KR100953035B1 - 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법 - Google Patents

비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법 Download PDF

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    • H10B41/30—Electrically erasable-and-programmable ROM [EEPROM] devices comprising floating gates characterised by the memory core region

Abstract

본 발명은 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계와, 제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스와 실리콘 소스 가스를 이용하여 그레인 바운더리에 상기 제1 불순물 원소가 분포하는 폴리 실리콘막을 상기 터널 절연막 상에 형성하는 단계 및 상기 폴리 실리콘막에 제2 불순물을 주입하는 단계를 포함하기 때문에, 그레인 바운더리에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도는 증가시키지 않으면서 그레인 내부에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도는 증가시킬 수 있어, 그레인 바운더리에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도 증가로 인한 사이클링 문턱 전압 변동 특성 저하를 방지할 수 있으면서 그레인 내부의 제2 불순물 원소의 농도 증가로 인한 프로그램 문턱 전압 분포 특성 향상을 꾀할 수 있다.
플로팅 게이트, 그레인, 그레인 바운더리, 문턱 전압, 불순물

Description

비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법{Non-volatile memory device and method of fabricating the same}
본 발명은 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플래시 메모리 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 메모리 장치는 휘발성 메모리 소자와 비휘발성 메모리 소자로 구별될 수 있다. 휘발성 메모리 소자는 디램(DRAM: Dynamic Random Access Memory) 및 에스램(SRAM: Static Random Access Memory)과 같이 데이터의 입출력은 빠르지만, 전원이 끊어지면 저장된 데이터를 잃어버리는 메모리 소자이다. 이에 반해, 비휘발성 메모리 소자는 전원이 끊어져도 저장된 데이터를 계속 유지하는 메모리 소자이다.
플래시(flash) 메모리 소자는 이러한 비휘발성 메모리 소자의 일종으로서, 프로그램(program) 및 소거(erase)가 가능한 이피롬(EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory)과 전기적으로 프로그램 및 소거할 수 있는 이이피롬(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)의 장점을 조합하여 개발된 고집적 메모리 소자이다. 여기서, 프로그램이란 데이터를 메모리 셀에 기록(write) 하는 동작을 의미하며, 소거란 메모리 셀에 기록된 데이터를 삭제(erase)하는 동작을 의미한다.
플래시 메모리 소자는 반도체 기판상에 전하를 저장할 수 있는 플로팅 게이트(floating gate)가 구비된다. 플로팅 게이트의 하부에는 반도체 기판과의 사이에 터널 절연막이 형성되고, 플로팅 게이트 상부에는 콘트롤 게이트(control gate)와 사이에 유전체막이 형성된다. 플래시 메모리 소자는 FN 터널링(Fowler/Nordheim tunneling) 현상을 이용하여 터널 절연막을 통과한 전자를 플로팅 게이트(floating gate) 내에 주입하여 프로그램하고, 터널 절연막을 통해 전자를 인출하여 소거하는 과정을 통해 동작을 수행한다. 이와 같이 플로팅 게이트는 플래시 메모리 소자의 프로그램 동작 및 소거 동작에 직접적으로 관여하기 때문에, 플래시 메모리 소자의 특성을 좌우하는 중요한 구성 요소이다.
본 발명에 따른 플래시 메모리의 플로팅 게이트는 불활성 원소를 포함하는 제1 불순물 원소가 그레인 바운더리에 분포하는 폴리 실리콘막을 형성한 뒤 폴리 실리콘막의 그레인 내에 제2 불순물 원소를 주입하여 형성하기 때문에, 그레인 내부에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도만 선택적으로 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 비휘발명 메모리 소자의 제조 방법은, 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계와, 제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스와 실리콘 소스 가스를 이용하여 그레인 바운더리에 상기 제1 불순물 원소가 분포하는 폴리 실리콘막을 상기 터널 절연막 상에 형성하는 단계 및 상기 폴리 실리콘막의 그레인에 제2 불순물을 분포시키는 단계를 포함하는 특징이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법은, 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계와, 상기 터널 절연막 상에 폴리 실리콘막을 형성하는 단계와, 제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스를 이용하여 상기 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 상기 제1 불순물 원소를 분포시키는 단계 및 상기 폴리 실리콘막의 그레인에 제2 불순물 원소를 분포시키는 단계를 포함하는 특징이 있다.
상기 제1 불순물 원소는 불활성 원소를 포함할 수 있다. 상기 제1 불순물 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스 및 N2O 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 N2O 가스에 포함된 상기 제1 불순물 원소는 상기 N2O 가스로부터 분리되어 상기 실리콘 소스 가스와 함께 공급될 수 있다. 상기 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스 , N2O 가스 및 N2 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 N2 가스는 플라즈마 에너지를 가하여 질소 원소를 분리시킨 뒤 상기 질소 원소를 상기 폴리 실리콘막에 공급할 수 있다. 상기 제2 불순물은 인(P)을 포함할 수 있다. 상기 폴리 실리콘막을 형성할 때 열에너지를 가할 수 있다. 상기 제1 불순물 원소를 분포시킬 때 열에너지를 가할 수 있다. 상기 실리콘 소스 가스는 SiH4가스 또는 Si2H6 가스를 포함할 수 있다. 상기 그레인 바운더리에는 상기 제1 불순물 원소가 상기 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며 상기 그레인 내부에는 상기 제2 불순물 원소가 상기 제1 불순물 원소보다 많이 분포할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법은, 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계와, 그레인 바운더리에 불활성 원소가 분포하는 폴리 실리콘막을 상기 터널 절연막 상에 형성하는 단계 및 상기 폴리 실리콘막의 그레인 내에 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 불활성 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 불순물은 인(P)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 비휘발성 메모리 소자는, 반도체 기판 상에 형성된 터널 절연막 및 그레인 바운더리에는 제1 불순물 원소가 분포되며 그레인 내부에는 제2 불순물 원소가 분포된 폴리 실리콘으로 형성되는 플로팅 게이트를 포함하는 특징이 있다.
상기 그레인 바운더리에는 상기 제1 불순물 원소가 상기 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며 상기 그레인 내부에는 상기 제2 불순물 원소가 상기 제1 불순물 원소보다 많이 분포할 수 있다. 상기 제1 불순물 원소는 불활성 원소를 포함할 수 있다. 상기 불활성 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2 불순물 원소는 인(P)을 포함할 수 있다.
본 발명의 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법에 따르면, 그레인 바운더리에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도는 증가시키지 않으면서 그레인 내부에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도는 증가시킬 수 있다. 따라서, 그레인 바운더리에 분포하는 제2 불순물 원소의 농도 증가로 인한 사이클링 문턱 전압 변동 특성 저하를 방지할 수 있으면서 그레인 내부의 제2 불순물 원소의 농도 증가로 인한 프로그램 문턱 전압 분포 특성 향상을 꾀할 수 있다. 이로써, 더욱 고성능의 비휘발성 메모리 소자의 제조가 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다. 또한, 임의의 막이 다른 막 또는 반도체 기판 '상'에 형성된다고 기재된 경우 상기 임의의 막은 상기 다른 막 또는 상기 반도체 기판에 직접 접하여 형성될 수도 있고, 그 사이에 제3의 막이 개재되어 형성될 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있다.
통상적으로, 플래시 메모리에 형성되는 플로팅 게이트는 도전 물질, 예를 들면 폴리 실리콘막으로 형성할 수 있으며, 플로팅 게이트의 특성을 더욱 향상시키기 위하여 폴리 실리콘막에 불순물로서 인(P)을 주입한 도프트 폴리 실리콘(doped poly silicon)막으로 형성할 수 있다. 인(P)이 주입된 도프트 폴리 실리콘막은 폴리 실리콘막을 형성할 때 인시튜(in-situ)로 인(P)을 주입하여 형성하거나, 언도프트 폴리 실리콘(undoped poly silicon)막을 형성한 뒤 그 상부에 인(P)이 주입된 폴리 실리콘막을 형성하고 열에너지를 가하여 인(P)을 언도프트 폴리 실리콘막으로 확산시켜 형성할 수 있다. 이와 같이 도프트 폴리 실리콘막으로 형성된 플로팅 게이트는 인(P)의 함유량에 따라 플래시 메모리 소자의 특성이 좌우될 수 있다.
도 1은 플로팅 게이트의 인 공핍률(phosphorous depletion ratio)에 따른 플래시 메모리 소자의 프로그램 문턱 전압 분포를 나타낸 그래프이다. 이때, 인(P) 공핍률이란 밀러 캐패시터 패턴(miller capacitor pattern)을 이용하여 축적(accumulation)과 반전(inversion) 사이의 캐패시턴스 비를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 플로팅 게이트의 인(P) 공핍률이 낮을수록, 즉 인(P)의 농도가 높을수록 플래시 메모리 소자의 프로그램 문턱 전압 분포 특성은 개선된다. 이러한 프로그램 문턱 전압 분포 특성은 플로팅 게이트 중 터널 절연막과 인접한 영역에 형성된 그레인(grain)에 분포된 인(P) 농도에 따라 좌우될 수 있으며, 특히 그레인 바운더리(grain boundary)에 분포된 인(P)이 아닌 그레인 내부에 분포된 인(P)의 농도에 의해 좌우될 수 있다. 즉, 그레인 내부에 분포된 인(P)의 농도가 높을수록 플래시 메모리 소자의 프로그램 문턱 전압 분포 특성은 개선될 수 있다.
도 2는 플로팅 게이트의 인(P) 농도에 따른 플래시 메모리 소자의 사이클링 문턱 전압 변동을 나타낸 그래프이다. 플래시 메모리 소자의 사이클링 문턱 전압 변동이란 플래시 메모리 소자를 제조한 뒤 실시하는 테스트 공정으로써 플래시 메모리 소자에 대해 사이클링 스트레스(cycling stress)를 인가한 뒤 측정된 프로그램/소거 문턱 전압 변동을 의미한다.
도 2를 참조하면, 플로팅 게이트의 인(P) 농도가 증가할수록 플래시 메모리 소자의 사이클링 문턱 전압 변동이 증가하여 플래시 메모리 소자의 특성이 열화된다. 이러한 사이클링 문턱 전압 변동 특성은 플로팅 게이트에 형성된 그레인 내부에 분포된 인(P)의 농도보다는 그레인 바운더리에 분포하는 인(P)의 농도에 따라 더욱 영향을 받을 수 있다. 즉, 그레인 바운더리에 분포하는 인(P)의 농도가 낮을수록 사이클링 문턱 전압 변동 특성은 개선될 수 있다.
따라서, 플로팅 게이트에 인(P)을 주입하여 도프트 폴리 실리콘을 형성할 때에는 플로팅 게이트에 형성된 그레인 내부에 분포하는 인(P)의 농도는 높이되 그레인 바운더리에 분포하는 인(P)의 농도는 낮춰야 플래시 메모리 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. 이에, 본 발명은 제1 불순물 원소로써 불활성 원소를 폴리 실리콘막에 주입하여 그레인 바운더리에 제1 불순물 원소를 분포시킨 뒤 제2 불순물로써 인(P)을 폴리 실리콘막에 주입한다. 이로써, 폴리 실리콘막의 그레인 내부에는 인(P) 분포하지만 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에는 인(P)이 분포하는 것을 방지할 수 있다. 이를 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다. 또한, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 제1 불순물 원소가 분포하는 것을 나타낸 개략도이고, 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 폴리 실리콘막의 그레인 내부에 제2 불순물 원소가 분포하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 3a를 참조하면, 플래시 메모리 소자를 형성하기 위하여 먼저 반도체 기판(302) 상에 터널 절연막(304)을 형성한다. 터널 절연막(304)은 산화막으로 형성할 수 있다. 그리고, 폴리 실리콘막을 형성하기 위한 실리콘 소스 가스와, 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 분포시키기 위한 제1 불순물 원소를 포함한 불순물 함유 가스로 터널 절연막(304) 상에 폴리 실리콘막(306a)을 형성한다. 이로써, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 폴리 실리콘막(306a)은 실리콘 소스 가스로 폴리 실리콘막이 형성되면서 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 제1 불순물 원소가 분포될 수 있다.
실리콘 소스 가스는 SiH4가스 또는 Si2H6 가스를 포함할 수 있다. 제1 불순물원소는 일단 그레인 바운더리에 안착되면 후속 공정에 의해서도 쉽게 이탈되지 않는 불활성 원소들, 예를 들면 질소, 아르곤, 플루오린 등을 포함할 수 있다. 제1 불순물 원소가 질소 원소일 경우 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스 및 N2O 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 불순물 함유 가스는 폴리 실리콘이 생성되는 온도에서 질소 원소가 분해될 수 있기 때문에 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 분포되는 질소 원소를 공급할 수 있다. 한편, 폴리 실리콘막이 형성되는 온도는 통상적으로 630℃ 이하인데 N2O 가스의 경우 이러한 온도 범위에서는 질소 원소가 분해되지 않을 수 있다. 따라서, 불순물 함유 가스로 N2O 가스를 사용할 경우에는 900℃ 이상의 온도의 별도 챔버에서 N2O 가스를 반응시켜 질소 원소를 분리한 뒤 질소 원소를 실리콘 소스 가스와 함께 공급하여 폴리 실리콘막을 형성할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 폴리 실리콘막(306a)에 제2 불순물을 주입하여 플로팅 게이트(306)를 형성한다. 제2 불순물은 인(P)을 포함할 수 있다. 폴리 실리콘막(306a)에 인(P)을 주입하기 위하여 폴리 실리콘막(306a)에 인(P)을 포함하는 가 스, 예를 들면 PH3 가스를 공급할 수 있다. 또는, 전술한 공정으로 형성된 폴리 실리콘막(306a) 상에 인시튜로 인 도프드 폴리 실리콘(phosphorous doped poly silicon)막을 형성한 뒤 폴리 실리콘막(306a)에 열 에너지를 가하여 폴리 실리콘막(306a)으로 인(P)을 확산시킬 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 그레인 바운더리에 분포하는 제1 불순물 원소로 인하여 폴리 실리콘막(306a)에 주입되는 제2 불순물 원소는 그레인 바운더리에 분포되지 않고 그레인 내부에 주로 분포된다. 이에 따라, 플로팅 게이트(306)의 그레인 바운더리에는 제1 불순물 원소가 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며, 플로팅 게이트(306)의 그레인 내부에는 제2 불순물 원소가 제1 불순물 원소보다 많이 분포한다.
따라서, 플로팅 게이트(306)의 그레인 바운더리에 분포된 인(P)의 농도가 증가함으로써 사이클링 스트레스 후 프로그램/소거 문턱전압 변동 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 플로팅 게이트(306)의 그레인 내부에 분포된 인(P)의 농도가 증가함으로써 프로그램 문턱 전압 분포 특성은 향상될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 플래시 메모리 소자를 형성하기 위하여 먼저 반도체 기판(502) 상에 터널 절연막(504)을 형성한다. 터널 절연막(504)은 산화막으로 형성할 수 있다. 그리고, 터널 절연막(504) 상에 폴리 실리콘막(506a)을 형성한다. 폴 리 실리콘막(506a)은 실리콘 소스 가스를 공급하여 형성할 수 있다. 실리콘 소스 가스는 SiH4가스 또는 Si2H6 가스를 포함할 수 있다.
이후에, 폴리 실리콘막(506a)에 대해 제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스 분위기에서 열에너지를 가하여 폴리 실리콘막(506a)에 제1 불순물 원소를 주입시킨다. 이에 따라, 전술한 도 4a에 도시된 바와 같이, 열 에너지로 인하여 불순물 함유 가스로부터 분리된 제1 불순물 원소가 폴리 실리콘막(506a)으로 확산되어 폴리 실리콘막(506a)의 그레인 바운더리에 분포될 수 있다.
제1 불순물 원소는 불활성 원소, 예를 들면 질소, 아르곤, 플루오린 등을 포함할 수 있다. 제1 불순물 원소가 질소일 경우 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스, N2O 가스 및 N2 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 불순물 함유 가스는 열 에너지에 의해 질소 원소가 분해될 수 있기 때문에, 폴리 실리콘막에 형성된 그레인 바운더리에 분포되는 질소 원소를 공급할 수 있다. 한편, 결합력이 강하여 열에너지로 질소 원소를 분리하는 것이 용이하지 않은 가스, 예를 들면 N2 가스의 경우에는 플라즈마 에너지를 이용하여 질소 원소를 분리한 뒤 질소 원소를 폴리 실리콘막(506a)에 열에너지와 함께 공급하는 것이 바람직하다.
도 5b를 참조하면, 폴리 실리콘막(506a)에 제2 불순물 원소를 주입하여 플로팅 게이트(506)를 형성한다. 제2 불순물 원소는 인(P)을 포함할 수 있다. 폴리 실리콘막(506a)에 인(P)을 주입하기 위하여 폴리 실리콘막(506a)에 인(P)을 함유한 가스, 예를 들면 PH3 가스를 공급할 수 있다. 또는, 폴리 실리콘막(506a) 상에 인시튜로 인(P) 도프드 폴리 실리콘막을 형성한 뒤 폴리 실리콘막(506a)에 열 에너지를 가하여 폴리 실리콘막(506a)으로 인(P)을 확산시킬 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 그레인 바운더리에 분포하는 제1 불순물 원소로 인하여 폴리 실리콘막(506a)에 주입되는 제2 불순물 원소는 그레인 바운더리에 분포되지 않고 그레인 내부에 주로 분포된다. 이에 따라, 플로팅 게이트(506)의 그레인 바운더리에는 제1 불순물 원소가 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며, 플로팅 게이트(506)의 그레인 내부에는 제2 불순물 원소가 제1 불순물 원소보다 많이 분포한다.
따라서, 플로팅 게이트(506)의 그레인 바운더리에 분포된 인(P)의 농도가 증가함으로써 사이클링 스트레스 후 프로그램/소거 문턱전압 변동 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 동시에, 플로팅 게이트(506)의 그레인 내부에 분포된 인(P)의 농도가 증가함으로써 프로그램 문턱 전압 분포 특성은 향상될 수 있다.
도 1는 플로팅 게이트의 인 공핍률에 따른 플래시 메모리 소자의 프로그램 문턱 전압 분포를 나타낸 그래프이다.
도 2은 플로팅 게이트의 인 농도에 따른 플래시 메모리 소자의 사이클링 문턱 전압 변동을 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 제1 불순물 원소가 분포하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따라 형성된 폴리 실리콘막의 그레인 내부에 제2 불순물 원소가 분포하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비휘발성 메모리 소자 및 그의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 소자의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
302, 502 : 반도체 기판 304, 504 : 터널 절연막
306a, 506a : 폴리 실리콘막 306, 506 : 플로팅 게이트

Claims (21)

  1. 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계;
    제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스와 실리콘 소스 가스를 이용하여 그레인 바운더리에 상기 제1 불순물 원소가 분포하는 폴리 실리콘막을 상기 터널 절연막 상에 형성하는 단계; 및
    상기 폴리 실리콘막의 그레인에 제2 불순물을 분포시키는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  2. 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계;
    상기 터널 절연막 상에 폴리 실리콘막을 형성하는 단계;
    제1 불순물 원소를 포함하는 불순물 함유 가스를 이용하여 상기 폴리 실리콘막의 그레인 바운더리에 상기 제1 불순물 원소를 분포시키는 단계; 및
    상기 폴리 실리콘막의 그레인에 제2 불순물 원소를 분포시키는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 불순물 원소는 불활성 원소를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제 조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 불순물 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스 및 N2O 가스 중 어느 하나를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 N2O 가스에 포함된 상기 제1 불순물 원소는 상기 N2O 가스로부터 분리되어 상기 실리콘 소스 가스와 함께 공급되는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 불순물 함유 가스는 NH3 가스, NO 가스, 트리실리라민(trisilylamine) 가스 , N2O 가스 및 N2 가스 중 어느 하나를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 N2 가스는 플라즈마 에너지를 가하여 질소 원소를 분리시킨 뒤 상기 질소 원소를 상기 폴리 실리콘막에 공급하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 불순물은 인(P)을 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 폴리 실리콘막을 형성할 때 열에너지를 가하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 불순물 원소를 상기 그레인 바운더리에 분포시킬 때 열에너지를 가하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 소스 가스는 SiH4가스 또는 Si2H6 가스를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 그레인 바운더리에는 상기 제1 불순물 원소가 상기 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며 상기 그레인 내부에는 상기 제2 불순물 원소가 상기 제1 불순물 원소보다 많이 분포하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  14. 반도체 기판상에 터널 절연막을 형성하는 단계;
    그레인 바운더리에 불활성 원소가 분포하는 폴리 실리콘막을 상기 터널 절연 막 상에 형성하는 단계; 및
    상기 폴리 실리콘막의 그레인 내에 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 불활성 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 불순물은 인(P)을 포함하는 비휘발성 메모리 소자의 제조 방법.
  17. 반도체 기판상에 형성된 터널 절연막; 및
    그레인 바운더리에는 제1 불순물 원소가 분포되며 그레인 내부에는 제2 불순물 원소가 분포된 폴리 실리콘으로 형성되는 플로팅 게이트를 포함하는 비휘발성 메모리 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 그레인 바운더리에는 상기 제1 불순물 원소가 상기 제2 불순물 원소보다 많이 분포하며 상기 그레인 내부에는 상기 제2 불순물 원소가 상기 제1 불순물 원소보다 많이 분포하는 비휘발성 메모리 소자.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 불순물 원소는 불활성 원소를 포함하는 비휘발성 메모리 소자.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 불활성 원소는 질소, 아르곤 및 플루오린 중 어느 하나를 포함하는 비휘발성 메모리 소자.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 제2 불순물 원소는 인(P)을 포함하는 비휘발성 메모리 소자.
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