KR20040008706A - Method for fabricating semiconductor device - Google Patents

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KR20040008706A
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장헌용
김홍선
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주식회사 하이닉스반도체
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    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a semiconductor device is provided to be capable of improving the degree of integration. CONSTITUTION: The first fuses(12) are formed at the upper portion of a substrate(10). An interlayer dielectric(13) is formed at the upper portion of the resultant structure. The second fuses(14) are formed at the upper portion of the interlayer dielectric. At this time, the second fuses are between the first fuses. Preferably, the first fuse is corresponding to a predetermined cell address and the second fuse is corresponding to a lower cell address in comparison with the cell address. Preferably, the first and second fuse are formed by using one selected from a group consisting of a metal line, a word line, a bit line.

Description

반도체 장치의 제조방법{Method for fabricating semiconductor device}Method for fabricating semiconductor device

본 발명은 반도체 메모리 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정 중 리페어 퓨즈(repair fuse)부의 제조공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory technology, and more particularly, to a manufacturing process of a repair fuse in a semiconductor device manufacturing process.

메모리 소자 제조시 수많은 미세 셀 중에서 한 개라도 결함이 있으면 메모리로서의 기능을 수행 하지 못하므로 불량품으로 처리된다. 그러나 메모리 내의 일부 셀에만 결함이 발생하였는데도 불구하고 소자 전체를 불량품으로 폐기하는 것은 수율(yield)측면에서 비효율적인 처리방법이다.If any one of a number of microcells is defective in memory device manufacturing, it can not function as a memory and is therefore treated as defective. However, even though only a few cells in the memory have failed, discarding the entire device as a defective product is an inefficient process in terms of yield.

따라서, 현재는 메모리 내에 미리 설치해둔 예비 메모리 셀(이하 리던던시(redundancy) 셀이라 함)을 이용하여 불량 셀을 대체함으로써, 전체 메모리를 되살려 주는 방식으로 수율 향상을 이루고 있다.Therefore, the current yield is improved by replacing the defective cells by using spare memory cells (hereinafter, referred to as redundancy cells) previously installed in the memory.

리던던시 셀을 이용한 리페어 작업은 통상, 일정 셀 어레이(cell array)마다 스페어 로우(spare low)와 스페어 칼럼(sparecolumn)을 미리 설치해 두어 결함이 발생된 불량 메모리 셀을 로우/컬럼 단위로 스페어 메모리 셀로 치완해 주는 방식으로 진행되는데, 이를 구체적으로 기술하면 다음과 같다.In the repair operation using redundancy cells, spare rows and spare columns are pre-installed in each cell array to repair defective memory cells in row / column units as spare memory cells. It proceeds in such a way that it is described in detail as follows.

즉, 웨이퍼 가공 완료후 테스트를 통해 불량 메모리 셀을 골라내면 그에 해당하는 어드레스(address)를 스페어 셀의 어드레스 신호로 바꾸어 주는 프로그램을 내부회로에 행하게 된다. 따라서, 실제 사용시에 불량 라인에 해당하는 어드레스 신호가 입력되면 이 대신 예비 라인으로 선택이 바뀌게 되는 것이다. 이 프로그램 방식 중의 하나가 바로 레이저 빔으로 퓨즈를 태워 끊어버리는 방식인데, 이렇게 레이저의 조사에 의해 끊어지는 배선을 퓨즈라인이라 하고, 그 끊어지는 부위와 이를 둘러싸는 영역을 퓨즈 박스라 한다.In other words, when a defective memory cell is selected through a test after wafer processing is completed, a program is executed in the internal circuit to replace the corresponding address with the address signal of the spare cell. Therefore, when an address signal corresponding to a bad line is input in actual use, the selection is switched to a spare line instead. One of the programming methods is a method of burning a fuse with a laser beam, and the wiring broken by the laser irradiation is called a fuse line, and the broken portion and the area surrounding the fuse box are called a fuse box.

한편, 퓨즈는 추가적인 공정으로 따로 형성하는 것은 아니고 비트 라인(Bit Line) 또는 워드 라인(Word line)를 이루는 도전층(예컨대 폴리실리콘)을 이용하여 형성한다. 통상, 리페어 퓨즈 박스 영역 상부의 절연막의 일부를 반도체 소자의 패드(Pad) 식각과 함께 식각하고 있기 때문에 패드/리페어 식각이라 한다. 또한, 최근에는 반도체 메모리 소자의 집적도 및 속도가 증가하면서 퓨즈레이어를 메탈계열을 사용하고 있다.On the other hand, the fuse is not formed separately by an additional process, but is formed using a conductive layer (for example, polysilicon) forming a bit line or a word line. In general, a portion of the insulating film on the repair fuse box region is etched along with the pad etching of the semiconductor device, so it is called a pad / repair etching. Also, in recent years, as the degree of integration and speed of semiconductor memory devices have increased, fuse layers have used metal series.

웨이퍼 상에서 제조공정이 끝나고 나면 테스트를 하게 되는데, 테스트시에 결함셀이 발생한 경우에는 리던던시 셀로 리페어를 위해서 레이저를 이용하여 퓨즈를 절단하게 된다.After the manufacturing process is completed on the wafer, the test is performed. If a defective cell occurs during the test, the fuse is cut by using a laser to repair the redundant cell.

그러나 반도체장치가 고집적화 되면서 퓨즈간의 간격도 다른 구조처럼 좁게 형성될 수 밖에 없는데, 레이저등으로 퓨즈를 조사하여 컷팅 시킬때 이웃한 퓨즈에 데미지를 입히게 된다. 즉, 퓨즈에 조사된 레이저로 인해 주변 퓨즈와의 단락 및 퓨즈 하부 구조물에 크랙(Crack) 현상이 일어나게 되는 거이다.However, as semiconductor devices become more integrated, the gap between fuses can be formed as narrow as other structures. When irradiating and cutting fuses with a laser lamp, damage is caused to neighboring fuses. In other words, the laser irradiated to the fuse causes short circuits with surrounding fuses and cracks in the fuse undercarriage.

또한, 퓨즈 컷팅시에 남겨진 잔존 퓨즈가 이웃하고 있는 퓨즈에 흡착되어 전기적 단락을 일으키는 경우까지 빈번히 발생하고 있어 반도체 소자의 신뢰성 및 수율에 문제를 가져오고 있다.In addition, the remaining fuses, which are left at the time of fuse cutting, are frequently generated until they are adsorbed by neighboring fuses to cause electrical shorts, which causes problems in reliability and yield of semiconductor devices.

본 발명은 결함셀을 리던던시 회로로 대체하기 위한 퓨즈를 스택으로 형성하여 고집적에 보다 유리한 반도체 장치의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which is more advantageous for high integration by forming a stack of fuses for replacing defective cells with redundancy circuits.

도1 내지 도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치 제조방법을 나타내는 공정단면도.1 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

10 : 기판10: substrate

11 : 소자분리막11: device isolation film

12 : 제1 퓨즈레이어12: first fuse layer

13 : 제1 층간절연막13: first interlayer insulating film

14 : 제2 퓨즈 레이어14: second fuse layer

15 : 제2 층간절연막15: second interlayer insulating film

14 : 안티퓨즈 콘택플러그14: antifuse contact plug

16 : 제3 층간절연막16: third interlayer insulating film

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판상에 제1 퓨즈를 형성하는 단계; 상기 제1 퓨즈 상부에 층간절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제1 퓨즈가 형성되지 않는 영역의 상기 층간절연막 상에 제2 퓨즈를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 장치 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a first fuse on the substrate; Forming an interlayer insulating film on the first fuse; And forming a second fuse on the interlayer insulating film in a region where the first fuse is not formed.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시 할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention. do.

도1 내지 도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치 제조방법을 나타내는 공정단면도이다.1 through 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도1에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 셀로우 트랜치(Shalow Trench Isolation) 형태로 소자분리막(11)을 형성한다. 소자분리막(11)은 후속공정에서 레이저로 퓨즈를 조사할 대 와충역할을 한다.As shown in FIG. 1, the isolation layer 11 is formed on the substrate 10 in the form of a shallow trench isolation. The device isolation layer 11 plays a role when the fuse is irradiated with a laser in a subsequent process.

이어서 도2에 도시된 바와 같이, 소자분리막(11) 상부에 제1 퓨즈레이어(12)를 형성한다. 여기서 퓨즈레이어(12)는 메모리소자의 워드라인 또는 비트라인으로 형성할 수도 있고, 또는 다층 금속배선중 하나를 이용하여 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2, a first fuse layer 12 is formed on the device isolation layer 11. The fuse layer 12 may be formed as a word line or a bit line of the memory device, or may be formed using one of the multilayer metal wires.

이어서 도3에 도시된 바와 같이, 제1 퓨즈레이어(12) 상부에 제1층간절연막(13)을 실리콘산화막으로 형성한다. 실리콘 산화막은 HDP(High Density Plasma), SOG(Spin On Glass), USG(undoped silicate glass), TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate), PSG(phospho silicate glass), LP-TEOS(Low pressure TEOS), PE-TEOS(Plasma Enhanced TEOS)등을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 3, the first interlayer insulating layer 13 is formed of a silicon oxide film on the first fuse layer 12. Silicon oxide films include HDP (High Density Plasma), Spin On Glass (SOG), undoped silicate glass (USG), Tetra Ethyl Ortho Silicate (TEOS), phosphoro silicate glass (PSG), low pressure TEOS (LP-TEOS), PE- It can be formed using TEOS (Plasma Enhanced TEOS).

이어서 도4에 도시된 바와 같이, 제1 층간절연막(13) 상에 제2 퓨즈레이어(14)를 형성한다. 이 때 제2 퓨즈레이어(14)간의 간격은 하부에 제1 퓨즈레이어가 형성되지 않은 영역상에 형성시키되, 소정 개수의 퓨즈를 그룹화하여 'a'간격으로 형성하고 그룹간 간격으로는 'b'로 'a'보다는 넓게 되도록 형성한다. 이 때 제1 퓨즈레이의 간격은 'c'로 되어 있다.Subsequently, as shown in FIG. 4, a second fuse layer 14 is formed on the first interlayer insulating layer 13. At this time, the interval between the second fuse layer 14 is formed on the region where the first fuse layer is not formed in the lower portion, and a predetermined number of fuses are grouped to form an 'a' interval, and the interval between the groups is 'b'. To make it wider than 'a'. At this time, the interval between the first fuselays is 'c'.

여기서도 제2 퓨즈레어(14)는 메모리소자의 워드라인 또는 비트라인으로 형성할 수도 있고, 또는 다층 금속배선중 하나를 이용하여 형성할 수 있다.In this case, the second fuse layer 14 may be formed of a word line or a bit line of the memory device, or may be formed using one of the multilayer metal wires.

이어서 도5에 도시된 바와 같이, 제2 퓨즈레이어(14) 상부에 제2 층간절연막(15)을 실리콘산화막으로 형성한다. 제2 층간절연막(15)은 HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS등을 이용하여 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 5, a second interlayer insulating film 15 is formed on the second fuse layer 14 as a silicon oxide film. The second interlayer insulating film 15 may be formed using HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS, or the like.

이어서 도6에 도시된 바와 같이, 제2 퓨즈레이어(15) 상부에 제3 층간절연막막을 형성한다. 제3 층간절연막은 HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS등을 이용하여 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6, a third interlayer insulating film is formed on the second fuse layer 15. The third interlayer insulating film may be formed using HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS, or the like.

전술한 바와 같이 퓨즈를 다층으로 배치하게 되면 퓨즈간의 간격이 넓어져 레이저 조사로 인한 잔류 퓨즈등에 의해 이웃한 퓨즈간에 발생하는 단락현상을 방지할 수 있다.As described above, when the fuses are arranged in a multi-layer, the gap between the fuses is increased to prevent short circuits occurring between neighboring fuses due to residual fuses due to laser irradiation.

또한, 같은 영역에서 다층으로 퓨즈를 형성함으로서 적은 면적으로 보다 많은 퓨즈를 형성할 수 있다.Further, by forming the fuses in multiple layers in the same area, more fuses can be formed with less area.

또한, 제1 및 제2 퓨즈레이어에 의해 리페어되는 부분을 적절히 조합하면 보다 효율적으로 리페어 공정을 실시할 수 있다. 예컨대 제1 퓨즈(12)은 리페어될 어드레스중에서 상위어드레스와 연결되도록구성하고, 제2 퓨즈(14)는 하위 어드레스와 연결되도록 한다. 이후에 레이저 리페어 공정시 하위 어드레스를 리페어 해야 할 때에는 제2 퓨즈(14)만 절연될 수 있도록 레이저 조사 에너지를 맞추고, 상위 어드레스를 리페어해야 할 때에는 제1 퓨즈(12)까지 절연될 수 있도록 레이저 조사 에너지를 맞추어 리페어 공정을 진행하면, 효과적으로 리페어 공정을 할 수 있다.In addition, when the parts repaired by the first and second fuse layers are appropriately combined, the repair process can be performed more efficiently. For example, the first fuse 12 is configured to be connected to the upper address among the addresses to be repaired, and the second fuse 14 is to be connected to the lower address. Subsequently, when the lower address needs to be repaired during the laser repair process, the laser irradiation energy is adjusted so that only the second fuse 14 is insulated, and when the upper address needs to be repaired, the laser irradiation so that the first fuse 12 can be insulated. When the repair process is carried out with energy, the repair process can be effectively performed.

이 때에 제1 퓨즈(113)가 상위 어드레스와 연결되어 있기 때문에 제1 퓨즈(113) 상부의 제2 퓨즈(115)는 같이 절연되어도 리페어 공정을 진행하는데에는 문제가 없다.At this time, since the first fuse 113 is connected to the upper address, even if the second fuse 115 on the first fuse 113 is insulated together, there is no problem in the repair process.

또한, 상부의 퓨즈에 대해 다수개의 하부퓨즈를 그룹으로 형성하여 상부 퓨즈에는 상위어드레스 하나와 대응되고, 하부에 그룹화 된 퓨즈는 상부의 하나의 퓨즈의 하위어드레스에 대응되도록 형성할 수 있다.In addition, a plurality of lower fuses may be formed as a group for the upper fuse, and the upper fuse may correspond to one upper address, and the lower fuse may be formed to correspond to the lower address of one upper fuse.

또한, 하부의 퓨즈는 리페어 어드레스로 많은 로우어드레스로 대응시키고, 상부의 어드레스는 리페어 어드레스가 작은 컬럼어드레스를 대응시킬 수 있다.In addition, the lower fuse may correspond to a number of low addresses as a repair address, and the upper address may correspond to a column address having a smaller repair address.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

본 발명에 의해 제한된 면적에 보다 많은 퓨즈를 형성할 수 있어 보다 제한된 면적에서 고집적 반도체 장치를 제조할 수 있다.According to the present invention, more fuses can be formed in a limited area, and thus a highly integrated semiconductor device can be manufactured in a more limited area.

Claims (5)

기판상에 제1 퓨즈를 형성하는 단계;Forming a first fuse on the substrate; 상기 제1 퓨즈 상부에 층간절연막을 형성하는 단계; 및Forming an interlayer insulating film on the first fuse; And 상기 제1 퓨즈가 형성되지 않는 영역의 상기 층간절연막 상에 제2 퓨즈를 형성하는 단계Forming a second fuse on the interlayer insulating film in a region where the first fuse is not formed; 를 포함하는 반도체 장치 제조방법.Semiconductor device manufacturing method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 퓨즈는 소정의 셀 어드레스에 대응되며, 상기 제 2 퓨즈는 상기 셀 어드레스 보다 하위 셀어드레스에 대응되는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조방법.And the first fuse corresponds to a predetermined cell address, and the second fuse corresponds to a lower cell address than the cell address. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 퓨즈는 금속배선, 워드라인, 비트라인 중에서 선택된 하나를 이용하여 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.And the first and second fuses are formed using one selected from metal lines, word lines, and bit lines. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 층간절연막은 HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS 중에서 선택된 하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.The interlayer dielectric layer is formed using one selected from among HDP, SOG, USG, TEOS, PSG, LP-TEOS, PE-TEOS. 제 1 항에 있어서The method of claim 1 상기 기판과 상기 제1 퓨즈사이에 리페어 공정에서 완충역할을 하는 얕은 트랜치형 소자분리막을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.And forming a shallow trench type isolation layer, which acts as a buffer in the repair process, between the substrate and the first fuse.
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