JPH09116108A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPH09116108A JPH09116108A JP7272195A JP27219595A JPH09116108A JP H09116108 A JPH09116108 A JP H09116108A JP 7272195 A JP7272195 A JP 7272195A JP 27219595 A JP27219595 A JP 27219595A JP H09116108 A JPH09116108 A JP H09116108A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】初期状態では抵抗値が高く其の値を低くするこ
とによって情報を記憶するアンチフューズ形記憶装置
の、使い易く、しかも信頼性の高いものを提供すること
を課題とする。 【解決手段】アンチフューズ形記憶装置の端部に、内部
回路に接続される1対の読み出し用のコンタクト領域を
設けると共に、この記憶装置の端部に、読み出し用コン
タクト領域の少なくとも一方よりも内側に、新たなコン
タクト領域を設け、また、書き込み電極を、読み出し用
コンタクト領域または上記新たなコンタクト領域に接続
し、更に、新たなコンタクト領域から記憶装置の内部
に、アルミニウム溶出領域を生じさせる構成とした。
とによって情報を記憶するアンチフューズ形記憶装置
の、使い易く、しかも信頼性の高いものを提供すること
を課題とする。 【解決手段】アンチフューズ形記憶装置の端部に、内部
回路に接続される1対の読み出し用のコンタクト領域を
設けると共に、この記憶装置の端部に、読み出し用コン
タクト領域の少なくとも一方よりも内側に、新たなコン
タクト領域を設け、また、書き込み電極を、読み出し用
コンタクト領域または上記新たなコンタクト領域に接続
し、更に、新たなコンタクト領域から記憶装置の内部
に、アルミニウム溶出領域を生じさせる構成とした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、初期状態では抵抗
値が高く、その値を低くすることによって情報を記憶す
る、所謂アンチフューズ方式の半導体記憶装置に関す
る。
値が高く、その値を低くすることによって情報を記憶す
る、所謂アンチフューズ方式の半導体記憶装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】いわゆるアンチフューズ方式の半導体記
憶装置としては、たとえば特開昭57−3292号公報
に開示された図8に示すようなものがある。以下、図8
によってアンチフューズ形半導体記憶装置の従来例の構
造や動作について説明する。アンチフューズ形記憶装置
は、半導体基板1の主面上に絶縁膜2を介して形成され
たn形領域4とp形領域5よりなるダイオード9により
構成される。ダイオード9のカソードはn+形領域3に
接続され、ダイオード9のアノードはp+形領域6に接
続されている。そしてn+形領域3はコンタクト領域7
を介して第1の端子10と内部回路(図示せず)に接続
され、p+領域6はコンタクト領域8を介して、第2の
端子11と内部回路に接続されている。このアンチフュ
ーズ形記憶装置では、初期状態においては、ダイオード
9の逆方向特性は高抵抗状態となっている。すなわち、
オフ状態になっている。次いでダイオード9に、端子1
0及び11から、ダイオード9の降伏電圧より大きい逆
バイアス電圧を印加する。この逆バイアス電圧が充分大
きければ、ダイオード9は熱破壊される。そのためダイ
オード9の逆方向特性は低抵抗状態となる。すなわち、
オン状態になる。これで此のアンチフューズ形記憶装置
に情報が記憶されたことになる。すなわち、此のアンチ
フューズ形記憶装置のダイオード9の逆方向特性の変
化、いわゆるオフ抵抗(オフ状態の抵抗)とオン抵抗
(オン状態の抵抗)の差を内部回路に検知させることに
よって、情報を記憶させる。
憶装置としては、たとえば特開昭57−3292号公報
に開示された図8に示すようなものがある。以下、図8
によってアンチフューズ形半導体記憶装置の従来例の構
造や動作について説明する。アンチフューズ形記憶装置
は、半導体基板1の主面上に絶縁膜2を介して形成され
たn形領域4とp形領域5よりなるダイオード9により
構成される。ダイオード9のカソードはn+形領域3に
接続され、ダイオード9のアノードはp+形領域6に接
続されている。そしてn+形領域3はコンタクト領域7
を介して第1の端子10と内部回路(図示せず)に接続
され、p+領域6はコンタクト領域8を介して、第2の
端子11と内部回路に接続されている。このアンチフュ
ーズ形記憶装置では、初期状態においては、ダイオード
9の逆方向特性は高抵抗状態となっている。すなわち、
オフ状態になっている。次いでダイオード9に、端子1
0及び11から、ダイオード9の降伏電圧より大きい逆
バイアス電圧を印加する。この逆バイアス電圧が充分大
きければ、ダイオード9は熱破壊される。そのためダイ
オード9の逆方向特性は低抵抗状態となる。すなわち、
オン状態になる。これで此のアンチフューズ形記憶装置
に情報が記憶されたことになる。すなわち、此のアンチ
フューズ形記憶装置のダイオード9の逆方向特性の変
化、いわゆるオフ抵抗(オフ状態の抵抗)とオン抵抗
(オン状態の抵抗)の差を内部回路に検知させることに
よって、情報を記憶させる。
【0003】しかし、上記のような従来のアンチフュー
ズ形記憶装置には下記のような問題点があった。まず、
ダイオード9のpn接合を単純に熱破壊するだけなら
ば、pn接合部分の局所的な欠陥が生じた部分だけが破
壊する。よってオン抵抗は充分に小さくならない。この
場合はディジタル的な使用はできても、高精度トリミン
グのようなアナログ的な使用には不適である。次いで、
ダイオード9に、電圧とエネルギーともに充分に高い逆
バイアス電圧を印加してpn接合が溶融するまで破壊す
ると以下の現象が起きる。ダイオード9に印加した逆バ
イアス電圧の印加時間を1msとしても、シリコンの熱
伝導率により熱の拡散長は約200μmになる。よって
ダイオード9のpn接合とコンタクト領域7または8と
の間隔が通常の大きさ(1μm程度〜数十μm)なら
ば、pn接合で生じた熱はコンタクト領域7と8に達す
る。この結果、コンタクト領域7と8の温度が上昇し
て、約450℃になると、アルミニウム配線とシリコン
の間で共晶反応が生じて、図9に示すように、アルミニ
ウムの溶出領域13がダイオード9のpn接合を股ぐよ
うにして形成される。このアルミニウムの溶出領域13
の存在によって、オン抵抗は充分に小さくなり、ディジ
タル的のみならず、アナログ的な使用もできるようにな
るが、一方、以下に述べる新たな問題点が生じる。即
ち、アルミニウムの溶出領域13が形成される際に、コ
ンタクト7とn+形領域3の界面およびコンタクト8と
p+形領域6の界面にボイドや欠陥の発生またはシリコ
ンの析出が生じることがある。このため、たとえ書き込
み直後のオン抵抗は小さくても、通常の使用環境での熱
ストレスなどによる経時劣化によってオン抵抗が増加し
てしまう可能性がある。つまり信頼性が高くない。さら
に、上記のボイドや欠陥の発生またはシリコンの析出が
顕著であるならば、ダイオード9の破壊直後において
も、オン抵抗が充分に小さくならない可能性がある。
ズ形記憶装置には下記のような問題点があった。まず、
ダイオード9のpn接合を単純に熱破壊するだけなら
ば、pn接合部分の局所的な欠陥が生じた部分だけが破
壊する。よってオン抵抗は充分に小さくならない。この
場合はディジタル的な使用はできても、高精度トリミン
グのようなアナログ的な使用には不適である。次いで、
ダイオード9に、電圧とエネルギーともに充分に高い逆
バイアス電圧を印加してpn接合が溶融するまで破壊す
ると以下の現象が起きる。ダイオード9に印加した逆バ
イアス電圧の印加時間を1msとしても、シリコンの熱
伝導率により熱の拡散長は約200μmになる。よって
ダイオード9のpn接合とコンタクト領域7または8と
の間隔が通常の大きさ(1μm程度〜数十μm)なら
ば、pn接合で生じた熱はコンタクト領域7と8に達す
る。この結果、コンタクト領域7と8の温度が上昇し
て、約450℃になると、アルミニウム配線とシリコン
の間で共晶反応が生じて、図9に示すように、アルミニ
ウムの溶出領域13がダイオード9のpn接合を股ぐよ
うにして形成される。このアルミニウムの溶出領域13
の存在によって、オン抵抗は充分に小さくなり、ディジ
タル的のみならず、アナログ的な使用もできるようにな
るが、一方、以下に述べる新たな問題点が生じる。即
ち、アルミニウムの溶出領域13が形成される際に、コ
ンタクト7とn+形領域3の界面およびコンタクト8と
p+形領域6の界面にボイドや欠陥の発生またはシリコ
ンの析出が生じることがある。このため、たとえ書き込
み直後のオン抵抗は小さくても、通常の使用環境での熱
ストレスなどによる経時劣化によってオン抵抗が増加し
てしまう可能性がある。つまり信頼性が高くない。さら
に、上記のボイドや欠陥の発生またはシリコンの析出が
顕著であるならば、ダイオード9の破壊直後において
も、オン抵抗が充分に小さくならない可能性がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のアン
チフューズ形記憶装置の上記のような種々の問題点を解
消した、ディジタル的にもアナログ的にも使用でき、使
い易く、信頼性が高く、寿命も長い、アンチフューズ形
記憶装置を提供することを課題とする。
チフューズ形記憶装置の上記のような種々の問題点を解
消した、ディジタル的にもアナログ的にも使用でき、使
い易く、信頼性が高く、寿命も長い、アンチフューズ形
記憶装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、半導体基板の主面に、または絶縁
物領域を介して半導体基板の主面に、初期状態では抵抗
値が高く、その値を低くすることによって情報を記憶す
る、所謂アンチフューズ形記憶装置を形成し、このアン
チフューズ形記憶装置の一端の側の端部主面に、第1の
配線が接続される第1のコンタクト領域を形成し、ま
た、アンチフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面
に、第2の配線が接続される第2のコンタクト領域を形
成し、且つ、上記アンチフューズ形記憶装置の一端の側
の端部主面に上記第1のコンタクト領域よりも内側に第
3の配線が接続される第3のコンタクト領域を形成し、
また、アンチフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面
に、上記第2のコンタクト領域よりも内側に第4の配線
が接続される第4のコンタクト領域を形成することにし
た。第1と第2のコンタクト領域を内部回路に接続し、
第3と第4のコンタクト領域を書き込み電極に接続する
か、または、第1と第2のコンタクト領域を内部回路と
書き込み電極に接続し、第3と第4の電極を電気的に開
放にする。
に本発明においては、半導体基板の主面に、または絶縁
物領域を介して半導体基板の主面に、初期状態では抵抗
値が高く、その値を低くすることによって情報を記憶す
る、所謂アンチフューズ形記憶装置を形成し、このアン
チフューズ形記憶装置の一端の側の端部主面に、第1の
配線が接続される第1のコンタクト領域を形成し、ま
た、アンチフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面
に、第2の配線が接続される第2のコンタクト領域を形
成し、且つ、上記アンチフューズ形記憶装置の一端の側
の端部主面に上記第1のコンタクト領域よりも内側に第
3の配線が接続される第3のコンタクト領域を形成し、
また、アンチフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面
に、上記第2のコンタクト領域よりも内側に第4の配線
が接続される第4のコンタクト領域を形成することにし
た。第1と第2のコンタクト領域を内部回路に接続し、
第3と第4のコンタクト領域を書き込み電極に接続する
か、または、第1と第2のコンタクト領域を内部回路と
書き込み電極に接続し、第3と第4の電極を電気的に開
放にする。
【0006】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施の形態を図
1によって説明する。図1(a)は第1の実施の形態の
断面構造を示す図で、図1(b)は第1の実施の形態の
平面構造を示す図である。半導体基板100主面上に、
絶縁物領域101を介して、n形領域103とp形領域
104を形成してダイオード120を構成する。n形領
域103の端部に接してn+領域102を形成するとと
もに、p形領域104の端部に接してp+形領域105
を形成する。そしてn+形領域102主面に、コンタク
ト領域106を形成して第1のアルミニウム配線110
を接続する。一方、p+形領域105主面に、コンタク
ト領域109を形成して第2のアルミニウム配線111
を接続する。また、n+形領域102の主面に、コンタ
クト領域106よりもダイオード120のpn接合に近
い個所に、コンタクト領域107を形成して、第3のア
ルミニウム配線113を接続する。さらに、p+形領域
105の主面に、コンタクト領域109よりもダイオー
ド120のpn接合に近い個所に、コンタクト領域10
8を形成して、第4のアルミニウム配線114を接続す
る。第1のアルミニウム配線110を第1の書き込み電
極(図示せず)に接続するとともに、第2のアルミニウ
ム配線111を第2の書き込み電極(図示せず)に接続
する。さらに、第1のアルミニウム配線110と第2の
アルミニウム配線111を共に内部回路(図示せず)に
も接続する。
1によって説明する。図1(a)は第1の実施の形態の
断面構造を示す図で、図1(b)は第1の実施の形態の
平面構造を示す図である。半導体基板100主面上に、
絶縁物領域101を介して、n形領域103とp形領域
104を形成してダイオード120を構成する。n形領
域103の端部に接してn+領域102を形成するとと
もに、p形領域104の端部に接してp+形領域105
を形成する。そしてn+形領域102主面に、コンタク
ト領域106を形成して第1のアルミニウム配線110
を接続する。一方、p+形領域105主面に、コンタク
ト領域109を形成して第2のアルミニウム配線111
を接続する。また、n+形領域102の主面に、コンタ
クト領域106よりもダイオード120のpn接合に近
い個所に、コンタクト領域107を形成して、第3のア
ルミニウム配線113を接続する。さらに、p+形領域
105の主面に、コンタクト領域109よりもダイオー
ド120のpn接合に近い個所に、コンタクト領域10
8を形成して、第4のアルミニウム配線114を接続す
る。第1のアルミニウム配線110を第1の書き込み電
極(図示せず)に接続するとともに、第2のアルミニウ
ム配線111を第2の書き込み電極(図示せず)に接続
する。さらに、第1のアルミニウム配線110と第2の
アルミニウム配線111を共に内部回路(図示せず)に
も接続する。
【0007】次に、この実施の形態の作用を図2によっ
て説明する。初期状態では、ダイオード120の逆方向
特性により、オフ抵抗は高い。ついで、第2の書き込み
電極を基準にして、第1の書き込み電極にダイオード1
20の降伏電圧以上の正電圧を印加して、書き込みを行
うと、ダイオード120が降伏して発熱する。ここで正
電圧の印加時間を1msとしても、シリコンの熱伝導率
により熱の拡散長は約200μmになる。コンタクト領
域107と108は、ダイオード120の近傍(1μm
程度〜数十μm)に形成されているので、ダイオード1
20の発熱により、コンタクト107と108の温度は
速やかに、そして充分に上昇する。やがてコンタクト1
07と108の温度が約450℃を超えると、アルミニ
ウムとシリコンの共晶反応が生じ、ダイオード120の
pn接合部分に、アルミニウムの溶出領域150が形成
される。こうして、此の第1の実施の形態では、第1
に、アルミニウムの溶出領域150のために、オン抵抗
が充分に小さくなる。
て説明する。初期状態では、ダイオード120の逆方向
特性により、オフ抵抗は高い。ついで、第2の書き込み
電極を基準にして、第1の書き込み電極にダイオード1
20の降伏電圧以上の正電圧を印加して、書き込みを行
うと、ダイオード120が降伏して発熱する。ここで正
電圧の印加時間を1msとしても、シリコンの熱伝導率
により熱の拡散長は約200μmになる。コンタクト領
域107と108は、ダイオード120の近傍(1μm
程度〜数十μm)に形成されているので、ダイオード1
20の発熱により、コンタクト107と108の温度は
速やかに、そして充分に上昇する。やがてコンタクト1
07と108の温度が約450℃を超えると、アルミニ
ウムとシリコンの共晶反応が生じ、ダイオード120の
pn接合部分に、アルミニウムの溶出領域150が形成
される。こうして、此の第1の実施の形態では、第1
に、アルミニウムの溶出領域150のために、オン抵抗
が充分に小さくなる。
【0008】第2に、コンタクト領域107と108
は、情報の読み出しに関係しない。このため、コンタク
ト領域107とn+形領域102の界面、およびコンタ
クト領域108とp+形領域105の界面に、ボイドや
欠陥、またはシリコンの析出が生じても、オン抵抗が増
加することはなく、また経時劣化で変化することもな
い。
は、情報の読み出しに関係しない。このため、コンタク
ト領域107とn+形領域102の界面、およびコンタ
クト領域108とp+形領域105の界面に、ボイドや
欠陥、またはシリコンの析出が生じても、オン抵抗が増
加することはなく、また経時劣化で変化することもな
い。
【0009】第3に、上記第2で述べた効果により、コ
ンタクト領域107と108をpn接合の直近に形成す
ることが可能なため、アルミニウムの溶出領域150が
pn接合内部に広がる。このため、オン抵抗がより一層
小さくなる。第4に、ダイオード120で生じた熱は、
コンタクト領域107または108を経て、アルミニウ
ム配線113または114に吸収されてから、周囲に放
熱される。このためコンタクト領域106と109部分
の温度上昇は抑えられる。よって、コンタクト領域10
6と109部分にはボイドや欠陥などが生じることはな
い。よってオン抵抗の増加や経時劣化はない。
ンタクト領域107と108をpn接合の直近に形成す
ることが可能なため、アルミニウムの溶出領域150が
pn接合内部に広がる。このため、オン抵抗がより一層
小さくなる。第4に、ダイオード120で生じた熱は、
コンタクト領域107または108を経て、アルミニウ
ム配線113または114に吸収されてから、周囲に放
熱される。このためコンタクト領域106と109部分
の温度上昇は抑えられる。よって、コンタクト領域10
6と109部分にはボイドや欠陥などが生じることはな
い。よってオン抵抗の増加や経時劣化はない。
【0010】つぎに此の発明の第2の実施の形態を図3
によって説明する。図3は第2の実施の形態の平面構造
を示す図で、(第1の実施の形態の場合と同様な)コン
タクト領域107に第5のアルミニウム配線200を接
続するとともに、(第1の実施の形態の場合と同様な)
コンタクト領域108に第6のアルミニウム配線201
を接続する。そして第5のアルミニウム配線200を第
1の書き込み電極(図示せず)に接続し、第6のアルミ
ニウム配線201を第2の書き込み電極(図示せず)に
接続する。さらに、第1のアルミニウム配線110と第
2のアルミニウム配線111を、それぞれ、内部回路の
みに接続する。その他の構成は第1の実施の形態の場合
と同様である。
によって説明する。図3は第2の実施の形態の平面構造
を示す図で、(第1の実施の形態の場合と同様な)コン
タクト領域107に第5のアルミニウム配線200を接
続するとともに、(第1の実施の形態の場合と同様な)
コンタクト領域108に第6のアルミニウム配線201
を接続する。そして第5のアルミニウム配線200を第
1の書き込み電極(図示せず)に接続し、第6のアルミ
ニウム配線201を第2の書き込み電極(図示せず)に
接続する。さらに、第1のアルミニウム配線110と第
2のアルミニウム配線111を、それぞれ、内部回路の
みに接続する。その他の構成は第1の実施の形態の場合
と同様である。
【0011】次に第2の実施の形態の作用を説明する。
第1の実施の形態の場合と同様にオフ抵抗は高い。書き
込み動作も第1の実施の形態の場合と同様である。この
第2の実施の形態には、第1の実施の形態について述べ
た4つの効果に加えて、下記のような効果がある。
第1の実施の形態の場合と同様にオフ抵抗は高い。書き
込み動作も第1の実施の形態の場合と同様である。この
第2の実施の形態には、第1の実施の形態について述べ
た4つの効果に加えて、下記のような効果がある。
【0012】第1の効果を図4によって説明する。抵抗
202は、第1の書き込み電極からダイオード120の
pn接合までの抵抗である。抵抗203は、第2の書き
込み電極からダイオード120のpn接合までの抵抗で
ある。この第2の実施の形態では、pn接合の近傍のア
ルミニウム配線200と201に、書き込み用の電圧を
印加するので、抵抗202と203の値は、第1の実施
の形態の場合よりも小さい。したがって、抵抗202と
203で消費されるエネルギー、すなわちダイオード1
20以外の個所で消費されるエネルギーが小さくなる。
このため、書き込みに要する電圧および電流が小さくな
り、より一層容易に書き込める。
202は、第1の書き込み電極からダイオード120の
pn接合までの抵抗である。抵抗203は、第2の書き
込み電極からダイオード120のpn接合までの抵抗で
ある。この第2の実施の形態では、pn接合の近傍のア
ルミニウム配線200と201に、書き込み用の電圧を
印加するので、抵抗202と203の値は、第1の実施
の形態の場合よりも小さい。したがって、抵抗202と
203で消費されるエネルギー、すなわちダイオード1
20以外の個所で消費されるエネルギーが小さくなる。
このため、書き込みに要する電圧および電流が小さくな
り、より一層容易に書き込める。
【0013】第2の効果として、一般に、アルミニウム
の溶出領域は電流流路に生じ易く、かつ、電流が流れて
いると、さらに生じ易くなることが知られている。此の
実施の形態では、コンタクト領域107、108ともに
電流が流れているので、ダイオード120のpn接合部
分に、より効果的にアルミニウムの溶出領域が生じる。
このため、この第2の実施の形態では、オン抵抗がさら
に小さくなる。
の溶出領域は電流流路に生じ易く、かつ、電流が流れて
いると、さらに生じ易くなることが知られている。此の
実施の形態では、コンタクト領域107、108ともに
電流が流れているので、ダイオード120のpn接合部
分に、より効果的にアルミニウムの溶出領域が生じる。
このため、この第2の実施の形態では、オン抵抗がさら
に小さくなる。
【0014】つぎに此の発明の第3の実施の形態を図5
によって説明する。この図5は平面構造を示す図であ
る。第2の実施の形態の場合のp形領域104の端部に
図示の如くp+形領域301を設ける。p+形領域301
のp形領域104側の一端主面にコンタクト領域108
を介してアルミニウム配線201を接続する。一方で、
p+形領域301の他端側の幅を広くする。そして、こ
の部分に、複数のコンタクトで構成されるコンタクト領
域303を介して、アルミニウム配線111を接続す
る。またn形領域103端部に、n+形領域300を設
ける。n+形領域300のn形領域103側の一端主面
に、コンタクト領域107を介してアルミニウム配線2
00を接続する。一方、n+形領域300の他端側の幅
を広くする。そして、この部分に、複数のコンタクトで
構成されるコンタクト領域302を介して、アルミニウ
ム配線110を接続する、この点が第2の実施の形態と
異なる。その他の構成は第2の実施の形態の場合と同様
である。
によって説明する。この図5は平面構造を示す図であ
る。第2の実施の形態の場合のp形領域104の端部に
図示の如くp+形領域301を設ける。p+形領域301
のp形領域104側の一端主面にコンタクト領域108
を介してアルミニウム配線201を接続する。一方で、
p+形領域301の他端側の幅を広くする。そして、こ
の部分に、複数のコンタクトで構成されるコンタクト領
域303を介して、アルミニウム配線111を接続す
る。またn形領域103端部に、n+形領域300を設
ける。n+形領域300のn形領域103側の一端主面
に、コンタクト領域107を介してアルミニウム配線2
00を接続する。一方、n+形領域300の他端側の幅
を広くする。そして、この部分に、複数のコンタクトで
構成されるコンタクト領域302を介して、アルミニウ
ム配線110を接続する、この点が第2の実施の形態と
異なる。その他の構成は第2の実施の形態の場合と同様
である。
【0015】次いで第3の実施の形態の作用を説明す
る。この実施の形態では第2の実施の形態の場合と同様
な作用が行われるが、第2の実施の形態の場合について
述べた効果に加えて、以下のような効果がある。すなわ
ち、コンタクト領域302が複数のコンタクトで構成さ
れ、かつコンタクト領域302部分のn+形領域300
の幅が広いことによって、アルミニウム配線110から
ダイオード120までの抵抗が小さくなる。同様にし
て、アルミニウム配線111からダイオード120まで
の抵抗も小さくなる。つまり、書き込みの容易さを損な
うことなく、読み出し時のオン抵抗をさらに小さくでき
る。さらに、書き込み時のコンタクト領域107、10
8の電流密度は高いままなので、アルミニウム溶出領域
の形成が損なわれることはない。さらに、コンタクト領
域302、303上の配線の面積を、コンタクト領域1
07、108上の配線の面積より大きくすれば、コンタ
クト領域107、108が充分に熱くなっても、コンタ
クト領域302、303の温度上昇は抑えられる。例え
ば、前者の面積を後者の面積の10倍とすれば、前者の
温度上昇は後者の温度上昇の1/10となる。よって、
後者部分の温度がアルミニウムの溶出領域が形成される
450℃になっても、前者の温度は数十度程度であり、
コンタクト領域302、303の信頼性を損なうことは
ない。アルミニウムの単位体積当たりの熱容量(2.4
J/℃・cm3)はシリコンの単位体積当たりの熱容量
(1.7J/℃・cm3)より大きいので、アルミニウ
ム配線を加熱することにより、シリコン内部に温度勾配
が生じるためである。
る。この実施の形態では第2の実施の形態の場合と同様
な作用が行われるが、第2の実施の形態の場合について
述べた効果に加えて、以下のような効果がある。すなわ
ち、コンタクト領域302が複数のコンタクトで構成さ
れ、かつコンタクト領域302部分のn+形領域300
の幅が広いことによって、アルミニウム配線110から
ダイオード120までの抵抗が小さくなる。同様にし
て、アルミニウム配線111からダイオード120まで
の抵抗も小さくなる。つまり、書き込みの容易さを損な
うことなく、読み出し時のオン抵抗をさらに小さくでき
る。さらに、書き込み時のコンタクト領域107、10
8の電流密度は高いままなので、アルミニウム溶出領域
の形成が損なわれることはない。さらに、コンタクト領
域302、303上の配線の面積を、コンタクト領域1
07、108上の配線の面積より大きくすれば、コンタ
クト領域107、108が充分に熱くなっても、コンタ
クト領域302、303の温度上昇は抑えられる。例え
ば、前者の面積を後者の面積の10倍とすれば、前者の
温度上昇は後者の温度上昇の1/10となる。よって、
後者部分の温度がアルミニウムの溶出領域が形成される
450℃になっても、前者の温度は数十度程度であり、
コンタクト領域302、303の信頼性を損なうことは
ない。アルミニウムの単位体積当たりの熱容量(2.4
J/℃・cm3)はシリコンの単位体積当たりの熱容量
(1.7J/℃・cm3)より大きいので、アルミニウ
ム配線を加熱することにより、シリコン内部に温度勾配
が生じるためである。
【0016】なお、第1の実施の形態の場合でも、第3
の実施の形態の同様な構成にすれば、第1の実施の形態
について述べた効果に加えて、上記第3の実施の形態に
ついて述べた効果も生じる。
の実施の形態の同様な構成にすれば、第1の実施の形態
について述べた効果に加えて、上記第3の実施の形態に
ついて述べた効果も生じる。
【0017】つぎに第4の実施の形態について、図6に
よって説明する。図6は、その平面構造を示す図で、構
成は既に説明した第2の実施の形態の場合に似ている
が、コンタクト領域107とコンタクト領域108と
が、図6に描かれていいるように、1本の横線(水平方
向線)上に配置されていない点で、第2の実施の形態の
場合と異なっている。これ以外の点では、第2の実施の
形態の場合と同様である。
よって説明する。図6は、その平面構造を示す図で、構
成は既に説明した第2の実施の形態の場合に似ている
が、コンタクト領域107とコンタクト領域108と
が、図6に描かれていいるように、1本の横線(水平方
向線)上に配置されていない点で、第2の実施の形態の
場合と異なっている。これ以外の点では、第2の実施の
形態の場合と同様である。
【0018】図7は第4の実施の形態を採った場合の作
用を説明するための図である。前述したように、コンタ
クト領域107と108は、1本の横線上に配置されて
いないために、アルミニウム溶出領域401が、図7に
示すように、ダイオード120のpn接合を斜めに横切
ることになる。よってコンタクト領域106からコンタ
クト領域109に至るアルミニウム溶出領域401がp
n接合部分に存在する割合が、第2の実施の形態の場合
よりも多くなり、オン抵抗がより一層小さくなる。
用を説明するための図である。前述したように、コンタ
クト領域107と108は、1本の横線上に配置されて
いないために、アルミニウム溶出領域401が、図7に
示すように、ダイオード120のpn接合を斜めに横切
ることになる。よってコンタクト領域106からコンタ
クト領域109に至るアルミニウム溶出領域401がp
n接合部分に存在する割合が、第2の実施の形態の場合
よりも多くなり、オン抵抗がより一層小さくなる。
【0019】第1の実施の形態の場合においても上記第
4の実施の形態の場合と同様な構成にすれば、第1の実
施の形態の場合の効果に加えて、上記の第4の実施の形
態の場合と同様な効果が生ずる。
4の実施の形態の場合と同様な構成にすれば、第1の実
施の形態の場合の効果に加えて、上記の第4の実施の形
態の場合と同様な効果が生ずる。
【0020】なお、 (1):第1〜第4の実施の形態においては、半導体基
板100の主面上に、絶縁物領域101を介してアンチ
フューズ形記憶装置を形成した場合について説明した。
しかし、半導体基板100の主面上に、絶縁物領域を介
さずに、アンチフューズ形記憶装置を形成した場合に
も、同様な効果が得られる。
板100の主面上に、絶縁物領域101を介してアンチ
フューズ形記憶装置を形成した場合について説明した。
しかし、半導体基板100の主面上に、絶縁物領域を介
さずに、アンチフューズ形記憶装置を形成した場合に
も、同様な効果が得られる。
【0021】(2):第1〜第4の実施の形態および上
記(1)において、第1のコンタクト領域106および
第2のコンタクト領域109を、チタンシリサイドやタ
ングステンシリサイドなどのシリサイドで形成すれば、
第1のコンタクト領域106や第2のコンタクト領域1
09にアルミニウム溶出領域が生じることによって、信
頼性の低下やオン抵抗が経時的に高くなるなどの問題が
生じる可能性はますます少なくなる。
記(1)において、第1のコンタクト領域106および
第2のコンタクト領域109を、チタンシリサイドやタ
ングステンシリサイドなどのシリサイドで形成すれば、
第1のコンタクト領域106や第2のコンタクト領域1
09にアルミニウム溶出領域が生じることによって、信
頼性の低下やオン抵抗が経時的に高くなるなどの問題が
生じる可能性はますます少なくなる。
【0022】(3):第1〜第4の実施の形態および上
記(1)、(2)において、n形領域103の不純物濃
度が、オーミックコンタクトを実現できるほど高けれ
ば、コンタクト領域106、107を直接n形領域10
3に設けても効果は同じである。また、p形領域104
の不純物濃度がオーミックコンタクトを実現できるほど
高ければ、コンタクト領域108、109を直接p形領
域104に設けても効果は同じである。
記(1)、(2)において、n形領域103の不純物濃
度が、オーミックコンタクトを実現できるほど高けれ
ば、コンタクト領域106、107を直接n形領域10
3に設けても効果は同じである。また、p形領域104
の不純物濃度がオーミックコンタクトを実現できるほど
高ければ、コンタクト領域108、109を直接p形領
域104に設けても効果は同じである。
【0023】(4):第1〜第4の実施の形態および上
記(1)〜(3)の各場合においては、アンチフューズ
形記憶装置を、ダイオードを用いて形成した場合につい
て説明した。しかし、第1〜第4の実施の形態および上
記(1)〜(3)の各場合において、ダイオードのpn
接合ではなく、低濃度不純物層による抵抗領域をアンチ
フューズ形記憶装置として用いた場合にも、第1〜第4
の実施の形態および上記(1)〜(3)の各場合につい
て述べた効果が同様に生じる。すなわち、初期状態では
高抵抗であるが、抵抗領域内部に、ダイオードのpn接
合部分と同様にアルミニウムの溶出領域が生じるので、
信頼性を損なうことなく、抵抗値が充分小さくなる。
記(1)〜(3)の各場合においては、アンチフューズ
形記憶装置を、ダイオードを用いて形成した場合につい
て説明した。しかし、第1〜第4の実施の形態および上
記(1)〜(3)の各場合において、ダイオードのpn
接合ではなく、低濃度不純物層による抵抗領域をアンチ
フューズ形記憶装置として用いた場合にも、第1〜第4
の実施の形態および上記(1)〜(3)の各場合につい
て述べた効果が同様に生じる。すなわち、初期状態では
高抵抗であるが、抵抗領域内部に、ダイオードのpn接
合部分と同様にアルミニウムの溶出領域が生じるので、
信頼性を損なうことなく、抵抗値が充分小さくなる。
【0024】(5):第2〜第4の実施の形態および上
記(1)〜(4)の各場合において、書き込み電極に接
続されるコンタクト領域107、108、又は400
を、n+形領域またはp+形領域主面上に設けるのではな
く、低濃度不純物領域主面上に形成することによって、
これらのコンタクト領域と低濃度不純物領域をショット
キーコンタクトとすれば、次の効果が生じる。すなわ
ち、書き込みの際に、ショットキーコンタクトの降伏電
圧以上の逆バイアス電圧を、このショットキーコンタク
トに印加すれば、このショットキーコンタクト部分の温
度がより一層速やかに上昇して、アルミニウムの溶出領
域が形成され易くなる。このため、書き込みがさらに容
易になるとともに、オン抵抗が減少する。
記(1)〜(4)の各場合において、書き込み電極に接
続されるコンタクト領域107、108、又は400
を、n+形領域またはp+形領域主面上に設けるのではな
く、低濃度不純物領域主面上に形成することによって、
これらのコンタクト領域と低濃度不純物領域をショット
キーコンタクトとすれば、次の効果が生じる。すなわ
ち、書き込みの際に、ショットキーコンタクトの降伏電
圧以上の逆バイアス電圧を、このショットキーコンタク
トに印加すれば、このショットキーコンタクト部分の温
度がより一層速やかに上昇して、アルミニウムの溶出領
域が形成され易くなる。このため、書き込みがさらに容
易になるとともに、オン抵抗が減少する。
【0025】さらに上記の各実施の形態では、すべて配
線110、111、113、114、200、201に
アルミニウムを用いた場合について説明した。しかし、
これらの配線を、シリコンや銅などを含有するアルミニ
ウム配線またはチタンやタングステンなどのシリサイド
で形成しても、効果は同様である。
線110、111、113、114、200、201に
アルミニウムを用いた場合について説明した。しかし、
これらの配線を、シリコンや銅などを含有するアルミニ
ウム配線またはチタンやタングステンなどのシリサイド
で形成しても、効果は同様である。
【0026】またコンタクト領域107と108を、そ
れぞれ、複数のコンタクト領域で形成すれば、pn接合
内部に複数の金属配線とシリコンによる導電領域が形成
され、さらにオン抵抗が小さくなる。
れぞれ、複数のコンタクト領域で形成すれば、pn接合
内部に複数の金属配線とシリコンによる導電領域が形成
され、さらにオン抵抗が小さくなる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ダ
イオードまたは高抵抗領域からなるアンチフューズ形半
導体記憶装置において、アンチフューズ形記憶装置の端
部に、内部回路に接続される、1対の読み出し用のコン
タクト領域を設けるとともに、このアンチフューズ形記
憶装置の端部に、読み出し用コンタクト領域の少なくと
も一方のコンタクト領域よりも内側に、新たなコンタク
ト領域を設け、また、書き込み電極を、読み出し用のコ
ンタクト領域または新たなコンタクト領域に接続し、更
に、新たなコンタクト領域からアンチフューズ形記憶装
置の内部に、アルミニウム溶出領域を生じさせる構成と
したため、オフ抵抗を低下させることなく、オン抵抗を
充分に小さくすることができるようになり、ディジタル
的な使用のみならず、高精度トリミングのようなアナロ
グ的な使用にも適するようになり、経時劣化等によりオ
ン抵抗が変動することがなくなり、信頼性が高くなり、
一層低い電圧、電流で書き込みできるようになる効果が
得られた。
イオードまたは高抵抗領域からなるアンチフューズ形半
導体記憶装置において、アンチフューズ形記憶装置の端
部に、内部回路に接続される、1対の読み出し用のコン
タクト領域を設けるとともに、このアンチフューズ形記
憶装置の端部に、読み出し用コンタクト領域の少なくと
も一方のコンタクト領域よりも内側に、新たなコンタク
ト領域を設け、また、書き込み電極を、読み出し用のコ
ンタクト領域または新たなコンタクト領域に接続し、更
に、新たなコンタクト領域からアンチフューズ形記憶装
置の内部に、アルミニウム溶出領域を生じさせる構成と
したため、オフ抵抗を低下させることなく、オン抵抗を
充分に小さくすることができるようになり、ディジタル
的な使用のみならず、高精度トリミングのようなアナロ
グ的な使用にも適するようになり、経時劣化等によりオ
ン抵抗が変動することがなくなり、信頼性が高くなり、
一層低い電圧、電流で書き込みできるようになる効果が
得られた。
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す図で、図
(a)は断面図、図(b)は上面図である。
(a)は断面図、図(b)は上面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の作用を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の平面構造を示す図
である。
である。
【図4】本発明の第2の実施の形態の第1の効果を説明
するための図である。
するための図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態の平面構造を示す図
である。
である。
【図6】本発明の第4の実施の形態の平面構造を示す図
である
である
【図7】本発明の第4の実施の形態を採った場合の作用
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図8】所謂アンチフューズ形半導体記憶装置の従来例
として、特開昭57−3292号公報に開示されたもの
の構造、動作について説明する図である。
として、特開昭57−3292号公報に開示されたもの
の構造、動作について説明する図である。
【図9】アンチフューズ形記憶装置の従来例のダイオー
ドに、電圧、エネルギーとも充分大きい逆バイアス電圧
を印加してpn接合が溶融するまで破壊した際に、pn
接合を股ぐようにして形成されたアルミニウムの溶出領
域を示す図である。
ドに、電圧、エネルギーとも充分大きい逆バイアス電圧
を印加してpn接合が溶融するまで破壊した際に、pn
接合を股ぐようにして形成されたアルミニウムの溶出領
域を示す図である。
1…半導体基板 2…絶縁膜 3…n+形領域 4…n形領域 5…p形領域 6…p+形領
域 7、8…コンタクト領域 9…ダイオー
ド 10…第1の端子 11…第2の
端子 12…層間絶縁膜 13…アルミ
ニウム溶出領域 100…半導体基板 101…絶縁
物領域 102…n+形領域 103…n形
領域 104…p形領域 105…p+
形領域 106、107、108、109…コンタクト領域 110…第1のアルミニウム配線 111…第2
のアルミニウム配線 112…層間絶縁膜 113…第3
のアルミニウム配線 114…第4のアルミニウム配線 120…ダイ
オード 150…アルミニウム溶出領域 200…第5
のアルミニウム配線 201…第6のアルミニウム配線 202、20
3…抵抗 300…n+形領域 301…p+
形領域 302、303…コンタクト領域 401…アル
ミニウム溶出領域
域 7、8…コンタクト領域 9…ダイオー
ド 10…第1の端子 11…第2の
端子 12…層間絶縁膜 13…アルミ
ニウム溶出領域 100…半導体基板 101…絶縁
物領域 102…n+形領域 103…n形
領域 104…p形領域 105…p+
形領域 106、107、108、109…コンタクト領域 110…第1のアルミニウム配線 111…第2
のアルミニウム配線 112…層間絶縁膜 113…第3
のアルミニウム配線 114…第4のアルミニウム配線 120…ダイ
オード 150…アルミニウム溶出領域 200…第5
のアルミニウム配線 201…第6のアルミニウム配線 202、20
3…抵抗 300…n+形領域 301…p+
形領域 302、303…コンタクト領域 401…アル
ミニウム溶出領域
Claims (10)
- 【請求項1】半導体基板の主面に、または絶縁物領域を
介して半導体基板の主面に、初期状態では抵抗値が高
く、その値を低くすることによって情報を記憶する、所
謂アンチフューズ形記憶装置を形成し、このアンチフュ
ーズ形記憶装置の一端の側の端部主面に、第1の配線が
接続される第1のコンタクト領域を形成し、また、アン
チフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面に、第2の
配線が接続される第2のコンタクト領域を形成し、且
つ、上記アンチフューズ形記憶装置の一端の側の端部主
面に上記第1のコンタクト領域よりも内側に第3の配線
が接続される第3のコンタクト領域を形成し、また、ア
ンチフューズ形記憶装置の他端の側の端部主面に、上記
第2のコンタクト領域よりも内側に第4の配線が接続さ
れる第4のコンタクト領域を形成することを特徴とする
半導体記憶装置。 - 【請求項2】アンチフューズ形記憶装置を、第1導電形
半導体領域と第2導電形半導体領域よりなるpn接合に
よるダイオードで形成するか、または、第1導電形半導
体領域による抵抗領域で形成することを特徴とする請求
項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】第1の配線を第1の書き込み電極に接続
し、第2の配線を第2の書き込み電極に接続するととも
に、上記第1の配線と第2の配線を、それぞれ、内部回
路に接続することを特徴とする請求項1または2記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項4】第1の配線と第2の配線をそれぞれ内部回
路に接続するとともに、第3の配線を第1の電極に、第
4の配線を第2の電極に、接続することを特徴とする請
求項1または2記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】第1のコンタクト領域と第2のコンタクト
領域の内の少なくとも一方を、シリサイドで形成するこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半
導体記憶装置。 - 【請求項6】第1のコンタクト領域部分のアンチフュー
ズ形記憶装置の幅を、第3のコンタクト領域部分、また
は第3のコンタクト領域と第4のコンタクト領域の間の
アンチフューズ形記憶装置の幅より広くし、且つ、第2
のコンタクト領域部分のアンチフューズ形記憶装置の幅
を、第4のコンタクト領域部分、または第3のコンタク
ト領域と第4のコンタクト領域の間のアンチフューズ形
記憶装置の幅より広くし、且つ、第1のコンタクト領域
と第2のコンタクト領域を、それぞれ複数個のコンタク
トで構成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか
1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】第3のコンタクト領域の個々のコンタクト
と、第4のコンタクト領域の個々のコンタクトが、それ
ぞれ、横方向の同一直線上に存在しないように配置する
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項8】第1、第2、第3および第4のコンタクト
領域のうち、少なくとも1つのコンタクト領域を、アン
チフューズ形記憶装置にオーミック接続する手段とし
て、高濃度不純物領域を介して接続することを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体記憶装
置。 - 【請求項9】第3のコンタクト領域と第4のコンタクト
領域のうち少なくとも一方を、アンチフューズ形記憶装
置にショットキー接続することを特徴とする請求項1〜
8のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項10】第1、第2、第3および第4の配線を、
アルミニウム配線、またはシリコンや銅などを含有する
アルミニウム配線、またはチタンやタングステンなどに
よるシリサイドで形成することを特徴とする請求項1〜
9のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7272195A JPH09116108A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7272195A JPH09116108A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 半導体記憶装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116108A true JPH09116108A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17510420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7272195A Pending JPH09116108A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09116108A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069658A3 (en) * | 2000-03-13 | 2002-03-14 | Philips Semiconductors Inc | One-time programmable anti-fuse element and method |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP7272195A patent/JPH09116108A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001069658A3 (en) * | 2000-03-13 | 2002-03-14 | Philips Semiconductors Inc | One-time programmable anti-fuse element and method |
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