KR101119137B1 - 고집적 반도체 장치를 위한 퓨즈 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고집적 반도체 장치에 포함되는 레이저 블로잉 공정시 인접한 퓨즈에 영향을 미치지 못하도록 함으로써 반도체 장치의 동작 신뢰성을 높일 수 있는 반도체 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 장치는 마름모 형태로 배열된 복수의 퓨즈를 포함하는 퓨즈 박스를 포함한다.

반도체, 퓨즈

Description

고집적 반도체 장치를 위한 퓨즈 구조{FUSE STRUCTURE FOR HIGH INTEGRATED SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 고집적 반도체 장치 내 포함되어 전기적 신호의 전달이나 서로 다른 두 단자의 연결 여부를 결정하는 퓨즈(fuse)에 관한 기술이다.

일반적으로, 퓨즈(fuse)는 전선로에 과전류가 계속 흐르는 것을 방지하기 위하여 사용하는 일종의 자동차단기로 정의된다. 즉, 퓨즈는 전기적 흐름인 전류에 의해 발생하는 열로 그 자체가 녹아 전선로를 끊어지게 하는 것으로 주변 생활에서 쉽게 볼 수 있다. 퓨즈는 정상적인 상태에서는 전류가 계속 흐르도록 하지만 끊어지면 새것으로 교체하기 전에는 영구적으로 전류의 흐름을 막는 데 이러한 점이 전류의 흐름을 차단하거나 연결하는 것을 제어할 수 있는 스위치(switch)와는 기능에서 차이가 있다.

반도체 장치는 실리콘 웨이퍼 내 일정영역에 불순물을 주입하거나 새로운 물질을 증착하는 등의 과정을 통해 정해진 목적에 따라 동작할 수 있도록 한 것으로, 대표적인 예로 반도체 기억 장치를 들 수 있다. 반도체 기억 장치 내부에는 정해진 목적을 수행하기 위해 트랜지스터, 캐패시터, 저항 등의 많은 소자들을 포함하고 있으며, 퓨즈도 그 중 하나이다. 퓨즈는 반도체 기억 장치 내 여러 곳에서 사용되는 데 대표적인 예로는 리던던시(redundancy) 회로, 전원 공급 회로 등을 들 수 있다. 이러한 회로들에 사용되는 퓨즈는 제조 공정에서는 정상적인 상태를 유지하고 있으나, 제조 후 여러 테스트를 통해 선택적으로 블로잉(blowing)한다(즉, 끊어지도록 한다).

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 퓨즈의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 퓨즈 박스(100)의 일부를 확대하여 도시한다.

도 1a를 참조하면, 퓨즈 박스(100)가 다수의 퓨즈(110)를 포함하고 있으며, 다수의 퓨즈(110)의 외곽은 보호 패턴(120)에 의해 둘러싸여 있다. 다수의 퓨즈(110)는 일정한 간격으로 나란히 형성되어 있으며, 이후 선택적으로 블로잉된다. 또한, 퓨즈 박스(100)에는 퓨즈(110)의 블로잉 영역을 노출하고 양끝단을 보호하는 패시베이션층(130)이 형성되어 있다.

도 1b를 참조하면, 퓨즈(110)의 상부는 전원전압(VDD)과 연결되어 있고, 하단은 접지전압(VSS)과 연결되어 있다. 다수의 퓨즈(110) 중 일부만이 블로잉되는 경우 블로잉 되지 않는 이웃한 퓨즈에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 반도체 장치의 집적도가 높아지면서 인접한 퓨즈 사이의 물리적 거리가 충분히 확보되기 어렵기 때문이다. 만약 블로잉 공정 후 원하지 않은 퓨즈가 손상된다면, 반도체 장치의 동작 신뢰성을 보장할 수 없게 된다.

전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고집적 반도체 장치에 포함되는 레이저 블로잉 공정시 인접한 퓨즈에 영향을 미치지 못하도록 퓨즈 박스의 설계를 변경함으로써, 레이저 블로잉 공정에서 발생할 수 있는 결함을 배제하고 반도체 장치의 동작의 신뢰성을 높이고 생산성을 증가시킬 수 있는 기술을 제공한다.

본 발명은 마름모 형태로 배열된 복수의 퓨즈를 포함하는 퓨즈 박스를 포함하는 반도체 장치를 제공한다.

바람직하게는, 각각의 상기 퓨즈의 블로잉 영역은 격자 형태로 배열된 분리막에 의해 고립된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 분리막은 산화막 또는 질화막을 포함하는 절연막인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 퓨즈 박스의 외곽에 연결된 배선에는 전원전압(VDD)이 공급되고, 상기 퓨즈 박스의 중심부를 지나는 배선에는 접지전압(VSS)이 공급되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 퓨즈와 상기 배선은 서로 다른 높이의 층으로 형성되어 있으며, 콘택을 통해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 퓨즈 박스는 상기 복수의 퓨즈의 외곽을 둘러싸는 보호 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 복수의 퓨즈 및 각각의 상기 퓨즈의 블로잉 영역을 고립시키는 격자 형태로 배열된 분리막을 포함하는 퓨즈 박스를 포함하는 반도체 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 복수의 퓨즈는 마름모 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 퓨즈는 상기 분리막의 격자 형태 내에 대각 방향으로 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 퓨즈 박스의 외곽에 연결된 배선에는 전원전압(VDD)이 공급되고, 상기 퓨즈 박스의 중심부를 지나는 배선에는 접지전압(VSS)이 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고집적 반도체 장치 내에서 레이저 블로잉 공정시 인접한 퓨즈에 미칠 수 있는 영향을 차단함으로써 레이저 블로잉 공정의 공정마진을 증가시킬 수 있고, 그로 인해 레이저 블로잉 공정에서 퓨즈가 단절되지 않거나 인접한 퓨즈에까지 손상을 미치는 등의 물리적인 결함을 예방할 수 있는 장점이 있다.

나아가, 본 발명은 퓨즈 박스 내 다수의 인접한 퓨즈를 격리시키면서도 차지하는 면적을 줄여 반도체 소자의 집적도를 유지하거나 높일 수 있다.

본 발명은 반도체 장치의 집적도가 높아지면서 퓨즈(fuse)의 크기가 작아지 면서 저항의 증가로 인한 처리속도 지연이나 전력 손실을 방지하기 위해 구리를 사용하여 퓨즈를 형성함에도 불구하고 특정 퓨즈의 블로잉 공정시 잔유물에 의한 이웃한 퓨즈의 열적 열화를 방지할 수 있는 구조를 제안한다. 특히, 본 발명은 퓨즈 박스 내 포함된 다수의 퓨즈를 사각형 또는 마름모 형태로 배치하여 레이저 블로잉 공정시 인접한 퓨즈 사이를 완전히 격리시킨다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 퓨즈를 설명하기 위한 평면도이다. 특히, 도 2b는 도 2a에 도시된 퓨즈 박스(100)의 일부를 확대하여 도시한다.

도 2a를 참조하면, 퓨즈 박스(200)가 다수의 퓨즈(210)를 포함하고 있으며, 다수의 퓨즈(210)는 보호 패턴(220)에 의해 둘러싸여 있다. 레이저 블로잉 공정시 선택적으로 블로잉되는 다수의 퓨즈(210)는 종래와 달리 사각형 또는 마름모 형태로 배열되어 있는 것이 특징이며, 각각의 퓨즈(210)는 퓨즈 박스(200)에 가로 및 세로의 격자로 형성된 분리막(230)에 의해 격리된다. 다수의 퓨즈(210)가 마름모 형태로 배열되면, 나란히 배열된 종래에 비하여 블로잉 영역간 거리가 더 멀리 떨어지게 된다.

도 2b를 참조하면, 각각의 퓨즈(210)는 격자형태로 형성된 분리막(230)에 의해 고립되어 있다. 즉, 격자형태로 형성된 분리막(230)에 대각 방향으로 가로질러 퓨즈(210)가 형성되어 있다. 퓨즈 박스에는 퓨즈의 양끝단을 보호하고 블로잉 영역을 노출하는 패시베이션층이 형성되는 종래의 반도체 장치와 달리, 본 발명에서는 퓨즈 박스(200)에 분리막(230)이 격자로 형성된다. 이때, 분리막(230)은 산화막 또는 질화막을 포함하는 절연막으로 구성된다.

또한, 이웃한 두 개의 퓨즈(210)의 일측이 형성되는 퓨즈 박스(200)의 외곽에는 전원전압(VDD)이 연결되어 있고, 이웃한 네 개의 퓨즈(210)의 일측이 형성되는 퓨즈 박스(200)의 중심부에는 접지전압(VSS)이 연결되어 있다. 실시예에 따라, 퓨즈 박스(200)의 외곽 또는 가장자리에 형성되는 배선과 퓨즈 박스(200)의 중심부를 지나는 배선은 퓨즈(210)와 동일한 높이에 형성될 수도 있고 서로 다른 높이에 형성될 수도 있으며, 서로 다른 높이에 형성되는 경우 배선과 퓨즈(210)는 콘택을 통해 연결된다.

전술한 바와 같이, 4개의 퓨즈(210)를 마름모 형태로 배치를 하면 종래와 유사한 면적의 퓨즈 박스에 동일한 수의 퓨즈를 형성할 수 있다. 또한, 집적도가 낮아지지 않으면서 이웃한 퓨즈가 만나는 위치를 통과하도록 가로 및 세로 방향의 막대(BAR) 형태의 분리막(230)을 형성시킬 수 있어서 자연스럽게 분리막(230)들에 의해 각각의 퓨즈(210)는 분리막(230)에 의해 고립된다. 분리막(230)에 의해 상하좌우가 모두 포위된 퓨즈(210)는 노출된 블로잉 영역에 레이저 블로잉 공정을 수행하더라도 인접한 다른 퓨즈(210)에 손상을 주지 않게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치는 복수의 퓨즈 및 각각의 퓨즈의 블로잉 영역을 고립시키는 격자 형태로 배열된 분리막을 포함하는 퓨즈 박스를 포함한다. 이때, 각각의 퓨즈는 분리막의 격자 형태 내에 대각 방향으로 형성되는 것이 특징이다. 이렇게 형성된 복수의 퓨즈는 마름모 형태로 배열될 수 있고, 사선 형태를 포함한 다양한 형태로 배열될 수도 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 퓨즈의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치 내 퓨즈를 설명하기 위한 평면도.

Claims (10)

1. 마름모 형태로 배열된 복수의 퓨즈; 및

   각각의 상기 퓨즈의 블로잉 영역을 고립시키는 격자 형태로 배열된 분리막을 포함하는 퓨즈 박스를 구비하되, 상기 퓨즈는 상기 분리막의 격자 형태 내에 대각 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
2. 삭제
3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,

   상기 분리막은 산화막 또는 질화막을 포함하는 절연막인 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,

   상기 퓨즈 박스의 외곽에 연결된 배선에는 전원전압이 공급되고, 상기 퓨즈 박스의 중심부를 지나는 배선에는 접지전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제4항에 있어서,

   상기 퓨즈와 상기 배선은 서로 다른 높이의 층으로 형성되어 있으며, 콘택을 통해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제1항에 있어서,

   상기 퓨즈 박스는 상기 복수의 퓨즈의 외곽을 둘러싸는 보호 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images