JPH04315468A - アンチヒューズ半導体デバイスの製造方法及びゲートアレイデバイス - Google Patents
アンチヒューズ半導体デバイスの製造方法及びゲートアレイデバイスInfo
- Publication number
- JPH04315468A JPH04315468A JP4008944A JP894492A JPH04315468A JP H04315468 A JPH04315468 A JP H04315468A JP 4008944 A JP4008944 A JP 4008944A JP 894492 A JP894492 A JP 894492A JP H04315468 A JPH04315468 A JP H04315468A
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- JP
- Japan
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- layer
- antifuse
- depositing
- titanium
- metal
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W20/00—Interconnections in chips, wafers or substrates
- H10W20/40—Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
- H10W20/49—Adaptable interconnections, e.g. fuses or antifuses
- H10W20/491—Antifuses, i.e. interconnections changeable from non-conductive to conductive
Landscapes
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に半導体に関し、
より詳細にはプログラマブル読取専用メモリ(PROM
)及び特定用途集積回路(ASIC)に使用される“ア
ンチヒューズ”メモリセル及び相互接続構造に関する。
より詳細にはプログラマブル読取専用メモリ(PROM
)及び特定用途集積回路(ASIC)に使用される“ア
ンチヒューズ”メモリセル及び相互接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】さまざまな半導体デバイスがプログラム
、データ、及び他の重要な情報を記憶するのにメモリセ
ルを使用している。ランダムアクセスメモリ(RAM)
と読取り専用メモリ(ROM)の2種の基本的メモリセ
ルがある。RAMのメモリセルは何度も読取り及び書込
みを行うことができるが、永久記憶ではなく、電源を切
るとデータは消去される。ROMのメモリセルは電源の
オンオフに無関係にデータを保持するが、メモリセルを
一度プログラムすると、一般的に再プログラムすること
はできない。ROM及びASICにはマスク処理、レー
ザ、電子ビーム、収束イオンビーム(FIB)、及び/
もしくは電気的プログラミングによりデータを付与する
ことができる。(レーザ及びFIBプログラミングにつ
いては、セミコンダクタ インターナショナル(Se
miconductor Internationa
l)、1990年、8月、第68〜73頁のアール.イ
スコフの論文“クィックターンASICの特質:ミラー
で実施できる”を参照されたい。)一度限りであるが、
電気的にプログラム可能なROMはプログラマブル読取
専用メモリ(PROM)と呼ばれる。あるPROM内の
メモリセルはプログラミング中に文字通り飛ばされるヒ
ューズリンクを使用している。“アンチヒューズ”技術
を使用した反対タイプのメモリセルがプログラミング中
に開路状態からの接続を行う。大型のプログラマブルも
しくはコンフィギュアブルシステム及び回路では、代表
的にヒューズにより実施される類似機能に対して何分の
1かのアンチヒューズをプログラムするだけでよいため
、アンチヒューズはヒューズよりも遙かに効率的である
。従来技術のアンチヒューズプログラミング法はほとん
どが電気的プログラミングである。1986年4月29
日付ラフェル等の米国特許第4,585,490号には
レーザプログラムデバイスで薄い酸化物をメタル拡散バ
リアとして使用しシリコンをプログラミング層として使
用することが開示されている。しかしながら、化学反応
は単なるアルミニウム合金化であり信頼度及び耐エレク
トロマイグレーション性が低い。
、データ、及び他の重要な情報を記憶するのにメモリセ
ルを使用している。ランダムアクセスメモリ(RAM)
と読取り専用メモリ(ROM)の2種の基本的メモリセ
ルがある。RAMのメモリセルは何度も読取り及び書込
みを行うことができるが、永久記憶ではなく、電源を切
るとデータは消去される。ROMのメモリセルは電源の
オンオフに無関係にデータを保持するが、メモリセルを
一度プログラムすると、一般的に再プログラムすること
はできない。ROM及びASICにはマスク処理、レー
ザ、電子ビーム、収束イオンビーム(FIB)、及び/
もしくは電気的プログラミングによりデータを付与する
ことができる。(レーザ及びFIBプログラミングにつ
いては、セミコンダクタ インターナショナル(Se
miconductor Internationa
l)、1990年、8月、第68〜73頁のアール.イ
スコフの論文“クィックターンASICの特質:ミラー
で実施できる”を参照されたい。)一度限りであるが、
電気的にプログラム可能なROMはプログラマブル読取
専用メモリ(PROM)と呼ばれる。あるPROM内の
メモリセルはプログラミング中に文字通り飛ばされるヒ
ューズリンクを使用している。“アンチヒューズ”技術
を使用した反対タイプのメモリセルがプログラミング中
に開路状態からの接続を行う。大型のプログラマブルも
しくはコンフィギュアブルシステム及び回路では、代表
的にヒューズにより実施される類似機能に対して何分の
1かのアンチヒューズをプログラムするだけでよいため
、アンチヒューズはヒューズよりも遙かに効率的である
。従来技術のアンチヒューズプログラミング法はほとん
どが電気的プログラミングである。1986年4月29
日付ラフェル等の米国特許第4,585,490号には
レーザプログラムデバイスで薄い酸化物をメタル拡散バ
リアとして使用しシリコンをプログラミング層として使
用することが開示されている。しかしながら、化学反応
は単なるアルミニウム合金化であり信頼度及び耐エレク
トロマイグレーション性が低い。
【0003】従来はポリシリコン構造であり、ヒューズ
型PROMの製造に使用される。このような構造の一つ
が1983年12月13日付、プリディの米国特許第4
,420,820号に記載されている。ポリシリコン層
は不純物濃度が異なりプログラマブルダイオード及びア
イソレーションダイオードとして機能する2個の背中合
せの直列ダイオードを形成する横方向に間隔をとった表
面領域により形成される。不純物濃度が異なるため、一
方のダイオードが他方よりも先に破壊される。
型PROMの製造に使用される。このような構造の一つ
が1983年12月13日付、プリディの米国特許第4
,420,820号に記載されている。ポリシリコン層
は不純物濃度が異なりプログラマブルダイオード及びア
イソレーションダイオードとして機能する2個の背中合
せの直列ダイオードを形成する横方向に間隔をとった表
面領域により形成される。不純物濃度が異なるため、一
方のダイオードが他方よりも先に破壊される。
【0004】従来技術のアンチヒューズ法はシリコン及
びポリシリコン間に挟まれた酸化物、酸化物/窒化物/
酸化物からなる絶縁体を使用する。これらの構造は“オ
ン”抵抗が高く(≧1000Ω)且つ電気的プログラミ
ング電圧が高い(≧15V)ことを特徴とする。これら
2つの特徴により、それぞれ、性能が低下し且つサブミ
クロン工程へのスケーリングが困難となる。しかしなが
ら、この構造ではバルタ導電率が低いため“オフ”状態
における漏洩電流が非常に少い。従来技術ではイオン打
込みによりドープされたアモルファス化されたシリコン
を使用してPROMメモリセルを生成しており、例えば
、1986年2月11日付のステーシー等の米国特許第
4,569,120号に記載されている。これらの構造
はオン抵抗の制御性が良好ではなくスケーリング性も制
約される。シリコン上に堆積されたアモルファスシリコ
ンは寄生(接合)容量が高く、直列抵抗が高く且つ下層
シリコンを損うことなく内側の正常なコンタクトを切り
離すことが困難である。(明白な結晶粒構造を有する多
結晶シリコンとは反対に、アモルファスシリコンは明瞭
な結晶粒の無いシリコンである。)PROMに使用する
アモルファス半導体層は1986年2月11日付リム等
の米国特許第4,569,121号に記載されている。 本発明人は従来技術の最良のアンチヒューズ性能はチタ
ン−タングステン(TiW)/アモルファスシリコン/
TiWのサンドイッチ層から得られることに注目した。 1990年4月3日付ゴルドン等の米国特許第4,91
4,055号にはプログラミング中にアンチヒューズ構
造に対してより均一な電界を与えるTiW−Si−Ti
Wプレーナ構造が記載されている。(底部TiWはSi
を堆積する前にエッチングしたり損われたりすることは
ない。)1988年5月31日付米国特許第4,748
,490号において、ホーリングワースはチタンタング
ステン(TiW)合金耐熱導電層を有する深いポリシリ
コンエミッタアンチヒューズメモリセルについて記載し
ている。(“耐熱”とはアルミ、金、銀に較べて非常に
融点の高い金属を意味する。)ここでは、アンチヒュー
ズ層はアンドープト多結晶シリコンもしくはアモルファ
スシリコンから作られる。プログラミングの後に残るバ
イポーラトランジスタは回路の高速スイッチングを行う
のに使用される。しかしながら、前記したように、アモ
ルファス層を堆積させるには高温を使用しなければなら
ず、従来技術ではアンチヒューズ素子を構成するのに非
常に複雑な工程を必要とした。少くとも代表的に4つの
付加マスク及びさらに9つの処理工程を必要とする。さ
らに、前記従来技術のアンチヒューズ構造は必ずしも標
準サブミクロンCMOS/BiCOMSメタル工程とは
コンパチブルではない。アモルファスシリコンベースア
ンチヒューズのもう一つの主要な欠点はバルク導電率の
違いにより、漏洩電流が酸化物もしくは窒化物ベースア
ンチヒューズよりも一般的に遙かに高いことである。
びポリシリコン間に挟まれた酸化物、酸化物/窒化物/
酸化物からなる絶縁体を使用する。これらの構造は“オ
ン”抵抗が高く(≧1000Ω)且つ電気的プログラミ
ング電圧が高い(≧15V)ことを特徴とする。これら
2つの特徴により、それぞれ、性能が低下し且つサブミ
クロン工程へのスケーリングが困難となる。しかしなが
ら、この構造ではバルタ導電率が低いため“オフ”状態
における漏洩電流が非常に少い。従来技術ではイオン打
込みによりドープされたアモルファス化されたシリコン
を使用してPROMメモリセルを生成しており、例えば
、1986年2月11日付のステーシー等の米国特許第
4,569,120号に記載されている。これらの構造
はオン抵抗の制御性が良好ではなくスケーリング性も制
約される。シリコン上に堆積されたアモルファスシリコ
ンは寄生(接合)容量が高く、直列抵抗が高く且つ下層
シリコンを損うことなく内側の正常なコンタクトを切り
離すことが困難である。(明白な結晶粒構造を有する多
結晶シリコンとは反対に、アモルファスシリコンは明瞭
な結晶粒の無いシリコンである。)PROMに使用する
アモルファス半導体層は1986年2月11日付リム等
の米国特許第4,569,121号に記載されている。 本発明人は従来技術の最良のアンチヒューズ性能はチタ
ン−タングステン(TiW)/アモルファスシリコン/
TiWのサンドイッチ層から得られることに注目した。 1990年4月3日付ゴルドン等の米国特許第4,91
4,055号にはプログラミング中にアンチヒューズ構
造に対してより均一な電界を与えるTiW−Si−Ti
Wプレーナ構造が記載されている。(底部TiWはSi
を堆積する前にエッチングしたり損われたりすることは
ない。)1988年5月31日付米国特許第4,748
,490号において、ホーリングワースはチタンタング
ステン(TiW)合金耐熱導電層を有する深いポリシリ
コンエミッタアンチヒューズメモリセルについて記載し
ている。(“耐熱”とはアルミ、金、銀に較べて非常に
融点の高い金属を意味する。)ここでは、アンチヒュー
ズ層はアンドープト多結晶シリコンもしくはアモルファ
スシリコンから作られる。プログラミングの後に残るバ
イポーラトランジスタは回路の高速スイッチングを行う
のに使用される。しかしながら、前記したように、アモ
ルファス層を堆積させるには高温を使用しなければなら
ず、従来技術ではアンチヒューズ素子を構成するのに非
常に複雑な工程を必要とした。少くとも代表的に4つの
付加マスク及びさらに9つの処理工程を必要とする。さ
らに、前記従来技術のアンチヒューズ構造は必ずしも標
準サブミクロンCMOS/BiCOMSメタル工程とは
コンパチブルではない。アモルファスシリコンベースア
ンチヒューズのもう一つの主要な欠点はバルク導電率の
違いにより、漏洩電流が酸化物もしくは窒化物ベースア
ンチヒューズよりも一般的に遙かに高いことである。
【0005】メモリセルのプログラミング及び動作電流
が低いととりもなおさずプログラミング電流の低いデバ
イス、サイズ及びセル深さとなり、終極的にはメモリセ
ルアレイの周辺デバイスのサイズ及び電流能力に転化さ
れる。例えば、前記ホーリングワースは3100Å厚ポ
リシリコンアンチヒューズを備えたバイポーラ結合素子
は僅か3.12mAのプログラミング電流しか必要とし
ないと述べている。しかしながら、前記理由によりさら
に低いプログラミング電圧及び電流、例えば10V及び
1mA以下、が望ましい。ヒューズ、アンチヒューズ及
び電気的プログラマブル読取専用メモリ(EPROM)
メモリに対する従来技術のプログラミング電圧及び電流
はいずれも10Vもしくは1mA、もしくはその両方を
越える。
が低いととりもなおさずプログラミング電流の低いデバ
イス、サイズ及びセル深さとなり、終極的にはメモリセ
ルアレイの周辺デバイスのサイズ及び電流能力に転化さ
れる。例えば、前記ホーリングワースは3100Å厚ポ
リシリコンアンチヒューズを備えたバイポーラ結合素子
は僅か3.12mAのプログラミング電流しか必要とし
ないと述べている。しかしながら、前記理由によりさら
に低いプログラミング電圧及び電流、例えば10V及び
1mA以下、が望ましい。ヒューズ、アンチヒューズ及
び電気的プログラマブル読取専用メモリ(EPROM)
メモリに対する従来技術のプログラミング電圧及び電流
はいずれも10Vもしくは1mA、もしくはその両方を
越える。
【0006】従来技術のメモリセルはバイポーラトラン
ジスタ、リード線、プログラム線及びヒューズリンクを
含んでいる。ヒューズリンクはすぐ近くの周りに破片を
散乱させる小爆発により文字通り吹き飛ばされる。回路
機能を失うことなくこのような材料損失を見込むために
バッファ領域が必要となる。このバッファゾーンは大き
なチップリアルエステート領域を必要としがちであり、
メモリセルを使用するデバイスはそうでない場合程稠密
ではない。ヒューズリンクを飛ばすのにこのような大き
なプログラミング電流を必要とするため、トランジスタ
はバイポーラ型でなければならない。MOSトランジス
タは実際的ではない。大きいプログラミング電流は最小
サイズのトランジスタを使用できないことも意味する。 従って、機能的デバイス密度がさらに低下する。
ジスタ、リード線、プログラム線及びヒューズリンクを
含んでいる。ヒューズリンクはすぐ近くの周りに破片を
散乱させる小爆発により文字通り吹き飛ばされる。回路
機能を失うことなくこのような材料損失を見込むために
バッファ領域が必要となる。このバッファゾーンは大き
なチップリアルエステート領域を必要としがちであり、
メモリセルを使用するデバイスはそうでない場合程稠密
ではない。ヒューズリンクを飛ばすのにこのような大き
なプログラミング電流を必要とするため、トランジスタ
はバイポーラ型でなければならない。MOSトランジス
タは実際的ではない。大きいプログラミング電流は最小
サイズのトランジスタを使用できないことも意味する。 従って、機能的デバイス密度がさらに低下する。
【0007】オーバッファは1990年5月8日付米国
特許第4,924,287号において従来技術のプログ
ラマブルゲートアレイデバイスについて記載している。 デバイスはレーザプログラマブルゲートアレイ論理セル
からなり、プログラマブル素子は従来のヒューズリンク
でありその結果論理機能は非常に制限され直接ゲート−
ゲートベースでMPGA機能を実施することはできない
。
特許第4,924,287号において従来技術のプログ
ラマブルゲートアレイデバイスについて記載している。 デバイスはレーザプログラマブルゲートアレイ論理セル
からなり、プログラマブル素子は従来のヒューズリンク
でありその結果論理機能は非常に制限され直接ゲート−
ゲートベースでMPGA機能を実施することはできない
。
【0008】従って、電気的及びレーザプログラミング
の両方に対してシリコン含有絶縁体ベースアンチヒュー
ズ構造を提供することが本発明の目的である。
の両方に対してシリコン含有絶縁体ベースアンチヒュー
ズ構造を提供することが本発明の目的である。
【0009】メタル間、メタルとシリコン、及びメタル
とポリシリコン間に挿入できるアンチヒューズを提供す
ることが本発明のもう一つの目的である。
とポリシリコン間に挿入できるアンチヒューズを提供す
ることが本発明のもう一つの目的である。
【0010】450℃よりも低い低温工程を使用し従っ
て標準サブミクロンCMOS/BiCMOSメタル工程
とコンパチブルなアンチヒューズ素子を提供することが
本発明のもう一つの目的である。
て標準サブミクロンCMOS/BiCMOSメタル工程
とコンパチブルなアンチヒューズ素子を提供することが
本発明のもう一つの目的である。
【0011】100MΩよりも高い高オフ抵抗を有し且
つ調整可能なアンチヒューズ素子を提供することが本発
明のもう一つの目的である。
つ調整可能なアンチヒューズ素子を提供することが本発
明のもう一つの目的である。
【0012】電気的プログラミングでは100Ωよりも
低くレーザプログラミングでは10Ωよりも低い低オン
抵抗を有するアンチヒューズ素子を提供することが本発
明のもう一つの目的である。
低くレーザプログラミングでは10Ωよりも低い低オン
抵抗を有するアンチヒューズ素子を提供することが本発
明のもう一つの目的である。
【0013】さまざまな応用に適合できるように3Vか
ら40Vまでスケーリング可能な電気的プログラミング
電圧により100Ωよりも低い低オン抵抗を有するアン
チヒューズ素子を提供することが本発明のもう一つの目
的である。
ら40Vまでスケーリング可能な電気的プログラミング
電圧により100Ωよりも低い低オン抵抗を有するアン
チヒューズ素子を提供することが本発明のもう一つの目
的である。
【0014】標準マスクプログラマブルゲートアレイ(
MPGA)との直接ゲート−ゲートコンパチビリティが
可能なアンチヒューズ論理セルを提供することが本発明
のもう一つの目的である。
MPGA)との直接ゲート−ゲートコンパチビリティが
可能なアンチヒューズ論理セルを提供することが本発明
のもう一つの目的である。
【0015】マスクプログラマブルゲートアレイ(MP
GA)へのマスク交換が可能なアンチヒューズベース論
理セルを提供することが本発明のもう一つの目的である
。
GA)へのマスク交換が可能なアンチヒューズベース論
理セルを提供することが本発明のもう一つの目的である
。
【0016】
【課題を解決するための手段】要約すれば、本発明の集
積回路は450℃よりも低温でおよそ30nm〜400
nmのアンチヒューズ層をチタン(Ti)層間に堆積し
て作られるアンチヒューズ素子を含み、前記アンチヒュ
ーズ層は窒化ケイ素(SiNx 、但し0<x<1.4
)、もしくは酸化ケイ素(SiOx 、但し0<x≦2
)、もしくはシリコンオキシナイトライド(SiOx
Ny 、但し0<x<2且つ<y<1.4)のストイチ
オメトリックもしくはオフストイチオメトリックアモル
ファス層を含み、電気的もしくはエネルギビーム手段に
より前記アンチヒューズ層を500℃を越えて加熱する
とチタンと二酸化ケイ素層間に化学還元反応が生じてT
iO、Ti2 O3 、Ti3 O5 及び/もしくは
TiO2 よりも多量のTi5 Si3 、TiSi及
び/もしくはTiSi2 が得られ、且つ短絡回路を構
成する導電性化合物が前記チタン層間に生じるようにさ
れる。
積回路は450℃よりも低温でおよそ30nm〜400
nmのアンチヒューズ層をチタン(Ti)層間に堆積し
て作られるアンチヒューズ素子を含み、前記アンチヒュ
ーズ層は窒化ケイ素(SiNx 、但し0<x<1.4
)、もしくは酸化ケイ素(SiOx 、但し0<x≦2
)、もしくはシリコンオキシナイトライド(SiOx
Ny 、但し0<x<2且つ<y<1.4)のストイチ
オメトリックもしくはオフストイチオメトリックアモル
ファス層を含み、電気的もしくはエネルギビーム手段に
より前記アンチヒューズ層を500℃を越えて加熱する
とチタンと二酸化ケイ素層間に化学還元反応が生じてT
iO、Ti2 O3 、Ti3 O5 及び/もしくは
TiO2 よりも多量のTi5 Si3 、TiSi及
び/もしくはTiSi2 が得られ、且つ短絡回路を構
成する導電性化合物が前記チタン層間に生じるようにさ
れる。
【0017】本発明の利点は高速でチップの非常に小さ
いリアルエステート領域しか占有しないメモリセル及び
プログラマブル相互接続デバイスが得られることである
。
いリアルエステート領域しか占有しないメモリセル及び
プログラマブル相互接続デバイスが得られることである
。
【0018】本発明のもう一つの利点は標準サブミクロ
ンCMOS/BiCMOSメタル工程とコンパチブルで
あることである。
ンCMOS/BiCMOSメタル工程とコンパチブルで
あることである。
【0019】本発明のもう一つの利点は300μAを越
える高電流ドライブを有し且つ製品ターム線上のパラシ
チックが低く、従ってデバイス速度の高いメモリセル内
のリードトランジスタが得られることである。
える高電流ドライブを有し且つ製品ターム線上のパラシ
チックが低く、従ってデバイス速度の高いメモリセル内
のリードトランジスタが得られることである。
【0020】本発明のもう一つの利点は低いプログラミ
ング電圧及び電流を使用し、所与サイズのチップ上によ
り多くのメモリセル及びプログラマブル相互接続のため
の空間を与えることである。
ング電圧及び電流を使用し、所与サイズのチップ上によ
り多くのメモリセル及びプログラマブル相互接続のため
の空間を与えることである。
【0021】本発明のもう一つの利点はパッシベーショ
ンの前後に完全に処理されたウェーハをレーザプログラ
ムできることである。
ンの前後に完全に処理されたウェーハをレーザプログラ
ムできることである。
【0022】本発明のもう一つの利点はウィンド蓋のあ
るもしくは蓋の無いパッケージ内に完全に組立てられた
ダイをレーザもしくはイオンビームによりプログラムで
きることである。これにより、ターンアラウンドの速い
目録が実現される。
るもしくは蓋の無いパッケージ内に完全に組立てられた
ダイをレーザもしくはイオンビームによりプログラムで
きることである。これにより、ターンアラウンドの速い
目録が実現される。
【0023】本発明のもう一つの利点は非常に小型の金
属酸化物半導体(MOS)プログラマブル論理デバイス
(PLD)及びPROMセルサイズが得られることであ
る。
属酸化物半導体(MOS)プログラマブル論理デバイス
(PLD)及びPROMセルサイズが得られることであ
る。
【0024】本発明のもう一つの利点はプログラミング
中にヒューズを吹き飛ばすことによる破損に対してアン
チヒューズ素子周りのバッファーゾーンを考慮するのに
リアルエステートが浪費されないことである。
中にヒューズを吹き飛ばすことによる破損に対してアン
チヒューズ素子周りのバッファーゾーンを考慮するのに
リアルエステートが浪費されないことである。
【0025】本発明のもう一つの利点はアンチヒューズ
素子を直接臨界速度径路へ挿入できることである。
素子を直接臨界速度径路へ挿入できることである。
【0026】本発明のもう一つの利点はフレキシビリテ
ィが高く、チャネル利用度及びルーティング効率の高い
非常に稠密な相互接続格子により高ゲート数ASICが
得られることである。
ィが高く、チャネル利用度及びルーティング効率の高い
非常に稠密な相互接続格子により高ゲート数ASICが
得られることである。
【0027】本発明のもう一つの利点は所要溶解反応温
度が低いため、被試験デバイスにウィンドを開けること
なく且ついかなるパッシベーション層にもクラックを生
じることなくデバイスのレーザプログラミングを行える
ことである。
度が低いため、被試験デバイスにウィンドを開けること
なく且ついかなるパッシベーション層にもクラックを生
じることなくデバイスのレーザプログラミングを行える
ことである。
【0028】本発明のもう一つの利点は標準マスクプロ
グラマブルゲートアレイとの直接ゲート−ゲートコンパ
チビリティが可能なプログラマブル論理セルが得られる
ことである。
グラマブルゲートアレイとの直接ゲート−ゲートコンパ
チビリティが可能なプログラマブル論理セルが得られる
ことである。
【0029】
【実施例】図1に参照番号10でアンチヒューズメモリ
セルを示し、アンチヒューズ素子12、リードトランジ
スタ14、プログラム/リードプロダクトターム信号線
16、及び入力ターム信号線18により構成されている
。アンチヒューズ12が(短絡するように)プログラム
されている場合、入力ターム信号線18はトランジスタ
14を介してプロダクトターム信号線16をコントロー
ルする。図1の実施例において、メモリセル10はプロ
ダクトターム線16に10V且つ入力ターム信号線18
に5〜10Vを加えることによりプログラムされる。 トランジスタ14がオンとされ、アンチヒューズ素子1
2両端間に最大電圧10Vが加わる。この電圧によりア
ンチヒューズ素子内の絶縁体が破断され永久短絡が行わ
れる。従って、リードトランジスタ14はプロダクトタ
ーム信号線16をコントロールすることができる。メモ
リセル10を製造するのに必要なチップリアルエステー
トは代表的に30μm2 である。これは従来技術の2
トランジスタEPROMメモリセルに必要な130μm
2 に較べて非常に有利である。
セルを示し、アンチヒューズ素子12、リードトランジ
スタ14、プログラム/リードプロダクトターム信号線
16、及び入力ターム信号線18により構成されている
。アンチヒューズ12が(短絡するように)プログラム
されている場合、入力ターム信号線18はトランジスタ
14を介してプロダクトターム信号線16をコントロー
ルする。図1の実施例において、メモリセル10はプロ
ダクトターム線16に10V且つ入力ターム信号線18
に5〜10Vを加えることによりプログラムされる。 トランジスタ14がオンとされ、アンチヒューズ素子1
2両端間に最大電圧10Vが加わる。この電圧によりア
ンチヒューズ素子内の絶縁体が破断され永久短絡が行わ
れる。従って、リードトランジスタ14はプロダクトタ
ーム信号線16をコントロールすることができる。メモ
リセル10を製造するのに必要なチップリアルエステー
トは代表的に30μm2 である。これは従来技術の2
トランジスタEPROMメモリセルに必要な130μm
2 に較べて非常に有利である。
【0030】メモリセル10はマトリクスフォーマット
に組込まれたメモリアレイの基本メモリユニットを形成
する。このようなマトリクスはROM及びPROMに広
く使用されている。これは従来構成である。マトリクス
配列されたアンチヒューズメモリセル(図5)の一般的
な背景の検討については、1990年2月6日付ハンデ
ィ等の米国特許第4,899,205号を参照されたい
。(ハンディ等が開示したアンチヒューズ素子自体は非
常に高いプログラミング電圧及び電流を必要とし、ここ
に開示するものとは非常に異っている。
に組込まれたメモリアレイの基本メモリユニットを形成
する。このようなマトリクスはROM及びPROMに広
く使用されている。これは従来構成である。マトリクス
配列されたアンチヒューズメモリセル(図5)の一般的
な背景の検討については、1990年2月6日付ハンデ
ィ等の米国特許第4,899,205号を参照されたい
。(ハンディ等が開示したアンチヒューズ素子自体は非
常に高いプログラミング電圧及び電流を必要とし、ここ
に開示するものとは非常に異っている。
【0031】本発明は(代表的には400℃よりも低く
、例外なく500℃よりも低い)比較的低温で堆積もし
くはプラズマ強化化学気相堆積(PECVD)された、
二酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素等の、ケイ素含有絶縁
体層を使用しており、それは2つのチタン(Ti)もし
くは他の耐熱金属もしくは金属シリサイド組合せ間に挟
まれたアンチヒューズ材として堆積される。500℃よ
りも低温で堆積することとは無関係に、一般的に受け入
れられている一つの理由は均一なカバレッジ(高ステッ
プカバレッジ比)を得ることである。しかしながら、比
較的低い処理温度を維持することにより多くの利点が得
られる。さらに、非均一なアンチヒューズ層カバレッジ
(低ステップカバレッジ比)により直接生じる重要な利
点もある。例えば、450℃よりも低温でアンチヒュー
ズ層を堆積させると、アンチヒューズ層を堆積させる前
にアルミ膜を堆積させることができる。耐熱金属やシリ
サイドは拡散バリア層として作用して、正規の処理温度
(450℃よりも低温)中にアモルファス層と金属層間
の反応を防止する。正規の処理温度(およそ450℃)
中は安定でなければならずしかも高温(550〜650
℃)では溶解を促進させなければならないため、耐火金
属の選択は重要である。好ましくは、チタン、タンタル
、チタン−タングステン、もしくは他の元素/合金が耐
熱金属として使用される。このような材料によりプログ
ラミング中の溶解反応が強化される。少くとも一つの耐
熱金属層が絶縁層と接触しており、アンチヒューズ層の
上もしくは下とすることができる。
、例外なく500℃よりも低い)比較的低温で堆積もし
くはプラズマ強化化学気相堆積(PECVD)された、
二酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素等の、ケイ素含有絶縁
体層を使用しており、それは2つのチタン(Ti)もし
くは他の耐熱金属もしくは金属シリサイド組合せ間に挟
まれたアンチヒューズ材として堆積される。500℃よ
りも低温で堆積することとは無関係に、一般的に受け入
れられている一つの理由は均一なカバレッジ(高ステッ
プカバレッジ比)を得ることである。しかしながら、比
較的低い処理温度を維持することにより多くの利点が得
られる。さらに、非均一なアンチヒューズ層カバレッジ
(低ステップカバレッジ比)により直接生じる重要な利
点もある。例えば、450℃よりも低温でアンチヒュー
ズ層を堆積させると、アンチヒューズ層を堆積させる前
にアルミ膜を堆積させることができる。耐熱金属やシリ
サイドは拡散バリア層として作用して、正規の処理温度
(450℃よりも低温)中にアモルファス層と金属層間
の反応を防止する。正規の処理温度(およそ450℃)
中は安定でなければならずしかも高温(550〜650
℃)では溶解を促進させなければならないため、耐火金
属の選択は重要である。好ましくは、チタン、タンタル
、チタン−タングステン、もしくは他の元素/合金が耐
熱金属として使用される。このような材料によりプログ
ラミング中の溶解反応が強化される。少くとも一つの耐
熱金属層が絶縁層と接触しており、アンチヒューズ層の
上もしくは下とすることができる。
【0032】図2に製造した後の半導体デバイスを参照
番号20で示す。例えば、デバイス20はメモリセル1
0もしくは任意他の類似デバイスを含んでいる。デバイ
ス20は絶縁体22、第1の(オプショナル)金属層2
4及び第1の耐熱金属もしくは金属シリサイド層26を
有する第1の導体、コンタクトホール(ビア)開孔28
(同業者は“ヒューズビア”と呼ぶ)、アンチヒューズ
層30、第2の耐熱金属もしくは金属シリサイド層32
及び第2の(オプション)金属層34を有する第2の導
体を含んでいる。本発明の好ましい方法を使用して、デ
バイス20は次の工程に従って製造される。
番号20で示す。例えば、デバイス20はメモリセル1
0もしくは任意他の類似デバイスを含んでいる。デバイ
ス20は絶縁体22、第1の(オプショナル)金属層2
4及び第1の耐熱金属もしくは金属シリサイド層26を
有する第1の導体、コンタクトホール(ビア)開孔28
(同業者は“ヒューズビア”と呼ぶ)、アンチヒューズ
層30、第2の耐熱金属もしくは金属シリサイド層32
及び第2の(オプション)金属層34を有する第2の導
体を含んでいる。本発明の好ましい方法を使用して、デ
バイス20は次の工程に従って製造される。
【0033】(1) コンタクト開孔を作る後の点ま
で従来の処理を使用する、(2) (必要ならば)第
1の金属層24を堆積する、(3) 50nmよりも
厚いチタン、もしくは他の耐火金属もしくは金属シリサ
イド層26を堆積する、(4) 第1の金属をマスキ
ング及びエッチングする、(5) 絶縁体22を堆積
する(及び任意所要の平坦化工程)(6) コンタク
ト開孔28を介して金属をエッチングする、(7)
30nm〜400nmのオフストイチオメトリックアモ
ルファスシリコンベース絶縁体層を450℃よりも低温
で堆積してアンチヒューズ層を形成する(絶縁体層内の
過剰シリコンはおよそ0%〜90%の範囲)、(8)
アンチヒューズ層30をマスキング及びエッチングす
る、(9) 50nmよりも厚いチタンもしくは他の
耐火金属もしくは金属シリサイド層32を堆積する、(
10) (必要ならば)第2の金属層34を堆積する
、(11) その後、従来の処理により第2の金属層
34をマスキング及びエッチングする。
で従来の処理を使用する、(2) (必要ならば)第
1の金属層24を堆積する、(3) 50nmよりも
厚いチタン、もしくは他の耐火金属もしくは金属シリサ
イド層26を堆積する、(4) 第1の金属をマスキ
ング及びエッチングする、(5) 絶縁体22を堆積
する(及び任意所要の平坦化工程)(6) コンタク
ト開孔28を介して金属をエッチングする、(7)
30nm〜400nmのオフストイチオメトリックアモ
ルファスシリコンベース絶縁体層を450℃よりも低温
で堆積してアンチヒューズ層を形成する(絶縁体層内の
過剰シリコンはおよそ0%〜90%の範囲)、(8)
アンチヒューズ層30をマスキング及びエッチングす
る、(9) 50nmよりも厚いチタンもしくは他の
耐火金属もしくは金属シリサイド層32を堆積する、(
10) (必要ならば)第2の金属層34を堆積する
、(11) その後、従来の処理により第2の金属層
34をマスキング及びエッチングする。
【0034】工程(3)、(7)、(8)、(9)は従
来の処理の改良である。工程(8)及び(9)は互いに
交換することができる。デバイス20及びそのアンチヒ
ューズ構造を構成するのに一つのマスキングと4つの処
理工程しか必要としない。450℃よりも低温の処理で
あるため、アンチヒューズ構造は第2及び第3層金属間
に挿入することができる。ポリシリコン及び/もしくは
ドープトシリコンがコンタクトホール形成の前もしくは
後で形成されたシリサイドもしくは耐熱金属表面を有す
る限り、ポリシリコン/ドープトシリコン及び第1の金
属間に挿入することもできる。前記工程は耐熱金属とシ
リコン含有絶縁体層間の還元反応に基づいている。例え
ば500℃よりも高い高温では、絶縁体層は耐火金属の
存在の元で分解して導電性シリサイド及び他の絶縁体を
形成する。この反応の例を図3に示し、チタン、シリコ
ン及び酸素(Ti、Si、O)が三相図に示されている
。三角形の2元素側間のタイラインに沿って2元素が安
定状態で共存することができる。タイラインの無い2元
素が接触すると、それらは互いに反応してタイライン接
続に沿って他の相を形成する。タイライン接続の無いこ
とが本発明のアンチヒューズ構造の基本である。Tiと
SiO2 間にはタイラインがない。この結果、Ti及
びSiO2 を含むシステムはTiSix 及び幾らか
のTiOy を形成する。シリサイドは電導のための低
抵抗径路を提供する。反応速度は速度論により決定され
る。大概の反応に対して、温度が高いことは通常反応速
度が高いことを意味する。従って、例えば400℃で堆
積され後に(通常の集積回路処理のように)425℃で
アニールされた、例えばSiO2 及びTi等の薄膜で
あっても、初期反応バリアによりこれら2元素間の反応
は最低限となる。例えば500℃以上の高温では、反応
速度は幾桁上昇し、数nSから1秒以内で完了する。絶
縁膜に一層シリコンを加えれば反応は促進される。シリ
コンリッチ膜は標準プラズマ強化化学気相堆積(CVD
)システムにおいてガス流比を変えることにより容易に
堆積することができる。絶縁体ベースアンチヒューズは
シリコンベースアンチヒューズよりも破壊電界が高い。 破壊電圧も絶縁膜厚及び/もしくはシリコン含量を変え
ることにより調整することができる。絶縁体ベースアン
チヒューズは、絶縁体層の抵抗が遙かに高いため、代表
的なシリコンベースアンチヒューズよりも漏洩電流が遙
かに少い。破壊電界対漏洩電流対パラシチックはアンチ
ヒューズ層の適切な組成を選択することにより調整/最
適化することができる。これは純粋二酸化ケイ素及び純
粋シリコン応用では不可能である。同じ絶縁特性を達成
するための別の方法は酸化物/シリコン/酸化物、シリ
コン/酸化物、もしくは酸化物/シリコン等のアンチヒ
ューズ層を形成する組合せ層や他の多層組合せを含むこ
とができる。ここで酸化物はCVD堆積、PECVD、
スパッタリング、プラズマアッシング、ウェット化学酸
化、もしくは低温プラズマ酸化により形成される二酸化
ケイ素(純粋もしくはオフストイチオメトリック)もし
くは酸化チタンとすることができる。酸化物は窒化ケイ
素(純粋もしくはオフストイチオメトリック)と置換す
ることができる。ここで、窒化ケイ素(純粋もしくはオ
フストイチオメトリック)は、CVD、スパッタリング
もしくはPECVDにより堆積することができる。同様
な還元反応はタンタルに対しても存在する。低温堆積も
しくはスパッターされたアンチヒューズは堆積層の低ス
テップカバレッジを利用して、所与のプログラミング電
圧によりさらに寄生容量を低減する。プログラミングス
ポット(反応点)はコンタクトビアホールの底部コーナ
ーに沿った小領域に制約され、プログラミング電流もし
くはエネルギ手段が少くて済む。これは高速プログラミ
ングと一致する。プログラミング電圧はヒューズビア開
孔28内側のアンチヒューズ層30の厚さに関連する。 層30が薄い程、プログラミング電圧は低くなる。一方
、寄生容量は層30を厚くすると低減する。ヒューズの
断面積を制約すれば、遙かに低いプログラミング電流が
実現され最小サイズトランジスタも実現される。(トリ
ンジスタはプログラミング中に充分な電流をサポートし
て溶解を確実にしなければならない。)メモリセル10
の場合には、トランジスタ14は非常に小さくすること
ができる。
来の処理の改良である。工程(8)及び(9)は互いに
交換することができる。デバイス20及びそのアンチヒ
ューズ構造を構成するのに一つのマスキングと4つの処
理工程しか必要としない。450℃よりも低温の処理で
あるため、アンチヒューズ構造は第2及び第3層金属間
に挿入することができる。ポリシリコン及び/もしくは
ドープトシリコンがコンタクトホール形成の前もしくは
後で形成されたシリサイドもしくは耐熱金属表面を有す
る限り、ポリシリコン/ドープトシリコン及び第1の金
属間に挿入することもできる。前記工程は耐熱金属とシ
リコン含有絶縁体層間の還元反応に基づいている。例え
ば500℃よりも高い高温では、絶縁体層は耐火金属の
存在の元で分解して導電性シリサイド及び他の絶縁体を
形成する。この反応の例を図3に示し、チタン、シリコ
ン及び酸素(Ti、Si、O)が三相図に示されている
。三角形の2元素側間のタイラインに沿って2元素が安
定状態で共存することができる。タイラインの無い2元
素が接触すると、それらは互いに反応してタイライン接
続に沿って他の相を形成する。タイライン接続の無いこ
とが本発明のアンチヒューズ構造の基本である。Tiと
SiO2 間にはタイラインがない。この結果、Ti及
びSiO2 を含むシステムはTiSix 及び幾らか
のTiOy を形成する。シリサイドは電導のための低
抵抗径路を提供する。反応速度は速度論により決定され
る。大概の反応に対して、温度が高いことは通常反応速
度が高いことを意味する。従って、例えば400℃で堆
積され後に(通常の集積回路処理のように)425℃で
アニールされた、例えばSiO2 及びTi等の薄膜で
あっても、初期反応バリアによりこれら2元素間の反応
は最低限となる。例えば500℃以上の高温では、反応
速度は幾桁上昇し、数nSから1秒以内で完了する。絶
縁膜に一層シリコンを加えれば反応は促進される。シリ
コンリッチ膜は標準プラズマ強化化学気相堆積(CVD
)システムにおいてガス流比を変えることにより容易に
堆積することができる。絶縁体ベースアンチヒューズは
シリコンベースアンチヒューズよりも破壊電界が高い。 破壊電圧も絶縁膜厚及び/もしくはシリコン含量を変え
ることにより調整することができる。絶縁体ベースアン
チヒューズは、絶縁体層の抵抗が遙かに高いため、代表
的なシリコンベースアンチヒューズよりも漏洩電流が遙
かに少い。破壊電界対漏洩電流対パラシチックはアンチ
ヒューズ層の適切な組成を選択することにより調整/最
適化することができる。これは純粋二酸化ケイ素及び純
粋シリコン応用では不可能である。同じ絶縁特性を達成
するための別の方法は酸化物/シリコン/酸化物、シリ
コン/酸化物、もしくは酸化物/シリコン等のアンチヒ
ューズ層を形成する組合せ層や他の多層組合せを含むこ
とができる。ここで酸化物はCVD堆積、PECVD、
スパッタリング、プラズマアッシング、ウェット化学酸
化、もしくは低温プラズマ酸化により形成される二酸化
ケイ素(純粋もしくはオフストイチオメトリック)もし
くは酸化チタンとすることができる。酸化物は窒化ケイ
素(純粋もしくはオフストイチオメトリック)と置換す
ることができる。ここで、窒化ケイ素(純粋もしくはオ
フストイチオメトリック)は、CVD、スパッタリング
もしくはPECVDにより堆積することができる。同様
な還元反応はタンタルに対しても存在する。低温堆積も
しくはスパッターされたアンチヒューズは堆積層の低ス
テップカバレッジを利用して、所与のプログラミング電
圧によりさらに寄生容量を低減する。プログラミングス
ポット(反応点)はコンタクトビアホールの底部コーナ
ーに沿った小領域に制約され、プログラミング電流もし
くはエネルギ手段が少くて済む。これは高速プログラミ
ングと一致する。プログラミング電圧はヒューズビア開
孔28内側のアンチヒューズ層30の厚さに関連する。 層30が薄い程、プログラミング電圧は低くなる。一方
、寄生容量は層30を厚くすると低減する。ヒューズの
断面積を制約すれば、遙かに低いプログラミング電流が
実現され最小サイズトランジスタも実現される。(トリ
ンジスタはプログラミング中に充分な電流をサポートし
て溶解を確実にしなければならない。)メモリセル10
の場合には、トランジスタ14は非常に小さくすること
ができる。
【0035】メモリセル製造におけるステップカバレッ
ジの制御はプログラミングを保証するのに必要なプログ
ラミング電圧値の制御において非常に重要である。(ス
テップカバレッジは平坦面に堆積した材料の厚さとビア
もしくは他のコンタクト開孔内に堆積したその材料の厚
さとの比として定義される。)ステップカバレッジが良
好であれば(100%に近い)通常着実にプログラミン
グ電圧の低下及びメモリセルジオメトリの縮小が促進さ
れるものと思われる。従来技術で使用されている良好な
ステップカバレッジを達成するための一つの方法は堆積
温度を高くすることである。事実、本発明により判明さ
れたように、アンチヒューズの製造においては均一膜が
無いことが重要である。しかしながら、後記するように
、ビアの底部内側コーナーに最小厚が生じてそれは厳し
く制御しなければならない。従来技術において(均一膜
を生じる)良好なステップカバレッジにより発生する問
題点は、プログラミング電流、プログラミング電圧、及
び寄生容量は全て膜上の最も薄い点に比例し、それは均
一膜ではどこにでも存在することである。低ステップカ
バレッジ比とすれば(ビア内側のカバレッジはビア外側
よりも薄い)、プログラミング電流、プログラミング電
圧及び寄生容量は独立に変化する。もちろん、低プログ
ラミング電流、低プログラミング電圧及び低寄生容量は
通常両立しない目標でありどれだけ厚くアンチヒューズ
層を堆積するかによって調整される。
ジの制御はプログラミングを保証するのに必要なプログ
ラミング電圧値の制御において非常に重要である。(ス
テップカバレッジは平坦面に堆積した材料の厚さとビア
もしくは他のコンタクト開孔内に堆積したその材料の厚
さとの比として定義される。)ステップカバレッジが良
好であれば(100%に近い)通常着実にプログラミン
グ電圧の低下及びメモリセルジオメトリの縮小が促進さ
れるものと思われる。従来技術で使用されている良好な
ステップカバレッジを達成するための一つの方法は堆積
温度を高くすることである。事実、本発明により判明さ
れたように、アンチヒューズの製造においては均一膜が
無いことが重要である。しかしながら、後記するように
、ビアの底部内側コーナーに最小厚が生じてそれは厳し
く制御しなければならない。従来技術において(均一膜
を生じる)良好なステップカバレッジにより発生する問
題点は、プログラミング電流、プログラミング電圧、及
び寄生容量は全て膜上の最も薄い点に比例し、それは均
一膜ではどこにでも存在することである。低ステップカ
バレッジ比とすれば(ビア内側のカバレッジはビア外側
よりも薄い)、プログラミング電流、プログラミング電
圧及び寄生容量は独立に変化する。もちろん、低プログ
ラミング電流、低プログラミング電圧及び低寄生容量は
通常両立しない目標でありどれだけ厚くアンチヒューズ
層を堆積するかによって調整される。
【0036】別の方法は反射防止材を金属表面に加えて
プログラミングレーザ光線を効率的に吸収することであ
る。反射防止材には耐熱金属及び/もしくはそのケイ化
物、アモルファスシリコン、及びアルミよりも低反射性
の他の任意の金属が含まれる。
プログラミングレーザ光線を効率的に吸収することであ
る。反射防止材には耐熱金属及び/もしくはそのケイ化
物、アモルファスシリコン、及びアルミよりも低反射性
の他の任意の金属が含まれる。
【0037】もう一つの方法は基板前面もしくは裏面か
らプログラミング中に基板を加熱することであり、デバ
イスは既に反応温度に近いため所要プログラミングエネ
ルギは低減される。
らプログラミング中に基板を加熱することであり、デバ
イスは既に反応温度に近いため所要プログラミングエネ
ルギは低減される。
【0038】レーザプログラミング…従来技術では一般
的にレーザ光線を使用して特殊なヒューズもしくは簡単
な金属相互接続が切られる。絶縁体表面のヒューズ周り
に特殊なウィンドを開口して“ブラストエリア”を設け
破片除去を行わなければならない。破損を避けるために
ヒューズと活性素子間にクリアランスが必要である。一
般的背景に対する読取専用メモリのレーザプログラミン
グは1980年12月9日付レッドファーン等の米国特
許第4,238,839号に記載されており、1990
年1月9日付ボードー等の米国特許第4,893,16
7号及び1990年4月17日付米国特許第4,916
,809号も参照されたい。本質的に、レーザ光線はア
ンチヒューズ素子を550℃よりも高いスポット温度に
加熱するものである。より重要なことは、プログラミン
グスポットがアンチヒューズ層と耐熱バリア層内のタン
グステン、チタンもしくはチタン−タングステン合金の
中の一つとの間で溶解反応を生じるのに充分な温度へ到
達しなければならないことである。ハンディ等が開示し
たアンチヒューズ素子は、前記したように、溶解反応が
熱だけに依存するのではなく、プログラミング電流が重
要な要素となるため、レーザによりプログラムすること
はできない。これとは対照的に、メモリセル10は電気
的にもレーザ等の光線でもプログラムすることができる
。本発明の溶解反応は主として熱に頼るものである。 900℃以上の局部温度を必要とする従来のレーザプロ
グラミングに較べ、本発明は500〜800℃のスポッ
ト温度しか必要とせずいかなる場合にも900℃を越え
ることはない。これにより、内部熱応力が深くなってパ
シベーションにクラックを生じることなく、パシベート
されたデバイスをプログラムすることができる。(本発
明のアンチヒューズプログラミング中の総体積変化は任
意の一方向において100Åよりも小さく、従って容易
に吸収される。)前記ボードー等の方法ではパシベーシ
ョン層を通る孔を焼成してアルミ上のTiW合金膜を含
む2つの導体を溶解する。
的にレーザ光線を使用して特殊なヒューズもしくは簡単
な金属相互接続が切られる。絶縁体表面のヒューズ周り
に特殊なウィンドを開口して“ブラストエリア”を設け
破片除去を行わなければならない。破損を避けるために
ヒューズと活性素子間にクリアランスが必要である。一
般的背景に対する読取専用メモリのレーザプログラミン
グは1980年12月9日付レッドファーン等の米国特
許第4,238,839号に記載されており、1990
年1月9日付ボードー等の米国特許第4,893,16
7号及び1990年4月17日付米国特許第4,916
,809号も参照されたい。本質的に、レーザ光線はア
ンチヒューズ素子を550℃よりも高いスポット温度に
加熱するものである。より重要なことは、プログラミン
グスポットがアンチヒューズ層と耐熱バリア層内のタン
グステン、チタンもしくはチタン−タングステン合金の
中の一つとの間で溶解反応を生じるのに充分な温度へ到
達しなければならないことである。ハンディ等が開示し
たアンチヒューズ素子は、前記したように、溶解反応が
熱だけに依存するのではなく、プログラミング電流が重
要な要素となるため、レーザによりプログラムすること
はできない。これとは対照的に、メモリセル10は電気
的にもレーザ等の光線でもプログラムすることができる
。本発明の溶解反応は主として熱に頼るものである。 900℃以上の局部温度を必要とする従来のレーザプロ
グラミングに較べ、本発明は500〜800℃のスポッ
ト温度しか必要とせずいかなる場合にも900℃を越え
ることはない。これにより、内部熱応力が深くなってパ
シベーションにクラックを生じることなく、パシベート
されたデバイスをプログラムすることができる。(本発
明のアンチヒューズプログラミング中の総体積変化は任
意の一方向において100Åよりも小さく、従って容易
に吸収される。)前記ボードー等の方法ではパシベーシ
ョン層を通る孔を焼成してアルミ上のTiW合金膜を含
む2つの導体を溶解する。
【0039】本発明は(前記アンチヒューズもしくは5
00℃よりも高温に加熱した時に化学反応を示して溶解
接続を生じる他の金属等の)プログラミング素子を局部
加熱することにより、エネルギビームによりプログラム
することのできるアンチヒューズ構造を提供するもので
ある。レーザプログラミングの場合、プログラミングは
頂部パシベーションの前もしくは後に実施することがで
きる。ウィンド開口は必要としない。波長、スポットサ
イズ及びエネルギ密度は、アンチヒューズ温度が550
℃よりも高温まで加熱されて耐熱金属/合金及びアモル
ファスプログラミング層間の溶解反応を、周囲の絶縁体
を実質的に破損することなく、トリガするように選定さ
れる。予め製造されたアンチヒューズ素子は、頂部パシ
ベーションの前もしくは後でデバイスがウェーハ形状で
ある間に、ダイ形状、無蓋パッケージ形状もしくはウィ
ンド蓋付パッケージ形状でプログラムすることができる
。
00℃よりも高温に加熱した時に化学反応を示して溶解
接続を生じる他の金属等の)プログラミング素子を局部
加熱することにより、エネルギビームによりプログラム
することのできるアンチヒューズ構造を提供するもので
ある。レーザプログラミングの場合、プログラミングは
頂部パシベーションの前もしくは後に実施することがで
きる。ウィンド開口は必要としない。波長、スポットサ
イズ及びエネルギ密度は、アンチヒューズ温度が550
℃よりも高温まで加熱されて耐熱金属/合金及びアモル
ファスプログラミング層間の溶解反応を、周囲の絶縁体
を実質的に破損することなく、トリガするように選定さ
れる。予め製造されたアンチヒューズ素子は、頂部パシ
ベーションの前もしくは後でデバイスがウェーハ形状で
ある間に、ダイ形状、無蓋パッケージ形状もしくはウィ
ンド蓋付パッケージ形状でプログラムすることができる
。
【0040】図4は標準マスクドプログラマブルゲート
アレイ(MPGA)との直接ゲート−ゲート機能コンパ
チビリティを有する基本セルの実施例を示す。基本セル
は4個のMOSトランジスタM1〜M4、2本の電源線
Vcc及びGND、2つの入力A及びB、及び3つまで
の出力X、Y、Zを有している。(Xは1次出力、Yは
2次出力、Zは3次出力である。)16までのアンチヒ
ューズL1〜L16により、基本セルをさまざまな構成
にプログラムすることができる。出力Zは等価機能を生
じるいくつかのバリエーションを有し、L15もしくは
L16はハードワイヤ(直接短絡)することができ、あ
るいはL15及びL16をそれぞれ出力Zとトランジス
タM1の左側ドレーン間及び出力ZとトランジスタM4
の右側ドレーン間に配置することができる。表1に1個
の基本セルに対してさまざまなMPGA基本機能を実施
するのに必要な接続のリストを示す。表2は2個の基本
セルに適用される。これら全ての機能におけるMPGA
に対する直接1対1対応を示す。表記されていないが、
MPGAと同じ手段を有するのはEXCLUSIVE−
NOR、EXCLUSIVE−OR、PASSGATE
、LATCHES、及びFLIP−FLOPである。
アレイ(MPGA)との直接ゲート−ゲート機能コンパ
チビリティを有する基本セルの実施例を示す。基本セル
は4個のMOSトランジスタM1〜M4、2本の電源線
Vcc及びGND、2つの入力A及びB、及び3つまで
の出力X、Y、Zを有している。(Xは1次出力、Yは
2次出力、Zは3次出力である。)16までのアンチヒ
ューズL1〜L16により、基本セルをさまざまな構成
にプログラムすることができる。出力Zは等価機能を生
じるいくつかのバリエーションを有し、L15もしくは
L16はハードワイヤ(直接短絡)することができ、あ
るいはL15及びL16をそれぞれ出力Zとトランジス
タM1の左側ドレーン間及び出力ZとトランジスタM4
の右側ドレーン間に配置することができる。表1に1個
の基本セルに対してさまざまなMPGA基本機能を実施
するのに必要な接続のリストを示す。表2は2個の基本
セルに適用される。これら全ての機能におけるMPGA
に対する直接1対1対応を示す。表記されていないが、
MPGAと同じ手段を有するのはEXCLUSIVE−
NOR、EXCLUSIVE−OR、PASSGATE
、LATCHES、及びFLIP−FLOPである。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】図5は図4の基本セルの強化バージョンを
示す。それは基本セルプラス2個の付加トランジスタM
5、M6からなっている。(1個の基本セル及び3個の
付加トランジスタとすることもできる。)トランジスタ
によりセルプログラミング後のテスト中に、各基本セル
の出力(X、YもしくはZ)を観察することができる。 DSEL、Dx 及びDy の方向は反転することがで
きる。
示す。それは基本セルプラス2個の付加トランジスタM
5、M6からなっている。(1個の基本セル及び3個の
付加トランジスタとすることもできる。)トランジスタ
によりセルプログラミング後のテスト中に、各基本セル
の出力(X、YもしくはZ)を観察することができる。 DSEL、Dx 及びDy の方向は反転することがで
きる。
【0044】図6に2個の付加データ転送トランジスタ
M7、M8を有する図4の基本セルの別の実施例を示す
。(トランジスタはこれよりも多くても少くてもよい。 )トランジスタM7及びM8によりメモリ手段(単ポー
トRAM、二重ポートRAMもしくはROM)が可能と
なる。基本セルがメモリ素子として構成されていなけれ
ば、ワード線(WL)及びビット線(BL及び反転BL
)は正規相互接続トラックとして使用される。WL及び
BLの方向は逆にすることができる。テスト及びメモリ
トランジスタを基本セルと結合して他の有用な実施例を
形成することができる。
M7、M8を有する図4の基本セルの別の実施例を示す
。(トランジスタはこれよりも多くても少くてもよい。 )トランジスタM7及びM8によりメモリ手段(単ポー
トRAM、二重ポートRAMもしくはROM)が可能と
なる。基本セルがメモリ素子として構成されていなけれ
ば、ワード線(WL)及びビット線(BL及び反転BL
)は正規相互接続トラックとして使用される。WL及び
BLの方向は逆にすることができる。テスト及びメモリ
トランジスタを基本セルと結合して他の有用な実施例を
形成することができる。
【0045】図7は(例えば図4の)基本セルをレーザ
プログラミングとコンパチブルなアレイ構成とすること
ができる一方法を示す。(水平及び垂直方向は任意に指
定される。)対向ローは同じ水平トラックセットを共有
する入出力線を有し、ルーティングのアクセス性及び効
率が向上する。1次出力線xは(少くとも4行の基本セ
ルによりアクセス可能な)付近のローへ延在していて、
やはりルーティングアクセス性及び効率が向上する。水
平及び垂直方向のセグメント化されたオフセットトラッ
ク(図示せぬ)により利用率及びルーティング効率が向
上される。これらのセグメントは各ブレークポイントに
おいてアンチヒューズにより終端同志が接続される。並
列トラックのブレークポイントは基本セル寸法の倍数だ
けオフセットされる。予め製造されたレーザプログラマ
ブルアンチヒューズ素子を有する代表的なコンフィギュ
アブル/プログラマブルICにおいて、ウェーハは最初
に完全に処理される。ユーザはネットリスト、回路図も
しくは論理図入力により所望の機能/論理を指定する。 レーザプログラミングシステムは次に入力を所望機能を
実施するための1組の適切な相互接続へ変換する。次に
、相互接続ルーティングは接続すべき1組のアンチヒュ
ーズ位置へ変換され、レーザがXY位置へ駆動されてプ
ログラミングを行う。
プログラミングとコンパチブルなアレイ構成とすること
ができる一方法を示す。(水平及び垂直方向は任意に指
定される。)対向ローは同じ水平トラックセットを共有
する入出力線を有し、ルーティングのアクセス性及び効
率が向上する。1次出力線xは(少くとも4行の基本セ
ルによりアクセス可能な)付近のローへ延在していて、
やはりルーティングアクセス性及び効率が向上する。水
平及び垂直方向のセグメント化されたオフセットトラッ
ク(図示せぬ)により利用率及びルーティング効率が向
上される。これらのセグメントは各ブレークポイントに
おいてアンチヒューズにより終端同志が接続される。並
列トラックのブレークポイントは基本セル寸法の倍数だ
けオフセットされる。予め製造されたレーザプログラマ
ブルアンチヒューズ素子を有する代表的なコンフィギュ
アブル/プログラマブルICにおいて、ウェーハは最初
に完全に処理される。ユーザはネットリスト、回路図も
しくは論理図入力により所望の機能/論理を指定する。 レーザプログラミングシステムは次に入力を所望機能を
実施するための1組の適切な相互接続へ変換する。次に
、相互接続ルーティングは接続すべき1組のアンチヒュ
ーズ位置へ変換され、レーザがXY位置へ駆動されてプ
ログラミングを行う。
【0046】図8に図4の基本セルの別の実施例を示す
。さまざまな点で4個のMOSトランジスタM1〜M4
に接続されている入力(A−B)及び出力(C−H)は
(プログラマブルゲートアレイ上の物理的レイアウトに
おいて)転送線X、Y、Zに直角である。アンチヒュー
ズL1〜L16は複雑な論理結合が実現され、且つ転送
線及び入力を利用してより複雑な論理機能が得られるよ
うにプログラムすることができる。
。さまざまな点で4個のMOSトランジスタM1〜M4
に接続されている入力(A−B)及び出力(C−H)は
(プログラマブルゲートアレイ上の物理的レイアウトに
おいて)転送線X、Y、Zに直角である。アンチヒュー
ズL1〜L16は複雑な論理結合が実現され、且つ転送
線及び入力を利用してより複雑な論理機能が得られるよ
うにプログラムすることができる。
【0047】好ましくは、前記アンチヒューズ素子は5
00℃よりも低温でチタン層間におよそ30〜400n
m厚のアンチヒューズ層を堆積させて製造した素子を含
み、前記アンチヒューズ層はストイチオメトリックもし
くはオフストイチオメトリックアモルファスベース絶縁
材層を有し、素子は電気もしくはエネルギビーム手段に
より500℃を越えて前記アンチヒューズ層を加熱する
とチタン及び二酸化ケイ素層間に化学還元反応が生じて
TiO、Ti2 O3、Ti3 O5 及び/もしくは
TiO2 よりも多量のTi5 Si3 、TiSi及
び/もしくはTiSi2 が得られ、前記チタン層間に
導電性化合物が生じてそれが実質的に短絡回路を構成す
るようにされる。
00℃よりも低温でチタン層間におよそ30〜400n
m厚のアンチヒューズ層を堆積させて製造した素子を含
み、前記アンチヒューズ層はストイチオメトリックもし
くはオフストイチオメトリックアモルファスベース絶縁
材層を有し、素子は電気もしくはエネルギビーム手段に
より500℃を越えて前記アンチヒューズ層を加熱する
とチタン及び二酸化ケイ素層間に化学還元反応が生じて
TiO、Ti2 O3、Ti3 O5 及び/もしくは
TiO2 よりも多量のTi5 Si3 、TiSi及
び/もしくはTiSi2 が得られ、前記チタン層間に
導電性化合物が生じてそれが実質的に短絡回路を構成す
るようにされる。
【0048】本発明を実施例について説明してきたが、
開示は制約的意味に解釈されるべきものではない。同業
者ならば前記開示を読めばさまざまな変更や修正が明白
になるものと思われる。従って、特許請求の範囲には本
発明の真の精神及び範囲に入る全ての変更及び修正が含
まれるものとする。
開示は制約的意味に解釈されるべきものではない。同業
者ならば前記開示を読めばさまざまな変更や修正が明白
になるものと思われる。従って、特許請求の範囲には本
発明の真の精神及び範囲に入る全ての変更及び修正が含
まれるものとする。
【図1】選定トランジスタを付随する基本的アンチヒュ
ーズセルの略図。
ーズセルの略図。
【図2】本発明のアンチヒューズメモリセルの断面図。
【図3】酸素、シリコン、及びチタン間の反応の相図。
【図4】レーザプログラマブルゲートアレイ基本セルの
回路図。
回路図。
【図5】テストトランジスタを付随する図4のレーザプ
ログラマブルゲートアレイ基本セルの回路図。
ログラマブルゲートアレイ基本セルの回路図。
【図6】メモリトランジスタを付随する図4のレーザプ
ログラマブルゲートアレイ基本セルの回路図。
ログラマブルゲートアレイ基本セルの回路図。
【図7】レーザプログラマブルゲートアレイアーキテク
チュアの回路図。
チュアの回路図。
【図8】別のレーザプログラマブルゲートアレイ基本セ
ルの回路図。
ルの回路図。
10 アンチヒューズメモリセル
12 アンチヒューズ素子
14 リードトランジスタ
16 プログラム/リードプロダクトターム信号線1
8 入力ターム信号線 20 デバイス 22 絶縁体 24 第1の金属層 26 金属シリサイド層 28 コンタクトホール 30 アンチヒューズ層 32 第2の金属シリサイド層 34 第2の金属層 M1〜M4 MOSトランジスタ A,B 入力 X,Y,Z 出力 L1〜L16 アンチヒューズ M5,M6 付加トランジスタ M7,M8 トランジスタ WL ワード線 BL ビット線 反転BL ビット線 C,C,E,F,G,H 出力
8 入力ターム信号線 20 デバイス 22 絶縁体 24 第1の金属層 26 金属シリサイド層 28 コンタクトホール 30 アンチヒューズ層 32 第2の金属シリサイド層 34 第2の金属層 M1〜M4 MOSトランジスタ A,B 入力 X,Y,Z 出力 L1〜L16 アンチヒューズ M5,M6 付加トランジスタ M7,M8 トランジスタ WL ワード線 BL ビット線 反転BL ビット線 C,C,E,F,G,H 出力
Claims (22)
- 【請求項1】 コンタクト開孔が作られる前の点まで
従来の製法を使用してアンチヒューズ半導体デバイスを
製造する方法において、該製造方法は次の工程、すなわ
ち、チタンもしくは他の耐熱金属もしくは金属ケイ化物
の第1の層を堆積且つパターン化し、絶縁体を堆積し、
ビアコンタクト開口を介して金属をエッチングし、アモ
ルファスシリコンベース絶縁体層を含むアンチヒューズ
層を500℃よりも低温でおよそ30〜400nmだけ
堆積し、前記アンチヒューズ層をマスキング及びエッチ
ングし、第2の耐熱金属もしくは金属ケイ化物層を堆積
する、工程を含むアンチヒューズ半導体デバイス製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載の製造方法において、堆
積される前記アンチヒューズ層は窒化ケイ素(SiNx
、但し0<x<1.4)、酸化ケイ素(SiOx 、
但し0<x≦2)もしくはシリコンオキシナイトライド
(SiOx Ny 、但し0<x<2<2且つ0<y<
1.4)のストイチオメトリックもしくはオフストイチ
オメトリックアモルファス層を含む、アンチヒューズ半
導体デバイス製造方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の製造方法において、前
記アンチヒューズ層の堆積及び組成は電気もしくはエネ
ルギビーム手段により500℃を越えて前記アンチヒュ
ーズ層を加熱すると耐熱金属もしくは金属ケイ化物とシ
リコンベース層間に化学還元反応が生じて非導電材より
も多量の導電材が得られ、前記耐熱金属もしくは金属ケ
イ化物層間に短絡回路を構成する導電性化合物が生じる
ようにした、アンチヒューズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項4】 請求項1記載の製造方法において、第
1及び/もしくは第2の耐熱金属もしくは金属ケイ化物
層の堆積は、チタン、チタン−タングステン、タンタル
、もしくはチタン、チタン−タングステンもしくはタン
タルの組合せの堆積を含む、アンチヒューズ半導体デバ
イス製造方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法において、さらに
、前記第1の耐熱金属もしくは金属ケイ化物層を堆積す
る前に第1の金属層を堆積する工程を含む、アンチヒュ
ーズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の製造方法において、さ
らに、前記第1の耐熱金属もしくは金属ケイ化物層を堆
積する前に第1の金属層を堆積し、第1のチタンもしく
は他の耐熱金属もしくは金属ケイ化物層を堆積した後で
前記第1の金属をマスキング及びエッチングする工程を
含む、アンチヒューズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項7】 請求項1記載の製造方法において、前
記第1の耐熱金属もしくは金属ケイ化物層は50nmよ
りも厚く堆積される、アンチヒューズ半導体デバイス製
造方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の製造方法において、さ
らに、絶縁体の堆積後に所要の平坦化層を堆積する工程
を含む、アンチヒューズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項9】 請求項1記載の製造方法において、シ
リコンベース絶縁体層の堆積は前記絶縁体層内の過剰シ
リコンがおよそ0〜98%の範囲であるように行われる
、アンチヒューズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項10】 請求項1記載の製造方法において、
前記第2のチタン、もしくは他の耐熱金属もしくは金属
ケイ化物層は50nmよりも厚く堆積される、アンチヒ
ューズ半導体デバイス製造方法。 - 【請求項11】 請求項1記載の製造方法において、
さらに、前記第2のチタンもしくは他の耐熱金属もしく
は金属ケイ化物層の堆積後に、第2の金属層を堆積し、
その後従来の工程により前記第2の金属層をマスキング
及びエッチングする工程を含む、アンチヒューズ半導体
デバイス製造方法。 - 【請求項12】 請求項11記載の製造方法において
、さらに、前記第2の金属層と第3の金属層間にアンチ
ヒューズ層を堆積する工程を含む、アンチヒューズ半導
体デバイス製造方法。 - 【請求項13】 コンタクト開孔を作る点まで従来の
製造方法を使用した後アンチヒューズ半導体デバイスを
製造する方法において、該製造方法は次の工程、すなわ
ち、第1のチタン層を50nmよりも厚く堆積し、絶縁
体を堆積し、コンタクト開口を介して金属エッチングし
、アモルファスシリコンベース絶縁体層を含むアンチヒ
ューズ層を500℃よりも低温でおよそ30〜400n
mだけ堆積し、前記アンチヒューズ層をマスキング及び
エッチングし、第2のチタン層を50nmよりも厚く堆
積する、工程を含むアンチヒューズ半導体デバイス製造
方法。 - 【請求項14】 ゲートアレイデバイスにおいて、該
デバイスは複数個のMOSトランジスタと、複数の電源
線と、複数の入出力線と、MOSトランジスタ、入出力
線及び電源線に接続配置された複数のアンチヒューズ素
子を含み、選定アンチヒューズ素子をプログラミングす
ることによりMOSトランジスタは入力線と出力線間に
論理機能を生じるように構成することができ、前記論理
機能はNOR、NAND、NOT、パスゲート、及びN
OR、NAND、NOT及びパスゲートの一部もしくは
組合せを含む、ゲートアレイデバイス。 - 【請求項15】 請求項14記載のデバイスにおいて
、アンチヒューズ素子は500℃よりも低温においてチ
タン層間におよそ30〜400nm厚さのアンチヒュー
ズ層を堆積して製造された素子を含み、前記アンチヒュ
ーズ層はストイチオメトリックもしくはオフストイチオ
メトリックアモルファスシリコンベース絶縁体層を有し
、電気もしくはエネルギビーム手段により前記アンチヒ
ューズ層を500℃を越えて加熱するとチタン及び二酸
化ケイ素層間に化学還元反応が生じてTiO、Ti2
O3 、Ti3 O5 及び/もしくはTiO2 より
も多量のTi5 Si3 、TiSi及び/もしくはT
iSi2 が得られ、前記チタン層間に実質的に短絡回
路を構成する導電性化合物が生じるようにした、ゲート
アレイデバイス。 - 【請求項16】 請求項14記載のデバイスにおいて
、さらに、少くとも1本の出力線を観察してデバイスの
テストを強化できるようにする少くとも1個のトランジ
スタを具備する、ゲートアレイデバイス。 - 【請求項17】 請求項14記載のデバイスにおいて
、さらに、双安定ラッチとして交差結合する時にMOS
トランジスタによりメモリセルを実施することができる
少くとも1個のデータ転送トランジスタを具備し、デー
タ転送トランジスタはワード線により制御される共通ゲ
ート及びデータ転送トランジスタのドレーン及びソース
をさまざまな方法で入出力線、ビット線及びワード線へ
接続することができるアンチヒューズ素子を有している
、ゲートアレイデバイス。 - 【請求項18】 ゲートアレイデバイスにおいて、該
デバイスは、複数個のMOSトランジスタと、複数の電
源線と、複数の第1の入出力線と、第1のMOSトラン
ジスタと第1の入出力線と電源線に接続配置された複数
の第1のアンチヒューズ素子であって選定された第1の
アンチヒューズ素子をプログラミングすることにより第
1のMOSトランジスタは入出力線間に論理機能を生じ
るように構造することができ前記論理機能はNOR、N
AND、NOT、パスゲート及びNOR、NAND、N
OT及びパスゲートの一部もしくは組合せを含む複数の
第1のアンチヒューズ素子と、複数の第2のMOSトラ
ンジスタと、複数の第2の入出力線と、第2のMOSト
ランジスタと第2の入出力線と電源線に接続配置された
複数の第2のアンチヒューズ素子であって選定された第
1のアンチヒューズ素子をプログラミングすることによ
り第1のMOSトランジスタは入出力線間に論理機能を
生じるように構成することができ、前記論理機能はNO
R、NAND、NOT、パスゲート及びNOR、NAN
D、NOT、パスゲートの一部もしくは組合せからなる
複数の第2のアンチヒューズ素子と、前記複数の第1及
び第2のMOSトランジスタ及び入出力線を相互接続し
て複雑な論理の組合せ及び広範な論理機能を構成できる
ようにする手段、を具備するゲートアレイデバイス。 - 【請求項19】 ゲートアレイデバイスにおいて、該
デバイスは、第1及び第2のMOSトランジスタはP−
チャネルであり第3及び第4のMOSトランジスタはn
−チャネルである第1〜第4のMOSトランジスタであ
って第1及び第3のMOSトランジスタのゲート電極は
第1の入力線と共通とされ第2及び第4のMOSトラン
ジスタのゲート電極は第2の入力線と共通とされ、第1
及び第2のMOSトランジスタは第2のMOSトランジ
スタのソース及び第1の出力線に接続された第1のMO
Sトランジスタのドレーンを有し、第3及び第4のMO
Sトランジスタは第4のMOSトランジスタのソース及
び第2の出力線に接続された第3のMOSトランジスタ
のドレーンを有し、第3の出力線が第1のMOSトラン
ジスタのソースと接続され、第4の出力線が第2のMO
Sトランジスタのドレーンに接続され、第5の出力線が
第3のMOSトランジスタのソースに接続され、第6の
出力線が第4のMOSトランジスタのドレーンに接続さ
れている第1〜第4のMOSトランジスタと、前記第1
及び第2の入力線及び第1〜第6の出力線に直角な複数
の転送及び電力線と、選定されたアンチヒューズ素子を
プログラミングすることにより転送線と、電源線と、第
1及び第2の入力線と、第1〜第6の出力線間にさまざ
まな組合せの接続を独立に確立することができる複数の
アンチヒューズ素子を含む、ゲートアレイデバイス。 - 【請求項20】 請求項19記載のデバイスにおいて
、選定アンチヒューズ素子のプログラミングはMOSト
ランジスタが入出力線間に論理機能を生じるように構成
することができ、前記論理機能はNOR、NAND、N
OT、パスゲート及びNOR、NAND、NOT及びパ
スゲートの一部もしくは組合せを含むようにした、ゲー
トアレイデバイス。 - 【請求項21】 請求項19記載のデバイスにおいて
、アンチヒューズ素子は500℃よりも低温においてチ
タン層間におよそ30〜400nm厚のアンチヒューズ
層を堆積して製造され、前記アンチヒューズ層はストイ
チオメトリックもしくはオフストイチオメトリックアモ
ルファス酸化ケイ素層を有し、電気もしくはエネルギビ
ーム手段により前記アンチヒューズ層を500℃を越え
て加熱することによりチタン及び二酸化ケイ素層間に化
学還元反応が生じてTiO、Ti2 O3 、Ti3
O5 及び/もしくはTiO2 よりも多量のTi5
Si3 、TiSi及び/もしくはTiSi2 が得ら
れ、前記チタン層間に実質的に短絡回路を構成する導電
性化合物が生じるようにした、ゲートアレイデバイス。 - 【請求項22】 アンチヒューズ構造を有する改良型
プログラマブル集積回路において、500℃よりも低温
においてチタン層間におよそ30〜400nm厚のアン
チヒューズ層を堆積することにより製造された複数個の
アンチヒューズ素子を含み、前記アンチヒューズ層はア
モルファスシリコンベース絶縁体層を有し、電気もしく
はエネルギビーム手段により前記アンチヒューズ層を5
00℃を越えて加熱することによりチタン及び二酸化ケ
イ素層間に化学還元反応が生じてTiO、Ti2 O3
、Ti3 O5 及び/もしくはTiO2 よりも多
量のTi5 Si3 、TiSi及び/もしくはTiS
i2 が得られ、前記チタン層間に実質的に短絡回路を
構成する導電性化合物が生じるようにした、ゲートアレ
イデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US644231 | 1991-01-22 | ||
| US07/644,231 US5166556A (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Programmable antifuse structure, process, logic cell and architecture for programmable integrated circuits |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315468A true JPH04315468A (ja) | 1992-11-06 |
Family
ID=24584011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008944A Pending JPH04315468A (ja) | 1991-01-22 | 1992-01-22 | アンチヒューズ半導体デバイスの製造方法及びゲートアレイデバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5166556A (ja) |
| EP (1) | EP0501120A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04315468A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995017009A1 (en) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | Tadahiro Ohmi | Semiconductor device |
| WO1995017008A1 (en) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | Tadahiro Ohmi | Semiconductor device |
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