JPH07211873A - アンチフュ−ズ素子 - Google Patents
アンチフュ−ズ素子Info
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- JPH07211873A JPH07211873A JP6005790A JP579094A JPH07211873A JP H07211873 A JPH07211873 A JP H07211873A JP 6005790 A JP6005790 A JP 6005790A JP 579094 A JP579094 A JP 579094A JP H07211873 A JPH07211873 A JP H07211873A
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- insulating layer
- layer
- electrode
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- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プログラム後の抵抗が十分低く、リソグラフ
ィ−で規定される寸法より小さなアンチフュ−ズ素子を
提供することを目的とする。 【構成】 シリコン基板11上に第1の金属層21及び
第1の絶縁膜22とからなる第1の電極層20を形成
後、アンチフュ−ズ絶縁膜13を全面に形成し、第1の
電極層20に対し、マトリクス状に第2の電極層30を
アンチフュ−ズ絶縁膜13上に形成し、アンチフュ−ズ
素子を第1の電極層20の側壁部分に自己整合的に形成
する。
ィ−で規定される寸法より小さなアンチフュ−ズ素子を
提供することを目的とする。 【構成】 シリコン基板11上に第1の金属層21及び
第1の絶縁膜22とからなる第1の電極層20を形成
後、アンチフュ−ズ絶縁膜13を全面に形成し、第1の
電極層20に対し、マトリクス状に第2の電極層30を
アンチフュ−ズ絶縁膜13上に形成し、アンチフュ−ズ
素子を第1の電極層20の側壁部分に自己整合的に形成
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
電気的にプログラム可能なアンチフュ−ズ素子に関す
る。
電気的にプログラム可能なアンチフュ−ズ素子に関す
る。
【0002】
【従来の技術】アンチフュ−ズ素子とは、電気的に非導
通と導通の2つの状態を持ち、電気的にあるいは物理的
方法を用いて、非導通状態から導通状態へ非可逆的に遷
移させることが可能であるようなスイッチ素子のことで
ある。それらアンチフュ−ズ素子は主にEPROM(El
ectricallly Programmble Memory)やFPGA(FieldP
rogrammable Gate Array )に使用される。
通と導通の2つの状態を持ち、電気的にあるいは物理的
方法を用いて、非導通状態から導通状態へ非可逆的に遷
移させることが可能であるようなスイッチ素子のことで
ある。それらアンチフュ−ズ素子は主にEPROM(El
ectricallly Programmble Memory)やFPGA(FieldP
rogrammable Gate Array )に使用される。
【0003】通常、アンチフュ−ズ素子は2つの配線層
間に形成され、それらの配線層間に選択的に高電圧を印
加することによりアンチフュ−ズ素子をプログラム(非
導通状態から導通状態へ遷移させる)し、それら配線層
間を電気的に接続している。従って、高速かつ大容量の
EPROMまたはFPGAに使用されるアンチフュ−ズ
素子の特性として、プログラム後の抵抗が十分低いこ
と、プログラム前の容量が十分小さいこと、更に、素子
の大きさが十分小さいことが要求されている。
間に形成され、それらの配線層間に選択的に高電圧を印
加することによりアンチフュ−ズ素子をプログラム(非
導通状態から導通状態へ遷移させる)し、それら配線層
間を電気的に接続している。従って、高速かつ大容量の
EPROMまたはFPGAに使用されるアンチフュ−ズ
素子の特性として、プログラム後の抵抗が十分低いこ
と、プログラム前の容量が十分小さいこと、更に、素子
の大きさが十分小さいことが要求されている。
【0004】以下、従来のアンチフュ−ズ素子を図5乃
至図8を用いて説明する。第1の例として、図5に示す
ように、アンチフュ−ズ素子は、半導体基板101表面
に形成された高濃度な拡散層103と、該拡散層103
上に形成された薄膜のアンチフュ−ズ絶縁膜104と、
その上に形成された電極層105とからなる(USP4
823181号明細書参照)。
至図8を用いて説明する。第1の例として、図5に示す
ように、アンチフュ−ズ素子は、半導体基板101表面
に形成された高濃度な拡散層103と、該拡散層103
上に形成された薄膜のアンチフュ−ズ絶縁膜104と、
その上に形成された電極層105とからなる(USP4
823181号明細書参照)。
【0005】このような構造であると、次のような欠点
がある。第1の欠点として、拡散層103の寄生抵抗に
より、プログラム後のアンチフュ−ズ素子の抵抗がかな
り大きくなる(典型的には約500Ω、場合によっては
数KΩ)。それゆえ、高速性を重視したFPGAへの適
用を難しくしている。また、第2の欠点として、素子領
域の大きさはLOCOS酸化膜102により決定される
ため、ある大きさより小さくすることは極めて困難であ
り、集積度に問題がある。
がある。第1の欠点として、拡散層103の寄生抵抗に
より、プログラム後のアンチフュ−ズ素子の抵抗がかな
り大きくなる(典型的には約500Ω、場合によっては
数KΩ)。それゆえ、高速性を重視したFPGAへの適
用を難しくしている。また、第2の欠点として、素子領
域の大きさはLOCOS酸化膜102により決定される
ため、ある大きさより小さくすることは極めて困難であ
り、集積度に問題がある。
【0006】また、第2の例として、図6に示すよう
に、アンチフュ−ズ素子は、半導体基板101上に絶縁
膜106を介して設けられた第1の電極層107と、該
第1の電極層107の上面にアンチフュ−ズ絶縁膜10
4を介して設けれた第2の電極層110とからなり、第
1の電極層107と第2の電極層110を共に金属層と
している('92 IEDM Technical Digest,pp611-614 )。
この構造であると、電極層自体の抵抗を飛躍的に低くす
ることができるため、プログラム後の抵抗値が低くなる
ことが知られている。しかしながら、第1の電極層10
7上の層間絶縁膜108を開口してコンタクトホ−ル1
09を形成する必要がある。そのため、アンチフュ−ズ
素子の大きさはリソグラフィ工程で決められる最小寸法
以下にすることができない。
に、アンチフュ−ズ素子は、半導体基板101上に絶縁
膜106を介して設けられた第1の電極層107と、該
第1の電極層107の上面にアンチフュ−ズ絶縁膜10
4を介して設けれた第2の電極層110とからなり、第
1の電極層107と第2の電極層110を共に金属層と
している('92 IEDM Technical Digest,pp611-614 )。
この構造であると、電極層自体の抵抗を飛躍的に低くす
ることができるため、プログラム後の抵抗値が低くなる
ことが知られている。しかしながら、第1の電極層10
7上の層間絶縁膜108を開口してコンタクトホ−ル1
09を形成する必要がある。そのため、アンチフュ−ズ
素子の大きさはリソグラフィ工程で決められる最小寸法
以下にすることができない。
【0007】更に、第3の例として、図7に示すよう
に、アンチフュ−ズ素子を第1の電極層107の側壁部
分と、アンチフュ−ズ絶縁膜104と、第2の電極層1
04とから構成する(USP5171715号明細書参
照)。本例によるアンチフュ−ズ素子は、第1の電極層
の側壁に形成されるため、アンチフュ−ズ素子自身の面
積を小さくすることができる。しかしながら、第1の電
極層107上の層間絶縁膜108を開口し、更に第1の
電極層107を貫通するように開口している。従って、
第2の例と同様に、コンタクトホ−ル109のパタ−ニ
ングが必要であり、そのためマスク合せ余裕を考慮する
と、大幅な集積度の向上は難しい。
に、アンチフュ−ズ素子を第1の電極層107の側壁部
分と、アンチフュ−ズ絶縁膜104と、第2の電極層1
04とから構成する(USP5171715号明細書参
照)。本例によるアンチフュ−ズ素子は、第1の電極層
の側壁に形成されるため、アンチフュ−ズ素子自身の面
積を小さくすることができる。しかしながら、第1の電
極層107上の層間絶縁膜108を開口し、更に第1の
電極層107を貫通するように開口している。従って、
第2の例と同様に、コンタクトホ−ル109のパタ−ニ
ングが必要であり、そのためマスク合せ余裕を考慮する
と、大幅な集積度の向上は難しい。
【0008】また、図8を参照して、第3の例のアンチ
フュ−ズ素子を平面的に説明する。第1の電極層107
と第2の電極層とはマトリクス状に形成されており、ア
ンチフュ−ズ素子は各コンタクトホ−ル109のエッジ
部分(太線部分)に形成されている。つまり、アンチフ
ュ−ズ素子の大きさはリソグラフィ工程で規定されるこ
とは明らかであり、高速化かつ高集積化されたFPGA
を形成することは難しい。
フュ−ズ素子を平面的に説明する。第1の電極層107
と第2の電極層とはマトリクス状に形成されており、ア
ンチフュ−ズ素子は各コンタクトホ−ル109のエッジ
部分(太線部分)に形成されている。つまり、アンチフ
ュ−ズ素子の大きさはリソグラフィ工程で規定されるこ
とは明らかであり、高速化かつ高集積化されたFPGA
を形成することは難しい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明はプ
ログラム後の抵抗が十分低く、リソグラフィ−で規定さ
れる寸法より小さなアンチフュ−ズ素子を提供すること
を目的とする。
ログラム後の抵抗が十分低く、リソグラフィ−で規定さ
れる寸法より小さなアンチフュ−ズ素子を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によるアンチフュ
−ズ素子は、半導体基板上に形成された第1の電極層
と、上記第1の電極層の上面のみに設けられた第1の絶
縁層と、上記第1の電極層の少なくとも一方の側壁部分
上に形成されたアンチフュ−ズ絶縁層と、上記アンチフ
ュ−ズ絶縁層を被覆する第2の電極層とを含む。
−ズ素子は、半導体基板上に形成された第1の電極層
と、上記第1の電極層の上面のみに設けられた第1の絶
縁層と、上記第1の電極層の少なくとも一方の側壁部分
上に形成されたアンチフュ−ズ絶縁層と、上記アンチフ
ュ−ズ絶縁層を被覆する第2の電極層とを含む。
【0011】
【作用】上記アンチフュ−ズ素子は、上記第1の電極層
の側壁部分のみに形成されるため、コンタクトホ−ルら
のパタ−ニングが不要であり、集積度を大幅に向上させ
ることができる。
の側壁部分のみに形成されるため、コンタクトホ−ルら
のパタ−ニングが不要であり、集積度を大幅に向上させ
ることができる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。本発明による第1の実施例を図1乃至図2
を用いて説明する。まず、シリコン基板11上に酸化膜
12を形成後、全面にAl合金(Al/Si/Cu)か
らなる第1の金属層21をスパッタリング法により10
00オングストロ−ム(以下、Aとする)程度形成す
る。その後、シリコン酸化膜等の第1の絶縁膜22をプ
ラズマCVD法等を用いて3000A程度形成する(図
1(a))。
を説明する。本発明による第1の実施例を図1乃至図2
を用いて説明する。まず、シリコン基板11上に酸化膜
12を形成後、全面にAl合金(Al/Si/Cu)か
らなる第1の金属層21をスパッタリング法により10
00オングストロ−ム(以下、Aとする)程度形成す
る。その後、シリコン酸化膜等の第1の絶縁膜22をプ
ラズマCVD法等を用いて3000A程度形成する(図
1(a))。
【0013】次に、第1の金属層21と第1の絶縁層2
2を選択的にエッチングして、第1の電極層20を形成
する(同図(b))。更に、全面に例えば、シリコン窒
化膜からなるアンチフュ−ズ絶縁膜13をプラズマCV
D法を用いて200A程度形成する。その後、アンチフ
ュ−ズ絶縁膜13上にAl合金(Al/Si/Cu)を
スパッタリング法により6000A程度堆積し、上記A
l合金をパタ−ニングして第2の電極層30を形成する
(同図(c))。
2を選択的にエッチングして、第1の電極層20を形成
する(同図(b))。更に、全面に例えば、シリコン窒
化膜からなるアンチフュ−ズ絶縁膜13をプラズマCV
D法を用いて200A程度形成する。その後、アンチフ
ュ−ズ絶縁膜13上にAl合金(Al/Si/Cu)を
スパッタリング法により6000A程度堆積し、上記A
l合金をパタ−ニングして第2の電極層30を形成する
(同図(c))。
【0014】また、図2に示すように、第1の電極層2
0と第2の電極層30とはマトリクス状に形成されてい
る。アンチフュ−ズ素子40(太線部分)は、第1の電
極層20とアンチフュ−ズ絶縁膜13と第2の電極層3
0とからなり、第1の電極層20の両方の側壁部分に自
己整合的に形成される。
0と第2の電極層30とはマトリクス状に形成されてい
る。アンチフュ−ズ素子40(太線部分)は、第1の電
極層20とアンチフュ−ズ絶縁膜13と第2の電極層3
0とからなり、第1の電極層20の両方の側壁部分に自
己整合的に形成される。
【0015】本発明による第2の実施例を図3乃至図4
を説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみ説
明する。図3に示すように、本実施例においても、第1
の電極層20と第2の電極層30とはマトリクス状に形
成されている。但し、第2の電極層30は第2の金属層
31と、第2の金属層31とコンタクトホ−ル15にて
接続された第3の金属層32とから構成される。アンチ
フュ−ズ素子40は第1の電極層20の一方の側壁部
分、つまり隣接する2つの第1の電極層20の対向する
側壁部分に形成される。
を説明する。但し、第1の実施例と異なるところのみ説
明する。図3に示すように、本実施例においても、第1
の電極層20と第2の電極層30とはマトリクス状に形
成されている。但し、第2の電極層30は第2の金属層
31と、第2の金属層31とコンタクトホ−ル15にて
接続された第3の金属層32とから構成される。アンチ
フュ−ズ素子40は第1の電極層20の一方の側壁部
分、つまり隣接する2つの第1の電極層20の対向する
側壁部分に形成される。
【0016】次に、図4を参照して製造方法を説明す
る。先ず、第1の実施例と同様、シリコン基板11上に
第1の電極層20及びアンチフュ−ズ絶縁膜13を形成
する。その後、全面にTiNをスパッタリング法により
2000A堆積し、隣接する2つの第1の電極層20の
互いに対向する側壁部分を含みかつその上面の一部に重
なるように上記TiNにパタ−ニングを施して、第2の
金属層31を形成する(同図(a))。
る。先ず、第1の実施例と同様、シリコン基板11上に
第1の電極層20及びアンチフュ−ズ絶縁膜13を形成
する。その後、全面にTiNをスパッタリング法により
2000A堆積し、隣接する2つの第1の電極層20の
互いに対向する側壁部分を含みかつその上面の一部に重
なるように上記TiNにパタ−ニングを施して、第2の
金属層31を形成する(同図(a))。
【0017】その後、全面に層間絶縁膜14を形成す
る。第2の金属層31上の層間絶縁膜14にコンタクト
ホ−ル15を形成後、Al合金(Al/Si/Cu)か
らなる第3の金属層32を形成する。第3の金属層32
は第2の金属層31とコンタクトホ−ル15において接
続され、第2の電極層は上記第2の金属層31と第3の
金属層32とから形成される(同図(b))。
る。第2の金属層31上の層間絶縁膜14にコンタクト
ホ−ル15を形成後、Al合金(Al/Si/Cu)か
らなる第3の金属層32を形成する。第3の金属層32
は第2の金属層31とコンタクトホ−ル15において接
続され、第2の電極層は上記第2の金属層31と第3の
金属層32とから形成される(同図(b))。
【0018】このように、アンチフュ−ズ素子40は、
第1の電極層20の片方の側壁のみに形成されるため、
容量を第1の実施例に比べて半分にすることができ、よ
り高性能なアンチフュ−ズ素子を形成することができ
る。尚、第1の実施例及び第2の実施例のいずれにおい
ても第1の金属層21の膜厚を可能な限り薄膜化するこ
とにより容量を小さくすることができる。
第1の電極層20の片方の側壁のみに形成されるため、
容量を第1の実施例に比べて半分にすることができ、よ
り高性能なアンチフュ−ズ素子を形成することができ
る。尚、第1の実施例及び第2の実施例のいずれにおい
ても第1の金属層21の膜厚を可能な限り薄膜化するこ
とにより容量を小さくすることができる。
【0019】本発明による第1の実施例及び第2の実施
例のいずれの場合も、アンチフュ−ズ素子40は、第1
の電極層20の側壁部分に形成される。従って、第1電
極層20にコンタクトホ−ルを設ける必要がないため、
アンチフュ−ズ素子40の大きさは、コンタクトホ−ル
を形成する際に必要なリソグラフィにおける最小寸法に
規定されることはない。そのため、アンチフュ−ズ素子
を高集積化することができると共に、低容量化を図るこ
とができる。
例のいずれの場合も、アンチフュ−ズ素子40は、第1
の電極層20の側壁部分に形成される。従って、第1電
極層20にコンタクトホ−ルを設ける必要がないため、
アンチフュ−ズ素子40の大きさは、コンタクトホ−ル
を形成する際に必要なリソグラフィにおける最小寸法に
規定されることはない。そのため、アンチフュ−ズ素子
を高集積化することができると共に、低容量化を図るこ
とができる。
【0020】尚、第1及び第2の電極層として、Al合
金やTiNに限ることなく、ド−プドポリシリコン、T
i,W,Moなどの高融点金属及びその化合物ないしは
シリサイドなどの単層あるいは積層膜をもちることがで
きる。また、第1の電極層と第2の電極層を同じ種類に
する必要はない。更に、アンチフュ−ズ絶縁膜は、シリ
コン窒化膜に限ることなく、誘電体膜であればよく、ま
た積層膜としてもかまわなわない。
金やTiNに限ることなく、ド−プドポリシリコン、T
i,W,Moなどの高融点金属及びその化合物ないしは
シリサイドなどの単層あるいは積層膜をもちることがで
きる。また、第1の電極層と第2の電極層を同じ種類に
する必要はない。更に、アンチフュ−ズ絶縁膜は、シリ
コン窒化膜に限ることなく、誘電体膜であればよく、ま
た積層膜としてもかまわなわない。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、アンチフュ−ズ素子
を、第1の電極層に開口部を設ける等の微細加工を必要
とせず、自己整合的に容易に形成することができる。ま
た、アンチフュ−ズ素子は、第1の電極層の側壁部分の
みに形成するため、高集積化かつ低容量化される。
を、第1の電極層に開口部を設ける等の微細加工を必要
とせず、自己整合的に容易に形成することができる。ま
た、アンチフュ−ズ素子は、第1の電極層の側壁部分の
みに形成するため、高集積化かつ低容量化される。
【図1】本発明による第1の実施例を示す模式的な工程
断面図である。
断面図である。
【図2】第1の実施例を示す平面図である。
【図3】本発明による第2の実施例を示す平面図であ
る。
る。
【図4】第2の実施例を示す模式的な工程断面図であ
る。
る。
【図5】従来における第1の例を示す断面図である。
【図6】従来における第2の例を示す断面図である。
【図7】従来における第3の例を示す断面図である。
【図8】従来における第3の例を示す平面図である。
【符号の説明】 11…シリコン基板、12…酸化膜、13…アンチフュ
−ズ絶縁膜 14…層間絶縁膜、15…コンタクトホ−ル 20…第1の電極層、21…第1の金属層、22…第1
の絶縁膜 30…第2の電極層、31…第2の金属層、32…第3
の金属層 40…アンチフュ−ズ素子
−ズ絶縁膜 14…層間絶縁膜、15…コンタクトホ−ル 20…第1の電極層、21…第1の金属層、22…第1
の絶縁膜 30…第2の電極層、31…第2の金属層、32…第3
の金属層 40…アンチフュ−ズ素子
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1の電極層
と、上記第1の電極層の上面のみに設けられた第1の絶
縁層と、上記第1の電極層の少なくとも一方の側壁部分
上に形成されたアンチフュ−ズ絶縁層と、上記アンチフ
ュ−ズ絶縁層を被覆する第2の電極層とを具備するアン
チフュ−ズ素子。 - 【請求項2】 半導体基板上に列状に設けられた第1の
電極層群と、上記第1の電極層上にそれぞれ設けられた
第1の絶縁層と、上記第1の絶縁層及び第1の電極層群
を含む全面に設けれたアンチフュ−ズ絶縁層と、上記ア
ンチフュ−ズ絶縁層上に上記第1の電極層群に対しマト
リクス状に設けられた第2の電極層群とを具備するアン
チフュ−ズ素子。 - 【請求項3】 半導体基板上に列状に設けられた第1の
電極層群と、上記第1の電極層上にそれぞれ設けられた
第1の絶縁層と、上記第1の絶縁層及び第1の電極層群
を含む全面に設けれたアンチフュ−ズ絶縁層と、上記ア
ンチフュ−ズ絶縁層上に設けられると共に第1の電極層
群のうち互いに隣接する2本の第1の電極層の少なくと
も対向する側壁部分を含むように各々設けられた第2の
電極層群と、上記アンチフュ−ズ絶縁層上に設けられた
第2の絶縁層と、上記第2の絶縁層上に設けられかつ上
記第1の電極層群に対しマトリクス状に設けられると共
に上記第2の電極層群と接続された第3の電極層群とを
具備するアンチフュ−ズ素子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6005790A JPH07211873A (ja) | 1994-01-24 | 1994-01-24 | アンチフュ−ズ素子 |
KR1019950001151A KR0159450B1 (ko) | 1994-01-24 | 1995-01-24 | 앤티퓨즈소자 |
US08/712,156 US5682059A (en) | 1994-01-24 | 1996-09-12 | Semiconductor device including anti-fuse element and method of manufacturing the device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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