JPS5877097A - プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子 - Google Patents

プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子

Info

Publication number
JPS5877097A
JPS5877097A JP56172540A JP17254081A JPS5877097A JP S5877097 A JPS5877097 A JP S5877097A JP 56172540 A JP56172540 A JP 56172540A JP 17254081 A JP17254081 A JP 17254081A JP S5877097 A JPS5877097 A JP S5877097A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring layer
wiring
substance
current
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP56172540A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6059678B2 (ja
Inventor
Yukimasa Uchida
内田 幸正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP56172540A priority Critical patent/JPS6059678B2/ja
Priority to US06/428,614 priority patent/US4814853A/en
Priority to DE8282305624T priority patent/DE3278653D1/de
Priority to EP82305624A priority patent/EP0078165B1/en
Publication of JPS5877097A publication Critical patent/JPS5877097A/ja
Publication of JPS6059678B2 publication Critical patent/JPS6059678B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02Details
    • H01H85/04Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/046Fuses formed as printed circuits
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W20/00Interconnections in chips, wafers or substrates
    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H10W20/49Adaptable interconnections, e.g. fuses or antifuses
    • H10W20/493Fuses, i.e. interconnections changeable from conductive to non-conductive

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、プログラマブル−リード・オンリーメモリ素
子(以下、FROM素子という、)に係り、特にシVS
−)方式のFROM素子に関するものである。
〈従来技術〉 近年、FROM素子を含む半導体L81の進歩とともに
その需要が増大しつつある。FROM素子の場合、単に
FROM−LSIとしてだけでなく、メ毫すLSIや論
理LJIのいわゆるリダンダンシイ(&dundane
y s冗長度)回路、すなわち不良救済回路に利用され
つつある。
従来のFROM素子の代表的なものとしては、■ ダイ
オードのPN接合に過大電流を流すことによりPN接合
間をシ璽−トさせて書込みを行う接金シ目−ト方式のも
の、 ■ 7纂−ズ素子に電流を流して溶断することにより書
込みを行5電流73−−ズ方式のもの。
■ 75−−ズ素子をレーザ光線により切断して書込み
を行うレーザ7エーズ方式のもの、がある・このうち、
■の接合シ冒−ト方式PROM素子および■の電流フェ
ーズ方式FROM素子は、共にプログラムするのに非常
に大きな電流を必要とする。
例えば、必要とするゾ四グラム電流の具体的数値を示す
と、■の接合シ曹−ト方式では約Zoo(mAl■の電
流7工−ズ方式で離数10 (mA)が必要である。こ
のような大きな電流を駆動するためには、通常、高増幅
度のノ9イ4−ラトランジスタが必要となる。また、M
OS・LSIにがかるi’ROM素子を適用するkは、
非常に大きなチャネル幅の電流駆動用MD8 )ランジ
スタが必要となり、したがって大大きな面積が占有され
てしまうこととなる。このよ5なことから、上記■およ
び■の方式のFROM素子では高集積化が困難であった
一方、■のレーfフエーオ方式のFROM素子の場合、
レーザ光線を用いて所定のプロダラム位置を切断するこ
とによりプ田グラムするわけであるが、レーザ光線を当
【る位置は非常に接近しており、したがって高精度の自
動位置検出装置が必要となるなど高価なプ賞グラ電ンダ
装置が必要となる。
かかる状況下にあつ【、FROM素子としては最も代表
的な■の電流フェーズ素子のFROM素子は、上述の如
き欠点を有するもののゾ四ダラム処理は最も簡便であり
、そのメリットはFROM素子活用に当って十分評価に
値する。そこで、電流フェーズ方式につき検討する。
第1図は従来の電流73−− l方式のフェーズ素子部
を示した図であり、(a)はその等価回路、(b)は平
面的にみた構造図である。(a)の等価回路において、
端子1.2間に電流を流すと7:L−ズ素子Fがs賄し
、この溶断によってプ冒グラtyグがされたこととなる
。 tb)の構造図において、7:L−ズ素子IPは、
例えば多結晶シリコン層で形成される。
フェーズ素子Fの端部5,6は、アル建ニウム(以下、
ム1と略記する。)配線7,8と;ンタク 、トをとる
ために、フェーズ素子Fに対し相対的に広げて設けられ
ている。端部5,6にはコンタクト穴3.4が1&けら
れ、この穴においてムl配線7゜8と接続されている。
このような従来のFROM素子は上述した欠点(高集積
化の困難性)に加え、さらに詳しくは通電による溶断と
いう点に基づきフェーズ素子Fの設計性、加工性、信頼
性にも問題がある。つまり、かかる問題は、第1にフェ
ーズ素子の溶断メカニズムが十分に解明されていないこ
と、第2にフェーズ素子をその融点以上に加熱する必要
があることから7:L−ズ素子周囲に熱〆メージを与え
ること、などから引起こされるものである。fLらに、
フェーズ素子は溶断時に/lツシベーシlン(Pat−
トマation)膜(保饅膜)で覆っておくことができ
ないため、信頼性に乏しくなるという欠点もある。
〈発明の目的〉 そこで、本発明は、上述した如き欠点を解消するととも
に、−高密度性に優れ、ゾ田ダラムに要する電流を小さ
くすることができ、信頼性に優れ、かつ、設計余裕度の
高いFROM素子を提供することを目的とする。
〈発明の構成の概要〉 上記目的を達成するために、本発明によるFROM素子
は、絶縁膜を介して第1の物質よりなる導電性の第1の
配線層と、第2の物質よりなる第2の配線層とを対向し
て配置し、さらに、第2の配線層上に接して前記第1、
第2の配線層の対向部分において断線した第3の物質よ
りなる第3の配線層を設けて成る。
前記第2の物質と第3の物*gt、その共融化温度が第
1の物質の融点より十′分低くなるように選び、第1の
配線層に通電することによって第1の配線層を発熱体と
して作用せしめ、その発熱により前記対向部分において
第2の物質と第3の物質量の共融により共晶化を進め、
もって第3配線層の断線部両端間の電気抵抗を低下させ
るととKよりプログラムできるよう構成される。
このような構成によれば、7ユーズ素子は第2と第3の
配線層で形成され、ゾログラム動作(すなわち通電)に
より溶断するのではなく導電度が変化する。かかる7エ
ーズ素子とプ四ダラ電ング電流が通電される発熱体(第
1の配線層)とは絶′縁膜によって絶縁分離されている
。発熱体となる第1の配線層の発する熱は、第2と第3
の配線層間()瓢−ス素子)を局所的に共融するに十分
であればよく、シたがってプログラムに要する電流を著
しく小さくすることができる。また、発熱が小さくてす
むことから周囲への熱的ダメージを減少することができ
、高密度化が可能となり、加えて電流が小さいからゾ四
グツム電流を駆動するトランジスタも小さくできるとい
う点でも高密度化の促進に寄与する。
また、共融化過程が物理的現象としても比較的静的に進
行すること、ノツシペーシlン用の絶縁膜によりFRO
M素子を覆ったままの状態でプルグラ建ンダが可能であ
ること、などの点から設計余裕度の高い信頼性KgIれ
たFROM素子を提供することができる。
〈発明の実施例〉 以下、本発明を図示する実施例に基づき説明する。
〔構成〕 第2図は本発明によるFROM素子の第1の
実施例の要部を示す平面図、第3図は七〇W−W断面図
、第4図はW−W断面図である。
半導体基板10上には、例えば酸化シリコン膜または窒
化シリコン膜等からなる絶縁膜加が成長されている(第
3図、第4図)。
絶縁膜加゛上には厚さ約5oooXの導電性を有する第
1配線層(資)が帯状にノターン化されている。減1配
線層Iに用いられる物質としては、低抵抗の♂形または
P+形の多結晶シリコンが用いられるが、その低高融点
金属(Me、Pt、W、?a等)又は高融点金属のシリ
サイP(硅化物)、♂形またはf形の単結晶シリコン等
を用いることができる。
第1配線1130の一部または全部上には例えば厚さ数
百Xの酸化シリコン膜または窒化シリ;ン膜等よりなる
絶縁膜40が成長されている(第3図、第4図)。
この絶縁膜類を介して第1配線層田上には厚さ約500
01の第2配線層(資)が第1配線層(資)と交叉状態
にて設けられている。したがって、第1配線層(資)と
第2配線層団とは絶縁膜類を介して対向配置されズいる
関係にある。第2配線層(資)に用いられる物質として
は、高抵抗の多結晶シリ;ン又はn形多結晶シリプンが
用いられる。なお、第1配線層Iと第2配線層団は特に
直交する必要はなく斜めに交叉してもよいが、製造上は
直交配置が最も合理的である。
第2配線層団上には、これに接して第3配線層印が設け
られている。この第3配線層ωは、第1配線層Iと第2
配線層団との対向部70上において所定の間隙(約1μ
m)Kより断線されている。
第3配線層(イ)に用いられる物質としては、厚さ約8
00OAのアル1ニウム金II(以下、 AIと略記す
る)が用いられる。
このようにして、第1、第2、第3配線層30゜(資)
、60上にはパッジページ冒ン用の保護膜(資)カ成長
されて全体に覆われている。保護膜(資)は例えば厚さ
1μmのリンガラスにより形成される。
〔プログラム動作〕 次に、以上の構成からなるFRO
M素子のプログラム動作について説明する。
プロゲラ電ンダは第1配線層30に数mA程度の電流を
流すことにより行われる。すなわち、第1配線層30に
電流を流すととkより第1配線層(資)は発熱体(ヒー
タ)として作用する。発生した熱は絶縁膜旬を介して第
2配線層団を加熱する。ここで注意すべきは、第1配線
層(資)自体の融点(例えば1420℃)K達しないよ
う電流を;ント四−ルすることである。
このような第1破線層薗による加熱により絶縁膜鉛が介
在しているとL″Cも対向部70における第2配線層(
資)と第3配線層のとを共融共晶化温度(例えば880
℃)以上まで高めることが可能である。
第5図に示すよ5)C,上述したプログラム動作を行う
ことにより、対向部70の近傍における第2配線層(資
)と第3配線層60には共融領域美が形成される。この
共融領域美の形成により、プログラム前はほぼ断線状態
にあった第3配線層ωの電気抵抗は、約10100から
約100Ω以下kまで低下し。
導通状態になる。つまり、プログラム前とゾルグラム後
の抵抗比は約103以上となり、7:L−ズ素子として
の第3配線層ωは実効的に非導通の記数状態から導通の
短絡状態にプログラムされる訳である。
次に1以上のFROM素子の等価回路を第6図(a)(
b)に示す、(a)はプログラム前の開放状態における
FROM素子を示し、(b)はプルグラム後の短絡状態
におけるFROM素子を示している。Hは第1配線層3
0KI[当する発熱体、y+”を第2と第3の配線層団
とωに相当する7B−−メ素子を°示しているー以上の
説明では単一のFROM素子について説明したが、この
FROM素子を豪数用いるととによりメモリセルアレイ
を構成できる。第7図に%FROM素子を行列配列した
メ毫り竜ルアレイの例を示す。
プログラムするには”、* R2e・・−、Riとc、
、c、、・・・。
C5の組み合せを選択し、RとC関に電圧を印加するこ
とにより任意の7&−ズ素子Fijを短絡して行う。各
7エーズ素子Fijの端子(IJI)、(lJ2)はそ
れぞれ他のび1回路部に接続され、メモリ素子として利
用に供せられる。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
第8図はその他の実施例を示す断面構造図である。
前述の実施例(第2図〜第4図)に示すFROM素子と
異なる点は、第3配線層ωの対向部70における断線部
分が絶縁膜10Gを介して第2配線層(資)と接してい
ることである。これは、断線部の整形を正確にし、非導
通状態における絶縁性を確保するためである。
〈発明の効果〉 以上の通り、本発明によれば、フェーズ素子(第2、第
3の配線層)とゾp/り建ンダ電流を流す発熱体(第1
の配線層)とは絶縁膜を介して絶縁分離された状態で対
向開蓋されている。そのため、フェーズ素子はこれを利
用するl1回路に接続したままの状態でフェーズ素子自
身に通電することなくプレグツムすることができる。こ
の点において、従来の電流7a、−ズ方式のように7エ
ーズ素子に直接通電してプ窒グラムを行うものとは異な
り、 FROM素子活用上の自由度が増大することとな
る。
また、プロダラ建ング電流としては発熱体に対し、フユ
ーズ素子を構成する第2、第3の配線層間に共融状態を
引起こすに必要な熱を発生するに足るだけ流せばよく、
この値は一般に数ml以下で、よい。そして、この値は
従来の電流7工−ズ方式の場合の約1710の値である
さらに1発熱体自身に要求される温度も低いものであり
、発生熱による周囲への熱的Iメージも従来の電流フェ
ーズ方式のものに比べて著しく減少することができ、そ
のためにFROM素子やFROM素子を駆動する電流P
ライゾ素子の微細化、高密炭化に適している。
加えて、第2の配線層間の共融化過程は電流7工−メ方
式の溶断過程に比べて物理的メカニズム上静的に進行す
るので、設計性も高い。
さらにまた、本発明のFROM素子はノッシペーシ冒ン
用の保―膜すなわち絶縁膜に覆われた状態でゾ■グラム
することが可能であり、この点につい【も従来の電流7
ユーメ素子に比べて高信頼性が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来電流溶断形フェーズ素子を示すもので、(
&)はその等価回路図、(b)はその平面図、第2図は
本発明によるFROM素子の要部構造を示す平面図、 第3図は第2図における璽−間断面図、第4図は第2図
におけるW−W断面図、第5図は本発明によるFROM
素子のプ四ダツム後の状態を示す断面図、 第6図は本発明によるFROM素子の等価回路図で、(
a)は!pダツム前の状態を示す回路図、(b)はプロ
グラム後の状態を示す回路図、 第7図は本発明によるFROM素子を用いた行列メモリ
セルアレイの例を示す等価回路図、第8図は本発明の他
の実施例を示す断面図である。 I・・・第1配線層、栃・・・絶縁膜、(資)・・・第
2配線層、ω・・・第3配線層、70・・・対向部。 出願人代理人  猪 股    溝 築1図 肋 」 ■ 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、導電性の第1の物質よりなり、通電により発熱する
    第1の配線層と、 絶縁膜を介して前記第1の配線層に対向して配置された
    第2の物質よりなる第2の配線層と、前記第2の配線層
    上に接して配され、前記第1と第2の配線層の対向部又
    はその近傍において断線されている第3の物質よりなる
    第3の配線層と、を備え、 前記第2、第3の物質は第1の配線層が発した熱によっ
    て共融化する物質であり、かつその共融化温度は第1の
    物質の融点より十分低いものであることを特徴とするブ
    レグラマゾル・リー)4111オンリ・メモリ素子。 2、特許請求の範囲第1項記載の素子において、前記第
    1の物は低抵抗の多結晶シリコンであることを特徴とす
    るプログラマデル・リーP・オンリ・メモリ素子。 3、特許請求の範囲第1項記載の素子において、前記第
    1の物質は高融点金属又は高融点金属のシリサイPであ
    ることを特徴とするプログラマデル・リーP・オンリ・
    メモリ素子。 4、q#杵錆求の範囲第1項記載の素子において、前記
    第1の物質はN形又はP形の単結晶シリコンであること
    を特徴とするプログラマデル・リーP・オンリ・メモリ
    素子。 5.4I許請求の範囲第1項、第2項、第3項または第
    4項記載の素子において、前記第2の物質を高抵抗多結
    晶シリコンとし、第3の物質をアル1−ラム金属とした
    組み合せ′であることを特徴とするプロブラ!ゾル・リ
    ーP・オンリーメモリ素子。 6、  %許請求の範囲第1項、第2項、第3項または
    第4項記載の素子において、前記jI2の物質′tN形
    の多結晶シリコンとし、第3の物質をアル1=ウム金属
    とした組み合せであることを特徴とするプロ〆う!ゾル
    0リード・オンリ・メモリ素子。 7、特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項、
    第5項または第6項記載の素子において、前記第1の配
    線層と第2の配線層とは互に交叉した状態で対向して配
    置されていることを特徴とするゾ四グツーqfル・リー
    ド・オンリーメモリ素子。
JP56172540A 1981-10-28 1981-10-28 プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子 Expired JPS6059678B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56172540A JPS6059678B2 (ja) 1981-10-28 1981-10-28 プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子
US06/428,614 US4814853A (en) 1981-10-28 1982-09-30 Semiconductor device with programmable fuse
DE8282305624T DE3278653D1 (en) 1981-10-28 1982-10-22 A semiconductor device having a control wiring layer
EP82305624A EP0078165B1 (en) 1981-10-28 1982-10-22 A semiconductor device having a control wiring layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56172540A JPS6059678B2 (ja) 1981-10-28 1981-10-28 プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5877097A true JPS5877097A (ja) 1983-05-10
JPS6059678B2 JPS6059678B2 (ja) 1985-12-26

Family

ID=15943781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56172540A Expired JPS6059678B2 (ja) 1981-10-28 1981-10-28 プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6059678B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61268042A (ja) * 1985-05-23 1986-11-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の冗長回路
US5365105A (en) * 1991-02-19 1994-11-15 Texas Instruments Incorporated Sidewall anti-fuse structure and method for making
US5625220A (en) * 1991-02-19 1997-04-29 Texas Instruments Incorporated Sublithographic antifuse

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61268042A (ja) * 1985-05-23 1986-11-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の冗長回路
US5365105A (en) * 1991-02-19 1994-11-15 Texas Instruments Incorporated Sidewall anti-fuse structure and method for making
US5625220A (en) * 1991-02-19 1997-04-29 Texas Instruments Incorporated Sublithographic antifuse

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6059678B2 (ja) 1985-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0078165B1 (en) A semiconductor device having a control wiring layer
US8625324B2 (en) Non-salicide polysilicon fuse
CN1054944C (zh) 可编程熔丝结构和编程熔丝结构的方法
US7880266B2 (en) Four-terminal antifuse structure having integrated heating elements for a programmable circuit
CN100541780C (zh) 可编程半导体器件及其制造和使用方法
US20030160297A1 (en) System for programming fuse structure by electromigration of silicide enhanced by creating temperature gradient
JPS5829629B2 (ja) プログラム可能半導体装置およびその製造方法
US5572050A (en) Fuse-triggered antifuse
JP2008526007A (ja) アンチフューズセル及びその製造方法
US9548270B2 (en) Electrical fuse with metal line migration
JPS6059678B2 (ja) プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子
JPH0256815B2 (ja)
JPS5877098A (ja) プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子
JPS5877096A (ja) プログラマブル・リ−ド・オンリ・メモリ素子
JPH0760853B2 (ja) レ−ザ・ビ−ムでプログラムし得る半導体装置と半導体装置の製法
JP2012043905A (ja) 半導体装置
JPS58152A (ja) 半導体装置
JPS59148198A (ja) 半導体装置
JPS6237944A (ja) 半導体装置
JPH0365903B2 (ja)
JP2006108584A (ja) 半導体装置
JPS58158099A (ja) プログラム可能な読出し専用記憶素子
JPH01154532A (ja) 半導体装置
JPS5858742A (ja) 半導体装置
JPS5968946A (ja) 半導体装置