KR20090112390A - 전기적 퓨즈 소자 - Google Patents

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KR20090112390A KR1020080038256A KR20080038256A KR20090112390A KR 20090112390 A KR20090112390 A KR 20090112390A KR 1020080038256 A KR1020080038256 A KR 1020080038256A KR 20080038256 A KR20080038256 A KR 20080038256A KR 20090112390 A KR20090112390 A KR 20090112390A
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삼성전자주식회사
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Abstract

전기적 퓨즈 소자에 관해 개시되어 있다. 본 발명의 전기적 퓨즈 소자는 서로 이격된 캐소드와 애노드, 및 상기 캐소드와 상기 애노드를 연결하는 퓨즈 링크를 구비하고, 상기 캐소드는 제1영역 및 상기 제1영역과 상기 퓨즈 링크 사이에 구비된 제2영역을 포함하고, 상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역의 폭보다 클 수 있다.

Description

전기적 퓨즈 소자{Electrical fuse device}
본 발명은 전기 소자에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전기적 퓨즈 소자에 관한 것이다.
퓨즈 소자는 반도체 메모리나 로직 장치 등에서 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 퓨즈 소자에 의해 여분의 셀(redundancy cell)로 대체될 수 있다. 이에 따라, 일부 셀의 결함으로 인한 수율 저하 문제를 해결할 수 있다.
이러한 퓨즈 소자는 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. 그런데 특정 퓨즈 라인에 레이저빔을 조사할 때, 상기 특정 퓨즈 라인 주변의 퓨즈 라인 또는 그 밖의 다른 소자가 손상될 우려가 있다.
한편, 전기 블로잉 타입의 경우, 퓨즈 링크(fuse link)에 프로그래밍 전류를 흘려주어 EM(electromigration) 효과 및 주울 히팅(Joule heating)에 의해 상기 퓨 즈 링크를 블로잉하는 방법을 사용한다. 이러한 전기 블로잉 방식은 반도체 칩의 패키지 조립이 완료된 후에도 사용될 수 있는 방식으로, 이러한 방식을 채용하는 퓨즈 소자를 전기적 퓨즈 소자(electrical fuse device)라 한다.
그러나 종래의 전기적 퓨즈 소자는 프로그래밍 전압이 높아 그를 포함하는 반도체 메모리나 로직 장치 등의 신뢰성(reliability)을 저하시킬 수 있고, 센싱 마진(sensing margin)이 작아 소형화하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 전기적으로 블로잉(blowing)되는 퓨즈 링크를 포함하는 전기적 퓨즈 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 서로 이격된 캐소드와 애노드; 및 상기 캐소드와 상기 애노드를 연결하는 퓨즈 링크;를 구비하고, 상기 캐소드는 제1영역 및 상기 제1영역과 상기 퓨즈 링크 사이에 구비된 제2영역을 포함하고, 상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역의 폭보다 큰 전기적 퓨즈 소자를 제공한다.
상기 캐소드, 상기 퓨즈 링크 및 상기 애노드는 기판 상에 나란히 배열될 수 있다.
상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역에서 상기 퓨즈 링크로 갈수록 점차 넓어질 수 있다.
상기 제2영역의 폭은 일정할 수 있다.
상기 애노드에 접촉된 상기 퓨즈 링크의 적어도 일부는 상기 애노드에 가까울수록 넓어질 수 있다.
상기 퓨즈 링크는 전기적 절단이 다른 영역보다 용이한 위크 포인트(weak point)를 가질 수 있다.
상기 위크 포인트는 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까울 수 있다.
상기 위크 포인트는 상기 퓨즈 링크의 다른 영역보다 좁은 폭을 갖는 영역일 수 있다.
상기 위크 포인트는 절곡 영역일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 서로 이격된 캐소드와 애노드; 및 상기 캐소드와 상기 애노드를 연결하는 퓨즈 링크;를 구비하고, 상기 퓨즈 링크의 폭은 상기 캐소드에서 상기 애노드로 갈수록 넓어지고, 상기 퓨즈 링크는 전기적 절단이 다른 영역보다 용이한 위크 포인트(weak point)를 가지며, 상기 위크 포인트는 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까운 전기적 퓨즈 소자를 제공한다.
상기 캐소드, 상기 퓨즈 링크 및 상기 애노드는 기판 상에 나란히 배열될 수 있다.
상기 퓨즈 링크의 폭은 단계적으로 또는 점진적으로 증가할 수 있다.
상기 캐소드의 상기 퓨즈 링크 주변부는 상기 애노드를 향하여 확장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기판에 수직한 방향으로 차례로 적층된 애노드, 퓨즈 링크 및 캐소드를 포함하고, 상기 애노드의 크기는 상기 캐소드의 크기보다 작은 전기적 퓨즈 소자를 제공한다.
상기 애노드에 접촉된 상기 퓨즈 링크의 적어도 일부는 상기 애노드에 가까울수록 넓어질 수 있다.
상기 캐소드의 상기 퓨즈 링크 주변부는 상기 애노드를 향하여 확장될 수 있다.
상기 캐소드는 제1영역 및 상기 제1영역과 상기 퓨즈 링크 사이에 구비된 제 2영역을 포함할 수 있고, 상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역의 폭보다 클 수 있다.
상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역에서 상기 퓨즈 링크로 갈수록 점차 넓어질 수 있다.
상기 제2영역의 폭은 일정할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기적 퓨즈 소자를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 퓨즈 소자의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 캐소드(cathode)(100)와 애노드(anode)(200)가 서로 이격되어 있고, 캐소드(100)와 애노드(200) 사이에 그들(100, 200)을 연결하는 퓨즈 링크(150)가 구비되어 있다. 캐소드(100), 애노드(200) 및 퓨즈 링크(150)는 기판(미도시) 상에 나란히 배열되어 있다. 캐소드(100)는 퓨즈 링크(150)와 이격된 제1영역(10a) 및 제1영역(10a)과 퓨즈 링크(150) 사이에 제2영역(10b)을 포함할 수 있다. 제2영역(10b)의 폭(w2)은 제1영역(10a)의 폭(w1)보다 큰 것이 바람직하다. 캐소드(100)의 제1영역(10a)의 폭(w1)은 일정할 수 있고, 제2영역(10b)의 폭(w2)은 제1영역(10a)에서 퓨즈 링크(150)로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
퓨즈 링크(150)는 캐소드(100)에 접촉된 제1영역(15a)과 제1영역(15a)과 애노드(200) 사이에 제2영역(15b)을 포함할 수 있다. 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a) 의 폭(w3)은 캐소드(100) 및 애노드(200)의 폭(w1, w2, w5)보다 현저히 작고, 일정할 수 있다. 퓨즈 링크(150)의 제2영역(15b)의 폭(w4)은 제1영역(15a)에서 애노드(200)로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 다시 말해, 애노드(200)에 접촉된 퓨즈 링크(150)의 일단(즉, 제2영역(15b))은 애노드(200)에 가까워질수록 점차 증가하는 폭(w4)을 가질 수 있다. 예컨대, 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a)의 폭(w3)은 수십nm 내지 수백nm 정도일 수 있고, 길이는 수십nm 내지 수㎛ 정도일 수 있다. 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a)을 통해 임계 전류 이상의 전류가 흐를 때, EM(electromigration) 및/또는 TM(thermomigration) 및/또는 주울 히팅(Joule heating) 등에 의해 제1영역(15a)의 소정 지점이 블로잉(blowing), 즉, 끊어질 수 있다. 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a)의 폭(w3)이 작고 길이가 길수록 잘 끊어질 수 있다. 예컨대, 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a)의 길이를 그 폭(w3)으로 나눈 값은 약 4 이상인 것이 바람직하다.
애노드(200)는 퓨즈 링크(150)의 제2영역(15b)에서 연장된 것으로, 일정한 폭(w5)을 가질 수 있다. 애노드(200)의 크기는 캐소드(100)보다 작은 것이 바람직하다. 캐소드(100), 퓨즈 링크(150) 및 애노드(200)의 형태는 다양하게 변화될 수 있고, 그들(100, 150, 200)의 크기 및 크기 비(ratio)도 달라질 수 있다. 한편, 제2영역(15b)은 퓨즈 링크(150)의 일부가 아닌 애노드(200)의 일부로 볼 수도 있다.
도 1의 구조는 도 2 내지 도 6과 같이 변형될 수 있다.
도 2를 참조하면, 퓨즈 링크(150')의 폭은 캐소드(100)에서 애노드(200)로 갈수록 단계적으로 증가할 수 있다. 예컨대, 퓨즈 링크(150')는 캐소드(100)와 애 노드(200) 사이에 순차로 배열된 제1 내지 제3영역(15a'∼15c')을 포함할 수 있다. 제1영역(15a')에서 제3영역(15c')으로 갈수록 퓨즈 링크(150')의 폭은 단계적으로 증가할 수 있고, 제1 내지 제3영역(15a'∼15c')의 중심은 동일 직선 상에 존재할 수 있다. 퓨즈 링크(150')의 제1영역(15a')의 길이를 그 폭으로 나눈 값은 약 4 이상인 것이 바람직하다. 애노드(200)의 폭은 제3영역(15c')의 폭보다 클 수 있다. 퓨즈 링크(150')는 서로 다른 폭의 네 개 이상의 영역으로 구획될 수 있고, 그들의 폭은 애노드(200)로 갈수록 증가할 수 있다. 또한, 도 2에서 제3영역(15c') 없이 제2영역(15b')과 애노드(200)가 직접 접촉될 수도 있다. 도 2에서 퓨즈 링크(150')의 구조를 제외한 나머지 구성은 도 1과 동일할 수 있다. 도 2에서 제2영역(15b') 및 제3영역(15c')은 퓨즈 링크(150')의 일부가 아닌 애노드(200)의 일부로 볼 수 있다.
도 3을 참조하면, 퓨즈 링크(150")의 폭은 캐소드(100)에서 애노드(200)로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 애노드(200)의 폭은 그와 접촉한 퓨즈 링크(150")의 일단의 폭과 동일할 수 있다. 퓨즈 링크(150")의 길이를 그 평균 폭으로 나눈 값은 약 3 이상인 것이 바람직하다. 도 3에서 퓨즈 링크(150")의 구조를 제외한 나머지 구성은 도 1과 동일할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 캐소드(100')의 제2영역(10b')의 폭(w2')은 일정하다. 도 4 내지 도 6에서 제2영역(10b')을 제외한 나머지 구성은 각각 도 1 내지 도 3과 동일할 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시하지는 않았지만, 캐소드(100, 100') 또는 애노 드(200)는 소정의 감지 회로(sense circuit) 및 프로그래밍 트랜지스터에 연결될 수 있다. 상기 감지 회로 및 프로그래밍 트랜지스터에 대해서는 잘 알려진 바, 그들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 4에서 퓨즈 링크(150)의 제2영역(15b)의 폭은 애노드(200)로 갈수록 점차로 증가하고, 도 2 및 도 5에서 퓨즈 링크(150')의 폭은 애노드(200)로 갈수록 단계적으로 증가하며, 도 3 및 도 6에서 퓨즈 링크(150")의 폭은 애노드(200)로 갈수록 점진적으로 증가한다. 따라서, 퓨즈 링크(150, 150', 150")에서 애노드(200)로 흐르는 전류의 밀도는 점진적 또는 단계적으로 변화될 수 있다. 그러므로 퓨즈 링크(150, 150', 150")에서 애노드(200)로의 EM(electromigration)은 용이할 수 있다. 한편, 캐소드(100, 100')의 경우, 캐소드(100, 100')와 퓨즈 링크(150, 150', 150") 사이에 급격한 전류 밀도 변화를 유도할 수 있는 구조를 갖는다. 즉, 캐소드(100, 100')의 경우, 퓨즈 링크(150, 150', 150")와 인접한 부분에서 넓은 폭을 갖기 때문에, 캐소드(100, 100')와 퓨즈 링크(150, 150', 150") 사이의 폭 변화는 급격하다. 따라서, 캐소드(100, 100')에서 퓨즈 링크(150, 150', 150")로의 EM(electromigration)은 상대적으로 용이하지 않을 수 있다. 이와 같이, 캐소드(100, 100')와 퓨즈 링크(150, 150', 150") 사이의 폭의 변화는 급격하고, 퓨즈 링크(150, 150', 150")와 애노드(200) 사이의 폭의 변화는 점진적 또는 단계적일 때, 캐소드(100, 100')에서 퓨즈 링크(150, 150', 150")로의 EM(electromigration)은 용이하지 않고, 퓨즈 링크(150, 150', 150")에서 애노드(200)로의 EM(electromigration)은 용이하므로, 퓨즈 링크(150, 150', 150")가 보다 잘 블로잉(blowing)될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예들에 따르면, 프로그래밍 전압이 낮고, 프로그래밍 속도가 빠르며, 센싱 마진(sensing margin)이 큰 전기적 퓨즈 소자를 구현할 수 있다. 상기 센싱 마진(sensing margin)이 큰 경우, 캐소드(100, 100') 또는 애노드(200)에 연결되는 감지 회로(sense circuit)의 구성이 단순화될 수 있으므로, 소자의 고집적화에 유리하다. 이러한 본 발명의 실시예들에 따른 전기적 퓨즈 소자를 포함하는 반도체 메모리나 로직 소자 등의 신뢰성(reliability)은 향상될 수 있고, 동작 전압은 낮아질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 퓨즈 소자의 평면도이다. 도 7의 퓨즈 소자는 도 1에서 변형된 것이다.
도 7을 참조하면, 퓨즈 링크(150)의 제1영역(15a)에 위크 포인트(weak point)(WP)가 구비되어 있다. 위크 포인트(WP)는 퓨즈 링크(150)의 다른 영역보다 상대적으로 폭이 좁은 영역일 수 있다. 위크 포인트(WP)는 퓨즈 링크(150)의 양측면에 형성된 두 개의 노치(notch)(n1, n2)에 의해 만들어질 수 있다. 두 개의 노치(n1, n2)는 동일축 상에 형성될 수 있다. 노치(n1, n2)는 V자형으로 도시되어 있지만, 그 형태는 다른 형태, 예컨대, U자형으로 바뀔 수도 있다. 이러한 위크 포인트(WP)는 OPC(optical proximity correction) 원리를 이용한 리소그라피(lithography) 방법으로 형성될 수 있고, 그 밖의 다른 방법으로도 형성될 수 있다. 위크 포인트(WP)에서는 전류 밀도가 상대적으로 높기 때문에 전기적 절단, 즉, 전기적 블로잉이 쉽게 발생할 수 있다. 위크 포인프(WP)의 위치는 애노드(200)보다 캐소드(100)에 가까운 것이 바람직하다. 그 이유는 캐소드(100)에 가까운 퓨즈 링 크(150) 부분에서 큰 와전류(eddy current)가 발생하므로, 위크 포인트(WP)가 캐소드(100)에 가까이 위치할 때, 보다 용이하게 끊어질 수 있기 때문이다.
또한, 도 7에 도시한 위크 포인트(WP)는 일례에 불과하다. 도 7의 위크 포인트(WP)의 형태는 예를 들어 도 8 및 도 9와 같이 변화될 수 있다.
도 8을 참조하면, 서로 어긋나게 형성된, 즉, 서로 이격된 다른 축 상에 형성된 두 개의 노치(notch)(n1', n2')에 의해 위크 포인트(WP')가 형성된다.
도 9를 참조하면, 퓨즈 링크(150)에 절곡된 영역이 존재하는데, 이러한 절곡된 영역이 위크 포인트(WP")이다. 절곡된 영역의 모서리에 전류가 집중되기 때문에, 절곡된 영역에서 전기적 절단이 쉽게 발생할 수 있다. 도 2 내지 도 6의 퓨즈 링크(150, 150', 150") 또한 도 7 내지 도 9에 도시한 위크 포인트(WP, WP', WP")를 가질 수 있다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 퓨즈 소자의 평면도이다.
도 10을 참조하면, 캐소드(100a)는 일정한 폭을 갖는 사각형일 수 있고, 퓨즈 링크(150')의 제1영역(15a')은 위크 포인트(WP)를 가질 수 있다. 도 10에서 캐소드(100a)의 형태 및 퓨즈 링크(150')가 위크 포인트(WP)를 갖는다는 것을 제외한 나머지 구성은 도 5와 동일할 수 있다.
도 11을 참조하면, 캐소드(100b)는 일정한 폭을 갖는 사각형인 제1영역(10a)을 포함할 수 있고, 퓨즈 링크(150')는 제1영역(10a)의 제1측면(s1)의 중앙부에 접촉될 수 있다. 캐소드(100b)는 퓨즈 링크(150') 양측의 제1측면(s1)에서 애노 드(200)를 향하여 확장된 제2영역(10b")을 더 포함할 수 있다. 제2영역(10b")은 삼각형일 수 있지만, 그 형태는 달라질 수 있다. 이렇게 캐소드(100b)가 제2영역(10b")을 더 포함하는 경우, 캐소드(100b)와 퓨즈 링크(150') 사이에서 전류 밀도는 급격하게 변화될 수 있다. 도 11에서 캐소드(100b)의 형태를 제외한 나머지 구성은 도 10과 동일할 수 있다.
도 10 및 도 11에서 퓨즈 링크(150')가 변형된 구조가 도 12 및 도 13에 도시되어 있다. 퓨즈 링크(150")은 캐소드(100a, 100b)에 인접한 영역에 위크 포인트(WP)를 가질 수 있고, 그(WP)를 제외한 나머지 영역의 폭은 캐소드(100a, 100b)에서 애노드(200)로 점진적으로 증가할 수 있다.
도 10 내지 도 13에서 위크 포인트(WP)는 도 8 또는 도 9의 위크 포인트(WP', WP")로 대체될 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 13의 퓨즈 소자는 기판 상에 차례로 적층된 폴리실리콘층과 실리사이드층을 포함할 수 있고, 그 대신, 단일 또는 다중 금속층 구조를 가질 수도 있다. 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈 소자가 상기 단일 또는 다중 금속층 구조를 갖는 경우, W, Al, Cu, Ag, Au 및 Pt 중 하나로 형성된 금속층을 포함할 수 있고, Ti, TiN, Ta, TaN, TiSi, TaSi, TiSiN, TaSiN, TiAl3 및 TiON 중 하나로 형성된 다른 금속층을 더 포함할 수 있다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 다른 퓨즈 소자의 사시도이고, 도 14b 및 도 14c는 각각 도 14a의 A-A'선 및 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 애노드(300) 상에 퓨즈 링크(350)가 구비되어 있고, 퓨즈 링크(350) 상에 캐소드(400)가 구비되어 있다. 즉, 기판(미도시) 상에 애노드(300), 퓨즈 링크(350) 및 캐소드(400)가 차례로 적층되어 있다. 애노드(300)와 캐소드(400)는 사각형 또는 원형의 패드일 수 있고, 퓨즈 링크(350)는 원기둥 또는 사각기둥일 수 있지만, 그들(300, 350, 400)의 형태는 다양하게 변화될 수 있다. 애노드(300)와 캐소드(400)는 위에서 봤을 때, 서로의 일단부가 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있고, 오버랩된 부분에 퓨즈 링크(350)가 개재(interpose)될 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는, 애노드(300), 퓨즈 링크(350) 및 캐소드(400) 중 적어도 두 개의 중심이 동일 수직선 상에 배치될 수도 있다. 애노드(300)의 크기는 캐소드(400)의 크기보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이, 애노드(300)가 캐소드(400)보다 작다는 것만으로도, 퓨즈 링크(350)에서 애노드(300)로의 EM(electromigration)이 캐소드(400)에서 퓨즈 링크(350)로의 EM(electromigration)보다 용이할 수 있다. 전류가 애노드(300)에서 캐소드(400)로 흐를 때, 즉, 전자가 캐소드(400)에서 애노드(300)로 이동할 때, 도 14c에 도시된 바와 같이, 퓨즈 링크(350)와 캐소드(400)의 접합부의 모서리(R1)에 전자의 흐름이 집중되어, 상기 접합부의 모서리(R1)에서 EM(electromigration) 및/또는 TM(thermomigration) 및/또는 주울 히팅(Joule heating) 등에 의한 전기적 블로잉(blowing)이 발생할 수 있다.
도 14a와 같은 3차원적 적층 구조의 퓨즈 소자는 다양한 변형예를 가질 수 있다. 그 예들이 도 15 내지 도 29에 도시되어 있다. 도 15 내지 도 29는 단면도로 서, 그들의 절단 지점은 도 14b의 절단 지점과 동일할 수 있다.
도 15를 참조하면, 퓨즈 링크(350a)는 캐소드(400)에 접촉된 제1영역(35a)과 제1영역(35a)과 애노드(300) 사이에 제2영역(35b)을 포함할 수 있다. 제1영역(35a)의 폭은 일정할 수 있고, 제2영역(35b)의 폭은 제1영역(35a)에서 애노드(300)로 갈수록 증가할 수 있다. 여기서, 제2영역(35b)은 퓨즈 링크(350a)의 일부가 아닌 애노드(300)의 일부로 볼 수 있다.
도 16을 참조하면, 퓨즈 링크(350b)의 폭은 캐소드(400)에서 애노드(300)로 갈수록 단계적으로 넓어질 수 있다. 예컨대, 퓨즈 링크(350b)는 캐소드(400)와 애노드(300) 사이에 순차로 배열된 제1 내지 제3영역(35a'∼35c')을 포함할 수 있다. 제1영역(35a')에서 제3영역(35c')으로 갈수록 퓨즈 링크(350b)의 폭은 단계적으로 증가할 수 있고, 제1 내지 제3영역(35a'∼35c')의 중심은 동일 축 상에 존재할 수 있다. 애노드(300)의 폭은 제3영역(35c')의 폭보다 클 수 있다. 퓨즈 링크(350b)는 애노드(300)로 갈수록 큰 폭을 갖는 서로 다른 네 개 이상의 영역을 가질 수 있고, 제3영역(35c') 없이 제2영역(35b')과 애노드(300)가 직접 접촉될 수도 있다. 여기서, 제2영역(35b')과 제3영역(35c')은 퓨즈 링크(350b)의 일부가 아닌 애노드(300)의 일부로 볼 수도 있다.
도 17을 참조하면, 퓨즈 링크(350c)의 폭은 캐소드(400)에서 애노드(300)로 갈수록 점진적으로 넓어질 수 있다.
도 15 내지 도 17에서 퓨즈 링크(350a, 350b, 350c)의 형태를 제외한 나머지 구성은 도 14b와 동일할 수 있다. 퓨즈 링크(350a, 350b, 350c)의 형태로 인해, 퓨 즈 링크(350a, 350b, 350c)에서 애노드(300)로의 EM(electromigraion)이 더욱 용이할 수 있다.
도 18 내지 도 21을 참조하면, 캐소드(400a)는 육면체 형태의 제1영역(40a)과 제1영역(40a) 하면에서 애노드(300)로 확장된 제2영역(40b)을 포함할 수 있다. 즉, 제2영역(40b)은 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c) 주위의 제1영역(40a)에서 애노드(300)를 향하여 확장된 영역일 수 있다. 도 18 내지 도 21에서 캐소드(400a)의 형태를 제외한 나머지 구성은 각각 도 14b, 도 15, 도 16 및 도 17과 동일할 수 있다.
도 22 내지 도 25를 참조하면, 캐소드(400b)는 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c)와 이격된 제1영역(40a')과 제1영역(40a')과 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c) 사이에 구비된 제2영역(40b')을 포함할 수 있다. 제2영역(40b')의 폭은 제1영역(40a')의 폭보다 넓을 수 있고, 아래로 갈수록 점차 넓어질 수 있다.
도 26 내지 도 29를 참조하면, 캐소드(400b')는 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c)와 이격된 제1영역(40a')과 제1영역(40a')과 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c) 사이에 구비된 제2영역(40b")을 포함할 수 있다. 제2영역(40b")의 폭은 제1영역(40a')의 폭보다 넓을 수 있고, 일정할 수 있다.
도 18 내지 도 29의 캐소드(400a, 400b, 400b')의 형태로 인하여, 캐소드(400a, 400b, 400b')에서 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c)로의 EM(electromigraion)은 더욱 어려울 수 있다.
또한 도시하지는 않았지만, 도 14a 내지 도 29의 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c)는 도 7 내지 도 9에 도시한 위크 포인트(WP, WP', WP")와 유사한 위크 포인트를 가질 수 있는데, 이때 위크 포인트는 캐소드(400, 400a, 400b, 400b')에 근접하게 형성되는 것이 바람직하다. 위크 포인트를 포함하는 경우, 퓨즈 링크(350, 350a, 350b, 350c)의 전기적 블로잉(blowing)은 더욱 용이할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 퓨즈 소자는 캐소드에서 퓨즈 링크로의 EM(electromigraion)보다 퓨즈 링크에서 애노드로의 EM(electromigraion)이 용이한 구조를 갖는다. 또한, 퓨즈 링크의 캐소드에 인접한 부분에 블로잉(blowing)이 잘되는 영역인 위크 포인트(weak point)를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따르면, 프로그래밍 전압이 낮고, 프로그래밍 속도가 빠르며, 또 센싱 마진(sensing margin)이 커서 고집적화에 유리한 전기적 퓨즈 소자를 구현할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 퓨즈 소자는 복수 개로 배열되어 이차원 어레이(array) 구조를 가질 수 있고, 반도체 메모리 장치, 로직 장치, 마이크로프로세서(microprocessor), FPGA(field programmable gate array) 및 그 밖의 VLSI(very large scale integration) 회로 등에 다양한 목적으로 적용될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 29의 퓨즈 소자의 구조 및 구성요소는 변경 및 다양화될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 퓨즈 소자는 벌크 실리콘(bulk Si) 기판, SOI(silicon on insulator) 기판, GaAs 기판 및 그 밖의 다른 기판 상에 형성할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 전기적 퓨즈 소자를 보여주는 평면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기적 퓨즈 소자에 구비되는 퓨즈 링크를 보여주는 평면도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기적 퓨즈 소자를 보여주는 평면도이다.
도 14a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기적 퓨즈 소자를 보여주는 사시도이다.
도 14b는 도 14a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 14c는 도 14a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 15 내지 도 29는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 전기적 퓨즈 소자를 보여주는 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10a, 40a, 40a' : 캐소드의 제1영역
10b, 10b', 10b", 40b, 40b', 40b" : 캐소드의 제2영역
15a, 15a', 35a, 35a' : 퓨즈 링크의 제1영역
15b, 15b', 35b, 35b' : 퓨즈 링크의 제2영역
15c', 35c' : 퓨즈 링크의 제3영역
100, 100', 100a, 100b, 400, 400a, 400b, 400b' : 캐소드
150, 150', 150", 350, 350a, 350b, 350c : 퓨즈 링크
200, 300 : 애노드 n1, n1', n2, n2' : 노치(notch)
R1 : 모서리 s1 : 제1측면
w1∼w5, w2' : 폭 WP, WP', WP" : 위크 포인트(weak point)

Claims (19)

  1. 서로 이격된 캐소드와 애노드; 및
    상기 캐소드와 상기 애노드를 연결하는 퓨즈 링크;를 구비하고,
    상기 캐소드는 제1영역 및 상기 제1영역과 상기 퓨즈 링크 사이에 구비된 제2영역을 포함하고, 상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역의 폭보다 큰 전기적 퓨즈 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드, 상기 퓨즈 링크 및 상기 애노드는 기판 상에 나란히 배열된 전기적 퓨즈 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역에서 상기 퓨즈 링크로 갈수록 점차 넓어지는 전기적 퓨즈 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2영역의 폭은 일정한 전기적 퓨즈 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 애노드에 접촉된 상기 퓨즈 링크의 적어도 일부는 상기 애노드에 가까울수록 넓어지는 전기적 퓨즈 소자.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 퓨즈 링크는 전기적 절단이 다른 영역보다 용이한 위크 포인트(weak point)를 갖는 전기적 퓨즈 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 위크 포인트는 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까운 전기적 퓨즈 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 위크 포인트는 상기 퓨즈 링크의 다른 영역보다 좁은 폭을 갖는 영역인 전기적 퓨즈 소자.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 위크 포인트는 절곡 영역인 전기적 퓨즈 소자.
  10. 서로 이격된 캐소드와 애노드; 및
    상기 캐소드와 상기 애노드를 연결하는 퓨즈 링크;를 구비하고,
    상기 퓨즈 링크의 폭은 상기 캐소드에서 상기 애노드로 갈수록 넓어지고,
    상기 퓨즈 링크는 전기적 절단이 다른 영역보다 용이한 위크 포인트(weak point)를 가지며, 상기 위크 포인트는 상기 애노드보다 상기 캐소드에 가까운 전기적 퓨즈 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐소드, 상기 퓨즈 링크 및 상기 애노드는 기판 상에 나란히 배열된 전기적 퓨즈 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 퓨즈 링크의 폭은 단계적으로 또는 점진적으로 증가하는 전기적 퓨즈 소자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐소드의 상기 퓨즈 링크 주변부는 상기 애노드를 향하여 확장된 전기적 퓨즈 소자.
  14. 기판에 수직한 방향으로 차례로 적층된 애노드, 퓨즈 링크 및 캐소드를 포함하고,
    상기 애노드의 크기는 상기 캐소드의 크기보다 작은 전기적 퓨즈 소자.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 애노드에 접촉된 상기 퓨즈 링크의 적어도 일부는 상기 애노드에 가까울수록 넓어지는 전기적 퓨즈 소자.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 캐소드의 상기 퓨즈 링크 주변부는 상기 애노드를 향하여 확장된 전기적 퓨즈 소자.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 캐소드는 제1영역 및 상기 제1영역과 상기 퓨즈 링크 사이에 구비된 제2영역을 포함하고, 상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역의 폭보다 큰 전기적 퓨즈 소자.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2영역의 폭은 상기 제1영역에서 상기 퓨즈 링크로 갈수록 점차 넓어지는 전기적 퓨즈 소자.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제2영역의 폭은 일정한 전기적 퓨즈 소자.
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