半導體器件和半導體器件的驅動方法
2023-09-22 10:52:15
專利名稱：半導體器件和半導體器件的驅動方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件和半導體器件的驅動方法。本發明特別涉及具有電熔斷器的半導體器件和該半導體器件的驅動方法。
背景技術：
電熔斷器是用於調整半導體器件的電子電路的重要電子元件。JP-A-8_335674(專利文獻1)披露了採用電熔斷器調整半導體器件的方法。例如，採用電熔斷器調整半導體器件的方法已經被用來例如彌補半導體存儲器件的缺陷等。例如，通過以矩陣的形式布置多個標準的半導體存儲單元製造標準的存儲單元陣列，並且通過布置多個備用存儲單元製造用於彌補的備用存儲單元陣列。當標準的存儲單元陣列中的任意存儲單元存在缺陷時，就將該有缺陷的存儲單元切換到備用存儲單元。在獲得半導體存儲器件的高成品率上，上述方法是有效的。除了包括如上所述的將有缺陷的存儲單元切換到備用存儲單元的步驟的修復技術之外，電熔斷器被廣泛地使用在涉及形成半導體器件的電子電路中的電連接的切換的應用中。近年來，邏輯電路和CMOS圖像傳感器朝著高功能化和多功能化發展的趨勢導致了對更大容量的電熔斷器的需求。使用增大了容量的電熔斷器增大了使用該電熔斷器的半導體晶片的尺寸，並因此導致了半導體晶片的成本的增加。例如，具有由多晶矽層和高熔點金屬矽化物層形成的細絲結構(filament structure)的電熔斷器的細絲(filament)的電阻被施加到該細絲上的脈衝電壓所改變。例如，上述操作是基於這樣的事實當在高熔點金屬矽化物層引發電子遷移時，電熔斷器的電阻從初始值變成另一值，並且當遷移繼續進行至矽熔化階段時，電熔斷器的電阻變成與前一值不同的另一值。當嘗試不改變細絲的形狀而通過與上述的過程相同的過程增大電熔斷器的容量時，可能會增大電熔斷器所佔的面積。一般情況下，通過對電熔斷器進行微細化加工可以減小電熔斷器所佔的面積，並且藉助具有通過附加的處理步驟提供的MONOS結構的電熔斷器可以獲得多個電阻值。然而，這樣的方法導致了成本的增加。MONOS結構是具有金屬層、氧化物層、氮化物層、另一氧化物層和半導體層的膜。JP-A-2006_25353(專利文獻2)披露了通過將細絲並聯並且將讀出電晶體和用於程序控制的開關電晶體並聯到細絲來設置的電熔斷器模塊。該電熔斷器模塊能夠以並聯的細絲的電阻值變化的形式提供代表著多個值的信肩、ο然而，在專利文獻2中所披露的電熔斷器模塊的結構具有這樣的缺點由於僅能通過來自並聯的細絲的並聯讀出獲得電阻值，所以不能精確地讀出電阻的變化。
發明內容
鑑於上述原因，期望提供一種包括能夠使用現有的工藝而不用任何額外的加工步驟來製造的可靠的多值化電熔斷器的半導體器件。 本發明實施形式提供了一種具有電熔斷器元件的半導體器件，所述電熔斷器元件包括第一細絲、與所述第一細絲相連接的第二細絲以及與所述第一細絲的一端相連接的串聯讀出部，所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反，所述串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻。本發明的所述半導體器件具有包括所述第一細絲和連接著所述第一細絲的所述第二細絲的所述電熔斷器元件。所述電熔斷器元件具有連接著所述第一細絲的一端的所述串聯讀出部，所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反，所述串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻。本發明的另一實施形式提供了一種具有電熔斷器元件的半導體器件，所述電熔斷器元件包括第一細絲、連接著所述第一細絲的第二細絲、用於選擇所述第一細絲且與所述第一細絲串聯連接的第一選擇電晶體、用於選擇所述第二細絲且與所述第二細絲串聯連接的第二選擇電晶體，以及連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的連接處的並聯讀出部，所述並聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的並聯電阻。本發明上述實施形式的半導體器件具有包括所述第一細絲、連接著所述第一細絲的所述第二細絲的所述電熔斷器元件。所述電熔斷器元件還包括用於選擇所述第一細絲且與所述第一細絲串聯連接的所述第一選擇電晶體和用於選擇所述第二細絲且與所述第二細絲串聯連接的所述第二選擇電晶體。此外，所述電熔斷器元件包括連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的所述連接處的所述並聯讀出部，所述並聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的並聯電阻。本發明的又一實施形式提供了一種半導體器件的驅動方法，所述半導體器件包括具有第一細絲和連接著所述第一細絲的第二細絲的電熔斷器元件。所述方法包括使用串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻，所述串聯讀出部連接著所述第一細絲的一端，所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反。本發明的上述實施形式的半導體器件的驅動方法讀取所述半導體器件的所述電熔斷器，所述半導體器件包括含有所述第一細絲和所述第二細絲的所述電熔斷器。在此實施形式中，使用所述串聯讀出部讀出所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻，所述串聯讀出部連接著所述第一細絲的一端，所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反。本發明實施形式的半導體器件能夠設置有可靠的多值化的電熔斷器元件，能夠使用現有的工序而不需要額外的加工步驟進行製造所述電熔斷器元件。本發明實施形式的半導體器件的驅動方法使得能夠從包括電熔斷器的半導體器件中以高可靠性讀取多值化電熔斷器元件的電阻，能夠使用現有的工序而不需要額外的加工步驟進行製造所述電熔斷器。
圖IA和圖IB是形成本發明第一實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖；圖2A是形成本發明第一實施形式的半導體器件的電熔斷器元件的一部分的一個電熔斷器的電路圖；圖2B是電熔斷器的平面圖；圖2C是電熔斷器的截面圖；圖3A和圖;3B是示出了將值寫入形成本發明第一實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件中的方法的電路圖；圖4A和圖4B是示出了從形成本發明第一實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件中讀取值的方法的電路圖；圖5是在本發明第一實施形式的半導體器件中可以被省去的解碼器電路的示例的電路圖；圖6A和圖6B是形成本發明第二實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖；圖7A和圖7B是示出了將值寫入形成本發明第二實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件中的方法的電路圖；以及圖8A和圖8B是示出了從形成本發明第二實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件中讀取值的方法的電路圖。
具體實施例方式現在參照
本發明的半導體器件和半導體器件的製造方法的實施形式。按照下列順序進行說明。1.第一實施形式(基本結構)2.實驗結果3.第二實施形式(選擇電晶體的位置與第一實施形式不同的結構)1.第一實施形式半導體器件的結構圖IA是形成根據本發明實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖。本實施形式的半導體器件設置有包括第一細絲FSl和連接著第一細絲FSl的第二細絲FS2的電熔斷器元件。用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl在第一細絲FSl的與第二細絲FS2 相連接的一端與第一細絲FSl串聯連接。用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2在第二細絲FS2的與第一細絲FSl 相連接的一端與第二細絲FS2串聯連接。例如在第一細絲FSl的與連接著第二細絲FS2的一端相反的一端連接著用於讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻的串聯讀出部。在上述結構中，能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻，因此能夠提供多值化的可靠的電熔斷器。通過選擇第一選擇電晶體Trl或第二選擇電晶體Tr2能夠選擇並寫入第一細絲 FSl的值或者第二細絲FS2的值。圖IB是形成根據本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖， 該圖更加具體地示出了圖IA中的結構。本實施形式的半導體器件設置有包括第一細絲FSl和連接著第一細絲FSl的第二細絲FS2的電熔斷器元件。用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl在第一細絲FSl的與第二細絲FS2 相連接的一端與第一細絲FSl串聯連接。用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2在第二細絲FS2的與第一細絲FSl 相連接的一端與第二細絲FS2串聯連接。在本實施形式中，第一細絲FSl與第二細絲FS2是通過第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2相連接的。例如，第一細絲FSl的與連接著第二細絲FS2的一端相反的一端通過電晶體Tr3 接地。例如，第一選擇電晶體Trl與第二選擇電晶體Tr2之間的連接處通過電晶體Tr4 連接至寫入部WT。寫入部WT使得通過第一選擇電晶體Trl選擇的第一細絲FSl的電阻或通過第二選擇電晶體Tr2選擇的第二細絲FS2的電阻獨立地變化。例如，第一細絲FSl與電晶體Tr3之間的連接處通過電晶體Tr5連接著串聯讀出部RDS。串聯讀出部RDS讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻。例如，第一選擇電晶體Trl與第二選擇電晶體Tr2之間的連接處通過電晶體Tr6 連接至並聯讀出部RDP。並聯讀出部RDP讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻。在上述結構中，通過使用第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2對細絲進行選擇，能夠寫入第一細絲FSl的值或第二細絲FS2的值。能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻，並且能夠提供可靠的多值化的電熔斷器。此外，能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻以實現更高的可靠性。圖2A是形成本實施形式的半導體器件的電熔斷器元件的一個電熔斷器的電路圖，圖2B是該電熔斷器的平面圖。例如，在形成電熔斷器的一部分的細絲FS的一端形成有陽極AN，而在該細絲的另一端形成有陰極CA。陰極CA通過電晶體Tr連接著接地電位Vss。
例如，當向陽極AN施加寫入電壓Vfuse從而向電晶體施加寫入脈衝Vpulse時，寫入電流Iprag流過細絲FS從而能夠進行寫入過程。寫入過程也被稱為「熔斷過程(blow process)」，而寫入電壓也被稱為「熔斷電壓 (blow voltage)」。圖2C是電熔斷器的細絲部的截面圖。例如，在半導體基板上，多晶矽層11和例如NiSi等高熔點金屬矽化物層12層疊在絕緣膜10上，並且形成為如圖2B中所示的具有預定的寬度W和預定的長度L的細絲形狀。例如，在多晶矽層11和高熔點金屬矽化物層12的層疊體的兩側上形成側壁絕緣膜13，並且形成覆蓋著各個膜和各層的保護絕緣膜14。除了形成區域不同並且形成有接觸部CS之外，陽極AN和陰極CA基本上具有與細絲部的層結構相同的層結構。例如，當向由具有如上所述的多晶矽層11和高熔點金屬矽化物層12的層疊體構成的細絲施加第一寫入電壓時，在高熔點金屬矽化物層處發生電子遷移，這就導致了細絲部的電阻的變化。圖2B示出了從細絲部到陰極CA的一部分中的電子遷移EM。在未發生電子遷移 EM的區域中殘存有高熔點金屬矽化物層。當進一步施加高於第一寫入電壓的第二寫入電壓時，多晶矽層中的矽被熔化從而導致了細絲部的電阻的進一步變化。這樣，例如，根據寫入電壓能夠使單個細絲具有三階段式的電阻值。第一細絲FSl和第二細絲FS2可以具有不同的電阻值。因此，能夠進一步確保電熔斷器元件具有多個電阻值。例如，可以通過使第一細絲和第二細絲至少在下面的任一方面不同，從而使第一細絲和第二細絲具有不同的電阻值。(1)第一細絲FSl的寬度與第二細絲FS2的寬度(2)第一細絲FSl的長度與第二細絲FS2的長度(3)第一細絲FSl的陰極CA和陽極AN中的接觸部CS的數量與第二細絲FS2的陰極CA和陽極AN中的接觸部CS的數量(4)第一細絲FSl的陰極CA和陽極AN中的接觸部CS的位置與第二細絲FS2的陰極CA和陽極AN中的接觸部CS的位置第一細絲FSl和第二細絲FS2可以構造得使這些細絲的電阻值根據不同的電氣條件而變化。因此能夠確保電熔斷器元件能夠具有多個電阻值。例如，與上述使第一細絲的電阻與第二細絲的電阻設定得不同的條件類似，可以根據不同的電氣條件使第一細絲FSl和第二細絲FS2的電阻變化。此外，當第一細絲和第二細絲具有不同的電阻值的時候，可以採用根據不同的電氣條件使第一細絲FSl和第二細絲FS2的電阻變化的設置。第一細絲FSl與第二細絲FS2可以具有相同的電阻值，並且第一細絲和第二細絲的電阻值可以根據相同的電氣條件而變化。能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟來製造本實施形式的半導體器件的電熔斷器元件，並且該元件能夠具有高可靠性和多個電阻值。半導體器件的驅動方法圖3A是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的第一細絲FSl的寫入方法的電路圖。例如，通過導通第一選擇電晶體Trl使第一細絲FSl處於被選擇的狀態，導通電晶體Tr3和電晶體Tr4，從而從寫入部WT施加寫入電壓使得寫入電流Ipragl流過第一細絲FSl。因此，例如，根據寫入電壓能夠如上所述地使第一細絲FSl選擇性地具有三階段式的電阻值。圖;3B是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的第二細絲FS2的寫入方法的電路圖。例如，通過導通第二選擇電晶體Tr2使第二細絲FS2處於被選擇的狀態，導通電晶體Tr4，從而從寫入部WT施加寫入電壓使得寫入電流Iprag2流過第二細絲FS2。因此，例如，根據寫入電壓能夠如上所述地使第二細絲FS2選擇性地具有三階段式的電阻值。如上所述，用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl與第一細絲FSl串聯連接，用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2與第二細絲FS2串聯連接。因此，寫入部WT能夠使如上所述通過第一選擇電晶體Trl選擇的第一細絲FSl的電阻或通過第二選擇電晶體Tr2選擇的第二細絲FS2的電阻獨立地變化。圖4A是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的串聯讀出方法的電路圖。例如，通過導通第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2使第一細絲FSl和第二細絲FS2處於彼此串聯連接的狀態，導通電晶體Tr5，從而來自串聯讀出部RDS的串聯讀出電流Is流過該元件。在此時進行電阻測量能夠讀出第一細絲FS 1和第二細絲FS2的串聯電阻。圖4B是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的並聯讀出方法的電路圖。例如，當第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2處於導通狀態時，導通電晶體 Tr3和電晶體Tr6，從而來自並聯讀出部RDP的並聯讀出電流Ip流過該元件。在此時進行電阻測量能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻。本實施形式的半導體器件的驅動方法能夠實現從具有電熔斷器的半導體器件的多值化熔斷器元件中的可靠的讀出，能夠使用現有的工藝而不需要任何額外的加工步驟來製造該電熔斷器。2.實驗結果通過在熔斷過程之前和之後設定的第一細絲和第二細絲的電阻值計算出實施形式的半導體器件的電熔斷器元件的串聯電阻和並聯電阻。第一細絲的初始電阻和第二細絲的初始電阻均設為500 Ω。在導致電子遷移的熔斷過程之後，第一細絲和第二細絲的電阻分別為3，000Ω和 5，000 Ω。在導致矽熔化的熔斷過程之後，第一細絲和第二細絲的電阻均為100，000 Ω。
根據如上所述的第一細絲和第二細絲的各種電阻值的組合，得到了如表1中所示的串聯讀出電阻和並聯讀出電阻。表1
值FS1[Q]FS2[Q]串聯讀出電阻[Ω]並聯讀出電阻[Ω]050050010002501300050035004292500500055004553300050008000187545001000001005004985300010000010300029136100000500100500498710000050001050004762810000010000020000050000 如表1所示，從值0至值8的九個值是可能的串聯讀出電阻和並聯讀出電阻的組
入
I=I O特別地，表1中由「0」、「1」、「2」和「3」所標出的串聯讀出電阻值能夠作為彼此可
明確區分的值來使用。在實際中，難以將100500Ω以上的串聯讀出電阻值彼此區分。對於並聯讀出電阻同樣也是如此。例如，難以將彼此接近的400 Ω等級的電阻值區別開。例如，將表1中由「0」、「3」、「5」和「7」所標出的值用來設置能夠對四個值選擇的電熔斷器元件。例如，通過改變讀出放大器的基準電位從而讀出如上所述的電阻變化，並且能夠不用AND電路獲得多個電阻值。圖5是本實施形式的半導體器件中可以省略的解碼器電路的示例的電路圖。例如，解碼器包括基於兩個輸入值來輸出四個值的六個反相器IV和四個NAND電路。反相器IV包括一個η溝道電晶體和一個P溝道電晶體，而NAND電路包括兩個η溝道電晶體和兩個ρ溝道電晶體。因此，解碼器總共包括觀個電晶體，而省略了這樣的解碼器對半導體器件的緊湊性做出了重大貢獻。儘管本實施形式採用了含有並聯讀出部的結構來讀取並聯電阻，但不是必須使用這樣的結構，只要僅通過讀取串聯電阻就能夠獲得可區分的電阻值，那麼就可以省略並聯讀出部。通過分別選擇第一選擇電晶體和第二選擇電晶體，能夠使並聯讀出部分別讀取第一細絲FSl的電阻值和第二細絲FS2的電阻值。
儘管上述實施形式具有串聯讀出部和並聯讀出部，但是本發明不限於這樣的結構。當只進行串聯讀出時，可以省略並聯讀出部；而當只進行並聯讀出時，可以省略串聯讀出部。3.第二實施形式半導體器件的結構圖6A是形成根據本發明第二實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖。本實施形式的半導體器件具有包括第一細絲FSl和連接著第一細絲FSl的第二細絲FS2的電熔斷器元件。用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl在第一細絲FSl的與第二細絲FS2 相連接的一端的相反端與第一細絲FSl串聯連接。用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2在第二細絲FS2的與第一細絲FSl 相連接的一端的相反端與第二細絲FS2串聯連接。例如，在第一選擇電晶體Trl的連接著第一細絲FSl的一端的相反端連接著用於讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻的串聯讀出部。在上述結構中，能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻，因此能夠獲得可靠的多值化的電熔斷器。通過第一選擇電晶體Trl選擇第一細絲FSl或通過第二選擇電晶體Tr2選擇第二細絲FS2，能夠對第一細絲FSl或第二細絲FS2進行寫入。圖6B是形成根據本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的電路圖， 該圖更加具體地示出了圖6A中的結構。本實施形式的半導體器件設置有包括第一細絲FSl和連接著第一細絲FSl的第二細絲FS2的電熔斷器元件。例如，用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl在第一細絲FSl的與第二細絲FS2相連接的一端的相反端與第一細絲FSl串聯連接。例如，用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2在第二細絲FS2的與第一細絲FSl相連接的一端的相反端與第二細絲FS2串聯連接。在本實施形式中，第一細絲FSl與第二細絲FS2是彼此直接相連接的。例如，第一選擇電晶體Trl的連接著第一細絲FSl的一端的相反端通過電晶體Tr3 接地。例如，第一細絲FSl與第二細絲FS2之間的連接處通過電晶體Tr4連接著寫入部 WT。寫入部WT使得通過第一選擇電晶體Trl選擇的第一細絲FSl的電阻或通過第二選擇電晶體Tr2選擇的第二細絲FS2的電阻獨立地變化。例如，第一選擇電晶體Trl與電晶體Tr3之間的連接處通過電晶體Tr5連接著串聯讀出部RDS。串聯讀出部RDS讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻。例如，第一細絲FSl與第二細絲FS2之間的連接處通過電晶體Tr6連接著並聯讀出部RDP。並聯讀出部RDP讀取第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻。在上述結構中，通過使用第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2對細絲進行選擇能夠寫入第一細絲FSl的值或第二細絲FS2的值。
能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻，並且能夠提供可靠的多值化的電熔斷器。此外，能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻以實現更高的可靠性。形成本實施形式的半導體器件的電熔斷器元件的一部分的電熔斷器與第一實施形式的電熔斷器相類似。例如，根據寫入電壓能夠使一個細絲具有三階段式的電阻值。能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟來製造本實施形式的半導體器件的電熔斷器元件，並且該元件能夠具有高可靠性和多個電阻值。半導體器件的驅動方法圖7A是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的第一細絲FSl的寫入方法的電路圖。例如，通過導通第一選擇電晶體Trl使第一細絲FSl處於被選擇的狀態，導通電晶體Tr3和電晶體Tr4，從而從寫入部WT施加寫入電壓使得寫入電流Ipragl流過第一細絲FSl。因此，例如，根據寫入電壓能夠如上所述地使第一細絲FS 1選擇性地具有三階段式的電阻值。圖7B是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的第二細絲FS2的寫入方法的電路圖。例如，通過導通第二選擇電晶體Tr2使第二細絲FS2處於被選擇的狀態，導通電晶體Tr4，從而從寫入部WT施加寫入電壓使得寫入電流Iprag2流過第二細絲FS2。因此，例如，根據寫入電壓能夠如上所述地使第二細絲FS2選擇性地具有三階段式的電阻值。如上所述，用於選擇第一細絲FSl的第一選擇電晶體Trl與第一細絲FSl串聯連接，用於選擇第二細絲FS2的第二選擇電晶體Tr2與第二細絲FS2串聯連接。因此，寫入部WT能夠使通過第一選擇電晶體Trl選擇的第一細絲FSl的電阻或通過第二選擇電晶體Tr2選擇的第二細絲FS2的電阻獨立地變化。圖8A是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的串聯讀出方法的電路圖。例如，使第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2處於導通狀態，導通電晶體 Tr5，從而來自串聯讀出部RDS的串聯讀出電流Is流過該元件。在此時進行電阻測量能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的串聯電阻。圖8B是示出了形成本實施形式的半導體器件的一部分的電熔斷器元件的並聯讀出方法的電路圖。例如，當第一選擇電晶體Trl和第二選擇電晶體Tr2處於導通狀態時，導通電晶體 Tr3和電晶體Tr6，從而來自並聯讀出部RDP的並聯讀出電流Ip流過該元件。在此時進行電阻測量能夠讀出第一細絲FSl和第二細絲FS2的並聯電阻。本實施形式的半導體器件的驅動方法能夠實現從具有電熔斷器的半導體器件的多值化熔斷器元件中的可靠的讀出，能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟來製造該電熔斷器。儘管上述本實施形式採用了包括用於讀取並聯電阻的並聯讀出部的結構，但這樣的結構不是必需的，只要僅通過讀取串聯電阻就能夠獲得可區分的電阻值，那麼就可以省略並聯讀出部。通過分別選擇第一選擇電晶體和第二選擇電晶體，能夠使並聯讀出部分別讀取第一細絲FSl的電阻值和第二細絲FS2的電阻值。儘管上述實施形式具有串聯讀出部和並聯讀出部，但是本發明不限於這樣的結構。當只進行串聯讀出時，可以省略並聯讀出部；而當只進行並聯讀出時，可以省略串聯讀出部。上述實施形式的半導體器件具有下列優點。(1)能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟來提供可靠的多值化電熔斷器元件。(2)在保持單元提供的值不變的基礎上能夠減小單元的尺寸。(3)能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟來提供可靠的多值化電熔斷器。本發明不限於上面的實施形式。例如，形成實施形式的電熔斷器的細絲是由多晶矽層和高熔點金屬矽化物層的層疊體構成的。但本發明不限於這樣的細絲，而是可以使用其它類型的細絲來提供各種結構的電熔斷器。在不背離本發明的精神的前提下可以進行各種修改。本領域技術人員應當理解，依據設計要求和其他因素，可以在本發明所附的權利要求或其等同物的範圍內進行各種修改、組合、次組合以及改變。
權利要求
1.一種半導體器件，其包括電熔斷器元件，所述電熔斷器元件包括第一細絲；第二細絲，所述第二細絲與所述第一細絲相連接；以及串聯讀出部，所述串聯讀出部連接著所述第一細絲的一端，所述第一細絲的所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反，所述串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻。
2.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，用於選擇所述第一細絲的第一選擇電晶體與所述第一細絲串聯連接，並且用於選擇所述第二細絲的第二選擇電晶體與所述第二細絲串聯連接。
3.根據權利要求2所述的半導體器件，還包括寫入部，所述寫入部連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的連接處，所述寫入部使得通過所述第一選擇電晶體選擇的所述第一細絲的電阻或通過所述第二選擇電晶體選擇的所述第二細絲的電阻獨立地變化。
4.根據權利要求1所述的半導體器件，還包括並聯讀出部，所述並聯讀出部連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的所述連接處，所述並聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的並聯電阻。
5.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，所述第一細絲的電阻與所述第二細絲的電阻由於下列原因中的至少一種原因而不同 所述第一細絲的寬度與所述第二細絲的寬度不同，所述第一細絲的長度與所述第二細絲的長度不同，設置在所述第一細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量與設置在所述第二細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量不同，以及所述第一細絲的所述接觸部的位置與所述第二細絲的所述接觸部的位置不同。
6.根據權利要求1所述的半導體器件，其中，使所述第一細絲的電阻改變的電氣條件與使所述第二細絲的電阻改變的電氣條件是不同的。
7.根據權利要求6所述的半導體器件，其中，所述第一細絲的電阻與所述第二細絲的電阻是不同的，所述不同是由於下列原因中的至少一種原因所述第一細絲的寬度與所述第二細絲的寬度不同，所述第一細絲的長度與所述第二細絲的長度不同，設置在所述第一細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量與設置在所述第二細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量不同，以及所述第一細絲的所述接觸部的位置與所述第二細絲的所述接觸部的位置不同。
8.一種半導體器件，其包括電熔斷器元件，所述電熔斷器元件包括第一細絲；第二細絲，所述第二細絲與所述第一細絲相連接；第一選擇電晶體，所述第一選擇電晶體用於選擇所述第一細絲且與所述第一細絲串聯連接；第二選擇電晶體，所述第二選擇電晶體用於選擇所述第二細絲且與所述第二細絲串聯連接；以及並聯讀出部，所述並聯讀出部連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的連接處，所述並聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的並聯電阻。
9.根據權利要求8所述的半導體器件，還包括寫入部，所述寫入部連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的所述連接處，所述寫入部使得通過所述第一選擇電晶體選擇的所述第一細絲的電阻或通過所述第二選擇電晶體選擇的所述第二細絲的電阻獨立地變化。
10.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述第一細絲的電阻與所述第二細絲的電阻由於下列原因中的至少一種原因而不同 所述第一細絲的寬度與所述第二細絲的寬度不同，所述第一細絲的長度與所述第二細絲的長度不同，設置在所述第一細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量與設置在所述第二細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量不同，以及所述第一細絲的所述接觸部的位置與所述第二細絲的所述接觸部的位置不同。
11.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，使所述第一細絲的電阻改變的電氣條件與使所述第二細絲的電阻改變的電氣條件是不同的。
12.根據權利要求11所述的半導體器件，其中，所述第一細絲的電阻與所述第二細絲的電阻是不同的，所述不同是由於下列原因中的至少一種原因所述第一細絲的寬度與所述第二細絲的寬度不同，所述第一細絲的長度與所述第二細絲的長度不同，設置在所述第一細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量與設置在所述第二細絲的陰極和陽極處的接觸部的數量不同，以及所述第一細絲的所述接觸部的位置與所述第二細絲的所述接觸部的位置不同。
13.一種半導體器件的驅動方法，所述半導體器件包括電熔斷器元件，所述電熔斷器具有第一細絲和連接著所述第一細絲的第二細絲，所述方法包括以下步驟使用串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻，所述串聯讀出部連接著所述第一細絲的一端，所述第一細絲的所述一端與所述第一細絲的連接著所述第二細絲的另一端相反。
14.根據權利要求13所述的半導體器件的驅動方法，其中，所述半導體器件具有用於選擇所述第一細絲且與所述第一細絲串聯連接的第一選擇電晶體以及用於選擇所述第二細絲且與所述第二細絲串聯連接的第二選擇電晶體，所述驅動方法還包括以下步驟使用寫入部使通過所述第一選擇電晶體選擇的所述第一細絲的電阻或通過所述第二選擇電晶體選擇的所述第二細絲的電阻獨立地變化，所述寫入部連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的連接處。
15.根據權利要求13所述的半導體器件的驅動方法，還包括以下步驟使用連接著所述第一細絲與所述第二細絲之間的所述連接處的並聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的並聯電阻。
全文摘要
本發明公開了一種半導體器件和該半導體器件的驅動方法。所述半導體器件具有電熔斷器元件，所述電熔斷器元件包括第一細絲、連接著所述第一細絲的第二細絲以及串聯讀出部，所述串聯讀出部連接著所述第一細絲的一端，所述一端與所述第一細絲連接著所述第二細絲的另一端相反，所述串聯讀出部讀取所述第一細絲和所述第二細絲的串聯電阻。本發明能夠使用現有的工序而不需要任何額外的加工步驟，提供含有可靠的多值化電熔斷器元件的半導體器件。
文檔編號H01L23/525GK102347310SQ20111020619
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月21日 優先權日2010年7月30日
發明者國廣恭史, 時任俊作, 有馬孝之, 甘利浩一, 神田泰夫, 鳥毛裕二 申請人:索尼公司