JPH01302747A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01302747A JPH01302747A JP63092724A JP9272488A JPH01302747A JP H01302747 A JPH01302747 A JP H01302747A JP 63092724 A JP63092724 A JP 63092724A JP 9272488 A JP9272488 A JP 9272488A JP H01302747 A JPH01302747 A JP H01302747A
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- polycrystalline silicon
- oxide film
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、特に積
層構造の電極又は電極配線を有する半導体装置に使用さ
れるものである。
層構造の電極又は電極配線を有する半導体装置に使用さ
れるものである。
(従来の技術)
近年、半導体基板主面の絶縁膜上に第1の多結晶シリコ
ン膜が形成され、前記第1の多結晶シリコン膜上に絶縁
膜を介して第2の多結晶シリコン膜が形成される、積層
構造の多結晶シリコン膜を電極又は電極配線として利用
する半導体装置がよく用いられている。そこで、このよ
うな半導体装置としてEPROMを例にとりあげ、その
製造方法について第3図(a)、(b)を参照して以下
説明する。
ン膜が形成され、前記第1の多結晶シリコン膜上に絶縁
膜を介して第2の多結晶シリコン膜が形成される、積層
構造の多結晶シリコン膜を電極又は電極配線として利用
する半導体装置がよく用いられている。そこで、このよ
うな半導体装置としてEPROMを例にとりあげ、その
製造方法について第3図(a)、(b)を参照して以下
説明する。
まず、p−型シリコン基板31の表面に、周知の技術に
よりフィールド酸化膜32を形成し、前記フィールド酸
化膜32により囲まれた素子領域上に、熱酸化により厚
さ500人程0の第1の熱酸化膜33を形成する。次に
、厚さ1000人程度0第1の多結晶シリコン膜34を
LPCVD法により全面に堆積形成し、続いてリン(P
)を熱拡散によりドープする。次に、約1000℃にて
熱酸化を行い、前記多結晶シリコン膜34上に厚さ50
0人程0の第2の熱酸化膜35を形成し、さらに前記第
2の熱酸化膜35上には第2の多結晶シリコン膜3Bを
堆積形成する((a)図参照)。次に、写真蝕刻法によ
り前記第2の多結晶シリコン膜36、第2の熱酸化膜3
5、第1の多結晶シリコン膜34及び第1の熱酸化膜3
3を順次エツチングして、それぞれコントロールグー1
−3ti−1第2のゲート酸化膜35′、フローティン
グゲート34′及び第1のゲート酸化膜33−を形成す
る。次に、これら積層膜をマスクとしてn型不純物をイ
オン注入した後、アニールを行なってn十型ドレイン領
域37及びn+型ソース領域38を形成し、さらに熱酸
化膜39を全面に形成する。次に、前記熱酸化膜39上
にパッシベーション膜(たとえばPSG膜)40を堆積
形成した後、所望の領域1マコンタクトホールを設ける
。そして、全面にAI!”Si膜を堆積形成した後、バ
ターニングしてドレイン電極41、及びソース電極42
を形成し、EFROMを完成する。
よりフィールド酸化膜32を形成し、前記フィールド酸
化膜32により囲まれた素子領域上に、熱酸化により厚
さ500人程0の第1の熱酸化膜33を形成する。次に
、厚さ1000人程度0第1の多結晶シリコン膜34を
LPCVD法により全面に堆積形成し、続いてリン(P
)を熱拡散によりドープする。次に、約1000℃にて
熱酸化を行い、前記多結晶シリコン膜34上に厚さ50
0人程0の第2の熱酸化膜35を形成し、さらに前記第
2の熱酸化膜35上には第2の多結晶シリコン膜3Bを
堆積形成する((a)図参照)。次に、写真蝕刻法によ
り前記第2の多結晶シリコン膜36、第2の熱酸化膜3
5、第1の多結晶シリコン膜34及び第1の熱酸化膜3
3を順次エツチングして、それぞれコントロールグー1
−3ti−1第2のゲート酸化膜35′、フローティン
グゲート34′及び第1のゲート酸化膜33−を形成す
る。次に、これら積層膜をマスクとしてn型不純物をイ
オン注入した後、アニールを行なってn十型ドレイン領
域37及びn+型ソース領域38を形成し、さらに熱酸
化膜39を全面に形成する。次に、前記熱酸化膜39上
にパッシベーション膜(たとえばPSG膜)40を堆積
形成した後、所望の領域1マコンタクトホールを設ける
。そして、全面にAI!”Si膜を堆積形成した後、バ
ターニングしてドレイン電極41、及びソース電極42
を形成し、EFROMを完成する。
このように形成されたEFROMは、セルトランジスタ
のnゞ吟レイン領域37とコントロールゲート3B′と
に正の高電圧を印加して、フローティングゲート34′
に電子を注入し、情報の書き込みを行なうデバイスであ
る。よって、この注入電子は長期間に渡って蓄積される
必要がある。しかしながら、通常時に何らかの偶発的な
原因でコントロールゲート36″に正の高電圧が印加さ
れると、フローティングゲート34′に蓄積されていた
注入電子が第2のゲート酸化膜35−を経てコントロー
ルゲート8G′に吸収され、情報が消去されてしまうこ
とがある。この現象は、第2のゲート酸化膜35′のリ
ーク電流が大きいことに起因している。
のnゞ吟レイン領域37とコントロールゲート3B′と
に正の高電圧を印加して、フローティングゲート34′
に電子を注入し、情報の書き込みを行なうデバイスであ
る。よって、この注入電子は長期間に渡って蓄積される
必要がある。しかしながら、通常時に何らかの偶発的な
原因でコントロールゲート36″に正の高電圧が印加さ
れると、フローティングゲート34′に蓄積されていた
注入電子が第2のゲート酸化膜35−を経てコントロー
ルゲート8G′に吸収され、情報が消去されてしまうこ
とがある。この現象は、第2のゲート酸化膜35′のリ
ーク電流が大きいことに起因している。
前記リーク電流は、前記第2のゲート酸化膜35′下の
フローティングゲート34−に不純物拡散を行なった後
、表面に形成される凹凸に原因があることが知られてい
る。これに対して、前記フローティングゲート34′に
1n−situ dopedpoly Si (
不純物をその場ドーピングした多結晶シリコン膜)を利
用するとこの問題はさけられる。しかし、これを利用す
ると第1のゲート酸化膜33′の耐圧が低下することが
報告されている(J、Electrehem、Soc、
Vol。
フローティングゲート34−に不純物拡散を行なった後
、表面に形成される凹凸に原因があることが知られてい
る。これに対して、前記フローティングゲート34′に
1n−situ dopedpoly Si (
不純物をその場ドーピングした多結晶シリコン膜)を利
用するとこの問題はさけられる。しかし、これを利用す
ると第1のゲート酸化膜33′の耐圧が低下することが
報告されている(J、Electrehem、Soc、
Vol。
134.1987,698.Derv
Flowersに記載)。
(発明が解決しようとする課題)
このように、従来の半導体装置の製造方法では、電極又
は電極配線表面の凹凸が問題であった。
は電極配線表面の凹凸が問題であった。
この凹凸を減らすため、前記電極又は電極配線を1n−
situ doped poly Stにより形
成すると前記電極又は電極配線直下の絶縁膜の耐圧が低
下する欠点があった。
situ doped poly Stにより形
成すると前記電極又は電極配線直下の絶縁膜の耐圧が低
下する欠点があった。
よって、本発明の目的は、電極又は電極配線を1n−s
itu doped poly Stにより形成
して前記電極又は電極配線上の絶縁膜の耐圧を向上させ
るとともに、前記電極又は電極配線下の絶縁膜の耐圧を
低下させることのない半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
itu doped poly Stにより形成
して前記電極又は電極配線上の絶縁膜の耐圧を向上させ
るとともに、前記電極又は電極配線下の絶縁膜の耐圧を
低下させることのない半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段とその作用)上記目的を達
成するために本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板主面上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に非単結晶
シリコン膜を形成する。続けて不活性ガス中でアニール
を行い前記非単結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜にす
る。
成するために本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板主面上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に非単結晶
シリコン膜を形成する。続けて不活性ガス中でアニール
を行い前記非単結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜にす
る。
さらに続けて前記多結晶シリコン膜上に不純物を含んだ
非単結晶シリコン膜を形成している。
非単結晶シリコン膜を形成している。
また、半導体基板主面上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜
上に非単結晶シリコン膜を形成する。
上に非単結晶シリコン膜を形成する。
続けてQ、1Torr以下の真空中でアニールを行い前
記非単結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜にする。さら
に続けて前記多結晶シリコン膜上に不純物を含んだ非単
結晶シリコン膜を形成してもよい。
記非単結晶シリコン膜を多結晶シリコン膜にする。さら
に続けて前記多結晶シリコン膜上に不純物を含んだ非単
結晶シリコン膜を形成してもよい。
このような半導体装置の製造方法によれば、非単結晶シ
リコン膜に不活性ガス中又は0.1Torr以下の真空
中でアニールを施して、前記非単結晶シリコン膜を結晶
の粒径が大きく粒界の数も少ない多結晶シリコン膜に変
換しているので、前記多結晶シリコン膜上に不純物を含
んだ非単結晶シリコン膜を形成しても、前記多結晶シリ
コン膜下の絶縁膜に不純物が拡散するのを緩和でき、前
記絶縁膜の耐圧の低下を防ぐことができる。
リコン膜に不活性ガス中又は0.1Torr以下の真空
中でアニールを施して、前記非単結晶シリコン膜を結晶
の粒径が大きく粒界の数も少ない多結晶シリコン膜に変
換しているので、前記多結晶シリコン膜上に不純物を含
んだ非単結晶シリコン膜を形成しても、前記多結晶シリ
コン膜下の絶縁膜に不純物が拡散するのを緩和でき、前
記絶縁膜の耐圧の低下を防ぐことができる。
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第1図は、本発明の半導体装置の製造方法をEPRO〜
1のゲート部分に適用したものである。
1のゲート部分に適用したものである。
まず、シリコン基板lの主面に熱酸化により厚さ500
人程0の第1のゲート酸化膜(絶縁膜)2を形成する。
人程0の第1のゲート酸化膜(絶縁膜)2を形成する。
次に、LPGVD装置を用い、反応温度400〜600
℃で5iH4(ンラン)ガスを熱分解し、前記ゲート酸
化膜2上に非単結晶シリコン膜3を少なくとも30人の
厚さで堆積形成する。なお、反応温度600℃以下では
、St原子の結晶化が殆んど進行しないことから、大部
分が非晶質のシリコン膜が形成される。また、前記非単
結晶シリコン膜3の形成において、同時にPH3ガスを
混ぜることにより濃度1×1020cm”以下のリン(
P)をドープしても良い。続いて、前記基板1を外気に
さらすことなく、炉の温度を900℃程度に上げた後、
不活性ガス(たとえばArガス)中で約30分アニー・
ルを行い、前記非単結晶シリコン膜3に結晶粒を生じさ
せて結晶化する。この結晶は、600℃以上の炉内で行
なうことにより多結晶シリコン膜3となる。さらに、前
記基板 1を外気にさらすことなく、PH3とSiH4
の混合ガス中において、L P CV D法により反応
温度約700℃で濃度I X 10 ”cm”3以上の
リンがドープされた多結晶シリコン膜(非単結晶シリコ
ン膜)4を厚さ1000人程度0なるように形成する(
in−situ dopedpoly St)。な
お、下地へのリンの拡散は、結晶の粒径が大きく粒界の
数も少ない前記多結晶シリコン膜3が緩和している。次
に、約1000℃で前記多結晶シリコン膜4を熱酸化し
、厚さ500人程0の第2のゲート酸化膜5を形成する
。
℃で5iH4(ンラン)ガスを熱分解し、前記ゲート酸
化膜2上に非単結晶シリコン膜3を少なくとも30人の
厚さで堆積形成する。なお、反応温度600℃以下では
、St原子の結晶化が殆んど進行しないことから、大部
分が非晶質のシリコン膜が形成される。また、前記非単
結晶シリコン膜3の形成において、同時にPH3ガスを
混ぜることにより濃度1×1020cm”以下のリン(
P)をドープしても良い。続いて、前記基板1を外気に
さらすことなく、炉の温度を900℃程度に上げた後、
不活性ガス(たとえばArガス)中で約30分アニー・
ルを行い、前記非単結晶シリコン膜3に結晶粒を生じさ
せて結晶化する。この結晶は、600℃以上の炉内で行
なうことにより多結晶シリコン膜3となる。さらに、前
記基板 1を外気にさらすことなく、PH3とSiH4
の混合ガス中において、L P CV D法により反応
温度約700℃で濃度I X 10 ”cm”3以上の
リンがドープされた多結晶シリコン膜(非単結晶シリコ
ン膜)4を厚さ1000人程度0なるように形成する(
in−situ dopedpoly St)。な
お、下地へのリンの拡散は、結晶の粒径が大きく粒界の
数も少ない前記多結晶シリコン膜3が緩和している。次
に、約1000℃で前記多結晶シリコン膜4を熱酸化し
、厚さ500人程0の第2のゲート酸化膜5を形成する
。
次に、前記ゲート酸化膜5上に面抵抗的20Ωの多結晶
シリコン膜6を厚さ3500人程度0堆積形成する。次
に、写真蝕刻法により、前記多結晶シリコン膜6、第2
のゲート酸化膜5、多結晶シリコン膜4及び多結晶シリ
コン膜3を順次エツチングする。なお、前記多結晶シリ
コン膜6はコントロールゲートとなり、前記多結晶シリ
コン膜3゜4でフローティングゲートが構成される。
シリコン膜6を厚さ3500人程度0堆積形成する。次
に、写真蝕刻法により、前記多結晶シリコン膜6、第2
のゲート酸化膜5、多結晶シリコン膜4及び多結晶シリ
コン膜3を順次エツチングする。なお、前記多結晶シリ
コン膜6はコントロールゲートとなり、前記多結晶シリ
コン膜3゜4でフローティングゲートが構成される。
ところで、上記実施例では非単結晶シリコン膜3を形成
した後、続けて不活性ガス中でアニールを行っているが
、これに変えて0.1Torr以下の真空中でアニール
を行っても、結晶の粒径が大きく粒界の数も少ない多結
晶シリコン膜が形成できる。
した後、続けて不活性ガス中でアニールを行っているが
、これに変えて0.1Torr以下の真空中でアニール
を行っても、結晶の粒径が大きく粒界の数も少ない多結
晶シリコン膜が形成できる。
次に、このように形成されるEFROMと従来の製造方
法により形成されるEPROMについて、ゲート酸化膜
の耐圧とブローティングゲート中のリン濃度との関係を
示したのが第2図(a)。
法により形成されるEPROMについて、ゲート酸化膜
の耐圧とブローティングゲート中のリン濃度との関係を
示したのが第2図(a)。
(b)である。(a)図はフローティングゲート下のゲ
ート酸化膜(第1のゲート酸化膜)の耐圧とフローティ
ングゲート中のリン濃度の関係を示している。(b)図
はフローティングデー1−上のゲート酸化膜(第2のゲ
ート酸化膜)の耐圧とフローティングゲート中のリン濃
度の関係を示している。なお、従来例1はフローティン
グゲー!・中へのリンの導入を熱拡散により行なった場
合であり、従来例2はフローティングゲート中へのリン
の導入を1n−situ doped polyS
iを利用することにより行なった場合である。
ート酸化膜(第1のゲート酸化膜)の耐圧とフローティ
ングゲート中のリン濃度の関係を示している。(b)図
はフローティングデー1−上のゲート酸化膜(第2のゲ
ート酸化膜)の耐圧とフローティングゲート中のリン濃
度の関係を示している。なお、従来例1はフローティン
グゲー!・中へのリンの導入を熱拡散により行なった場
合であり、従来例2はフローティングゲート中へのリン
の導入を1n−situ doped polyS
iを利用することにより行なった場合である。
図示するように、本発明の製造方法によれば、第1のゲ
ート酸化膜と第2のゲート酸化膜のどちらの耐圧もフロ
ーティングゲート中のリン濃度によらず良好であること
がわかる。
ート酸化膜と第2のゲート酸化膜のどちらの耐圧もフロ
ーティングゲート中のリン濃度によらず良好であること
がわかる。
なお、本発明は上記実施例に示した
EFROMに限らず、積層構造の電極又は電極配線を有
する半導体装置に対して有効である。
する半導体装置に対して有効である。
[発明の効果コ
以上、説明したように本発明によれば次のような効果を
奏する。
奏する。
電極又は電極配線をin−situ
doped poly Siにより形成しているの
で前記電極又は電極配線上の絶縁膜の耐圧を向上させる
ことができる。それとともに、前記電極又ぼrib配線
の形成において、まず非単結晶シリコン膜を不活性ガス
中又は0.1Torr以下の真空中でアニールすること
によりできる、結晶の粒径が大きく粒界の数も少ない多
結晶シリコン膜を不純物拡散防止用として形成している
ので、前記電極又は電極配線下の絶縁膜の耐圧も同時に
向上させることができる。
で前記電極又は電極配線上の絶縁膜の耐圧を向上させる
ことができる。それとともに、前記電極又ぼrib配線
の形成において、まず非単結晶シリコン膜を不活性ガス
中又は0.1Torr以下の真空中でアニールすること
によりできる、結晶の粒径が大きく粒界の数も少ない多
結晶シリコン膜を不純物拡散防止用として形成している
ので、前記電極又は電極配線下の絶縁膜の耐圧も同時に
向上させることができる。
第1図は本発明の一実施例に係わる半導体装置の製造方
法について説明するための断面図、第2図は本発明及び
従来の半導体装置の製造方法により形成されたEFRO
Mのゲート酸化膜の耐圧とフローティングゲート中のリ
ン濃度の関係を説明するための図。第3図は従来の半導
体装置の製造方法について説明するための断面図である
。 2・・・ゲート酸化膜(絶縁膜)、3・・・非単結晶シ
リコン膜(アニール後は多結晶シリコン膜)、4・・・
多結晶シリコン膜(非単結晶シリコン膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 70−94.;’、f、’+’ ; h中 (x l
O”crr+3)第2図
法について説明するための断面図、第2図は本発明及び
従来の半導体装置の製造方法により形成されたEFRO
Mのゲート酸化膜の耐圧とフローティングゲート中のリ
ン濃度の関係を説明するための図。第3図は従来の半導
体装置の製造方法について説明するための断面図である
。 2・・・ゲート酸化膜(絶縁膜)、3・・・非単結晶シ
リコン膜(アニール後は多結晶シリコン膜)、4・・・
多結晶シリコン膜(非単結晶シリコン膜)。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 70−94.;’、f、’+’ ; h中 (x l
O”crr+3)第2図
Claims (2)
- (1)半導体基板主面上に絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜上に非単結晶シリコン膜を形成する工程と、不
活性ガス中でアニールを行い前記非単結晶シリコン膜を
多結晶シリコン膜に変換する工程と、前記多結晶シリコ
ン膜上に不純物を含んだ非単結晶シリコン膜を形成する
工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - (2)半導体基板主面上に絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜上に非単結晶シリコン膜を形成する工程と、0
.1Torr以下の真空中でアニールを行い前記非単結
晶シリコン膜を多結晶シリコン膜に変換する工程と、前
記多結晶シリコン膜上に不純物を含んだ非単結晶シリコ
ン膜を形成する工程とを具備することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092724A JPH0687465B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092724A JPH0687465B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01302747A true JPH01302747A (ja) | 1989-12-06 |
| JPH0687465B2 JPH0687465B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=14062393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092724A Expired - Lifetime JPH0687465B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687465B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004096093A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-03-25 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体メモリ素子の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6258663A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6329954A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63092724A patent/JPH0687465B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6258663A (ja) * | 1985-09-09 | 1987-03-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製造方法 |
| JPS6329954A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004096093A (ja) * | 2002-07-18 | 2004-03-25 | Hynix Semiconductor Inc | 半導体メモリ素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687465B2 (ja) | 1994-11-02 |
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