特許 5882955 ロバストヒューズ付トランジスタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5882955

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】ロバストヒューズ付トランジスタ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/82 20060101AFI20160225BHJP

   H01L 21/338 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/812 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/778 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/417 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/423 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 29/49 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 21/822 20060101ALI20160225BHJP

   H01L 27/04 20060101ALI20160225BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/82 R

   H01L29/80 F

   H01L29/80 H

   H01L29/44 P

   H01L29/50 M

   H01L29/58 G

   H01L27/04 H

【請求項の数】12

【外国語出願】

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-147808(P2013-147808)

(22)【出願日】2013年7月16日

(65)【公開番号】特開2014-27271(P2014-27271A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2013年7月29日

(31)【優先権主張番号】61/675,494

(32)【優先日】2012年7月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/937,173

(32)【優先日】2013年7月8日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】597161115

【氏名又は名称】インターナショナル レクティフィアー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(72)【発明者】

【氏名】マイケル エイ ブリエール

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１０４３０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−２７５６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２４８５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０１４９５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−１９４６５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／８２

Ｈ０１Ｌ ２１／３３８

Ｈ０１Ｌ ２１／８２２

Ｈ０１Ｌ ２７／０４

Ｈ０１Ｌ ２９／４１

Ｈ０１Ｌ ２９／４１７

Ｈ０１Ｌ ２９／４２３

Ｈ０１Ｌ ２９／４９

Ｈ０１Ｌ ２９／７７８

Ｈ０１Ｌ ２９／８１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トランジスタであって、
複数のソースフィンガに対しインターディジタル関係に配置された複数のドレインフィンガと、
前記複数のドレインフィンガと前記複数のソースフィンガとの間の電流の流れを制御するように構成されたゲートと、
複数のドレインヒューズであって、各ドレインヒューズは、前記ドレインフィンガを流れる電流が前記ドレインフィンガの最大飽和電流の２倍から１０倍の範囲内であって、前記トランジスタの公称のドレイン−ソース電流よりも小さい所定の電流値に到達したときに、自動的に前記複数のドレインフィンガのうちの１つのドレインフィンガを前記複数のドレインフィンガのうちの前記１つのドレインフィンガ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されている当該複数のドレインヒューズと、
を具えるトランジスタ。

【請求項2】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、前記複数のドレインヒューズのうちの少なくとも１つが前記ドレインフィンガを共通ドレインパッドに電気的に結合しているようにしたトランジスタ。

【請求項3】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタが複数のソースヒューズを有し、各ソースヒューズは、前記複数のソースフィンガのうちの１つのソースフィンガを、前記複数のソースフィンガのうちの前記１つソースフィンガ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されているようにしたトランジスタ。

【請求項4】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタが複数のソースヒューズを有し、各ソースヒューズは、前記複数のソースフィンガのうちの１つのソースフィンガを共通ソースパッドに電気的に結合しているようにしたトランジスタ。

【請求項5】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）としたトランジスタ。

【請求項6】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタは窒化ガリウム（GaＮ）トランジスタとしたトランジスタ。

【請求項7】

請求項１に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタはIII-Ｖ族トランジスタとしたトランジスタ。

【請求項8】

トランジスタであって、
複数のソースフィンガに対しインターディジタル関係に配置された複数のドレインフィンガと、
前記複数のドレインフィンガと前記複数のソースフィンガとの間の電流の流れを制御するように構成された複数のゲートと、
複数のドレインヒューズであって、各ドレインヒューズは、前記複数のドレインフィンガのうちの１つのドレインフィンガを共通ドレインパッドに電気的に結合しており、前記ドレインフィンガを流れる電流が前記ドレインフィンガの最大飽和電流の２倍から１０倍の範囲内であって、前記トランジスタの公称のドレイン−ソース電流よりも小さい所定の電流値に到達したときに、自動的に開放するように構成されている当該複数のドレインヒューズと、
を具えるトランジスタ。

【請求項9】

請求項８に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタが複数のソースヒューズを有し、各ソースヒューズは、前記複数のソースフィンガのうちの１つのソースフィンガを共通ソースパッドに電気的に結合しているようにしたトランジスタ。

【請求項10】

請求項８に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタは高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）としたトランジスタ。

【請求項11】

請求項８に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタは窒化ガリウム（GaＮ）トランジスタとしたトランジスタ。

【請求項12】

請求項８に記載のトランジスタにおいて、このトランジスタはIII-Ｖ族トランジスタとしたトランジスタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロバストヒューズ付トランジスタに関するものである。本出願は、２０１２年７月２５日に出願された“Robust Fused Transistor Design”と題する米国仮特許出願第61/675,494号の優先権の利益を享受するものである。この米国仮特許出願における開示の全ては参考のために本出願に導入されるものである。
[定義]

【0002】

ここで用いている用語「III-Ｖ族」は、少なくとも１つのIII族元素と少なくとも１つのＶ族元素を含んでいる化合物半導体を参照するものである。例えば、III-Ｖ族半導体はIII-窒化物半導体の形態をとることができる。「III-窒化物」又は「III-Ｎ」は、窒素と、アルミニウ（Al）、ガリウム（Ga）、インジウム（In）及びホウ素（Ｂ）のような少なくとも１つの III族元素とを含む化合物半導体を参照するものであり、これにはその何らかの合金、例えば、窒化アルミニウガリウム（Al_x Ga_(1-x) Ｎ）、窒化インジウムガリウム（In_y Ga_(1-y) Ｎ）、窒化アルミニウインジウムガリウム（Al_x In_y Ga_(1-x-y) Ｎ）、ヒ化リン化窒化ガリウム（GaAs_a Ｐ_b Ｎ_(1-a-b) ）、ヒ化リン化窒化アルミニウインジウムガリウム（Al_x In_y Ga_(1-x-y) As_a Ｐ_b Ｎ_(1-a-b) ）が含まれるが、これらの合金に限定されるものではない。III-窒化物は一般に、Ga極性、Ｎ極性、半極性又は非極性の如何なる極性の結晶軸方向をも言及するものであるが、これらの極性に限定されるものではない。III-窒化物材料には、ウルツ鉱、せん亜鉛鉱又は混合ポリタイプの何れかを含めることもでき、又シングルクリスタル、モノクリスタル、ポリクリスタル又はアモルファス構造を含めることができる。ここで用いる窒化ガリウム、すなわちGaＮは、 III族元素にある量の又はかなりの量のガリウムが含まれているがこのガリウムに加えて他の III族元素をも含めることができるIII-窒化物の化合物半導体を参照するものである。III-Ｖ族又はGaＮトランジスタは、このIII-Ｖ族又はGaＮトランジスタを低電圧のIV族トランジスタとカスコード接続することにより形成した複合高電圧エンハンスメントモードトランジスタをも参照するものである。

【0003】

更にここで用いている用語「IV族」は、シリコン（Si）、ゲルマニウム（Ge）及び炭素（Ｃ）のような少なくとも１種類のVI族元素を含む半導体を参照するものであり、これには例えば、シリコンゲルマニウム（SiGe）及びシリコンカーバイド（SiＣ）のような化合物半導体をも含みうるものである。IV族は、IV族元素の１つよりも多い層を含むか又はIV族元素のドーピングを含んでストレインドIV族材料を形成する半導体材料をも参照するものであり、これには、例えば、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、ＳＩＭＯＸ（Separation by Implantation of Oxygen）処理基板及びシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）のようなIV族ベースド複合基板をも含みうるものである。

【背景技術】

【0004】

トランジスタはしばしば、トランジスタのドレインが複数のドレインフィンガを具え、トランジスタのソースが複数のソースフィンガを具えているマルチフィンガレイアウトを有している。複数のドレインフィンガは複数のソースフィンガに対しインターディジタル関係（指合関係）に配置されており、トランジスタが複数のドレインフィンガと複数のソースフィンガとの間に電流を流しうるようになっている。このマルチフィンガレイアウトによれば、トランジスタの電流伝導能力を高めるとともに抵抗値を低くすることができる。従って、マルチフィンガレイアウトは、パワースイッチング分野のような、高周波と高電力との双方又は何れか一方の分野において望ましいものとなりうる。

【0005】

[概要]
ロバストヒューズ付トランジスタは実質的に、少なくとも１つの図面に示すかこの図面に関連して説明したものであり、より完全には特許請求の範囲に開示した通りのものである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、従来のトランジスタを示す平面図である。

【図2】図２は、本発明の実施例による代表的なトランジスタを示す平面図である。

【図3】図３は、本発明の他の実施例による代表的なトランジスタを示す平面図である。

【図4】図４は、本発明の更に他の実施例による代表的なトランジスタを示す平面図である。

【図5】図５は、本発明の更に他の実施例による代表的なトランジスタを示す平面図である。

【0007】

以下の説明には、本発明の実施に関連する特定の情報が含まれるものである。この出願における図面及びこれらに付随する詳細な説明は代表的な実施例に向けられたものである。特に断らない限り、これらの図面間で同じ又は対応する素子には、同じ又は対応する参照符号を付してある。更に、この出願における図面は実際のものに比例して描いておらず、各部の相対寸法も実際のものに対応しているものではない。

【0008】

図１は、従来のトランジスタを示す平面図である。このトランジスタ１００は複数のドレインフィンガを有しており、これらのうちドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄのみを図示している。このトランジスタ１００は複数のソースフィンガをも有しており、これらのうちソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄのみを図示している。このトランジスタ１００は更にゲート１０６を有している。ドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄはそれぞれ共通ドレインパッド１０８に電気的に結合されているとともにこの共通ドレインパッド１０８と一体に形成されている。ソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄはそれぞれ共通ソースパッド１１０に電気的に結合されているとともにこの共通ソースパッド１１０と一体に形成されている。

【0009】

ドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄはソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄに対しインターディジタル関係に配置されており、トランジスタ１００がこれらの間に電流を流しうるようになっている。ゲート１０６は、ドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄとの間の電流の流れを制御する。このゲート１０６はゲート接点１１２を用いて制御することができる。

【0010】

ゲート１０６はドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄとソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄとを織り交ぜる（インターウィーブさせる）。しかし、ゲート１０６は、共通ゲートパッドに接続した複数のゲートフィンガを有するようにすることもでき、他の相互接続層(図示せず)を用いて、複数のドレインフィンガ及び複数のソースフィンガと類似するようにインターディジタル関係の配置にすることができる。ここで、ドレインフィンガ、ソースフィンガ及びゲートフィンガを一般にデバイスフィンガと称することもできる。

【0011】

トランジスタ１００は、例えば、複数のドレインフィンガ及び複数のソースフィンガをそれぞれほぼ１００個以上有することができる。このトランジスタ１００は、短絡が生じた場合に突発故障するおそれがある。この短絡は、ゲート１０６とドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄの何れかとの間に、又はゲート１０６とソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄの何れかとの間に生じるおそれがある。一例としては、短絡はドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄの何れかからゲート１０６までと、ゲート１０６からソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄの何れかまでとなるおそれがある。しかし、短絡にはゲート１０６を含まずに、ドレインフィンガ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄの何れかとソースフィンガ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄの何れかとの間に短絡が生じる可能性がある。この状態は例えば、トランジスタ１００の１つ以上の相互接続層における不具合により短絡が生じた場合に起こる可能性がある。

【0012】

短絡によれば、ゲート制御を不能にし、ゲート１０６によるトランジスタ１００のターンオフの制御を不可能にする。このことにより、トランジスタ１００に結合しうる負荷又はその他の周辺回路を損傷するおそれがある。又、このゲート制御の不能により、トランジスタ１００を長時間にわたり同時に高電圧及び高電流状態にするおそれがある。このことにより、トランジスタ１００が過剰のエネルギーを消費して突発故障を生ぜしめるようにするおそれがある。

【0013】

このゲート制御の不能に加えて、トランジスタ１００を流れる電流のうちの大部分が短絡部分を流れるようになる。従って、影響を受けたデバイスフィンガの電流がその公称の最大保持電流を超えるおそれがある。更に、短絡個所における高電流密度により、半導体材料の破壊や、その後の、影響を受けたデバイスフィンガを形成している金属の短絡及び溶融を生ぜしめるおそれがある。

【0014】

本発明の実施例によれば、トランジスタが複数のデバイスヒューズを有し、各デバイスヒューズは、複数のデバイスフィンガのうちの１つのデバイスフィンガが、これら複数のデバイスフィンガのうちのこの１つのデバイスフィンガ以外の残りのデバイスフィンガから電気的に分離されるように構成されているようにする。このようにすることにより、過剰の電流をデバイスフィンガに流す短絡が生じた場合に、ここを流れる電流を永久に遮断し、これによりトランジスタ及び周辺回路を保護することができる。ある実施例では、複数のヒューズの各々がデバイスフィンガの所定の最大飽和電流の約２倍〜約１０倍で開放するようにする。

【0015】

一例としては、デバイスは、１cm² 当たり約１Ｅ６アンペアとした、デバイスフィンガに対するエレクトロミグレーションにより許容される相互接続層又は金属の断面の公称保持電流密度を有しうる。デバイスは、公称のドレイン‐ソース電流が約１０アンペアとなり、最大飽和電流が約４０アンペアとなるように設計しうる。デバイスが１００個のデバイスフィンガを有する場合には、約４００ミリアンペアの最大飽和電流に対し約１００ミリアンペアの公称ドレイン‐ソース電流を許容するように、各デバイスフィンガを構成する。従って、デバイスヒューズは、デバイスフィンガを流れる電流が例えば、約０．８アンペア〜約４アンペアだけ超過する場合に開放するように設計しうる。更に、デバイスヒューズは、例えば、デバイスヒューズの断面の１cm² 当り約８Ｅ６アンペアよりも大きい電流密度で開放するように構成しうる。

【0016】

複数のデバイスヒューズを設けることによりトランジスタの抵抗値を高める可能性がある。ある実施例では、複数のデバイスヒューズにより抵抗値が追加されている為に予期される損失を考慮してトランジスタは定格電力の約５％〜約１０％だけ大型化する。又、トランジスタの大型化は、影響を受けた１つ以上のデバイスフィンガが複数のデバイスヒューズのうちの１つ以上によりトランジスタから電気的に分離された場合でも、トランジスタの電力定格が依然として負荷条件を満足するようにしうる。

【0017】

図２を参照するに、この図２は本発明の一実施例による代表的なトランジスタの平面図である。この図２では、トランジスタ２００が複数のドレインフィンガを有しており、これらのドレインフィンガのうちドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄのみを図示している。このトランジスタ２００はソースフィンガをも有しており、これらのソースフィンガのうちソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄのみを図示している。このトランジスタ２００は更にゲート２０６を有している。ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの各々は、共通ドレインパッド２０８に電気的に結合されている。又、ソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄの各々は、共通ソースパッド２１０に電気的に結合されている。

【0018】

ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄはソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄに対しインターディジタル関係に配置され、トランジスタ２００はドレインフィンガとソースフィンガとの間に電流を流しうるようになっている。ゲート１０６は、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄとソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄとの間の電流の流れを制御するように構成されている。このゲート２０６はゲート接点２１２を用いて制御しうる。

【0019】

ゲート１０６は、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄとソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄとを織り交ぜる。しかし、ゲート２０６は、共通ゲートパッドに接続した複数のゲートフィンガを有するようにすることもでき、他の相互接続層(図示せず)を用いて、複数のドレインフィンガ及び複数のソースフィンガに対しインターディジタル関係の配置にすることができる。

【0020】

トランジスタ２００の抵抗値は、他のデバイスレイアウトを用いている他のトランジスタに比べて低くしうる。電力スイッチング分野では、トランジスタ２００は、電力を負荷に供給する電力スイッチとして用いることができる。しかし、本発明の観点は、電力スイッチング分野に用いるトランジスタ以外にも及ぶものである。

【0021】

トランジスタ２００の例には、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）又はシリコントランジスタのようなVI族トランジスタや、ガリウムナイトライド（GaＮ）トランジスタのようなIII-Ｖ族トランジスタ（例えば、III-窒化物トランジスタ）が含まれるものである。ある実施例では、トランジスタ２００をGaＮ‐ＨＥＭＴのような高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）とする。トランジスタ２００の他の例には、種々の型の金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、ジャンクション電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が含まれる。

【0022】

トランジスタ２００は複数のドレインヒューズをも有しており、これらのドレインヒューズのうちドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄのみを図示している。ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄの各々は、図示するようにドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの１つを共通ドレインパッド２０８に電気的に結合している。ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄの各々は、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの関連する１つをこれらドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄのうちの前記１つ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されている。従って、短絡中、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの関連する１つが電気的に分離され、これによりトランジスタ２００及び周辺回路を保護する。しかし、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄのうちの前記１つ以外の残りのものはトランジスタ２００において動作状態に維持しうる。

【0023】

例えば、短絡がゲート２０６とドレインフィンガ２０２ａとの間に生じるものとする。ゲート２０６及びドレインフィンガ２０２ａを流れる電流は、これらゲート２０６及びドレインフィンガ２０２ａの双方に対する最大飽和電流を超える。更に、この電流は、ドレインヒューズ２１４ａを作動させるのに必要なこのドレインヒューズ２１４ａの断面の電流密度を超え、このドレインヒューズの作動によりゲート２０６とドレインフィンガ２０２ａとの間の短絡を分離させる。しかし、ドレインヒューズ２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄは閉じたままであり、トランジスタ２００の他の領域の動作をそのまま続けさせる。

【0024】

ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄは、少なくとも１種類の金属、金属合金又はポリシリコンを有しうる。例えば、これらのドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄがアルミニウ又はアルミニウ合金を有するようにしうる。ある実施例では、ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄが窒化チタンを有するようにする。これらドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄは、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄと共通ドレインパッド２０８との双方又は何れか一方と同じ又は異なる材料を有しうる。ある実施例では、ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄの各々が、金属又は金属合金の単一層を有するようにする。これらのドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄは、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄと共通ドレインパッド２０８との双方又は何れか一方と一体に（例えば、同じ金属の層から）形成しうる。しかし、ドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄの幾何学的形状配置は、短絡中にその付近の温度がヒューズ材料の気化に必要とする温度を超えるようにする。この気化は、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの関連する１つにおける連続する電流の流れを遮断する開回路を生ぜしめるものである。

【0025】

トランジスタ２００においては、ゲート２０６とドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの何れかとの間に、又はゲート２０６とソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄの何れかとの間に短絡が生じるおそれがある。一例としては、短絡はドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの何れかからゲート２０６までと、ゲート２０６からソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄの何れかまでとなる可能性がある。しかし、短絡にはゲート２０６を含まず、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄの何れかとソースフィンガ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ及び２０４ｄの何れかとの間に短絡が生じる可能性がある。この状態は例えば、トランジスタ２００の１つ以上の相互接続層における不具合により短絡が生じた場合に起こる可能性がある。

【0026】

図２は、複数のドレインフィンガが関連のヒューズを有している実施例を示している。しかし、ヒューズは、複数のドレインフィンガに加えて又はこれらに代えて、複数のソースフィンガの何れとも同様に関連させるか、又は（トランジスタ２００に含まれない）複数のゲートフィンガと関連させるようにするか、或いはこれらの双方の関連を達成させることができる。トランジスタがゲートとソース及びドレインの双方又は何れか一方との間の短絡部を分離しうるようにするためには、全てのデバイスフィンガが関連のヒューズを有するようにしうる。それぞれのヒューズは、図２におけるドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄと同様に、各デバイスフィンガを共通パッドに連結しうる。しかし、本発明の全ての実施例において全てのデバイスフィンガがそれぞれのヒューズを有するようにする必要はない。

【0027】

図３を参照するに、この図３は本発明の一実施例による代表的なトランジスタの平面図を示す。この図３においては、トランジスタ３００が複数のドレインフィンガを有しており、これらのドレインフィンガのうちドレインフィンガ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ及び３０２ｄのみを図示してある。ドレインフィンガ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ及び３０２ｄは、図２におけるドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄに対応する。トランジスタ３００は複数のソースフィンガをも有しており、これらのソースフィンガのうちソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄのみを図示してある。トランジスタ３００は更に、ゲート３０６、共通ドレインパッド３０８、共通ソースパッド３１０、ゲート接点３１２及びドレインヒューズ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ及び３１４ｄを有しており、これらはそれぞれ図２におけるゲート２０６、共通ドレインパッド２０８、共通ソースパッド２１０、ゲート接点２１２及びドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄに対応する。

【0028】

従って、トランジスタ３００はトランジスタ２００に類似している。しかし、トランジスタ３００は複数のソースヒューズをも有しており、これらソースヒューズのうちソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄのみを図示してある。ソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄの各々は、図示するようにソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄの１つを共通ソースパッド３１０に電気的に結合している。これらソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄの各々は、ソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄの関連の１つを、これらソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄのうちの前記１つ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されている。従って、短絡中、ソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄの関連する１つが電気的に分離され、これによりトランジスタ３００及び周辺回路を保護する。しかし、ソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄのうちの前記１つ以外の残りのものはトランジスタ３００において動作状態に維持しうる。

【0029】

ソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄは、潜在的な構造、材料及び動作の点でトランジスタ２００のドレインヒューズ２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ及び２１４ｄに類似させることができる為、これらについては詳細に説明しない。しかし、ソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ及び３０４ｄは、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄとは異なる最大飽和電流特性を有するようにでき、このことはソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ及び３１６ｄの構造に反映させることができる。

【0030】

図４を参照するに、この図４は本発明の一実施例による代表的なトランジスタの平面図を示す。この図４においては、トランジスタ４００が複数のドレインフィンガを有しており、これらのドレインフィンガのうちドレインフィンガ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄのみを図示してある。ドレインフィンガ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄは図３におけるドレインフィンガ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ及び３０２ｄに対応する。トランジスタ４００は複数のソースフィンガをも有しており、これらのソースフィンガのうちソースフィンガ４０４ａ、４０４ｂ及び４０４ｃのみを図示してある。これらソースフィンガ４０４ａ、４０４ｂ及び４０４ｃは図３におけるソースフィンガ３０４ａ、３０４ｂ及び３０４ｃに対応する。トランジスタ４００は更に、共通ドレインパッド４０８と、共通ソースパッド４１０と、ドレインヒューズ４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ及び４１４ｄと、ソースヒューズ４１６ａ、４１６ｂ及び４１６ｃとを有しており、これらはそれぞれ図３における共通ドレインパッド３０８と、共通ソースパッド３１０と、ドレインヒューズ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ及び３１４ｄと、ソースヒューズ３１６ａ、３１６ｂ及び３１６ｃとに対応する。

【0031】

従って、トランジスタ４００はトランジスタ３００に類似している。トランジスタ４００は、ゲート３０６の代わりに複数のゲートフィンガを有しており、これらゲートフィンガのうちゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃのみを図示している。これらのゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃは、ドレインフィンガ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄとソースフィンガ４０４ａ、４０４ｂ及び２０４ｃとの間の電流の流れを制御するように構成されている。図示の実施例では、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの各々は、Ｕ字状になっておりそれぞれソースフィンガ４０４ａ、４０４ｂ及び４０４ｃの１つを囲んでいる。しかし、これに代えて、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの各々が、ドレインフィンガ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄの何れか又は全てを囲むようにすることができる。

【0032】

ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの各々は、共通ゲートパッド４１８に電気的に結合されている。ゲートヒューズ４２２ａ及び４２２ｂは、ゲートフィンガ４２０ａをこのゲートフィンガ４２０ａのそれぞれの端部で共通ゲートパッド４１８に電気的に結合している。又、ゲートヒューズ４２２ｃ及び４２２ｄは、ゲートフィンガ４２０ｂをこのゲートフィンガ４２０ｂのそれぞれの端部で共通ゲートパッド４１８に電気的に結合している。同様に、ゲートヒューズ４２２ｅ及び４２２ｆは、ゲートフィンガ４２０ｃをこのゲートフィンガ４２０ｃのそれぞれの端部で共通ゲートパッド４１８に電気的に結合している。ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの各々は、２つのゲートヒューズにより共通ゲートパッド４１８に電気的に結合されているが、他の実施例では、この結合に１つのみのゲートヒューズを用いることができる。

【0033】

ゲートヒューズ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ及び４２２ｆは、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの関連の１つをこれらゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃのうち前記１つ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されている。短絡中、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃの関連の１つが電気的に分離され、これによりトランジスタ４００及び周辺回路を保護する。しかし、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃのうちの前記１つ以外の残りのものはトランジスタ４００において動作状態に維持しうる。

【0034】

ゲートヒューズ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ及び４２２ｆは、潜在的な構造、材料及び動作の点でトランジスタ３００のドレインヒューズ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ及び３１４ｄに類似させることができる為、これらについては詳細に説明しない。しかし、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃは、ドレインフィンガ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄとは異なる最大飽和電流特性を有するようにでき、このことはゲートヒューズ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ及び４２２ｆの構造に反映させることができる。

【0035】

トランジスタ４００には、ソースヒューズ及びドレインヒューズの双方又は何れか一方を設けることなしに、ゲートヒューズ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ及び４２２ｆを設けることができることに注意すべきである。更に、種々の実施例では、ゲートフィンガ及びゲートヒューズをトランジスタ４００におけるものとは異なるように構成することができる。このような他の例を以下に図５につき説明する。

【0036】

図５を参照するに、この図５は本発明の一実施例による代表的なトランジスタの平面図を示す。この図５においては、トランジスタ５００が複数のドレインフィンガを有しており、これらのドレインフィンガのうちドレインフィンガ５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ及び５０２ｄのみを図示してある。ドレインフィンガ５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ及び５０２ｄは図４におけるドレインフィンガ４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｃ及び４０２ｄに対応する。トランジスタ５００は複数のソースフィンガをも有しており、これらのソースフィンガのうちソースフィンガ５０４ａ、５０４ｂ及び５０４ｃのみを図示してある。これらソースフィンガ５０４ａ、５０４ｂ及び５０４ｃは図４におけるソースフィンガ４０４ａ、４０４ｂ及び４０４ｃに対応する。トランジスタ５００は更に、共通ドレインパッド５０８と、共通ソースパッド５１０と、共通ゲートパッド５１８と、ドレインヒューズ５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ及び５１４ｄと、ソースヒューズ５１６ａ、５１６ｂ及び５１６ｃとを有しており、これらはそれぞれ図４における共通ドレインパッド４０８と、共通ソースパッド４１０と、共通ゲートパッド４１８と、ドレインヒューズ４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ及び４１４ｄと、ソースヒューズ４１６ａ、４１６ｂ及び４１６ｃとに対応する。

【0037】

従って、トランジスタ５００はトランジスタ４００に類似している。しかし、トランジスタ５００においては、ゲートフィンガ５２０ａ、５２０ｂ及び５２０ｃの各々がそれぞれ接続部分を有している。これらのそれぞれの接続部分はソースフィンガ５０４ａ、５０４ｂ及び５０４ｃの上側又は下側に位置させることができる。図示するように、ゲートフィンガ５２０ａ、５２０ｂ及び５２０ｃはそれぞれ接続部分５３０ａ、５３０ｂ及び５３０ｃを有している。これらの接続部分５３０ａ、５３０ｂ及び５３０ｃは誘電体材料の上に位置させて、ゲートフィンガ５２０ａ、５２０ｂ及び５２０ｃを、ソースフィンガ５０４ａ、５０４ｂ及び５０４ｃとソースヒューズ５１６ａ、５１６ｂ及び５１６ｃとの双方又は何れか一方から絶縁させるようにすることができる。

【0038】

トランジスタ５００は、接続部分５３０ａ、５３０ｂ及び５３０ｃのうちの１つにそれぞれ隣接するゲートヒューズ５２２ａ、５２２ｂ及び５２２ｃをも有している。ゲートフィンガ５２０ａ、５２０ｂ及び５２０ｃの各々は、１つのゲートヒューズにより共通ゲートパッド５１８に電気的に結合されているように示してあるが、図４におけるゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃと同様に２つ以上のゲートヒューズを用いることができる。ゲートヒューズ５２２ａ、５２２ｂ及び５２２ｃは、潜在的な構造、材料及び動作の点でトランジスタ４００のゲートヒューズ４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄ、４２２ｅ及び４２２ｆに類似させることができる為、これらについては詳細に説明しない。しかし、ゲートフィンガ５２０ａ、５２０ｂ及び５２０ｃは、ゲートフィンガ４２０ａ、４２０ｂ及び４２０ｃとは異なる最大飽和電流特性を有するようにでき、このことはゲートヒューズ５２２ａ、５２２ｂ及び５２２ｃの構造に反映させることができる。

【0039】

上述したドレインヒューズ、ソースヒューズ及びゲートヒューズ（すなわち、デバイスヒューズ）の何れか又は任意の組み合わせを、デバイスヒューズの下側にある又はこれらデバイスヒューズの周囲にある或いはその双方にある他のデバイスの構成要素から分離させ、影響を受けたデバイスフィンガ及び周囲のデバイス材料への電流の流れを遮断させるようにするのが望ましい。従って、ある実施例では、誘電体材料を、デバイスヒューズの各々の下側に又はこれを囲んで或いはその双方に位置させる。

【0040】

更に、デバイスヒューズは、膨張及び気化が可能であるとともに、デバイスフィンガを他のデバイスフィンガ及び共通デバイスパッドの双方又は何れか一方から物理的に分離させることができるようにする必要がある。従って、図示の実施例では、デバイスヒューズ（例えば、ドレインヒューズ）を膨張及び気化させてデバイスフィンガを共通デバイスパッドから電気的に分離させるようにする領域を含める。この領域は、少なくとも部分的にデバイスヒューズの上方に位置するようにしうるが、少なくとも部分的にデバイスヒューズの１つ以上の側部に又はデバイスヒューズの下側に位置させることもできる。ある実施例では、この領域を、複数の金属化レベルを分離させる１つ以上の金属間誘電体層のような１つ以上の誘電体層内に形成する。この領域は、保護材料又はその他のキャッピング（被覆）材料内に形成することもできる。

【0041】

ある実施例では、デバイスヒューズを酸化又はその他の腐食（すなわち、デバイスヒューズの不動態化）から保護するように、又はその他の目的のために構成したキャッピング材料を設ける。このキャッピング材料は、短絡中にデバイスヒューズが依然として前述した領域内に充分に膨張及び気化するように構成する必要がある。例えば、キャッピング材料をドレインヒューズの上方に位置させることができる。

【0042】

従って、図２、３、４及び５につき上述したように、本発明の実施例によれば、トランジスタは複数のデバイスヒューズを有し、各デバイスヒューズは複数のデバイスフィンガのうちの１つのデバイスフィンガをこれらデバイスフィンガのうちの前記１つ以外の残りのものから電気的に分離させるように構成されている。従って、過剰の電流をデバイスフィンガに流す短絡が生じた場合、これに流れる電流を永久的に遮断させ、これによりトランジスタ及び周辺回路を保護する。

【0043】

上述したところから明らかなように、上述した本発明の概念の範囲を逸脱することなく、これらの概念を実施するのに種々の技術を用いることができる。更に、本発明の概念をある実施例につき説明したが、当業者にとって認識しうるように、本発明の概念の範囲を逸脱することなく形態及び細部において変更を行うことができる。従って、上述した実施例はあらゆる点で例示的なものであり、限定的なものではない。又、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの再配列、変更及び置換を行うことができるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】