KR20140017219A - Method of manufacturing non-volatile memory device - Google Patents
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Abstract
본 기술은 게이트 라인들 사이의 공간에 형성된 식각 정지막 및 절연막을 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 기판 상에 제1 게이트 라인들 및, 상기 제1 게이트 라인들보다 넓은 간격으로 이격된 제2 게이트 라인들을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 라인들이 형성된 결과물 전면에 제1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 절연막의 전면에 식각 정지막을 형성하는 단계; 상기 식각 정지막의 전면에 상기 제2 게이트 라인들 사이를 채우는 제2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계; 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 상기 제2 게이트 라인들 사이에 상기 제1 및 제2 절연막보다 돌출되게 잔류된 상기 식각 정지막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of improving the reliability of a nonvolatile memory device including an etch stop layer and an insulating layer formed in a space between the gate lines. Forming second gate lines spaced at a wider interval than the first gate lines; Forming a first insulating film on an entire surface of the resultant product on which the first and second gate lines are formed; Forming an etch stop layer on the entire surface of the first insulating layer; Forming a second insulating layer on the entire surface of the etch stop layer to fill the gaps between the second gate lines; Etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines; And selectively etching the etch stop layer remaining to protrude from the first and second insulating layers between the second gate lines in the etching of the first insulating layer.
Description
본 발명은 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 게이트 라인들 사이의 공간에 형성된 식각 정지막 및 절연막을 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a nonvolatile memory device, and more particularly, to a method of manufacturing a nonvolatile memory device including an etch stop layer and an insulating layer formed in a space between gate lines.
불휘발성 메모리 소자 중 낸드 플래시 메모리 소자는 고집적화에 유리한 구조의 메모리 스트링을 포함한다. 낸드 플래시 메모리 소자의 메모리 스트링은 소스 셀렉트 트랜지스터와 드레인 셀렉트 트랜지스터 사이에 직렬로 연결된 메모리 셀들을 포함한다. 메모리 스트링은 셀 어레이 영역 내에서 다수 행 및 다수 열을 포함하는 매트릭스 형태로 배열된다. 행 방향 또는 열 방향에서 이웃한 메모리 스트링들은 서로 대칭되게 형성된다. 이에 따라, 서로 이웃한 메모리 스트링들의 소스 셀렉트 트랜지스터들끼리 이웃하게 배치되며, 서로 이웃한 메모리 스트링들의 드레인 셀렉트 트랜지스터들끼리 이웃하게 배치된다.Among the nonvolatile memory devices, NAND flash memory devices include memory strings having an advantageous structure for high integration. The memory string of a NAND flash memory device includes memory cells connected in series between a source select transistor and a drain select transistor. The memory strings are arranged in a matrix form including a plurality of rows and a plurality of columns in the cell array region. Adjacent memory strings in the row direction or the column direction are formed symmetrically with each other. Accordingly, source select transistors of neighboring memory strings are disposed adjacent to each other, and drain select transistors of neighboring memory strings are disposed adjacent to each other.
집적도를 높이기 위하여 메모리 스트링에 연결된 게이트 라인들의 폭 및 간격이 좁아지고 있다. 특히, 드레인 셀렉트 트랜지스터들에 접속된 드레인 셀렉트 라인들 사이의 간격 및 소스 셀렉트 트랜지스터들에 접속된 소스 셀렉트 라인들 사이의 간격이 좁아짐에 따라, 드레인 셀렉트 라인들 사이의 공간과, 소스 셀렉트 라인들 사이의 공간에 콘택 플러그를 형성하기가 어려워지고 있다. 콘택 플러그들의 정렬 마진 확보를 위해 식각 정지막을 도입하는 기술이 제안되었다. 이러한 식각 정지막의 도입으로 인해 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 저하시키는 다양한 문제점이 제기되고 있다.
In order to increase the degree of integration, the gate lines connected to the memory strings have narrowed in width and spacing. In particular, as the spacing between the drain select lines connected to the drain select transistors and the spacing between the source select lines connected to the source select transistors become smaller, the space between the drain select lines and between the source select lines It is becoming difficult to form a contact plug in the space of the. In order to secure alignment margins of contact plugs, a technique of introducing an etch stop layer has been proposed. Due to the introduction of the etch stop layer, various problems have been raised to reduce the reliability of the nonvolatile memory device.
본 발명의 실시 예는 게이트 라인들 사이의 공간에 형성된 식각 정지막 및 절연막을 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 제공한다.
An embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a nonvolatile memory device capable of improving the reliability of a nonvolatile memory device including an etch stop layer and an insulating layer formed in a space between gate lines.
본 발명의 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법은 기판 상에 제1 게이트 라인들 및, 상기 제1 게이트 라인들보다 넓은 간격으로 이격된 제2 게이트 라인들을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 라인들이 형성된 결과물 전면에 제1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 절연막의 전면에 식각 정지막을 형성하는 단계; 상기 식각 정지막의 전면에 상기 제2 게이트 라인들 사이를 채우는 제2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계; 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 상기 제2 게이트 라인들 사이에 상기 제1 및 제2 절연막보다 돌출되게 잔류된 상기 식각 정지막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the present invention may include forming first gate lines and second gate lines spaced at a wider interval than the first gate lines on a substrate; Forming a first insulating film on an entire surface of the resultant product on which the first and second gate lines are formed; Forming an etch stop layer on the entire surface of the first insulating layer; Forming a second insulating layer on the entire surface of the etch stop layer to fill the gaps between the second gate lines; Etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines; And selectively etching the etch stop layer that protrudes from the first and second insulating layers between the second gate lines in the etching of the first insulating layer.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법은 기판 상에 제1 게이트 라인들 및, 상기 제1 게이트 라인들보다 넓은 간격으로 이격된 제2 게이트 라인들을 형성하는 단계; 상기 제1 게이트 라인들 사이에 제1 에어-갭이 형성되도록 상기 제1 및 제2 게이트 라인들이 형성된 결과물 전면에 제1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 절연막의 전면에 식각 정지막을 형성하는 단계; 상기 식각 정지막의 전면에 상기 제2 게이트 라인들 사이를 채우는 제2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계; 상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 개구된 상기 제1 에어-갭 내에 제2 에어-갭이 형성되도록 상기 제1 에어-갭이 개구된 결과물 전면에 제3 절연막을 형성하는 단계; 상기 제2 게이트 라인들 사이의 상기 식각 정지막, 상기 제1 및 제2 절연막이 노출되도록 상기 제2 게이트 라인들 사이의 상기 제3 절연막을 식각하는 단계; 및 상기 식각 정지막과 상기 제2 게이트 라인들 사이의 공간을 갭-필 절연막으로 채우는 단계를 포함할 수 있다.
In another embodiment, a method of manufacturing a nonvolatile memory device may include forming first gate lines on a substrate and second gate lines spaced at a wider interval than the first gate lines; Forming a first insulating film on an entire surface of the resultant product in which the first and second gate lines are formed such that a first air gap is formed between the first gate lines; Forming an etch stop layer on the entire surface of the first insulating layer; Forming a second insulating layer on the entire surface of the etch stop layer to fill the gaps between the second gate lines; Etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines; Forming a third insulating film on the entire surface of the resultant opening of the first air-gap such that a second air-gap is formed in the first air-gap opened in the etching of the first insulating film; Etching the third insulating layer between the second gate lines to expose the etch stop layer and the first and second insulating layers between the second gate lines; And filling a space between the etch stop layer and the second gate lines with a gap-fill insulating layer.
본 기술은 게이트 라인과 식각 정지막 사이에 보이드가 형성되지 않도록 하여 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.
The present technology can improve the reliability of the nonvolatile memory device by preventing voids from being formed between the gate line and the etch stop layer.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 구성도이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with a first embodiment of the present invention.
2A through 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a memory system according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram illustrating a computing system according to an embodiment of the present invention.
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, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with a first embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 최상부층이 실리콘막(109)으로 이루어진 제1 및 제2 게이트 라인들(WL0~WLn, DSL, SSL)이 반도체 기판(101) 상에 형성된다. 제1 게이트 라인들(WL0~WLn)은 제1 간격으로 이격되어 형성되며, 제2 게이트 라인들(DSL 또는 SSL)은 제1 간격보다 넓은 제2 간격으로 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 1A, first and second gate lines WL0 to WLn, DSL, and SSL formed of a top layer of a
NAND 플래시 메모리 소자의 경우, 제1 게이트 라인들(WL0~WLn)은 워드 라인들일 수 있으며, 제2 게이트 라인들(DSL 또는 SSL)은 드레인 셀렉트 라인들(DSL) 또는 소스 셀렉트 라인들(SSL)일 수 있다.In the case of a NAND flash memory device, the first gate lines WL0 to WLn may be word lines, and the second gate lines DSL or SSL may be drain select lines DSL or source select lines SSL. Can be.
제1 및 제2 게이트 라인들(WL0~WLn, DSL, SSL)을 형성하기 위해 다음의 공정들이 진행될 수 있다.The following processes may be performed to form the first and second gate lines WL0 to WLn, DSL, and SSL.
먼저, 소자 분리 영역 및 활성 영역을 포함하는 반도체 기판(101) 상부에 게이트 적층구조를 형성한다. 게이트 적층구조는 순차로 적층된 터널 절연막(103), 제1 실리콘막(105), 유전체막(107), 및 제2 실리콘막(109)을 포함한다. First, a gate stacked structure is formed on the
상술한 게이트 적층 구조를 형성하기 위해 먼저, 반도체 기판(101)의 전면 상에 터널 절연막(103) 및 제1 실리콘막(105)을 형성한다. 터널 절연막(103)은 실리콘 산화막으로 형성될 수 있으며, 제1 실리콘막(105)은 언도프트 폴리 실리콘막 또는 도프트 폴리 실리콘막의 단일막으로 형성하거나, 언도프트 폴리 실리콘막 및 도프트 폴리 실리콘막을 적층하여 형성할 수 있다. 도프트 폴리 실리콘층에는 3가 불순물이나 5가 불순물이 첨가될 수 있다. 이어서, 소자 분리 영역을 정의하는 소자 분리 마스크(미도시)를 식각 베리어로 제1 실리콘막(105)을 식각한다. 이로써, 제1 실리콘막(105)이 평행한 다수의 실리콘 라인들로 패터닝된다. 계속해서, 터널 절연막(103) 및 반도체 기판(101)을 식각하여 평행한 라인 형태의 트렌치들(미도시)을 소자 분리 영역에 형성한다. 이 후, 트렌치들이 채워지도록 절연막(미도시)이 형성되고, 절연막이 트렌치들 내부 및 트렌치들 상에만 잔류되도록 소자 분리 마스크 상부의 절연막이 제거된다. 이로써, 소자 분리막(미도시)이 형성된다.In order to form the gate stack structure described above, first, the
소자 분리 마스크 제거 후, 소자 분리막 및 실리콘 라인들로 패터닝된 제1 실리콘막(105)이 형성된 결과물 전면에 유전체막(107)이 형성된다. 유전체막(107)은 산화막/질화막/산화막의 적층 구조로 형성되며, 산화막이나 질화막이 이들보다 높은 유전상수값을 갖는 절연막으로 대체될 수 있다. 드레인 셀렉트 라인 및 소스 셀렉트 라인(DSL, SSL)이 형성될 영역에서 유전체막(107)의 일부가 식각된다. 이로 인해, 드레인 셀렉트 라인 및 소스 셀렉트 라인들(DSL, SSL)이 형성될 영역에서 제1 실리콘막(105)의 일부가 노출된다.After removing the device isolation mask, the
유전체막(107) 상부에 제2 실리콘막(109)을 형성한다. 제2 실리콘막(109)은 언도프트 폴리 실리콘막 또는 도프트 폴리 실리콘막의 단일막으로 형성하거나, 언도프트 폴리 실리콘막 및 도프트 폴리 실리콘막을 적층하여 형성할 수 있다. 도프트 폴리 실리콘층에는 3가 불순물이나 5가 불순물이 첨가될 수 있다. 이로써 게이트 적층구조가 형성된다. 한편, 유전체막(107)의 일부가 식각된 상태에서 제2 실리콘막(109)이 형성되기 때문에, 드레인 셀렉트 라인 및 소스 셀렉트 라인들(DSL, SSL)이 형성될 영역에서 제1 실리콘막(105)과 제2 실리콘막(109)은 유전체막(107)의 식각된 부분을 통해서 서로 연결된다.A
상술한 게이트 적층구조 상부에 제1 및 제2 게이트 라인들(WL0~WLn, DSL, SSL)이 형성될 영역을 정의하는 게이트 마스크(111)를 형성한다. 게이트 마스크(111)는 실리콘 라인들과 교차하는 방향으로 패터닝된 것일 수 있다. 이어서 게이트 마스크(111)를 식각 베리어로 제2 실리콘막(109)을 식각하여 다수의 컨트롤 게이트들을 형성한다. 계속해서, 게이트 마스크(111)를 식각 베리어로 유전체막(107) 및 제1 실리콘막(105)을 식각하여 컨트롤 게이트와 활성 영역의 교차부에 플로팅 게이트를 형성한다.A
제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL) 사이의 반도체 기판(101)에는 불순물 주입 공정에 의해 접합 영역(113)이 형성된다.The
도 1b를 참조하면, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)이 형성된 결과물의 전면 상에 제1 절연막(115)을 형성한 후, 전면 식각(blanket etch) 공정으로 제1 절연막(115)을 식각하여 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역(113)을 노출시킨다.Referring to FIG. 1B, the first
제1 절연막(115)을 형성하는 과정에서 제1 및 제2 게이트 라인들(DSL, SSL, WL0~WLn)의 상부 모서리에 오버행(overhang)이 형성된다. 이 때, 상대적으로 좁은 간격으로 형성된 제1 게이트 라인들(WL0 또는 WLn) 사이는 제1 절연막(115)으로 완전히 채워지지 않고 제1 에어-갭(117)이 형성된다. 제2 게이트 라인들(DSL, SSL)은 상대적으로 넓은 간격으로 형성되기 때문에 제2 게이트 라인들(DSL, SSL)이 형성된 영역에서 제1 절연막(115)은 제2 게이트 라인들(DSL, SSL)에 의한 단차를 따라 형성되어 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간 중앙부가 개구된다. 제1 절연막(115)은 산화막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연막(115)은 제1 에어-갭(117)이 형성될 수 있도록 DS-HTO(DiSilane - High Temperature Oxide), 또는 PE-CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition)법을 이용하여 형성된 USG(Undoped Silicate Glass) 산화막으로 형성될 수 있다.In the process of forming the first
제1 절연막(115)의 전면 식각 공정은 제1 절연막(115)이 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 측벽 상에 잔류될 수 있도록 실시되며, 제1 에어-갭(117)이 개구되지 않도록 실시될 수 있다. 제1 절연막(115)의 식각 공정 후, 잔류된 제1 절연막(115)을 불순물 주입 베리어로 하여 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역(113) 내에 접합 영역(113)보다 높은 농도의 불순물을 더 주입할 수 있다. 이로써, 서로 이웃한 제2 게이트 라인들(DSL, SSL)의 측벽 상에 잔류된 제1 절연막 (115) 하부의 접합 영역(113)이 제1 절연막(115)에 의해 차단되지 않은 접합 영역(113)에 비해 낮은 농도를 가진다. 이에 따라, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역이 LDD(lightly doped drain) 구조로 형성된다.The entire surface etching process of the first insulating
이어서, 제1 절연막(115)의 전면 상에 제1 식각 정지막(119)을 형성한다. 이 후, 제1 식각 정지막(119)의 전면 상에 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간을 채울 만큼 충분한 두께의 제2 절연막(121)을 형성한다.Subsequently, a first
상기에서, 제1 식각 정지막(119)은 제1 및 제2 절연막(115, 121)에 대한 식각 선택비를 가진 물질로 형성한다. 예를 들어, 제1 식각 정지막(119)은 질화막으로 형성될 수 있다. 제2 절연막(121)은 산화막으로 형성될 수 있다.In the above, the first
도 1c를 참조하면, 제1 식각 정지막(119)이 노출되도록 제2 절연막(121)을 식각한다. 제2 절연막(121)은 화학 기계적 연마(chemical mechanical polishing: CMP) 방식으로 식각될 수 있다. 제2 절연막(121)의 식각 공정은 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)과, 제1 에어-갭(117)에 손상을 주지 않을 정도로 제1 식각 정지막(119) 상에서 정지된다.Referring to FIG. 1C, the second insulating
제2 절연막(121)의 식각 공정 후, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 상면 전체가 노출될 수 있도록 제2 절연막(121), 제1 식각 정지막(119), 제1 절연막(115), 및 게이트 마스크(111)를 식각한다. 이 때, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 측면 일부가 노출될 수 있으나, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 측면은 타겟으로 하는 두께보다 얇게 개구된다. 이는 제1 에어-갭(117) 저면에 형성된 제1 절연막(115)이 제거되어 반도체 기판(101)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.After the etching process of the second insulating
이어서, 산화막인 제1 및 제2 절연막(115, 121)과 반응하여 승화가 가능한 반응 생성물을 생성하는 식각제로 제1 및 제2 절연막(115, 121)의 일부를 제거하여 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 측면을 타겟으로 하는 두께만큼 개구시킨다. 이러한 제1 및 제2 절연막(115, 121)의 식각 공정을 통해, 제1 및 제2 절연막(115, 121)의 식각 정도를 조절하여 제1 및 제2 절연막(115, 121)의 과도 식각을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제1 절연막(115)을 식각하는 과정에서 제1 에어-갭(117)이 개구되더라도, 제1 에어-갭(117) 저면에 형성된 제1 절연막(115)이 제거되어 반도체 기판(101)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간에 형성된 제1 식각 정지막(119)은 제1 및 제2 절연막(115, 121)의 식각 공정에서 제1 및 제2 절연막(115, 121)보다 돌출되게 잔류한다. 이에 따라, 잔류된 제1 식각 정지막(119)과 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽 사이에 좁은 틈(X)이 형성될 수 있다.Subsequently, a portion of the first and second insulating
도 1d를 참조하면, 실리사이드 공정을 실시하여 제2 실리콘막(109)의 노출된 부분을 금속 실리사이드막(129)으로 형성한다. 구체적으로 예를 들어 설명하면, 제2 실리콘막(109)의 노출된 부분이 감싸지도록 제2 실리콘막(109)의 상면 및 측면 일부가 노출된 결과물 전면 상에 금속막(미도시)을 형성한다. 예를 들어, 금속막은 코발트, 텅스텐 또는 니켈로 형성될 수 있다. 이어서, 제1 열처리 공정을 실시하면, 금속막과 접촉하는 제2 실리콘막(109)의 실리콘과 금속막의 금속이 반응하여 금속 실리사이드막(129)이 형성된다. 금속막이 텅스텐으로 형성된 경우 텅스텐 실리사이드막이 형성되고, 금속막이 코발트로 형성된 경우 코발트 실리사이드막이 형성되고, 금속막이 니켈인 경우 니켈 실리사이드막이 형성된다. 계속해서, 제2 실리콘막(109)과 반응하지 않고 잔류하는 금속막을 제거한다.Referring to FIG. 1D, an exposed portion of the
실리사이드 공정은 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 제2 실리콘막(109) 일부만이 노출된 상태에서 실시되기 때문에 금속 실리사이드막(129)은 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 상부에 자동 정렬되어 형성된다.Since the silicide process is performed in a state where only a part of the
본 발명의 제1 실시 예에 따른 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)은 그 폭이 좁게 형성되더라도 저항이 낮은 금속 실리사이드막(129)을 포함하므로 그 저항이 낮게 형성될 수 있다.The first and second gate lines SSL, WL0 to WLn, and DSL according to the first embodiment of the present invention have a low resistance because they include a
도 1e를 참조하면, 금속 실리사이드막(129)이 형성된 결과물 상에 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간을 개구시키며, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 중 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 소스 셀렉트 라인(SSL) 사이의 공간을 차단하는 셀/페리 마스크(131)를 형성한다. 셀/페리 마스크(131)는 도면에 도시하지 않은 주변 영역에도 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1E, a space between the second gate lines DSL and SSL is opened on a resultant product on which the
이전 공정에서 제1 및 제2 절연막(115, 121)보다 돌출되게 잔류된 제1 식각 정지막(119)을 상술한 셀/페리 마스크(131)를 식각 베리어로 선택적으로 식각한다. 이에 따라, 이전 공정에서 발생한 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(119) 사이의 좁은 틈(X)이 제거된다. 제1 식각 정지막(119)을 선택적으로 식각하는 공정은 제1 및 제2 절연막(115, 121)에 대한 식각 선택비를 가진 식각제를 이용하여 실시된다. 예를 들어, 제1 식각 정지막(119)을 선택적으로 식각하는 공정은 제1 및 제2 절연막(115, 121)에 비해 질화막을 더 빠르게 식각하는 인산을 이용하여 실시될 수 있다.In the previous process, the cell /
도 1f를 참조하면, 셀/페리 마스크(131)를 제거하여 제1 에어-갭(117) 및 금속 실리사이드막(129)을 개구시킨다. 이 후, 제1 에어-갭(117) 및 금속 실리사이드막(129)이 개구되고, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(119) 사이의 좁은 틈(X)이 제거된 결과물 상에 제3 절연막(133)을 형성한다. 제3 절연막(133)은 스텝 커버리지 특성이 나쁜 산화막을 이용하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 제3 절연막(133)을 형성하는 동안 오버행이 형성되어 제1 에어-갭(117)내에 제2 에어-갭(135)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 절연막(133)은 제2 에어-갭(135)이 형성될 수 있도록 DS-HTO(DiSilane - High Temperature Oxide), 또는 PE-CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition)법을 이용하여 형성된 USG(Undoped Silicate Glass) 산화막으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1F, the cell /
본 발명의 제1 실시 예에서와 다르게 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(119) 사이의 좁은 틈(X)이 잔류하는 상태에서 스텝 커버리지 특성이 나쁜 제3 절연막(133)을 형성하는 경우, 좁은 틈(X) 내 보이드가 형성될 수 있다. 이러한 보이드는 후속 콘택 플러그(141) 형성 과정에서 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 연장 방향을 따라 이웃하게 배열된 콘택 플러그들(141) 간 브릿지(bridge)를 유발하여 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 또한, 보이드는 후속 콘택 플러그(141) 형성 과정에서 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)과 콘택 플러그(141)간 브릿지를 유발하여 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 본 발명의 제1 실시 예에서는 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(119) 사이의 좁은 틈(X)을 제거한 후 스텝 커버리지 특성이 나쁜 제3 절연막(133)을 형성하므로 보이드 형성을 방지할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제1 실시 예에서는 스텝 커버리지 특성이 나쁜 제3 절연막(133)을 형성하면서 보이드가 형성되는 것을 방지함과 동시에 제1 게이트 라인들(WL0~WLn) 사이에 제2 에어-갭(135)을 형성할 수 있다. 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제2 에어-갭(135)은 제1 게이트 라인들(WL0~WLn)간 캐패시턴스를 줄여 제1 게이트 라인들(WL0~WLn)간 간섭 현상을 줄일 수 있다.Unlike the first embodiment of the present invention, the step coverage characteristic is poor in a state where a narrow gap X between the sidewall of each of the second gate lines DSL and SSL and the first
이어서, 제3 절연막(133)의 전면 상에 제2 식각 정지막(137) 및 제4 절연막(139)을 순차적으로 적층한다. 이 후, 서로 이웃한 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역(113)이 노출되도록 제4 절연막(139), 제2 식각 정지막(137), 제3 절연막(133), 제2 절연막(121), 및 제1 식각 정지막(119)을 식각하여 콘택홀을 형성한다. 이어서, 콘택홀 내부를 도전성 물질로 채워서 콘택 플러그(141)를 형성한다.
Subsequently, the second
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 불휘발성 메모리 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2A through 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a nonvolatile memory device in accordance with a second embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 도 1a에서 상술한 바와 동일하게 반도체 기판(201) 상에 터널 절연막(203), 제1 실리콘막(205), 유전체막(207), 및 제2 실리콘막(209)을 포함하여 최상층이 제2 실리콘막(209)으로 형성된 제1 및 제2 게이트 라인들(WL0~WLn, DSL, SSL)을 형성한다. 이 후, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL) 사이의 반도체 기판(201) 표면에 불순물을 주입하여 접합 영역(213)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, the
이어서, 도 1b에서 상술한 바와 동일하게 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)이 형성된 결과물 상에 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역(213)을 노출시키며, 제1 게이트 라인들(WL0 또는 WLn) 사이에 제1 에어-갭(217)을 형성하는 제1 절연막(215)을 형성한다. 이 후, 도 1b에서 상술한 바와 동일하게 제1 절연막(215)의 전면 상에 제1 식각 정지막(219) 및 제2 절연막(221)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the
그리고 나서, 도 1c에서 상술한 바와 동일한 제1 식각 정지막(219)과 제1 및 제2 절연막(215, 221)의 식각 공정들을 실시하여 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 상면 전면과, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 측면을 타겟으로 하는 두께만큼 개구시킨다. 상술한 제1 및 제2 절연막(215, 221)의 식각 공정에서 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간에 형성된 제1 식각 정지막(219)은 제1 및 제2 절연막(215, 221)의 식각 공정에서 제1 및 제2 절연막(215, 221)보다 돌출되게 잔류할 수 있다. 이에 따라, 잔류된 제1 식각 정지막(219)과 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽 사이에 좁은 틈(X)이 형성될 수 있다. 그리고 제1 절연막(215)을 식각하는 공정에서 제1 에어-갭(217)이 개구될 수 있다.Subsequently, etching processes of the first
이 후, 제1 및 제2 게이트 라인들(SSL, WL0~WLn, DSL)의 저항을 낮추기 위해 도 1d에서 상술한 바와 동일한 실리사이드 공정으로 제2 실리콘막(209)의 노출된 부분을 금속 실리사이드막(229)으로 형성한다.Subsequently, in order to lower the resistance of the first and second gate lines SSL, WL0 to WLn, and DSL, the exposed portion of the
도 2b를 참조하면, 제1 에어-갭(217)이 개구되고, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이에 좁은 틈(X)이 형성된 결과물 상에 제3 절연막(233)을 형성한다. 제3 절연막(233)은 스텝 커버리지 특성이 나쁜 산화막을 이용하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 제3 절연막(233)을 형성하는 동안 오버행이 형성되어 제1 에어-갭(217)내에 제2 에어-갭(235)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제3 절연막(233)은 제2 에어-갭(235)이 형성될 수 있도록 DS-HTO(DiSilane - High Temperature Oxide), 또는 PE-CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor deposition)법을 이용하여 형성된 USG(Undoped Silicate Glass) 산화막으로 형성될 수 있다. 제2 에어-갭(235)은 제1 게이트 라인들(WL0~WLn)간 캐패시턴스를 줄여 제1 게이트 라인들(WL0~WLn) 간 간섭 현상을 줄일 수 있다.Referring to FIG. 2B, a result of opening of the first air-
본 발명의 제2 실시 예에서는 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이의 좁은 틈(X)이 잔류하는 상태에서 스텝 커버리지 특성이 나쁜 제3 절연막(233)을 형성하므로 좁은 틈(X) 내 보이드(235a)가 형성될 수 있다.In the second embodiment of the present invention, a third insulating layer having poor step coverage characteristics in a state where a narrow gap X between the sidewalls of each of the second gate lines DSL and SSL and the first
이어서, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 공간을 개구시키며, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 중 드레인 셀렉트 라인(DSL)과 소스 셀렉트 라인(SSL) 사이의 공간을 차단하는 셀/페리 마스크(251)를 제3 절연막(233) 상부에 형성한다. 셀/페리 마스크(233)는 도면에 도시하지 않은 주변 영역에도 형성될 수 있다.Subsequently, the cell opens the space between the second gate lines DSL and SSL and blocks the space between the drain select line DSL and the source select line SSL among the second gate lines DSL and SSL. The
도 2c를 참조하면, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 제1 식각 정지막(219), 제1 및 제2 절연막(215, 221)이 노출되도록 상술한 셀/페리 마스크(251)를 식각 베리어로 제3 절연막(233)을 선택적으로 식각한다. 이에 따라, 이전 공정에서 발생한 보이드(235a)가 제거되고 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이의 좁은 틈(X)이 개구된다. 이 후, 셀/페리 마스크(251)를 제거한다.Referring to FIG. 2C, the cell /
이어서, 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이의 좁은 틈(X)이 매립될 수 있도록 좁은 틈(X)이 개구된 결과물 상에 갭-필 특성이 좋은 갭-필 절연막(253)을 형성한다. 예를 들어, 갭-필 절연막(253)은 HTO(High Temperature Oxide), 또는 PSZ(Poly Silazane) 산화막으로 형성할 수 있다.Subsequently, a gap-fill is formed on the resultant opening of the narrow gap X so that the narrow gap X between the sidewall of each of the second gate lines DSL and SSL and the first
상술한 바와 같이 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이의 좁은 틈(X)이 매립될 수 있도록 갭-필 특성이 좋은 갭-필 절연막(253)을 형성함으로써 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 각각의 측벽과 제1 식각 정지막(219) 사이의 공간에 보이드가 형성되는 것을 방지할 수 있다.As described above, the gap-
도 2d를 참조하면 갭-필 절연막(253)의 전면 상에 제2 식각 정지막(255) 및 제4 절연막(257)을 순차적으로 적층한다. 이 후, 서로 이웃한 제2 게이트 라인들(DSL, SSL) 사이의 접합 영역(213)이 노출되도록 제4 절연막(257), 제2 식각 정지막(255), 갭-필 절연막(253), 제3 절연막(233), 제2 절연막(221), 및 제1 식각 정지막(219)을 식각하여 콘택홀을 형성한다. 이어서, 콘택홀 내부를 도전성 물질로 채워서 콘택 플러그(261)를 형성한다.Referring to FIG. 2D, the second
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예들에서는 게이트 라인과 식각 정지막 사이에 보이드가 형성되지 않도록 하여 불휘발성 메모리 소자의 신뢰성을 개선할 수 있다.As described above, in the embodiments of the present invention, the voids are not formed between the gate line and the etch stop layer, thereby improving reliability of the nonvolatile memory device.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메모리 시스템을 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a memory system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 메모리 시스템(1100)은 불휘발성 메모리 소자(1120)와 메모리 컨트롤러(1110)를 포함한다. Referring to FIG. 3, a
불휘발성 메모리 소자(1120)는 도 1a 내지 도 2d에서 상술한 실시예들을 참조하여 설명한 불휘발성 메모리 소자를 포함한다. 또한, 불휘발성 메모리 소자(1120)는 복수의 플래시 메모리 칩들로 구성된 멀티-칩 패키지일 수 있다.The
메모리 컨트롤러(1110)는 비휘발성 메모리 소자(1120)를 제어하도록 구성되며, SRAM(1111), CPU(1112), 호스트 인터페이스(1113), ECC(1114), 메모리 인터페이스(1115)를 포함할 수 있다. SRAM(1111)은 CPU(1112)의 동작 메모리로 사용되고, CPU(1112)는 메모리 컨트롤러(1110)의 데이터 교환을 위한 제반 제어 동작을 수행하고, 호스트 인터페이스(1113)는 메모리 시스템(1100)과 접속되는 호스트의 데이터 교환 프로토콜을 구비한다. 또한, ECC(1114)는 불휘발성 메모리 소자(1120)로부터 리드된 데이터에 포함된 에러를 검출 및 정정하고, 메모리 인터페이스(1115)는 불휘발성 메모리 소자(1120)와의 인터페이싱을 수행한다. 이 밖에도 메모리 컨트롤러(1110)는 호스트와의 인터페이싱을 위한 코드 데이터를 저장하는 RCM 등을 더 포함할 수 있다.The
이와 같이, 구성을 갖는 메모리 시스템(1100)은 비휘발성 메모리 소자(1120)와 컨트롤러(1110)가 결합된 메모리 카드 또는 SSD(Solid State Disk)일 수 있다. 예를 들어, 메모리 시스템(1100)이 SSD인 경우, 메모리 컨트롤러(1110)는 USB, MMC, PCI-E, SATA, PATA, SCSI, ESDI, IDE 등과 같은 다양한 인터페이스 프로토콜들 중 하나를 통해 외부(예를 들어, 호스트)와 통신할 수 있다.
Thus, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating a computing system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(1200)은 시스템 버스(1260)에 전기적으로 연결된 CPU(1220), RAM(1230), 유저 인터페이스(1240), 모뎀(1250), 메모리 시스템(1210)을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 시스템(1200)이 모바일 장치인 경우, 컴퓨팅 시스템(1200)에 동작 전압을 공급하기 위한 베터리가 더 포함될 수 있으며, 응용 칩셋, 카메라 이미지 프로세서(CIS), 모바일 디렘 등이 더 포함될 수 있다.4, a
메모리 시스템(1210)은 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 불휘발성 메모리(1212), 메모리 컨트롤러(1211)로 구성될 수 있다.
As described above with reference to FIG. 3, the
101, 201 : 반도체 기판 103, 203 : 터널 절연막
105, 205 : 제1 실리콘막 107, 207 : 유전체막
109, 209 : 제2 실리콘막 111, 211 : 게이트 마스크
113, 213 : 접합 영역 129, 229 : 금속 실리사이드막
115, 215, 121, 221, 133, 233, 139, 253, 257: 절연막
119, 219, 137, 255: 식각 정지막 117, 135, 217, 235: 에어-갭
235a: 보이드 141, 261 : 콘택 플러그
131, 251: 셀/페리 마스크101, 201:
105, 205:
109, 209:
113, 213:
115, 215, 121, 221, 133, 233, 139, 253, 257: insulating film
119, 219, 137, 255:
235a: void 141, 261: contact plug
131, 251: cell / ferry mask
Claims (5)
상기 제1 및 제2 게이트 라인들이 형성된 결과물 전면에 제1 절연막을 형성하는 단계;
상기 제1 절연막의 전면에 식각 정지막을 형성하는 단계;
상기 식각 정지막의 전면에 상기 제2 게이트 라인들 사이를 채우는 제2 절연막을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계; 및
상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 상기 제2 게이트 라인들 사이에 상기 제1 및 제2 절연막보다 돌출되게 잔류된 상기 식각 정지막을 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.Forming first gate lines on the substrate and second gate lines spaced at a wider interval than the first gate lines;
Forming a first insulating film on an entire surface of the resultant product on which the first and second gate lines are formed;
Forming an etch stop layer on the entire surface of the first insulating layer;
Forming a second insulating layer on the entire surface of the etch stop layer to fill the gaps between the second gate lines;
Etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines; And
And selectively etching the etch stop layer remaining to protrude from the first and second insulating layers between the second gate lines in the etching of the first insulating layer.
상기 제1 절연막을 형성하는 단계에서 상기 제1 게이트 라인들 사이의 공간에 제1 에어-갭이 형성되는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The method of claim 1,
And forming a first air gap in the space between the first gate lines in the forming of the first insulating layer.
상기 식각 정지막을 선택적으로 식각하는 단계 이 후,
상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 개구된 상기 제1 에어-갭 내에 제2 에어-갭이 형성되도록 상기 식각 정지막이 선택적으로 식각된 결과물 전면에 제3 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.3. The method of claim 2,
After selectively etching the etch stop layer,
And forming a third insulating film on the entire surface of the resultant of selectively etching the etch stop layer so that a second air gap is formed in the first air gap opened during the etching of the first insulating film. Method of manufacturing a memory device.
상기 제1 게이트 라인들 사이에 제1 에어-갭이 형성되도록 상기 제1 및 제2 게이트 라인들이 형성된 결과물 전면에 제1 절연막을 형성하는 단계;
상기 제1 절연막의 전면에 식각 정지막을 형성하는 단계;
상기 식각 정지막의 전면에 상기 제2 게이트 라인들 사이를 채우는 제2 절연막을 형성하는 단계;
상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계;
상기 제1 절연막을 식각하는 단계에서 개구된 상기 제1 에어-갭 내에 제2 에어-갭이 형성되도록 상기 제1 에어-갭이 개구된 결과물 전면에 제3 절연막을 형성하는 단계;
상기 제2 게이트 라인들 사이의 상기 식각 정지막, 상기 제1 및 제2 절연막이 노출되도록 상기 제2 게이트 라인들 사이의 상기 제3 절연막을 식각하는 단계;및
상기 식각 정지막과 상기 제2 게이트 라인들 사이의 공간을 갭-필 절연막으로 채우는 단계를 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.Forming first gate lines on the substrate and second gate lines spaced at a wider interval than the first gate lines;
Forming a first insulating film on an entire surface of the resultant product in which the first and second gate lines are formed such that a first air gap is formed between the first gate lines;
Forming an etch stop layer on the entire surface of the first insulating layer;
Forming a second insulating layer on the entire surface of the etch stop layer to fill the gaps between the second gate lines;
Etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines;
Forming a third insulating film on the entire surface of the resultant opening of the first air-gap such that a second air-gap is formed in the first air-gap opened in the etching of the first insulating film;
Etching the third insulating film between the second gate lines to expose the etch stop layer and the first and second insulating films between the second gate lines; and
And filling a space between the etch stop layer and the second gate lines with a gap-fill insulating layer.
상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상면 및 측면 일부가 노출되도록 상기 제2 절연막, 상기 식각 정지막, 및 상기 제1 절연막을 식각하는 단계 이 후,
상기 제1 및 제2 게이트 라인들의 상부를 실리사이드화하는 단계를 더 포함하는 불휘발성 메모리 소자의 제조방법.The method according to claim 1 or 4,
After etching the second insulating layer, the etch stop layer, and the first insulating layer to expose portions of the top and side surfaces of the first and second gate lines,
And silencing the upper portions of the first and second gate lines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120083829A KR20140017219A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of manufacturing non-volatile memory device |
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KR1020120083829A KR20140017219A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of manufacturing non-volatile memory device |
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KR1020120083829A Withdrawn KR20140017219A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of manufacturing non-volatile memory device |
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KR (1) | KR20140017219A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9748261B2 (en) | 2014-09-29 | 2017-08-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating memory device |
-
2012
- 2012-07-31 KR KR1020120083829A patent/KR20140017219A/en not_active Withdrawn
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US9748261B2 (en) | 2014-09-29 | 2017-08-29 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating memory device |
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Legal Events
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PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20120731 |
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PG1501 | Laying open of application | ||
PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |