KR100840791B1 - Method of Forming Gate electrode in non-volatile memory device - Google Patents
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Abstract
불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법이 개시되어 있다. 반도체 기판 상에 터널 산화막, 제1도전층, 층간유전막 및 제2도전층을 순차적으로 형성한다. 상기 제2도전층 상에 게이트 영역을 정의하는 마스크 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴과 면접되는 제2도전층 상면의 양측부를 제1식각함으로서, 상기 제2도전층에 리세스가 형성되도록 상기 마스크 패턴 하면의 양측부를 노출시킨다. 상기 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 리세스가 형성된 제2도전층을 제2식각함으로서 상기 마스크 패턴의 선폭보다 작은 컨트롤 게이트 패턴을 형성한다. 상기 결과물을 식각 마스크로 이용하여 상기 층간유전막 및 제1도전층을 제3식각하여 플로팅 게이트를 형성하는 단계를 갖는다. 상기 방법으로 형성된 게이트 전극은 플라즈마를 이용한 식각공정시 상기 플라즈마 이온으로 인해 손상을 방지할 수 있다.A method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory device is disclosed. A tunnel oxide film, a first conductive layer, an interlayer dielectric film, and a second conductive layer are sequentially formed on a semiconductor substrate. A mask pattern defining a gate region is formed on the second conductive layer. By first etching both sides of the upper surface of the second conductive layer that is in contact with the mask pattern, both sides of the lower surface of the mask pattern are exposed to form recesses in the second conductive layer. By using the hard mask pattern as an etch mask, the second conductive layer having the recess is etched to form a control gate pattern smaller than the line width of the mask pattern. Using the resultant as an etching mask to form a floating gate by third etching the interlayer dielectric layer and the first conductive layer. The gate electrode formed by the method may prevent damage due to the plasma ions during the etching process using plasma.
Description
도 1a 및 도 1c는 종래 방법에 의한 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A and 1C are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory device according to a conventional method.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 반도체 기판 102 : 터널 산화막100
104 : 제1도전층 106 : 제1산화막104: first conductive layer 106: first oxide film
108 : 질화막 110 : 제2산화막108: nitride film 110: second oxide film
112 : 층간유전층 114 : 폴리실리콘층112: interlayer dielectric layer 114: polysilicon layer
116 : 금속 실리사이드층 118 : 하드 마스크층116
본 발명은 불휘발성 메모리 장치의 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극을 형성하는 식각 공정에서 상기 게이트 전 극의 손상을 방지하는 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a nonvolatile memory device, and more particularly, to a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory device which prevents damage of the gate electrode in an etching process of forming a gate electrode of the nonvolatile memory device. It is about.
반도체 메모리 장치는 DRAM(dynamic random access memory) 및 SRAM(static random access memory)과 같이 시간이 지남에 따라 데이터를 잃어버리는 휘발성(volatile)이면서 데이터의 입·출력이 빠른 RAM 제품과, 한번 데이터를 입력하면 그 상태를 유지할 수 있지만 데이터의 입·출력이 느린 ROM(read only memory) 제품으로 크게 구분할 수 있다.Semiconductor memory devices, such as dynamic random access memory (DRAM) and static random access memory (SRAM), are volatile and fast data input / output that loses data over time, and data is input once. If you do this, you can maintain the status, but it can be divided into ROM (read only memory) products with slow data input and output.
상기 불휘발성 메모리 장치는 거의 무기한의 축적용량을 갖는데, EEPROM(electrically erasable and programmable ROM)과 같이 전기적으로 데이터의 입·출력이 가능한 플래쉬 메모리에 대한 수요가 늘고 있다. 이들 장치의 메모리 셀은 일반적으로 실리콘 기판 상에 형성된 플로팅 게이트를 구비하는 수직 적층형 게이트 구조를 갖는다. 다층 게이트 구조는 전형적으로 하나 이상의 터널 산화막 또는 유전막과, 상기 플로팅 게이트의 위 또는 주변에 형성된 컨트롤 게이트를 포함한다. 이 구조를 갖는 플래쉬 메모리 셀에서 데이터의 저장은 컨트롤 게이트와 기판에 적절한 전압을 인가하여 플로팅 게이트에 전자를 집어넣거나 빼냄으로써 이루어진다. 이때, 유전막은 플로팅 게이트 상에 전위를 유지시키는 기능을 한다.The nonvolatile memory device has an almost indefinite storage capacity, and there is an increasing demand for a flash memory capable of electrically inputting and outputting data such as electrically erasable and programmable ROM (EEPROM). Memory cells in these devices generally have a vertically stacked gate structure with floating gates formed on a silicon substrate. The multilayer gate structure typically includes one or more tunnel oxide or dielectric films and a control gate formed on or around the floating gate. In flash memory cells having this structure, data is stored by applying an appropriate voltage to the control gate and the substrate to insert or draw electrons into the floating gate. At this time, the dielectric film functions to maintain a potential on the floating gate.
도 1a 내지 도 1c는 종래 방법에 의한 불휘발성 메모리 게이트 전극의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of forming a nonvolatile memory gate electrode by a conventional method.
도 1a를 참조하면, 액티브 영역과 필드 영역으로 구분되어진 반도체 기판(10) 상에 터널 산화막(12)을 형성한다. 상기 터널 산화막(12) 상에 플로팅 게 이트용 제1도전층(14)을 증착한 후, 통상의 도핑 방법을 이용하여 상기 제1도전층(14)을 N형의 불순물을 도핑시킨다.Referring to FIG. 1A, a
그리고, 상기 결과물 상에 플로팅 게이트와 컨트롤 게이트를 절연시키기 위한 층간유전막(22)으로서, 제1산화막(16), 질화막(18) 및 제2 산화막(20)을 순차적으로 증착한다. 상기 층간유전막(22) 상에 컨트롤 게이트용 제2도전층(24) 및 금속 실리사이드층(26)을 순차적으로 증착한다.The
도 1b를 참조하면, 상기 실리사이드층(26) 상에 게이트 전극을 패터닝하기 위한 하드 마스크층을 형성한 후, 사진식각 공정으로 상기 하드 마스크층을 패터닝 하여 하드마스크 패턴(28)을 형성한다.Referring to FIG. 1B, after forming a hard mask layer for patterning a gate electrode on the
도 1c를 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(28)을 식각 마스크로 이용하여 상기 실리사이드층(26), 제2도전층(24), 층간유전막(22) 및 제1도전층(14)을 이방성 식각한다. 그러면, 제1도전층 패턴(14a)으로 이루어진 플로팅 게이트와, 제2도전층 패턴(24a) 및 실리사이드층 패턴(26a)으로 이루어진 컨트롤 게이트(40)를 구비하는 불휘발성 메모리 셀의 스택형 게이트 구조물이 형성된다.Referring to FIG. 1C, the
여기서, 참조부호 16a, 18a 및 20a는 상기 층간유전막(22)을 구성하는 제1 산화막 패턴, 질화막 패턴 및 제2 산화막 패턴을 각각 나타낸다.
상기 게이트 구조물을 형성하기 위해 건식 식각 공정을 진행할 때 상기 식각이온들은 수직방향이 아닌 소정각도로 틸트 되어 식각 대상물을 식각하기 때문에 상기 금속 실리사이드층 패턴의 측벽에 물리적 또는 화학적으로 손상이 발생된다. 이러한 손상은 상기 금속 실리사이드층 구조의 변화를 가져와 이후 반도체 장치 제 조 공정에서 원하지 않는 막의 특성을 지니게 되어 반도체 장치의 신뢰도 및 전기적 특성을 저하시키는 문제점을 초래한다.When the dry etching process is performed to form the gate structure, the etching ions are tilted at a predetermined angle rather than in a vertical direction to etch the etching target, thereby physically or chemically damaging sidewalls of the metal silicide layer pattern. Such damage causes a change in the structure of the metal silicide layer, which in turn causes unwanted film characteristics in the semiconductor device manufacturing process, thereby lowering the reliability and electrical characteristics of the semiconductor device.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트 전극 형성 공정시 발생하는 금속 실리사이트 패턴의 물리적 화학적 손상을 방지하여 장치의 전기적 특성의 저하를 방지할수 있는 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of forming a gate electrode of a nonvolatile memory device capable of preventing physical and chemical damage of a metal silicide pattern generated during a gate electrode forming process to prevent deterioration of electrical characteristics of the device.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 불휘발성 메모리 장치의 게이트 전극 형성 방법은,The gate electrode forming method of the nonvolatile memory device of the present invention for achieving the above object,
(a) 반도체 기판 상에 터널 산화막을 형성하는 단계;(a) forming a tunnel oxide film on the semiconductor substrate;
(b) 상기 터널 산화막 상에 플로팅 게이트용 제1도전층을 형성하는 단계;(b) forming a first conductive layer for floating gate on the tunnel oxide film;
(c) 상기 제1도전층 상에 층간유전막을 형성하는 단계;(c) forming an interlayer dielectric film on the first conductive layer;
(d) 상기 층간유전막 상에 컨트롤 게이트용 제2도전층을 형성하는 단계;(d) forming a second conductive layer for a control gate on the interlayer dielectric film;
(e) 상기 제2도전층 상에 게이트 영역을 정의하는 마스크 패턴을 형성하는 단계;(e) forming a mask pattern defining a gate region on the second conductive layer;
(f) 상기 마스크 패턴과 면접되는 제2도전층 상면의 양측부를 제1식각함으로서, 상기 제2도전층 상면에 리세스가 형성되도록 상기 마스크 패턴 하면의 양측부를 노출시키는 단계; (f) exposing both sides of the upper surface of the second conductive layer to be interviewed with the mask pattern by first etching, thereby exposing both sides of the lower surface of the mask pattern to form a recess in the upper surface of the second conductive layer;
(g) 상기 하드 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 리세스가 형성된 제2도전층을 제2식각함으로서 상기 마스크 패턴의 선폭보다 작은 컨트롤 게이트 패 턴을 형성하는 단계; 및 (g) forming a control gate pattern smaller than the line width of the mask pattern by second etching the second conductive layer on which the recess is formed using the hard mask pattern as an etching mask; And
(h) 상기 결과물을 식각 마스크로 이용하여 상기 층간유전막 및 제1도전층을 제3식각하여 플로팅 게이트 패턴을 형성하는 단계를 구비한다.(h) forming a floating gate pattern by third etching the interlayer dielectric layer and the first conductive layer using the resultant as an etching mask.
본 발명에 의하면, 상기 게이트 구조물을 형성하기 위해 건식 식각 공정을 진행할 때 상기 소정각도로 틸트 되어 식각 대상물을 식각하는 식각 이온으로 인한 손상을 방지하여 상기 우수한 프로파일을 갖는 금속 실리사이드층 패턴을 형성하여 이후 반도체 장치 신뢰도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, when the dry etching process is performed to form the gate structure, the metal silicide layer pattern having the excellent profile is formed by preventing the damage caused by the etching ions tilted at the predetermined angle to etch the etching target. The semiconductor device reliability and electrical characteristics can be improved.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 플래쉬 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a flash memory cell according to the present invention.
도 2a를 참조하면, 셸로우 트렌치 소자분리(shallow trench isolation; STI)와 같은 소자분리 공정을 통해 반도체 기판(100)을 액티브 영역과 필드 영역으로 구분한다. 구체적으로, 반도체 기판(100)을 소정 깊이로 식각하여 트렌치를 형성한 후, 상기 트렌치를 채우도록 화학 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 산화막을 증착한다. 다음에, 상기 CVD-산화막을 에치백(etch back) 또는 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 방법으로 식각하여 상기 트렌치의 내부에만 필드 산화막을 형성한다.Referring to FIG. 2A, the
또한, 상기 필드 영역은 통상의 실리콘 부분 산화(Local oxidation of silicon; LOCOS) 공정으로 형성할 수도 있고, 플로팅 게이트와 액티브 영역을 동시 에 형성하는 자기정렬된 셸로우 트렌치 소자분리(self-aligned shallow trench isolation; SA-STI) 공정으로 형성할 수도 있다.In addition, the field region may be formed by a conventional local oxidation of silicon (LOCOS) process, and a self-aligned shallow trench trench that simultaneously forms a floating gate and an active region. isolation (SA-STI) process.
이어서, 상기 반도체 기판(100) 상에 열산화 공정으로 약 70∼100Å의 두께를 갖는 터널 산화막(102)을 형성한다.Subsequently, a
다음에, 상기 터널 산화막(102)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 플로팅 게이트용 제1도전층(104)을 형성한다. 상기 제1도전층(104)은 폴리실리콘 또는 비정질실리콘을 사용하고, 약 900 내지 1500Å의 두께로 증착한다. 그리고, 통상의 도핑 방법인 POCl3 확산, 이온주입, 또는 인-시튜 도핑 방법을 이용하여 상기 제1도전층(104)을 고농도의 N형 불순물을 도핑시킨 후, 사진식각 공정으로 필드 영역 상에 존재하는 제1도전층(104)을 선택적으로 제거한다.Next, the first
상기 반도체 기판(100) 상에 형성된 플로팅 게이트용 제1도전층(104)와 이후에 형성될 컨트롤 게이트용 제2도전층과 절연시키기 위하여 상기 제1도전층 상에 ONO로 이루어진 층간유전막(112)을 형성한다. 상기 층간유전막(112)은 통상의 열산화 공정으로 형성할 수도 있지만, 화학 기상 증착 공정으로 형성하는 것이 바람직 하다. An interlayer
구체적인 층간유전막(112) 형성 방법은, 상기 제1도전층(104) 상에 약 700 내지 750℃의 온도에서 화학 기상 증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD)공정을 수행하여 의해 약 20∼80Å의 두께를 갖는 제1산화막(106)을 증착한다. 이어서, NO 또는 N2O 분위기하에서 제1어닐링 공정을 수행하여 상기 제1산화막(106)을 치밀화시킨다. 이어서, 상기 제1산화막(106) 상에 LPCVD 공정을 수행하여 약 20 내지 100Å 두께의 질화막(108)을 증착한 후, 상기 질화막(108) 상에 약 700 내지 750℃의 온도에서 LPCVD 방법에 의해 약 20 내지 70Å 두께의 제2산화막(110)을 증착한다. 이어서, NO 또는 N2O 분위기하에서 제2어닐링 공정을 실시하여 상기 제2산화막(110)을 치밀화시킨다. 상기와 같은 공정을 거침으로서, LPCVD-ONO으로 이루어진 층간유전막(112)이 형성된다.A specific method of forming the interlayer
상기 층간유전막(112) 상에 컨트롤 게이트용 제2도전층(118)을 형성한다. 상기 제2도전층(118)은 N+형으로 도핑된 폴리실리콘층(114)과 텅스텐 실리사이드(WSix), 티타늄 실리사이드(TiSix) 및 탄탈륨 실리사이드(TaSix)와 같은 금속 실리사이드층(116)으로 구성되어 있다.The second
도 2a를 참조하면, 이어서, 상기 제2도전층 상에 게이트 구조물을 패터닝을 위한 하드 마스크층을 형성한다. 상기 하드 마스크층은 산화막 또는 질화막의 단일막으로 형성하거나, 산화막과 질화막의 복합막으로 형성된다. 그리고, 사진식각 공정으로 상기 하드 마스크층을 식각하여 게이트 구조물 형성영역을 정의하는 하드 마스크 패턴(118)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a hard mask layer for patterning a gate structure is then formed on the second conductive layer. The hard mask layer is formed of a single film of an oxide film or a nitride film or a composite film of an oxide film and a nitride film. The hard mask layer is etched by a photolithography process to form a
도 2c를 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(118)을 식각 마스크로 이용하여 상기 하드 마스크 패턴(118)과 면접되는 상기 금속 실리사이드층(116) 상면의 양측부를 제1식각함으로서, 상기 금속 실리사이드층(116)에 리세스가 형성되도록 상기 하드 마스크 패턴(118)의 양측부의 하면을 노출시킨다.
Referring to FIG. 2C, by etching both sides of an upper surface of the
상기 리세스의 형성은 상기 하드 마스크 패턴(118)을 형성된 반도체 기판을 케미컬액이 수용되어 있는 식각조에 침지시켜 습식 식각 공정을 수행함으로서 상기 금속 실리사이드층(116)에 하드 마스크 패턴(118)의 하면을 노출시키는 언더컷 구조를 형성한다.The recess may be formed by immersing a semiconductor substrate on which the
상기 하드 마스크 패턴(118)과 면접되는 상기 금속 실리사이드층(116) 상면의 양측부에 리세스를 형성하는 까닭은, 상기 리세스 형성으로 인해 이후 식각 공정에서 상기 하드 마스크 패턴(118)보다 폭이 작은 금속 실리사이드 패턴을 보다 용이하게 형성할 수 있도록 하기 위해서이다. The recesses are formed at both sides of the upper surface of the
또한, 상기 리세스는 이후 식각 공정에서 플라즈마 식각 이온에 경사도와 비례하여 금속 실리사이드층 패턴의 손상이 발생하지 않는 깊이를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the recess may be formed to have a depth that does not cause damage to the metal silicide layer pattern in proportion to the inclination to the plasma etching ions in the subsequent etching process.
도 2d를 참조하면, 상기 하드 마스크 패턴(118)을 식각 마스크로 이용하여 리세스가 형성된 금속 실리사이드층(116a) 및 폴리실리콘층(114)을 이방성 식각하는 제2식각 공정을 수행한다. 이로 인해, 상기 하드 마스크 패턴(118)보다 선폭이 작은 폴리실리콘층 패턴(114b) 및 실리사이드층 패턴(116a)으로 이루어진 컨트롤 게이트 구조물을 형성한다.Referring to FIG. 2D, a second etching process of anisotropically etching the recessed
상기와 같은 공정으로 형성된 금속 실리사이드층 패턴(116b)은 이후 층간유전층(112) 및 제1도전층(104)을 패터닝하는 플라즈마 식각 공정시 상기 금속 실리사이드층 패턴(116b)보다 선폭이큰 하드마스크 패턴(118)에 의해 상기 플라즈마 이온으로 인한 손상을 방지할 수 있다.
The metal
만약, 상기 금속 실리사이드층 패턴(116b)이 상기 하드 마스크 패턴(118)과 같은 선폭을 갖는다면, 상기 플라즈마 식각 공정에서 발생되는 식각 이온들은 수직적인 방향이 아니 소정의 각도를 갖고 상기 층간유전층 및 제1도전층을 식각하기 때문에 상기 금속 실리사이드층 패턴(116b)의 손상이 발생한다.If the metal
그러므로, 상기 금속 실리사이드층 패턴(116b)은 상기 하드 마스크 패턴(118)보다 작은 선폭을 갖도록 형성해야 한다.Therefore, the metal
또한, 상기 결과물에 패시베이션(Passivation) 공정을 수행하여 상기 컨트롤 게이트 구조물 양측벽에 제3산화막(도시하지 않음)을 더 형성함으로서, 이후의 플라즈마 식각 공정시 상기 플라즈마 이온으로부터 손상을 방지할 수 있다.In addition, a passivation process may be performed on the resultant to further form a third oxide film (not shown) on both sidewalls of the control gate structure, thereby preventing damage from the plasma ions during the subsequent plasma etching process.
그리고, 컨트롤 게이트 구조물을 형성한 이후 큐어링 공정을 더 수행하여 상기 식각 공정에서 손상된 구조물을 치유시킨다.After the control gate structure is formed, the curing process is further performed to heal the damaged structure in the etching process.
도 2e를 참조하면, 상기 결과물을 식각마스크로 사용하여 층간유전층(112) 및 제1도전층(104)을 플라즈마 식각 공정을 수행하여 층간유전층 패턴(112a) 및 제1도전층 패턴(104a)을 포함하는 플로팅 게이트 구조물을 형성한다.Referring to FIG. 2E, using the resultant as an etching mask, the
상기 플라즈마 식각 공정은 상기 층간유전층 또는 제1도전층을 식각할 때 식각 조건을 변형시키면서 독립적으로 각각 수행 해야한다.The plasma etching process should be performed independently while modifying etching conditions when etching the interlayer dielectric layer or the first conductive layer.
도 2f를 참조하면, 상술한 바와 같이 게이트 전극 구조물을 패터닝 한 후, 상기 결과물에 예컨대 약 950℃ 이하의 온도에서 건식 산화(dry oxidation) 공정을 실시한다. 그러면, 상기 플로팅 게이트 구조물의 양 측면 및 상기 컨트롤 게이트 구물물의 양 측면이 산화되어 소정 두께의 산화막(124)을 형성한다.Referring to FIG. 2F, after patterning the gate electrode structure as described above, the resultant is subjected to a dry oxidation process at a temperature of about 950 ° C. or less, for example. Then, both sides of the floating gate structure and both sides of the control gate structure are oxidized to form an
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 제2도전층을 식각하기 전에 상기 제1도전층에 리세스 형성공정을 더 수행함으로 인해 상기 하드 마스크층 패턴보다 선폭이 작은 제2도전층 패턴을 형성할 수 있었다. 그러므로 이후 층간유전층 및 제1도전층을 식각할 때 상기 제2도전층이 마스크 패턴보다 작은 선폭을 갖기 때문에 상기 식각 대상물의 상면과 소정의 각도를 갖고 입사되는 식각이온들로 인한 제2도전층 패턴의 손상을 방지하여 상기 우수한 프로파일을 갖는 금속 실리사이드층 패턴을 형성할 수 있어 반도체 장치 신뢰도 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, before the second conductive layer is etched using the hard mask layer pattern, a recess is formed in the first conductive layer, thereby reducing the line width smaller than that of the hard mask layer pattern. A two conductive layer pattern could be formed. Therefore, when the interlayer dielectric layer and the first conductive layer are subsequently etched, since the second conductive layer has a line width smaller than that of the mask pattern, the second conductive layer pattern due to the etching ions incident at a predetermined angle with the upper surface of the etch target. By preventing the damage of the metal silicide layer pattern having the excellent profile can be formed to improve the semiconductor device reliability and electrical properties.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010065146A (en) * | 1999-12-29 | 2001-07-11 | 박종섭 | Method of manufacturing control gate of flash memory device |
KR20020096469A (en) * | 2001-06-20 | 2002-12-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | method for fabricating control gate of flash memory device |
KR20030001885A (en) * | 2001-06-28 | 2003-01-08 | 주식회사 하이닉스반도체 | A method of fabricating gate of flash memory device |
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