JPS6146045A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6146045A
JPS6146045A JP59166373A JP16637384A JPS6146045A JP S6146045 A JPS6146045 A JP S6146045A JP 59166373 A JP59166373 A JP 59166373A JP 16637384 A JP16637384 A JP 16637384A JP S6146045 A JPS6146045 A JP S6146045A
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JP
Japan
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gate electrode
substrate
gate
laser
mosfet
Prior art date
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Pending
Application number
JP59166373A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Yamamoto
晶 山本
Akira Saeki
亮 佐伯
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6146045A publication Critical patent/JPS6146045A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H10W20/491Antifuses, i.e. interconnections changeable from non-conductive to conductive
    • H10W20/492Antifuses, i.e. interconnections changeable from non-conductive to conductive changeable by the use of an external beam, e.g. laser beam or ion beam

Landscapes

  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、半導体技術さらにはプログラム素子技術に
関し、例えば半導体装置におけるヒユーズと代替可能な
プログラム素子の形成に利用して有効な技術に関する。
[背景技術] 例えば256キロビツトのダイナミックRAM(ランダ
ム・アクセス・メモリ)のような大容量の半導体記憶装
置においては、メモリアレイ内の欠陥ビットを含、むメ
モリ列を、予iffのメモリ列と切り換えることによっ
てチップの歩留まりを向上させる目的で冗長回路が設け
られることがある。
この冗長回路への切り換えを行なうため、従来は一般に
半導体基板上にシリコン酸化膜のような絶縁膜を介して
ポリシリコン等からなるヒユーズを形成し、このヒユー
ズの切断の有無によって切り換えが行なわれている。こ
の場合、ヒユーズは両端に20V程度の電圧をかけて過
電流を流し、あるいはレーザーを照射することによって
溶断させることができる(ポリシリコン・ヒユーズを冗
長回路の切換え用プログラム素子とした技術については
、例えば特願昭58−219408号に示されている)
ところが、上記のようにポリシリコン・ヒユーズをプロ
グラム素子とした半導体装置においては。
ヒユーズ溶断の際に、蒸発されるヒユーズの成分が外部
に飛散できるようにし、またレーザー溶断では高エネル
ギのレーザーを用いるのでレーザーによるパッシベーシ
ョン膜への損傷を防止するため、切断部の上方のパッシ
ベーション膜が一部除去されて開口部(窓)が形成され
るようになっている、 そのため、ヒユーズ溶断後、この開口部をそのままにし
ておくと、そこに水分等が付着し、さらにその水分が眉
間絶縁膜の下に浸入して半導体集積回路を構成する素子
を劣化させるおそれがある。
特に最近使用されるようになって来たプラスチックパッ
ケージでは、比較的水分がパッケージ内に浸入し易いの
で、ヒユーズ形成部分のパッシベーション膜に開口部が
あると、水分の浸入による損傷が起き易いという問題点
がある。
また、水分による損傷を防止するためヒユーズ溶断後に
開口部の上に保護膜を形成することも行なわれているが
、それによるとプロセスの工程数が増えてしまうという
不都合がある。
[発明の目的] この発明の目的は、半導体集積回路におけるヒユーズと
代替可能なプログラム素子形成技術を提供することにあ
る。
この発明の他の目的は、プロセスを複雑にすることなく
パッケージ内に浸入した水分による半導体集積回路の損
傷を防止できるプログラム素子形成技術を提供すること
にある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[M明の概要コ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、半導体記憶装置の冗長回路切換え用のプログ
ラム素子として、ヒユーズの代わりにMOSFET (
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)を用い、パッシベ
ーション膜の上からこのMOSFETのゲート電極部に
比較的低エネルギのレーザーを照射してゲートを破壊し
、ゲートと基体間を短絡状態にさせることによって、プ
ログラム素子形成部のパッシベーション膜に水分等の浸
入口となる開口部を形成することなく、しかも低エネル
ギのレーザーでプログラムを行なえるようにし、これに
よってプロセスを複雑にすることなく水分による集積回
路の損傷を防止できるようなプログラム素子を提供する
という上記目的を達成するものである。
[実施例1コ 第1図は、本発明をCMO8(相補型MOS)型栂成の
RAMにおける冗長回路切換え用のプログラム素子に適
用した場合の一実施例を示す。
この実施例では、プログラム素子としてのMOSFET
QPと、このMOSFETQPのゲート端子と回路の接
地点との間に接続された高抵抗素子Rとによってプログ
ラム可能なレベル設定回路1が設けられている。上記M
O5FETQPの基体には電源電圧Vccが印加され、
MOSFETQPのソース端子とドレイン端子にも電源
電圧Vccが印加されている。また、特に制限されない
が、上記MOSFETQPは第2図(A)4.:示すよ
うにPチャンネル形に形成され、上記高抵抗素子Rは、
不純物を含まないように形成されたノンドープ・ポリシ
リコン層によって構成されている。
そして、上記レベル設定回路1の出力ノードn、の電位
は、例えばYデコーダ2から出力される列選択信号φy
を選択的に転送するトランスファゲートとしてのPチャ
ンネル形MO5FETQIとNチャンネル形MO5FE
TQ2のゲート端子に印加されている。上記レベル設定
回路1は1図示しないメモリアレイ内の各メモリ列に対
応してそれぞれ設けられる。
上記レベル設定回路1を構成するMO3FETQpは、
第2図(A)で示すように、パッシベーション膜3の上
からそのゲート電極4に向かってレーザーを照射すると
、ポリシリコン層からなるゲート電極4が溶融される。
そして、この溶融された電極材料が、同図(B)に示す
ようにゲート絶縁膜6を貫通して半導体基板5の主面に
達し、ゲート電極4と基板5との間が短絡される。この
場合、MOSFETQPのゲート絶縁膜6は非常に薄い
ため、レーザーによってゲート電極4が溶融されると簡
単に破壊されて、ゲート電極と基板間が短絡される。
しかも、この実施例によると、従来のポリシリコン・ヒ
ユーズのようにこれを完全に溶断する必要はなく、単に
溶融させるだけでよいので、低エネルギのレーザーを使
用することができる。そのため、上記実施例のように、
ゲート電極4の上に形成されたパッシベーション膜3の
上からレーザーを照射してゲート電極4を溶融させても
、パッシベーション膜3はほとんど損傷されることはな
い。
従って、この実施例によると、プログラム素子としての
MOSFETQpのゲート電極4上のパッシベーション
膜3に開口部を形成したり、あるいはレーザー照射によ
りゲートと基板間を短絡した後にパッシベーション膜3
の形成を行なうようなプロセスをとる必要がない。
上記のようにして、プログラム素子としてのMOSFE
TQPのゲート絶縁膜6が破壊されてゲート電極4と基
板5との間が短絡されると、N−型半導体基板5には基
板電圧として電源電圧Vccが印加されるため、第1図
に示すレベル設定回路1の出力ノードn1は、電源電圧
Vccに近いハイレベルに設定される。この出力ノード
n1の電位によって、トランスファゲートとしてのPチ
ャンネル形MOSFETQxが非導通状態にされ、Nチ
ャンネル形M OS F E T Q 2が導通状態に
される。すると、Yデコーダ2から出力された列選択信
号φyは、メモリアレイ内の正規のメモリ列のデータ線
をメインアンプに接続させるカラムスイッチに伝えられ
ないで、予備のメモリ列を選択する冗長カラムスイッチ
へ伝えられるようになる。
一方、レベル設定回路1内のMOSFETQPのゲート
電極4にレーザーを照射しなかった場合には、MOSF
ETQPのゲート絶縁膜6は破壊されないので、ゲート
電極4と基板5との間は絶縁されている。そのため、レ
ベル設定回路lの出力ノードn1の電位は、高抵抗素子
Rを通して供給される接地電位のようなロウレベルにさ
れる。
これによって、トランスファゲートとしてのMO3FE
TQ1が導通状態にされ、MO8FETQ2が非導通状
態にされる。その結果、Yデコーダ2から出力される列
選択信号φyは、正規のメモリ列を選択するカラムスイ
ッチに伝えられ、予備メモリは選択されないことになる
従って、メモリアレイ内の正規の各誠干り列に対応して
設けられたレベル設定回路iのうち、検査によって発見
された不良ビットを含むメモリ列に対応するレベル設定
回路1内のMOSFETQPに対してのみ、レーザーを
照射してゲート・基体間を短絡してやれば、不良ビット
を含むメモリ列の代わりに予備のメモリ列が選択される
ようになる。
なお、上記実施例において、プログラム素子としてのM
OSFETQPは、メモリセルあるいはその周辺回路を
構成するPチャンネル形のMOSFETと同時に形成す
ることができる。また、フリップフロップ型メモリセル
からなるスタティックRAMでは、レベル設定回路1を
構成する高抵抗素子Rは、メモリセル内のポリシリコン
層からなる負荷抵抗と同時に形成することができる。
口実施例2] 第3図には、本発明をNチャンネル形MO8FETのみ
からなるRAMにおける冗長回路切換え用のレベル設定
回路に適用した場合の一実施例が示されている。
この実施例では、ソース端子とドレイン端子および基体
が回路の接地点に接続されたプログラム素子としてのN
チャンネル形MO5FETQp″と、方のゲート端子と
電源電圧Vccとの間に接続された高抵抗素子Rとによ
ってレベル設定回路1が構成されている。
上記MO3FETQp’ は、P型半導体基板の主面上
に直接形成され、該半導体基板が接地電位にバイアスさ
れることにより、MO5FETQp’の基体に接地電位
が印加される。
従って、この実施例のレベル設定回路1では、MOSF
ETQp ’のゲート電極にレーザーが照射されてゲー
ト電極と基板間が短絡されると、出力ノードn1′が接
地電位に近いロウレベルにされる゛。一方、レーザーが
照射されないと、MOSFETQp’ のゲート破壊が
生じないので、出力ノードn1は、電源電圧Vccのよ
うなハイレベルにされる。
従って、上記2つのレベルの中間の電圧をしきい値電圧
とするインバータ7で、上記レベル設定回路1の出力ノ
ードn1′の電位を受けて、そのインバータフの出力で
Yデコーダ2から出力される列選択信号φyを正規のメ
モリ列もしくは予備メモリ列のカラムスイッチに伝える
トランスファゲートを開閉制御させるように−してやれ
ば、冗長回路の切換えを行なうことができる。
なお、この実施例のレベル設定回路は、0MO8構成の
RAMにおいて、Pウェル領域上に形成されたNチャン
ネル形MO8FETをプログラム素子として使用する場
合に適用することができる。
その場合、MO5FETQp’ の基体は、n−型半導
体基板ではなくPウェル領域となる。
なお、上記実施例では、プログラム素子としてのMOS
FETQpのゲート電極がポリシリコン層で形成されて
いるとしたが、それに限定されるものでなく、アルミニ
ウムその他の金属あるいはそれら゛のシリコン化合物も
しくはその複合構造(多層構造)からなるゲート電極で
ある場合にも適用することができる。
さらに、上記実施例では、パッシベーション膜3の上か
らゲート電極4に向かってレーザーを照射するとしたが
、パッシベーション膜3とゲート電極4との間に眉間絶
縁膜があってもよいことはいうまでもない。
[効果] (1)半導体記憶装置の冗長回路切換え用のプログラム
素子として、ヒユーズの代わりにMOSFET(絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ)を用い、パッシベーショ
ン膜の上からこのMOSFETのゲート電極部に比較的
低エネルギのレーザーを照射してゲートを破壊し、短絡
状態にさせてプログラムを行なうようにしたので、プロ
ゲラ本素子形成部のパッシベーション膜に水分等の浸入
口となる開口部を形成することなく、しかも低エネルギ
のレーザーでプログラムが行なえるようになるという作
用により、プロセスを複雑にすることなく水分による集
積回路の損傷を防止できるという効果がある。
(2)半導体記憶装置の冗長回路切換え用のプログラム
素子として、ヒユーズの代わりにMOSFET(絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ)を用い、パッシベーショ
ン膜の上からこのMOSFETのゲート電極部に比較的
低エネルギのレーザーを照射してゲートを破壊し、ゲー
ト・基体間を短絡状II!!にさせてプログラムを行な
うようにしたので、MO8集積回路に利用した場合には
、回路を構成する素子と同時にプログラム素子を形成で
きるという作用により、全くプロセスを変更することな
く、ヒユーズと代替可能なプログラム素子を形成するこ
とができるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない6例えば、上記実施例では
プログラム素子としてのMOSFETQPのゲート電極
−基体間がレーザーの照射によって短絡されるようにな
ってい、 るが、それに限定されず、例えば電子ビーム
等を用いて短絡させることも可能である。また、冗長切
換え回路の構成は、上記実tii例のよ)に;−フンス
フアゲートを用いたものに限定されず、種々の構成例が
考えられる。
[利用分野] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
を、その背景となった利用分野であるスタテインクRA
Mにおける冗長回路の切換技術に適用した場合について
説明したが、それに限定されるものではなく、ダイナミ
ックRAMやEPROM等の半導体記憶装置の冗長回路
さらには、ヒユーズを有する半導体共積回路一般に利用
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明をメモリの冗長回路に適用した場合の
一実施例を示す回路構成図、 第2図(A)、(B)は、本発明に係るプログラム素子
のレーザー照射前後の購造を示す断面図、第3図は、本
発明を冗長回路切換え用のレベル設定回路に適用した第
2の実施例を示す回路図である。 1・・・・レベル設定回路、2・・・・Yデコーダ、3
・・・・パッシベーション膜、4・・・・ゲート電極、
5・・・・半導体基板、6・・・・ゲート絶縁膜、Q 
p rQP’・・・・プログラム素子(MOSFET)
、R・・・・高抵抗素子、Ql、Q2・・・・トランス
ファlト     侵 ・褥     く N        1訃 伜     胃 第  3 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板の主面上に形成された絶縁ゲート型電界
    効果トランジスタが、プログラム素子として使用され、
    その絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極部
    へのレーザーの照射によってゲート電極と基板との間が
    短絡されることによりプログラムが行なわれるようにさ
    れてなることを特徴とする半導体装置。 2、上記プログラム素子は、絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタを構成素子とする半導体集積回路において回路
    を構成する絶縁ゲート型電界効果トランジスタと同時に
    形成されたトランジスタであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、上記プログラム素子は、半導体記憶装置における冗
    長回路の切換え用プログラム素子であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項もしくは第2項記載の半導体装
    置。
JP59166373A 1984-08-10 1984-08-10 半導体装置 Pending JPS6146045A (ja)

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