KR20030093384A - 플래시 메모리 셀의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플래시 메모리 셀의 제조방법에 관한 것으로, 플로팅 게이트용 폴리실리콘막을 우선적으로 증착한 후 트랜치를 형성함으로서 균일한 터널 산화막 구현이 용이하고, 플로팅 게이트가 필드 산화막에 중첩되지 않으면서 높이를 증가시키는 것이 가능하여 플래시 메모리 셀 크기를 감소시킬 수 있는 플래시 메모리 셀의 제조방법을 개시한다.
또한, 본 발명은 트랜치 내부의 모서리 부위의 라운딩 처리를 수소를 이용한 어닐 공정을 통해 실시함으로서 종래의 월 산화공정, 라이너 산화공정 등의 스킵이 가능하며, 이에 따라 마스크 공정 및 별도의 연마공정을 스킵하여 전체 제조 공정수를 감소시킬 수 있어 소자의 수율향상과 원가절감에 용이한 플래시 메모리 셀의 제조방법을 개시한다.
또한, 본 발명은 'I', '아령' 또는 'FIN' 구조의 플로팅 게이트를 구현함으로서 표면적 증가가 용이하여 플래시 메모리 셀의 크기를 감소시키면서 높은 커플링비를 얻을 수 있는 플래시 메모리 셀의 제조방법을 개시한다.
Description
본 발명은 플래시 메모리 셀의 제조방법에 관한 것으로, 특히 전체 제조 공정수를 감소시키고, 플래시 메모리 셀의 크기를 감소시키면서 커플링비를 증가시킬 수 있는 플래시 메모리 셀의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 소자의 고집적화에 따라 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 이용하여 플래시 메모리 셀을 구현하고 있으나, 플래시 메모리 셀의 구조가 복잡함에 따라 많은 수의 공정이 요구되고 있는 실정이다. 특히 트랜치(Trench) 모서리(Corner)의 라운딩(Rounding) 처리를 위하여 월 희생 산화공정 및 월 산화공정(Wall SACrificial oxidation and Wall oxidation)과 라이너 산화막(Liner oxide) 증착공정 및 치밀화공정이 추가로 요구되고 있다. 또한, 커플링비(Coupling ratio)를 확보하기 위한 일환으로 플로팅 게이트(Floating gate)를 필드 산화막(Field oxide) 상에 형성되게끔 하기 위한 다양한 방법의 공정이 시도되고 있다.
한편, STI 구조의 트랜치 형성시 연마공정인 CMP(Chemical Mechanical Polishing)가 도입되면서 웨이퍼 균일성(Wafer uniformity)의 불량으로 인한 수율저하의 원인이 되고 있으며, 커플링비(Coupling ratio)의 증가에도 한계에 도달하게 되었다. 또한, 플로팅 게이트를 정의(Define)하기 위해 많은 수의 마스크 공정이 추가됨에 따라 원가상승과 수율저하의 원인이 되고 있으며, 플래시 메모리 셀의핵심인 터널 산화막이 후속공정에 의한 손상으로 인해 그 특성이 매우 열악하게 되어 전체적으로 소자 특성의 저하를 야기시키고 있다.
따라서, 본 발명은 상기에서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 월 산화공정과, 라이너 산화막 증착공정 및 치밀화공정과, 스크린 산화막공정 등을 스킵(Skip)하여 전체 제조 공정수를 감소시키는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 플래시 메모리 셀의 크기를 감소시키며, 커플링비를 증가시키는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 터널 산화막의 손상을 방지하여 채널 폭(Channel width) 내에서의 균일한(Uniform) 터널 산화막을 유지하여 소자 특성을 개선시키는데 또 다른 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
102 : 반도체 기판 104 : 희생 산화막
106 : 터널 산화막 108 : 플로팅 게이트용 폴리실리콘층
108a : 도프트 비정질 실리콘막
108b : 언도프트 비정질 실리콘막
108c : 도프트 비정질 실리콘막
110 : 마스크 산화막 112 : 트랜치
114 : HDP 산화막 116 : 트랜치 절연막
118 : 플로팅 게이트 120 : 유전체막
122 : 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층
124 : 텅스텐 실리사이드층
본 발명은 반도체 기판에 대하여 이온 주입공정을 실시하여 웰 영역 및 불순물 영역을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 터널 산화막을 형성하는 단계와, 전체 구조 상부에 다층 구조의 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층과, 상기 반도체 기판의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하는 단계와, 상기 트랜치를 매립하며, 인접하게 형성된 상기 플로팅게이트용 폴리실리콘층을 독립적으로 분리시키도록 트랜치 절연막을 형성하는 단계와, 커플링비를 증가시키기 위하여 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층에 대해 선택적 식각공정을 실시하여 플로팅 게이트를 형성하는 단계와, 전체 구조 상부에 유전체막, 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 텅스텐 실리사이드층을 순차적으로 증착하는 단계와, 상기 텅스텐 실리사이드층, 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 유전체막을 식각하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 셀의 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하며, 중복되는 요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플래시 메모리 셀의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 전처리 세정공정에 의해 세정된 반도체 기판(102)을 제공한다. 전처리 세정공정은 DHF(Diluted HF; 50:1의 비율로 H20로 희석된 HF용액)로 세정한 후 SC-1(NH4OH/H2O2/H2O 용액이 소정 비율로 혼합된 용액)로 세정하거나, BOE(Buffer Oxide Etchant; 100:1 또는 300:1의 비율로 H2O로 희석된 HF와 NH4F의혼합용액[1:4 내지 1:7])로 세정한 후 SC-1로 세정한다.
이어서, 반도체 기판(102) 상에 스크린 산화막(Screen oxide)으로 활용되는 희생 산화막(SACrificial oxide)(104)을 증착한다. 희생 산화막(104)은 반도체 기판(102)의 상부 표면의 결정결함 또는 표면처리를 위하여 750 내지 800℃의 온도범위에서 건식 또는 습식산화방식을 통해 70 내지 100Å의 두께로 반도체 기판(102) 상에 증착한다.
이어서, 웰 이온 주입(Well ion implant)공정 및 문턱전압 이온 주입(VT ion implant)공정과 같은 기본적인 이온 주입공정을 실시하여 반도체 기판(102)의 일정 부위에 웰 영역 및 불순물 영역(미도시)을 형성한다.
도 1b를 참조하면, 반도체 기판(102) 상에 형성된 희생 산화막(104)(도 1a참조)을 제거하기 위하여 DHF와 SC-1을 이용한 세정공정을 반도체 기판(102)의 전면에 대해 실시한다.
이어서, 희생 산화막(104)이 제거된 반도체 기판(102) 상에 85 내지 110Å의 두께로 터널 산화막(106)을 증착한다. 터널 산화막(106)은 750 내지 800℃의 온도범위에서 습식산화방식을 실시하여 증착한 후, 반도체 기판(102)과의 계면에 결합밀도를 최소화하기 위하여 900 내지 910℃의 온도범위에서 N2가스를 이용한 어닐공정을 20 내지 30분 동안 실시하여 형성한다.
이어서, 전체 구조 상부에 다층으로 이루어진 플로팅 게이트용 폴리실리콘층(108)을 형성한다. 폴리실리콘층(108)은 최하층인 도프트(Doped) 비정질 실리콘막(108a)과, 중간층인 언도프트(Undoped) 비정질 실리콘막(108b)과, 최상층인 도프트 비정질 실리콘막(108c)을 포함한다.
도프트 비정질 실리콘막(108a)은 SiH4또는 Si2H6와 PH3가스를 이용하고, 580 내지 620℃의 온도범위와, 0.1 내지 3Torr의 낮은 압력범위의 조건을 이용한 LP-CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식으로 300 내지 600Å의 두께로 형성한다.
언도프트 비정질 실리콘막(108b)은 DHF와 SC-1을 이용한 세정공정을 실시하여 도프트 비정질 실리콘막(108a)의 상부 표면에 형성된 자연 산화막을 제거한 후, 도프트 비정질 실리콘막(108a) 상에 SiH4또는 Si2H6가스를 이용하고, 580 내지 620℃의 온도범위와, 0.1 내지 3Torr의 낮은 압력범위의 조건을 이용한 LP-CVD 방식으로 300 내지 600Å의 두께로 형성한다.
도프트 비정질 실리콘막(108c)은 DHF와 SC-1을 이용한 세정공정을 실시하여 언도프트 비정질 실리콘막(108b)의 상부 표면에 형성된 자연 산화막을 제거한 후,언도프트 비정질 실리콘막(108b) 상에 SiH4또는 Si2H6와 PH3가스를 이용하고, 580 내지 620℃의 온도범위와, 0.1 내지 3Torr의 낮은 압력범위의 조건을 이용한 LP-CVD 방식으로 300 내지 600Å의 두께로 형성한다.
이어서, 전체 구조 상부에 마스크 산화막(110)을 증착한다. 마스크 산화막(110)은 PE-CVD(Plasma Enhanced CVD) 계열의 산화막을 300 내지 1000Å의 두께로 형성한다.
도 1c를 참조하면, 전체 구조 상부에 아이솔레이션(ISOlation) 마스크(미도시)를 이용한 아이솔레이션 공정을 실시하여 반도체 기판(102)의 일부가 일정 깊이만큼 식각되도록 마스크 산화막(110), 폴리실리콘층(108) 및 터널 산화막(106)을 순차적으로 식각하여 STI 구조를 가지는 트랜치(112)를 형성한다. 이때, 트랜치(112)는 반도체 기판(102)의 내부에서 상부와 하부가 65 내지 85°정도의 경사각(θ)을 가지도록 형성된다.
도 1d를 참조하면, 트랜치(112) 내부면의 손상(Damage)을 보상하고, 상하부 모서리 부위(A)의 라운딩을 구현하기 위하여 전체 구조 상부에 대하여 수소(Hydrogen; H2) 어닐링 공정을 RTP(Rapid Thermal Process) 또는 FTP(Fast Thermal Process) 타입 장비를 이용하여 실시한다. 어닐링 공정은 600 내지 1050℃의 온도범위에서 수소의 흐름비(Flow rate)를 100 내지 2000sccm 정도로 하여 10분 동안 실시한다.
도 1e를 참조하면, 전체 구조 상부에 대하여 트랜치(112) 내부에 보이드(Void)가 발생하지 않도록 갭 필링(Gap filling) 공정을 실시하여 트랜치 절연막용 HDP(High Density Plasam) 산화막(114)을 4000 내지 10000Å의 두께로 증착한다.
도 1f를 참조하면, 플로팅 게이트(118)(도 1g참조)들 간의 스페이싱을 확보하기 위하여 폴리실리콘층(108)의 최하층인 도프트 비정질 실리콘막(108a)의 일부의 측벽이 노출되도록 HDP 산화막(114)에 대하여 에치백(Etch back) 공정을 실시하여 트랜치 절연막(116)을 형성한다.
도 1g를 참조하면, 폴리실리콘층(108)의 중간층인 언도프트 비정실 실리콘막(108b)에 대하여 선택적 식각공정을 실시하여 폴리실리콘층(108)의 도프트 비정질 실리콘막들(108a 및 108c)에 비해 언도프트 비정실 실리콘막(108b)이 과식각되어(B 부위) 'I' 구조, 아령 구조 또는 'FIN' 구조의 요철형태를 가지는 플로팅 게이트(118)을 형성한다. 이에 따라, 플로팅 게이트(118)의 표면적을 증가시키는 것이 가능하다.
도 1h를 참조하면, 플로팅 게이트(118)에 대하여 HF 또는 BOE를 이용한 전처리 세정공정을 실시하여 플로팅 게이트(118)의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거한다.
이어서, 전체 구조 상부에 ONO(Oxide/Nitride/Oxide)(예컨대, SiO2/Si3N4/SiO2) 또는 ONON(예컨대, SiO2/Si3N4/SiO2/Si3N4) 구조의 유전체막(120)을 형성한다.
일례로, 유전체막(120)의 ONO 구조에서 최하층 및 최상층 산화막은 부분적인 우수한 내압과 TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdown) 특성이 우수한 DCS(SiH2Cl2)와 N2O 가스를 소오스(Source) 가스로 이용한 HTO(Hot Temperature Oxide) 증착공정을 통해 각각 35 내지 60Å의 두께로 형성한다. 이때, HTO의 증착공정은 600 내지 700℃의 온도분위기의 챔버 내로 웨이퍼(즉, 플로팅 게이트 형성단계까지 완료한 상태)를 로딩한 후, 0.1 내지 3Torr 이하의 낮은 압력과, 810 내지 850℃의 온도범위에서 LP-CVD 방식으로 실시한다. 유전체막(120)의 ONO 구조에서 중간층 질화막은 반응가스로서 NH3와 DCS(SiH2Cl2) 가스를 이용하고, 1 내지 3Torr이하의 낮은 압력과, 650 내지 800℃의 온도범위에서 LP-CVD 방식을 통해 50 내지 65Å의 두께로 형성한다.
이어서, 유전체막(120)의 질(Quality)을 향상시키고, 유전체막(120)을 이루는 각 층(ONO)의 인터페이스를 강화하기 위하여 습식산화방식으로 750 내지 800℃의 온도범위에서 스팀 어닐(Steam anneal) 공정을 진행한다. 이때, 스팀 어닐 공정은 베어 실리콘 웨이퍼(Bare Si w/f) 즉, 모니터링 웨이퍼(Monitoring w/f) 기준으로 150 내지 300Å의 두께로 산화되도록 실시한다.
한편, 유전체막(120)의 ONO 구조를 이루는 각 층공정과 스팀 어닐 공정시, 소자 특성에 부합되는 두께로 증착을 하되, 각 공정간 지연시간이 수시간 이내의 시간 지연없이(No time delay) 공정을 진행하여 자연 산화막 도는 불순물의 오염을 방지하도록 실시한다.
이어서, 전체 구조 상부에 도프트 비정질 실리콘막과 언도프트 비정질 실리콘막의 이층 구조를 가지는 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층(122)을 증착한다. 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층(122)은 도프트 비정질 실리콘막과 언도프트 비정질 실리콘막의 두께비가 1:2 내지 6:1의 비율로 하되, 플로팅 게이트(118)의 스페이싱이 충분히 매립되도록 전체 두께 500 내지 1000Å의 두께로 증착한다. 이로써, 후속 텅스텐 실리사이드층(124) 증착공정시에 심(Seam) 형성이 억제되어 워드라인저항(Rs)을 감소시킨다.
한편, 폴리실리콘막은 510 내지 550℃의 온도범위에서 0.1 내지 3Torr의 이하의 낮은 압력조건으로 증착하되, 도프트 비정질 실리콘막은 SiH4또는 Si2H6와 같은 실리콘 소오스 가스와 PH3가스를 이용하여 증착한 후, PH3가스를 차단한 상태에서 연속적으로 언도프트 비정질 실리콘막을 증착하여 형성한다.
이어서, 전체 구조 상부에 텅스텐 실리사이드층(124)을 형성한다. 텅스텐 실리사이드층(124)는 낮은 플루오린(Fluorine; F) 콘텐트(Content)와, 낮은 포스트 어닐드 스트레스(Post annealed stress)와, 좋은 접착 강도를 갖는 MS(SiH4) 또는 DCS(SiH2Cl2)와 WF6의 반응을 이용하여 300 내지 500℃의 온도범위에서 적절한 스텝 커버리지(Step coverage)를 구현하며, 저항(Rs)을 최소화시킬 수 있도록 화학적양론비를 2.0 내지 2.8로 하여 성장시켜 형성한다.
이어서, 전체 구조 상부에 SiOxNy또는 Si3N4을 이용하여 반사 방지막(미도시)을 증착한 후, 미도시된 게이트 마스크 및 식각공정과, 미도시된 자기정렬 마스크(Self aligned mask) 및 식각공정을 순차적으로 실시하여 플래시 메모리 셀을 형성한다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 아이솔레이션(ISO) 공정을 이용하여 STI 구조의 트랜치를 형성하는 공정에 있어서, 플로팅 게이트용 폴리실리콘막을 우선적으로 증착한 후 트랜치를 형성함으로써 균일한 터널 산화막 구현이 용이하고, 플로팅 게이트가 트랜치 절연막(즉, 필드 산화막)에 중첩되지 않으면서 높이를 증가시키는 것이 가능하여 플래시 메모리 셀 크기를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 소자의 집적화에 유리하다.
또한, 본 발명은 트랜치 내부의 모서리 부위의 라운딩 처리를 수소를 이용한 어닐 공정을 통해 실시함으로서 종래의 월 산화공정, 라이너 산화공정 등의 스킵이 가능하다. 이에 따라 마스크 공정 및 별도의 연마공정을 스킵하여 전체 제조 공정수를 감소시킬 수 있어 소자의 수율향상과 원가절감에 용이하다.
또한, 본 발명은 'I', '아령' 또는 'FIN' 구조의 플로팅 게이트를 구현함으로서 표면적 증가가 용이하여 플래시 메모리 셀의 크기를 감소시키면서 높은 커플링비를 얻을 수 있다.
Claims (16)
- (a) 반도체 기판에 대하여 이온 주입공정을 실시하여 웰 영역 및 불순물 영역을 형성하는 단계;(b) 상기 반도체 기판 상에 터널 산화막을 형성하는 단계;(c) 전체 구조 상부에 다층 구조의 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 형성하는 단계;(d) 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층과, 상기 반도체 기판의 일부를 식각하여 트랜치를 형성하는 단계;(e) 상기 트랜치를 매립하며, 인접하게 형성된 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층을 독립적으로 분리시키도록 트랜치 절연막을 형성하는 단계;(f) 커플링비를 증가시키기 위하여 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층에 대해 선택적 식각공정을 실시하여 플로팅 게이트를 형성하는 단계;(g) 전체 구조 상부에 유전체막, 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 텅스텐 실리사이드층을 순차적으로 증착하는 단계; 및(h) 상기 텅스텐 실리사이드층, 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층 및 유전체막을 식각하여 컨트롤 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층은, 최하층의 도프트비정질 실리콘막, 중간층의 언도프트 비정질 실리콘막 및 최상층의 도프트 비정질 실리콘막을 포함한 3층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 최하층 및 최상층의 도프트 비정질 실리콘막은, SiH4또는 Si2H6와 PH3가스를 이용하고, 580 내지 620℃의 온도범위와, 0.1 내지 3Torr의 낮은 압력범위의 조건을 이용한 LP-CVD 방식으로 300 내지 600Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 중간층인 언도프트 비정질 실리콘막은, SiH4또는 Si2H6가스를 이용하고, 580 내지 620℃의 온도범위와, 0.1 내지 3Torr의 낮은 압력범위의 조건을 이용한 LP-CVD 방식으로 300 내지 600Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (c)단계와 상기 (d)단계 사이에, 전체 구조 상부에 PE-CVD 계열의 산화막을 300 내지 1000Å의 두께로 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 (d)단계와 상기 (e)단계 사이에, 상기 트랜치의 내부면의 라운딩처리를 위하여, 수소 가스를 이용한 어닐공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 어닐공정은, RTP 또는 FTP 타입 장비를 이용하여 실시하되, 600 내지 1050℃의 온도범위에서 수소의 흐름비를 100 내지 2000sccm 정도로 하여 10분 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 선택적 식각공정은, 상기 플로팅 게이트용 폴리실리콘층의 중간층인 언도프트 비정질 실리콘막이 최하층 및 최상층인 도프트 비정질 실리콘막보다 과식각되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플로팅 게이트는, 'I', '아령' 또는 'FIN' 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유전체막은, 최하층의 산화막, 중간층의 질화막 및 최상층의 산화막을 포함하는 3층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 최하층 및 최상층의 산화막은, 부분적인 우수한 내압과 TDDB 특성이 우수한 DCS(SiH2Cl2)와 N2O 가스를 소오스 가스로 이용한 HTO 증착공정을 통해 각각 35 내지 60Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 HTO의 증착공정은, 600 내지 700℃의 온도분위기의 챔버 내로 웨이퍼를 로딩한 후, 0.1 내지 3Torr 이하의 낮은 압력과, 810 내지 850℃의 온도범위에서 LP-CVD 방식으로 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 중간층의 질화막은, 반응가스로서 NH3와 DCS(SiH2Cl2) 가스를 이용하고, 1 내지 3Torr이하의 낮은 압력과, 650 내지 800℃의 온도범위에서 LP-CVD 방식을 통해 50 내지 650Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 유전체막은, 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층을 증착하기전, 질을 향상시키고 각 층들 간의 인터페이스를 강화하기 위하여 습식산화방식으로 750 내지 800℃의 온도범위에서 스팀 어닐 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 14 항에 있어서, 상기 스팀 어닐 공정은 베어 실리콘 웨이퍼 기준으로 150 내지 300Å의 두께로 산화되도록 실시하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤 게이트용 폴리실리콘층은, 도프트 비정질 실리콘막과 언도프트 비정질 실리콘막의 이층 구조로 형성하되, 상기 도프트 비정질 실리콘막과 상기 언도프트 비정질 실리콘막의 두께비가 1:2 내지 6:1의 비율로 상기 플로팅 게이트의 스페이싱이 충분히 매립되도록 전체 두께 500 내지 1000Å의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 셀의 제조방법.
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| KR100843055B1 (ko) * | 2006-08-17 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래쉬 메모리 소자 및 그의 제조방법 |
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| KR100339890B1 (ko) * | 2000-08-02 | 2002-06-10 | 윤종용 | 자기정렬된 셸로우 트렌치 소자분리 방법 및 이를 이용한불휘발성 메모리 장치의 제조방법 |
-
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100559995B1 (ko) * | 2003-07-31 | 2006-03-13 | 동부아남반도체 주식회사 | 플래쉬메모리 소자의 플로팅게이트 제조방법 |
| KR100843055B1 (ko) * | 2006-08-17 | 2008-07-01 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래쉬 메모리 소자 및 그의 제조방법 |
| US7868373B2 (en) | 2006-08-17 | 2011-01-11 | Hynix Semiconductor Inc. | Flash memory device and a method of fabricating the same |
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