KR20110079020A - 반도체 소자용 퓨즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자에 있어서, 특히 반도체 소자용 퓨즈에 관한 것으로, 본 발명의 실시 예에 의한 반도체 소자용 퓨즈는 인가 전류에 대해 절단 특성을 가지는 퓨즈 라인과, 퓨즈 라인의 일측에 연결되는 제1 컨택 패드와, 제1 컨택 패드로부터 퓨즈 라인과 나란하게 연장되어 퓨즈 라인의 엣지 부분에 인접하게 형성되는 냉각가이드 라인 및 냉각가이드 라인 상에 형성되어 퓨즈 라인의 엣지 부분에서 발생되는 열을 흡수하는 제2 컨택 패드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

반도체 소자, 퓨즈, 컨택 패드, 퓨즈 라인, 냉각가이드 라인

Description

반도체 소자용 퓨즈{fuse for semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자용 퓨즈에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 특히, 로직 응용 소자에서 퓨즈(Fuse)가 자주 사용된다.

즉, 정교한 저항을 요구하는 회로에서 공정의 다양화로 인하여 아주 정교한 저항을 만들기 어려운 경우가 있는데, 그러한 한계를 극복하기 위해 설계적으로 요구되는 저항값에 해당하는 적절한 퓨즈를 연결하고 절단하는 방식으로써 보다 정교한 저항을 회로에서 실현할 수 있었다.

또한, SRAM과 같은 메모리의 용량이 증가하고 있는데, 그 SRAM의 동작 여부가 절대적으로 로직 응용 소자의 전체 수율을 좌우한다. 이 경우에도, 여분의 추가 SRAM을 추가하고 퓨즈를 절단하는 방식으로 셀을 교체함으로써, 칩 전체의 동작을 가능하게 한다.

한편, 상기에서 퓨즈를 절단하는 방식으로는 레이저(Laser) 절단 방식과 전기적 절단 방법을 주로 사용하였다.

레이저 절단 방식은 별도의 장비 추가가 요구된다. 그리고 전기적 절단 방식은 퓨즈 각각에 직접적으로 전원(Bias)가 연결되며, 그로 인해 많은 양의 패드(PAD)가 요구되며, 퓨즈 절단(Fuse Blowing)을 방지하기 위해 정교한 전압/전류(바이어스 전압/전류)의 전원(Bias)을 조절하면서 가해야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 퓨즈 연결 구조와 퓨즈 절단 시 온도 분포를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 퓨즈는 인가 전류에 대해 절단 특성을 가지는 퓨즈 라인(40)과, 퓨즈 라인의 일측 및 타측에 연결되는 컨택 패드(30)로 구성되며, 도 1a에는 컨택 패드(30)를 통해 전류를 인가하기 위한 단자에 해당하는 금속배선(10)과 금속콘택(20)을 더 도시하였다.

상기와 같이 형성되는 종래 기술에서는, 퓨즈 라인(40)에서의 절단을 위해서는 컨택 패드(30) 사이에 보다 과도한 전류를 흘려야 한다. 컨택 패드(30)를 통해 전류를 흘리면 폴리 실리콘으로 이루어진 퓨즈 라인(40)이 녹아서 절단된다.

그런데, 종래의 퓨즈에서는 퓨즈 라인(40)에서의 온도 편차가 적어서 퓨즈 라인(40)의 절단 지점이 그 퓨즈 라인(40)에 넓게 분포되었다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 전류 인가에 따른 퓨즈 라인(40)의 온도 분포가 편차 없이 고루 분포되어 있어서, 퓨즈 라인(40)의 중앙 부위는 물론 컨택 패드(30)와 인접한 엣지 부분까지 절단 지점이 될 수 있었다.

그에 따라, 컨택 패드(30)에 가까운 엣지(edge) 부위가 녹는 경우에는 퓨즈 라인(40)이 완전히 절단되지 못하는 경우가 발생하였다. 그에 따라, 퓨즈 라인(40) 에서의 저항만 수십 % 증가하는 문제가 발생하여, 퓨즈를 적용한 회로가 오동작하는 경우가 빈번하였다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로써, 특히 컨택 패드 사이에 연결되는 퓨즈 라인의 중심 부위만 전류 인가에 따라 절단되도록 하는 반도체 소자용 퓨즈를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 컨택 패드에 가까운 엣지(edge) 부위에 퓨즈 라인의 냉각을 위한 가이드 라인을 더 구비하여 퓨즈 라인의 중심 부위만 전류 인가에 따라 절단되도록 하는 반도체 소자용 퓨즈를 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 반도체 소자용 퓨즈는 인가 전류에 대해 절단 특성을 가지는 퓨즈 라인과, 퓨즈 라인의 일측에 연결되는 제1 컨택 패드와, 제1 컨택 패드로부터 퓨즈 라인과 나란하게 연장되어 퓨즈 라인의 엣지 부분에 인접하게 형성되는 냉각가이드 라인 및 냉각가이드 라인 상에 형성되어 퓨즈 라인의 엣지 부분에서 발생되는 열을 흡수하는 제2 컨택 패드로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 컨택 패드에 가까운 엣지(edge) 부위에 퓨즈 라인의 냉각을 위한 냉각가이드 라인을 더 구비하여 퓨즈 라인의 중심 부위만 전류 인가에 따라 절단되도록 해준다. 그에 따라, 컨택 패드에 가까운 엣지(edge) 부위가 녹는 경우 는 절대 발생하지 않으므로, 퓨즈를 적용한 회로의 동작이 원활해진다.

따라서, 반도체 제품의 수율 및 신뢰성을 향상시켜준다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자용 퓨즈의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

도 2a는 본 발명에 따른 퓨즈 연결 구조와 퓨즈 절단 시 온도 분포를 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명의 퓨즈는 인가 전류에 대해 절단 특성을 가지는 퓨즈 라인(130)과, 퓨즈 라인(130)의 일측 및 타측에 연결되는 컨택 패드(120), 컨택 패드(120)를 통해 전류를 인가하기 위한 단자에 해당하는 제1 금속배선(100)과 제1 금속콘택(110), 퓨즈 라인(130)의 엣지(edge) 부위에 엣지 부위의 냉각을 위한 냉각가이드 라인(200), 냉각 가이드 라인(200)의 열을 흡수하기 위한 제2 금속배선(220) 및 제2 금속콘택(240)을 포함한다.

퓨즈 라인(130)은 컨택 패드(120)를 통해 인가되는 전류에 대해 절단 특성을 갖는다.

컨택 패드(120)는 대칭 구조 또는 비대칭 구조의 제1 및 2 컨택 패드로 이루어지며, 이하 설명에서는 제1 컨택 패드가 퓨즈 라인(130)의 일측에 연결되고, 제2 컨택 패드가 퓨즈 라인(130)의 타측에 연결되는 것으로 한다.

그에 따라, 컨택 패드(120)에는 냉각가이드 라인(200)이 각각 쌍으로 연결된다. 즉, 제1 컨택 패드에는 제1 냉각가이드 라인이 쌍으로 연결되며, 제2 컨택 패드에는 제2 냉각가이드 라인이 쌍으로 연결된다.

그리고, 그 제1 냉각가이드 라인과 제2 냉각가이드 라인이 서로 접촉되지 않도록, 그들이 퓨즈 라인(130)과 나란하게 연장되는 각 길이는 퓨즈 라인(130) 길이의 1/2 미만의 길이로 형성될 수 있다.

그에 따라, 냉각가이드 라인(200)과 퓨즈 라인(130) 간의 길이 차이에 의해, 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간에 이격 거리가 형성되며, 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간의 이격 부위에서 퓨즈 라인(130)의 절단 부위가 형성된다. 즉, 전류 인가 시에, 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간의 이격 부위에서 퓨즈 라인(130)이 절단된다.

이는 양측에 냉각가이드 라인(200)이 형성된 부위에서는 퓨즈 라인(130)의 에지 영역이 냉각되어 전류 인가에 따른 온도 상승이 적으며, 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간의 이격 부위에서만 온도가 급격히 상승한다. 그에 따라 퓨즈 라인(130)의 절단 지점이 그 퓨즈 라인(130)의 중앙 부위에만 분포한다.

즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 전류 인가에 따른 퓨즈 라인(130)의 온도 분 포가 그 퓨즈 라인(130)의 중앙 부위에만 분포되어 있어서, 퓨즈 라인(130)의 중앙 부위만 절단 지점이 될 수 있고, 컨택 패드(120)와 인접한 엣지 부분은 절단 지점이 될 수 없다.

한편, 냉각가이드 라인(200)은 퓨즈 라인(130)의 양측에 배치되며, 그 퓨즈 라인(130)과 접촉되지는 않으면서 그 퓨즈 라인(130)과 나란하게 컨택 패드(120)로부터 연장된 구조이다.

상세하게, 제1 컨택 패드로부터 연장되는 제1 냉각가이드 라인은 퓨즈 라인(130)을 중앙으로하여 그에 인접하여 연장되는 복수 개의 라인들로 형성된다.

도 2a에는 두 개의 라인들이 형성된 것을 나타낸다. 또한 제2 컨택 패드로부터 연장되는 제2 냉각가이드 라인도 퓨즈 라인(130)을 중앙으로 하여 그에 인접하여 연장되는 복수 개의 라인들로 형성된다. 도 2a에는 두 개의 라인들이 형성된 것을 나타낸다.

다른 예로써, 본 발명에서는 제1 컨택 패드로부터 연장되는 제1 냉각가이드 라인이 퓨즈 라인(130)의 일측부에 인접하여 연장되는 한 개의 라인으로 형성될 수도 있으며, 또는 제2 컨택 패드로부터 연장되는 제2 냉각가이드 라인이 퓨즈 라인(130)의 일측부에 인접하여 연장되는 한 개의 라인으로 형성될 수도 있다.

한편, 전술된 냉각가이드 라인(140)은 퓨즈 라인(130)과 동일하게 폴리실리콘으로 형성될 수 있다.

도 2b는 도 2a의 퓨즈 연결 구조에서 A-A' 절단면을 나타낸 단면도로, 퓨즈 라인(130)과 그에 인접한 냉각가이드 라인(200)을 형성하기 위해 폴리 실리콘(poly silicon)을 바(bar) 형상으로 제작한다.

상세하게, 실리콘 기판(150)에 실리콘 부분 산화(LOCOS) 공정이나 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 의해 필드 산화막(160)을 형성한다.

이어, 필드 산화막(160) 상에 폴리 실리콘을 패터닝하여 퓨즈 라인(130)과, 그 퓨즈 라인(130)의 양측에 냉각가이드 라인(200)을 각각 바 형상으로 형성한다. 그리고, 그 퓨즈 라인(130)과 냉각가이드 라인(200)을 완전히 커버하는 절연막(170)을 증착한다.

상기와 같이 형성되는 본 발명에 따른 퓨즈는 전류가 인가될 시에 폴리 실리콘으로 이루어진 퓨즈 라인(130)의 중앙 부위만 녹아서 절단되며, 퓨즈 라인(130) 중에서 컨택 패드(120)와 인접한 엣지 부분은 양측의 냉각가이드 라인(200)에 연결된 제2 금속배선(220) 및 제2 금속콘택(240)에 의해 열이 흡수되어 녹지 않는다.

이와 같이 본 발명에서는 냉각가이드 라인(200)이 퓨즈 라인(130) 일부 양측에서 방열판 역할을 하여 퓨즈 라인(130)의 일부를 냉각하는 기능을 한다.

결국, 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간의 이격 부위에서만 퓨즈 라인(130)이 방열이 안되므로, 그 제1 냉각가이드 라인과 상기 제2 냉각가이드 라인 간의 이격 부위에 해당하는 퓨즈 라인(130)의 중앙 부위에 절단 부위가 형성된다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 퓨즈 연결 구조와 퓨즈 절단 시 온도 분포를 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명에 따른 퓨즈 연결 구조와 퓨즈 절단 시 온도 분포를 나타낸 도면.

도 2b는 도 2a의 퓨즈 연결 구조에서 B-B' 절단면을 나타낸 단면도.

Claims (5)

1. 인가 전류에 대해 절단 특성을 가지는 퓨즈 라인;

   상기 퓨즈 라인의 일측에 연결되는 제1 컨택 패드;

   상기 제1 컨택 패드로부터 상기 퓨즈 라인과 나란하게 연장되어 상기 퓨즈 라인의 엣지 부분에 인접하게 형성되는 냉각가이드 라인; 및

   상기 냉각가이드 라인 상에 형성되어 상기 퓨즈 라인의 엣지 부분에서 발생되는 열을 흡수하는 제2 컨택 패드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 퓨즈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각 가이드 라인은 상기 퓨즈 라인에 인접하여 연장되는 복수 개의 라인들로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 퓨즈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 가이드 라인은 상기 퓨즈 라인과 동일하게 폴리실리콘으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 퓨즈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각가이드 라인은 각각 상기 퓨즈 라인의 길이의 1/2 미만의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 퓨즈.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 컨택 패드는 상기 냉각 가이드 라인 상에 형성된 금속 배선과 금속 콘택으로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 퓨즈.

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