KR101079285B1 - Electrical fuse in semiconductor device and driving method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기적 퓨즈의 집적도를 향상시킴과 동시에 집적도 증가에 따른 전기적 퓨즈의 동작특성 열화를 방지할 수 있는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 및 그 구동방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈; 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈; 상기 마스터퓨즈의 게이트전극과 각각의 상기 메인퓨즈 사이를 연결하는 다수의 플러그; 및 모든 상기 플러그와 연결된 도전패턴을 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 제공한다.The present invention provides an electrical fuse of a semiconductor device and a method of driving the same which can improve the integration degree of the electrical fuse and prevent the deterioration of the operating characteristics of the electrical fuse due to the increase in the degree of integration. ; A plurality of main fuses composed of capacitors; A plurality of plugs connected between the gate electrode of the master fuse and each of the main fuses; And an electrical fuse including a conductive pattern connected to all the plugs.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 기술에 관한 것으로, 멀티비트(multi-bit)를 구현할 수 있는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 및 그 구동방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly, to an electrical fuse of a semiconductor device capable of implementing multi-bit and a driving method thereof.
반도체 장치에서 퓨즈(Fuse)는 결함 셀의 리페어(repair), 칩 ID(identification)의 저장 및 회로 맞춤화(circuit customization) 등을 위해 다양하게 사용된다. 예를 들어, 메모리 장치의 수많은 셀 중에서 불량 셀로 판명된 셀들은 퓨즈에 의해 여분의 셀(redundancy cell)로 대체될 수 있다. 이에 따라, 일부 셀의 결함으로 인한 수율 저하 문제를 해결할 수 있다.In semiconductor devices, fuses are used in various ways for repairing defective cells, storing chip identifications, and circuit customization. For example, cells out of many cells of a memory device that are found to be bad cells may be replaced by redundant cells by fuses. Accordingly, it is possible to solve the problem of lowering yield due to defects in some cells.
퓨즈는 레이저 블로잉 타입(laser blowing type)과 전기 블로잉 타입(electrical blowing type)으로 구분될 수 있다. 레이저 블로잉 타입의 경우, 레이저빔으로 퓨즈 라인(fuse line)을 블로잉하는 방법을 사용한다. 하지만, 특정 퓨즈 라인에 레이저빔을 조사할 때, 특정 퓨즈 라인 주변의 퓨즈 라인 또는 그 밖의 다른 소자가 손상될 우려가 있다.The fuse may be classified into a laser blowing type and an electrical blowing type. In the case of the laser blowing type, a method of blowing a fuse line with a laser beam is used. However, when irradiating a laser beam to a specific fuse line, there is a fear that the fuse line or other elements around the specific fuse line is damaged.
한편, 전기 블로잉 타입의 경우, 퓨즈 링크(fuse link)에 프로그래밍 전류를 흘려주어 EM(electromigration) 및 주울 히팅(Joule heating)에 의해 퓨즈 링크를 블로잉하는 방법을 사용한다. 이러한 전기 블로잉 방식은 반도체 칩의 패키지 조립이 완료된 후에도 사용될 수 있는 방식으로, 이러한 방식을 채용하는 퓨즈를 전기적 퓨즈(Electrical Fuse)라 한다.On the other hand, in the case of the electric blowing type, a method of blowing a fuse current by applying a programming current to the fuse link and blowing the fuse by electromigration and joule heating is used. The electric blowing method can be used even after the package assembly of the semiconductor chip is completed. A fuse employing this method is called an electric fuse.
통상적으로, 전기적 퓨즈로 트랜지스터(transistor)를 사용하며, 트랜지스터의 게이트절연막을 파괴(rupture)하는 방식의 전기적 퓨즈를 컷팅한다. In general, a transistor is used as an electric fuse, and an electric fuse of a method of breaking a gate insulating layer of the transistor is cut.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도시한 도면으로, 도 1a는 평면도, 도 1b는 도 1a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도, 도 1c는 도 1a에 도시된 Y-Y'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 1A to 1C are diagrams illustrating electrical fuses of a semiconductor device according to the prior art, FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 1A, and FIG. 1C is a view of FIG. 1A. A cross-sectional view taken along the line Y-Y 'shown in FIG.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 전기적 퓨즈는 기판(11) 상에 형성되어 게이트절연막(13), 게이트전극(14) 및 게이트하드마스터막(15)이 순차적으로 적층된 구조의 게이트(16), 게이트(16) 양측 기판(11)에 형성된 접합영역(17) 및 기판(11)에 형성되어 게이트(16) 및 접합영역(17)을 감싸는 링(ring) 구조의 픽업영역(18)을 포함한다. 여기서, 미설명 도면부호 '12'는 소자분리막이다. As shown in FIGS. 1A to 1C, an electrical fuse according to the related art is formed on a
상술한 구조를 갖는 전기적 퓨즈는 게이트(16)와 접합영역(17) 또는 게이트(16)와 기판(11) 사이에 큰 전위차를 발생시켜 게이트절연막(13)의 브레이크다운(breakdown)을 유발하는 방식으로 전기적 퓨즈를 블로잉한다. 그리고, 게이트(16)에 소정의 바이어스를 인가하여 게이트(16)와 접합영역(17) 또는 게이트(16)와 기판(11) 사이의 전류를 검출하여 전기적 퓨즈의 블로잉 유무를 판별한다. The electrical fuse having the above-described structure generates a large potential difference between the
종래기술에 따른 전기적 퓨즈를 사용하여 결함 셀을 리페어하는 경우에 하나의 전기적 퓨즈가 하나의 결함 셀을 여분의 셀로 대체하기 때문에 반도체 장치는 각각의 셀에 대응하는 다수의 전기적 퓨즈를 필요로한다. When repairing a defective cell using an electrical fuse according to the prior art, a semiconductor device requires a plurality of electrical fuses corresponding to each cell because one electrical fuse replaces one defective cell with a spare cell.
하지만, 하나의 다이(또는 칩)내에 큰 면적을 차지하는 전기적 퓨즈를 다수개 구비할 경우에 반도체 장치의 집적도가 저하되는 문제점이 발생한다. 이를 해결하기 위해 전기적 퓨즈의 크기를 감소시켜면, 전기적 퓨즈의 동작특성이 열화되어 전기적 퓨즈가 정상적으로 블로잉되지 않는 문제점이 발생한다.
However, when a plurality of electrical fuses occupying a large area in one die (or chip) are provided, a problem arises in that the degree of integration of the semiconductor device is reduced. If the size of the electrical fuse is reduced to solve this problem, the operating characteristics of the electrical fuse are deteriorated, which causes a problem that the electrical fuse is not normally blown.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전기적 퓨즈의 집적도를 향상시킴과 동시에 집적도 증가에 따른 전기적 퓨즈의 동작특성 열화를 방지할 수 있는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 및 그 구동방법을 제공하는데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and improves the degree of integration of an electrical fuse and at the same time prevents deterioration of operating characteristics of an electrical fuse due to an increase in the degree of integration. The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈; 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈; 상기 마스터퓨즈의 게이트전극과 각각의 상기 메인퓨즈 사이를 연결하는 다수의 플러그; 및 모든 상기 플러그와 연결된 도전패턴을 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a master fuse comprising a transistor; A plurality of main fuses composed of capacitors; A plurality of plugs connected between the gate electrode of the master fuse and each of the main fuses; And an electrical fuse including a conductive pattern connected to all the plugs.
다수의 상기 메인퓨즈는 상기 마스터퓨즈 상부에 위치하여 서로 중첩된 구조를 가질 수 있다. 상기 마스터퓨즈와 상기 메인퓨즈는 직렬로 연결되고, 다수의 상기 메인퓨즈는 병렬로 연결된 구조를 가질 수 있다. The main fuses may have a structure overlapping each other by being positioned on the master fuse. The master fuse and the main fuse may be connected in series, and the plurality of main fuses may have a structure connected in parallel.
상기 마스터퓨즈는, 기판 상에 형성되고, 게이트절연막과 게이트전극이 적층된 게이트; 상기 게이트 양측의 상기 기판에 형성된 접합영역; 및 상기 기판에 형성되어 상기 게이트와 소정간격 이격되어 상기 게이트를 감싸는 픽업영역을 포함할 수 있다. 이때, 상기 마스터퓨즈는 상기 접합영역 또는 상기 픽업영역 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다. The master fuse may include a gate formed on a substrate and having a gate insulating film and a gate electrode stacked thereon; A junction region formed in the substrate on both sides of the gate; And a pickup area formed on the substrate and spaced apart from the gate by a predetermined distance to surround the gate. In this case, the master fuse may include only one of the junction region and the pickup region.
상기 플러그는 상기 도전패턴과 상기 마스터퓨즈의 게이트 사이를 연결하는 제1플러그 및 상기 도전패턴과 상기 메인퓨즈의 하부전극 사이를 연결하는 제2플러그를 포함할 수 있다. The plug may include a first plug connecting the conductive pattern and the gate of the master fuse and a second plug connecting the conductive pattern and the lower electrode of the main fuse.
상기 메인퓨즈는 하나의 캐패시터로 구성되거나, 또는 병렬로 연결된 다수의 캐패시터로 구성될 수 있다. 이때, 상기 캐패시터는 실린더형태 또는 콘케이브형태를 갖는 것이 바람직하다. The main fuse may be composed of one capacitor or a plurality of capacitors connected in parallel. In this case, the capacitor preferably has a cylindrical shape or a concave shape.
또한, 본 발명의 전기적 퓨즈는 상기 도전패턴 및 다수의 상기 메인퓨즈의 상부전극에 각각 연결된 도전라인을 더 포함할 수 있다.
In addition, the electrical fuse of the present invention may further include a conductive line connected to the conductive pattern and the upper electrodes of the plurality of main fuses, respectively.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 일 측면에 따른 본 발명은 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈; 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈; 상기 마스터퓨즈의 게이트전극과 각각의 상기 메인퓨즈 사이를 연결하는 다수의 플러그; 및 모든 상기 플러그와 연결된 도전패턴을 포함하는 전기적 퓨즈에서 상기 마스터퓨즈를 먼저 블로잉한 이후에 다수의 상기 메인퓨즈를 순차적으로 블로잉하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 구동방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object is a master fuse consisting of a transistor; A plurality of main fuses composed of capacitors; A plurality of plugs connected between the gate electrode of the master fuse and each of the main fuses; And an electrical fuse including a conductive pattern connected to all of the plugs, and then sequentially blowing the plurality of main fuses after the master fuse is blown.
상기 마스터퓨즈의 블로잉은 상기 메인퓨즈 및 상기 도전패턴에는 전원전압 이상의 고전압을 인가하고, 상기 기판에는 접지전압 이하의 저전압을 인가하여 실시할 수 있다. Blowing of the master fuse may be performed by applying a high voltage equal to or greater than a power supply voltage to the main fuse and the conductive pattern, and applying a low voltage equal to or less than a ground voltage to the substrate.
그리고, 상기 메인퓨즈의 블로잉은 상기 마스터퓨즈가 블로잉된 상태에서 상기 도전패턴 및 상기 기판에 전원전압 이상의 고전압을 인가하고, 블로잉하고자 하는 상기 메인퓨즈에 접지전압 이하의 저전압을 인가하여 실시할 수 있다.
The main fuse may be blown by applying a high voltage equal to or greater than a power supply voltage to the conductive pattern and the substrate in a state in which the master fuse is blown, and applying a low voltage equal to or less than ground voltage to the main fuse to be blown. .
상술한 과제 해결 수단을 바탕으로 하는 본 발명은, 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈와 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈를 포함하는 멀티비트 전기적 퓨즈를 제공함으로써, 전기적 퓨즈의 집적도 및 전기적 퓨즈를 구비하는 반도체 장치의 집적도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the above-mentioned problem solving means, by providing a multi-bit electrical fuse comprising a plurality of main fuses consisting of a master fuse and a capacitor of the transistor, thereby providing a degree of integration of the electrical fuse and the semiconductor device having an electrical fuse There is an effect that can improve the degree of integration.
또한, 본 발명은 전기적 퓨즈의 집적도가 증가함에 따른 동작특성 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the present invention has the effect of preventing the deterioration of the operating characteristics as the degree of integration of the electrical fuse increases.
도 1a는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도시한 평면도.
도 1b는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도 1a에 도시된 X-X'절취선을 도시한 단면도.
도 1c는 종래기술에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도 1a에 도시된 Y-Y'절취선을 도시한 단면도.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도시한 평면도.
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도 2a에 도시된 X-X'절취선을 도시한 단면도.
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도 2a에 도시된 Y-Y'절취선을 도시한 단면도.
1A is a plan view showing an electrical fuse of a semiconductor device according to the prior art.
1B is a cross-sectional view taken along line X-X 'of FIG. 1A showing an electrical fuse of a semiconductor device according to the prior art;
1C is a cross-sectional view of the Y-Y ′ cut line shown in FIG. 1A showing an electrical fuse of a semiconductor device according to the prior art.
2A is a plan view illustrating an electrical fuse of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line X-X 'of FIG. 2A showing an electrical fuse of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2C is a cross-sectional view illustrating the Y-Y ′ cut line illustrated in FIG. 2A of the electrical fuse of the semiconductor device according to the exemplary embodiment of the present inventive concept.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order to facilitate a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention.
후술할 본 발명은 전기적 퓨즈의 집적도를 향상시킬 수 있는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 종래의 단일비트(single-bit) 전기적 퓨즈와 동일한 면적내에서 멀티비트(multi-bit) 전기적 퓨즈 및 그 구동방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 전기적 퓨즈는 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈와 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈를 포함하는 것을 기술사상으로 한다. The present invention to be described later is to provide an electrical fuse and a method of manufacturing the semiconductor device that can improve the degree of integration of the electrical fuse, multi-bit in the same area as the conventional single-bit electrical fuse (multi- bit) Provides an electric fuse and its driving method. According to the present invention, the electrical fuse includes a master fuse made of a transistor and a plurality of main fuses made of a capacitor.
이하, 본 발명의 일실시예에서는 4비트(논리정보 '00', 01', '10', 11') 전기적 퓨즈를 예시하여 본 발명의 기술사상에 대하여 구체적으로 설명한다. 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 본 발명의 기술사상은 마스터퓨즈와 연결되는 메인퓨즈의 갯수를 조절하여 4비트 이상의 멀트비트 전기적 퓨즈도 제공할 수 있다. Hereinafter, the technical concept of the present invention will be described in detail by exemplifying a 4-bit (logical information '00', 01 ',' 10 ', 11') electrical fuse. This is for convenience of description, and the technical idea of the present invention can provide a multi-bit or more multi-bit electric fuse by adjusting the number of main fuses connected to the master fuse.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈를 도시한 도면으로, 도 2a는 평면도, 도 2b는 도 2a에 도시된 X-X'절취선을 따라 도시한 단면도, 도 2c는 도 2a에 도시된 Y-Y'절취선을 따라 도시한 단면도이다. 2A to 2C are diagrams illustrating an electrical fuse of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 2A. 2c is a cross-sectional view taken along the line Y-Y 'shown in FIG. 2a.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈는 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈(master fuse, 101), 캐패시터로 이루어진 제1 내지 제3메인퓨즈(main fuse, 102, 103, 104), 마스터퓨즈(101)의 게이트전극(24)과 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104) 사이를 전기적으로 연결하는 다수의 플러그(30) 및 모든 플러그(30)와 연결된 도전패턴(29)을 포함한다. 또한, 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 상부전극(35)에 연결된 제1 내지 제3도전라인(38, 39, 40) 및 도전패턴(29)에 연결된 제4도전라인(41)을 더 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 2A to 2C, an electrical fuse of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include a
여기서, 전기적 퓨즈의 집적도를 향상시키고, 제한된 면적내에서 멀티비트 전기적 퓨즈를 구현하기 위해 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 마스터퓨즈(101) 상에 위치하여 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)와 마스터퓨즈(101)가 중첩된 구조를 갖는 것이 바람직하다. Here, the first to third
마스터퓨즈(101)와 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 직렬로 연결되고, 제1, 제2 및 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 서로 병렬로 연결된 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이는 마스터퓨즈(101)의 블로잉을 통해 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 플로팅(floating)을 방지함과 동시에 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 갯수를 조절하여 원하는 비트수를 갖는 멀티비트 전기적 퓨즈를 구현하기 위함이다. The
트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈(101)는 기판(21) 상에 형성되고 게이트절연막(23), 게이트전극(24) 및 게이트하드마스터막(25)이 순차적으로 적층된 구조의 게이트(26), 게이트(26) 양측의 기판(21)에 형성된 접합영역(27), 기판(21)에 형성되어 게이트(26)로부터 소정간격 이격되어 게이트(26)를 감싸는 링(ring) 형태의 픽업영역(28)을 포함한다. 이때, 픽업영역(28)은 기판(21)에 바이어스를 인가함과 동시에 전기적 퓨즈에 대한 가드링(guardring)으로 작용하며, 기판(21)과 동일한 도전형을 갖되, 기판(21)의 불순물 도핑농도보다 높은 불순물 도핑농도를 갖는 것이 바람직하다. The
마스터퓨즈(101)는 게이트(26)와 접합영역(27)으로 구성하거나, 또는 게이트(26)와 픽업영역(28)으로 구성할 수 있다. 즉, 마스터퓨즈(101)는 접합영역(27) 또는 픽업영역(28) 중 어느 하나만을 포함하여도 무방하다.The
여기서, 마스터퓨즈(101) 블로잉시 마스터퓨즈(101)가 게이트(26)와 접합영역(27)으로 구성된 경우에는 게이트(26)와 접합영역(27)이 중첩되는 지역에 형성된 게이트절연막(23)이 파괴(rupture)되고, 게이트(26)과 픽업영역(28)으로 구성된 경우에는 게이트(26)와 기판(21)이 중첩되는 지역에 형성된 게이트절연막(23)이 파괴된다. 각각의 경우에 따라 마스터퓨즈(101)의 블로잉 유무를 검출하는 과정에서 검출되는 전류량의 크기만 서로 상이하다. 따라서, 마스터퓨즈(101)가 접합영역(27) 또는 픽업영역(28) 중 어느 하나만을 포함하거나, 또는 이들을 모두 다 포함하여도 무방하다. Here, when the
제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 하부전극(33), 유전체막(34) 및 상부전극(35)가 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이때, 전기적 퓨즈의 집적도를 향상시키기 위해 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 실린더형태 또는 콘케이브형태인 것이 바람직하다.The first to third
또한 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 하나의 캐패시터로 구성되거나, 또는 병렬로 연결된 다수의 캐패시터로 구성될 수 있다. 이때, 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)를 하나의 캐패시터로 구성하는 경우에는 전기적 퓨즈의 비트수를 향상시키는데 유리하며, 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)를 병렬로 연결된 다수의 캐패시터로 구성하는 경우에는 전기적 퓨즈의 동작특성을 향상(또는 안정)시키는데 유리하다. In addition, the first to third
마스터퓨즈(101)의 게이트전극(24)과 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104) 사이를 전기적으로 연결하는 다수의 플러그(30)는 도전패턴(29)을 기준으로 도전패턴(29)과 마스터퓨즈(101)의 게이트전극(24)을 연결하는 제1플러그(30A)와 도전패턴(29)과 각각의 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104) 사이를 연결하는 제2플러그(30B)를 포함한다. 이때, 제2플러그(30B)는 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 하부전극(33)에 연결된다. The plurality of
이하에서는 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈의 구동방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 장치의 전기적 퓨즈는 하나의 마스터퓨즈(101)와 세개의 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)를 구비함으로써, 4비트의 논리정보 '00', '01', '10' 및 '11'을 구현할 수 있다. Hereinafter, a method of driving an electrical fuse of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention having the above-described structure will be described in detail. An electrical fuse of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes one
먼저, 마스터퓨즈(101)의 블로잉 방법을 살펴보면, 제1 내지 제4도전라인(38, 39, 40, 41)에 모두 고전압(예컨대, 전원전압이상)을 인가하고, 접합영역(27) 또는 픽업영역(28)에 저전압(예컨대, 접지전압이하)를 인가한다. 이때, 접합영역(27)과 픽업영역(28) 모두에 저전압을 인가할 수도 있다. First, referring to the blowing method of the
제1 내지 제4도전라인(38, 39, 40, 41)에 모두 고전압이 인가된 상태이기 때문에 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)는 상부전극(35)와 하부전극(33) 사이에 전압차이가 발생하지 않으며, 제4도전라인(41)을 통해 인가된 고전압으로 인해 마스터퓨즈(101)의 게이트(26)와 접합영역(27) 및(또는) 게이트(26)과 기판(21) 사이에는 큰 전위차가 발생하게 된다. Since the high voltage is applied to all of the first to fourth
이때, 마스터퓨즈(101)의 게이트(26)와 접합영역(27) 및(또는) 게이트(26)과 기판(21) 사이에 발생된 큰 전위차에 의하여 게이트절연막(23)에 브레이크다운(breakdown)이 발생하여 게이트(26) 구체적으로 게이트전극(24)과 접합영역(27) 및(또는) 기판(21)이 전기적으로 연결되면서 마스터퓨즈(101)가 블로잉된다. At this time, the
다음으로, 제1메인퓨즈(102)를 블로잉하는 경우를 예시하여 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 블로잉 방법을 보면, 제1메인퓨즈(102)의 플로팅(floating)을 방지하기 위해 반드시 마스터퓨즈(101)가 블로잉된 상태에서 블로잉시키고자하는 제1메인퓨즈(102)의 상부전극(35)에 연결된 제1도전라인(38)에는 저전압을 인가하고, 나머지 제2 내지 제4도전라인(39, 40, 41) 및 기판(21)에 고전압을 인가한다.Next, the blowing method of the first to third
제4도전라인(41) 및 기판(21)에 고전압을 인가한 상태이기 때문에 도전패턴(29)에도 고전압이 인가된 상태이며, 제1도전라인(38)과 도전패턴(29) 사이의 전압차이 즉, 제1메인퓨즈(102)의 상부전극(35)와 하부전극(33) 사이의 전압차이에 의해 유전체막(34)에 의해 브레이크다운이 발생하여 상부전극(35)과 하부전극(33)이 전기적으로 연결되면서 제1메인퓨즈(102)가 블로잉된다. Since the high voltage is applied to the fourth
상술한 마스터퓨즈(101) 및 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)의 블로잉방법을 바탕으로 최하위비트인 '00'은 마스터퓨즈(101)만을 블로잉한 상태, '01은 마스터퓨즈(101) 및 제1메인퓨즈(102)를 블로잉한 상태, '10'은 마스터퓨즈(101), 제1메인퓨즈(102) 및 제2메인퓨즈(103)를 블로잉한 상태, '11'은 마스터퓨즈(101) 및 제1 내지 제3메인퓨즈(102, 103, 104)를 모두 블로잉한 상태로 정의하여 하나의 전기적 퓨즈를 사용하여 4비트를 구현할 수 있다.
Based on the blowing method of the above-described
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기적 퓨즈는 트랜지스터로 이루어진 마스터퓨즈(101)와 캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈를 포함하여 전기적 퓨즈가 멀트비트를 구현함으로써, 종래의 하나의 전기적 퓨즈가 형성되는 면적에 다수의 전기적 퓨즈를 구현한 것과 동일한 효과를 구현할 수 있다. 따라서, 전기적 퓨즈의 집적도 및 전기적 퓨즈를 구비하는 반도체 장치의 집적도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. As such, the electrical fuse according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 전기적 퓨즈의 크기를 감소시키지 않고도 전기적 퓨즈의 집적도를 증가시킬 수 있기 때문에 전기적 퓨즈의 크기가 감소함에 따른 동작특성 열화를 방지할 수 있다.
In addition, since the degree of integration of the electrical fuse can be increased without reducing the size of the electrical fuse, it is possible to prevent deterioration of operating characteristics due to the decrease in the size of the electrical fuse.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
The technical idea of the present invention has been specifically described according to the above preferred embodiments, but it should be noted that the above embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments within the scope of the technical idea of the present invention are possible.
21 : 기판 22 : 소자분리막
23 : 게이트절연막 24 : 게이트전극
25 : 게이트하드마스크막 26 : 게이트
27 : 접합영역 28 : 픽업영역
29 : 도전패턴 30A : 제1플러그
30B : 제2플러그 30 : 플러그
33 : 하부전극 34 : 유전체막
35 : 상부전극 38 : 제1도전라인
39 : 제2도전라인 40 : 제3도전라인
41 : 제4도전라인 101 : 마스터퓨즈
102 : 제1메인퓨즈 103 : 제2메인퓨즈
104 : 제3메인퓨즈21
23: gate insulating film 24: gate electrode
25: gate hard mask film 26: gate
27: junction area 28: pickup area
29:
30B: second plug 30: plug
33
35: upper electrode 38: first conductive line
39: second conductive line 40: third conductive line
41: 4th Challenge Line 101: Master Fuse
102: first main fuse 103: second main fuse
104: the third main fuse
Claims (13)
캐패시터로 이루어진 다수의 메인퓨즈;
상기 마스터퓨즈의 게이트전극과 각각의 상기 메인퓨즈 사이를 연결하는 다수의 플러그; 및
모든 상기 플러그와 연결된 도전패턴
을 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
A master fuse consisting of a transistor;
A plurality of main fuses composed of capacitors;
A plurality of plugs connected between the gate electrode of the master fuse and each of the main fuses; And
Conductive pattern connected to all the plugs
Electrical fuse of the semiconductor device comprising a.
다수의 상기 메인퓨즈는 상기 마스터퓨즈 상부에 위치하여 서로 중첩되는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
The plurality of main fuses are electrical fuses of the semiconductor device positioned on the master fuse and overlap each other.
상기 마스터퓨즈와 상기 메인퓨즈는 직렬로 연결되고, 다수의 상기 메인퓨즈는 병렬로 연결된 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
The master fuse and the main fuse is connected in series, a plurality of the main fuse is an electrical fuse of the semiconductor device connected in parallel.
상기 마스터퓨즈는,
기판 상에 형성된 상기 게이트전극;
상기 기판과 상기 게이트전극 사이에 삽입된 게이트절연막;
상기 게이트전극 양측의 상기 기판에 형성된 접합영역; 및
상기 기판에 형성되어 상기 게이트전극과 소정간격 이격되어 상기 게이트전극을 감싸는 픽업영역
을 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
The master fuse,
The gate electrode formed on the substrate;
A gate insulating film interposed between the substrate and the gate electrode;
A junction region formed on the substrate on both sides of the gate electrode; And
A pickup region formed on the substrate and spaced apart from the gate electrode by a predetermined interval to surround the gate electrode
Electrical fuse of the semiconductor device comprising a.
상기 마스터퓨즈는
상기 접합영역 또는 상기 픽업영역 중 어느 하나만을 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 4, wherein
The master fuse
An electrical fuse of any one of the junction region and the pickup region.
상기 플러그는 상기 도전패턴과 상기 마스터퓨즈의 게이트전극 사이를 연결하는 제1플러그 및 상기 도전패턴과 상기 메인퓨즈의 하부전극 사이를 연결하는 제2플러그를 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈. The method of claim 1,
The plug may include a first plug connecting the conductive pattern and the gate electrode of the master fuse and a second plug connecting the conductive pattern and the lower electrode of the main fuse.
상기 메인퓨즈는 하나의 캐패시터로 구성된 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
The main fuse is an electrical fuse of a semiconductor device composed of one capacitor.
상기 메인퓨즈는 병렬로 연결된 다수의 캐패시터로 구성된 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
The main fuse is an electrical fuse of a semiconductor device composed of a plurality of capacitors connected in parallel.
상기 캐패시터는 실린더형태 또는 콘케이브형태를 갖는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method according to claim 7 or 8,
The capacitor is an electrical fuse of the semiconductor device having a cylindrical or concave form.
상기 도전패턴 및 다수의 상기 메인퓨즈의 상부전극에 각각 연결된 도전라인을 더 포함하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈.
The method of claim 1,
And a conductive line connected to the conductive pattern and the upper electrodes of the plurality of main fuses, respectively.
A master fuse formed on the substrate and composed of a transistor; A plurality of main fuses composed of capacitors; A plurality of plugs connected between the gate electrode of the master fuse and each of the main fuses; And a plurality of main fuses are sequentially blown after the master fuse is first blown in an electrical fuse including a conductive pattern connected to all the plugs.
상기 마스터퓨즈의 블로잉은 상기 메인퓨즈 및 상기 도전패턴에는 전원전압 이상의 고전압을 인가하고, 상기 기판에는 접지전압 이하의 저전압을 인가하여 실시하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 구동방법.
The method of claim 11,
Blowing of the master fuse is applied to the main fuse and the conductive pattern by applying a high voltage equal to or greater than a power supply voltage, and a low voltage below ground voltage to the substrate.
상기 메인퓨즈의 블로잉은 상기 마스터퓨즈가 블로잉된 상태에서 상기 도전패턴 및 상기 기판에 전원전압 이상의 고전압을 인가하고, 블로잉하고자 하는 상기 메인퓨즈에 접지전압 이하의 저전압을 인가하여 실시하는 반도체 장치의 전기적 퓨즈 구동방법.
The method of claim 11,
The blowing of the main fuse is performed by applying a high voltage of more than a power supply voltage to the conductive pattern and the substrate while the master fuse is blown, and applying a low voltage of less than ground voltage to the main fuse to be blown. How to drive a fuse.
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US4914055A (en) | 1989-08-24 | 1990-04-03 | Advanced Micro Devices, Inc. | Semiconductor antifuse structure and method |
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