JPH02209767A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02209767A
JPH02209767A JP1030437A JP3043789A JPH02209767A JP H02209767 A JPH02209767 A JP H02209767A JP 1030437 A JP1030437 A JP 1030437A JP 3043789 A JP3043789 A JP 3043789A JP H02209767 A JPH02209767 A JP H02209767A
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JP
Japan
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forming
diffusion layer
mask
program
type transistor
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JP1030437A
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Junko Hirota
廣田 淳子
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に関し、 プログラム拡散層形成後の工程数を少なくしてTAT 
(Turn Around Time)を速くすること
ができ、製品を納期中に納め易くすることができる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とし、基板上に
フィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を順次形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜上にエンハンスメント型トランジ
スタ用ゲート電極及びディプレッション型トランジスタ
用ゲート電極を形成する工程と、前記各ゲート電極をマ
スクとして基板内に不純物を導入してソース/ドレイン
拡散層を形成する工程と、前記エンハンスメント型トラ
ンジスタ用ゲート電極を覆ってプログラム拡散層形成用
マスクを形成する工程と、前記プログラム拡散層形成用
マスクを用い基板内に不純物を導入してプログラム拡散
層を形成する工程と、前記プログラム拡散層形成用マス
クを除去する工程とを含むように構成し、又は、基板上
にフィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を順次形成する工
程と、前記ゲート絶縁股上にエンハンスメント型トラン
ジスタ用ゲート電極及びディプレッション型トランジス
タ用ゲート電極を形成する工程と、前記エンハンスメン
ト型トランジスタ用ゲート電極を覆ってプログラム拡散
層形成用マスクを形成する工程と、前記プログラム拡散
層形成用マスクを用い基板内に不純物を導入してプログ
ラム拡散層を形成する工程と、前記プログラム拡散層形
成用マスクを除去する工程と、前記各ゲート電極をマス
クとして基板内に不純物を導入してソース/ドレイン拡
散層を形成する工程とを含むように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、絶縁ゲート形
電界効果トランジスタを用いた半導体装置、特にNAN
D型マスクROMの製造方法に適用することができ、詳
しくは特にTAT (Turn Around Tim
e)を速くすることができる半導体装置の製造方法に関
する。
近年、計算機システムや計測システムをはじめ、各種の
電子機器に幅広く使われている半導体メモリ等の半導体
装置は特に記憶密度の要求に伴い集積度の高いものが要
求されている。半導体メモリとして機能するマスクRO
Mと言われる半導体装置は予め情報を製造工程中に書き
込むこと(ROMデータ書き込み)ができるという特徴
を有し注目されている。このマスクROMと言われる半
導体装置にはNOR型マスクROMとNAND型マスク
ROMとがある。
ここで、NOR型マスクROMは1つのワード線と1つ
のビット線を選択すると1個のトランジスタを選択する
ことができ、1個又は2個のトランジスタに対してコン
タトラボール1個で構成される(2個のトランジスタに
対してコンタクトホール1個又は2個)。これに対して
NAND型マスクROMは1つのビット線に対して選択
するトランジスタを8個、16個というように複数個で
構成することができ、複数個のトランジスタに対してコ
ンタクトホール1個で構成することができる。
このため、集積化の要求に伴いコンタクトホールの数を
少なくしても集積化することができるNAND型マスク
ROMが主流になってきている。
しかしながら、NAND型マスクROMはN。
R型マスクROMと較べてユーザからデータを受は付け
て出荷するまでのプロセス期間、即ちTATが長くかか
ってしまうという欠点を有している。
したがって、集積化が可能でTATを速くすることがで
きる半導体装置の製造方法が要求されている。
(従来の技術〕 以下、具体的に図面を用いて従来技術について説明する
第3図〜第5図は従来の半導体装置の製造方法を説明す
る図であり、第3図(a)、(b)は従来例の構造の詳
細を示す図、第4図は従来例の回路図、第5図(la)
〜(7a)は従来例の製造工程を説明する図である。な
お、第3図(a)は平面図、第3図(b)は第3図(a
)に示すA1〜A2方向の断面図である。なお、図示例
の半導体装置はNAND型マスクROMに適用すること
ができる。
これらの図において、21は例えばSiからなる基板、
22はチャネルカット、23は例えばSiO□からなる
フィールド酸化膜で、素子分離領域として機能するもの
である。24はプログラム拡散層形成用マスク、25は
プログラム拡散層、26は例えばSiO□からなるゲー
ト絶縁膜、27a、27bは例えばポリシリコン(例え
ばWSi等のメタルシリサイドでもよい)からなるゲー
ト電極で、ワード線としても機能するものである。ゲー
ト電極27aはエンハンスメント型トランジスタ用ゲー
ト電極であり、ゲート電極27bはディプレッション型
トランジスタ用ゲート電極である。28はソース/ドレ
イン拡散層、29は例えばSin、からなるシリコン酸
化膜、30はビット線、31はワード線、32はエンハ
ンスメント型トランジスタ、33はディプレッション型
トランジスタである。
なお、ここでの動作はNOR型のようにvth(しきい
値電圧)を高くしたり低くしたりしてビット線の電位が
下がるか下がらないかで識別するという方法ではなく、
第4図に示すように、ディプレッション型トランジスタ
33とエンハンスメント型トランジスタ32を用いビッ
ト線の電位が下がるか下がらないかで識別するという方
法が用いられている。
次に、その製造工程について説明する。
なお、ここで第5図(1a)は第5図(2a)に示す平
面図のB1−82方向の断面図であり、第5図(3a)
、(5a)〜(7a)は第5図(4a)に示すC1−C
2方向の断面図である。
まず、第5図(1a)、(2a)に示すように、例えば
B゛の不純物を基板21内に選択的に導入してチャネル
カット22を形成した後、フィールド酸化により基板2
1を選択的に酸化して素子分離領域として機能するフィ
ールド酸化膜23を形成する。
次に、第5図(3a)、(4a)に示すように、レジス
トをパターニングして基十反21上にプログラム拡散層
形成用マスク24を形成した後、不純物が例えばP・の
イオン注入法により、プログラム拡散層形成用マスク2
4を用い基板21内に不・鈍物を導入してプログラム拡
散層25を形成する。これがいわゆるROMデータ書き
込み工程である。
次に、第5図(5a)に示すように、プログラム拡散層
形成用マスク24を除去した後、熱酸化法により基板2
1を選択的に酸化してゲート絶縁膜26を形成する。
次に、第5図(6a)に示すように、例えばCVD法に
より全面にポリシリコンを堆積した後、例えばRIE法
によりポリシリコンを選択的にエツチングしてエンハン
スメント型トランジスタ用ゲート電極27aおよびディ
プレッション型トランジスタ用ゲート電極27bを形成
する。
次に、第5図(7a)に示すように、例えば不純物がA
s’のイオン注入法により基板21内に不純物を導入し
てソース/ドレイン拡散層28を形成した後、第3図(
b)に示すように、例えば熱酸化法によりゲート電極2
7a、27bを選択的に酸化してシリコン酸化膜29を
形成する。そして、全面に例えばPSGからなる層間絶
縁膜を形成し、眉間絶縁膜を選択的にエツチングしてコ
ンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介し
てソース/ドレイン拡散Ji28とコンタクトを採るよ
うに例えばAlからなる配線層を形成することにより半
導体装置が完成する。
なお、第5図(5a)に示すゲート絶縁膜26の形成は
プログラム拡散層形成用マスク24の形成前の、フィー
ルド酸化膜23形成後に行ってもよい。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の半導体装置の製造方法
にあっては、第5図(3a)、(4a)に示すように、
ディプレッション型トランジスタ33形成のためのプロ
グラム拡散層25形成工程(ROMデータ書き込み工程
)を第5図(6a)に示すゲート電極27形成前に行っ
ており、プログラム拡散層25形成後の工程数が多くT
ATがあまり速くないという欠点を有していた。このた
め、納期が短い場合は、納期中に製品を納めることが困
難になってしまう問題があった。
そこで本発明は、プログラム拡散層形成後の工程数を少
なくしてTATを速くすることができ、製品を納期中に
納め易くすることができる半導体装置の製造方法を提供
することを目的としている。
(課題を解決するための手段〕 第1の発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成
のため、基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を
順次形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にエンハンス
メント型トランジスタ用ゲート電極及びディプレッショ
ン型トランジスタ用ゲート電極を形成する工程と、前記
各ゲート電極をマスクとして基板内に不純物を導入して
ソース/ドレイン拡散層を形成する工程と、前記エンハ
ンスメント型トランジスタ用ゲート電極を覆ってプログ
ラム拡散層形成用マスクを形成する工程と、前記プログ
ラム拡散層形成用マスクを用い基板内に不純物を導入し
てプログラム拡散層を形成する工程と、前記プログラム
拡散層形成用マスクを除去する工程とを含むものである
第2の発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成
のため、基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を
順次形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上にエンハンス
メント型トランジスタ用ゲート電極及びディプレッショ
ン型トランジスタ用ゲート電極を形成する工程と、前記
エンハンスメント型トランジスタ用ゲート電極を覆って
プログラム拡散層形成用マスクを形成する工程と、前記
プログラム拡散層形成用マスクを用い基板内に不純物を
導入してプログラム拡散層を形成する工程と、前記プロ
グラム拡散層形成用マスクを除去する工程と、前記各ゲ
ート電極をマスクとして基板内に不純物を導入してソー
ス/ドレイン拡散層を形成する工程とを含むものである
〔作用〕
第1の発明は、基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶
縁膜が順次形成され、ゲート絶縁膜上にエンハンスメン
ト型トランジスタ用ゲート電極及びディプレッション型
トランジスタ用ゲート電極が形成された後、前記各ゲー
ト電極をマスクとして基板内に不純物が導入されてソー
ス/ドレイン拡散層が形成される。次いで、エンハンス
メント型トランジスタ用ゲート電極が覆われてプログラ
ム拡散層形成用マスクが形成され、プログラム拡散層形
成用マスクを用い基板内に不純物が導入されてプログラ
ム拡散層が形成された後、プログラム拡散層形成用〆ス
クが除去される。
したがって、第1図(7a)に示すように、ディプレッ
ション型トランジスタ33形成のためのプログラム拡散
層8形成工程を、第1図(4a)、(5a)に示すゲー
ト電極5a、5bが形成された後の第1図(6a)に示
すソース/ドレイン拡散層6形成後に行うようにしたた
め、従来法よりもプログラム拡散層8形成後の工程数を
少なくすることができるようになり、TATを速くする
ことができるようになる。このため、従来法よりも製品
を納期中に納め易(することができるようになる。
第2の発明は、基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶
縁膜が順次形成され、ゲート絶縁膜上にエンハンスメン
ト型トランジスタ用ゲート電極及びディプレッション型
トランジスタ用ゲートを極が形成された後、エンハンス
メント型トランジスタ用ゲート電極が覆われてプログラ
ム拡散層形成用マスクが形成される。次いで、プログラ
ム拡散層形成用マスクを用い基板内に不純物が導入され
てプログラム拡散層が形成され、プログラム拡散層形成
用マスクが除去された後、各ゲート電極をマスクとして
基板内に不純物が導入されてソース/ドレイン拡散層が
形成される。
したがって、第2図(1a)に示すように、ディプレッ
ション型トランジスタ33形成のためのプログラム拡散
層8形成工程をゲート電極5a、5b形成後に行うよう
にしたため、従来法よりもプログラム拡散層8形成後の
工程数を少なくすることができるようになり、TATを
速くすることができるようになる。このため、従来法よ
りも製品を納期中に納め易くすることができるようにな
る。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図(la)〜(8a)は第1の発明に係る半導体装
置の製造方法の一実施例の製造工程を説明する図である
。なお、ここでは構造の詳細図(第3図(a)、(b)
)及び回路図(第4図)は従来のものと同様であるので
省略する。図示例の半導体装置はNAND型マスクRO
Mに適用することができる。
これらの図において、■は例えばSiからなる基板、2
はチャネルカット、3は例えばSiO□からなるフィー
ルド酸化膜で、素子分離領域として機能するものである
。4は例えばS iOzからなるゲート絶縁膜、5a、
5bは例えばポリシリコン(例えばWSi等のメタルシ
リサイドでもよい)からなるゲート電極で、ワード線と
しても機能するものである。ゲート電極5aはエンハン
スメント型トランジスタ用ゲート電極であり、デー1〜
電極5bはディプレッション型トランジスタ用ゲート電
極である。6はソース/ドレイン拡散層、7は例えばレ
ジストからなるプログラム拡散層形成用マスク、8はプ
ログラム拡散層である。
次に、その製造工程について説明する。
なお、ここで第1図(la)、(3a)は第1図(2a
)に示す平面図のDi−D2方向の断面図であり、第1
図(4a)、(6a)〜(8a)は第1図(5a)に示
すEl−22方向の断面図である。
まず、第1図(1a)、(2a)に示すように、例えば
B゛の不純物を基板1内に選択的に導入してチャネルカ
ット2を形成した後、フィールド酸化により基板1を選
択的に酸化して素子弁If領域として機能する膜厚が例
えば5000人のフィールド酸化+1り2を形成する。
次に、第1図(3a)に示すように、例えば熱酸化法に
より基板1を選択的に酸化して膜厚が例えば200〜2
50人のゲート絶縁膜4を形成する。
なお、エンハンスメント型トランジスタのチャネルコン
トロールをする場合は、ここでP型の不純物をイオン注
入法により導入するのが好ましい。
次に、第1図(4a)、(5a)に示すように、例えば
CVD法によりゲート絶縁膜4上にポリシリコンを膜厚
が例えば3000〜4000人で堆積し、例えばRIE
法によりポリシリコンを選択的にエツチングしてエンハ
ンスメント型トランジスタ用ゲート電極5a及びディプ
レッション型トランジスタ用ゲート電極5bを形成した
後、不純物が例えばA s ” 、加速エネルギーが例
えば70KeVのイオン注入法によりゲート電極5a、
5bをマスクとして基板1内に不純物を導入してソース
/ドレイン拡散層6を形成する。
次に、第1図(7a)に示すように、レジストを全面に
塗布した後、露光、現像によりエンハンスメント型トラ
ンジスタ用のゲート電極5aを覆うようにレジストをパ
クーニングしてプログラム拡散層形成用マスク7を形成
した後、不純物が例えばAs”  (P”でもよい)、
加速エネルギーが例えば70〜180KeVのイオン注
入法により、プログラム拡散層形成用マスク7を用い基
415.1内に不純物を導入してプログラム拡散層8を
形成する。
なお、ここでプログラム拡散層8で構成されるデイブレ
ンジョン型トランジスタ33の構造としてはソース・ド
レイン間距離(実効チャネル長)をエンハンスメント型
トランジスタ32の場合よりも小さくすることが好まし
く、ゲート電極がOVでもドレイン電圧を与えるとソー
ス・ドレイン間に電流が流れトランジスタがONする状
態になるように構成する。このため、ディプレッション
トランジスタ形成部分のみに加速エネルギー及び打ち込
み量をソース/ドレイン拡散層6形成の際よりも大きく
してイオン注入しているのである。また、加速エネルギ
ーの条件またはゲート長によりソース・ドレイン領域が
チャネル部でつながってしまう場合があるが、つながっ
てしまってもよい。また、ソース・ドレイン間電流の調
整はディプレッション型トランジスタ33部のイオン注
入する際の、加速エネルギー及び打ち込み量で適宜調整
することができる。
次に、第1図(8a)に示すように、プログラム拡散層
形成用マスク7を除去する。この後の工程は従来法と同
様、ゲート電極5a、5bを選択的に酸化してシリコン
酸化膜29を形成し、全面に例えばPSGからなる層間
絶縁膜を形成し、層間絶縁膜を選択的にエツチングして
コンタクトホールを形成した後、コンタクトホールを介
してソース/ドレイン拡散層6とコンタクトを採るよう
に例えばAI!、からなる配線層を形成することにより
半導体装置が完成する。
すなわち、上記実施例では、第1図(7a)に示すよう
に、ディプレッション型トランジスタ33形成のための
プログラム拡散層8形成工程を、第1図(4a)、(5
a)に示すゲート電極5a、5bが形成された後の第1
図(6a)に示すソース/ドレイン拡散層6形成後に行
うようにしたため、ソース/ドレイン拡散層6の形成ま
でプロセスを進めておいた状態で仕込みを行うことがで
き、従来法よりもプログラム拡散層8形成後の工程数を
少なくすること(約1/2)ができ、TATを速くする
ことができる。このため、従来法よりも製品を納期中に
納め易くすることができる。
また、ソース/ドレイン拡散層6の形成までプロセスを
進めておいた状態で仕込みを行うことができるため、従
来法よりもゴミの影響が少なく歩留りを向上させること
ができるという利点がある。
また、ゲート電極5a、5b形成前にプログラム拡散層
形成用マスク7を用いる従来法の場合、ゲート電極5a
、5bとプログラム拡散層形成用マスク7は層間位置合
わせとなるため、位置ずれした時のためのマージンが直
接位置合わせの時より余分に必要となるのに対して、上
記実施例では直接位置合わせとなるためマージンが余分
に必要となることはなく微細化に好適である。
第2図(1a)、(2a)は第2の発明に係る半導体装
置の製造方法の一実施例の製造工程を説明する図である
この図において、第1図(1a)〜(8a)と同一符号
は同一または相当部分を示す。
次に、その製造工程について説明する。
なお、ここではチャネルカット2の形成からエンハンス
メント型トランジスタ用ゲート電極5a及びディプレッ
ション型トランジスタ用ゲート電極5bの形成までは第
1の発明の実施例と同様であるので省略する。
そして、第2図(1a)に示すように、ゲート電極5a
、5b形成後、レジストを全面に塗布し、露光、現像に
よりエンハンスメント型トランジスタ用ゲート電極5a
を覆うようにレジストをパターニングしてプログラム拡
散層形成用マスク7を形成する。次いで、不純物が例え
ばAs”  (P”でもよい)、加速エネルギーが例え
ば70〜180にeVのイオン注入法により、プログラ
ム拡散層形成用マスク7を用い基板1内に不純物を導入
してプログラム拡散層8を形成する。
次に、第2図(2a)に示すように、プログラム拡散層
形成用マスク7を除去した後、不純物が例えばP゛、加
速エネルギーが例えば100KeVのイオン注入法によ
りゲート電極5a、5bをマスクとして基板1内に不純
物を導入してソース/ドレイン拡散層6を形成する。こ
の後の工程は従来法と同様であるので省略する。
すなわち、上記実施例では、第2図(1a)に示すよう
に、ディプレッション型トランジスタ33形成のための
プログラム拡散層8形成工程をゲート電極5a、5b形
成後に行うようにしたため、ゲート??1Fi5a、5
bの形成までプロセスを進めておいた状態で仕込みを行
うことができ、従来法よりもプログラム拡散N8形成後
の工程数を少なくすること(約1/2)ができ、TAT
を速(することができる。このため、従来法よりも製品
を納期中に納め易くすることができる。
また、ゲート電極5a、5bの形成までプロセスを進め
ておいた状態で仕込みを行うことができるため、従来法
よりもゴミの影響が少なく歩留りを向上させることがで
きるという利点がある。
また、ゲート電極5a、5b形成前にプログラム拡散層
形成用マスク7を用いる従来法の場合、ゲート電極5a
、5bとプログラム拡散層形成用マスク7は眉間位置合
わせとなるため、位置ずれした時のためのマージンが直
接位置合わせの時より余分に必要となるのに対して、第
2の発明の上記実施例では直接位置合わせとなるため、
マージンが余分に必要となることはなく微細化に好適で
ある。
なお、第1、第2の発明の各実施例において、デイプレ
シジョン型トランジスタ部のイオン注入の加速エネルギ
ーは、隣接するトランジスタのゲート電極間距離が大き
い場合、あるいはフィールド酸化膜3の膜厚が厚い場合
(8000人程度)は、180KeV前後での高加速エ
ネルギーで行ってもかまわないが、ゲート電極間距離が
小さくなり不純物の横方向拡散が顕著になり、不純物の
フィールド酸化膜3突き抜けによるリークの恐れがある
場合には加速エネルギーは100KeV以下のなるべく
低い加速エネルギーで行うのが好ましい。そして、不純
物の横方向拡散層及び不純物のフィールド酸化膜3突き
抜けは、導入する不純物、例えばP゛とAs’とで異な
るので適用するデバイスのスペンジにより適宜決定する
のが好ましい。
(発明の効果) 本発明によれば、プログラム拡散層形成後の工程数を少
なくしてTATを速くすることができ、製品を納期中に
納めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明に係る半導体装置の製造方法の一実
施例の製造工程を説明する図、第2図は第2の発明に係
る半導体装置の製造方法の一実施例の製造工程を説明す
る図、第3図〜第5図は従来の半導体装置の製造方法を
説明する図であり、 第3図は従来例の構造の詳細を示す図、第4図は従来例
の回路図、 第5図は従来例の製造工程を説明する図である。 ■・・・・・・基板、 2・・・・・・チャネルカット、 3・・・・・・フィールド酸化膜、 ・・・・・・ゲート絶縁膜、 a、5b・・・・・・ゲート電極、 ・・・・・・ソース/ドレイン拡散層、・・・・・・プ
ログラム拡散層形成用マスク、・・・・・・プログラム
拡散層。 一一/f 81の発明の一実施例の製造工程を説明する図第1図 第1の発明の一実施例の製造工程を説明する図(Q) (b) W伸構造の詳細を示す図 第3図 第2の発明の一実施例の製造工程を説明する間第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を順
    次形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にエンハンスメント型トランジスタ
    用ゲート電極及びディプレッション型トランジスタ用ゲ
    ート電極を形成する工程と、前記各ゲート電極をマスク
    として基板内に不純物を導入してソース/ドレイン拡散
    層を形成する工程と、 前記エンハンスメント型トランジスタ用ゲート電極を覆
    ってプログラム拡散層形成用マスクを形成する工程と、 前記プログラム拡散層形成用マスクを用い基板内に不純
    物を導入してプログラム拡散層を形成する工程と、 前記プログラム拡散層形成用マスクを除去する工程とを
    含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)基板上にフィールド酸化膜及びゲート絶縁膜を順
    次形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上にエンハンスメント型トランジスタ
    用ゲート電極及びディプレッション型トランジスタ用ゲ
    ート電極を形成する工程と、前記エンハンスメント型ト
    ランジスタ用ゲート電極を覆ってプログラム拡散層形成
    用マスクを形成する工程と、 前記プログラム拡散層形成用マスクを用い基板内に不純
    物を導入してプログラム拡散層を形成する工程と、 前記プログラム拡散層形成用マスクを除去する工程と、 前記各ゲート電極をマスクとして基板内に不純物を導入
    してソース/ドレイン拡散層を形成する工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
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