JPH0992721A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の端子数を大幅に増やすことな
く、半導体チップの樹脂封止後に電気的特性を調整する
ことのできる半導体装置を提供する。 【解決手段】 １チップの集積回路として形成された半
導体装置において、一端が基準電位に接続されたヒュー
ズ素子と、ヒューズ素子の他端と特性調整用端子との間
に接続された電圧設定部と、からなる状態設定回路を複
数個有し、各電圧設定部は各々異なる数の電圧設定素子
が接続された回路、もしくは電圧設定素子のない配線の
みの回路から構成され、電圧設定部とヒューズ素子との
それぞれの接続点を電気的特性値の調整が必要な内部回
路に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
詳しくは半導体装置の組立後に内部回路の状態を複数設
定することのできる半導体装置の回路構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置内に設けられたトラン
ジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ素子等からなる
回路では、製造条件のばらつき等のために素子の電気的
特性がばらつくことにより発振周波数、電圧値、電流値
等の特性値が、所望の精度範囲以上にばらつくことが多
い。

【０００３】従って、これらの特性に製造ばらつきによ
る精度（以下「作り込み精度」と称す）以上の精度が要
求される場合には、半導体装置に特性を調整するための
外部接続用端子（特性調整用端子）を複数個予め形成し
ておいて、半導体装置組立後の特性測定結果に応じて必
要な特性調整用端子を選択的に設定することにより要求
の精度が得られるようにしていた。また別の方法とし
て、半導体装置形成時に特性選択用の回路を予め複数形
成しておいて、ウェハ状態での電気的特性測定の結果に
応じて必要な回路を残し他の回路をレーザ光線等で切断
することにより、要求される精度が得られる回路構成の
半導体チップを得て、これを樹脂封止して半導体装置を
完成するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法の場合には、最終的に不要となる特性調整用端子及
びそれに接続される半導体チップ内の端子（パッド）が
多数必要となるので、半導体チップのチップサイズ及び
半導体装置のパッケージサイズが大きくなるとともに、
半導体装置の単価が高くなるという問題がある。また、
後者の場合には、ウェハ状態で一度調整された電気的特
性が、調整後に行われる半導体チップの樹脂封止時の温
度や応力等の影響により再び変化してしまい、所望の精
度が得られないで歩留りが大幅に低下することがある。

【０００５】そこで本発明はこれらの問題を解決し、半
導体装置の端子数を大幅に増やすことなく、半導体チッ
プの樹脂封止後に電気的特性を調整することのできる半
導体装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、請求項１の記載に係わる半導体装置は、１チップ
の集積回路として形成されるとともに電気的特性値の調
整が必要な内部回路を有する半導体装置において、一端
が基準電位に接続されたヒューズ素子と、ヒューズ素子
の他端と特性調整用端子との間に接続された電圧設定部
と、からなる状態設定回路を複数個有し、電圧設定部は
各々異なる数の電圧設定素子が接続された回路もしくは
電圧設定素子のない配線のみの回路から構成され、電圧
設定部とヒューズ素子とのそれぞれの接続点を内部回路
に接続したことを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の記載に係わる半導体装置
は、１チップの集積回路として形成されるとともに電気
的特性値の調整が必要な内部回路を有する半導体装置に
おいて、半導体装置の基準電位と特性調整用端子との間
に、ヒューズ素子としての機能を有する電圧設定素子が
各々異なる数接続された状態設定回路を複数個有し、一
端を基準電位に接続された電圧設定素子の他端側を内部
回路にそれぞれ接続したことを特徴とする。

【０００８】従って、本発明の半導体装置の回路構成に
よれば、半導体装置の端子数を大幅に増やす必要がない
とともに、簡単な回路構成で半導体装置が完成した後に
特性値の調整ができるようになる。

【０００９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１乃至図
４を参照しながら詳細に説明する。尚、本明細書では、
全図面を通して、同一または同様の部位には同一の符号
を付して説明することにより重複する説明を省略してい
る。図１は本発明の第１の実施の形態としての半導体装
置の要部を示す回路図で、半導体装置の半導体チップ１
０は、チップ内に設けられた状態設定回路ＳＬ１ａ乃至
ＳＬ４ａと、各状態設定回路の設定状態を検出するため
の定電流源回路１３ａ乃至１３ｄからなる電流源回路１
３と、製造ばらつきによる電気的特性の精度（以下「作
り込み精度」と称す）以上の精度が要求される回路の定
数を変更するための調整回路１５と、各状態設定回路、
定電流源回路１３及び調整回路１５との間をそれぞれ対
応して接続する配線Ｌ１乃至Ｌ４と、各状態設定回路の
一端を半導体装置の外部接続用端子（以下「特性調整用
端子」と称す）に金属細線等で接続するための端子（パ
ッド）Ｔ１とから構成されている。

【００１０】各状態設定回路は、端子Ｔ１と基準電位
（ＧＮＤ）との間に並列して設けられるとともに、基準
電位と各配線との間に設けられて過電流が流されること
により溶断するヒューズ素子１１ａ乃至１１ｄと、各配
線と端子Ｔ１との間に電圧設定素子としてダイオード素
子１２ａ乃至１２ｆが各々異なる数接続された電圧設定
部とから構成され、電流源回路１３の各定電流源回路に
は、定電流源回路の動作を一括して制御するための制御
線Ｌ５が接続されている。

【００１１】図１の各状態設定回路の設定手順及び本発
明の半導体装置の使用方法について説明する。まづ、ト
ランジスタ、ダイオード、抵抗及びコンデンサ素子等か
らなる回路（図示なし）を有する半導体チップを樹脂封
止した後の半導体装置において、作り込み精度以上の精
度または半導体装置の高歩留りを実現するために特性値
の調整が必要な電気的特性、例えば、発振周波数、電圧
値、電流値等を半導体テスタ等の測定装置により測定
し、測定結果に応じて１つもしくは複数の状態設定回路
の切断すべきヒューズ素子を決定する。

【００１２】次に、端子Ｔ１に図示しない外部電源か
ら、状態設定回路の電圧設定部に応じた電圧を印加し
て、選択されたヒューズ素子のみに許容電流以上の電流
を流して溶断させることにより、所望の電気的特性の調
整情報が記録された半導体装置が得られる。このように
して得られた半導体装置を応用基板に搭載して使用する
場合には、応用基板の動作開始前に半導体装置の事前動
作として、電流源回路１３の各定電流源を制御線Ｌ５に
より動作させれば、溶断されていないヒューズ素子のみ
に電流が流れるので、各ヒューズ素子の接続状態（調整
情報）を調整回路１５で検出して結果をＲＡＭ等の記憶
回路に記憶し、所望の精度が要求される回路の回路定数
を記憶データに応じて設定するように動作させる。これ
により、半導体装置の電気的特性のばらつきが抑えら
れ、作り込み精度以上に特性精度を向上することができ
るようになる。尚、応用基板に搭載した半導体装置の特
性調整用端子は非接続にしておけば良い。

【００１３】次に、各ヒューズ素子の選択的な溶断方法
について更に詳しく説明する。例えば、テスタでの特性
測定の結果ヒューズ素子１１ａ乃至１１ｃを溶断する場
合には、外部電源から端子Ｔ１にダイオード素子２個分
の順方向電圧（２ＶF ）を越え且つダイオード素子３個
分の順方向電圧（３ＶF ）未満の電圧を印加すれば、状
態設定回路ＳＬ４ａの設定電圧（３ＶF ）よりは低い電
圧なのでヒューズ素子１１ｄには電流が流れないととも
に、ヒューズ素子１１ａ乃至１１ｃにはヒューズ素子の
許容電流以上の電流値、例えば、数１０ｍＡから数１０
０ｍＡの範囲の中の一定電流が流れることになり、ヒュ
ーズ素子１１ａ乃至１１ｃのみが溶断される。

【００１４】同様に、端子Ｔ１に１ＶF 未満の電圧を印
加すればヒューズ素子１１ａのみが溶断され、１ＶF を
越え且つ２ＶF 未満の電圧を印加すればヒューズ素子１
１ａ及び１１ｂが溶断され、３ＶF を越える電圧を印加
すればヒューズ素子１１ａ乃至１１ｄの全てが溶断され
るので、図１の回路により５つの状態設定が可能とな
る。

【００１５】図２は、本発明に使用するヒューズ素子の
形状例を示し、半導体装置の内部に設けられたアルミニ
ウムやポリシリコン等による配線、又は拡散層やポリシ
リコン等による抵抗素子等の一部を他の部分の層厚と同
じ層厚のまま細くし、その部分の許容電流容量を小さく
したものをヒューズ素子として用いている。ヒューズ素
子の溶断される部分の幅（Ｗ２）は、半導体素子のデザ
インルールの最小線幅（Ｗ１）の半分程度であれば、部
分的なデザインルール違反とはなるが、製造ばらつきに
よりヒューズ素子が断線した状態で形成されてしまって
歩留りが低下するという問題が殆どないとともに、溶断
のための電流値が比較的少なくて済む。Ｗ２の具体的な
幅値としては０．１μｍ乃至１μｍ程度が良い。

【００１６】図３は、第１の実施の形態の他の実施の形
態の要部を示す回路図で、半導体チップ１０ａは、図１
の各ダイオード素子の変わりに、ツェナダイオード素子
１４ａ乃至１４ｆを電圧設定素子として使用した状態設
定回路ＳＬ１ｂ乃至ＳＬ４ｂが設けられた回路になって
いる。従って、各ヒューズ素子を溶断するときに、端子
Ｔ１に印加する電圧がツェナダイオード素子のツェナ電
圧（Ｖｚ）の倍数が基準になること以外は図１の回路と
同様にして使用すれば良く、詳細な説明は省略する。

【００１７】図４は、本発明の第２の実施の形態の要部
を示す回路図で、半導体装置の半導体チップ１０ｂは、
端子Ｔ１と基準電位との間に電圧設定素子とヒューズ素
子との機能を兼ねたツェナダイオード素子１４ａ乃至１
４ｊが並列して設けられた状態設定回路ＳＬ１ｃ乃至Ｓ
Ｌ４ｃと、各状態設定回路の設定状態を検出するための
スイッチ回路１６ａ乃至１６ｄを介して電源に各々接続
される抵抗１７ａ乃至１７ｄとからなる電圧源回路１６
と、作り込み精度以上の精度が要求される回路の定数を
変更するための調整回路１５ｂと、各状態設定回路、電
圧源回路１６及び調整回路１５ｂとの間をそれぞれ対応
して接続する配線Ｌ１′乃至Ｌ４′とから構成されてい
る。

【００１８】配線Ｌ１′乃至Ｌ４′は電圧源回路１６の
各抵抗の一端にそれぞれ接続されるとともに、各配線の
接続状態を検出するための検出回路１８と、基準電位に
接続されたツェナダイオードの他端側とに接続され、電
圧源回路１６のスイッチ回路にはスイッチ回路の数に応
じた数（ｎ本）の制御線Ｌ６が接続されている。この回
路で各状態設定回路を設定するには、第１の実施の形態
と同様に、組立後の特性測定結果に応じた一定電圧を外
部電源から端子Ｔ１に印加し、状態設定回路の設定電圧
が外部電源電圧未満のツェナダイオード素子のみに許容
以上の電流を流すようにする。これにより、許容電流以
上の電流が流れた状態設定回路のツェナダイオード素子
は全て破壊され、破壊された状態設定回路に接続された
各配線Ｌ１′乃至Ｌ４′が開放状態の半導体装置が得ら
れる。

【００１９】このようにして得られた半導体装置を応用
基板に搭載して使用する場合には、応用基板の動作開始
前に半導体装置の事前動作として、電圧源回路１６の各
スイッチ回路を制御線Ｌ６により各々動作させながら各
配線の電圧を調整回路１５ａで検出することにより、各
ツェナダイオード素子が接続されているか否かを検出で
き、各制御線に対する各状態設定回路の設定状態の対応
データを図示しないＲＡＭ等の記憶回路に記憶させ、記
憶された対応データを基に所望の特性精度が要求される
回路の回路定数を調整回路１５ａで制御するように動作
させる。

【００２０】尚、本発明の半導体装置は上述の実施の形
態のみに限定されるものではなく、例えば、状態設定回
路の数は２つ以上であれば良いとともに、電圧設定素子
は一定の電圧設定が可能な回路、例えば、トランジスタ
のベース−エミッタ間電圧やＭＯＳトランジスタのスレ
ッショルド電圧等の特性を使用した回路で構成しても良
い。また、調整回路はヒューズ素子に流れる電流または
電圧設定素子による電圧を確認できる回路、例えば、コ
ンパレータ回路等を使用した回路で構わない。ツェナ電
圧が電源電圧よりも高い場合や、消費電流を気にしない
場合には電圧源回路のスイッチ回路を省略しても良い。
ヒューズ素子は、配線に比べて比抵抗値が高く融点温度
の低い材料を使用して、配線以上の幅または層厚にヒュ
ーズ素子を形成しても良い。

【００２１】更に、本実施の形態では、電圧設定素子と
して同一の電圧素子の数が異る場合についてのみ説明し
たが、ダイオードとツェナダイオード等を組み合わせる
ことにより、同じ数の電圧設定素子で設定電圧を変えら
れるように状態設定回路を構成しても良い。また、各図
の状態設定回路の電圧設定部は、電圧設定素子の数を少
なくするために電圧選択回路ＳＬ１ａ、ＳＬ１ｂ及びＳ
Ｌ１ｃには電圧設定素子が一つもない場合を示し、他の
電圧設定部は電圧設定素子を一個づつ増やす場合のみを
示しているが、各状態設定回路に１つ以上の電圧設定素
子を設けるようにしたり、電圧設定素子を複数個づつ増
やすようにしても良い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の回路構成によれば、半導体装置の端子数を大幅に増
やす必要がないとともに、半導体装置の組立後に簡単な
回路構成で所望の特性値の調整ができるようになるの
で、小型で特性精度の良い半導体装置を容易に使用でき
るようになるという効果がある。更に、特性精度が良い
ので歩留まりが良くなり、半導体装置の単価が抑えられ
るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す回路図、

【図２】 本発明に使用するヒューズ素子の形状例を示
す形状図、

【図３】 本発明の第１の実施の形態の他の例を示す回
路図、

【図４】 本発明の第２の実施の形態を示す回路図、

【符号の説明】

１０ ：半導体チップ（半導体装置） Ｔ１ ：端子（特性調整用端子） ＳＬ１〜ＳＬ４：状態設定回路 １１ａ〜１１ｃ：ヒューズ素子 １２ａ〜１２ｆ：電圧設定素子（ダイオード素子） １３ ：電流源回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １チップの集積回路として形成されると
   ともに電気的特性値の調整が必要な内部回路を有する半
   導体装置において、一端が基準電位に接続されたヒュー
   ズ素子と、前記ヒューズ素子の他端と特性調整用端子と
   の間に接続された電圧設定部と、からなる状態設定回路
   を複数個有し、前記電圧設定部は各々異なる数の電圧設
   定素子が接続された回路もしくは前記電圧設定素子のな
   い配線のみの回路から構成され、前記電圧設定部と前記
   ヒューズ素子とのそれぞれの接続点を前記内部回路に接
   続したことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 １チップの集積回路として形成されると
   ともに電気的特性値の調整が必要な内部回路を有する半
   導体装置において、半導体装置の基準電位と特性調整用
   端子との間に、ヒューズ素子としての機能を有する電圧
   設定素子が各々異なる数接続された状態設定回路を複数
   個有し、一端を基準電位に接続された前記電圧設定素子
   の他端側を前記内部回路にそれぞれ接続したことを特徴
   とする半導体装置。