JPS6181654A - レ−ザ・ビ−ム・プログラマブル半導体装置とその製法 - Google Patents

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】 １ｏｔａ日Ｕ１乱１ 本発明は半導体装置、更に具体的に云えば、こういう装
置のレーザによるプログラミングに関する。

来　　　びそのｐ　。

製造が実質上完了した後に、半導体装置を選択　　　　
□的にプログラミングする為に、種々の方法が用いられ
ている。例えば、冗長メモリ・チップは、試験後、メモ
リの不良部分を迂回（バイパス）する様にプログラムさ
れる。普通に使われる１つの方法では、チップの表面に
あるポリシリコン又は他の８１２ストリツプを所望の位
置でレーザ・ビームによって溶融する。これはレーザ・
ブレークリンク・プログラミングと呼ばれる。バイポー
ラ形ＰＲＯＭでは、幅の狭い抵抗値の高い区域で、導体
を電気パルスによって溶融させることによってこれを行
う。この種の成る装置では、レーザ・ビーム又は過電圧
によって酸化物を絶縁降伏させ、２本の導体を短絡し、
ブレークリンク（接続を切る）・プログラミングの代り
にメークリンク（接続を作りだす）にする。レーザ・ビ
ームの加熱効果は、シリコン又はポリシリコン区域に不
純物を拡散して導電度を変える為にも使われる。こうし
てプログラミング方法になる。シリコン装置に於けるド
ーパントの分布を変える時のレーザの加熱効果も報告さ
れている。

問題１、を　°　る為の　　　び 本発明の主な目的は、特にレーザ・ビーム・メークリン
ク・プログラマブル素子により、半導体装置をプログラ
ミングする改良された方法を提供することである。別の
目的は、実施するのに必要な半導体基板上の場所が一層
少ないレーザ・ビーム・プログラミング方法を提供する
ことである。

別の目的は、周囲の構造並びに材料を乱すことがより少
なく、並びに／又は残す残漬が最小であるレーザ・ビー
ム・プログラミング方法を提供することである。この他
の目的としては、レーザ・ビームに必要なドウエル時間
を短くすること（従ってプログラミングを一層速くする
こと）並びにエネルギを一層少なくすること（従って加
熱を一層少なくすること）である。

本発明の１実施例では、半導体装置がレーザ・ビームに
よってプログラムされる。このレーザ・ビームにより、
シリコン基板内のＰＮ接合が永久的に変更される。これ
によってプログラム節と基板の間に漏れ通路が生ずる。

プログラム節は例えば０Ｍ０３回路内にあるトランジス
タに対する入力であってよく、この為、この節はそれが
レーザ・プログラミングがなされたかどうかに応じて、
常にトランジスタをオン又はオフに保持する。タンク領
域が基板に較べて反対形であって、プログラム節が何れ
の場合も基板から電気的に隔離される様にすることが好
ましい。

本発明に特有と考えられる新規な特徴は、特許請求の範
囲に記載しであるが、この発明自体と、その他の特徴並
びに利点は、以下図面について詳しく説明する所から、
最もよく理解されよう。

実施例 第１図、第２図及び第３図には、本発明によるＣＭＯ８
形半導体装置に対するレーザ・ビーム・プログラミング
によるメークリンク構造が示されている。この例では、
Ｎ形のシリコン基板１０の上面に、テキサス・インスツ
ルメンツ社に譲渡された米国特許第４，２９５．８９７
号に記載される様にして、Ｐ形タンク１１が形成される
。基板がＰ形で、Ｎ形タンクを使ってもよく、この場合
、領域の導電型が逆になる。Ｐ形タンクの場合、導電ス
トリップ１３とタンク１１の間の抵抗値の小さいオーミ
ック接触の為にＰ十接点領域１２が形成され、Ｎ十領域
１４によってダイオードが作られ、このＮ十領域に金属
ストリップ１５が接続される。金属シリコン間接触区域
１７から離隔するプログラミング区Ｖ／４１６が設けら
れる。加熱作用によって、接合区域２１に永久的な漏れ
通路を作るのに十分なビーム・エネルギを持つように、
レーザ・ビーム２０を区域１６に集束する。ビーム・エ
ネルギは、金属１５、領域１４のシリコン又はそれに重
なる酸化物２２を溶融させる程強くする必要はない。例
えば１ビーム・エネルギは０．５μＪで、ドウエル時間
を３５ナノ秒にし、スポット寸法を約６乃至８ミクロン
にすることが出来る。第３図に示す様に、領域２１が照
射された時、ダイオードが永久的に短絡抵抗によって置
き換えられる。これは、おそらく、ＰＮ接合の酸化物と
の界面に於ける表面効果によるものである。

本発明の別の実施例が第４図、第５図及び第６図に示さ
れている。この実施例では、Ｎ十領域１４が、２つの別
々の領域１４ａ及び１４ｂに分れていて、この各々の領
域に、区域１７ａ及び１７ｂで金属シリコン間接点が設
けられている。

厚いフィールド酸化物の区域２４が、シリコン・バーの
面に沿って領域１４ａ、１４ｂを分離している。レーザ
・ビーム２ｏがフィールド酸化物を介して区域２５に入
射し、２つの領域１４ａ、１４ｂの間に永久的な漏れ通
路を作る様に作用する。この場合も、これが第６図に見
られる様に、ダイオードを短絡する抵抗として作用する
。この代りに、２つのＰＮ接合をそれらが重なるまで、
レーザの加熱作用によって互いに接近する向きに内向き
に移動させることが出来る。こういうことを達成する為
のビーム２０のエネルギ・レベルは前と大体同じである
。タンク１１が前と同じく、プログラミングノードを基
板から隔離する。

更に別の実施例が第７図、第８図及び第９図に示されて
いる。これは第４図、第５図及び第６図の実施例と同様
であるが、ポリシリコン・ゲート２９を持つＭＯＳトラ
ンジスタ２８が（フィールド酸化物２４の代りに）２つ
のＮ十領域１４ａ。

１４ｂを隔てている。レーザ・ビーム２ｏが、このトラ
ンジスタを永久的に閾値の小さい装置又はデプリーショ
ン・モードの装置にする。即ち、選択的に加えたレーザ
・ビームにより、その閾値電圧を大きく変えて、回路内
でトランジスタは、低抵抗値となって現われる（或いは
材料に応じて、低抵抗値から高抵抗値に切換ねる）様に
作用する。

前と同じく、この思想はＮ形タンク又はＰ形タンク内に
設けられるＰチャンネル又はＮチャンネル・トランジス
タの実施例で、使うことが出来る。

第１図から第６図のプログラマブル装置を使うことが出
来る０Ｍ０８回路が第１０図、第１１図及び第１２図に
例示されている。Ｐチャンネル形トランジスタ３０．３
１及びＮチャンネル形トランジスタ３２．３３を持つＣ
ＭＯＳインバータで、レーザ・プログラミングによって
変更したダイオードを第１０図に示すＶｄｄと中間ノー
ドの間並びに第１１図に示す中間ノードと■ＳＳの間に
使うことが出来る。或いは第１２図に示す様に、２つの
装置を用いることが出来る。この場合、どちらの装置が
レーザ・プログラミングが行なわれたかに応じて、出力
をハイ又はローにクランプすることが出来、どちらもプ
ログラミングされていなければ、回路は信号を変更なし
に通過させる。

同様に、第７図、第８図及び第９図のレーザ活性化トラ
ンジスタを用いた回路が第１３図及び第１４図に示され
ている。他の点では、これは第１０図及び第１１図の回
路に対応する。

本発明を実施例について説明したが、以上の説明は本発
明を制約するものと解してはならない。

以上の説明から、当業者には、この実施例の種々の変更
並びに本発明のこの他の実施例が考えられよう。従って
、特許請求の範囲の記載は、この発明の範囲内に属する
あらゆる変更及び実施例を包括するものであることを承
知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメークリンク・レーザ・ビーム・プロ
グラマブル構造を持つ半導体チップを著しく拡大した平
面図、第２図は第１図の装置を第１図の線２−２で切っ
た側面断面図、第３図は第１図及び第２図に示したこの
発明の装置の回路図、第４図はこの発明の別の実施例に
よるメークリンク・レーザ・ビーム・プログラマブル構
造を持つ半導体チップの一部分の著しく拡大した平面図
、第５図は第４図の装置を第４図の線５−５で切った側
面断面図、第６図は第４図及び第５図に示した本発明の
装置の回路を示す回路図、第７図は本発明の更に別の実
施例によるメークリンク・レーザ・ビーム・プログラマ
ブル構造を持つ半導体チップの一部分の著しく拡大した
平面図、第８図は第７図の装置を第７図の線８−８で切
った側面断面図、第９図は第７図及び第８図に示した本
発明の装置の回路を示す回路図、第１０図、第１１図、
第１２図、第１３図及び第１４図は第１図から第９図の
装置を用いた一ＣＭＯ８回路の回路図である。 主な符号の説明 １０：Ｎ形基板 １１：Ｐ形タンク １３：導電ストリップ １４：Ｎ十領域 １５：金属ストリップ １６：プログラミング区域 ２０：レーザ・ビーム

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体本体の面に隣接したＰＮ接合と、該ＰＮ接
   合の各々の側にある半導体材料に電気接続する別々の第
   １及び第２の導電手段と、レーザ・ビームをＰＮ接合に
   入射させるプログラミング区域とを有し、該プログラミ
   ング区域は前記面上で前記第１及び第２の導電手段から
   隔たつていて、前記ＰＮ接合が前記レーザ・ビームによ
   つて永久的に変更される様にしたレーザ・ビーム・プロ
   グラマブル半導体装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のレーザ・ビーム・
   プログラマブル半導体装置に於て、前記第１及び第２の
   導電手段が、前記面上の導電ストリップと、前記面内の
   Ｐ形及びＮ形領域とを含んでいるレーザ・ビーム・プロ
   グラマブル半導体装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載のレーザ・ビーム・
   プログラマブル半導体装置に於て、前記導電ストリップ
   が金属であるレーザ・ビーム・プログラマブル半導体装
   置。
4. （４）特許請求の範囲第１項に記載のレーザ・ビーム・
   プログラマブル半導体装置に於て、前記ＰＮ接合が前記
   本体とは反対の導電型の浅いタンク領域であり、この為
   前記ＰＮ接合が前記本体内の他の素子から電気的に隔離
   されているレーザ・ビーム・プログラマブル半導体装置
   。
5. （５）特許請求の範囲第４項に記載のレーザ・ビーム・
   プログラマブル半導体装置に於て、前記ＰＮ接合が前記
   タンクを前記本体から隔てる第２のＰＮ接合の上方に位
   置ぎめされており、前記レーザ・ビームが前記第２のＰ
   Ｎ接合を損傷しない様にしたレーザ・ビーム・プログラ
   マブル半導体装置。
6. （６）特許請求の範囲第１項に記載のレーザ・ビーム・
   プログラマブル半導体装置に於て、前記本体の内、前記
   接合より上方にある領域が前記レーザ・ビームによつて
   溶融したり或いはその他の形で乱れない様にしたレーザ
   ・ビーム・プログラマブル半導体装置。
7. （７）レーザ・ビーム・プログラマブル半導体装置を製
   造する方法に於て、半導体本体の面に隣接してＰＮ接合
   を形成し、該ＰＮ接合の各々の側にある半導体材料に電
   気接続する別々の第１及び第２の導電手段を形成し、前
   記面のプログラミング区域をレーザ・ビームで照射して
   前記ＰＮ接合に入射させる工程を含み、該プログラミン
   グ区域は前記面上で前記第１及び第２の導電手段から隔
   たつており、前記ＰＮ接合が前記レーザ・ビームによつ
   て永久的に変更される様にした方法。
8. （８）特許請求の範囲第７項に記載の方法に於て、前記
   第１及び第２の導電手段が前記面上の導電ストリップと
   、前記面内のＰ形及びＮ形領域とを含んでいる方法。
9. （９）特許請求の範囲第８項に記載した方法に於て、前
   記導電ストリップが金属である方法。
10. （１０）特許請求の範囲第７項に記載の方法に於て、Ｐ
    Ｎ接合を形成する工程が、前記本体とは反対の導電型の
    浅いタンク領域を形成することを含み、この為前記ＰＮ
    接合が前記本体内の他の素子から電気的に隔離される様
    にした方法。
11. （１１）特許請求の範囲第１０項に記載の方法に於て、
    前記タンクを前記本体から隔てる第２のＰＮ接合を形成
    する工程を含み、前記レーザ・ビームが前記第２のＰＮ
    接合を損傷しない様にした方法。
12. （１２）特許請求の範囲第７項に記載の方法に於て、前
    記本体の内、前記接合の上方にある領域が前記レーザ・
    ビームによつて溶融したり或いはその他の形で乱れない
    様にした方法。