KR20000059830A - A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof - Google Patents
A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20000059830A KR20000059830A KR1019990007706A KR19990007706A KR20000059830A KR 20000059830 A KR20000059830 A KR 20000059830A KR 1019990007706 A KR1019990007706 A KR 1019990007706A KR 19990007706 A KR19990007706 A KR 19990007706A KR 20000059830 A KR20000059830 A KR 20000059830A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fuse
- gate
- forming
- insulating layer
- ferroelectric
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 84
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 27
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 abstract 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 24
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 14
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 4
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
- H01L27/0296—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices involving a specific disposition of the protective devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
- H01L27/0292—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using a specific configuration of the conducting means connecting the protective devices, e.g. ESD buses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 반도체장치의 퓨즈 어레이와 그 제조방법에 관한 것으로서 특히, 반도체장치의 기억소자 제조에 있어서 펩(FAB)공정중 발생하는 불량부위를 수리하기 위하여 통상적으로 메모리 어레이의 끝 부분과 리던던시 라인(redundancy line)을 연결하는 퓨즈를 폴리실리콘 대신에 전기적으로 동작하는 트랜지스터로 형성하므로서 회로의 고집적화 및 단순화를 가져오며 고가의 퓨즈절단용 레이저장비가 필요하지 아니하도록 한 반도체장치의 트랜지스터 퓨즈 어레이와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuse array of a semiconductor device and a method of manufacturing the same. In particular, in order to repair a defective portion that occurs during a PAB process in manufacturing a memory device of a semiconductor device, an end portion of a memory array and a redundancy line ( Instead of polysilicon, fuses connecting redundancy lines are formed of transistors that operate electrically, resulting in high integration and simplicity of circuits, and the manufacture of transistor fuse arrays for semiconductor devices that eliminate the need for expensive fuse-cutting laser equipment. It is about a method.
반도체 기술이 급속히 발달하여 회로의 집적도가 크게 높아짐에 따라 반도체 메모리의 저장용량(storage capacity) 또한 크게 증가하였다. 즉, 하나의 메모리 칩에 매우 많은 수의 메모리 셀을 집적할 수 있게 된 것이다. 이와 같은 많은 메모리 셀 가운데 단 하나라도 결함이 발생하면 그 칩은 사용할 수 없게되어 불량품으로 처리된다. 이렇게되면 수율(yield)이 낮아지므로 매우 비효율적이다.As semiconductor technology has rapidly developed and the degree of integration of circuits has been greatly increased, the storage capacity of semiconductor memories has also increased greatly. That is, a very large number of memory cells can be integrated in one memory chip. If any one of these memory cells fails, the chip becomes unusable and treated as defective. This lowers yield and is very inefficient.
따라서 칩에 예비 메모리 셀을 준비하고, 결함이 발생한 메모리 셀을 예비 메모리 셀로 대체시킴으로써 수율을 높이는 방법이 채택되어 이용되고 있다. 예비 메모리 셀 때문에 칩의 면적이 증가하고, 결함구제에 필요한 테스트 공정의 추가 등의 문제 때문에 일반 논리회로에서는 크게 실용화되지 않았으나, 메모리 분야에서는 예비 메모리 셀이 차지하는 면적이 일반 메모리 셀 어레이의 면적에 비해 상대적으로 작기 때문에 64M∼256M 디램부터 본격적으로 채용되고 있다.Therefore, a method of increasing yield by preparing a spare memory cell on a chip and replacing a defective memory cell with a spare memory cell has been adopted. Because of the increase in the chip area due to the spare memory cell and the addition of a test process necessary for defect repair, it is not practically used in general logic circuits. However, in the memory field, the area occupied by the spare memory cell is larger than that of the general memory cell array. Since it is relatively small, it has been adopted in earnest from 64M to 256M DRAM.
종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 형성방법은 실리콘기판에 산화막을 형성한 후 그 위에 도핑된 폴리실리콘을 증착한 다음 패터닝하여 퓨즈를 형성하고, 그 위에 퓨즈와 금속배선을 절연시키기 위한 절연층을 형성한 후, 퓨즈와 굼속배선을 연결할 콘택홀을 절연층의 소정 부위를 제거하여 형성하고, 다시 전 표면에 다중 금속층을 스퍼터링 방법으로 형성한다. 이때 다중 금속층은 MoSi/Al/MoSi로 이루어지며 그 두께는 약 600/8000/400 Å이며, 다중 금속층은 TiN/폴리실리콘으로 형성할 수도 있다.According to the conventional method of forming a fuse of a semiconductor device, an oxide film is formed on a silicon substrate, and then a doped polysilicon is deposited thereon, and then patterned to form a fuse, and an insulating layer for insulating the fuse and the metal wiring is formed thereon. After that, a contact hole for connecting the fuse and the slug wiring is formed by removing a predetermined portion of the insulating layer, and the multi-metal layer is formed on the entire surface by sputtering. At this time, the multi-metal layer is made of MoSi / Al / MoSi and the thickness is about 600/8000/400 mm 3, the multi-metal layer may be formed of TiN / polysilicon.
이후, 금속배선을 형성하기 위한 사진식각공정을 실시하여 폴리실리콘으로 이루어진 퓨즈가 형성되며, 이러한 퓨즈는 레이저를 이용하여 필요에 따라 절단된다.Subsequently, a photolithography process for forming a metal wiring is performed to form a fuse made of polysilicon, and the fuse is cut as needed using a laser.
이때 반도체장치의 펩공정은 일반적으로 페시베이션층 형성 후 패드부를 개방시키는 단계까지의 공정을 말한다.In this case, the pep process of the semiconductor device generally refers to a process of forming a passivation layer and then opening the pad part.
종래의 기술에서 반도체장치의 소자 등이 형성된 칩을 완성한 다음 불량품을 검사하고 불량 발생 부위를 수리하는 과정은 다음과 같다.In the prior art, a process of inspecting a defective product and repairing a defective part after completing a chip on which a device of a semiconductor device is formed is as follows.
먼저, 웨이퍼에 소자 등이 형성된 칩을 제조하고 불량 유무를 확안하기 위하여 프로브 테스트(probe test)를 실시한다. 이러한 테스트 결과 불량품임이 판정되면 수리가능 여부를 검토한 다음 수리 가능한 제품은 다음 단계로 진입하고 수리 불능인 제품은 폐기 처리한다.First, a probe test is performed in order to manufacture a chip having an element or the like formed on a wafer and to check for defects. If such a test determines that a defective product is found to be defective, the repairable product is entered into the next stage and the non-repairable product is disposed of.
수리 가능한 제품은 수리 데이타를 생성한 다음 불량부위를 찾아내어 수리 데이타(repair data)가 생성된 특정 퓨즈를 레이저로 정확히 조사하여 절단하는 등의 방식으로 수리한다. 따라서 수리된 불량 칩은 양질의 제품으로 변환된다.Repairable products can be repaired by generating repair data, finding faulty parts, and precisely irradiating and cutting specific fuses that produce repair data. Thus, the repaired bad chip is converted into a good product.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a fuse array of a semiconductor device according to the prior art.
도 1을 참조하면, 메모리셀 어레이(도시안함)와 리던던시 셀 어레이(도시안함) 사이에 위치하는 퓨즈 어레이에 도핑된 폴리실리콘 또는 금속 등으로 이루어지고 스위치 역할을 하는 진 다수개의 배선(11)이 층간절연층 위에 형성되어 있다. 이때, 배선들은 필요한 리던던시 셀과 전기적으로 연결되거나 절단되어 있으며, 이러한 절단은 레이저 등의 물리적인 방법으로 실시한다.Referring to FIG. 1, a plurality of true wirings 11 made of polysilicon or metal doped in a fuse array positioned between a memory cell array (not shown) and a redundant cell array (not shown) and serving as a switch are provided. It is formed on an interlayer insulating layer. In this case, the wirings are electrically connected to or cut from the required redundancy cells, and the cutting is performed by a physical method such as a laser.
이때, 도면 부호 A1은 레이져로 절단된 배선 영역을 표시하며, 이러한 영역은 최소 면적 확보가 필수적이며, 또한 레이져 절단에 따른 기판 또는 그 하지층의 손상을 피할 수 없다.At this time, reference numeral A1 denotes a wiring area cut by a laser, and this area is required to secure a minimum area, and damage to the substrate or its underlying layer due to laser cutting cannot be avoided.
따라서, 로우 디코더(도시안함)와 컬럼 디코더(도시안함)로 부터 디코딩된 결함 메모리 셀의 어드레스가 퓨즈 어레이로 어드레싱 입력신호(IN) 형태로 입력되고, 어드레싱 출력신호(OUT)로서 리던던시 셀의 필요한 어드레스와 연결되어 셀의 결함을 치유하게 되는 것이다.Therefore, the addresses of the defective memory cells decoded from the row decoder (not shown) and the column decoder (not shown) are input to the fuse array in the form of an addressing input signal IN, and the necessary address of the redundancy cells as the addressing output signal OUT is required. It is connected to the address to heal the defect of the cell.
도 2는 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 레이아웃이다. 이때, 퓨즈는 산화막 등의 절연층으로 덮혀있으나 도면에서는 편의상 생략하였다.2 is a layout of a fuse array of a semiconductor device according to the prior art. In this case, the fuse is covered with an insulating layer such as an oxide film, but is omitted for convenience.
도 2를 참조하면,도핑된 폴리실리콘 또는 금속으로 이루어진 다수개의 퓨즈(21)가 배선 형태로 절연층(20) 위에 형성되어 있다. 이때, 도면부호 A2는 레이져 등을 사용하는 물리적인 방법으로 절단될 부위이다. 따라서, 메모리 셀의 결함을 테스트한 다음 이 부위를 선택적으로 제거하여 메모리 셀에 저장될 데이타를 리던던시 셀의 해당 어드레스에 저장하게 한다.Referring to FIG. 2, a plurality of fuses 21 made of doped polysilicon or metal are formed on the insulating layer 20 in a wiring form. At this time, reference numeral A2 is a portion to be cut by a physical method using a laser or the like. Therefore, after testing a defect of a memory cell, this region is selectively removed to store data to be stored in the memory cell at a corresponding address of the redundancy cell.
도 3은 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 단면도로서, 도 2의 절단선 I-I'에 따라 절단된 면을 바라본 단면도이고, 도면 부호는 도 2에서와 같은 부호를 사용한다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a fuse array of a semiconductor device according to the prior art, and is a cross-sectional view of the fuse line taken along the cutting line I-I 'of FIG. 2, and the same reference numerals are used as those of FIG. 2.
도 3을 참조하면, 기판(도시안함)의 층간절연층(20) 상에 형성된 다수개의 퓨즈 중 레이저로 절단될 퓨즈(21)의 단면이 도시되어 있다.Referring to FIG. 3, a cross section of a fuse 21 to be cut by a laser among a plurality of fuses formed on an interlayer insulating layer 20 of a substrate (not shown) is illustrated.
퓨즈 절단시 퓨즈를 덮고 있는 산화막(22) 등의 절연막 일부도 함께 제거된다. 이러한 레이저 절단을 위하여 최소한의 면적(A2) 확보가 필수적이며, 이는 결국 소자의 집적도를 감소시키게 된다.When the fuse is cut, a part of the insulating film such as the oxide film 22 covering the fuse is also removed. It is essential to secure a minimum area A2 for such laser cutting, which in turn reduces the integration of the device.
도 4a 내지 도 4d는 종래의 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈(fuse) 형성방법을 도시한 공정단면도이다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of forming a fuse of a semiconductor device according to the related art.
도 4a를 참조하면, 실리콘기판(41)의 소정부위에 필드산화막(42)을 LOCOS 법으로 성장시키거나 트렌치(trench)를 형성한 후 이를 산화막 등으로 매립하여 형성한다. 이러한 필드산화막(42)은 이후 형성되는 폴리실리콘 퓨즈와 기판의 실리콘 사이에 발생하는 누설전류를 차단하기 위한 것이다.Referring to FIG. 4A, a field oxide film 42 is grown on a predetermined portion of a silicon substrate 41 by LOCOS or a trench is formed and then embedded in an oxide film or the like. The field oxide film 42 is intended to block leakage current generated between the polysilicon fuse formed thereafter and the silicon of the substrate.
필드산화막(42) 표면을 포함하는 기판(41) 표면에 불순물이 도핑된 폴리실리콘층(43)을 CVD 방법으로 증착하여 약 2000Å 두께로 형성한다.An impurity doped polysilicon layer 43 is deposited on the surface of the substrate 41 including the field oxide film 42 by CVD to form a thickness of about 2000 mm 3.
그리고, 폴리실리콘층(43) 위에 포토레지스트를 도포한 후 필드산화막(42) 형성 부위에 포함되도록 정의되는 폴리실리콘층(43)을 노출시키는 포토레지스트패턴(400)을 노광 및 현상으로 정의한다.After the photoresist is applied on the polysilicon layer 43, the photoresist pattern 400 exposing the polysilicon layer 43 defined to be included in the field oxide film 42 formation region is defined as exposure and development.
도 4b를 참조하면, 포토레지스트패턴을 식각마스크로 이용하여 이로 부터 보호되지 아니하는 부위의 폴리실리콘층을 식각하여 필드산화막(42) 위에 잔류한 폴리실리콘층(43)으로 이루어진 퓨즈(430)를 형성한다. 이때, 필드산화막(42) 표면의 일부와 기판(41) 표면이 노출된다. 이어서, 포토레지스트패턴을 제거한다.Referring to FIG. 4B, a fuse 430 made of a polysilicon layer 43 remaining on the field oxide layer 42 by etching a polysilicon layer of a portion which is not protected from the photoresist pattern as an etching mask is etched. Form. At this time, a part of the surface of the field oxide film 42 and the surface of the substrate 41 are exposed. Next, the photoresist pattern is removed.
도 4c를 참조하면, 노출된 퓨즈(430) 표면과 필드산화막(42) 표면을 포함하는 기판(41) 표면에 퓨즈와 이후 형성될 금속배선과의 전기적 절연용 절연층(44)을 산화막 등으로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 4C, the insulating layer 44 for electrical insulation between the fuse and the metal wiring to be formed on the surface of the substrate 41 including the exposed fuse 430 surface and the field oxide film 42 surface may be formed of an oxide film or the like. By vapor deposition.
그 다음 퓨즈(43)의 소정 부위를 노출시키는, 금속배선과 퓨즈(43) 연결용 콘택홀을 사진식각공정으로 절연층(44)의 소정 부위를 제거하여 형성한다.Next, a contact hole for connecting the metal wiring and the fuse 43, which exposes a predetermined portion of the fuse 43, is formed by removing a predetermined portion of the insulating layer 44 by a photolithography process.
콘택홀 내부를 포함하는 절연층(44) 위에 하부 배리어 금속층(45)으로 MoSi를 스퍼터링 방법으로 약 600Å의 두께를 갖도록 형성한 다음, 그 위에 알루미늄층(46)을 역시 스퍼터링 방법으로 약 8000Å 두께로 증착하여 형성하고, 다시 그 위에 상부 배리어 금속층(47)으로 MoSi를 스퍼터링 방법으로 약 400Å의 두께를 갖도록 형성하여 금속배선(45,46,47)을 형성한다.MoSi is formed on the insulating layer 44 including the inside of the contact hole by the lower barrier metal layer 45 so as to have a thickness of about 600 kPa by the sputtering method, and thereafter, the aluminum layer 46 is also about 8000 kPa thick by the sputtering method. It is formed by vapor deposition, and the upper barrier metal layer 47 is formed thereon so as to have a thickness of about 400 GPa by the sputtering method to form metal wirings 45, 46 and 47.
그 다음 상부 배리어 금속층(47) 표면을 포함하는 기판의 전면에 포토레지스트를 도포한 다음 필드산화막(42) 상부에 위치한상부 배리어 금속층(47)의 대부분을 노출시키는 포토레지스트패턴(48)을 노광 및 현상으로 정의하여 형성한다.Next, a photoresist is applied to the entire surface of the substrate including the surface of the upper barrier metal layer 47, and then the photoresist pattern 48 exposing most of the upper barrier metal layer 47 positioned on the field oxide film 42 is exposed and It is defined as a phenomenon and formed.
도 4d를 참조하면, 포토레지스트패턴을 식각마스크로 이용하는 건식식각을 실시하여 이로 부터 보호되지 아니하는 부위의 금속배선(45,46,47)을 제거하여 절연층(44)의 일부 표면을 노출시킨다. 이때, 금속배선(45,46,47)이 확실하게 절단되도록 과도식각을 실시하여 노출된 절연층(44)의 표면 일부를 제거한다. 따라서, 이 때부터 금속배선(45,46,47)은 퓨즈(430)에 의해서만 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 4D, dry etching using the photoresist pattern as an etching mask is performed to remove the metal wires 45, 46, and 47 that are not protected therefrom, thereby exposing a part of the surface of the insulating layer 44. . At this time, a portion of the surface of the exposed insulating layer 44 is removed by performing excessive etching so that the metal wires 45, 46, 47 are cut reliably. Therefore, from this point on, the metal wires 45, 46, 47 are electrically connected only by the fuse 430.
이후, 폴리실리콘 퓨즈(430)를 웨이퍼 검사와 프로브 테스트를 거쳐 필요한 경우 셀을 보완해 주기 위하여 레이저로 절단한다.Thereafter, the polysilicon fuse 430 is cut through a laser to supplement the cell if necessary through wafer inspection and probe test.
그러나, 상술한 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 형성방법은 폴리실리콘을 퓨즈로 사용하기 때문에 레이저 커팅시 필요한 최소한의 면적을 확보하여야 하므로 고집적소자의 제조에 불리하며, 또한 퓨즈를 절단하여야 할 경우 레이저 커팅에 의하여 소자의 특성을 열화시킬 염려가 있고 고가의 레이저 장비를 필요로하는 문제점이 있다.However, since the fuse forming method of the semiconductor device according to the related art described above uses polysilicon as a fuse, it is disadvantageous to manufacture a highly integrated device because it is necessary to secure the minimum area required for laser cutting. There is a concern that deterioration of the characteristics of the device by cutting, there is a problem that requires expensive laser equipment.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 도전체 물질로 형성되는 퓨즈 대신에 강유전체 트랜지스터(ferroelectric transistor)로 퓨즈를 형성하도록 하여 퓨즈부가 필요로 하는 면적을 최소화 시키고 고온의 레이저 대신 전기적으로 동작하는 퓨즈를 형성하므로서 소자의 특성 열화를 방지하도록하는 반도체장치의 퓨즈 형성방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form a fuse with a ferroelectric transistor instead of a fuse formed of a conventional conductor material, thereby minimizing the area required by the fuse part and forming a fuse that is electrically operated instead of a high temperature laser. Therefore, to provide a method of forming a fuse of the semiconductor device to prevent deterioration of the characteristics of the device.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이는, 메모리셀과 리던던시 셀을 갖는 반도체 메모리장치에 있어서, 신호입력과 연결되는 다수개의 제 1 배선과, 신호출력과 연결되는 다수개의 제 2 배선과, 각각의 제 1 배선과 대응하는 각각의 제 2 배선 사이에 위치하여 대응하는 제 1 배선과 제 2 배선을 전기적으로 스위칭하는 다수개의 트랜지스터를 포함하여이루어진다.A fuse array of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is a semiconductor memory device having a memory cell and a redundancy cell, a plurality of first wiring connected to the signal input, and a plurality of first connected to the signal output And a plurality of transistors located between the second wiring and each of the first wiring and the corresponding second wiring to electrically switch the corresponding first wiring and the second wiring.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 집적회로의 파워 레벨 검출기에 있어서, 파워레벨 신호입력과 연결되는 다수개의 제 1 배선과, 파워레벨 신호출력과 연결되는 다수개의 제 2 배선과, 각각의 제 1 배선과 대응하는 각각의 제 2 배선 사이에 위치하여 대응하는 제 1 배선과 제 2 배선을 전기적으로 스위칭하는 다수개의 트랜지스터를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a power level detector of a semiconductor integrated circuit, comprising: a plurality of first wires connected to a power level signal input; a plurality of second wires connected to a power level signal output; And a plurality of transistors positioned between the first wiring and the respective second wirings to electrically switch the corresponding first wirings and the second wirings.
상기 목적들을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 반도체장치의 퓨즈 형성방법은 반도체 기판의 소정 부위에 강유전체로 이루어진 게이트절연막을 갖고 게이트와 소스/드레인 및 채널영역을 갖는 모스트랜지스터를 형성하는 단계와, 모스트랜지스터를 포함하는 상기 기판의 전면에 절연층을 형성하는 단계와, 절연층의 소정 부위를 제거하여 게이트와 소스/드레인의 소정 부위를 각각 노출시키는 제 1 내지 제 3 콘택홀을 형성하는 단계와,제 1 내지 제 3 콘택홀을 매립하는 도전성 물질로 제 1 내지 제 3 플러그를 형성하는 단계와, 제 1 내지 제 3 플러그와 전기적으로 각각 연결되고 게이트전압 인가용 제 1 배선, 신호출력용 제 2 배선과 신호입력용 제 3 배선을 상기 절연층위에 각각 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a fuse of a semiconductor device, the method including forming a morph transistor having a gate insulating film made of ferroelectric on a predetermined portion of a semiconductor substrate and having a gate, a source / drain, and a channel region; Forming an insulating layer on an entire surface of the substrate including a transistor, removing first portions of the insulating layer to form first to third contact holes exposing predetermined portions of the gate and the source / drain, respectively; Forming first to third plugs with a conductive material to fill the first to third contact holes, first wirings electrically connected to the first to third plugs, first wirings for applying a gate voltage, and second wirings for signal output And forming third signal input wirings on the insulating layer, respectively.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 회로도1 is a circuit diagram of a fuse array of a semiconductor device according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 레이아웃2 is a layout of a fuse array of a semiconductor device according to the related art.
도 3은 종래 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 단면도로서, 도 2의 절단선 I-I'에 따라 바라본 단면도3 is a cross-sectional view of a fuse array of a semiconductor device according to the prior art, and is taken along the line II ′ of FIG. 2.
도 4a 내지 도 4d는 종래의 기술에 따른 반도체장치의 퓨즈(fuse) 형성방법을 도시한 공정단면도4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of forming a fuse of a semiconductor device according to the related art.
도 5는 본 발명에 따른 반도체장치의 트랜지스터 퓨즈 어레이의 회로도5 is a circuit diagram of a transistor fuse array of a semiconductor device according to the present invention.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 퓨즈 어레이의 트랜지스터의 동작을 설명하기 위한 단면도6A through 6B are cross-sectional views illustrating the operation of a transistor of a fuse array according to the present invention.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 트랜지스터 형성방법을 도시하는 제조공정 단면도7A to 7B are cross-sectional views of a manufacturing process showing a method of forming a transistor of a fuse array of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 트랜지스터 형성방법을 도시하는 제조공정 단면도8A to 8B are cross-sectional views of a manufacturing process showing a method of forming a transistor of a fuse array of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
비휘발성 메모리 소자로 금속-강유전체-반도체 필드효과 트랜지스터(metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor, 이하, MFSFET라 칭함)가 사용될 수 있다. 이러한 MFSFET 소자의 동작은 강유전체(ferroelectric material)의 잔류자기 극성(remanence polarization)에 기인한 드레인 전류와 채널표면전하(channel surface charge)의 변화로 부터 일어나게 된다.As a nonvolatile memory device, a metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor (hereinafter referred to as MFSFET) may be used. The operation of such MFSFET devices results from changes in drain current and channel surface charges due to the remanence polarization of ferroelectric materials.
게이트전극과 강유전체 게이트절연막 그리고 소스/드레인으로 이루어진 MFSFET 소자는 단순한 메모리 셀의 구조 덕분에 고집적 메모리(high density memory) 소자의 제조를 가능하게 한다.The MFSFET device, which consists of a gate electrode, a ferroelectric gate insulating film, and a source / drain, enables the fabrication of high density memory devices due to the simple memory cell structure.
이러한 구조의 MFSFET 소자는 비파괴성 리드아웃(non-destructive read-out) 특성을 제공한다. 비파괴성 리드아웃(read-out) 특성은 짧은 읽기-쓰기 동작주기를 제공하는데, 이는 데이타 읽기 동작이 드레인 전류를 센싱하기만 하면 되기 때문이다.MFSFET devices of this structure provide non-destructive read-out characteristics. Non-destructive read-out provides short read-write operation cycles because the data read operation only needs to sense the drain current.
반도체장치의 기억소자 제조에 있어서 펩(FAB)공정중 발생하는 불량부위를 수리하기 위하여 통상적으로 메모리 어레이의 끝 부분에 리던던시 라인(redundancy line)을 구비시켜 특정한 퓨즈부를 레이저로 절단하여 불량한 특정한 비트라인 등을 수리한다. 이러한 퓨즈를 본 발명에서는 전기적으로 퓨즈 역할을 하는 강유전체 트랜지스터로 퓨즈부를 형성한다.In order to repair defects occurring during the PAB process in the manufacture of memory devices in semiconductor devices, redundancy lines are typically provided at the ends of the memory array to cut specific fuse parts with a laser, thereby causing a specific bad bit line. Repair your back. In the present invention, the fuse is formed of a ferroelectric transistor that serves as a fuse.
즉, 본 발명은 디램소자 등의 메모리 소자의 일부에 불량이 발생하여 불량부위의 셀을 리던던시 셀로 대체하므로서 소자제조의 수율을 향상시키기 위한 경우, 리던던시 셀을 사용하기 위하여 필요한 퓨즈를 강유전체 트랜지스터로 제작하여 퓨즈부가 소자에서 차지하는 면적 및 퓨즈부 절단시 발생하는 손상을 감소시킨다. 이때, 강유전체 트랜지스터는 전압을 인가하여 온/오프 시키므로 퓨즈의 역할을 하게 된다.That is, in the present invention, when a defect occurs in a part of a memory device such as a DRAM device to replace a cell of a defective part with a redundancy cell, a fuse necessary for using the redundancy cell is manufactured as a ferroelectric transistor in order to improve the yield of device fabrication. As a result, the area occupied by the fuse part and the damage occurring when the fuse part is cut are reduced. At this time, the ferroelectric transistor turns on / off by applying a voltage, thereby acting as a fuse.
또한 본 발명은 과부하가 걸리는 것을 방지하는 파워레벨 검출기에 있어서, 파워레벨 신호입력과 연결되는 다수개의 제 1 배선과, 파워레벨 신호출력과 연결되는 다수개의 제 2 배선과, 각각의 상기 제 1 배선과 대응하는 각각의 상기 제 2 배선 사이에 위치하여 대응하는 상기 제 1 배선과 제 2 배선을 전기적으로 스위칭하는 다수개의 트랜지스터로 이루어진 반도체 집적회로의 퓨즈 어레이로도 이용된다.In addition, the present invention provides a power level detector for preventing overload, a plurality of first wires connected to a power level signal input, a plurality of second wires connected to a power level signal output, and each of the first wires It is also used as a fuse array of a semiconductor integrated circuit composed of a plurality of transistors located between and corresponding to each of the second wirings to electrically switch the corresponding first and second wirings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 반도체장치의 트랜지스터 퓨즈 어레이의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a transistor fuse array of a semiconductor device according to the present invention.
도 5를 참조하면, 메모리셀 어레이(도시안함)와 리던던시 셀 어레이(도시안함) 사이에 위치하는 퓨즈 어레이에 강유전체로 이루어진 게이트절연막을 갖는 트랜지스터로 이루어지고 스위치 역할을 하는 스위칭 소자로서의 다수개의 트랜지스터(51)가 퓨즈 어레이에 형성되어 있다. 이때, 퓨즈를 이루는 각각의 트랜지스터들은 필요에 따라 온 또는 오프된 상태로 있다. 따라서, 게이트 바이어스 전압의 극성과 모스형 소자의 도전형에 따라 트랜지스터의 동작 상태가 결정되어 스위칭 소자로서의 동작을 하므로서 퓨즈의 역할을 수행하게 된다. 즉, 메모리 셀과 리던던시 셀은 트랜지스터의 온/오프 상태에 따라 전기적으로 연결되거나 절단된 상태에 있게 된다.Referring to FIG. 5, a plurality of transistors including a transistor having a gate insulating film made of a ferroelectric in a fuse array positioned between a memory cell array (not shown) and a redundancy cell array (not shown) and serving as a switch, 51 is formed in the fuse array. At this time, each transistor constituting the fuse is in an on or off state as necessary. Therefore, the operation state of the transistor is determined according to the polarity of the gate bias voltage and the conductivity type of the MOS type device, and thus serves as a fuse while operating as a switching device. That is, the memory cell and the redundancy cell are in the electrically connected or disconnected state according to the on / off state of the transistor.
이때, 도면 부호 A3는 퓨즈로서 트랜지스터가 차지하는 면적을 나타내며, 이는 종래 기술의 레이저 절단방법을 사용하는 도전체로 형성된 배선 형태의 퓨즈부가 필요로하는 면적보다 작으며, 레이져 절단에 따른 기판 또는 그 하지층의 손상을 방지한다.At this time, reference numeral A3 denotes the area occupied by the transistor as a fuse, which is smaller than the area required by the fuse-type fuse formed of a conductor using the laser cutting method of the prior art, and the substrate or the underlying layer thereof caused by laser cutting. To prevent damage.
따라서, 로우 디코더(도시안함)와 컬럼 디코더(도시안함)로 부터 디코딩된 결함 메모리 셀의 어드레스가 퓨즈 어레이로 어드레싱 입력신호(IN) 형태로 입력되고, 이를 기억한 퓨즈 어레이는 어드레싱 출력신호(OUT)로서 리던던시 셀의 필요한 어드레스와 온 상태의 퓨즈(51)를 통하여 연결되어 셀의 결함을 치유하게 되는 것이다. 이때, 입력신호는 비교어드레스 입력신호이고 출력신호는 비교어드레스 출력신호이거나, 입력신호는 비교어드레스 파워입력을 포함하고 출력신호는 메모리 셀 또는 상기 리던던시 셀로 연결된다.Accordingly, the addresses of the defective memory cells decoded from the row decoder (not shown) and the column decoder (not shown) are input to the fuse array in the form of an addressing input signal IN, and the fuse array storing the address is an addressing output signal OUT. ) Is connected to the necessary address of the redundancy cell and the fuse 51 in the on state to heal the defect of the cell. At this time, the input signal is a comparison address input signal and the output signal is a comparison address output signal, or the input signal includes a comparison address power input and the output signal is connected to the memory cell or the redundancy cell.
이와 동일한 원리에 의하여 본 발명은 반도체 집적회로에서 과부하로 부터 회로를 보호하기 위한 파워 레벨 검출기에도 사용한다. 즉, 검출기에서 과부하로 판정되면 퓨즈 어레이에 과부하 입력신호에 따라 퓨즈 어레이의 트랜지스터가 오프되어 회로를 개방시켜 보호한다.By the same principle, the present invention is also used in a power level detector for protecting a circuit from overload in a semiconductor integrated circuit. That is, when it is determined that the detector is overloaded, the transistor of the fuse array is turned off according to the overload input signal to the fuse array to protect the circuit by opening the circuit.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 퓨즈 어레이의 트랜지스터의 동작을 설명하기 위한 단면도이며, 도 6a는 게이트에 양의 값을 갖는 전압을 인가하는 경우이고, 도 6b는 게이트에 음의 값을 갖는 전압을 인가하는 경우이다. 이때, 기판은 활성영역이 형성될 수 있는 기판 상부에 형성되는 별도의 실리콘층일 수 있다.6A to 6B are cross-sectional views illustrating the operation of the transistor of the fuse array according to the present invention, and FIG. 6A is a case where a positive voltage is applied to a gate, and FIG. 6B is a negative value to a gate. This is the case when voltage is applied. In this case, the substrate may be a separate silicon layer formed on the substrate on which the active region may be formed.
도 6a를 참조하면, 반도체기판(60)인 실리콘기판(60)의 활성영역 위에 강유전체(ferroelectric insulator)로 이루어진 게이트절연막(61)과 게이트전극(62)이 차례로 적층되어 위치하고, 게이트(62) 주변의 기판(60)의 소정 부위에 소스(64) 및 드레인(63)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 6A, a gate insulating layer 61 made of a ferroelectric insulator and a gate electrode 62 are sequentially stacked on the active region of the silicon substrate 60, which is a semiconductor substrate 60, and is positioned around the gate 62. The source 64 and the drain 63 are formed at predetermined portions of the substrate 60 of the substrate 60.
강유전체로 이루어진 게이트절연막(61) 하부와 소스/드레인(64, 63) 사이의 기판 표면에 형성되는 채널영역이 N형 채널인 경우, 게이트(62)에 양의 전압을 인가하면, 게이트(62)와 접하는 게이트절연막(61)의 경계면에는 전자의 밀도가 높아지고, 게이트절연막(61)과 접하는 채널형성영역에서도 전자의 밀도가 높아져서 채널형성영역에 채널(C)이 형성되어 p형 트랜지스터가 턴온되어 퓨즈가 연결상태인 것과 동일한 효과를 가져온다.When the channel region formed on the substrate surface between the gate insulating film 61 made of ferroelectric and the source / drain 64 and 63 is an N-type channel, when a positive voltage is applied to the gate 62, the gate 62 The electron density increases at the interface between the gate insulating film 61 in contact with the gate insulating film 61 and the electron density is also increased in the channel forming region in contact with the gate insulating film 61. Thus, a channel C is formed in the channel forming region so that the p-type transistor is turned on and the fuse is turned on. Has the same effect as is connected.
도 6b를 참조하면, 도 6a에서와 동일하게, 반도체기판(60)인 실리콘기판(60)의 활성영역 위에 강유전체로 이루어진 게이트절연막(61)과 게이트전극(62)이 차례로 적층되어 위치하고, 게이트(62) 주변의 기판(60)의 소정 부위에 소스(64) 및 드레인(63)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 6B, as in FIG. 6A, a gate insulating film 61 made of a ferroelectric and a gate electrode 62 are sequentially stacked on the active region of the silicon substrate 60, which is the semiconductor substrate 60, and the gate ( 62, the source 64 and the drain 63 are formed at predetermined portions of the substrate 60 around the substrate 60.
강유전체로 이루어진 게이트절연막(61) 하부와 소스/드레인(64, 63) 사이의 기판 표면에 형성되는 채널영역이 N형 채널인 경우, 게이트(62)에 음의 전압을 인가하면, 게이트(62)와 접하는 게이트절연막(61)의 경계면에는 전자의 밀도가 낮아지고, 게이트절연막(61)과 접하는 채널형성영역에서도 전자의 밀도가 낮아져서 채널형성영역에 채널이 형성되지 못한다. 따라서, p형 트랜지스터가 턴 오프인 상태로 유지되어 마치 퓨즈가 끊어진 상태인 것과 동일한 효과를 가져온다.When the channel region formed on the substrate surface between the gate insulating film 61 made of ferroelectric and the source / drain 64 and 63 is an N-type channel, when a negative voltage is applied to the gate 62, the gate 62 is applied. The density of electrons decreases at the interface of the gate insulating film 61 in contact with the gate insulating layer 61, and the density of electrons decreases in the channel forming region in contact with the gate insulating film 61, thereby preventing a channel from being formed in the channel forming region. Therefore, the p-type transistor is kept in the turned off state, and has the same effect as if the fuse is blown.
위의 예는 스위칭 소자인 강유전체 트랜지스터가 P형 채널을 갖는 N형 트랜지스터인 경우에서도 같은 동작 원리를 적용하여 실시할 수 있다.The above example can be implemented by applying the same operation principle to the case where the ferroelectric transistor as the switching element is an N-type transistor having a P-type channel.
종래 기술에서는 도전성 물질로 이루어진 배선의 일부를 퓨즈로 사용하였으므로 필요에 따라 이 부위를 레이저로 절단하므로서 회로를 열린 상태로 만들지만, 본 발명에서는 퓨즈로 이용되는 강유전체 트랜지스터의 게이트에 양 또는 음의 전압을 인가하므로서 필요에 따라 트랜지스터를 온/오프시켜 퓨즈 역할을 얻게 된다.In the prior art, since a part of the wiring made of a conductive material is used as a fuse, the circuit is opened by cutting this portion with a laser if necessary, but in the present invention, a positive or negative voltage is applied to the gate of the ferroelectric transistor used as a fuse. By applying, the transistor is turned on / off as necessary to obtain a fuse role.
이때, 강유전체 트랜지스터의 경우에는, 게이트에 인가한 전압을 제거하여도 그 상태를 유지하는 성질이 있으므로 계속하여 온/오프 상태를 유지한다. 따라서, 전력소비 측면에서도 매우 유리하다.At this time, in the case of the ferroelectric transistor, the state is maintained even after the voltage applied to the gate is removed, so that the on / off state is continuously maintained. Therefore, it is very advantageous in terms of power consumption.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 트랜지스터 형성방법을 도시하는 제조공정 단면도이다.7A to 7B are sectional views of the manufacturing process showing the transistor forming method of the fuse array of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
도 7a를 참조하면, 반도체기판인 실리콘기판(70) 위에 SrBi2Ta2O9, Pb(Zr,Ti)O3또는 BaMgF4등의 강유전체로 절연막을 소정 두께로 형성한 다음, 그 위에 도핑된 폴리실리콘 등의 도전체로 도전층을 소정 두께로 졸겔(sol-gel)법, 스퍼터링(sputtering) 또는 CVD(chemical mechanical deposition)법으로 증착하여 형성한다. 이때, 실리콘기판(70)은 절연층 위에 형성된 실리콘층으로 대치될 수 있고, 강유전체 절연막은 FCG(ferroelectric capacitor and transistor-gate connection) 구조를 갖는 메모리셀의 캐패시터의 유전막 형성공정과 동시에 형성할 수 있다.Referring to FIG. 7A, an insulating film is formed to a predetermined thickness with a ferroelectric such as SrBi 2 Ta 2 O 9 , Pb (Zr, Ti) O 3, or BaMgF 4 on a silicon substrate 70, which is a semiconductor substrate, and then doped thereon. The conductive layer is formed by a conductor such as polysilicon by a sol-gel method, sputtering, or chemical mechanical deposition (CVD) method to a predetermined thickness. In this case, the silicon substrate 70 may be replaced by a silicon layer formed on the insulating layer, and the ferroelectric insulating film may be formed at the same time as the dielectric film forming process of the capacitor of the memory cell having a ferroelectric capacitor and transistor-gate connection (FCG) structure. .
도전층 위에 포토레지스트를 도포한 다음 게이트전극을 정의하는 마스크를 이용한 노광 및 현상을 실시하여 게이트전극 형성 부위만을 덮는 포토레지스트패턴(도시안함)을 형성한다.A photoresist is applied on the conductive layer, followed by exposure and development using a mask defining a gate electrode to form a photoresist pattern (not shown) covering only the gate electrode formation portion.
포토레지스트패턴으로 보호되지 않는 부위의 도전층 및 강유전체 절연막을 건식식각으로 차례로 제거하여 게이트전극(72) 및 게이트절연막(71)을 패터닝한다.The gate electrode 72 and the gate insulating film 71 are patterned by sequentially removing the conductive layer and the ferroelectric insulating film that are not protected by the photoresist pattern by dry etching.
그다음, 게이트전극(72)을 이온주입 마스크로 이용하는 이온주입을 p형 불순물 이온을 사용하여 기판의 활성영역을 도핑시킨 후 확산시켜 고농도로 도핑된 불순물 확산영역으로 소스(74) 및 드레인(73)을 형성한다.Next, the ion implantation using the gate electrode 72 as an ion implantation mask is doped with an active region of the substrate using p-type impurity ions and then diffused into the highly doped impurity diffusion region 74 and drain 73. To form.
따라서, n형 채널을 갖는 p형 트랜지스터의 제조가 완료 되며, 이러한 트랜지스터는 스위칭 소자로서 퓨즈의 역할을 수행하게 된다. 이에 대한 동작 설명은 도 6a 및 도 6b에서 설명하였으므로 생략한다.Therefore, the manufacturing of the p-type transistor having an n-type channel is completed, and the transistor serves as a fuse as a switching element. Since the operation description thereof has been described with reference to FIGS. 6A and 6B, a description thereof will be omitted.
도 7b를 참조하면, 소스/드레인(74,73) 표면을 포함하는 노출된 트랜지스터 표면과 필드산화막(도시안함) 표면을 포함하는 기판(70) 표면에 퓨즈와 이후 형성될 금속배선과의 전기적 절연용 층간절연층(75)을 산화막 등으로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 7B, electrical isolation between a fuse and a metal wiring to be subsequently formed on the surface of the substrate 70 including the exposed transistor surface and the field oxide (not shown) surface including the source / drain 74 and 73 surfaces. The interlayer insulating layer 75 is formed by depositing with an oxide film or the like.
그 다음 소스/드레인(74,73)의 소정 부위를 노출시키는 금속배선과 트랜지스터 연결용 제 1, 제 2 콘택홀과 게이트 상부 표면을 노출시키는 게이트 전압 인가용 제 3 콘택홀을 사진식각공정으로 층간절연층(75)의 소정 부위를 제거하여 형성한다.Next, the photolithography process includes a metal wiring exposing predetermined portions of the source / drain 74 and 73 and a first and second contact holes for connecting transistors and a third contact hole for applying a gate voltage exposing the upper surface of the gate. The predetermined part of the insulating layer 75 is removed and formed.
그리고, 제 1 내지 제 3 콘택홀을 매립하도록 층간절연층(75) 상에 도핑된 폴리실리콘 등의 도전성 물질을 CVD법으로 증착하여 형성한 다음 층간절연층(75) 표면을 식각정지층으로 이용하는 에치백을 실시하여 제 1 내지 제 3 콘택홀을 매립하는 제 1 내지 제 3 플러그(76,77,78)를 형성한다. 이때, 제 1 플러그(76)와 제 2 플러그(77)는 각각 드레인(73)과 소스(74)와 전기적으로 연결되며, 제 3 플러그(78)는 게이트전극(72)과 연결된다.Then, a conductive material such as polysilicon doped on the interlayer insulating layer 75 is filled by CVD to fill the first to third contact holes, and then the surface of the interlayer insulating layer 75 is used as an etch stop layer. Etch back is performed to form first to third plugs 76, 77, and 78 to fill the first to third contact holes. In this case, the first plug 76 and the second plug 77 are electrically connected to the drain 73 and the source 74, respectively, and the third plug 78 is connected to the gate electrode 72.
그다음, 제 1 내지 제 3 플러그(76,77,78) 표면을 포함하는 층간절연층(75)의 표면에 금속 등의 도전층을 형성한 다음 사진식각공정으로 패터닝하여 제 1 내지 제 3 배선(790,792,791)을 동시에 형성한다. 이때, 제 1 배선(790)은 제 1 플러그(76)를 통하여 드레인(73)과 연결되며, 제 2 배선은(792) 제 2 플러그(77)를 통하여 소스(74)와 연결되고, 제 3 배선(791)은 제 3 플러그(78)를 통하여 게이트전극(72)에 연결되어 게이트 전압을 공급하게 된다. 따라서, 이 때부터 제 1 배선과 제 2 배선은 트랜지스터로 형성된 퓨즈에 의해서만 전기적으로 연결되거나 개방된다.Next, a conductive layer such as metal is formed on the surface of the interlayer insulating layer 75 including the surfaces of the first to third plugs 76, 77, and 78, and then patterned by a photolithography process to form the first to third wiring lines ( 790,792,791 are formed at the same time. In this case, the first wiring 790 is connected to the drain 73 through the first plug 76, the second wiring 792 is connected to the source 74 through the second plug 77, and the third The wiring 791 is connected to the gate electrode 72 through the third plug 78 to supply a gate voltage. Therefore, from this point on, the first wiring and the second wiring are electrically connected or opened only by the fuse formed of the transistor.
도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체장치의 퓨즈 어레이의 트랜지스터 형성방법을 도시하는 제조공정 단면도이다.8A to 8B are cross-sectional views of the manufacturing process showing the transistor forming method of the fuse array of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
도 8a를 참조하면, 반도체기판인 실리콘기판(80) 위에 제 1 절연층(81)으로 산화막을 소정의 두께를 갖도록 CVD법으로 증착하여 형성한다.Referring to FIG. 8A, an oxide film is deposited on the silicon substrate 80, which is a semiconductor substrate, by the CVD method to have a predetermined thickness with the first insulating layer 81.
제 1 절연층(81) 위에 도핑된 폴리실리콘 등의 도전체로 도전층을 소정 두께로 CVD(chemical mechanical deposition)법으로 증착하여 형성한다. 도전층 위에 게이트절연막 형성용으로 SrBi2Ta2O9, Pb(Zr,Ti)O3또는 BaMgF4등의 강유전체막을 소정 두께로 형성한다. 이때, 강유전체막은 FCG(ferroelectric capacitor and transistor-gate connection) 구조를 갖는 메모리셀의 캐패시터의 유전막 형성공정과 동시에 형성할 수 있다.The conductive layer is formed by depositing a conductive layer with a conductor such as polysilicon doped on the first insulating layer 81 to a predetermined thickness by a chemical mechanical deposition (CVD) method. A ferroelectric film, such as SrBi 2 Ta 2 O 9 , Pb (Zr, Ti) O 3, or BaMgF 4 , is formed on the conductive layer to form a gate insulating film. In this case, the ferroelectric film may be formed at the same time as the dielectric film forming process of the capacitor of the memory cell having a ferroelectric capacitor and transistor-gate connection (FCG) structure.
그리고, 강유전체막 위에 포토레지스트를 도포한 다음 게이트전극을 정의하는 마스크를 이용한 노광 및 현상을 실시하여 게이트전극 형성 부위만을 덮는 포토레지스트패턴(도시안함)을 형성한다.Then, a photoresist is applied on the ferroelectric film, followed by exposure and development using a mask defining a gate electrode to form a photoresist pattern (not shown) covering only the gate electrode formation portion.
포토레지스트패턴으로 보호되지 않는 부위의 도전층 및 강유전체막을 건식식각으로 차례로 제거하여 강유전체로 이루어진 게이트절연막(83)과 게이트전극(82)을 패터닝한다. 그리고, 포토레지스트를 제거한다.The conductive layer and the ferroelectric film of the portion not protected by the photoresist pattern are sequentially removed by dry etching to pattern the gate insulating film 83 and the gate electrode 82 made of the ferroelectric. Then, the photoresist is removed.
그다음, 게이트절연막(83)과 게이트전극(82)을 포함하는 제 1 절연층(81) 위에 산화막을 사용하여 층간절연층으로 제 2 절연층(84)을 CVD법으로 증착하여 형성한 다음, 제 2 절연층(84)의 표면에 에치백 또는 씨엠피(chemical mechanical polishing)공정을 실시하여 게이트절연막(83)의 표면이 노출되도록 하고 동시에 평탄화된 제 2 절연층(84) 표면을 형성한다.Next, a second insulating layer 84 is formed by CVD using an oxide film on the first insulating layer 81 including the gate insulating film 83 and the gate electrode 82 by CVD. An etching back or chemical mechanical polishing (CMP) process is performed on the surface of the second insulating layer 84 to expose the surface of the gate insulating film 83, and at the same time, to form a flattened second insulating layer 84 surface.
그리고, 노출된 게이트절연막(83) 표면 및 제 2 절연층(84) 표면에 도핑되지 않은 폴리실리콘층(85)을 CVD법으로 증착하여 형성한다. 이때, 도핑되지 않은 폴리실리콘층(85)은 MFSFET 소자의 소스/드레인 및 채널영역이 형성되는 활성영역을 형성하기 위하여 증착한다.Then, the undoped polysilicon layer 85 is formed on the exposed gate insulating film 83 surface and the second insulating layer 84 surface by CVD. At this time, the undoped polysilicon layer 85 is deposited to form an active region in which the source / drain and channel regions of the MFSFET device are formed.
그 다음, 도핑되지 않은 폴리실리콘층(85)의 표면에 포토레지스트를 도포한 다음, 게이트전극 형성용 마스크를 이용한 노광 및 현상을 포토레지스트에 실시하여 이온주입 마스크용 포토레지스트패턴을 형성한다.Next, a photoresist is applied to the surface of the undoped polysilicon layer 85, and then exposure and development using a mask for forming a gate electrode are performed on the photoresist to form a photoresist pattern for an ion implantation mask.
포토레지스트패턴을 이용한 이온주입을 p형 불순물 이온을 사용하여 도핑되지 않은 폴리실리콘층(85)의 소정 부위에 불순물 이온 매몰층을 형성한 다음 이를 확산 시켜 소스영역(87) 및 드레인영역(86)을 형성한다.Ion implantation using a photoresist pattern is performed by forming an impurity ion buried layer on a predetermined portion of the undoped polysilicon layer 85 using p-type impurity ions and then diffusing the source region 87 and the drain region 86 To form.
따라서, 인버스(inverse)된 형태의 n형 채널을 갖는 p형 트랜지스터의 제조가 완료 되며, 이러한 트랜지스터는 스위칭 소자로서 퓨즈의 역할을 수행하게 된다. 이에 대한 동작 설명은 도 6a 및 도 6b에서 설명하였으므로 생략한다.Accordingly, the manufacture of the p-type transistor having an inversed n-type channel is completed, and the transistor serves as a fuse as a switching element. Since the operation description thereof has been described with reference to FIGS. 6A and 6B, a description thereof will be omitted.
그리고, 소스/드레인(87,86)을 포함하고 도핑되지 않아 절연층의 역할을 하는 폴리실리콘층(85) 위에 산화막 등을 사용하여 층간절연층으로 제 3 절연층(88)을 형성한다. 제 3 절연층(88)은 이후 배선형성공정에서 활성영역과 배선간의 전기적 절연 등을 위하여 형성한다.A third insulating layer 88 is formed as an interlayer insulating layer using an oxide film or the like on the polysilicon layer 85 including the sources / drains 87 and 86 and not being doped to serve as an insulating layer. The third insulating layer 88 is subsequently formed for electrical insulation between the active region and the wiring in the wiring forming process.
도 8b를 참조하면, 그 다음 소스/드레인(87,86)의 소정 부위를 노출시키는 금속배선과 트랜지스터 연결용 제 1, 제 2 콘택홀을 제 3 절연층(88)의 소정 부위를 사진식각공정으로 제거하여 형성하고, 게이트(82) 상부 표면을 노출시키는 게이트 전압 인가용 제 3 콘택홀을 사진식각공정으로 제 3 절연층(88)/도핑되지 않은 폴리실리콘층(85)/게이트절연막(83)의 소정 부위를 제거하여 형성한다. 이때, 제 3 콘택홀은 채널영역과 중첩되지 않도록 오프셋(offset)되게 형성하여 게이트전극이 연장되어 형성되는 게이트라인의 소정부위가 개방되고 동시에 과도식각되도록 형성한다.Referring to FIG. 8B, a photolithography process is performed on the predetermined portions of the third insulating layer 88 through the first and second contact holes for connecting the metal lines and the transistors to expose the predetermined portions of the source / drain 87 and 86. And a third contact hole for applying a gate voltage exposing the upper surface of the gate 82 by a photolithography process, the third insulating layer 88 / the undoped polysilicon layer 85 / gate insulating film 83 It forms by removing the predetermined part of). In this case, the third contact hole is formed to be offset so as not to overlap with the channel region so that a predetermined portion of the gate line formed by extending the gate electrode is opened and simultaneously overetched.
그리고, 제 1 내지 제 3 콘택홀을 매립하도록 제 3 절연층(88) 상에 도핑된 폴리실리콘 등의 도전성 물질을 CVD법으로 증착하여 형성한 다음 제 3 절연층(88) 표면을 식각정지층으로 이용하는 에치백을 실시하여 제 1 내지 제 3 콘택홀을 매립하는 제 1 내지 제 3 플러그(890,891,892)를 형성한다. 이때, 제 1 플러그(890)와 제 2 플러그(891)는 각각 드레인(86)과 소스(87)와 전기적으로 연결되며, 제 3 플러그(892)는 게이트(82)와 연결된다.In addition, a conductive material such as polysilicon doped on the third insulating layer 88 is deposited by CVD to fill the first to third contact holes, and then the etch stop layer is formed on the surface of the third insulating layer 88. The first to third plugs 890, 891, and 892 filling the first to third contact holes are formed by performing an etch back. In this case, the first plug 890 and the second plug 891 are electrically connected to the drain 86 and the source 87, respectively, and the third plug 892 is connected to the gate 82.
그다음, 제 1 내지 제 3 플러그(890,891,892) 표면을 포함하는 제 3 절연층(88)의 표면에 금속 등의 도전층을 형성한 다음 사진식각공정으로 패터닝하여 제 1 내지 제 3 배선(900,902,901)을 동시에 형성한다. 이때, 제 1 배선(900)은 제 1 플러그(890)를 통하여 드레인(86)과 연결되며, 제 2 배선은(902) 제 2 플러그(891)를 통하여 소스(87)와 연결되고, 제 3 배선(901)은 제 3 플러그(892)를 통하여 게이트(82)에 연결되어 게이트 전압을 공급하게 된다. 따라서, 이 때부터 제 1 배선과 제 2 배선은 트랜지스터로 형성된 퓨즈에 의해서만 전기적으로 연결되거나 개방된다.Next, a conductive layer such as a metal is formed on the surface of the third insulating layer 88 including the surfaces of the first to third plugs 890,891,892, and then patterned by photolithography to form the first to third wirings 900,902,901. At the same time. In this case, the first wiring 900 is connected to the drain 86 through the first plug 890, and the second wiring 902 is connected to the source 87 through the second plug 891. The wiring 901 is connected to the gate 82 through a third plug 892 to supply a gate voltage. Therefore, from this point on, the first wiring and the second wiring are electrically connected or opened only by the fuse formed of the transistor.
따라서, 본 발명에 따른 반도체장치의 퓨즈 형성방법은 종래기술과 비교하여 퓨즈 어레이가 칩상에서 차지하는 면적이 크게 감소된다. 즉, 도전배선이 아닌 트랜지스터로 배선간의 연결을 제어하므로서 각각의 퓨즈 크기 자체를 감소시킨다.Therefore, the fuse forming method of the semiconductor device according to the present invention greatly reduces the area occupied by the fuse array on the chip as compared with the prior art. In other words, the size of each fuse is reduced by controlling the connection between the wires using transistors rather than conductive wires.
본 발명에서는 배선의 연결 또는 절단을 전압으로 제어하므로 레이저 컷팅에서 발생하는 소자의 손상을 방지하며 또한 소자의 손상을 고려한 여유공간을 고려하지 않아도 된다.In the present invention, since the connection or disconnection of the wiring is controlled by voltage, the damage of the device caused by laser cutting is prevented and the free space considering the damage of the device does not have to be considered.
본 발명에서는 배선의 연결(short) 또는 절단(open)을 자유롭게 반복할 수 있다.In the present invention, the connection (short) or disconnection (open) of the wiring can be freely repeated.
또한, 본 발명에서 사용하는 강유전체 트랜지스터는 잔류자기 특성을 이용하므로 전력소모가 거의 없는 장점이 있다.In addition, since the ferroelectric transistor used in the present invention uses the residual magnetic properties, there is almost no power consumption.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990007706A KR20000059830A (en) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019990007706A KR20000059830A (en) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20000059830A true KR20000059830A (en) | 2000-10-05 |
Family
ID=19575946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019990007706A KR20000059830A (en) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20000059830A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100802248B1 (en) * | 2005-12-30 | 2008-02-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | Non-volatile semiconductor memory device |
KR100851856B1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-08-13 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device and method for repairing the same |
US7590024B2 (en) | 2005-12-30 | 2009-09-15 | Hynix Semiconductor Inc. | Nonvolatile semiconductor memory device |
KR20120078230A (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device |
-
1999
- 1999-03-09 KR KR1019990007706A patent/KR20000059830A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100802248B1 (en) * | 2005-12-30 | 2008-02-11 | 주식회사 하이닉스반도체 | Non-volatile semiconductor memory device |
US7590024B2 (en) | 2005-12-30 | 2009-09-15 | Hynix Semiconductor Inc. | Nonvolatile semiconductor memory device |
KR100851856B1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-08-13 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device and method for repairing the same |
US7876632B2 (en) | 2006-12-11 | 2011-01-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory device and method for repairing the same |
KR20120078230A (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6972220B2 (en) | Structures and methods of anti-fuse formation in SOI | |
US6372554B1 (en) | Semiconductor integrated circuit device and method for production of the same | |
US7269898B2 (en) | Method for making an edge intensive antifuse | |
US5110754A (en) | Method of making a DRAM capacitor for use as an programmable antifuse for redundancy repair/options on a DRAM | |
US6437411B1 (en) | Semiconductor device having chamfered silicide layer and method for manufacturing the same | |
US20060033215A1 (en) | Diffusion barrier process for routing polysilicon contacts to a metallization layer | |
US6498739B2 (en) | Applications for non-volatile memory cells | |
US6506634B1 (en) | Semiconductor memory device and method for producing same | |
US20020003280A1 (en) | Electric fuse whose dielectric breakdown resistance is controlled by injecting impurities into an insulating film of a capacitor structure, and a method for manufacturing the same | |
US7442626B2 (en) | Rectangular contact used as a low voltage fuse element | |
US6930351B2 (en) | Semiconductor device with dummy gate electrode | |
US6306689B1 (en) | Anti-fuse for programming redundancy cell, repair circuit having programming apparatus, and fabrication method of anti-fuse | |
KR20000059830A (en) | A fuse array in a semiconductor device and a fabricating method thereof | |
US7888255B2 (en) | Method of forming an antifuse and a conductive interconnect, and methods of forming DRAM circuitry | |
KR100334388B1 (en) | Manufacturing method for antifuse of semiconductor device | |
KR100853478B1 (en) | Semiconductor device and Method for fabricating the same | |
KR100878496B1 (en) | Semiconductor device and Method for fabricating the same | |
KR100799130B1 (en) | Method for fabricating semiconductor device with double fuse layer | |
KR20020008461A (en) | A manufacturing method for anti-fuse of semiconductor device | |
KR20010005306A (en) | Manufacturing method for anti-fuse of semiconductor device | |
JPH10289955A (en) | Manufacture of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |