JPH02155238A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH02155238A JPH02155238A JP30912488A JP30912488A JPH02155238A JP H02155238 A JPH02155238 A JP H02155238A JP 30912488 A JP30912488 A JP 30912488A JP 30912488 A JP30912488 A JP 30912488A JP H02155238 A JPH02155238 A JP H02155238A
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- JP
- Japan
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- gate electrode
- oxide film
- polycrystalline silicon
- type impurity
- film
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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】
[産業上の利用分野]
本発明は半導体装置、とりわけMOS型半導体装置の構
造に関する。
造に関する。
[従来の技術1
半導体装置の微細化、高集積化にともないMO8型トラ
ンジスタも微細化されてきている。しかし、素子寸法を
微細化することによりホットキャリアによるトランジス
タの特性劣化という問題が生じてきている。この問題を
解決するためLDD(Lightly Doped
Drafn)という構造が提案されているが、このL
DDをさらに改良した構造が次の文献に掲載されている
。
ンジスタも微細化されてきている。しかし、素子寸法を
微細化することによりホットキャリアによるトランジス
タの特性劣化という問題が生じてきている。この問題を
解決するためLDD(Lightly Doped
Drafn)という構造が提案されているが、このL
DDをさらに改良した構造が次の文献に掲載されている
。
(R,IZAWA、 T、 KURE、 E、 TAK
EDA、 ”THE IMPACTOF GATE−
DRAIN 0VERLAPPED LDDfGOLD
I FORDEEP SUBMICRON VLSI’
S” 、IEDM Tech、 Dig、 pp38−
pp41 1987.1 これを第3図を用いて説明す
る。第3図において301はP型半導体基板、302は
ゲート酸化膜、303は多結晶シリコン膜、304は自
然酸化膜、305は多結晶シリコン膿、306は酸化膜
、307は不純物濃度の薄いn型不純物層、308は酸
化膜によるサイドウオール、309は不純物濃度の濃い
Ω型不純物層、310は酸化膜である。
EDA、 ”THE IMPACTOF GATE−
DRAIN 0VERLAPPED LDDfGOLD
I FORDEEP SUBMICRON VLSI’
S” 、IEDM Tech、 Dig、 pp38−
pp41 1987.1 これを第3図を用いて説明す
る。第3図において301はP型半導体基板、302は
ゲート酸化膜、303は多結晶シリコン膜、304は自
然酸化膜、305は多結晶シリコン膿、306は酸化膜
、307は不純物濃度の薄いn型不純物層、308は酸
化膜によるサイドウオール、309は不純物濃度の濃い
Ω型不純物層、310は酸化膜である。
第3図に示すMOS型トランジスタでは、不純物濃度の
薄いn型不純物層307の上にゲート電極となる多結晶
シリコン膜303があるため、ゲートに電圧を加えると
、その電界によるn型不純物層307の抵抗が下がり、
n型不純物層307内の横方向電界が緩和される。その
結果トランジスタのドレイン電流が増加し、ホットキャ
リアによるコンダクタンスの劣化が避けられる。
薄いn型不純物層307の上にゲート電極となる多結晶
シリコン膜303があるため、ゲートに電圧を加えると
、その電界によるn型不純物層307の抵抗が下がり、
n型不純物層307内の横方向電界が緩和される。その
結果トランジスタのドレイン電流が増加し、ホットキャ
リアによるコンダクタンスの劣化が避けられる。
[発明が解決しようとする課題1
しかし、前述の従来技術では酸化膜310の横方向の長
さによりMOS型トランジスタの特性が大きく変化する
が、この横方向の長さは、多結晶シリコンI[l303
の膜厚と、ウェット雰囲気中の酸化条件により決定され
るので寸法制御がむすがしく、特にMOS型トランジス
タのゲート長がサブミクロン領域まで微細化されている
と、酸化膜310の横方向の長さの寸法バラツキにより
トランジスタ特性が大きく変化してしまうという課題を
有する。さらに前述の従来技術ではCVD法で酸化1I
1308を形成する際、ゲート電極303.305上の
酸化111306がオーバーハングになっているため、
第4図のように、この部分の酸化膜のつきまわりが悪く
なり空洞411ができてしまう、その結果トランジスタ
の耐湿性が悪くなるという課題を有する。
さによりMOS型トランジスタの特性が大きく変化する
が、この横方向の長さは、多結晶シリコンI[l303
の膜厚と、ウェット雰囲気中の酸化条件により決定され
るので寸法制御がむすがしく、特にMOS型トランジス
タのゲート長がサブミクロン領域まで微細化されている
と、酸化膜310の横方向の長さの寸法バラツキにより
トランジスタ特性が大きく変化してしまうという課題を
有する。さらに前述の従来技術ではCVD法で酸化1I
1308を形成する際、ゲート電極303.305上の
酸化111306がオーバーハングになっているため、
第4図のように、この部分の酸化膜のつきまわりが悪く
なり空洞411ができてしまう、その結果トランジスタ
の耐湿性が悪くなるという課題を有する。
さらに前述の従来技術では、トランジスタを形成すると
ゲート上の膜厚はゲート酸化膜302と、多結晶シリコ
ン膿303と、自然酸化膜304と、多結晶シリコン膜
305と、酸化膜306の合計の膜厚となるためゲート
電極上にさらに配線層を形成する場合、その配線層がゲ
ート電極を横切ると1段差が大きくなり、前記ゲート電
極上の配線層に断線が生じたり、前記ゲート電極上の配
線層を形成するときにエツチング残りによる配線ショー
トが生じたりする。
ゲート上の膜厚はゲート酸化膜302と、多結晶シリコ
ン膿303と、自然酸化膜304と、多結晶シリコン膜
305と、酸化膜306の合計の膜厚となるためゲート
電極上にさらに配線層を形成する場合、その配線層がゲ
ート電極を横切ると1段差が大きくなり、前記ゲート電
極上の配線層に断線が生じたり、前記ゲート電極上の配
線層を形成するときにエツチング残りによる配線ショー
トが生じたりする。
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、その
目的とするところはトランジスタのゲート長のばらつき
による特性のばらつきの少ない、しかも耐湿性のよい、
ゲート電極上の配線層に断線、ショートのない半導体装
置を提供するところにある。
目的とするところはトランジスタのゲート長のばらつき
による特性のばらつきの少ない、しかも耐湿性のよい、
ゲート電極上の配線層に断線、ショートのない半導体装
置を提供するところにある。
〔課題を解決するための手段1
本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基板上に設
けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けら
れた第1の導電膜によるゲート電極と、前記ゲート電極
の両側に設けられた第2の導電膜によるサイドウオール
と、前記ゲート電極の両側の前記半導体基板に設けられ
た第2導電型の不純物を有する第1のソース領域および
ドレイン領域と、前記サイドウオールの両側の前記半導
体基板に設けられた第2導電型の不純物を有する第2の
ソース領域およびドレイン領域からなる半導体装置にお
いて、前記ゲート電極と前記サイドウオールが電気的に
導通しており、前記第1のソース領域およびドレイン領
域の不純物濃度が前記第2のソース領域およびドレイン
領域の不純物濃度より薄いことを特徴とする。
けられた第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設けら
れた第1の導電膜によるゲート電極と、前記ゲート電極
の両側に設けられた第2の導電膜によるサイドウオール
と、前記ゲート電極の両側の前記半導体基板に設けられ
た第2導電型の不純物を有する第1のソース領域および
ドレイン領域と、前記サイドウオールの両側の前記半導
体基板に設けられた第2導電型の不純物を有する第2の
ソース領域およびドレイン領域からなる半導体装置にお
いて、前記ゲート電極と前記サイドウオールが電気的に
導通しており、前記第1のソース領域およびドレイン領
域の不純物濃度が前記第2のソース領域およびドレイン
領域の不純物濃度より薄いことを特徴とする。
[実 施 例]
本発明の実施例を第1の実施例として第1図を用いて詳
しく説明する。まず、第1図(a)のように第1導電型
半導体基板、ここではボロンを拡散したP型シリコン基
板101を酸化性雰囲気中で1000℃の酸化を行ない
150人のゲート酸化II I O2を形成し、続いて
CVD法により多結晶シリコン膜を2500人〜800
0人形成し、写真蝕刻法により前記多結晶シリコン膜の
不要部分を除去してゲート電極103を形成する0次に
第1図(b)のようにゲート電極103をマスクにn型
不純物ここではリンをlXl0”〜1×10 ”Cm−
”のドーズ量で、40KeV〜150KeVの加速電圧
でイオン注入することにより低濃度n型不純物領域10
4を形成する6次に第1図(C)のようにCVD法によ
りシリコン酸化膜105を150人形成する6次に第1
図(d)のようにCVD法により多結晶シリコン膜を3
000人〜8000人形成後、異方性(イオンエツチン
グを行ない、多結晶シリコン膜によるサイドウオール1
06を形成する1次に第1図(e)のように異方性イオ
ンエツチングを行なル)、ゲート電極上の酸化膜とシリ
コン基板上の酸化膜と、ゲート電極とサイドウオール間
の酸化膜の一部を除去する0次に第1図(f)のように
CVD法により多結晶シリコン膜を300人形成すると
、ゲート電極とサイドウオール間の酸化膜の溝が多結晶
シリコン107により埋まった構造になる。
しく説明する。まず、第1図(a)のように第1導電型
半導体基板、ここではボロンを拡散したP型シリコン基
板101を酸化性雰囲気中で1000℃の酸化を行ない
150人のゲート酸化II I O2を形成し、続いて
CVD法により多結晶シリコン膜を2500人〜800
0人形成し、写真蝕刻法により前記多結晶シリコン膜の
不要部分を除去してゲート電極103を形成する0次に
第1図(b)のようにゲート電極103をマスクにn型
不純物ここではリンをlXl0”〜1×10 ”Cm−
”のドーズ量で、40KeV〜150KeVの加速電圧
でイオン注入することにより低濃度n型不純物領域10
4を形成する6次に第1図(C)のようにCVD法によ
りシリコン酸化膜105を150人形成する6次に第1
図(d)のようにCVD法により多結晶シリコン膜を3
000人〜8000人形成後、異方性(イオンエツチン
グを行ない、多結晶シリコン膜によるサイドウオール1
06を形成する1次に第1図(e)のように異方性イオ
ンエツチングを行なル)、ゲート電極上の酸化膜とシリ
コン基板上の酸化膜と、ゲート電極とサイドウオール間
の酸化膜の一部を除去する0次に第1図(f)のように
CVD法により多結晶シリコン膜を300人形成すると
、ゲート電極とサイドウオール間の酸化膜の溝が多結晶
シリコン107により埋まった構造になる。
次に第1図(g)のように、wet雰囲気中で850℃
の酸化を行ない多結晶シリコン107の一部をシリコン
酸化膜lO8にする0次に第1図(h)のようにゲート
電極103およびサイドウオール106をマスクにn型
不純物ここではヒ素をl X 10′′〜I X 10
”cm−”のドーズ量で。
の酸化を行ない多結晶シリコン107の一部をシリコン
酸化膜lO8にする0次に第1図(h)のようにゲート
電極103およびサイドウオール106をマスクにn型
不純物ここではヒ素をl X 10′′〜I X 10
”cm−”のドーズ量で。
60KeV=180KeVの加速電圧でイオン注入する
ことにより高濃度n型不純物Fl109を形成する。
ことにより高濃度n型不純物Fl109を形成する。
第1の実施例以外でも次のような実施例によれば同様の
効果のある半導体装置を形成できる。これを第2の実施
例として第2図を用いて説明する。まず、第2図(a)
のようにゲート電極を形成するまでは第1の実施例と同
様に形成する1次に第2図(b)のようにCVD法によ
りシリコン酸化膜205を150人形成する0次に第2
図(C)のようにゲート電極103をマスクにn型不の
物ここではリンをlXl0”〜IXIOcm−”のドー
ズ量で、40KeV−150KeVの加速電圧でイオン
注入することにより低濃度n型不純物領域204を形成
する0次の工程以降第2図(d)〜第2図(h)までは
、第1の実施例と同様に形成する。
効果のある半導体装置を形成できる。これを第2の実施
例として第2図を用いて説明する。まず、第2図(a)
のようにゲート電極を形成するまでは第1の実施例と同
様に形成する1次に第2図(b)のようにCVD法によ
りシリコン酸化膜205を150人形成する0次に第2
図(C)のようにゲート電極103をマスクにn型不の
物ここではリンをlXl0”〜IXIOcm−”のドー
ズ量で、40KeV−150KeVの加速電圧でイオン
注入することにより低濃度n型不純物領域204を形成
する0次の工程以降第2図(d)〜第2図(h)までは
、第1の実施例と同様に形成する。
以上のような工程により形成されたMOS型トランジス
タでは、低濃度n型不純物層104上のサイドウオール
106がゲート電極103と接続されているため、ゲー
トに電圧を加えるとサイドウオール106にも電圧が加
わり、その電界により低濃度n型不純物層104の抵抗
が下がり、低濃度n型不純物層104内の横方向電界が
緩和される。その結果トランジスタのドレイン電流が増
加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化が避
けられる。
タでは、低濃度n型不純物層104上のサイドウオール
106がゲート電極103と接続されているため、ゲー
トに電圧を加えるとサイドウオール106にも電圧が加
わり、その電界により低濃度n型不純物層104の抵抗
が下がり、低濃度n型不純物層104内の横方向電界が
緩和される。その結果トランジスタのドレイン電流が増
加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化が避
けられる。
また、本実施例によれば低濃度n型不純物層104上の
サイドウオール106の幅によりMOS型トランジスタ
の特性が大きく変化するが、この幅はゲート電極103
の膜厚およびサイドウオール106を形成する際の多結
晶シリコン膜の膜厚を変えることにより容易に、しかも
精度よく制御できる。たとえばゲート電極103の膜厚
を4000人、サイドウオール106を形成する際の多
結晶シリコン膜の膜厚を5000人としてサイドウオー
ル106を形成すると、その幅は約0.25gmとなる
。またサイドウオール106のウェハ内ウェハ間ばらつ
きも±0.03μm以内におさまり、精度よく、ばらつ
きも少なく制御できる。
サイドウオール106の幅によりMOS型トランジスタ
の特性が大きく変化するが、この幅はゲート電極103
の膜厚およびサイドウオール106を形成する際の多結
晶シリコン膜の膜厚を変えることにより容易に、しかも
精度よく制御できる。たとえばゲート電極103の膜厚
を4000人、サイドウオール106を形成する際の多
結晶シリコン膜の膜厚を5000人としてサイドウオー
ル106を形成すると、その幅は約0.25gmとなる
。またサイドウオール106のウェハ内ウェハ間ばらつ
きも±0.03μm以内におさまり、精度よく、ばらつ
きも少なく制御できる。
また1本実施例ではオーバーハングになるところがない
ため空洞ができずトランジスタの耐湿性が悪くなること
はない。
ため空洞ができずトランジスタの耐湿性が悪くなること
はない。
また、本実施例ではゲート上の膜厚は、ゲート酸化膜1
02と、ゲート電極103と、酸化膜108の合計の膜
厚となるため、ゲート電極上にさらに配線層を形成した
場合その配線層がゲート電極を横切っても、段差が小さ
いため前記ゲート電極上の配線層に断線が生じたり、前
記ゲート電極上の配線層を形成するときにエツチング残
りによる配線ショートが生じることはない。
02と、ゲート電極103と、酸化膜108の合計の膜
厚となるため、ゲート電極上にさらに配線層を形成した
場合その配線層がゲート電極を横切っても、段差が小さ
いため前記ゲート電極上の配線層に断線が生じたり、前
記ゲート電極上の配線層を形成するときにエツチング残
りによる配線ショートが生じることはない。
本実施例ではゲート電極は多結晶シリコンで形成したが
、多結晶シリコンとチタン、タングステン、モリブデン
などの高融点金属からなるポリサイドで形成してもよい
し、高融点金属シリサイドで形成してもよい。
、多結晶シリコンとチタン、タングステン、モリブデン
などの高融点金属からなるポリサイドで形成してもよい
し、高融点金属シリサイドで形成してもよい。
また本実施例では低濃度n型不純物層のn型不純物とし
てリンを使用したが、ヒ素、アンチモンを使用していも
よいし、リンとヒ素のようにこれらの不純物を組み合わ
せて導入してもよい、また本実施例では高濃度n型不純
物層のn型不純物としてヒ素を使用したが、リン、アン
チモンを使用してもよいし、リンとヒ素のようにこれら
の不純物を組み合わせて導入してもよい、さらに本実施
例ではP型半導体基板の不純物としてボロンを使用した
が、ガリウム、アルミニウム、インジウムを使用しても
よい。
てリンを使用したが、ヒ素、アンチモンを使用していも
よいし、リンとヒ素のようにこれらの不純物を組み合わ
せて導入してもよい、また本実施例では高濃度n型不純
物層のn型不純物としてヒ素を使用したが、リン、アン
チモンを使用してもよいし、リンとヒ素のようにこれら
の不純物を組み合わせて導入してもよい、さらに本実施
例ではP型半導体基板の不純物としてボロンを使用した
が、ガリウム、アルミニウム、インジウムを使用しても
よい。
本実施例ではNチャンネルMOSトランジスタについて
述べたが、PチャンネルMOSトランジスタに応用して
も同様な効果があることは言うまでもない。
述べたが、PチャンネルMOSトランジスタに応用して
も同様な効果があることは言うまでもない。
〔発明の効果1
本発明によれば、MOS型トランジスタのドレイン電流
が増加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化
が避けられる。
が増加し、ホットキャリアによるコンダクタンスの劣化
が避けられる。
また、本発明によればMOS型トランジスタの特性を左
右する、ゲート電極と接続したサイドウオール幅を精度
よく、ばらつきを少なく加工できるのでMOS型トラン
ジスタのドレイン電流、コンダクタンスのばらつきを小
さくできる。
右する、ゲート電極と接続したサイドウオール幅を精度
よく、ばらつきを少なく加工できるのでMOS型トラン
ジスタのドレイン電流、コンダクタンスのばらつきを小
さくできる。
また5本発明によればMOS型トランジスタの耐湿性は
悪くならない。
悪くならない。
また、本発明によればゲート電極上の配線層の断線、シ
ョートが少なくなる。
ョートが少なくなる。
以上のことから本発明による半導体装置の製造方法によ
れば、高速、高品質、高歩留りの半導体装置を提供でき
る効果がある。
れば、高速、高品質、高歩留りの半導体装置を提供でき
る効果がある。
第1図(a) 〜(h) 、第2図(a)〜(h)は本
発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示す工程順断
面図。 第3図は従来例による半導体装置の一実施例を示す工程
順断面図。 第4図は従来例による半導体装置の断面図である。 101 、201. 301 ・・・第1導電型のシリコン基板 102.202,302 ・・・ゲート酸化膜 103.203.303.305 】 l ・・・ゲート電極 104.204.307 ・・・シリコン基板と反対導電型の低 濃度不純物層 105.205,108.208,306゜308.3
10 ・・・シリコン酸化膜 106.206,107,207 ・・・多結晶シリコン膜 109.209.309 ・・・シリコン基板と反対導電型の高 濃度不純物層 第1図(a) 第1図(1)) 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)第1図Cc
) 第 図(d) 第 図(e) 第 図 (−Fン 第2図(cL) 第2図(b) 第2図(C) 第 図(3) 第 図(h) 第2図 (cl) 第2図(e’) 第2図(f) 第2図(3) 第2図(h) 第3図 第4図
発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示す工程順断
面図。 第3図は従来例による半導体装置の一実施例を示す工程
順断面図。 第4図は従来例による半導体装置の断面図である。 101 、201. 301 ・・・第1導電型のシリコン基板 102.202,302 ・・・ゲート酸化膜 103.203.303.305 】 l ・・・ゲート電極 104.204.307 ・・・シリコン基板と反対導電型の低 濃度不純物層 105.205,108.208,306゜308.3
10 ・・・シリコン酸化膜 106.206,107,207 ・・・多結晶シリコン膜 109.209.309 ・・・シリコン基板と反対導電型の高 濃度不純物層 第1図(a) 第1図(1)) 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)第1図Cc
) 第 図(d) 第 図(e) 第 図 (−Fン 第2図(cL) 第2図(b) 第2図(C) 第 図(3) 第 図(h) 第2図 (cl) 第2図(e’) 第2図(f) 第2図(3) 第2図(h) 第3図 第4図
Claims (1)
- 第1導電型の半導体基板上に設けられた第1の絶縁膜と
、前記第1の絶縁膜上に設けられた第1の導電膜による
ゲート電極と、前記ゲート電極の両側に設けられた第2
の導電膜によるサイドウォールと、前記ゲート電極の両
側の前記半導体基板に設けられた第2導電型の不純物を
有する第1のソース領域およびドレイン領域と、前記サ
イドウォールの両側の前記半導体基板に設けられた第2
導電型の不純物を有する第2のソース領域およびドレイ
ン領域からなる半導体装置において、前記ゲート電極と
前記サイドウォールが電気的に導通しており、前記第1
のソース領域およびドレイン領域の不純物濃度が前記第
2のソース領域およびドレイン領域の不純物濃度より薄
いことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30912488A JPH02155238A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30912488A JPH02155238A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02155238A true JPH02155238A (ja) | 1990-06-14 |
Family
ID=17989180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30912488A Pending JPH02155238A (ja) | 1988-12-07 | 1988-12-07 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02155238A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298446A (en) * | 1990-02-20 | 1994-03-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing semiconductor device |
| US5411906A (en) * | 1991-10-31 | 1995-05-02 | Vlsi Technology, Inc. | Method of fabricating auxiliary gate lightly doped drain (AGLDD) structure with dielectric sidewalls |
| JPH07335874A (ja) * | 1993-04-30 | 1995-12-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-07 JP JP30912488A patent/JPH02155238A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5298446A (en) * | 1990-02-20 | 1994-03-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Process for producing semiconductor device |
| US5411906A (en) * | 1991-10-31 | 1995-05-02 | Vlsi Technology, Inc. | Method of fabricating auxiliary gate lightly doped drain (AGLDD) structure with dielectric sidewalls |
| JPH07335874A (ja) * | 1993-04-30 | 1995-12-22 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 半導体装置の製造方法 |
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