JP2003249553A - アンチヒューズ及びその書き込み方法 - Google Patents
アンチヒューズ及びその書き込み方法Info
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- JP2003249553A JP2003249553A JP2002049423A JP2002049423A JP2003249553A JP 2003249553 A JP2003249553 A JP 2003249553A JP 2002049423 A JP2002049423 A JP 2002049423A JP 2002049423 A JP2002049423 A JP 2002049423A JP 2003249553 A JP2003249553 A JP 2003249553A
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/525—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body with adaptable interconnections
- H01L23/5252—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body with adaptable interconnections comprising anti-fuses, i.e. connections having their state changed from non-conductive to conductive
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 半導体装置等の低コスト化・微細化を実現し
得るアンチヒューズ及びその書き込み方法を提供する。 【解決手段】 アンチヒューズ23は、置換可能層14
と、前記置換可能層の構成原子と置換され得る金属原子
を有している配線層20とで構成されている。アンチヒ
ューズの書き込みは、前記置換可能層、又は配線層の少
なくとも何れかをレーザー照射等の手段で加熱すること
によって、前記置換層の構成原子を、配線層の金属原子
で置換することにより、置換層を非導通状態から、導通
状態にすることによって達成される。
得るアンチヒューズ及びその書き込み方法を提供する。 【解決手段】 アンチヒューズ23は、置換可能層14
と、前記置換可能層の構成原子と置換され得る金属原子
を有している配線層20とで構成されている。アンチヒ
ューズの書き込みは、前記置換可能層、又は配線層の少
なくとも何れかをレーザー照射等の手段で加熱すること
によって、前記置換層の構成原子を、配線層の金属原子
で置換することにより、置換層を非導通状態から、導通
状態にすることによって達成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンチヒューズ及
びその書き込み方法に係り、特に半導体装置等の低コス
ト化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き
込み方法に関する。
びその書き込み方法に係り、特に半導体装置等の低コス
ト化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き
込み方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップには、多数の素子が集積さ
れるが、これらの素子のすべてが必ずしも正常に動作す
るとは限らない。そこで、不良な素子を正常な素子に置
き換えることにより、歩留りを向上する技術が提案され
ている。
れるが、これらの素子のすべてが必ずしも正常に動作す
るとは限らない。そこで、不良な素子を正常な素子に置
き換えることにより、歩留りを向上する技術が提案され
ている。
【0003】不良な素子を正常な素子に置き換えるため
には、回路の切り換えを行う必要がある。回路を切り換
えるための手段として、ヒューズが提案されている。
には、回路の切り換えを行う必要がある。回路を切り換
えるための手段として、ヒューズが提案されている。
【0004】提案されている半導体装置を図14を用い
て説明する。図14は、提案されている半導体装置を示
す断面図である。
て説明する。図14は、提案されている半導体装置を示
す断面図である。
【0005】図14に示すように、シリコンより成る半
導体基板110上には、SiO2より成る絶縁膜112
が形成されている。絶縁膜112上には、例えばAlよ
り成る配線層114が形成されている。配線層114が
形成された絶縁膜112上には、絶縁膜116が形成さ
れている。絶縁膜116には、配線層114に達する開
口部118が形成されている。開口部118が形成され
た絶縁膜116上には、TiN又はWNより成るバリア
層119を介して、Alより成る配線層120が積層さ
れている。配線層120は、配線層114の両側にそれ
ぞれ形成されている。こうして、配線層114を有する
ヒューズ123が構成されている。
導体基板110上には、SiO2より成る絶縁膜112
が形成されている。絶縁膜112上には、例えばAlよ
り成る配線層114が形成されている。配線層114が
形成された絶縁膜112上には、絶縁膜116が形成さ
れている。絶縁膜116には、配線層114に達する開
口部118が形成されている。開口部118が形成され
た絶縁膜116上には、TiN又はWNより成るバリア
層119を介して、Alより成る配線層120が積層さ
れている。配線層120は、配線層114の両側にそれ
ぞれ形成されている。こうして、配線層114を有する
ヒューズ123が構成されている。
【0006】配線層120上には、層間絶縁膜124a
〜124dや配線層126a〜126dが形成されてい
る。層間絶縁膜124a〜124dには、配線層114
に達する開口部140が形成されている。
〜124dや配線層126a〜126dが形成されてい
る。層間絶縁膜124a〜124dには、配線層114
に達する開口部140が形成されている。
【0007】こうして、提案されている半導体装置が構
成されている。
成されている。
【0008】このような半導体装置のヒューズ123
は、以下のようにして導通状態から非導通状態にするこ
とができる。
は、以下のようにして導通状態から非導通状態にするこ
とができる。
【0009】図14(a)に示すように、配線層114
が断線していない状態においては、ヒューズ123は導
通状態である。
が断線していない状態においては、ヒューズ123は導
通状態である。
【0010】このようなヒューズ123を導通状態から
非導通状態にするためには、図14(b)に示すよう
に、上面側から配線層114に強いレーザ光を照射す
る。配線層114に強いレーザ光を照射すると、配線層
114の一部が溶融・蒸発し、配線層114が切断され
る。こうして、ヒューズ123を導通状態から非導通状
態にすることができる。これにより、不良な素子が正常
な素子に置き換えられ、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
非導通状態にするためには、図14(b)に示すよう
に、上面側から配線層114に強いレーザ光を照射す
る。配線層114に強いレーザ光を照射すると、配線層
114の一部が溶融・蒸発し、配線層114が切断され
る。こうして、ヒューズ123を導通状態から非導通状
態にすることができる。これにより、不良な素子が正常
な素子に置き換えられ、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図14
に示す提案されている半導体装置においては、導通状態
を変化させるためには、配線層114の一部を溶融・飛
散させる必要があるため、強力なレーザ光を配線層11
4に照射しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置においては、強力なレーザ光を発生し
うる高価な設備を用いなければヒューズの導通状態を変
化させることができなかった。
に示す提案されている半導体装置においては、導通状態
を変化させるためには、配線層114の一部を溶融・飛
散させる必要があるため、強力なレーザ光を配線層11
4に照射しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置においては、強力なレーザ光を発生し
うる高価な設備を用いなければヒューズの導通状態を変
化させることができなかった。
【0012】また、提案されている半導体装置において
は、上述したように強力なレーザ光を照射しなければな
らないため、非導通状態にすることを意図していない隣
接する他のヒューズ123が非導通状態になってしまう
のを防止すべく、隣接するヒューズ123をある程度離
して配置しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置ではヒューズを高密度に配置すること
ができず、複数のヒューズ123を配置するために要す
る領域がある程度大きくなってしまっていた。
は、上述したように強力なレーザ光を照射しなければな
らないため、非導通状態にすることを意図していない隣
接する他のヒューズ123が非導通状態になってしまう
のを防止すべく、隣接するヒューズ123をある程度離
して配置しなければならなかった。このため、提案され
ている半導体装置ではヒューズを高密度に配置すること
ができず、複数のヒューズ123を配置するために要す
る領域がある程度大きくなってしまっていた。
【0013】また、提案されている半導体装置では、配
線層114の一部を溶融・蒸発させることにより、ヒュ
ーズ123を導通状態から非導通状態にするため、溶融
された金属が蒸発可能となるように、配線層114に達
する開口部140を形成しなければならなかった。この
ため、開口部140を形成する工程が必要となってい
た。
線層114の一部を溶融・蒸発させることにより、ヒュ
ーズ123を導通状態から非導通状態にするため、溶融
された金属が蒸発可能となるように、配線層114に達
する開口部140を形成しなければならなかった。この
ため、開口部140を形成する工程が必要となってい
た。
【0014】また、提案されている半導体装置では、層
間絶縁膜124a〜124dに下層部に達する深い開口
部140を形成するのは容易ではないため、ヒューズ1
23を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、設計の自由度が低かっ
た。
間絶縁膜124a〜124dに下層部に達する深い開口
部140を形成するのは容易ではないため、ヒューズ1
23を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、設計の自由度が低かっ
た。
【0015】また、提案されている半導体装置は、ヒュ
ーズ123が上層部近傍に形成される場合が多いため、
配線層114の幅が太くなる場合が多かった。上層部付
近では、微細加工のプロセスが適用されないのが通常だ
からである。このため、提案されている半導体装置にお
いては、太い配線層114を溶融・蒸発させなければ、
ヒューズ123を導通状態から非導通状態にすることが
できなかった。このため、提案されている半導体装置に
おいては、照射するレーザ光の強度を強く設定しなけれ
ばならず、また、レーザ光の照射時間もある程度長く設
定しなければならなかった。
ーズ123が上層部近傍に形成される場合が多いため、
配線層114の幅が太くなる場合が多かった。上層部付
近では、微細加工のプロセスが適用されないのが通常だ
からである。このため、提案されている半導体装置にお
いては、太い配線層114を溶融・蒸発させなければ、
ヒューズ123を導通状態から非導通状態にすることが
できなかった。このため、提案されている半導体装置に
おいては、照射するレーザ光の強度を強く設定しなけれ
ばならず、また、レーザ光の照射時間もある程度長く設
定しなければならなかった。
【0016】また、ヒューズ123を用いる場合よりア
ンチヒューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純にな
る場合がある。このためアンチヒューズの開発が待望さ
れていた。
ンチヒューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純にな
る場合がある。このためアンチヒューズの開発が待望さ
れていた。
【0017】本発明の目的は、半導体装置等の低コスト
化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き込
み方法を提供することにある。
化・微細化を実現し得るアンチヒューズ及びその書き込
み方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的は、置換可能層
と、前記置換可能層に接続された配線層とを有し、前記
配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換され得
る金属原子を有することを特徴とするアンチヒューズに
より達成される。
と、前記置換可能層に接続された配線層とを有し、前記
配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換され得
る金属原子を有することを特徴とするアンチヒューズに
より達成される。
【0019】また、上記目的は、置換可能層と、前記置
換可能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズ
の書き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能
層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有してお
り、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記
構成原子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にす
ることにより、前記アンチヒューズを非導通状態から導
通状態にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込
み方法により達成される。
換可能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズ
の書き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能
層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有してお
り、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記
構成原子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にす
ることにより、前記アンチヒューズを非導通状態から導
通状態にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込
み方法により達成される。
【0020】
【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の第1実
施形態による半導体装置及びその製造方法並びにアンチ
ヒューズの書き込み方法を図1乃至図3を用いて説明す
る。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図
である。図2及び図3は、本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
施形態による半導体装置及びその製造方法並びにアンチ
ヒューズの書き込み方法を図1乃至図3を用いて説明す
る。図1は、本実施形態による半導体装置を示す断面図
である。図2及び図3は、本実施形態による半導体装置
の製造方法を示す工程断面図である。
【0021】なお、ここでは、アンチヒューズを半導体
装置に搭載する場合を例に説明するが、本発明によるア
ンチヒューズは必ずしも半導体装置に搭載することに限
定されるものではなく、あらゆる電子装置に搭載するこ
とが可能である。また、本発明は、単体のアンチヒュー
ズにも適用することが可能である。
装置に搭載する場合を例に説明するが、本発明によるア
ンチヒューズは必ずしも半導体装置に搭載することに限
定されるものではなく、あらゆる電子装置に搭載するこ
とが可能である。また、本発明は、単体のアンチヒュー
ズにも適用することが可能である。
【0022】(半導体装置)まず、本実施形態による半
導体装置を図1を用いて説明する。
導体装置を図1を用いて説明する。
【0023】図1に示すように、シリコンより成る半導
体基板10上には、例えば膜厚200nmのSiO2よ
り成る絶縁膜12が形成されている。
体基板10上には、例えば膜厚200nmのSiO2よ
り成る絶縁膜12が形成されている。
【0024】絶縁膜12上には、厚さ5〜200nmの
ポリシリコンより成る置換可能層14が形成されてい
る。置換可能層14の長さは例えば1μmに設定されて
おり、置換可能層14の幅は例えば0.2μmに設定さ
れている。置換可能層14は、例えば10kΩ〜1MΩ
と高抵抗になっている。ここで、置換可能層とは、その
構成原子が金属原子と置換され得る層のことをいう。置
換可能層は、金属と接触させて高温の熱処理等を行う
と、金属に置換することが可能である。
ポリシリコンより成る置換可能層14が形成されてい
る。置換可能層14の長さは例えば1μmに設定されて
おり、置換可能層14の幅は例えば0.2μmに設定さ
れている。置換可能層14は、例えば10kΩ〜1MΩ
と高抵抗になっている。ここで、置換可能層とは、その
構成原子が金属原子と置換され得る層のことをいう。置
換可能層は、金属と接触させて高温の熱処理等を行う
と、金属に置換することが可能である。
【0025】置換可能層14が形成された絶縁膜12上
には、例えば膜厚200nmのSiO2より成る絶縁膜
16が形成されている。
には、例えば膜厚200nmのSiO2より成る絶縁膜
16が形成されている。
【0026】絶縁膜16には、置換可能層14に達する
開口部18が形成されている。
開口部18が形成されている。
【0027】開口部18が形成された絶縁膜16上に
は、厚さ100〜500nmのAlより成る配線層20
が形成されている。配線層20は、置換可能層14の両
側に接続されている。
は、厚さ100〜500nmのAlより成る配線層20
が形成されている。配線層20は、置換可能層14の両
側に接続されている。
【0028】なお、本実施形態では、配線層20の下に
は、バリア層は形成されていない。本実施形態で配線層
20と置換可能層14との間にバリア層を形成していな
いのは、配線層20と置換可能層14との間にバリア層
が形成されていると、置換可能層14中のシリコンと配
線層20中のアルミニウムとを相互拡散することができ
ず、ポリシリコンより成る置換可能層14をアルミニウ
ムに置換することができないためである。
は、バリア層は形成されていない。本実施形態で配線層
20と置換可能層14との間にバリア層を形成していな
いのは、配線層20と置換可能層14との間にバリア層
が形成されていると、置換可能層14中のシリコンと配
線層20中のアルミニウムとを相互拡散することができ
ず、ポリシリコンより成る置換可能層14をアルミニウ
ムに置換することができないためである。
【0029】こうして、ポリシリコンより成る置換可能
層14を有するアンチヒューズ23が構成されている。
層14を有するアンチヒューズ23が構成されている。
【0030】配線層20上には、膜厚100〜200n
mのTiより成る吸収層22が形成されている。吸収層
22は、ポリシリコン−アルミニウム置換法によりポリ
シリコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換
する際に、配線層20中に相互拡散するシリコンを吸収
するためのものである。配線層20中に相互拡散するシ
リコンを吸収層22により吸収することができるため、
配線層20を薄く形成した場合や微細に形成した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層14を確実
にアルミニウムに置換することができる。
mのTiより成る吸収層22が形成されている。吸収層
22は、ポリシリコン−アルミニウム置換法によりポリ
シリコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換
する際に、配線層20中に相互拡散するシリコンを吸収
するためのものである。配線層20中に相互拡散するシ
リコンを吸収層22により吸収することができるため、
配線層20を薄く形成した場合や微細に形成した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層14を確実
にアルミニウムに置換することができる。
【0031】ここで、ポリシリコン−アルミニウム置換
法とは、ポリシリコン等により形成された置換可能層
を、アルミニウム等により形成された金属層と接触さ
せ、熱処理等を行うことにより、ポリシリコン等より成
る置換金属層をアルミニウム等の金属に変換(置換)す
る方法のことをいう。なお、ポリシリコン−アルミニウ
ム置換法については、特開平11−97535号公報を
参照されたい。また、ポリシリコン−アルミニウム置換
法については、International Electron Devices Meeti
ng 96, p.946-948にも記載されている。また、ポリシリ
コン−アルミニウム置換法については、1999年6月
のVLSIシンポジウムにも発表されている(1999 Sym
posium on VLSI Technoligy 4A-2, p.35-36参照)。
法とは、ポリシリコン等により形成された置換可能層
を、アルミニウム等により形成された金属層と接触さ
せ、熱処理等を行うことにより、ポリシリコン等より成
る置換金属層をアルミニウム等の金属に変換(置換)す
る方法のことをいう。なお、ポリシリコン−アルミニウ
ム置換法については、特開平11−97535号公報を
参照されたい。また、ポリシリコン−アルミニウム置換
法については、International Electron Devices Meeti
ng 96, p.946-948にも記載されている。また、ポリシリ
コン−アルミニウム置換法については、1999年6月
のVLSIシンポジウムにも発表されている(1999 Sym
posium on VLSI Technoligy 4A-2, p.35-36参照)。
【0032】配線層20が形成された絶縁膜16上に
は、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より成る
層間絶縁膜24aが形成されている。
は、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より成る
層間絶縁膜24aが形成されている。
【0033】層間絶縁膜24a上には、Alより成る配
線層26aが形成されている。
線層26aが形成されている。
【0034】配線層26aが形成された層間絶縁膜24
上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より
成る層間絶縁膜24bが形成されている。
上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より
成る層間絶縁膜24bが形成されている。
【0035】層間絶縁膜24b上には、Alより成る配
線層26bが形成されている。
線層26bが形成されている。
【0036】配線層26bが形成された層間絶縁膜24
上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より
成る層間絶縁膜26cが形成されている。
上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2より
成る層間絶縁膜26cが形成されている。
【0037】層間絶縁膜26c上には、Alより成る配
線層26cが形成されている。
線層26cが形成されている。
【0038】配線層26cが形成された層間絶縁膜26
c上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2よ
り成る層間絶縁膜26dが形成されている。
c上には、例えば膜厚500nm〜1μmのSiO2よ
り成る層間絶縁膜26dが形成されている。
【0039】層間絶縁膜26d上には、Alより成る配
線層26dが形成されている。
線層26dが形成されている。
【0040】こうして、本実施形態による半導体装置が
構成されている。
構成されている。
【0041】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
書き込み方法について説明する。
【0042】本明細書中で、アンチヒューズの書き込み
方法とは、アンチヒューズの導通状態を変化させる方法
のことをいい、具体的には、アンチヒューズを非導通状
態から導通状態にする方法、又は、アンチヒューズを導
通状態から非導通状態に戻す方法のことをいう。なお、
アンチヒューズを導通状態から非導通状態に戻す方法に
ついては、後述することとする。
方法とは、アンチヒューズの導通状態を変化させる方法
のことをいい、具体的には、アンチヒューズを非導通状
態から導通状態にする方法、又は、アンチヒューズを導
通状態から非導通状態に戻す方法のことをいう。なお、
アンチヒューズを導通状態から非導通状態に戻す方法に
ついては、後述することとする。
【0043】ポリシリコンより成る置換可能層14は、
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層14が未だアルミニウムに置
換されていない状態、即ち置換可能層14が金属置換層
になっていない状態においては、アンチヒューズ23は
非導通状態となっている。
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層14が未だアルミニウムに置
換されていない状態、即ち置換可能層14が金属置換層
になっていない状態においては、アンチヒューズ23は
非導通状態となっている。
【0044】なお、本明細書中で、置換金属層とは、置
換可能層を金属に置換することにより得られた金属層の
ことをいう。
換可能層を金属に置換することにより得られた金属層の
ことをいう。
【0045】アンチヒューズを導通させる場合には、半
導体基板10の上方から置換可能層14に対してレーザ
光を照射する。この際、レーザ光の強度は、置換可能層
14の温度が例えば300℃〜600℃となるように適
宜設定する。これにより、置換可能層14中のシリコン
と配線層20中のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシ
リコンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換さ
れる。即ち、ポリシリコン−アルミニウム置換法によ
り、ポリシリコンより成る置換可能層14がアルミニウ
ムに置換されることとなる。置換可能層14の長さが1
μm程度、置換可能層14の幅が0.2μm程度、加熱
温度が425℃程度の場合、わずか3分程度で、ポリシ
リコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換す
ることが可能である。置換可能層14が置換金属層にな
ると、電気抵抗が極めて小さくなり、アンチヒューズは
導通状態となる。
導体基板10の上方から置換可能層14に対してレーザ
光を照射する。この際、レーザ光の強度は、置換可能層
14の温度が例えば300℃〜600℃となるように適
宜設定する。これにより、置換可能層14中のシリコン
と配線層20中のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシ
リコンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換さ
れる。即ち、ポリシリコン−アルミニウム置換法によ
り、ポリシリコンより成る置換可能層14がアルミニウ
ムに置換されることとなる。置換可能層14の長さが1
μm程度、置換可能層14の幅が0.2μm程度、加熱
温度が425℃程度の場合、わずか3分程度で、ポリシ
リコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換す
ることが可能である。置換可能層14が置換金属層にな
ると、電気抵抗が極めて小さくなり、アンチヒューズは
導通状態となる。
【0046】なお、本実施形態では、層間絶縁膜24d
の上面に、レーザ光を照射した痕跡である損傷が残る場
合がある。
の上面に、レーザ光を照射した痕跡である損傷が残る場
合がある。
【0047】また、本実施形態では、置換可能層14中
のシリコンと配線層20中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4をアルミニウムに置換するため、置換可能層14と配
線層20とが一体になる。
のシリコンと配線層20中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4をアルミニウムに置換するため、置換可能層14と配
線層20とが一体になる。
【0048】また、本実施形態では、置換可能層14中
のシリコンと配線層20中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4をアルミニウムに置換するため、置換可能層14から
配線層20にかけて、アルミニウムに置換された半導体
構成原子であるシリコンの濃度勾配が存在する場合があ
る。
のシリコンと配線層20中のアルミニウムとを相互拡散
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4をアルミニウムに置換するため、置換可能層14から
配線層20にかけて、アルミニウムに置換された半導体
構成原子であるシリコンの濃度勾配が存在する場合があ
る。
【0049】こうして、アンチヒューズが非導通状態か
ら導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き換え
られ、半導体装置の歩留りを向上することができる。
ら導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き換え
られ、半導体装置の歩留りを向上することができる。
【0050】このように本実施形態による半導体装置
は、アンチヒューズ23がポリシリコンより成る置換可
能層14を有しており、ポリシリコンより成る置換可能
層14をアルミニウムに置換することにより、アンチヒ
ューズ23を非導通状態から導通状態にすることができ
ることに主な特徴がある。
は、アンチヒューズ23がポリシリコンより成る置換可
能層14を有しており、ポリシリコンより成る置換可能
層14をアルミニウムに置換することにより、アンチヒ
ューズ23を非導通状態から導通状態にすることができ
ることに主な特徴がある。
【0051】図14に示す提案されている半導体装置に
おいては、ヒューズ123の導通状態を変化させるため
には、配線層114を溶融・飛散させる必要があるた
め、強力なレーザ光を配線層114に照射しなければな
らなかった。このため、提案されている半導体装置にお
いては、強力なレーザ光を発生しうる高価な設備を用い
なければヒューズ123の導通状態を変化させることが
できなかった。
おいては、ヒューズ123の導通状態を変化させるため
には、配線層114を溶融・飛散させる必要があるた
め、強力なレーザ光を配線層114に照射しなければな
らなかった。このため、提案されている半導体装置にお
いては、強力なレーザ光を発生しうる高価な設備を用い
なければヒューズ123の導通状態を変化させることが
できなかった。
【0052】これに対し、本実施形態によれば、300
℃〜600℃という比較的低温でアンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができるため、あま
り強力なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができる。本実
施形態によれば、安価な設備を用いてアンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができるため、
製造コストの削減を実現することができ、ひいては半導
体装置を安価に提供することができる。
℃〜600℃という比較的低温でアンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができるため、あま
り強力なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができる。本実
施形態によれば、安価な設備を用いてアンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができるため、
製造コストの削減を実現することができ、ひいては半導
体装置を安価に提供することができる。
【0053】また、図14に示す提案されている半導体
装置においては、上述したように強力なレーザ光を照射
しなければならないため、導通状態を変化させることを
意図していない隣接する他のヒューズ123の導通状態
が変化してしまうのを防止すべく、隣接するヒューズ1
23をある程度離して配置しなければならなかった。こ
のため、提案されている半導体装置ではヒューズ123
を高密度に配置することができず、複数のヒューズ12
3を配置するために要する領域がある程度大きくなって
しまっていた。
装置においては、上述したように強力なレーザ光を照射
しなければならないため、導通状態を変化させることを
意図していない隣接する他のヒューズ123の導通状態
が変化してしまうのを防止すべく、隣接するヒューズ1
23をある程度離して配置しなければならなかった。こ
のため、提案されている半導体装置ではヒューズ123
を高密度に配置することができず、複数のヒューズ12
3を配置するために要する領域がある程度大きくなって
しまっていた。
【0054】これに対し、本実施形態では、上述したよ
うに、あまり強力でないレーザ光を用いた場合であって
も、アンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にす
ることができるため、複数のアンチヒューズ23を互い
に近接して配置した場合であっても、導通状態にするこ
とを意図していない隣接するアンチヒューズ23が導通
状態になってしまうことがない。このため、本実施形態
によれば、複数のアンチヒューズ23を高密度に配置す
ることが可能となる。本実施形態によれば、アンチヒュ
ーズ23を高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズ23を配置するために要する領域を小さくする
ことができ、チップサイズを小さくすることができる。
従って、本実施形態によれば、より安価な半導体装置を
提供することが可能となる。
うに、あまり強力でないレーザ光を用いた場合であって
も、アンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にす
ることができるため、複数のアンチヒューズ23を互い
に近接して配置した場合であっても、導通状態にするこ
とを意図していない隣接するアンチヒューズ23が導通
状態になってしまうことがない。このため、本実施形態
によれば、複数のアンチヒューズ23を高密度に配置す
ることが可能となる。本実施形態によれば、アンチヒュ
ーズ23を高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズ23を配置するために要する領域を小さくする
ことができ、チップサイズを小さくすることができる。
従って、本実施形態によれば、より安価な半導体装置を
提供することが可能となる。
【0055】また、図14に示す提案されている半導体
装置では、配線層114の一部を溶融・蒸発させること
により、ヒューズ123を導通状態から非導通状態にす
るため、溶融した物質が蒸発可能となるように、配線層
114に達する開口部140を形成しなければならなか
った。このため、開口部140を形成する工程が必要と
なっていた。
装置では、配線層114の一部を溶融・蒸発させること
により、ヒューズ123を導通状態から非導通状態にす
るため、溶融した物質が蒸発可能となるように、配線層
114に達する開口部140を形成しなければならなか
った。このため、開口部140を形成する工程が必要と
なっていた。
【0056】これに対し、本実施形態によれば、ポリシ
リコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換す
ることによりアンチヒューズ23を非導通状態から導通
状態にすることができるため、溶融した物質を蒸発させ
るための開口部は不要である。本実施形態によれば、置
換可能層14に達する開口部を層間絶縁膜24a〜24
dに形成することを要しないめ、工程の簡略化を図るこ
とができる。
リコンより成る置換可能層14をアルミニウムに置換す
ることによりアンチヒューズ23を非導通状態から導通
状態にすることができるため、溶融した物質を蒸発させ
るための開口部は不要である。本実施形態によれば、置
換可能層14に達する開口部を層間絶縁膜24a〜24
dに形成することを要しないめ、工程の簡略化を図るこ
とができる。
【0057】また、提案されている半導体装置では、層
間絶縁膜124a〜124dに下層部に達する深い開口
部140を形成するのは容易ではないため、ヒューズ1
23を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、半導体装置の設計にお
ける自由度が低かった。
間絶縁膜124a〜124dに下層部に達する深い開口
部140を形成するのは容易ではないため、ヒューズ1
23を下層部に形成するのは困難であった。このため、
提案されている半導体装置では、半導体装置の設計にお
ける自由度が低かった。
【0058】これに対し、本実施形態によれば、置換可
能層14に達する開口部を形成することを要しないた
め、アンチヒューズ23を下層部にも形成することがで
きる。本実施形態によれば、アンチヒューズ23を下層
部にも形成することができるため、半導体装置の設計に
おける自由度を向上することができる。
能層14に達する開口部を形成することを要しないた
め、アンチヒューズ23を下層部にも形成することがで
きる。本実施形態によれば、アンチヒューズ23を下層
部にも形成することができるため、半導体装置の設計に
おける自由度を向上することができる。
【0059】また、提案されている半導体装置は、ヒュ
ーズ123が上層部付近に形成されるため、配線層11
4の幅が太くなっていた。上層部付近では、微細加工の
プロセスが適用されないためである。このため、提案さ
れている半導体装置においては、太い配線層114を溶
融・蒸発させなければならなかった。このため、提案さ
れている半導体装置においては、照射するレーザ光の強
度を強く設定しなければならず、また、レーザ光の照射
時間もある程度長く設定しなければならなかった。
ーズ123が上層部付近に形成されるため、配線層11
4の幅が太くなっていた。上層部付近では、微細加工の
プロセスが適用されないためである。このため、提案さ
れている半導体装置においては、太い配線層114を溶
融・蒸発させなければならなかった。このため、提案さ
れている半導体装置においては、照射するレーザ光の強
度を強く設定しなければならず、また、レーザ光の照射
時間もある程度長く設定しなければならなかった。
【0060】これに対し、本実施形態によれば、下層部
にアンチヒューズ23を形成することができるため、微
細加工のプロセスを適用することができる。例えば、ポ
リシリコンより成る微細なゲート電極を形成する際に、
微細な置換可能層14を形成することも可能である。本
実施形態によれば、置換可能層14を微細に形成するこ
とができため、あまり強いレーザ光を照射しなくてもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができる。また、本実施形態によれば、置換可能層14
を微細に形成することができるため、レーザ光の照射時
間を短く設定した場合であっても、アンチヒューズ23
を非導通状態から導通状態にすることができる。従っ
て、本実施形態によれば、スループットを向上すること
ができる。
にアンチヒューズ23を形成することができるため、微
細加工のプロセスを適用することができる。例えば、ポ
リシリコンより成る微細なゲート電極を形成する際に、
微細な置換可能層14を形成することも可能である。本
実施形態によれば、置換可能層14を微細に形成するこ
とができため、あまり強いレーザ光を照射しなくてもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができる。また、本実施形態によれば、置換可能層14
を微細に形成することができるため、レーザ光の照射時
間を短く設定した場合であっても、アンチヒューズ23
を非導通状態から導通状態にすることができる。従っ
て、本実施形態によれば、スループットを向上すること
ができる。
【0061】また、ヒューズを用いる場合よりアンチヒ
ューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純になる場合
がある。本実施形態によれば、アンチヒューズ23が設
けられているため、冗長回路を単純にすることが可能と
なり、半導体チップの小型化に寄与することができる。
従って、本実施形態によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
ューズを用いた場合の方が、冗長回路が単純になる場合
がある。本実施形態によれば、アンチヒューズ23が設
けられているため、冗長回路を単純にすることが可能と
なり、半導体チップの小型化に寄与することができる。
従って、本実施形態によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
【0062】(半導体装置の製造方法)次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図2及び図3を用いて
説明する。
態による半導体装置の製造方法を図2及び図3を用いて
説明する。
【0063】まず、図2(a)に示すように、シリコン
より成る半導体基板10上に、例えばCVD(Chemical
Vapor Deposition、化学気相堆積)法により、例えば
膜厚200nmのSiO2より成る絶縁膜12を形成す
る。
より成る半導体基板10上に、例えばCVD(Chemical
Vapor Deposition、化学気相堆積)法により、例えば
膜厚200nmのSiO2より成る絶縁膜12を形成す
る。
【0064】次に、全面に、例えばCVD法により、例
えば厚さ5〜200nmのポリシリコン層を形成する。
この後、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン
層をパターニングする。これにより、例えば長さ1μ
m、幅0.2μmのポリシリコンより成る置換可能層1
4が形成される。
えば厚さ5〜200nmのポリシリコン層を形成する。
この後、フォトリソグラフィ技術を用い、ポリシリコン
層をパターニングする。これにより、例えば長さ1μ
m、幅0.2μmのポリシリコンより成る置換可能層1
4が形成される。
【0065】次に、図2(b)に示すように、全面に、
例えばCVD法により、膜厚200nmのSiO2より
成る絶縁膜16を形成する。
例えばCVD法により、膜厚200nmのSiO2より
成る絶縁膜16を形成する。
【0066】次に、図2(c)に示すように、絶縁膜1
6に、ポリシリコンより成る置換可能層14に達する開
口部18を形成する。
6に、ポリシリコンより成る置換可能層14に達する開
口部18を形成する。
【0067】次に、全面に、例えばCVD法又はスパッ
タ法により、例えば厚さ100〜500nmのAl層を
形成する。
タ法により、例えば厚さ100〜500nmのAl層を
形成する。
【0068】次に、全面に、例えばCVD法又はスパッ
タ法により、例えば厚さ100〜200nmのTi層を
形成する。
タ法により、例えば厚さ100〜200nmのTi層を
形成する。
【0069】この後、フォトリソグラフィ技術を用い、
Ti層及びAl層をパターニングする。これにより、図
2(d)に示すように、上面にTiより成る吸収層22
が形成された、Alより成る配線層20が形成される。
Ti層及びAl層をパターニングする。これにより、図
2(d)に示すように、上面にTiより成る吸収層22
が形成された、Alより成る配線層20が形成される。
【0070】次に、図3(a)に示すように、全面に、
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24aを形成する。
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24aを形成する。
【0071】次に、全面に、CVD法又はスパッタ法に
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26aが形成される。
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26aが形成される。
【0072】次に、図3(b)に示すように、全面に、
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24bを形成する。
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24bを形成する。
【0073】次に、全面に、CVD法又はスパッタ法に
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Al配線層26bが形成される。
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Al配線層26bが形成される。
【0074】次に、図3(c)に示すように、全面に、
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24cを形成する。
例えばCVD法により、膜厚500nm〜1μmのSi
O2より成る層間絶縁膜24cを形成する。
【0075】次に、全面に、CVD法又はスパッタ法に
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26cが形成される。
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26cが形成される。
【0076】次に、全面に、例えばCVD法により、膜
厚500nm〜1μmのSiO2より成る層間絶縁膜2
4dを形成する。
厚500nm〜1μmのSiO2より成る層間絶縁膜2
4dを形成する。
【0077】次に、全面に、CVD法又はスパッタ法に
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26dが形成される。
より、Al層を形成する。この後、フォトリソグラフィ
技術を用い、Al層をパターニングする。これにより、
Alより成る配線層26dが形成される。
【0078】こうして、本実施形態による半導体装置が
製造される。
製造される。
【0079】なお、配線層20を形成した後に例えば3
00〜600℃の熱処理を行うと、置換可能層14中の
シリコンと配線層20中のアルミニウムとが相互拡散し
て、ポリシリコンより成る置換可能層14がアルミニウ
ムに置換されてしまう虞がある。従って、配線層20を
形成した後においては、300〜600℃の熱処理は行
わないことが望ましい。但し、ポリシリコンより成る置
換可能層14のすべてがアルミニウムに置換してしまわ
なければ、アンチヒューズ23が非導通状態から導通状
態になってしまうことはないため、ポリシリコンより成
る置換可能層14の一部がポリシリコンのまま残るよう
な短時間であれば、300〜600℃の熱処理を行って
もよい。
00〜600℃の熱処理を行うと、置換可能層14中の
シリコンと配線層20中のアルミニウムとが相互拡散し
て、ポリシリコンより成る置換可能層14がアルミニウ
ムに置換されてしまう虞がある。従って、配線層20を
形成した後においては、300〜600℃の熱処理は行
わないことが望ましい。但し、ポリシリコンより成る置
換可能層14のすべてがアルミニウムに置換してしまわ
なければ、アンチヒューズ23が非導通状態から導通状
態になってしまうことはないため、ポリシリコンより成
る置換可能層14の一部がポリシリコンのまま残るよう
な短時間であれば、300〜600℃の熱処理を行って
もよい。
【0080】(変形例)次に、本実施形態による半導体
装置の変形例を図4を用いて説明する。図4は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
装置の変形例を図4を用いて説明する。図4は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
【0081】本変形例による半導体装置は、層間絶縁膜
24a〜24d及び絶縁膜16に、置換可能層14に達
する開口部40が形成されていることに主な特徴があ
る。
24a〜24d及び絶縁膜16に、置換可能層14に達
する開口部40が形成されていることに主な特徴があ
る。
【0082】本変形例によれば、層間絶縁膜24a〜2
4d及び絶縁膜16に、置換可能層14に達する開口部
40が形成されているため、層間絶縁膜24a〜24d
及び絶縁膜16においてレーザ光が減衰してしまうのを
防止することができる。このため、本変形例によれば、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層14及び配線層20を300℃〜600℃程度にす
ることができ、ポリシリコンより成る置換可能層14を
アルミニウムに置換することができる。従って、本実施
形態によれば、強いレーザ光を照射し得ない安価な設備
を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を非導通
状態から導通状態にすることができ、半導体装置の更な
る低コスト化に寄与することができる。
4d及び絶縁膜16に、置換可能層14に達する開口部
40が形成されているため、層間絶縁膜24a〜24d
及び絶縁膜16においてレーザ光が減衰してしまうのを
防止することができる。このため、本変形例によれば、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層14及び配線層20を300℃〜600℃程度にす
ることができ、ポリシリコンより成る置換可能層14を
アルミニウムに置換することができる。従って、本実施
形態によれば、強いレーザ光を照射し得ない安価な設備
を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を非導通
状態から導通状態にすることができ、半導体装置の更な
る低コスト化に寄与することができる。
【0083】[第2実施形態]本発明の第2実施形態に
よる半導体装置及びその製造方法並びにアンチヒューズ
の書き込み方法を図5乃至図7を用いて説明する。図5
は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。
図1乃至図4に示す第1実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
よる半導体装置及びその製造方法並びにアンチヒューズ
の書き込み方法を図5乃至図7を用いて説明する。図5
は、本実施形態による半導体装置を示す断面図である。
図1乃至図4に示す第1実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
【0084】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層14及び配線層20に熱を伝導するための伝導体、具
体的には導体層46a〜46d及び導体プラグ44a〜
44dが、層間絶縁膜24a〜24dに埋め込まれてい
ることに主な特徴がある。
層14及び配線層20に熱を伝導するための伝導体、具
体的には導体層46a〜46d及び導体プラグ44a〜
44dが、層間絶縁膜24a〜24dに埋め込まれてい
ることに主な特徴がある。
【0085】図5に示すように、層間絶縁膜24aに
は、吸収層22に達する開口部42が形成されている。
開口部20内には、W(タングステン)又はAlより成
る導体プラグ44aが埋め込まれている。
は、吸収層22に達する開口部42が形成されている。
開口部20内には、W(タングステン)又はAlより成
る導体プラグ44aが埋め込まれている。
【0086】導体プラグ44aが埋め込まれた層間絶縁
膜24a上には、Alより成る導体層46aが形成され
ている。
膜24a上には、Alより成る導体層46aが形成され
ている。
【0087】層間絶縁膜24bには、Alより成る導体
層46aに達する開口部48が形成されている。開口部
48内には、W又はAlより成る導体プラグ44bが埋
め込まれている。
層46aに達する開口部48が形成されている。開口部
48内には、W又はAlより成る導体プラグ44bが埋
め込まれている。
【0088】導体プラグ44bが埋め込まれた層間絶縁
膜24b上には、Alより成る導体層46bが形成され
ている。
膜24b上には、Alより成る導体層46bが形成され
ている。
【0089】層間絶縁膜24cには、Alより成る導体
層46bに達する開口部50が形成されている。開口部
50内には、W又はAlより成る導体プラグ44cが埋
め込まれている。
層46bに達する開口部50が形成されている。開口部
50内には、W又はAlより成る導体プラグ44cが埋
め込まれている。
【0090】導体プラグ44cが埋め込まれた層間絶縁
膜24c上には、Alより成る導体層46cが形成され
ている。
膜24c上には、Alより成る導体層46cが形成され
ている。
【0091】層間絶縁膜24dには、Alより成る導体
層24dに達する開口部52が形成されている。開口部
52内には、W又はAlより成る導体プラグ44dが埋
め込まれている。
層24dに達する開口部52が形成されている。開口部
52内には、W又はAlより成る導体プラグ44dが埋
め込まれている。
【0092】導体プラグ44dが埋め込まれた層間絶縁
膜36上には、Alより成る導体層46dが形成されて
いる。
膜36上には、Alより成る導体層46dが形成されて
いる。
【0093】導体層46a〜46d及び導体プラグ44
a〜44dは、上述したように、置換可能層14及び配
線層20に熱を伝導するための熱伝導手段として機能す
るものである。
a〜44dは、上述したように、置換可能層14及び配
線層20に熱を伝導するための熱伝導手段として機能す
るものである。
【0094】こうして、本実施形態による半導体装置が
構成されている。
構成されている。
【0095】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法を説明する。
書き込み方法を説明する。
【0096】置換可能層14を構成するポリシリコンは
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換さ
れていない状態においては、アンチヒューズ23は非導
通状態となっている。
上述したように極めて高抵抗になっているため、ポリシ
リコンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換さ
れていない状態においては、アンチヒューズ23は非導
通状態となっている。
【0097】アンチヒューズ23を導通させる場合に
は、上面側から導体層46dにレーザ光を照射する。こ
れにより、導体層46dが加熱され、導体プラグ44a
〜44d及び導体層46a〜46cを介して、置換可能
層14及び配線層20に熱が伝導される。この際、導体
層46dに照射するレーザ光の強度は、置換可能層14
及び配線層20の温度が300℃〜600℃程度となる
ように適宜設定する。これにより、ポリシリコンより成
る置換可能層14のシリコンと配線層20のアルミニウ
ムとが相互拡散し、ポリシリコンより成る置換可能層1
4がアルミニウムに置換される。置換可能層14がアル
ミニウムに置換された後の金属置換層は、電気抵抗が小
さいため、アンチヒューズ23は導通状態となる。
は、上面側から導体層46dにレーザ光を照射する。こ
れにより、導体層46dが加熱され、導体プラグ44a
〜44d及び導体層46a〜46cを介して、置換可能
層14及び配線層20に熱が伝導される。この際、導体
層46dに照射するレーザ光の強度は、置換可能層14
及び配線層20の温度が300℃〜600℃程度となる
ように適宜設定する。これにより、ポリシリコンより成
る置換可能層14のシリコンと配線層20のアルミニウ
ムとが相互拡散し、ポリシリコンより成る置換可能層1
4がアルミニウムに置換される。置換可能層14がアル
ミニウムに置換された後の金属置換層は、電気抵抗が小
さいため、アンチヒューズ23は導通状態となる。
【0098】こうして、アンチヒューズ23が非導通状
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子と置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子と置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【0099】なお、上記では、導体層46dのみにレー
ザ光を照射して、置換可能層14及び配線層20に熱を
伝導することにより、ポリシリコンより成る置換可能層
14をアルミニウムに置換する場合を例に説明したが、
図6に示すように、導体層46dと置換可能層14の両
方にレーザ光を照射するようにしてもよい。図6は、導
体層と配線層の両方にレーザ光を照射する場合を示す断
面図である。導体層46dと置換可能層14の両方にレ
ーザ光を照射すれば、より短時間で置換可能層14及び
配線層20を加熱することができる。
ザ光を照射して、置換可能層14及び配線層20に熱を
伝導することにより、ポリシリコンより成る置換可能層
14をアルミニウムに置換する場合を例に説明したが、
図6に示すように、導体層46dと置換可能層14の両
方にレーザ光を照射するようにしてもよい。図6は、導
体層と配線層の両方にレーザ光を照射する場合を示す断
面図である。導体層46dと置換可能層14の両方にレ
ーザ光を照射すれば、より短時間で置換可能層14及び
配線層20を加熱することができる。
【0100】また、置換可能層14と導体層46dの少
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層14と導体層46dの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層14及
び配線層20を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層14をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層46dと
置換可能層14の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができる。
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層14と導体層46dの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層14及
び配線層20を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層14をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層46dと
置換可能層14の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができる。
【0101】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、層間絶縁膜24dの表面から置換可能層14及
び配線層20に熱を伝導するための導体層46a〜46
d及び導体プラグ44a〜44dが、層間絶縁膜24a
〜24dに埋め込まれていることに主な特徴がある。
ように、層間絶縁膜24dの表面から置換可能層14及
び配線層20に熱を伝導するための導体層46a〜46
d及び導体プラグ44a〜44dが、層間絶縁膜24a
〜24dに埋め込まれていることに主な特徴がある。
【0102】図1に示す第1実施形態による半導体装置
では、層間絶縁膜24a〜24dにおいてレーザ光が減
衰することを考慮して、ある程度強いレーザ光を照射し
なければならなかった。
では、層間絶縁膜24a〜24dにおいてレーザ光が減
衰することを考慮して、ある程度強いレーザ光を照射し
なければならなかった。
【0103】これに対し、本実施形態によれば、層間絶
縁膜24dの表面から置換可能層14及び配線層20に
熱を伝導するための導体プラグ44a〜44d及び導体
層46a〜46dが層間絶縁膜24a〜24dに埋め込
まれているため、比較的弱いレーザ光を照射した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層14をアル
ミニウムに置換することができる。従って、本実施形態
によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができる。
縁膜24dの表面から置換可能層14及び配線層20に
熱を伝導するための導体プラグ44a〜44d及び導体
層46a〜46dが層間絶縁膜24a〜24dに埋め込
まれているため、比較的弱いレーザ光を照射した場合で
あっても、ポリシリコンより成る置換可能層14をアル
ミニウムに置換することができる。従って、本実施形態
によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができる。
【0104】また、本実施形態によれば、導体層46d
のみにレーザ光を照射して、置換可能層14及び配線層
20に熱を伝導することにより、ポリシリコンより成る
置換可能層14をアルミニウムに置換する場合を例に説
明したが、導体層46dと置換可能層14の両方にレー
ザ光を照射するようにしてもよい。導体層46dと置換
可能層14の両方にレーザ光を照射すれば、より短時間
で置換可能層14及び配線層20を加熱することができ
るためである。
のみにレーザ光を照射して、置換可能層14及び配線層
20に熱を伝導することにより、ポリシリコンより成る
置換可能層14をアルミニウムに置換する場合を例に説
明したが、導体層46dと置換可能層14の両方にレー
ザ光を照射するようにしてもよい。導体層46dと置換
可能層14の両方にレーザ光を照射すれば、より短時間
で置換可能層14及び配線層20を加熱することができ
るためである。
【0105】また、置換可能層14と導体層46dの少
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層14と導体層46dの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層14及
び配線層20を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層14をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層46dと
置換可能層14の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができる。
なくともいずれか一方にレーザ光を照射するようにして
もよい。置換可能層14と導体層46dの少なくともい
ずれか一方にレーザ光を照射すれば、置換可能層14及
び配線層20を加熱することができ、ポリシリコンより
成る置換可能層14をアルミニウムに置換することがで
きるからである。本実施形態によれば、導体層46dと
置換可能層14の少なくともいずれか一方にレーザ光を
照射すればよいため、高い精度でレーザ光を照射し得な
い設備を用いた場合であっても、アンチヒューズ23を
非導通状態から導通状態にすることができる。
【0106】(半導体装置の製造方法)次に、本実施形
態による半導体装置の製造方法を図7を用いて説明す
る。図7は、本実施形態による半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。
態による半導体装置の製造方法を図7を用いて説明す
る。図7は、本実施形態による半導体装置の製造方法を
示す工程断面図である。
【0107】まず、上面に吸収層22が形成された配線
層20を形成する工程までは、図2(a)乃至図2
(d)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法
と同様であるので説明を省略する(図7(a))。
層20を形成する工程までは、図2(a)乃至図2
(d)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法
と同様であるので説明を省略する(図7(a))。
【0108】次に、図3(a)を用いて上述したのと同
様にして、図7(b)に示すように、層間絶縁膜24a
を形成する。
様にして、図7(b)に示すように、層間絶縁膜24a
を形成する。
【0109】次に、層間絶縁膜24aに、上面に吸収層
22が形成されたAlより成る配線層20に達する開口
部42を形成する。
22が形成されたAlより成る配線層20に達する開口
部42を形成する。
【0110】次に、開口部42内に、W又はAlより成
る導体プラグ44aを埋め込む。
る導体プラグ44aを埋め込む。
【0111】次に、図7(c)に示すように、導体プラ
グ44aが埋め込まれた層間絶縁膜24a上に、Alよ
り成る配線層26a及び導体層46aを形成する。この
際、導体層46aは、導体プラグ44aに接続されるよ
うに形成する。
グ44aが埋め込まれた層間絶縁膜24a上に、Alよ
り成る配線層26a及び導体層46aを形成する。この
際、導体層46aは、導体プラグ44aに接続されるよ
うに形成する。
【0112】次に、図7(d)に示すように、配線層2
6a及び導体層46aが形成された層間絶縁膜24a上
に、層間絶縁膜24bを形成する。
6a及び導体層46aが形成された層間絶縁膜24a上
に、層間絶縁膜24bを形成する。
【0113】次に、層間絶縁膜24bに、導体層46a
に達する開口部48を形成する。
に達する開口部48を形成する。
【0114】次に、開口部48内に、W又はAlより成
る導体プラグ44bを埋め込む。
る導体プラグ44bを埋め込む。
【0115】次に、導体プラグ44bが埋め込まれた層
間絶縁膜24b上に、Alより成る配線層26b及び導
体層46bを形成する。この際、導体層46bは、導体
プラグ44bに接続されるように形成する。
間絶縁膜24b上に、Alより成る配線層26b及び導
体層46bを形成する。この際、導体層46bは、導体
プラグ44bに接続されるように形成する。
【0116】次に、配線層26b及び導体層46bが形
成された層間絶縁膜24b上に、層間絶縁膜24cを形
成する。
成された層間絶縁膜24b上に、層間絶縁膜24cを形
成する。
【0117】次に、層間絶縁膜24cに、導体層46b
に達する開口部50を形成する。
に達する開口部50を形成する。
【0118】次に、開口部50内に、W又はAlより成
る導体プラグ44cを埋め込む。
る導体プラグ44cを埋め込む。
【0119】次に、導体プラグ44cが埋め込まれた層
間絶縁膜24c上に、Alより成る配線層26c及び導
体層46cを形成する。この際、導体層46cは、導体
プラグ44cに接続されるように形成する。
間絶縁膜24c上に、Alより成る配線層26c及び導
体層46cを形成する。この際、導体層46cは、導体
プラグ44cに接続されるように形成する。
【0120】次に、配線層26c及び導体層46cが形
成された層間絶縁膜24c上に、層間絶縁膜24dを形
成する。
成された層間絶縁膜24c上に、層間絶縁膜24dを形
成する。
【0121】次に、層間絶縁膜24dに、導体層46c
に達する開口部52を形成する。
に達する開口部52を形成する。
【0122】次に、開口部52内に、W又はAlより成
る導体プラグ44dを埋め込む。
る導体プラグ44dを埋め込む。
【0123】次に、導体プラグ44dが埋め込まれた層
間絶縁膜24d上に、Alより成る配線層26d及び導
体層46dを形成する。この際、導体層46dは、導体
プラグ44dに接続されるように形成する。
間絶縁膜24d上に、Alより成る配線層26d及び導
体層46dを形成する。この際、導体層46dは、導体
プラグ44dに接続されるように形成する。
【0124】こうして本実施形態による半導体装置が製
造される。
造される。
【0125】(変形例)次に、本実施形態の変形例によ
る半導体装置を図8を用いて説明する。図8は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
る半導体装置を図8を用いて説明する。図8は、本変形
例による半導体装置を示す断面図である。
【0126】本変形例による半導体装置は、最上層の導
体層が最上層の層間絶縁膜上に露出していないが、導体
層及び導体プラグが層間絶縁膜の最上層の近傍まで積層
されていることに主な特徴がある。
体層が最上層の層間絶縁膜上に露出していないが、導体
層及び導体プラグが層間絶縁膜の最上層の近傍まで積層
されていることに主な特徴がある。
【0127】図6に示す半導体装置では、最上層の導電
層46dが最上層の層間絶縁膜24d上に露出するよう
に形成されていたが、本変形例では、図6で示した導体
プラグ44d及び導体層46dは形成されていない。本
変形例では、最上層の導体層46cが層間絶縁膜24d
上に露出していないが、最上層46c上に存在する層間
絶縁膜24dの厚さは比較的薄いため層間絶縁膜24d
におけるレーザ光の減衰は小さい。即ち、本変形例で
は、導体層46a〜46c及び導体プラグ44a〜44
cが層間絶縁膜24a〜24dの最上層の近傍まで積層
されているため、層間絶縁膜24a〜24dにおけるレ
ーザ光の減衰は小さい。このため、本変形例によって
も、導体層46a〜46c及び導体プラグ44a〜44
cを介して置換可能層14に熱を伝導することができ
る。
層46dが最上層の層間絶縁膜24d上に露出するよう
に形成されていたが、本変形例では、図6で示した導体
プラグ44d及び導体層46dは形成されていない。本
変形例では、最上層の導体層46cが層間絶縁膜24d
上に露出していないが、最上層46c上に存在する層間
絶縁膜24dの厚さは比較的薄いため層間絶縁膜24d
におけるレーザ光の減衰は小さい。即ち、本変形例で
は、導体層46a〜46c及び導体プラグ44a〜44
cが層間絶縁膜24a〜24dの最上層の近傍まで積層
されているため、層間絶縁膜24a〜24dにおけるレ
ーザ光の減衰は小さい。このため、本変形例によって
も、導体層46a〜46c及び導体プラグ44a〜44
cを介して置換可能層14に熱を伝導することができ
る。
【0128】このように、最上層の導体層46cが最上
層の層間絶縁膜24d上に露出していなくてもよい。
層の層間絶縁膜24d上に露出していなくてもよい。
【0129】[第3実施形態]本発明の第3実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
9を用いて説明する。図9は、本実施形態による半導体
装置を示す概略図である。図1乃至図8に示す第1又は
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一
の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または
簡潔にする。
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
9を用いて説明する。図9は、本実施形態による半導体
装置を示す概略図である。図1乃至図8に示す第1又は
第2実施形態による半導体装置及びその製造方法と同一
の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または
簡潔にする。
【0130】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層14a及び配線層20に電流を供給するための電流供
給回路54が設けられていることに主な特徴がある。
層14a及び配線層20に電流を供給するための電流供
給回路54が設けられていることに主な特徴がある。
【0131】図9に示すように、絶縁膜12上には、ポ
リシリコンより成る置換可能層14aが形成されてい
る。置換可能層14aの電気抵抗は、例えば1〜10k
Ωとなっている。ポリシリコンに導入する不純物を適宜
設定することにより、置換可能層14aの電気抵抗をこ
のような値に設定することが可能である。
リシリコンより成る置換可能層14aが形成されてい
る。置換可能層14aの電気抵抗は、例えば1〜10k
Ωとなっている。ポリシリコンに導入する不純物を適宜
設定することにより、置換可能層14aの電気抵抗をこ
のような値に設定することが可能である。
【0132】ポリシリコンより成る置換可能層14aの
両端には、第1及び第2実施形態と同様に、Alより成
る配線層20が接続されている。
両端には、第1及び第2実施形態と同様に、Alより成
る配線層20が接続されている。
【0133】配線層20の両端には、置換可能層14a
に電流を流して置換可能層14aを自己発熱させるため
の電流供給回路54が接続されている。
に電流を流して置換可能層14aを自己発熱させるため
の電流供給回路54が接続されている。
【0134】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
書き込み方法について説明する。
【0135】ポリシリコンより成る置換可能層14aは
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層14aがアルミニウムに置換されて
いない状態においては、アンチヒューズ23は非導通状
態となっている。
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層14aがアルミニウムに置換されて
いない状態においては、アンチヒューズ23は非導通状
態となっている。
【0136】アンチヒューズ23を導通させる場合に
は、電流供給回路54から置換可能層14a及び配線層
20に電流を供給し、置換可能層14aを自己発熱させ
る。この際、置換可能層14a、20の温度が300℃
〜600℃程度となるように、置換可能層14a及び配
線層20に流す電流を適宜設定する。置換可能層14a
における発熱量は、置換可能層14aに流れる電流の2
乗に比例し、置換可能層14aの電気抵抗に比例する。
置換可能層14a及び配線層20を300℃〜600℃
程度に加熱すると、置換可能層14aの両側からポリシ
リコン−アルミニウム置換が進行していく。最終的に置
換可能層14aがすべてアルミニウムに置換されると、
金属置換層における電気抵抗が低くなるため、置換可能
層14aにおける発熱量は小さくなり、置換可能層14
a及び配線層20の温度はしだいに低下していく。置換
可能層14aがアルミニウムに置換された後の金属置換
層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒューズ2
3は導通状態となる。
は、電流供給回路54から置換可能層14a及び配線層
20に電流を供給し、置換可能層14aを自己発熱させ
る。この際、置換可能層14a、20の温度が300℃
〜600℃程度となるように、置換可能層14a及び配
線層20に流す電流を適宜設定する。置換可能層14a
における発熱量は、置換可能層14aに流れる電流の2
乗に比例し、置換可能層14aの電気抵抗に比例する。
置換可能層14a及び配線層20を300℃〜600℃
程度に加熱すると、置換可能層14aの両側からポリシ
リコン−アルミニウム置換が進行していく。最終的に置
換可能層14aがすべてアルミニウムに置換されると、
金属置換層における電気抵抗が低くなるため、置換可能
層14aにおける発熱量は小さくなり、置換可能層14
a及び配線層20の温度はしだいに低下していく。置換
可能層14aがアルミニウムに置換された後の金属置換
層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒューズ2
3は導通状態となる。
【0137】こうして、アンチヒューズ23が非導通状
態から導通状態になり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
態から導通状態になり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【0138】なお、上記では、置換可能層14a及び配
線層20に電流を供給して置換可能層14aを自己発熱
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4aをアルミニウムに置換したが、図10に示すように
置換可能層14aにレーザ光を照射することによって
も、ポリシリコンより成る置換可能層14aをアルミニ
ウムに置換することが可能である。図10は、レーザ光
を照射することによりアンチヒューズを非導通状態から
導通状態にする場合を示す概略図である。即ち、本実施
形態による半導体装置は、置換可能層14a及び配線層
20に電流を供給することによってもアンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができるし、置
換可能層14aにレーザ光を照射することによってもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができる。
線層20に電流を供給して置換可能層14aを自己発熱
させることにより、ポリシリコンより成る置換可能層1
4aをアルミニウムに置換したが、図10に示すように
置換可能層14aにレーザ光を照射することによって
も、ポリシリコンより成る置換可能層14aをアルミニ
ウムに置換することが可能である。図10は、レーザ光
を照射することによりアンチヒューズを非導通状態から
導通状態にする場合を示す概略図である。即ち、本実施
形態による半導体装置は、置換可能層14a及び配線層
20に電流を供給することによってもアンチヒューズ2
3を非導通状態から導通状態にすることができるし、置
換可能層14aにレーザ光を照射することによってもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができる。
【0139】また、置換可能層14aの電気抵抗は置換
可能層14aの長さに比例するため、ポリシリコンより
成る置換可能層14aが徐々にアルミニウムに置換され
ていくと、置換可能層14aの電気抵抗は徐々に小さく
なっていく。置換可能層14aの電気抵抗が徐々に小さ
くなっていくと、置換可能層14a及び配線層20に流
れる電流が徐々に増加していき、置換可能層14a及び
配線層20に過大な電流が流れる虞がある。置換可能層
14a及び配線層20に過大な電流が流れるのを防止す
るためには、所定値以上の電流が流れるのを防止する遮
断回路(図示せず)を付加することが望ましい。
可能層14aの長さに比例するため、ポリシリコンより
成る置換可能層14aが徐々にアルミニウムに置換され
ていくと、置換可能層14aの電気抵抗は徐々に小さく
なっていく。置換可能層14aの電気抵抗が徐々に小さ
くなっていくと、置換可能層14a及び配線層20に流
れる電流が徐々に増加していき、置換可能層14a及び
配線層20に過大な電流が流れる虞がある。置換可能層
14a及び配線層20に過大な電流が流れるのを防止す
るためには、所定値以上の電流が流れるのを防止する遮
断回路(図示せず)を付加することが望ましい。
【0140】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、置換可能層14a及び配線層20に電流を供給
するための電流供給回路54が設けられていることに主
な特徴がある。
ように、置換可能層14a及び配線層20に電流を供給
するための電流供給回路54が設けられていることに主
な特徴がある。
【0141】第1及び第2実施形態による半導体装置で
は、レーザ光を照射することにより置換可能層14a及
び配線層20を加熱し、これによりポリシリコンより成
る置換可能層14aをアルミニウムに置換していた。
は、レーザ光を照射することにより置換可能層14a及
び配線層20を加熱し、これによりポリシリコンより成
る置換可能層14aをアルミニウムに置換していた。
【0142】これに対し、本実施形態では、置換可能層
14a及び配線層20に電流を供給する電流供給回路5
4が設けられているため、レーザ光を照射することな
く、置換可能層14a及び配線層20を加熱することが
できる。従って、本実施形態によれば、レーザ光を照射
することなく、アンチヒューズ23を非導通状態から導
通状態にすることができる。
14a及び配線層20に電流を供給する電流供給回路5
4が設けられているため、レーザ光を照射することな
く、置換可能層14a及び配線層20を加熱することが
できる。従って、本実施形態によれば、レーザ光を照射
することなく、アンチヒューズ23を非導通状態から導
通状態にすることができる。
【0143】また、本実施形態によれば、置換可能層1
4a及び配線層20に電流を供給することによってもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができるし、置換可能層14aに直接レーザ光を照射す
ることによってもアンチヒューズ23を非導通状態から
導通状態にすることができる。このため、本実施形態に
よれば、例えば、半導体チップをパッケージに封入する
前においては、レーザ光を照射することによりアンチヒ
ューズ23を非導通状態から導通状態にし、半導体チッ
プをパッケージに封入した後においては、電流供給回路
54を用いて置換可能層14aを自己発熱させることに
より、アンチヒューズ23を非導通状態から導通状態に
することができる。即ち、本実施形態によれば、半導体
チップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュ
ーズ23をレーザアンチヒューズとして用い、半導体チ
ップをパッケージに封入した後においてはアンチヒュー
ズ23を電子アンチヒューズとして用いることができ
る。本実施形態によれば、アンチヒューズ23を、レー
ザアンチヒューズとして用いることができるのみなら
ず、電子アンチヒューズとしても用いることができるた
め、レーザアンチヒューズと電子アンチヒューズとを別
個に形成することを要しない。従って、本実施形態によ
れば、構成の簡略化、製造プロセスの簡略化を実現する
ことができる。
4a及び配線層20に電流を供給することによってもア
ンチヒューズ23を非導通状態から導通状態にすること
ができるし、置換可能層14aに直接レーザ光を照射す
ることによってもアンチヒューズ23を非導通状態から
導通状態にすることができる。このため、本実施形態に
よれば、例えば、半導体チップをパッケージに封入する
前においては、レーザ光を照射することによりアンチヒ
ューズ23を非導通状態から導通状態にし、半導体チッ
プをパッケージに封入した後においては、電流供給回路
54を用いて置換可能層14aを自己発熱させることに
より、アンチヒューズ23を非導通状態から導通状態に
することができる。即ち、本実施形態によれば、半導体
チップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュ
ーズ23をレーザアンチヒューズとして用い、半導体チ
ップをパッケージに封入した後においてはアンチヒュー
ズ23を電子アンチヒューズとして用いることができ
る。本実施形態によれば、アンチヒューズ23を、レー
ザアンチヒューズとして用いることができるのみなら
ず、電子アンチヒューズとしても用いることができるた
め、レーザアンチヒューズと電子アンチヒューズとを別
個に形成することを要しない。従って、本実施形態によ
れば、構成の簡略化、製造プロセスの簡略化を実現する
ことができる。
【0144】[第4実施形態]本発明の第4実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
11を用いて説明する。図11は、本実施形態による半
導体装置を示す概略図である。図11(a)は上面図で
あり、図11(b)は断面図である。図1乃至図10に
示す第1乃至第3実施形態による半導体装置及びその製
造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明
を省略または簡潔にする。
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
11を用いて説明する。図11は、本実施形態による半
導体装置を示す概略図である。図11(a)は上面図で
あり、図11(b)は断面図である。図1乃至図10に
示す第1乃至第3実施形態による半導体装置及びその製
造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明
を省略または簡潔にする。
【0145】本実施形態による半導体装置は、置換可能
層14及び配線層20を加熱するための加熱手段である
抵抗器56が置換可能層14の近傍に設けられているこ
とに主な特徴がある。
層14及び配線層20を加熱するための加熱手段である
抵抗器56が置換可能層14の近傍に設けられているこ
とに主な特徴がある。
【0146】図11に示すように、ポリシリコンより成
る置換可能層14の近傍には、抵抗器56が設けられて
いる。抵抗器56は、置換可能層14及び配線層20を
加熱するためのものである。
る置換可能層14の近傍には、抵抗器56が設けられて
いる。抵抗器56は、置換可能層14及び配線層20を
加熱するためのものである。
【0147】抵抗器56は、電流供給回路54に接続さ
れている。電流供給回路54は、抵抗器56に電流を供
給することにより、抵抗器56を自己発熱させ、これに
より置換可能層14を加熱するためのものである。
れている。電流供給回路54は、抵抗器56に電流を供
給することにより、抵抗器56を自己発熱させ、これに
より置換可能層14を加熱するためのものである。
【0148】こうして本実施形態による半導体装置が構
成されている。
成されている。
【0149】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
書き込み方法について説明する。
【0150】置換可能層14を構成するポリシリコンは
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層14がアルミニウムに置換されてい
ない状態においては、アンチヒューズ23は非導通状態
となっている。
上述したように高抵抗になっているため、ポリシリコン
より成る置換可能層14がアルミニウムに置換されてい
ない状態においては、アンチヒューズ23は非導通状態
となっている。
【0151】アンチヒューズ23を導通させる場合に
は、電流供給回路54から抵抗器56に電流を供給し、
抵抗器56を自己発熱させる。この際、置換可能層14
及び配線層20の温度が300℃〜600℃となるよう
に、抵抗器56に供給する電流を適宜設定する。これに
より、ポリシリコンより成る置換可能層14のシリコン
と配線層20のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシリ
コンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換され
る。置換可能層14がアルミニウムに置換された後の金
属置換層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒュ
ーズ23が導通状態となる。
は、電流供給回路54から抵抗器56に電流を供給し、
抵抗器56を自己発熱させる。この際、置換可能層14
及び配線層20の温度が300℃〜600℃となるよう
に、抵抗器56に供給する電流を適宜設定する。これに
より、ポリシリコンより成る置換可能層14のシリコン
と配線層20のアルミニウムとが相互拡散し、ポリシリ
コンより成る置換可能層14がアルミニウムに置換され
る。置換可能層14がアルミニウムに置換された後の金
属置換層は、電気抵抗が極めて小さいため、アンチヒュ
ーズ23が導通状態となる。
【0152】こうして、アンチヒューズ23が非導通状
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
態から導通状態となり、不良な素子が良好な素子に置き
換えられる。こうして、半導体装置の歩留りを向上する
ことができる。
【0153】本実施形態による半導体装置は、上述した
ように、置換可能層14を加熱するための抵抗器56が
置換可能層14の近傍に設けられていることに主な特徴
がある。
ように、置換可能層14を加熱するための抵抗器56が
置換可能層14の近傍に設けられていることに主な特徴
がある。
【0154】第3実施形態による半導体装置では、置換
可能層14自体に電流を流すことにより、置換可能層1
4を自己発熱させ、これによりポリシリコンより成る置
換可能層14をアルミニウムに置換していたが、本実施
形態では、置換可能層14と別個に設けられた抵抗器5
6を用いて置換可能層14及び配線層20を加熱するこ
とにより、ポリシリコンより成る置換可能層14をアル
ミニウムに置換する。
可能層14自体に電流を流すことにより、置換可能層1
4を自己発熱させ、これによりポリシリコンより成る置
換可能層14をアルミニウムに置換していたが、本実施
形態では、置換可能層14と別個に設けられた抵抗器5
6を用いて置換可能層14及び配線層20を加熱するこ
とにより、ポリシリコンより成る置換可能層14をアル
ミニウムに置換する。
【0155】このように、置換可能層14を加熱するた
めの抵抗器56を、置換可能層14の近傍に設けるよう
にしてもよい。
めの抵抗器56を、置換可能層14の近傍に設けるよう
にしてもよい。
【0156】なお、上記では、抵抗器56を置換可能層
14と同層に形成する場合を例に説明したが、抵抗器を
置換可能層の上方又は下方に形成してもよい。
14と同層に形成する場合を例に説明したが、抵抗器を
置換可能層の上方又は下方に形成してもよい。
【0157】図11(c)は、加熱手段である抵抗器を
置換可能層の上方に形成した場合を示す図である。
置換可能層の上方に形成した場合を示す図である。
【0158】図11(c)に示すように、層間絶縁膜2
4a上には、TiNより成る抵抗器56aが形成されて
いる。
4a上には、TiNより成る抵抗器56aが形成されて
いる。
【0159】抵抗器56a上には、Alより成る配線層
26aが形成されている。配線層26aは、置換可能層
14の上方においては形成されていない。即ち、抵抗器
56aの両端に、配線層26aが接続されている。
26aが形成されている。配線層26aは、置換可能層
14の上方においては形成されていない。即ち、抵抗器
56aの両端に、配線層26aが接続されている。
【0160】抵抗器56aは、配線層26aを介して、
電流供給回路(図示せず)に接続される。
電流供給回路(図示せず)に接続される。
【0161】抵抗器56aに用いられているTiNは、
配線層26aに用いられているAlより電気抵抗が高
い。抵抗器56aに電流を流すと、抵抗器56aが自己
発熱し、置換可能層14を加熱することができる。
配線層26aに用いられているAlより電気抵抗が高
い。抵抗器56aに電流を流すと、抵抗器56aが自己
発熱し、置換可能層14を加熱することができる。
【0162】このように、抵抗器56aが置換可能層1
4の上方に形成されていてもよい。
4の上方に形成されていてもよい。
【0163】なお、図11(c)に示す半導体装置は、
TiN層とAl層とから成る積層膜を形成し、置換可能
層14の上方領域のAl層を除去することにより形成す
ることが可能である。
TiN層とAl層とから成る積層膜を形成し、置換可能
層14の上方領域のAl層を除去することにより形成す
ることが可能である。
【0164】[第5実施形態]本発明の第5実施形態に
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
12及び図13を用いて説明する。図12は、本実施形
態による半導体装置を示す概略図である。図13は、配
線層を断線させた状態を示す概略図である。図1乃至図
11に示す第1乃至第4実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
よる半導体装置及びアンチヒューズの書き込み方法を図
12及び図13を用いて説明する。図12は、本実施形
態による半導体装置を示す概略図である。図13は、配
線層を断線させた状態を示す概略図である。図1乃至図
11に示す第1乃至第4実施形態による半導体装置及び
その製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付し
て説明を省略または簡潔にする。
【0165】本実施形態による半導体装置は、アンチヒ
ューズをヒューズとしても用いることができることに主
な特徴がある。
ューズをヒューズとしても用いることができることに主
な特徴がある。
【0166】図12に示すように、層間絶縁膜24a〜
24d及び絶縁膜16には、置換可能層14bに達する
開口部40が形成されている。開口部40は、置換可能
層14がアルミニウムに置換された後の金属置換層にレ
ーザ光を照射した際に、溶融された金属置換層が蒸発で
きる経路を確保するためのものである。
24d及び絶縁膜16には、置換可能層14bに達する
開口部40が形成されている。開口部40は、置換可能
層14がアルミニウムに置換された後の金属置換層にレ
ーザ光を照射した際に、溶融された金属置換層が蒸発で
きる経路を確保するためのものである。
【0167】ポリシリコンより成る置換可能層14b
は、例えば幅0.2μm、厚さ50〜200nmと極め
て微細に形成されている。置換可能層14bが極めて微
細に形成されているため、置換可能層14bがアルミニ
ウムに置換された後の金属置換層は、容易に切断するこ
とが可能である。
は、例えば幅0.2μm、厚さ50〜200nmと極め
て微細に形成されている。置換可能層14bが極めて微
細に形成されているため、置換可能層14bがアルミニ
ウムに置換された後の金属置換層は、容易に切断するこ
とが可能である。
【0168】こうして本実施形態による半導体装置が構
成されている。
成されている。
【0169】次に、本実施形態によるアンチヒューズの
書き込み方法について説明する。
書き込み方法について説明する。
【0170】本実施形態による半導体装置のアンチヒュ
ーズは、第3実施形態による半導体装置のアンチヒュー
ズと同様にして、ポリシリコンより成る置換可能層14
bをアルミニウムに置換することにより、アンチヒュー
ズ23を非導通状態から導通状態にすることができる。
ーズは、第3実施形態による半導体装置のアンチヒュー
ズと同様にして、ポリシリコンより成る置換可能層14
bをアルミニウムに置換することにより、アンチヒュー
ズ23を非導通状態から導通状態にすることができる。
【0171】また、本実施形態による半導体装置は、以
下のようにして、アンチヒューズ23を導通状態から非
導通状態にすることができる。即ち、アンチヒューズ2
3を導通状態から非導通状態にする場合には、置換可能
層14bにレーザ光を照射する。これにより、置換可能
層14bの少なくとも一部が溶融・蒸発し、置換可能層
14bが断線状態となる。こうして、アンチヒューズ2
3が導通状態から非導通状態となる。
下のようにして、アンチヒューズ23を導通状態から非
導通状態にすることができる。即ち、アンチヒューズ2
3を導通状態から非導通状態にする場合には、置換可能
層14bにレーザ光を照射する。これにより、置換可能
層14bの少なくとも一部が溶融・蒸発し、置換可能層
14bが断線状態となる。こうして、アンチヒューズ2
3が導通状態から非導通状態となる。
【0172】なお、ここでは置換可能層14bにレーザ
光を照射することにより置換可能層14bを断線させる
場合を例に説明したが、電流供給回路54を用いて置換
可能層14bに大きな電流を供給することによっても置
換可能層14bを断線することが可能である。即ち、レ
ーザ光を用いることなく置換可能層14bに大きな電流
を流すことによっても、アンチヒューズ23を導通状態
から非導通状態にすることができる。
光を照射することにより置換可能層14bを断線させる
場合を例に説明したが、電流供給回路54を用いて置換
可能層14bに大きな電流を供給することによっても置
換可能層14bを断線することが可能である。即ち、レ
ーザ光を用いることなく置換可能層14bに大きな電流
を流すことによっても、アンチヒューズ23を導通状態
から非導通状態にすることができる。
【0173】このように、本実施形態によれば、アンチ
ヒューズを非導通状態から導通状態にした後に、更に導
通状態から非導通状態にすることができる。即ち、本実
施形態によれば、アンチヒューズをヒューズとしても用
いることができる。
ヒューズを非導通状態から導通状態にした後に、更に導
通状態から非導通状態にすることができる。即ち、本実
施形態によれば、アンチヒューズをヒューズとしても用
いることができる。
【0174】本実施形態によれば、アンチヒューズを非
導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から非
導通状態にすることができるため、誤って導通状態にし
てしまったアンチヒューズを、非導通状態に戻すことが
可能となる。
導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から非
導通状態にすることができるため、誤って導通状態にし
てしまったアンチヒューズを、非導通状態に戻すことが
可能となる。
【0175】[変形実施形態]本発明は上記実施形態に
限らず種々の変形が可能である。
限らず種々の変形が可能である。
【0176】例えば、上記実施形態では、置換可能層1
4にポリシリコンを用いたが、置換可能層14の結晶状
態は必ずしも多結晶に限定されるものではなく、例え
ば、アモルファスや単結晶であってもよい。
4にポリシリコンを用いたが、置換可能層14の結晶状
態は必ずしも多結晶に限定されるものではなく、例え
ば、アモルファスや単結晶であってもよい。
【0177】また、上記実施形態では、配線層20の材
料としてAlを用いたが、配線層20の材料は必ずしも
Alに限定されるものではなく、置換可能層14の構成
原子と置換し得る金属を適宜用いることができる。例え
ば、配線層20の材料として、Cu、Au、Pt、Ag
又はRu等を用いることも可能である。
料としてAlを用いたが、配線層20の材料は必ずしも
Alに限定されるものではなく、置換可能層14の構成
原子と置換し得る金属を適宜用いることができる。例え
ば、配線層20の材料として、Cu、Au、Pt、Ag
又はRu等を用いることも可能である。
【0178】また、上記実施形態では、置換可能層14
の材料としてシリコンを用いたが、置換可能層14の材
料は必ずしもシリコンに限定されるものではなく、例え
ばSiGe、Ge等を用いてもよい。
の材料としてシリコンを用いたが、置換可能層14の材
料は必ずしもシリコンに限定されるものではなく、例え
ばSiGe、Ge等を用いてもよい。
【0179】また、上記実施形態では、置換可能層14
の材料として半導体を用いたが、置換可能層14の材料
は半導体に限定されるものではなく、金属に置換され得
る材料を適宜用いることができる。
の材料として半導体を用いたが、置換可能層14の材料
は半導体に限定されるものではなく、金属に置換され得
る材料を適宜用いることができる。
【0180】また、上記実施形態では、吸収層22の材
料としてTiを用いたが、吸収層の材料はTiに限定さ
れるものではなく、例えば、Co、Ni等、シリコンを
吸収し得る他の材料を用いてもよい。
料としてTiを用いたが、吸収層の材料はTiに限定さ
れるものではなく、例えば、Co、Ni等、シリコンを
吸収し得る他の材料を用いてもよい。
【0181】また、上記実施形態では、吸収層22を形
成したが、必ずしも吸収層22を形成しなくてもよい。
配線層20をある程度厚く又は太く形成すれば、吸収層
22を形成しなくても、ポリシリコンをアルミニウムに
置換することが可能である。
成したが、必ずしも吸収層22を形成しなくてもよい。
配線層20をある程度厚く又は太く形成すれば、吸収層
22を形成しなくても、ポリシリコンをアルミニウムに
置換することが可能である。
【0182】また、第4又は第5実施形態による半導体
装置において、電流供給回路により供給される電流をオ
ン・オフするためのトリガ回路を付加してもよい。トリ
ガ回路には、パッケージの外部からトリガ信号を入力で
きるようにすることが望ましい。
装置において、電流供給回路により供給される電流をオ
ン・オフするためのトリガ回路を付加してもよい。トリ
ガ回路には、パッケージの外部からトリガ信号を入力で
きるようにすることが望ましい。
【0183】また、上記実施形態では、置換可能層14
上に配線層20を形成したが、必ずしも置換可能層14
上に配線層20を形成しなくてもよい。ポリシリコンよ
り成る置換可能層14とアルミニウムより成る配線層2
0とが互いに接触していれば、ポリシリコンより成る置
換可能層14をアルミニウムに置換することが可能であ
る。
上に配線層20を形成したが、必ずしも置換可能層14
上に配線層20を形成しなくてもよい。ポリシリコンよ
り成る置換可能層14とアルミニウムより成る配線層2
0とが互いに接触していれば、ポリシリコンより成る置
換可能層14をアルミニウムに置換することが可能であ
る。
【0184】また、第2実施形態では、導体層46a〜
46d及び導体プラグ44a〜44bを配線層20に接
続したが、導体層46a〜46d及び導体プラグ44a
〜44bは必ずしも配線層20に接続しなくてもよい。
即ち、置換可能層14及び配線層20の少なくともいず
れかに熱を伝達することができるように、導体層46a
〜46d及び導体プラグ44a〜44bを形成すればよ
い。例えば、導体層46a〜46d及び導体プラグ44
a〜44bを置換可能層14に接続するように形成して
もよい。
46d及び導体プラグ44a〜44bを配線層20に接
続したが、導体層46a〜46d及び導体プラグ44a
〜44bは必ずしも配線層20に接続しなくてもよい。
即ち、置換可能層14及び配線層20の少なくともいず
れかに熱を伝達することができるように、導体層46a
〜46d及び導体プラグ44a〜44bを形成すればよ
い。例えば、導体層46a〜46d及び導体プラグ44
a〜44bを置換可能層14に接続するように形成して
もよい。
【0185】また、上記実施形態では、半導体装置にア
ンチヒューズを搭載する場合を例に説明したが、上述し
たアンチヒューズは、半導体装置のみならずあらゆる電
子装置に搭載することができる。
ンチヒューズを搭載する場合を例に説明したが、上述し
たアンチヒューズは、半導体装置のみならずあらゆる電
子装置に搭載することができる。
【0186】また、上記実施形態では、アンチヒューズ
を半導体装置に搭載する場合を例に説明したが、本発明
は単体のアンチヒューズにも適用することができる。
を半導体装置に搭載する場合を例に説明したが、本発明
は単体のアンチヒューズにも適用することができる。
【0187】(付記1) 置換可能層と、前記置換可能
層に接続された配線層とを有し、前記配線層は、前記置
換可能層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有す
ることを特徴とするアンチヒューズ。
層に接続された配線層とを有し、前記配線層は、前記置
換可能層の前記構成原子と置換され得る金属原子を有す
ることを特徴とするアンチヒューズ。
【0188】(付記2) 付記1記載のアンチヒューズ
において、前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前
記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱
を伝導する伝導体が埋め込まれていることを特徴とする
アンチヒューズ。
において、前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前
記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱
を伝導する伝導体が埋め込まれていることを特徴とする
アンチヒューズ。
【0189】(付記3) 付記1又は2記載のアンチヒ
ューズにおいて、少なくとも前記置換可能層に電流を供
給する電流供給回路を更に有することを特徴とするアン
チヒューズ。
ューズにおいて、少なくとも前記置換可能層に電流を供
給する電流供給回路を更に有することを特徴とするアン
チヒューズ。
【0190】(付記4) 付記1乃至3のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有することを特徴とするアンチヒューズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有することを特徴とするアンチヒューズ。
【0191】(付記5) 付記1乃至4のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、前記置換
可能層に直接接続されていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、前記置換
可能層に直接接続されていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
【0192】(付記6) 付記1乃至5のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層上に形成さ
れ、前記金属原子に置換される前記置換可能層の前記構
成原子を吸収する吸収層を更に有することを特徴とする
アンチヒューズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層上に形成さ
れ、前記金属原子に置換される前記置換可能層の前記構
成原子を吸収する吸収層を更に有することを特徴とする
アンチヒューズ。
【0193】(付記7) 付記1乃至6のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、Al、C
u、Au、Pt、Ag又はRuより成ることを特徴とす
るアンチヒューズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記配線層は、Al、C
u、Au、Pt、Ag又はRuより成ることを特徴とす
るアンチヒューズ。
【0194】(付記8) 付記1乃至7のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層は、Si
又はSiGeより成ることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層は、Si
又はSiGeより成ることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【0195】(付記9) 付記1乃至8のいずれかに記
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層の前記構
成原子が前記金属原子と置換されており、前記置換可能
層が金属置換層になっていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
載のアンチヒューズにおいて、前記置換可能層の前記構
成原子が前記金属原子と置換されており、前記置換可能
層が金属置換層になっていることを特徴とするアンチヒ
ューズ。
【0196】(付記10) 付記9記載のアンチヒュー
ズにおいて、前記配線層は、前記置換可能層の前記構成
原子を含有していることを特徴とするアンチヒューズ。
ズにおいて、前記配線層は、前記置換可能層の前記構成
原子を含有していることを特徴とするアンチヒューズ。
【0197】(付記11) 付記9又は10記載のアン
チヒューズにおいて、前記金属置換層及び前記配線層の
少なくともいずれかに前記置換可能層の前記構成原子の
濃度勾配が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
チヒューズにおいて、前記金属置換層及び前記配線層の
少なくともいずれかに前記置換可能層の前記構成原子の
濃度勾配が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【0198】(付記12) 付記9乃至11のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層と前
記配線層とが一体になっていることを特徴とするアンチ
ヒューズ。
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層と前
記配線層とが一体になっていることを特徴とするアンチ
ヒューズ。
【0199】(付記13) 付記9乃至12のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層上に
形成された絶縁膜の上面に、レーザを照射した痕跡であ
る損傷が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層上に
形成された絶縁膜の上面に、レーザを照射した痕跡であ
る損傷が存在していることを特徴とするアンチヒュー
ズ。
【0200】(付記14) 付記9乃至13のいずれか
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層が、
切断されていることを特徴とするアンチヒューズ。
に記載のアンチヒューズにおいて、前記金属置換層が、
切断されていることを特徴とするアンチヒューズ。
【0201】(付記15) 付記1乃至14のいずれか
に記載のアンチヒューズを有することを特徴とする電子
装置。
に記載のアンチヒューズを有することを特徴とする電子
装置。
【0202】(付記16) 置換可能層と、前記置換可
能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズの書
き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能層の
前記構成原子と置換され得る金属原子を有しており、前
記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原
子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にすること
により、前記アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
法。
能層に接続された配線層とを有するアンチヒューズの書
き込み方法であって、前記配線層は、前記置換可能層の
前記構成原子と置換され得る金属原子を有しており、前
記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原
子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にすること
により、前記アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
法。
【0203】(付記17) 付記16記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかにレーザ光を照射すること
により、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の
前記構成原子と置換することを特徴とするアンチヒュー
ズの書き込み方法。
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかにレーザ光を照射すること
により、前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の
前記構成原子と置換することを特徴とするアンチヒュー
ズの書き込み方法。
【0204】(付記18) 付記16記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層上に形成
された絶縁膜に、前記置換可能層及び前記配線層の少な
くともいずれかに熱を伝導する伝導体が埋め込まれてお
り、前記伝導体にレーザ光を照射することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層上に形成
された絶縁膜に、前記置換可能層及び前記配線層の少な
くともいずれかに熱を伝導する伝導体が埋め込まれてお
り、前記伝導体にレーザ光を照射することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【0205】(付記19) 付記16記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層に電流を
供給して前記置換可能層を発熱させることにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層に電流を
供給して前記置換可能層を発熱させることにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【0206】(付記20) 付記16記載のアンチヒュ
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有し、前記加熱手段を用いて前記置換可能層及び前記配
線層の少なくともいずれかを加熱することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
ーズの書き込み方法において、前記置換可能層及び前記
配線層の少なくともいずれかを加熱する加熱手段を更に
有し、前記加熱手段を用いて前記置換可能層及び前記配
線層の少なくともいずれかを加熱することにより、前記
配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子
と置換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み
方法。
【0207】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、300℃
〜600℃という比較的低温でアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、あまり強力
なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。本発明によれ
ば、安価な設備を用いてアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができるため、製造コストの削減
を実現することができ、ひいては半導体装置を安価に提
供することができる。
〜600℃という比較的低温でアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、あまり強力
なレーザ光を照射しなくても、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。本発明によれ
ば、安価な設備を用いてアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができるため、製造コストの削減
を実現することができ、ひいては半導体装置を安価に提
供することができる。
【0208】また、本発明によれば、あまり強力でない
レーザ光を用いた場合であっても、アンチヒューズを非
導通状態から導通状態にすることができるため、複数の
アンチヒューズを互いに近接して配置した場合であって
も、導通状態にすることを意図していない隣接するアン
チヒューズが導通状態になってしまうことがない。この
ため、本発明によれば、複数のアンチヒューズを高密度
に配置することが可能となる。本発明によれば、アンチ
ヒューズを高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズを配置するために要する領域を小さくすること
ができ、チップサイズを小さくすることができる。従っ
て、本発明によれば、より安価な半導体装置を提供する
ことが可能となる。
レーザ光を用いた場合であっても、アンチヒューズを非
導通状態から導通状態にすることができるため、複数の
アンチヒューズを互いに近接して配置した場合であって
も、導通状態にすることを意図していない隣接するアン
チヒューズが導通状態になってしまうことがない。この
ため、本発明によれば、複数のアンチヒューズを高密度
に配置することが可能となる。本発明によれば、アンチ
ヒューズを高密度に配置することができるため、アンチ
ヒューズを配置するために要する領域を小さくすること
ができ、チップサイズを小さくすることができる。従っ
て、本発明によれば、より安価な半導体装置を提供する
ことが可能となる。
【0209】また、本発明によれば、置換可能層をアル
ミニウムに置換することによりアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、溶融した物
質を蒸発させるための開口部は不要である。本発明によ
れば、置換可能層に達する開口部を層間絶縁膜に形成す
ることを要しないめ、工程の簡略化を図ることができ
る。
ミニウムに置換することによりアンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができるため、溶融した物
質を蒸発させるための開口部は不要である。本発明によ
れば、置換可能層に達する開口部を層間絶縁膜に形成す
ることを要しないめ、工程の簡略化を図ることができ
る。
【0210】また、本発明によれば、置換可能層に達す
る開口部を形成することを要しないため、アンチヒュー
ズを下層部にも形成することができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを下層部にも形成することができる
ため、半導体装置の設計における自由度を向上すること
ができる。
る開口部を形成することを要しないため、アンチヒュー
ズを下層部にも形成することができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを下層部にも形成することができる
ため、半導体装置の設計における自由度を向上すること
ができる。
【0211】また、本発明によれば、下層部にアンチヒ
ューズを形成することができるため、微細加工のプロセ
スを適用することができる。例えば、ポリシリコンより
成る微細なゲート電極を形成する際に、微細な置換可能
層を形成することも可能である。本発明によれば、置換
可能層を微細に形成することができため、あまり強いレ
ーザ光を照射しなくてもアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができる。また、本発明によれ
ば、置換可能層を微細に形成することができるため、レ
ーザ光の照射時間を短く設定した場合であっても、アン
チヒューズを非導通状態から導通状態にすることができ
る。従って、本発明によれば、スループットを向上する
ことができる。
ューズを形成することができるため、微細加工のプロセ
スを適用することができる。例えば、ポリシリコンより
成る微細なゲート電極を形成する際に、微細な置換可能
層を形成することも可能である。本発明によれば、置換
可能層を微細に形成することができため、あまり強いレ
ーザ光を照射しなくてもアンチヒューズを非導通状態か
ら導通状態にすることができる。また、本発明によれ
ば、置換可能層を微細に形成することができるため、レ
ーザ光の照射時間を短く設定した場合であっても、アン
チヒューズを非導通状態から導通状態にすることができ
る。従って、本発明によれば、スループットを向上する
ことができる。
【0212】また、本発明によれば、アンチヒューズが
設けられているため、冗長回路を単純にすることが可能
となり、半導体チップの小型化に寄与することができ
る。従って、本発明によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
設けられているため、冗長回路を単純にすることが可能
となり、半導体チップの小型化に寄与することができ
る。従って、本発明によれば、より安価に半導体装置を
提供することが可能となる。
【0213】また、本発明によれば、層間絶縁膜の表面
から置換可能層及び配線層に熱を伝導するための導体プ
ラグ及び導体層が層間絶縁膜に埋め込まれているため、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層をアルミニウムに置換することができる。従って、
本発明によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒュ
ーズを非導通状態から導通状態にすることができる。
から置換可能層及び配線層に熱を伝導するための導体プ
ラグ及び導体層が層間絶縁膜に埋め込まれているため、
比較的弱いレーザ光を照射した場合であっても、置換可
能層をアルミニウムに置換することができる。従って、
本発明によれば、より安価な設備を用いて、アンチヒュ
ーズを非導通状態から導通状態にすることができる。
【0214】また、本発明によれば、置換可能層及び配
線層に電流を供給する電流供給回路が設けられているた
め、レーザ光を照射することなく、置換可能層及び配線
層を加熱することができる。従って、本発明によれば、
レーザ光を照射することなく、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。
線層に電流を供給する電流供給回路が設けられているた
め、レーザ光を照射することなく、置換可能層及び配線
層を加熱することができる。従って、本発明によれば、
レーザ光を照射することなく、アンチヒューズを非導通
状態から導通状態にすることができる。
【0215】また、本発明によれば、置換可能層及び配
線層に電流を供給することによってもアンチヒューズを
非導通状態から導通状態にすることができるし、置換可
能層に直接レーザ光を照射することによってもアンチヒ
ューズを非導通状態から導通状態にすることができる。
このため、本発明によれば、例えば、半導体チップをパ
ッケージに封入する前においては、レーザ光を照射する
ことによりアンチヒューズを非導通状態から導通状態に
し、半導体チップをパッケージに封入した後において
は、電流供給回路を用いて置換可能層を自己発熱させる
ことにより、アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることができる。即ち、本発明によれば、半導体チ
ップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュー
ズをレーザアンチヒューズとして用い、半導体チップを
パッケージに封入した後においてはアンチヒューズを電
子アンチヒューズとして用いることができる。本発明に
よれば、アンチヒューズを、レーザアンチヒューズとし
て用いることができるのみならず、電子アンチヒューズ
としても用いることができるため、レーザアンチヒュー
ズと電子アンチヒューズとを別個に形成することを要し
ない。従って、本発明によれば、構成の簡略化、製造プ
ロセスの簡略化を実現することができる。
線層に電流を供給することによってもアンチヒューズを
非導通状態から導通状態にすることができるし、置換可
能層に直接レーザ光を照射することによってもアンチヒ
ューズを非導通状態から導通状態にすることができる。
このため、本発明によれば、例えば、半導体チップをパ
ッケージに封入する前においては、レーザ光を照射する
ことによりアンチヒューズを非導通状態から導通状態に
し、半導体チップをパッケージに封入した後において
は、電流供給回路を用いて置換可能層を自己発熱させる
ことにより、アンチヒューズを非導通状態から導通状態
にすることができる。即ち、本発明によれば、半導体チ
ップをパッケージに封入する前においてはアンチヒュー
ズをレーザアンチヒューズとして用い、半導体チップを
パッケージに封入した後においてはアンチヒューズを電
子アンチヒューズとして用いることができる。本発明に
よれば、アンチヒューズを、レーザアンチヒューズとし
て用いることができるのみならず、電子アンチヒューズ
としても用いることができるため、レーザアンチヒュー
ズと電子アンチヒューズとを別個に形成することを要し
ない。従って、本発明によれば、構成の簡略化、製造プ
ロセスの簡略化を実現することができる。
【0216】また、本発明によれば、置換可能層を加熱
するための加熱手段が置換可能層の近傍に設けられてい
るため、加熱手段を用いて置換可能層及び配線層を加熱
することにより、置換可能層をアルミニウムに置換する
ことができる。
するための加熱手段が置換可能層の近傍に設けられてい
るため、加熱手段を用いて置換可能層及び配線層を加熱
することにより、置換可能層をアルミニウムに置換する
ことができる。
【0217】また、本発明によれば、アンチヒューズを
非導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から
非導通状態にすることができるため、アンチヒューズを
ヒューズとしても用いることができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを非導通状態から導通状態にした後
に、更に導通状態から非導通状態にすることができるた
め、誤って導通状態にしてしまったアンチヒューズを、
非導通状態に戻すことができる。
非導通状態から導通状態にした後に、更に導通状態から
非導通状態にすることができるため、アンチヒューズを
ヒューズとしても用いることができる。本発明によれ
ば、アンチヒューズを非導通状態から導通状態にした後
に、更に導通状態から非導通状態にすることができるた
め、誤って導通状態にしてしまったアンチヒューズを、
非導通状態に戻すことができる。
【図1】本発明の第1実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図2】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法(その1)を示す工程断面図である。
方法(その1)を示す工程断面図である。
【図3】本発明の第1実施形態による半導体装置の製造
方法(その2)を示す工程断面図である。
方法(その2)を示す工程断面図である。
【図4】本発明の第1実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図5】本発明の第2実施形態による半導体装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図6】導体層と配線層の両方にレーザ光を照射する場
合を示す断面図である。
合を示す断面図である。
【図7】本発明の第2実施形態による半導体装置の製造
方法を示す工程断面図である。
方法を示す工程断面図である。
【図8】本発明の第2実施形態の変形例による半導体装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図9】本発明の第3実施形態による半導体装置を示す
概略図である。
概略図である。
【図10】レーザ光を照射することによりアンチヒュー
ズを非導通状態から導通状態にする場合を示す概略図で
ある。
ズを非導通状態から導通状態にする場合を示す概略図で
ある。
【図11】本発明の第4実施形態による半導体装置を示
す概略図である。
す概略図である。
【図12】本発明の第5実施形態による半導体装置を示
す概略図である。
す概略図である。
【図13】配線層を断線させた状態を示す概略図であ
る。
る。
【図14】提案されている半導体装置を示す断面図であ
る。
る。
10…半導体基板
12…絶縁膜
14、14a、14b…置換可能層
16…絶縁膜
18…開口部
20…配線層
22…吸収層
23…アンチヒューズ
24a〜24d…層間絶縁膜
26a〜26d…配線層
40…開口部
42…開口部
44a〜44d…導体プラグ
46a〜46d…導体層
48…開口部
50…開口部
52…開口部
54…電流供給回路
56、56a…抵抗器
110…半導体基板
112…絶縁膜
114…配線層
116…絶縁膜
118…開口部
119…バリア層
120…配線層
123…ヒューズ
124a〜124d…層間絶縁膜
126a〜126d…配線層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 5F033 HH03 HH04 HH05 HH06 HH07
HH08 HH11 HH13 HH14 HH15
HH18 HH19 HH33 JJ01 JJ07
JJ08 JJ11 JJ13 JJ14 JJ19
KK03 KK04 KK05 KK06 KK08
NN38 NN39 PP06 PP15 QQ08
QQ09 QQ10 QQ53 QQ73 RR04
SS11 TT01 VV11 XX33 XX34
5F064 CC22 EE33 FF05 FF27 FF28
FF30 FF42 FF45
Claims (10)
- 【請求項1】 置換可能層と、 前記置換可能層に接続された配線層とを有し、 前記配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換さ
れ得る金属原子を有することを特徴とするアンチヒュー
ズ。 - 【請求項2】 請求項1記載のアンチヒューズにおい
て、 前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前記置換可能
層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱を伝導する
伝導体が埋め込まれていることを特徴とするアンチヒュ
ーズ。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のアンチヒューズに
おいて、 少なくとも前記置換可能層に電流を供給する電流供給回
路を更に有することを特徴とするアンチヒューズ。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
アンチヒューズにおいて、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかを
加熱する加熱手段を更に有することを特徴とするアンチ
ヒューズ。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
アンチヒューズにおいて、 前記置換可能層の前記構成原子が前記金属原子と置換さ
れており、前記置換可能層が金属置換層になっているこ
とを特徴とするアンチヒューズ。 - 【請求項6】 置換可能層と、前記置換可能層に接続さ
れた配線層とを有するアンチヒューズの書き込み方法で
あって、 前記配線層は、前記置換可能層の前記構成原子と置換さ
れ得る金属原子を有しており、 前記配線層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成
原子と置換して、前記置換可能層を置換金属層にするこ
とにより、前記アンチヒューズを非導通状態から導通状
態にすることを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
法。 - 【請求項7】 請求項6記載のアンチヒューズの書き込
み方法において、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかに
レーザ光を照射することにより、前記配線層の前記金属
原子を前記置換可能層の前記構成原子と置換することを
特徴とするアンチヒューズの書き込み方法。 - 【請求項8】 請求項6記載のアンチヒューズの書き込
み方法において、 前記置換可能層上に形成された絶縁膜に、前記置換可能
層及び前記配線層の少なくともいずれかに熱を伝導する
伝導体が埋め込まれており、 前記伝導体にレーザ光を照射することにより、前記配線
層の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子と置
換することを特徴とするアンチヒューズの書き込み方
法。 - 【請求項9】 請求項6記載のアンチヒューズの書き込
み方法において、 前記置換可能層に電流を供給して前記置換可能層を発熱
させることにより、前記配線層の前記金属原子を前記置
換可能層の前記構成原子と置換することを特徴とするア
ンチヒューズの書き込み方法。 - 【請求項10】 請求項6記載のアンチヒューズの書き
込み方法において、 前記置換可能層及び前記配線層の少なくともいずれかを
加熱する加熱手段を更に有し、 前記加熱手段を用いて前記置換可能層及び前記配線層の
少なくともいずれかを加熱することにより、前記配線層
の前記金属原子を前記置換可能層の前記構成原子と置換
することを特徴とするアンチヒューズの書き込み方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002049423A JP2003249553A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | アンチヒューズ及びその書き込み方法 |
US10/347,692 US6870240B2 (en) | 2002-02-26 | 2003-01-22 | Anti-fuse and method for writing information into the anti-fuse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002049423A JP2003249553A (ja) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | アンチヒューズ及びその書き込み方法 |
Publications (1)
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