（不純物濃度）の１０分の１以下とすることができる。これにより、ポリシリコン膜の低濃度部と高濃度部との不純物濃度の差異を大きくすることで、溶断する際に印加される電流を、効果的に低濃度部に集中することができる。また、電流が溶断部に集中することにより、電流によって発生する熱も集中することができるために、より小さい電流値で確実に溶断を行うことができるポリシリコンヒューズを製造することができる。
【００２７】
また、上記目的を達成するために本発明は、半導体装置において、上述したポリシリコンヒューズを備えることを特徴としている。
【００２８】
また、上記目的を達成するために本発明は、光電変換装置において、上述したポリシリコンヒューズを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、ポリシリコンヒューズは、第１の抵抗体および第２の抵抗体からなり、第１の抵抗体と第２の抵抗体とが、互いに直角に交差する交差部を備える。そして、交差部に、電流が印加された際に溶断する溶断部を設ける。ここで、溶断部の不純物濃度の値が、それ以外の部分の不純物濃度の値よりも低くなるように構成する。これにより、第２の抵抗体にポリシリコンヒューズを溶断するための電流を印加すると、電流は、不純物濃度の低い溶断部に集中する。そのため、電流が発生するジュール熱を、溶断部に集中させることができるため、従来のポリシリコンヒューズと比較して小さい電流値で確実に溶断することができる。また、第２の抵抗体に電流を印加すれば溶断を行うことができるので、第１の抵抗体は、溶断特性から決まる抵抗値にしばられることがなく自由に設計することができる。したがって、回路構成の目的に応じて、自由にポリシリコンヒューズを設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明の実施形態について、図面を用いながら説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるポリシリコンヒューズについて図１と図２に示す。図１は、第１実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。図１に示すように、本実施形態のポリシリコンヒューズ１は、第１の抵抗体２と第２の抵抗体３とからなり、第１の抵抗体２と第２の抵抗体３とが互いに直角に交差する略十字型となるように配置されている。
【００３２】
第１の抵抗体２は、配線が配置するための電極孔６ｂ、６ｄが形成された対向する２つの端子部５ｂ、５ｄと、２つの端子部５ｂ、５ｄの間に配置する抵抗部４ｂ、４ｄと、第２の抵抗体３と交差する交差部７とからなる。なお、本実施形態では、交差部７が、電流により溶断される溶断部８となる。端子部５ｂ、５ｄに形成される電極孔６ｂ、６ｄは、それぞれ抵抗部４ｂ、４ｄから離間した位置に配置されて、交差部７を中心として略対称な形状を有している。また、抵抗部４ｂ、４ｄの断面積は、端子部５ｂ、５ｄの断面積よりも小さくなるように構成されている。
【００３３】
ここで、図２は、図１に示すポリシリコンヒューズ１の第１の抵抗体２を、ＡＢ線で切断した際の断面図である。上述したように、第１の抵抗体２は、端子部５ｂ、５ｄと、抵抗部４ｂ、４ｄと、溶断部８（交差部７）とから構成されている。溶断部８および抵抗部４ｂ、４ｄは、表面にフィールド酸化膜１１が構成されたシリコン基板からなる半導体基板１０に、ポリシリコンからなる抵抗層１３が積層されて、抵抗層１３の表面には、ＢＰＳＧ（Boron phosphorus silicate glass）等からなる絶縁層１２が配置される構成を備える。また、端子部５ｂ、５ｄにおいては、表面にフィールド酸化膜１１が構成された半導体基板１０の所定領域に抵抗層１３が積層して、抵抗層１３およびフィールド酸化膜１１には、表面を覆うための絶縁層１２が形成される構成を備える。ここで、端子部５ｂ、５ｄにおいては、絶縁層１２の一部に、抵抗層１３まで貫通された開口部１５ａ、１５ｂが形成されており、開口部１５ａ、１５ｂの内部はＡｌ−Ｓｉ等により覆われて、電極孔６ｂ、６ｄを構成する。
【００３４】
第２の抵抗体３は、第１の抵抗体２と同様の構成を有し、配線が配置するための電極孔６ａ、６ｃが形成された対向する２つの端子部５ａ、５ｃと、２つの端子部５ａ、５ｃの間に配置する抵抗部４ａ、４ｃと、第１の抵抗体２と交差する交差部７とからなる。端子部５ａ、５ｃに形成される電極孔６ａ、６ｃは、それぞれ抵抗部４ａ、４ｃから離間した位置に配置されて、交差部７を中心として略対称な形状を有している。なお、本実施形態では、交差部７が、端子部５ａ、５ｂに印加された電流により溶断される溶断部８となる。また、第２の抵抗体３の断面形状も、図２で示した第１の抵抗体２の断面形状と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
ここで、第１の抵抗体２および第２の抵抗体３は、溶断部８と抵抗部４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）とで異なる不純物濃度を有しており、溶断部８の不純物濃度の値が、抵抗部４の不純物濃度の値と比較して１０分の１以下となるように構成されている。そして、第２の抵抗体３の抵抗部４ａ、４ｃにおいては、溶断部８（交差部７）から２つの端子部５ａ、５ｃに向かってそれぞれ１μｍ以上広げた領域９ａ、９ｂが、溶断部８と略一致する不純物濃度を有する。なお、第１の抵抗体２の抵抗部４ｂ、４ｄは、溶断部８と同じ不純物濃度を備えてもよく、搭載するＩＣに応じて適宜変更することができるものである。
【００３６】
上述した構成を備えることによって、第２の抵抗体３に電流を印加することにより、不純物濃度の低い溶断部８に電流が集中する。そのため、集中する電流から発生する熱によって、溶断部８に配置するポリシリコンからなる抵抗層１３が溶断されることにより、第１の抵抗体２を切断することができる。
【００３７】
これにより、本発明のポリシリコンヒューズ１は、一方の抵抗体（本実施形態では、第２の抵抗体３）に電流を印加することにより、ヒューズを溶断することができるため、電流を印加する一方の抵抗体がヒューズの溶断特性から決まる抵抗値を有すればよいので、他方の抵抗体（第１の抵抗体２）を自由に設計することができ、ヒューズの設計の自由度を向上することができる。また、溶断部８の不純物濃度は、抵抗部４の不純物濃度の１０分の１以下となるように構成される。そのため、溶断するために印加される電流が、不純物濃度の低い溶断部８に集中するので、電流を印加することにより発生する熱を、溶断部８に集中することができるため、より小さい電流値で溶断を行うことができる。
【００３８】
そして、第２の抵抗体３の抵抗部４ａ、４ｃにおいては、溶断部８から２つの端子部５ａ、５ｂに向かってそれぞれ１μｍ以上広げた領域９ａ、９ｂが、溶断部８と略一致する不純物濃度を有するように構成する。
【００３９】
そのため、後述する本発明のポリシリコンヒューズ１を製造する際の製造のばらつきによって、溶断部８に高濃度のイオンが注入されることを防ぐことができる。また、第１の抵抗体２を半導体装置の回路の一部として利用する場合に、溶断部８のイオン濃度が不均一であることによって、抵抗値がばらついてしまう。しかしながら、上述したように、第２の抵抗体３を構成することによって、溶断部８の不純物濃度を一定に保つことができ、第１の抵抗体２を回路の一部として使用する場合にも、第１の抵抗体２の抵抗値を安定させることができる。
【００４０】
それでは、本発明のポリシリコンヒューズ１の製造方法の詳細について、以下図３と図４を用いて説明する。
【００４１】
図３（ａ）〜（ｄ）および図４（ｅ）〜（ｈ）は、本発明のポリシリコンヒューズ１の製造工程を示す断面図である。図３（ａ）に示すように、シリコンからなる基板１０の表面に、ＬＯＣＯＳ法あるいはＳＴＩ法等を用いてフィールド酸化膜１１を構成する。フィールド酸化膜１１は、半導体基板１０の内部に向けて酸化を行うために、酸化膜１１が埋め込まれた状態となり、素子分離を行うことができる。そして、フィールド酸化膜１１が形成された基板１０に、ＣＶＤ法により、厚さ１５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度のポリシリコン膜２０を堆積させる。なお、本発明のポリシリコン膜２０は、ＭＯＳトランジスタのゲート電極や、抵抗を想定したものであるが、使用する半導体装置に応じて、ポリシリコン膜２０の膜厚等の設計を、適宜変更することができる。
【００４２】
次に、図３（ｂ）に示すように、ポリシリコン膜２０全体にボロン（Ｂ＋）をイオン注入する。この際、イオン注入の条件は、加速度２０ｋｅＶ、ドーズ量１Ｅ１４atoms/cm2程度とする。これにより、イオン注入されたポリシリコン膜２１のシート抵抗の値は、１ｋΩ／□〜４ｋΩ／□となる。
【００４３】
そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、抵抗層１３（図２参照）となる領域のポリシリコン膜２１にフォトレジストマスク（不図示）を形成することにより、抵抗層１３となる領域以外のポリシリコン膜２１をエッチングして除去し、図３（ｃ）に示すように、ポリシリコン膜２２を形成する。
【００４４】
その後、図３（ｄ）に示すように、抵抗部４（４ａ〜４ｄ）（図１参照）となる以外の領域にフォトレジストマスク２３ａ〜２３ｃを形成することにより、抵抗部４となる領域のポリシリコン膜２２にボロンをイオン注入する。この際、イオン注入の条件は、加速度２０ｋｅＶ〜６５ｋｅＶ、ドーズ量５Ｅ１４atoms/cm2程度とする。これにより、抵抗部４となる領域のポリシリコン膜２４ａ、２４ｂのシート抵抗を決定する。抵抗部４となるポリシリコン膜２４ａ、２４ｂのシート抵抗の値は、１００Ω／□〜４００Ω／□となる。
【００４５】
上述した工程を終えたポリシリコンヒューズの構成を図４（ｅ）に示す。図４（ｅ）に示すように、フィールド酸化膜１１が構成された基板１０の上には、溶断部８となる領域のシート抵抗の値と、抵抗部４となる領域のシート抵抗の値とを有するポリシリコン膜２２、２４ａ、２４ｂが形成される。なお、本発明は、上述したシート抵抗の値に限ったものではなく、ＩＣの設計に応じて変更されるものである。また、図示しないが、第１の抵抗体２の抵抗部４ｂ、４ｄのシート抵抗をさらに変えたい場合は、シート抵抗を変えたい領域以外にフォトレジストマスクを形成して、イオンを注入することにより、シート抵抗を変化させることもできる。
【００４６】
次に、図４（ｆ）に示すように、溶断部８となる領域のポリシリコン膜２２と、抵抗部４となる領域のシート抵抗の値を有するポリシリコン膜２４ａ、２４ｂの一部とに、フォトレジストマスク２５ａ〜２５ｃを構成する。そして、フォトレジストマスク２５ａ〜２５ｃが形成されていないポリシリコン膜２４ａ、２４ｂの一部に、高濃度のボロン（ＢＦ２＋）をイオン注入する。この際、イオン注入の条件は、加速度８０ｋｅＶ、ドーズ量１Ｅ１５atoms/cm2程度とする。これにより、端子部５（５ａ〜５ｄ）となる領域のシート抵抗の値を有するポリシリコン膜２６ａ、２６ｂを形成する。
【００４７】
上述した工程を終えたポリシリコンヒューズは、図４（ｇ）に示すように、フィールド酸化膜１１が構成された基板１０の上に、シート抵抗の値が１ｋΩ／□〜４ｋΩ／□を有する溶断部８となる領域のポリシリコン膜２２と、シート抵抗の値が１００Ω／□〜４００Ω／□を有する抵抗部４となる領域のポリシリコン膜２４ａ、２４ｂと、それ以外のシート抵抗の値を有する端子部５となる領域のポリシリコン膜２６ａ、２６ｂとが存在する。
【００４８】
そして、図４（ｈ）に示すように、端子部５（図１参照）となる領域のポリシリコン膜２６ａ、２６ｂおよびフィールド酸化膜１１の表面に、ＢＰＳＧ等の絶縁膜１２をＣＶＤ法により堆積した後、フォトリソグラフィ技術、あるいはドライエッチング技術を用いて端子部５となる領域に堆積する絶縁膜１２の一部を除去することにより開口部２８を形成する。そして、スパッタを用いてＡｌ−Ｓｉ等の配線金属２９を開口部２８に形成することにより、電極孔６ａ〜６ｄを形成して配線パターンを構成する。
【００４９】
以上のような工程を経ることにより、本発明のポリシリコンヒューズ１が製造される。なお、第１実施形態のポリシリコンヒューズ１のように、溶断部８と当接する位置から、それぞれ１μｍ以上広げた領域に配置する第２の抵抗体３の抵抗部９ａ、９ｂ（図１参照）が、溶断部８と同じ不純物濃度を備えるように構成する場合には、以下のようにポリシリコンヒューズを製造すればよい。つまり、図３（ｄ）に示すように、抵抗部４となる以外の領域にフォトレジストマスク２３ａ〜２３ｃを形成する際に、抵抗部４ａ、４ｃとなる領域においては、溶断部８となる領域からそれぞれ１μｍ以上広げた領域にまで、フォトレジストマスク２３ａを構成する。これにより、フォトレジストマスク２３ａ〜２３ｃを構成した領域には、高濃度なボロンが注入されないので、溶断部８と当接する位置から、それぞれ１μｍ以上広げた領域に配置する第２の抵抗体３の抵抗部９ａ、９ｂが、溶断部８と同じ不純物濃度を備えるように、ポリシリコンヒューズを製造することができる。
【００５０】
本発明のポリシリコンヒューズの製造方法においては、ポリシリコン膜２０全体に、ボロンをイオンを注入してポリシリコン膜２２を構成する工程と、ポリシリコン膜２２の一部に、上述した工程よりも高濃度なボロンをイオン注入してポリシリコン膜２４ａ、２４ｂを構成する工程とを備える。そのため、単層のポリシリコン膜２０において、低濃度部と高濃度部とを構成することにより、ポリシリコンヒューズを製造することができるので、コストが安くすみ、簡便に製造することが出来る。また、ポリシリコン膜２０に、ボロンをイオン注入していることにより、本発明のポリシリコンヒューズ１を半導体装置に用いた際に、動作速度の速い半導体装置を実現することができる。
【００５１】
また、ポリシリコン膜２２のシート抵抗の値は、１ｋΩ／□以上４ｋΩ／□以下であり、ポリシリコン膜２４ａ、２４ｂのシート抵抗の値は、１００Ω／□以上４００Ω／□以下である。そのため、ポリシリコン膜には、ポリシリコン膜２２のように、イオン濃度が低い低濃度部と、ポリシリコン膜２４ａ、２４ｂのように、イオン濃度が高い高濃度部とが設けられて、低濃度部におけるイオン濃度（不純物濃度）は、高濃度部におけるイオン濃度（不純物濃度）の１０分の１以下とすることができる。これにより、ポリシリコン膜の低濃度部と高濃度部との不純物濃度の差異を大きくすることで、溶断する際に印加される電流を、効果的に低濃度部に集中することができる。また、電流が溶断部に集中することにより、電流によって発生する熱も集中することができるために、より小さい電流値で確実に溶断を行うことができるポリシリコンヒューズを製造することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に第２実施形態におけるポリシリコンヒューズについて図５を用いて、以下に説明する。図５は、第２実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。
【００５３】
本実施形態におけるポリシリコンヒューズ３０は、図５に示すように、第２の抵抗体３１の抵抗部３４ａ、３４ｂと、溶断部３３とが第１実施形態と異なっており、後の構成は、第１実施形態と同様である。なお、説明のため、第１実施形態のポリシリコンヒューズ１と同様の部分には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態のポリシリコンヒューズ３０は、第２の抵抗体３１の抵抗部３４ａ、３４ｂの幅が、溶断部３３（交差部３２）側に近づくにつれて徐々に狭まる構成を備える。そのため、第２の抵抗体３１側に配置する溶断部３３の幅は、第１の抵抗体２側に配置する溶断部３３の幅と比較すると狭くなっている。
【００５５】
ここで、一般にポリシリコンヒューズの溶断に必要な溶断電流の臨界値は、ポリシリコンヒューズの幅および厚さに比例する。つまり、ポリシリコンヒューズの断面積が小さくなるほど、溶断電流の臨界値も小さくなる。
【００５６】
第２実施形態のポリシリコンヒューズ３０は、上述したような構成を備えることで、第２の抵抗体３１側に配置する溶断部３３の幅が、第１の抵抗体２側に配置する溶断部３３の幅よりも細くすることができるので、溶断部３３の断面積を小さくすることができる。これにより、溶断電流の臨界値を小さくすることができ、より小さい電流でポリシリコンヒューズ３０を溶断することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態におけるポリシリコンヒューズについて図６を用いて、以下に説明する。図６は、第３実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。
【００５８】
本実施形態におけるポリシリコンヒューズ４０は、図６に示すように、第２の抵抗体４１の形状が、第１の実施形態および第２の実施形態と異なっており、後の構成は、第１実施形態および第２の実施形態と同様である。なお、説明のため、第１実施形態および第２実施形態のポリシリコンヒューズと同様の部分には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
第３実施形態のポリシリコンヒューズ４０は、第２の抵抗体４１における抵抗部４３と交差部４４（４４ａ、４４ｂ、４５）とがクランク形状に構成されている。つまり、第１の抵抗体２と、第２の抵抗体４１とが交差する交差部４４の一方の端部４４ａが、抵抗部４３ａと互いに直角をなすように配置されて、交差部４４の他方の端部４４ｂが、抵抗部４３ｂと互いに直角をなすように配置されている。そして、交差部４４の両端部４４ａ、４４ｂの間に位置する領域に、溶断部４５が設けられる。
【００６０】
本実施形態のポリシリコンヒューズ４０は、第２の抵抗体４１の形状を、抵抗部４３ａ、４３ｂおよび交差部４４が、クランク形状となるように構成し、抵抗部４３ａ、４３ｂから離間した位置に配置する交差部４４に、溶断部４５を設けたことにより、さらに確実に電流を溶断部４５に集中させることができ、溶断効率を高めて、より小さい電圧で溶断することが可能となる。
【００６１】
また、第３実施形態においては、第２実施形態と同様に溶断部４５の断面積を小さくなるように設計することもできる。その一例を図７に示す。
【００６２】
図７は、第３実施形態におけるポリシリコンヒューズの別の構成例を示す平面図である。第３実施形態の別の構成例におけるポリシリコンヒューズ５０は、図７に示すように、溶断部５５の幅が、交差部５４（５４ａ、５４ｂ）の幅よりも狭くなるように構成される。その他の部分は、第３実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
上述したように構成することにより、第３実施形態の別の構成を有するポリシリコンヒューズ５０は、溶断部５５の幅および溶断部５５の長さ（つまり、交差部５４ａと交差部５４ｂとの間の距離）を設計に応じて自由に決定することができる。また、第２の抵抗体５１をクランク形状に構成することにより、交差部５４の領域を第１実施形態あるいは第２実施形態よりも広くとることができるので、交差部５４と溶断部５５とを別々に構成することもできる。そのため、溶断部５５を、第１の抵抗体２および第２の抵抗体５１の形状に限定されることなく構成することができ、溶断部５５の断面積を第１実施形態および第２実施形態の溶断部よりも更に小さくすることができる。これにより、第２の抵抗体５１に印加される電流を、第１実施形態および第２実施形態の印加される電流値よりもさらに小さくすることができる。
【００６４】
（実施例）
本発明のポリシリコンヒューズは、様々な半導体装置に使用することができるが、その中でも、光電変換装置のように、フォトダイオードから出力する光電流を増幅させる増幅回路のゲイン抵抗部分のトリミングに特に適している。そこで、その実施例について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【００６５】
ここで、本発明のポリシリコンヒューズ１との比較のために、従来のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置を図９に示す。図９は、従来のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置の回路図である。従来のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置７０は、図９に示すように、本発明の光電変換装置６０と同様に、フォトダイオード７１と、接地端子７２と、増幅回路７５とを備えている。増幅回路７５は、図９に示すように、フォトダイオード７１からの光電流を入力するバイポーラトランジスタ７３を含む増幅部（不図示）と、従来のポリシリコンヒューズ８０（８０ａ〜８０ｃ）（図１０参照）と、抵抗７４ａ〜７４ｃとからなる。従来のポリシリコンヒューズ８０ａ〜８０ｃおよび抵抗７４ａ〜７４ｃは、それぞれ並列に接続されてゲイン抵抗値を決定する。
【００６６】
上述したような構成を備えることにより、従来のポリシリコンヒューズを備える光電変換装置７０は、光信号が入力されると、フォトダイオード７１からその光量に応じた光電流が出力されて、増幅回路７５に入力する。そして、増幅回路７５は、ゲイン抵抗値に従った増幅率で信号を増加する。この際、ゲイン抵抗値は、増幅率を一定にするためにトリミングする必要がある。そこで、従来のポリシリコンヒューズ８０ａ〜８０ｃの両電極部８２ａ、８２ｂに高電圧を強制的に印加することにより、溶断部８３を溶断してゲイン抵抗をトリミングする。
【００６７】
しかしながら、ゲイン抵抗をトリミングする際にポリシリコンヒューズ８０ａ〜８０ｃに印加する電圧が、図９の矢印で示すように、ポリシリコンヒューズ８０ａに接続されているバイポーラトランジスタ７３のベース端子にも印加されることになる。そのため、従来のポリシリコンヒューズ８０ａ〜８０ｃを備える光電変換装置７０では、バイポーラトランジスタ７３がダメージを受けて、最悪の場合には、破壊するという問題が生じていた。
【００６８】
図８は、本発明のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置の回路図である。図８に示すように、光電変換装置６０は、フォトダイオード６１と、フォトダイオード６１に接続される接地端子６２と、フォトダイオード６１からの光電流を増幅させる増幅回路６５とを備える。増幅回路６５は、フォトダイオード６１からの光電流を入力するバイポーラトランジスタ６３を含む増幅部（不図示）と、本発明の第１実施形態のポリシリコンヒューズ１ａ〜１ｃと、抵抗６４ａ〜６４ｃとからなる。本発明のポリシリコンヒューズ１ａ〜１ｃおよび抵抗６４ａ〜６４ｃは、それぞれ並列に接続されてゲイン抵抗値を決定する。なお、本実施例は、上述した構成にとらわれるものではない。
【００６９】
ここで、本発明のポリシリコンヒューズ１ａ〜１ｃは、第２の抵抗部３ａ〜３ｃが内部回路に対して接続されていないオープンな状態となっており、また、第２の抵抗体３ａ〜３ｃに電流を印加して溶断部を溶断する際には、第１の抵抗部２ａ〜２ｃが、内部回路に対してオープンな状態、あるいは、ハイインピーダンスな状態となるように構成されている。
【００７０】
上記構成の光電変換装置６０においては、ゲイン抵抗をトリミングする際に、ポリシリコンヒューズ１ａ〜１ｃの第２の抵抗体３ａ〜３ｃの両端子部に電圧を印加する。ここで、第２の抵抗体３ａ〜３ｃは、内部回路に対して接続されていないオープンな状態となっており、第１の抵抗体２ａ〜２ｃは、オープンな状態、あるいは、ハイインピーダンスな状態となっている。そのため、第２の抵抗体３ａ〜３ｃに印加される電圧が、溶断部（不図示）を介して第１の抵抗体２ａ〜２ｃに印加されることにより、第１の抵抗体２ａ〜２ｃを介してバイポーラトランジスタ６３のベース端子に印加されることを防ぐことができる。これにより、本発明のポリシリコンヒューズ１ａ〜１ｃを備えた光電変換装置６０は、従来のポリシリコンヒューズ８０を備えた光電変換装置７０とは異なり、ゲイン抵抗をトリミングするために電圧を印加する際にも、バイポーラトランジスタにダメージを与えることを防ぎ、バイポーラトランジスタが破壊することを防ぐことができる。
【００７１】
なお、上述した本発明のポリシリコンヒューズは、上記実施例にとらわれず、様々な半導体装置において実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】第１実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。
【図２】第１実施形態におけるポリシリコンヒューズの断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）本発明のポリシリコンヒューズの製造工程を示す断面図である。
【図４】（ｅ）〜（ｈ）本発明のポリシリコンヒューズの製造工程を示す断面図である。
【図５】第２実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。
【図６】第３実施形態におけるポリシリコンヒューズの平面図である。
【図７】第３実施形態におけるポリシリコンヒューズの別の構成例を示す平面図である。
【図８】本発明のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置の回路図である。
【図９】従来のポリシリコンヒューズを用いた光電変換装置の回路図である。
【図１０】従来のポリシリコンヒューズを示す平面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、３０、４０、５０    ポリシリコンヒューズ
２    第１の抵抗体
３、３１、４１、５１    第２の抵抗体
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、３４ａ、３４ｂ、４３ａ、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ    抵抗部
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）    端子部
７、３２、４４（４４ａ、４４ｂ）、５４（５４ａ、５４ｂ）    交差部
８、３３、４５、５５    溶断部
【図１】
2009194187.tif 000003
【図２】
2009194187.tif 000004
【図３】
2009194187.tif 000005
【図４】
2009194187.tif 000006
【図５】
2009194187.tif 000007
【図６】
2009194187.tif 000008
【図７】
2009194187.tif 000009
【図８】
2009194187.tif 000010
【図９】
2009194187.tif 000011
【図１０】
2009194187.tif 000012