熔斷器電路和半導體集成電路裝置製造方法
2023-08-01 22:58:46
熔斷器電路和半導體集成電路裝置製造方法
【專利摘要】提供一種熔斷器電路和半導體集成電路裝置，該熔斷器電路用簡潔的電路結構將面積和成本抑制到最低限度。將形狀大致相同而方塊電阻不同的第一熔斷器和第二熔斷器串聯連接在不同電位的端子之間來構成熔斷器電路，在不切斷熔斷器的狀態下，將輸出端子的電位固定於任意一個端子的電位。
【專利說明】熔斷器電路和半導體集成電路裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及由能夠用雷射等切斷的熔斷器構成的熔斷器電路和具有該熔斷器電路的半導體集成電路裝置。
【背景技術】
[0002]能夠用雷射切斷的熔斷器電路被廣泛用於半導體集成電路裝置的特性調整和功能切換。例如，在帶隙基準電壓產生電路中，為了對由於製造上的偏差而產生的基準電壓的溫度特性進行校正，得到高精度的基準電壓，要用雷射切斷熔斷器，使與電阻連接的開關接通或斷開來調整電阻值。
[0003]圖7是現有的熔斷器電路的電路圖。現有的熔斷器電路是將電阻R1、熔斷器H1、熔斷器H2、電阻R2串聯連接在電源端子之間而構成的。熔斷器電路的端子A與開關電路連接，該開關電路例如是與帶隙基準電壓產生電路內的電阻中的一個電阻並列或者串聯連接而成的。進而，通過使端子A成為高電平或低電平來接通或斷開開關電路，調整帶隙基準電壓產生電路內的電阻的電阻值，從而調整基準電壓的溫度特性。端子A的電平根據用雷射切斷熔斷器Hl還是熔斷器H2而決定。在調整前的階段，即在任何熔斷器均未切斷的狀態下測定出基準電壓後，決定切斷哪個熔斷器。通常，由於熔斷器使用導電率高的材料，因此，考慮晶片上的面積，出於限制在未切斷熔斷器的狀態下流過電源端子之間的電流的目的，連接有電阻Rl和電阻R2。
[0004]如上所述，通過在半導體集成電路裝置搭載能夠用雷射切斷的熔斷器電路，例如在帶隙基準電壓產生電路中，實現了高精度這樣的附加價值。
[0005]專利文獻1:日本特開2010-177612號公報
[0006]但是，近年來，在半導體集成電路裝置中，對高精度和高性能的要求正在加強，並且，對降低成本的要求極高。在半導體集成電路裝置中，由於晶片尺寸影響到成本，因此要求儘可能減小晶片尺寸。
[0007]S卩，強烈要求電路儘可能簡化結構。在這樣的狀況下，在上述現有的熔斷器電路中，存在隨著調整部位的增加而晶片尺寸增大、成本上升這樣的問題。
【發明內容】
[0008]本發明正是鑑於這一點而完成的，其目的在於提供一種低成本的半導體集成電路裝置，其用極其簡潔的電路結構構成熔斷器電路。
[0009]為了解決現有這樣的問題，本實施方式的熔斷器電路是將形狀大致相同而方塊電阻不同的第一熔斷器和第二熔斷器串聯連接在不同電位的端子之間而構成的，在不切斷熔斷器的狀態下，將輸出端子的電位固定於任意一個端子的電位。
[0010]根據本發明的半導體集成電路裝置，在半導體基板上集成由方塊電阻不同的電阻構成的熔斷器，由此，能夠以極其簡潔的電路結構構成熔斷器電路。因此，能夠實現面積小且成本低的半導體集成電路裝置。【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實施方式的熔斷器電路的電路圖。
[0012]圖2是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的一例的電路圖。
[0013]圖3是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的另一例的電路圖。
[0014]圖4是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的另一例的電路圖。
[0015]圖5是示出圖4的半導體集成電路裝置的動作的表。
[0016]圖6是示出圖4的檢測電路的一例的電路圖。
[0017]圖7是現有的半導體集成電路裝置的熔斷器電路的電路圖。
[0018]標號說明
[0019]I熔斷器電路；2開關電路；4檢測電路；4a霍爾元件；4b放大電路；4c比較電路；4d基準電壓電路。
【具體實施方式】
[0020]具有本發明的熔斷器電路的半導體集成電路裝置被廣泛應用於在集成在半導體基板上的電子電路中，例如基準電壓產生電路或傳感器電路等要求高精度和高性能的產品。以下，參照附圖，對本實施方式進行說明。
[0021]圖1是本實施方式的熔斷器電路的電路圖。
[0022]熔斷器電路I由熔斷器Fl和熔斷器F2構成。熔斷器Fl和熔斷器F2分別具有2個連接端子，各熔斷器的一個連接端子公共連接。其連接點是熔斷器電路I的輸出端子NI。各熔斷器的另一個連接端子分別與不同電位的布線連接。為了進行說明，將該不同電位設為電位VSS和電位比電位VSS高的電位VDD。此外，設熔斷器Fl的電阻值為Rfl，設熔斷器F2的電阻值為Rf2，設輸出端子NI的電位為VI。
[0023]在此，設構成熔斷器Fl的電阻體的方塊電阻大於構成熔斷器F2的電阻體的方塊電阻，熔斷器Fl和熔斷器F2的布局形狀為大致相同的形狀。
[0024]本實施方式的熔斷器電路I如上述那樣構成，如下進行動作。
[0025]在沒有切斷熔斷器Fl和熔斷器F2的狀態下，輸出端子NI的電位Vl和從VDD經由熔斷器Fl和熔斷器F2流向VSS的電流IF由下式表示。
[0026]Vl - VSS = Rf2(Rfl + Rf2) X (VDD — VSS)...(I)
[0027]IF = (VDD — VSS) + (Rfl + Rf2)...(2)
[0028]電阻體的電阻值根據方塊電阻和電阻的寬度W、長度L求出。由於熔斷器Fl和熔斷器F2為大致相同的布局形狀，因此寬度W和長度L大致相同，構成熔斷器Fl的電阻體的方塊電阻大於構成熔斷器F2的電阻體的方塊電阻。S卩，電阻值Rfl大於電阻值Rf2。因此，在任何熔斷器均未切斷的狀態下，輸出端子NI的電位Vl相對於VDD和VSS的中點電位，成為與VSS接近的電位。
[0029]在切斷了熔斷器Fl和熔斷器F2中的任意一個的狀態下，輸出端子NI的電位Vl成為與VSS或VDD大致相等的電位，從VDD經由熔斷器Fl和熔斷器F2流向VSS的電流IF幾乎等於零。
[0030]圖2是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的一例的電路圖。圖2所示的半導體集成電路裝置是將開關電路2連接於熔斷器電路I的輸出端子NI而構成的。
[0031]開關電路2根據端子N21的電位，控制端子N22與端子N23之間的接通或斷開。開關電路2的端子N21與熔斷器電路I的輸出端子NI連接，端子N22和端子23與根據開關的接通或斷開而進行調整或切換的元件(未圖示)連接。作為該元件，例如可舉出集成在半導體基板上的電阻或電晶體、電容。圖2所示的半導體集成電路裝置如上述那樣構成，如下進行動作。
[0032]在熔斷器Fl和熔斷器F2中的任何熔斷器均未切斷的狀態下，輸出端子NI的電位Vl成為與VDD和VSS的中點電位相比更接近VSS的電位。開關電路2構成為在端子N21的電位是與中點電位相比更接近VDD的電位時接通，在端子N21的電位是與中點電位相比更接近VSS的電位時斷開。在任何熔斷器均未切斷的狀態下，電位Vl是與VDD和VSS的中點電位相比更接近VSS的電位，因此開關電路2必定斷開。在該狀態下測定半導體集成電路裝置的特性，為了成為更合適的特性，選擇使開關電路2接通或斷開。在使開關電路2接通的情況下，用雷射切斷熔斷器F2，在使開關電路2斷開的情況下，用雷射切斷熔斷器Fl即可。
[0033]圖3是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的另一例的電路圖。圖3所示的半導體集成電路裝置是將作為邏輯電路的非電路3連接於熔斷器電路I的輸出端子NI而構成的。
[0034]非電路3的輸入端子與熔斷器電路I的輸出端子NI連接，電源由VDD和VSS提供(未圖示)。此外，雖然沒有圖示，但是非電路3的輸出端子N3可以與圖2所示的開關的控制端子連接，也可以與對半導體集成電路裝置的功能進行切換的邏輯電路塊的輸入端連接。圖3所示的半導體集成電路裝置如上述那樣構成，如下進行動作。
[0035]在熔斷器Fl和熔斷器F2中的任何熔斷器均未切斷的狀態下，輸出端子NI的電位Vl成為與VDD和VSS的中點電位相比更接近VSS的電位。因此，非電路3的輸出端子N3的電位是VDD。在該狀態下測定半導體集成電路裝置的特性，為了成為更合適的特性，選擇將非電路3的輸出端子N3的電位設為VDD或VSS。在將非電路3的輸出端子N3的電位設為VDD電平的情況下，用雷射切斷熔斷器F1，在將非電路3的輸出端子N3的電位設為VSS的情況下，用雷射切斷熔斷器F2即可。
[0036]在以上的本實施方式的說明中，僅是將熔斷器Fl和熔斷器F2設為由不同的方塊電阻構成的電阻，但是，作為構成熔斷器的材料，只要是集成在半導體基板上且能夠用雷射切斷的材料即可，可以是鋁、銅、鎢、多晶矽等任何的材料。作為使用材料的一例，可舉出用於MOS電晶體的柵極或電路之間的布線的方塊電阻較低的低電阻多晶矽和作為電阻使用的高電阻多晶矽。低電阻多晶矽和高電阻多晶矽均為能夠容易地在半導體基板上進行製造的元件，是廣泛地普遍使用的元件。通過將低電阻多晶矽和高電阻多晶矽分別應用於熔斷器Fl和熔斷器F2，能夠在不需要特別製造工藝的情況下實現本實施方式。這一點對於實現低成本是非常重要的。[0037]以上，說明了本發明的第I實施方式的半導體集成電路裝置的結構和動作，表明能夠以極其簡潔的電路結構實現熔斷器電路。尤其是在要求高精度和高性能的半導體集成電路裝置中，存在調整部位和功能切換部位增加的趨勢，需要多組熔斷器電路，因此，能夠以極其簡潔的電路結構實現熔斷器電路具有重要意義。此外，在無需特別的製造工藝即可實現這一點上，本實施方式是極其有用的。
[0038]此外，在本說明中，為了進行說明而示出了具體例子，但是，只要是在不偏離本發明主旨的範圍內，則不限於該結構或特性值。例如，在本說明中，構成為在熔斷器Fl和熔斷器F2中的任何熔斷器均未切斷的狀態下，控制成開關電路2必定斷開，非電路3的輸出是VDD電平，但是不限於此，也可以使接通斷開相反，或者不是VDD電平而是VSS電平。
[0039]此外，在上述說明中，為了簡化，將開關電路2接通/斷開的邊界設為VDD和VSS的中點電位，而且沒有特別觸及非電路的反轉電平，但是，在製造於半導體基板上的半導體集成電路裝置中，由於製造工藝上的偏差，開關的接通斷開的邊界或非電路的反轉電平與電源端子之間的中點相等是罕見的。因此，在熔斷器Fl和熔斷器F2均未切斷的狀態下，為了確定開關的接通斷開狀態或非電路的輸出邏輯，需要使輸出端子NI的電位Vl接近VDD或VSS的電位。因此，以構成熔斷器Fl和熔斷器F2的方塊電阻之比較大的方式選擇材料即可。
[0040]例如，在熔斷器Fl的電阻值Rfl是熔斷器F2的電阻值Rf2的4倍時，任何熔斷器均未切斷的狀態下的公共輸出端子NI的電位Vl為
[0041]Vl — VSS = (1 + 5).(VDD — VSS)..*(3)。
[0042]這是通常足夠確定開關或非電路的狀態的電位。
[0043]此外，作為具體例子，可舉出使用上述低電阻多晶矽和高電阻多晶矽的情況。通常，低電阻多晶矽的方塊電阻是數Ω/ □?數十Ω/ □，高電阻多晶矽的方塊電阻是數k Ω / 口?數十k Ω / □。作為一例，用方塊電阻是IOk Ω / 口的高電阻多晶矽構成熔斷器Fl，用方塊電阻是10Ω/ □的低電阻多晶矽構成熔斷器F2。各熔斷器的布局形狀大致相同，考慮能夠用雷射穩定地切斷，作為一例，在設寬度W = I μ m，長度L = 10 μ m時，各熔斷器的電阻值成為RH = IOOkQ，Rf2 = 100Ω。根據(I)式，任何熔斷器均未切斷的狀態下的輸出端子NI的電位Vl為
[0044]Vl — VSS = (1 + 1001) X (VDD — VSS)..*(4)。
[0045]S卩，電位Vl幾乎等於VSS的電位，因此在本實施方式中是適當的。
[0046]此外，在任何熔斷器均未切斷的狀態下，在VDD和VSS的電位差是5V的情況下，根據(2)式，求出從VDD經由熔斷器Fl和熔斷器F2流向VSS的電流IF是約50 μ A。特性調整前後，換言之熔斷器切斷前後的消耗電流的變化量最好儘量小。這是因為，在測定半導體集成電路裝置的特性時，優選測定檢查環境的布線電阻或電源裝置的內部阻抗、端子之間的接觸電阻引起的電源電壓變化小。此外，尤其是在對溫度特性進行調整的情況下，在調整前後，半導體集成電路裝置內的發熱量發生變化是不理想的，因此，在未切斷熔斷器的狀態下將流向熔斷器的電流抑制得較小這一點上，本實施方式是合適的。
[0047]圖4是示出具有本實施方式的熔斷器電路的半導體集成電路裝置的另一例的電路圖。本實施方式的半導體集成電路裝置具有熔斷器電路1、檢測電路4、異或電路(EXORi路)5。[0048]異或電路5具有2個輸入端子和I個輸出端子N5，一個輸入端子與熔斷器電路I的輸出端子NI連接，另一個輸入端子與檢測電路4的輸出端子N4連接，電源由VDD和VSS提供(未圖示)。圖4所示的半導體集成電路裝置如上述那樣構成，如下進行動作。
[0049]檢測電路4例如檢測從外部輸入的物理量，根據物理量進行檢出狀態和未檢出狀態的二值輸出。作為檢測電路4的例子，可舉出溫度檢測裝置或磁檢測裝置等。以下，為了進行說明，將檢出狀態的邏輯值設為「 1」，將未檢出狀態的邏輯值設為「O」。
[0050]圖5是用邏輯值來表現圖4所示的半導體集成電路裝置的動作的表。
[0051]在切斷熔斷器Fl的情況下，由於輸出端子NI的電位是VSS電平，因而邏輯值是「O」。因此，在檢測電路4的輸出N4是檢出狀態「 I」的情況下，輸出N5是「 I」，在檢測電路
4的輸出N4是未檢出狀態「O」的情況下，輸出N5是「O」。另一方面，在切斷熔斷器F2的情況下，由於輸出端子NI的電位是VDD電平，因而邏輯值是「I」。
[0052]因此，在檢測電路4的輸出N4是檢出狀態「I」的情況下，輸出N5是「O」，在檢測電路4的輸出N4是未檢出狀態「O」的情況下，輸出N5是「I」。如上所述，能夠容易地將檢測電路4的檢出狀態和未檢出狀態下的輸出N5的邏輯值切換成正邏輯或負邏輯。
[0053]圖6是示出圖4的檢測電路4的一例的電路圖。
[0054]檢測電路4由作為磁電轉換元件的霍爾元件4a、放大電路4b、比較電路4c和基準電壓電路4d構成。霍爾元件4a的4個端子中的相對的2個端子分別與電源端子連接，剩餘的2個端子與放大電路4b的輸入端連接。放大電路4b的輸出端與比較電路4c的一個輸入端連接，比較電路4c的另一個端子與基準電壓電路4d的一個端子連接。比較電路4c的輸出端與檢測電路4的輸出端子N4連接，基準電壓電路4d的另一個端子與電源端子連接。圖6所示的檢測電路4如上述那樣構成，如下進行動作。
[0055]霍爾元件4a是磁電轉換元件，輸出與施加的磁場對應的電壓。將被霍爾元件轉換成電壓的信號輸入到放大電路4b，以規定的放大率放大並輸入到比較電路4c。比較電路4c對來自霍爾元件4a的信號電壓和基準電壓電路4d輸出的基準電壓進行比較，如果來自霍爾元件4a的信號電壓較高則輸出檢出狀態的邏輯值「 1」，如果來自霍爾元件4a的信號電壓較低則輸出未檢出狀態的邏輯值「O」。比較電路4c的輸出作為檢測電路4的輸出從輸出端子N4輸出。由此，檢測電路4進行動作，以便檢測作為從外部輸入的物理量的磁場，根據物理量進行檢出狀態和未檢出狀態的二值輸出。
[0056]此外，在本說明中，為了方便而將檢測電路4設為上述電路結構，但是，只要是根據物理量進行檢出狀態和未檢出狀態的二值輸出的結構即可，不限於上述結構。此外，作為檢測電路4檢測的物理量的一例，舉出磁場(磁)的例子，但是，例如也可以是溫度、電壓、電流、加速度、壓力等。此外，對放大電路4b的放大率和基準電壓電路4d輸出的基準電壓的具體例子沒有進行特別說明，也可以構成為能夠應用圖2或圖3的結構對放大率或基準電壓進行調整，對檢測點進行調整。
[0057]以上，說明了本發明的第2實施方式的半導體集成電路裝置的結構和動作，示出了具有熔斷器電路的電路的一例。如上所述，半導體集成電路裝置要求高精度和高性能，能夠以簡潔的電路結構實現動作或功能的切換具有重要意義。另外，在本說明中，為了進行說明，說明了對輸出的正邏輯和負邏輯進行切換的用途，但是，也可以應用於對輸入的正邏輯和負邏輯進行切換的用途。[0058]以上，說明了本發明的第I實施方式和第2實施方式的半導體集成電路裝置的動作，表明能夠以極其簡潔的電路結構實現熔斷器電路，並示出了具有該熔斷器電路的電路的一例。在本說明中，為了進行說明，示出了具體的電路結構或材料的特性值，但是，只要是進行在本說明中所述的動作的結構即可，不限於該結構或特性值。
【權利要求】
1.一種熔斷器電路，其特徵在於， 該熔斷器電路具有串聯連接在不同電位的端子之間的第一熔斷器和第二熔斷器， 所述第一熔斷器和所述第二熔斷器是方塊電阻不同的電阻體，且呈大致相同的布局形狀。
2.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其特徵在於， 所述第一熔斷器和所述第二熔斷器中的一方是低電阻多晶矽，另一方是高電阻多晶矽。
3.一種半導體集成電路裝置，其集成在半導體基板上，其特徵在於， 該半導體集成電路裝置具有: 權利要求1所述的熔斷器電路；以及 與所述熔斷器電路的輸出端子連接的邏輯電路。
【文檔編號】H01L27/04GK104009033SQ201410049847
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2013年2月26日
【發明者】有山稔 申請人:精工電子有限公司