JPH03250734A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPH03250734A
JPH03250734A JP4796490A JP4796490A JPH03250734A JP H03250734 A JPH03250734 A JP H03250734A JP 4796490 A JP4796490 A JP 4796490A JP 4796490 A JP4796490 A JP 4796490A JP H03250734 A JPH03250734 A JP H03250734A
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JP
Japan
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junction
semiconductor substrate
circuit
laser beam
aluminum layer
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Pending
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JP4796490A
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English (en)
Inventor
Shinichi Yamada
伸一 山田
Norihisa Tsuzuki
都築 範久
Yoshinori Okajima
義憲 岡島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [概 要] 冗長回路を有する半導体集積回路に関し簡単な工程で該
冗長回路を選択可能とすることを目的とし 半導体基板にPN接合を形成し、該PN接合に接触する
アルミニウム層を有する配線を該半導体基板上に形成し
、少なくとも該アルミニウム層上の部分が光透過性であ
る絶縁層を該半導体基板上に形成し、該絶縁層を通して
該アルミニウム層に選択的にレーザビームを照射して3
5PN接合に該アルミニウム層のスパイクを発生させる
ことによりSS P N接合を導通状態にする諸工程を
含むように構成する 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路、とくに、逆バイアスされたP
N接合によって分離された冗長回路を有する半導体集積
回路あるいはPN接合をメモリセルとして成る読出し専
用メモリ装置(ROM)に関する。
〔従来の技術〕 例えば4メガビット級あるいは16メガビット級の半導
体メモリのような高集積度の半導体装置では、これを構
成する一部の回路に不良が生した場合に、この不良回路
を予備の回路(冗長回路)と置換接続することによって
3歩留りや信顛性の向上を図ることが行われる。
(発明が解決しようとする課題〕 このような冗長回路を所定の回路に接続(すなわち1選
択)する方法として、冗長回路を不動作状態にしておく
ためのフユーズ(例えば多結晶シリコン層から成る配線
)をレーザ光照射により切断するものがある。
例えば、第4図に示すようSこ、半導体基板(チンブ)
■に、所望の集積回路(主回路)2と冗長回路3ととも
に、冗長回路3を選択するための選択回路4を形成する
。選択回路4におけるMOS l−ランジスタ41は、
フユーズ42によりソース−ゲート間が接続されている
ため不導通状態である。したがって、冗長回路3は、不
動作状態に保持されており、主回路2と実質的に接続さ
れていないとみなされる。
ここで、レーザ光照射等によってフユーズ42を切断す
ると、 MOS  I−ランジスタ41は、抵抗43を
介してゲートに電圧VCCが印加され、導通状態となる
。その結果、冗長回路3は動作状態に変わり主回路2と
の実質な接続が形成される。すなわち冗長回路3が選択
されたことになる。
第5図は上記フユーズ42の構成例を示す模式図であっ
て、同図(a)は平面図、(b)は断面図、(C)およ
び(d)は、それぞれ、フユーズ42が切断されたとき
の状態を示す平面図および断面図である。
従来は5例えば多結晶シリコン層から成るフユーズ42
を覆うように形成された絶縁層44をエンチングして開
口45を形成し、開口45内に表出するフユーズ42に
レーザ光Lsを照射する必要があった。
レーザ光Lsの照射により、フユーズ42はスパッタリ
ングされ、同図(C)および(d)に示すように、切断
される。なお、フユーズ42は絶縁層46二二よって基
板1と絶縁されており、また、その両端に接触する図示
しない電極を通して前記選択回路4内に接続されている
上記従来の方法によれば、開口45を形成するためのり
ソグラフ工程を必要とし、また、フユーズ42をスパッ
タリングさせるためのし・−ザ光しSとして比較的高い
エネルギーを必要とする問題があった。
本発明は上記従来の問題点を解決し1選択回路4を覆う
絶縁層に開口を設けず、かつ、比較的低いエネルギーの
レーザ光により選択可能な選択回路の構造および選択方
法を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段〕 上記目的は、半導体基板にPN接合を形成する工程と、
該PN接合に接触するアルミニウム層を有する配線を該
半導体基板上に形成する工程と、少なくとも該アルミニ
ウム層上の部分が光透過性である絶縁層を該半導体基板
上に形成する工程と、該絶縁層を通して該アルミニウム
層に選択的にレーザビームを照射して該PN接合に該ア
ルミニウム層のスパイクを発生させることにより該PN
接合を導通状態にする工程とを含むことを基本的な特徴
とする半導体集積回路の製造方法、とくに、該半導体基
板に、主回路と該主回路の少なくとも一部を置換するた
めの冗長回路を該PN接合とともに形成し ga p 
N接合を逆バイアスされるように該冗長回路と該PN接
合と接続し、該アルミニウム電極に対する該レーザビー
ム照射によって該PN接合を導通状態することにより該
冗長回路と主回路とを実質的に接続することを特徴とす
る本発明に係る半導体集積回路の冗長回路選択方法、お
よび、該半導体基板に該第1のPN接合とともに第2の
PN接合を形成し、該半導体基板上にワード線およびビ
ット線を形成し、該第1および第2のPN接合を互いに
逆方向にして該ワード線とビット線間に接続し。
該アルミニウム電極に対する該レーザビーム照射によっ
て該第1のPN接合を導通状態にすることにより該第1
および第2のPN接合から成るメモリセルを書込み状態
にすることを特徴とする本発明に係る読出し専用メモリ
装置の製造方法によって達成される。
〔作 用〕
アルミニウム電極を形成したPN接合を冗長回路の選択
手段として設けておく。該PN接合は、非選択時二こは
該アルミニウム電極を通じて逆バイアス電圧が印加され
るため、不導通状態である。選択時には、該アルミニウ
ム電極にレーザビームを照射して溶融し、下地のシリコ
ン基板との閂権反妄により @ P N接合にアルミニ
ウム電極のスパイクを発生させる。その結果、該PN接
合はオーミック性を有することになり、冗長回路が動作
状態になる。同様に1上記PN接合をメモリセルとして
有するROMにおいて、レーザビーム照射により該PN
接合にアルミニウム電極のスパイクを発生させることに
よって、メモリセルが書込み状態となる。
上記スパイクを発生させるためのレーザビームエ矛ルギ
ーは、アルミニウム電極を溶融して下地のシリコン基板
との固溶反応を生じさせるのに充分な大きさを有すれば
よく、前記従来のように多結晶シリコン層から成る配線
をスパッタIJングさせるに必要なエネルギーより小さ
い。したがって、レーザ光源の簡素化および低コスト化
が可能となる。
また、上記アルミニウム電極とシリコン基板との固溶反
応において実質的な体積変化は生しないので、アルミニ
ウム電極上に絶縁層を設けたままの状態でレーザビーム
照射を行うことができる。
したがって、レーザビーム照射頭載における絶縁層に開
口を設けるためのりソグラフ工程が不要となる。
〔実施例] 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、集積回路における冗長回路の選択に本発明を
通用した場合の例を説明するためのブロック図であって
、半導体基板lに、所望の集積回路(主回路)2と冗長
回路3とともに、冗長回路3を選択するだめの選択回路
5を形成する。選択回路5は、後述するようなPN接合
から成り、端子6aおよび6bの間に接続されている。
例えば端子6aは冗長回路3に接続されて高電位に保持
されており、端子6bは1例えば接地電位に保持されて
いる。
したがって、上記PN接合は、逆方向にバイアスされて
不導通状態となっており、その結果、冗長回路3は不動
作状態に保持されている。
第2図は9選択回路5を構成するPN接合の構造を示し
、同図(a)および(b)は1 それぞれ、冗長回路が
非選択状態のときの平面図および断面図、同図(C)お
よび(d)は、それぞれ、冗長回路が選択されたときの
平面図および断面図である。
図示のように1例えば、n型の半導体基板1において1
分離絶縁層lOにより分離された素子領域にp型頭域1
1を形成したのち、P型頭域11内にn型領域12を形
成する。次いで1分離絶縁層10から表出する半導体基
板1表面を酸化して絶縁1i13を形成する。この絶縁
層13に開口を設ける。図において符号14は、n型領
域12を形成するための不純物拡散源となる多結晶シリ
コン層であって、あらかじめn型不純物がドープされて
いる。したがって、多結晶シリコン層14を用いずに、
別の方法でn型領域11内にn型領域12を形成する方
法を採ってもよい。
次いで、半導体基板1上に1例えばSiO□から成る眉
間絶縁層7を堆積したのち、眉間絶縁層7に多結晶シリ
コン層14を表出する開ロア1を形成する。
この工程において、眉間絶縁層7および絶縁層13を貫
通し、n型領域11を表出する図示しない開口を形成す
る。
次いで、半導体基板1上に、アルミニウム層を堆積し、
これをパターンニングして、多結晶シリコン層14に接
続するアルミニウム電極8を形成する。この工程におい
て、P型領域工1を表出する前記図示しない開口に接続
されたアルミニウム電極(図示省略)を形成する。
上記のようにして、n型領域11とn型領域12から成
るPN接合上にアルミニウム電極8が接触した構造がで
きあがる。なお、多結晶シリコン層14を用いない場合
には、開ロア1内には、n型領域[2が表出し、アルミ
ニウム電極8と直接に接触した構造となる。
次いで、半導体基板1上に、アルミニウム電極8を覆う
絶縁層9を形成する。絶縁層9は、少なくともアルミニ
ウム電極8上に光透過性の窓91を設ける必要がある。
一般に主用されるSiO2やPSG(燐珪酸ガラス)等
の光透過性材料を用いて絶縁層9を形成すれば、特別に
光透過性窓91を設ける必要はない。
上記のようにして本発明に係る選択回路5が形成される
。この選択回路這こ対して、第2図(C)および(d)
に示すように、光透過性急91を通して、アルミニウム
電極8にレーザ光Lsを照射する。これにより、アルミ
ニウム電極8が溶融し、最初に多結晶シリコン層14と
固溶し、さらに、単結晶シリコン層12と固溶する。そ
の結果、アルミニウム電極8のスパイク81が半導体基
板1に伸び、n型領域11とn型領域12とのPN接合
界面を突き抜けるようになる。したがって、このPN接
合はオーミック性を有することになり、前記端子6aお
よび6b (第1図参照)間に電流が流れ、冗長回路3
が動作状態となる。すなわち、冗長回路3が選択され、
主回路2に実質的に接続される。
本発明においては、前述のようにシリコンから成る半導
体基板1とアルミニウム電極8との固溶反応を利用して
おり、スパイク81を発生さセるために必要なレーザ光
しSのエネルギーは、第今図に示す従来の選択回路4の
場合に要するエネルギーより小さくてよい。ちなみに、
アルミニウム電極8の層厚が0.7μmとすると、ビー
ム直径が約5μmのレーザ光Lsのエネルギーは0.1
μJ程度であり、上記従来の1ノ10以下である。した
がって比較的小型かつ簡単なレーザ光学系を用いて低コ
ストで実施できる利点がある。これは、前記従来の方法
においては、フユーズを構成する多結晶シリコン層等を
完全に切断する必要があるのに対して1本発明において
は1アルミニウム電極8の接触面のうちの一部が固溶反
応によりスパイクを生しればよいためである。
なお、レーザ光照射によりPN接合をオーミックにする
一つの方法が特開昭57−194568 i=開示され
ているが、この方法は、 PN接合界面に直接レーザ光
を照射するものであり5本発明のようにアルミニウムー
シリコンの固溶反応を利用したものではない。したがっ
て、数μJ以上、好ましくは200〜600μJで直径
10μmのレーザービームを用いており1本発明に比べ
て大エネルギーのレーザ光を必要としている。また、上
記開示の方法においては、 PN接合界面に直接にレー
ザ光照射が行われるように、上部の電極パターンを工夫
する必要がある。
本発明の思セ、は、第3図に示すような、互いに逆方向
に直列接続された一対のダイオードD1およびD2をメ
モリセルとするROMにも適用できる。通常、この方式
のROMの書込みは、ワード線WLとビット線BL間に
ダイオードD1の逆耐圧以上の電圧を印加し、ダイオー
ドD、を絶縁破壊することにより行われる。
本発明によれば、ダイオードD、とじて、第2図に示す
ような構造の、上部にアルミニウム電極8と1光透過性
窓91が設けられた絶縁層9とを有するPN接合から成
るダイオードを用い、レーザ光Ls照射によりこのダイ
オードをオーミンク性にすることにより書込みができる
。このような書込み方法によれば、特別な書込み回路を
内蔵させる必要がなく、ROMの高集積化に有利である
本発明は、上記実施例における半導体基板1゜P型頭域
11およびn型領域12の極性を逆にした場合にも通用
できる。また1選択回路5が主回路2と冗長回路3との
間に接続される以外の場合にも適用できる。
上記実施例シこおいては、ンリコン基板とその上に形成
されたアルミニウム電極との固溶反応を利用する例を示
したが、同様の固溶反応によりPN接合にスパイクを生
しる他の基板と電極材料との組合せに対しても5本発明
を適用可能である。
1発明の効果〕 本発明によれば、レーザ光照射Sこより冗長回路を選択
する方式の半導体集積回路5二おいて、レーザ光照射に
先立って選択回路上の絶縁層を除去するためのりソグラ
フ工程が不要となり、工数の低減、スルーブツトの向上
を可能とする効果がある。
また、比較的簡単なレーザ光学系を用いて冗長回路の選
択あるいは120Mの書込みができ、この種の半導体集
積回路の製造コストを低減可能とする効果がある。
本発明のように、 PN接合を導通状態にすることによ
って冗長回路を選択する選択回路は、第4図に示す従来
の選択回路に比べて構成素子数が少なく、高集積化に有
利であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法による冗長回路選択説明図 第2図は本発明の詳細な説明図 第3図はROMへの本発明適用例説明図。 第4図は従来の冗長回路選択方法説明図第5図は従来の
問題点説明図 である。 図において。 1は半導体基板、  2は主回路。 3は冗長回路、  4と5は選択回路。 6aと6bは端子、  7は層間絶縁層。 8はアルミニウム電極 9と13と44と46は絶縁層、10は分離絶縁層。 11はp型頭域、12はn型領域 14は多結晶シリコン層 41はMOS  l−ランジスタ142はフユース43
は抵抗、45と71は開ロア 81はスパイク、91は光透過性窓 である。 木り明り方法によう冗長回將0選状番先opダ第 反 (6) <C) 木交朗n嘗オ乞イ列税明図 第 図 BL R,OMへの本発明適用例説明図 第 図 イカー釆f)冗&回Yを35fJ& 方 :去tδ乞口
月同第  4−   図 イ是 来の 尺月 又匂戸、1愛7日月 同第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板にPN接合を形成する工程と、該PN
    接合に接触するアルミニウム層を有する配線を該半導体
    基板上に形成する工程と、 少なくとも該アルミニウム層上の部分が光透過性である
    絶縁層を該半導体基板上に形成する工程と、 該絶縁層を通して該アルミニウム層に選択的にレーザビ
    ームを照射して該PN接合に該アルミニウム層のスパイ
    クを発生させることにより該PN接合を導通状態にする
    工程 とを含むことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
  2. (2)請求項1記載の発明において、 主回路と該主回路の少なくとも一部を置換するための冗
    長回路を該PN接合とともに該半導体基板に形成する工
    程と、 該PN接合を逆バイアスされるように該冗長回路と該P
    N接合と接続する工程と、 該アルミニウム電極に対する該レーザビーム照射によっ
    て該PN接合を導通状態することにより該冗長回路と主
    回路とを実質的に接続する工程とを含むことを特徴とす
    る半導体集積回路の冗長回路選択方法。
  3. (3)請求項1記載の発明において、 該第1のPN接合とともに第2のPN接合を該半導体基
    板に形成する工程と、 該半導体基板上にワード線およびビット線を形成する工
    程と、 該第1および第2のPN接合を互いに逆方向にして該ワ
    ード線とビット線間に接続する工程と、該アルミニウム
    電極に対する該レーザビーム照射によって該第1のPN
    接合を導通状態にすることにより該第1および第2のP
    N接合から成るメモリセルを書込み状態にすることを特
    徴とする読出し専用メモリ装置の製造方法。
JP4796490A 1990-02-28 1990-02-28 半導体集積回路の製造方法 Pending JPH03250734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336562A1 (de) * 1993-10-27 1995-05-04 Itt Ind Gmbh Deutsche Kurzschlußstruktur für CMOS-Schaltungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336562A1 (de) * 1993-10-27 1995-05-04 Itt Ind Gmbh Deutsche Kurzschlußstruktur für CMOS-Schaltungen

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