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公開番号2025167948
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-07
出願番号2024072984
出願日2024-04-26
発明の名称半導体装置の製造方法及び半導体装置
出願人ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H10D 89/10 20250101AFI20251030BHJP()
要約【課題】電気ヒューズの切断不良を低減する半導体装置の製造方法および半導体装置を提供する。
【解決手段】電流制御回路30が、AND回路4に対して切断制御トランジスタ3をオン状態にスイッチングさせ、電気ヒューズ2に第1電流値となる電流を流し、第1電流値の電流を電気ヒューズ2に流すことにより発生する熱量を用いて電気ヒューズ2の切断領域の融解を開始させる工程と、電流検知回路31が、第1電流値よりも小さく、かつ、0アンペアより大きい第2電流値を検出する工程と、電流検知回路31が、第2電流値を検出したことに基づいて検知信号処理回路32に低電流検知信号S1を出力する工程と、検知信号処理回路32が、低電流検知信号S1に基づいてAND回路4に制御信号を出力し、AND回路4が、制御信号に基づいて切断制御トランジスタ3をオフ状態にスイッチングさせ、電気ヒューズ2の切断を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気ヒューズを有する半導体装置の製造方法であって、
（ａ）半導体基板を準備する工程と、
（ｂ）前記半導体基板の半導体チップとなる領域の表面に、
前記電気ヒューズと、
前記電気ヒューズの第１端子に電気的に接続された電流検知回路と、前記電流検知回路に電気的に接続された検知信号処理回路と、を備えた電流制御回路と、
前記電気ヒューズの第２端子と接地電位との間に直列に接続され、前記電気ヒューズに電流を流すか否かを切り替える第１トランジスタと、
前記検知信号処理回路からの制御信号に基づいて、前記第１トランジスタのスイッチング制御を行う制御回路と、
を含む複数の回路を形成する工程と、
（ｃ）前記複数の回路が形成された前記半導体チップをテストする工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程における前記テストの結果に基づいて、前記電気ヒューズを、外部から印加される第１電圧を用いて電気的に切断する工程と、
（ｅ）前記半導体基板を切断し、前記半導体チップを前記半導体装置として取得する工程と、を有し、
前記（ｄ）工程は、
（ｄ１）前記電気ヒューズの前記第１端子に前記第１電圧を印加した状態で、前記電流制御回路が、前記制御回路に対して前記第１トランジスタをオン状態にスイッチングさせて前記電気ヒューズに第１電流値となる電流を流し、前記第１電流値の電流を前記電気ヒューズに流すことにより発生する熱量を用いて前記電気ヒューズの切断領域の融解を開始する工程と、
（ｄ２）前記（ｄ１）工程の後、前記電流検知回路が、前記第１電流値よりも小さく、かつ、０アンペアより大きい第２電流値を検出する工程と、
（ｄ３）前記（ｄ２）工程の後、前記電流検知回路が、前記第２電流値を検出したことに基づいて前記検知信号処理回路に検知信号を出力する工程と、
（ｄ４）前記（ｄ３）工程の後、前記検知信号処理回路が、前記検知信号に基づいて前記制御回路に前記制御信号を出力し、前記制御回路が、前記制御信号に基づいて前記第１トランジスタをオフ状態にスイッチングさせ、前記電気ヒューズの切断を行う工程と、を有する、
半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電気ヒューズの前記切断領域となる配線は、ポリシリコンで構成され、
前記第２電流値は、前記（ｄ４）工程で前記第１トランジスタをオフ状態にスイッチングした後の前記切断領域における残留熱量により完全に融解可能な前記ポリシリコンの配線膜厚の上限から算出される電流値以下である、
半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ２）工程における前記第２電流値の検出は、前記電流検知回路内に設けられた抵抗素子に生じる電圧降下を検出することにより行う、
半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｄ２）工程の前記第２電流値の検出は、外部から前記電流検知回路に入力された第２電圧に基づいて行う、
半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１電圧および前記第２電圧は、それぞれテスタから供給される電圧である、
半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記ポリシリコンの上層には、前記ポリシリコンを覆うようにシリコン窒化膜が形成される、
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１トランジスタのゲート端子には、前記（ｄ）工程において、前記第１トランジスタと同じ特性を有する第２トランジスタに基づいて生成されたバイアス電圧が印加される、
半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電気ヒューズと並列に第３トランジスタが接続され、
前記検知信号処理回路は、前記（ｄ４）工程の後に、前記第３トランジスタを前記電気ヒューズ両端の電位差が無くなるように制御する、
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記複数の回路として前記制御信号を遅延させる遅延回路が形成され、
前記（ｄ４）工程で、前記検知信号処理回路が出力する前記制御信号が前記遅延回路により遅延される、
半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
電気ヒューズと、
前記電気ヒューズの第１端子に電気的に接続された電流検知回路と、前記電流検知回路に電気的に接続された検知信号処理回路と、を備えた電流制御回路と、
前記電気ヒューズの第２端子と接地電位との間に直列に接続され、前記電気ヒューズに電流を流すか否かを切り替える第１トランジスタと、
前記検知信号処理回路からの制御信号に基づいて前記第１トランジスタのスイッチング制御を行う制御回路と、
を備え、
前記電流制御回路は、前記電気ヒューズに第１電流値となる電流を流し、前記第１電流値の電流を前記電気ヒューズに流すことにより発生する熱量を用いて前記電気ヒューズの切断領域の融解を行い、
前記電流検知回路は、前記電気ヒューズに印加される電流値が、前記第１電流値よりも小さく、かつ、０アンペアより大きい第２電流値を検出して、前記検知信号処理回路に検知信号を出力し、
前記検知信号処理回路は、前記検知信号に基づいて前記制御回路に前記制御信号を出力し、
前記制御回路は、前記制御信号に基づいて前記第１トランジスタをオフ状態にスイッチングさせる、
半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、例えば、電気ヒューズを有する半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置には、電気ヒューズを備えた半導体装置がある（特許文献１および特許文献２）。このような半導体装置では、電気ヒューズを切断することによって、回路特性の調整や、あるいは、不良となった回路の排除を行うことができる。電気ヒューズの切断には、レーザ光を照射して電気ヒューズを溶断する方法や、電流を流してジュール熱で電気ヒューズを溶断する方法が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－２２２６９１号公報
特開２０２４－１５６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した電気ヒューズを切断する方法のうちジュール熱で溶断する方法は以下のようにして行われる。まず、半導体装置外部のテスタから電気ヒューズを切断するための高電圧を印加する。そして、テスタから電気ヒューズの切断時間を制御するためのクロック信号を入力する。すると、クロック信号が活性化した時間に電気ヒューズに電流が流れ、電気ヒューズが溶断される。しかしながら、切断の制御を半導体装置の外部にあるテスタに依存しており、プロセスばらつき等により、電気ヒューズの切断不良が発生する場合があった。
【０００５】
後述する実施の形態は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態による半導体装置の製造方法は、ヒューズ素子を、外部から印加される第１電圧を用いて電気的に切断する工程を有し、この工程は、（ｄ１）電気ヒューズの第１端子に第１電圧を印加した状態で、電流制御回路が、制御回路に対して第１トランジスタをオン状態にスイッチングさせて電気ヒューズに第１電流値となる電流を流し、第１電流値の電流を電気ヒューズに流すことにより発生する熱量を用いて電気ヒューズの切断領域の融解を開始する工程と、（ｄ２）（ｄ１）工程の後、電流検知回路が、第１電流値よりも小さく、かつ、０アンペアより大きい第２電流値を検出する工程と、（ｄ３）（ｄ２）工程の後、電流検知回路が、第２電流値を検出したことに基づいて検知信号処理回路に検知信号を出力する工程と、（ｄ４）（ｄ３）工程の後、検知信号処理回路が、検知信号に基づいて制御回路に制御信号を出力し、制御回路が、制御信号に基づいて第１トランジスタをオフ状態にスイッチングさせ、電気ヒューズの切断を行う工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
前記一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１の実施形態による半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。
図２は、図１の半導体装置において、電気ヒューズの構成例を示す上面図である。
図３は、図２の電気ヒューズにおいて、Ａ線に沿う断面図である。
図４は、従来の電気ヒューズにおいて、切断不良が発生した例を示す上面図である。
図５は、図４の電気ヒューズにおいて、Ｂ線に沿う断面図である。
図６は、図４の電気ヒューズにおいて、Ｃ線に沿う断面図である。
図７は、電気ヒューズ及び切断制御トランジスタを示した回路図である。
図８は、図７の回路において、切断用高電圧、電気ヒューズの他方の端子側の電位、切断電流の変化の例を示した図である。
図９は、電気ヒューズを模式的に示した図である。
図１０は、図９において、電気ヒューズのヒューズ本体のうち第１の部分が融解した状態を示した図である。
図１１は、図１０において、電気ヒューズのヒューズ本体のうち残留熱量で残存領域が融解させる説明図である。
図１２は、図１の半導体装置の詳細回路図である。
図１３は、図１２の半導体装置の動作を示したタイミングチャートである。
図１４は、第２の実施形態により半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。
図１５は、第３の実施形態により半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。
図１６は、第３の実施形態の課題の説明図である。
図１７は、第３の実施形態の課題の説明図である。
図１８は、図１５の半導体装置の詳細回路図である。
図１９は、図１８の半導体装置の動作を示したタイミングチャートである。
図２０は、他の実施形態により半導体装置の回路構成例を示すブロック図である。
図２１は、半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
（【００１１】以降は省略されています）

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