JPH022176A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH022176A JPH022176A JP14489288A JP14489288A JPH022176A JP H022176 A JPH022176 A JP H022176A JP 14489288 A JP14489288 A JP 14489288A JP 14489288 A JP14489288 A JP 14489288A JP H022176 A JPH022176 A JP H022176A
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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】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、絶縁体基板あるいは、絶縁膜上に形成された
半導体装置に関する。
半導体装置に関する。
(従来の技術)
最近、電子ビームやレーザーアニール技術を用いて、絶
縁膜上にシリコンの単結晶層を形成するS OI (5
ilicon on In5ulator)技術の開発
が盛んに行われている。そして、この技術で得られた半
導体層に絶縁ゲート型1界効果トランジスタ(stos
FgT)を形成して成る3次元ICの開発が行われてい
る。この様な絶縁膜上fこ形成された従来のMOSFE
Tのチャネル方間1こ沿りて切断して得られる断面を第
3図falに示す。通常、シリコン基板31には、素子
が形成され、その出番こ、絶縁jd32が厚さ約、1μ
m形成される。ここでは1図面を1副潔にするためシリ
コン基板31上の素子形成図は省略されている。上記形
成されたM縁膜32上に、@述のSOI技術によりて、
単結晶シリコン1534を形成する。この層は、模厚約
0.1μmで不純物磯度N =IX1014Cm″
″1である。次fこ。
縁膜上にシリコンの単結晶層を形成するS OI (5
ilicon on In5ulator)技術の開発
が盛んに行われている。そして、この技術で得られた半
導体層に絶縁ゲート型1界効果トランジスタ(stos
FgT)を形成して成る3次元ICの開発が行われてい
る。この様な絶縁膜上fこ形成された従来のMOSFE
Tのチャネル方間1こ沿りて切断して得られる断面を第
3図falに示す。通常、シリコン基板31には、素子
が形成され、その出番こ、絶縁jd32が厚さ約、1μ
m形成される。ここでは1図面を1副潔にするためシリ
コン基板31上の素子形成図は省略されている。上記形
成されたM縁膜32上に、@述のSOI技術によりて、
単結晶シリコン1534を形成する。この層は、模厚約
0.1μmで不純物磯度N =IX1014Cm″
″1である。次fこ。
ub
ゲート絶縁@35を約10OA形成した後、続いで、多
結晶シリコン@36を堆積する。そして通常用いられる
リングラフィ技術で、前記多結晶シリコy[36及びゲ
ート絶七灸膜35をバターニングする。この袋1例えば
ヒ素不純物を露出しているシリコン裾板に導入し、ドレ
イン領域37及びソース領域38が形成される。この様
tこして、絶縁膜32上憂こMOSFETが咋られる。
結晶シリコン@36を堆積する。そして通常用いられる
リングラフィ技術で、前記多結晶シリコy[36及びゲ
ート絶七灸膜35をバターニングする。この袋1例えば
ヒ素不純物を露出しているシリコン裾板に導入し、ドレ
イン領域37及びソース領域38が形成される。この様
tこして、絶縁膜32上憂こMOSFETが咋られる。
このMOSFET)こおいて、前述した様に、基板不純
物濃度がI X 10” cm−”と極めて低儂、度で
。
物濃度がI X 10” cm−”と極めて低儂、度で
。
かつ、半導体層34が約1.0μmと非常に薄いため、
ゲートt4圧が印υ口されると、基板全体が空乏化し、
ソース・ドレイン間を流れる電流のモードは、通常の反
転1を流れる表面型ではなく、層板全体を流れるバルク
型になる。従りて、キャリアの移動度は茂面型よりも大
きく、素子の高速前作が実現出来る利点がある。
ゲートt4圧が印υ口されると、基板全体が空乏化し、
ソース・ドレイン間を流れる電流のモードは、通常の反
転1を流れる表面型ではなく、層板全体を流れるバルク
型になる。従りて、キャリアの移動度は茂面型よりも大
きく、素子の高速前作が実現出来る利点がある。
しかし、@述した様【こ、半導体層34の全体が空乏化
するため、ゲート1愼から出る4気力線は。
するため、ゲート1愼から出る4気力線は。
半導体l′1I34を突き抜けて基板31に終端する。
従りて基板電位の変動が直接MO8FETの電流−電圧
特性へ愚影響を与える。つまり、第4図のゲート電圧(
V )に対するドレイン電流(より)の特性図に示す
様に5例えば基板電位v3ubが□Vから一5vに変動
すると、しきい直電圧で約O,tV変化し、1流レベル
で約100倍変化する。この変化は、集積回路を設計す
る上で、大きな妨げとなりていた。
特性へ愚影響を与える。つまり、第4図のゲート電圧(
V )に対するドレイン電流(より)の特性図に示す
様に5例えば基板電位v3ubが□Vから一5vに変動
すると、しきい直電圧で約O,tV変化し、1流レベル
で約100倍変化する。この変化は、集積回路を設計す
る上で、大きな妨げとなりていた。
また、第3図(bl iこ示す様に、半導体層34を突
き抜ける電気力線を4気的にシールドするために、絶縁
膜32中1こ、シールド139を設ける構造があるが、
この場合には、ソース38とシールド同39間5 ドレ
イン37とシール11間、そして、シIJコンi[31
とシールド1間の各キャパシターが極めて増大し、素子
の高速前作【こ対して不部会である。一方、そのキャパ
シタンスを減らすために、絶縁膜32,32aの厚さを
厚くすると、微細加工精度が悪化するため、それ程厚く
出来ない制約がある。
き抜ける電気力線を4気的にシールドするために、絶縁
膜32中1こ、シールド139を設ける構造があるが、
この場合には、ソース38とシールド同39間5 ドレ
イン37とシール11間、そして、シIJコンi[31
とシールド1間の各キャパシターが極めて増大し、素子
の高速前作【こ対して不部会である。一方、そのキャパ
シタンスを減らすために、絶縁膜32,32aの厚さを
厚くすると、微細加工精度が悪化するため、それ程厚く
出来ない制約がある。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上記従来法の欠点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、SOI素子fこBいて、その
素子の゛電流−′シ王特注が基板電位の影響を受けない
安定な特性を有する。かつ浮遊容量の少ない、高速動作
をするSOI素子構造の半導体装置を提供すること1こ
ある。
その目的とするところは、SOI素子fこBいて、その
素子の゛電流−′シ王特注が基板電位の影響を受けない
安定な特性を有する。かつ浮遊容量の少ない、高速動作
をするSOI素子構造の半導体装置を提供すること1こ
ある。
(課1項を:4決するための手段)
本発明の骨子は、SUI素子のソース領域の一部が絶縁
模中誓こ埋設され、かつドレイン領域とソース領域間の
チャネル領域の真下部へ延長されているところ蛋こある
。これによって、基板電位の影響を全く受けない安定し
た電流−電圧特性を有し。
模中誓こ埋設され、かつドレイン領域とソース領域間の
チャネル領域の真下部へ延長されているところ蛋こある
。これによって、基板電位の影響を全く受けない安定し
た電流−電圧特性を有し。
かつ浮遊序なの少ない高速動作をするSOI素子構造の
半導体装置が提供される。
半導体装置が提供される。
(作用)
本発明(工、前述したSOI4子のソース領域を絶縁僕
中に埋設させ、ドレイy・ソース間のチャネル領域真下
部へ延長させて、SOI累子のゲートを極から出る′電
気力線を上記埋設、延長されたソース領域へ終端させる
。いわゆるシールド効果を利用する所(こある。シール
ド(こ際しては、シールド1とドレイン間、又は、ソー
ス間等の浮遊容lの増大を抑止すると共に、効果的tこ
シールド可能な構造を有するものである。
中に埋設させ、ドレイy・ソース間のチャネル領域真下
部へ延長させて、SOI累子のゲートを極から出る′電
気力線を上記埋設、延長されたソース領域へ終端させる
。いわゆるシールド効果を利用する所(こある。シール
ド(こ際しては、シールド1とドレイン間、又は、ソー
ス間等の浮遊容lの増大を抑止すると共に、効果的tこ
シールド可能な構造を有するものである。
(実施例)
以下1本発明の一実施例の精細について、図面を用いて
説明する。
説明する。
第1図1a)は、本発明によるSOI素子の一実施例を
示す上面図である。また、第1図1blば、第1図(a
))こおいてA −A’の一点鎖線で切断されたSOI
素子の断面図である。さらに、第1図1clは、@1図
talにおいて、B−8’の一点鎖線で切断されたSO
I素子の断面図である。第1図1al〜telでの同一
部分は、同一の符号を付して示した。11は、例えば半
導体シリコン基板である。12は前記半導体シリコン基
板上に形成された絶縁膜、例えばシリコン酸化膜であり
、19は埋設されたフィールド絶縁膜である。そして、
14は1例えばP型(100)方位のシリコン半導体層
で、17及び18は、前記シリコン半導体層と反対導電
屋の高不純物濃度1例えばヒ素不純物を有するドレイン
及びソース領域である。さらtこ、13は、前駅ソース
領域に接続されたソース領域と1司導電型を有する埋め
込み半4本1である。15は、ゲート絶縁膜である。そ
して、16は、多結晶シリコンのゲート電極である。
示す上面図である。また、第1図1blば、第1図(a
))こおいてA −A’の一点鎖線で切断されたSOI
素子の断面図である。さらに、第1図1clは、@1図
talにおいて、B−8’の一点鎖線で切断されたSO
I素子の断面図である。第1図1al〜telでの同一
部分は、同一の符号を付して示した。11は、例えば半
導体シリコン基板である。12は前記半導体シリコン基
板上に形成された絶縁膜、例えばシリコン酸化膜であり
、19は埋設されたフィールド絶縁膜である。そして、
14は1例えばP型(100)方位のシリコン半導体層
で、17及び18は、前記シリコン半導体層と反対導電
屋の高不純物濃度1例えばヒ素不純物を有するドレイン
及びソース領域である。さらtこ、13は、前駅ソース
領域に接続されたソース領域と1司導電型を有する埋め
込み半4本1である。15は、ゲート絶縁膜である。そ
して、16は、多結晶シリコンのゲート電極である。
嘉2図(ml〜fitは、第1図1〜fclに示した本
発明によるSOI素子の製造工程を示す断面図である。
発明によるSOI素子の製造工程を示す断面図である。
先ず、第2図talに示す様lこ、例えば、シリコン基
板210上にCVD法によりシリコン酸化11i 22
0を約0.5μm堆積する。このシリコン酸化膜220
ヲIJ 7 ’)” ラフィ技術tこよるマスクパター
ンヲ用い。
板210上にCVD法によりシリコン酸化11i 22
0を約0.5μm堆積する。このシリコン酸化膜220
ヲIJ 7 ’)” ラフィ技術tこよるマスクパター
ンヲ用い。
開口部2909テーパー状にエツチングし形成する。続
いて、第2図tb) 1こ示す如く全面に厚さ約0.2
μmのN型多納晶シリコン嘆230を形成する。
いて、第2図tb) 1こ示す如く全面に厚さ約0.2
μmのN型多納晶シリコン嘆230を形成する。
次に、第21図1clζこ示す如く、前記多結晶シリコ
ンFIX230を通常のりソグラフィ技術で、パターニ
ングした侵、全面に、約0.5μmのシリコン酸化膜2
20mを形成する(第2図(d) )。そして1例えば
、加速電圧15KV、ビーム電流2mA、ビーム振りI
’f55 mmの疑似状電子ビームを用いてアニールし
、多結晶シリコン5230を尋結晶化させ、第1シリコ
ン1230を形成させる。その後、前記シリコン酸化膜
220aを通常のリングラフィ技術fこより開口部29
1をテーパー状に形成する(第2図1e))。次lこ、
非結晶シリコン1漠240を約0.1μm形成した後、
固相成長技術(例えば、650℃。
ンFIX230を通常のりソグラフィ技術で、パターニ
ングした侵、全面に、約0.5μmのシリコン酸化膜2
20mを形成する(第2図(d) )。そして1例えば
、加速電圧15KV、ビーム電流2mA、ビーム振りI
’f55 mmの疑似状電子ビームを用いてアニールし
、多結晶シリコン5230を尋結晶化させ、第1シリコ
ン1230を形成させる。その後、前記シリコン酸化膜
220aを通常のリングラフィ技術fこより開口部29
1をテーパー状に形成する(第2図1e))。次lこ、
非結晶シリコン1漠240を約0.1μm形成した後、
固相成長技術(例えば、650℃。
20分)で、重粘晶化させ、第2シリコン層240を形
成させる(第2図げ)〕。そして、素子領域となる部分
をマスクでおおい、池の部分を1例えば反応性イオンエ
ツチングで、前記第1シリコン層230よりも深い位攬
迄、エツチングし、開口部292を形成する(第2JI
gl)、前記マスクを除去した後、開口部2922こ、
例えばシリコン酸化膜293を埋め込み1表面を平臥に
する(第2図(社))。この様に、素子分離工程を終え
た侵、第2シリコ/@240の表面を熱酸化し、ゲート
絶縁膜250を1例えば、1厚で約10OA形成する。
成させる(第2図げ)〕。そして、素子領域となる部分
をマスクでおおい、池の部分を1例えば反応性イオンエ
ツチングで、前記第1シリコン層230よりも深い位攬
迄、エツチングし、開口部292を形成する(第2JI
gl)、前記マスクを除去した後、開口部2922こ、
例えばシリコン酸化膜293を埋め込み1表面を平臥に
する(第2図(社))。この様に、素子分離工程を終え
た侵、第2シリコ/@240の表面を熱酸化し、ゲート
絶縁膜250を1例えば、1厚で約10OA形成する。
その後、全面(こ、ボロンイオノ注入を行い、P盟シリ
コylilこする。次に5例えば多結晶シリコン@26
0を約0.4μm形ヴした侵、リングラフィ技術を用い
、前記多結晶シリコン@260をパターニングする。そ
の浸1例えばヒ素イオンを全面1こ、イオン注入し、N
型領域270及び280を形成する(窮2図(1))。
コylilこする。次に5例えば多結晶シリコン@26
0を約0.4μm形ヴした侵、リングラフィ技術を用い
、前記多結晶シリコン@260をパターニングする。そ
の浸1例えばヒ素イオンを全面1こ、イオン注入し、N
型領域270及び280を形成する(窮2図(1))。
この様蚤こ、ゲート′JL極260、ドレイン頃t42
70.そしてソース領域280を形成した侵、以下、通
常の工湿に従い。
70.そしてソース領域280を形成した侵、以下、通
常の工湿に従い。
本発明の一実施例fこよるSOI素子が完成する。
この様すこして完成した801票子の電気的特性を求め
た結果の一例を第5図に示す。SOI素子のソース領域
の一部がドレイン領域の先端迄、延長されているの廿で
ある。基板1位VsubをOvから一5vに変化させて
も、4流−4王特性が全りf:勅しない非常)こ差れた
特性を肩するSOI素子である。
た結果の一例を第5図に示す。SOI素子のソース領域
の一部がドレイン領域の先端迄、延長されているの廿で
ある。基板1位VsubをOvから一5vに変化させて
も、4流−4王特性が全りf:勅しない非常)こ差れた
特性を肩するSOI素子である。
尚、@記SO工素子のソース領域の一部の延長距離Xを
変えた場合のしきい直電圧変動(V 5ub=OVと−
5VB: ji; ケるIp=1μAで評1lfliし
たLtい1直1圧VTの差)△vTと、チャネル中央を
原点fことり、ソース領域の一部延長距@Xとの関係を
第6図(こ示す。この関係は、@役される深さを約1μ
m@厚の絶縁膜220内で変えても殆んど変わらない。
変えた場合のしきい直電圧変動(V 5ub=OVと−
5VB: ji; ケるIp=1μAで評1lfliし
たLtい1直1圧VTの差)△vTと、チャネル中央を
原点fことり、ソース領域の一部延長距@Xとの関係を
第6図(こ示す。この関係は、@役される深さを約1μ
m@厚の絶縁膜220内で変えても殆んど変わらない。
一方、ソース領域の埋設砥長位憧が、ドレインfこ妾近
するtこ従りて、ソースとドレイン間のキャパシタンス
が増大する。すなわち、その延長部230が、ドレイン
領域の真下に入り込むと、キャパシタンスは、延長V巨
4 +こ対して、はぼ正比例して増大する。従りて%前
記延長端の位置をチャネル中央位置を原点として、ビレ
1フ領域方向へチャネル長の174の位・lから、ドレ
イン傾城の先端、すなわちチャネル端の位置に設定され
ることが最適である。
するtこ従りて、ソースとドレイン間のキャパシタンス
が増大する。すなわち、その延長部230が、ドレイン
領域の真下に入り込むと、キャパシタンスは、延長V巨
4 +こ対して、はぼ正比例して増大する。従りて%前
記延長端の位置をチャネル中央位置を原点として、ビレ
1フ領域方向へチャネル長の174の位・lから、ドレ
イン傾城の先端、すなわちチャネル端の位置に設定され
ることが最適である。
上記の実施例は、NチャネルのSOI素子を例fことり
述べたが、PチャネルSOI素子テモよい。
述べたが、PチャネルSOI素子テモよい。
又、ソース、ドレインの不純物濃度分布は1通常の高a
度のみならず、いわゆるLDD構造の低濃度にした鴨会
でも良い。
度のみならず、いわゆるLDD構造の低濃度にした鴨会
でも良い。
本発明によれば、SOI素子のソース領域の一部がSO
Iの絶縁膜中に埋設され、又、そのドレインとソース間
のチャネル領域の真下部へ延長させる位置に設定するこ
とによって、基板電位変化の影響を全く受けない安定し
た電流−電圧特性が得うれ、かつ、ソース・ドレイン間
のキヤバタンスが小さく、極めて、浸れた高速度SOI
素子が得られる。
Iの絶縁膜中に埋設され、又、そのドレインとソース間
のチャネル領域の真下部へ延長させる位置に設定するこ
とによって、基板電位変化の影響を全く受けない安定し
た電流−電圧特性が得うれ、かつ、ソース・ドレイン間
のキヤバタンスが小さく、極めて、浸れた高速度SOI
素子が得られる。
4、 1!!:J面の簡単な説明
第1図(alは1本発明によるSOI素子の一実施例を
示す上面図、l!1図1b)は、第1図1a)のA −
A’で切断したSOI素子の断面図、第1図(clは、
第1154 (a)のB−B′で切断したSOI素子の
断面図、第2図は、本発明iこよるSOI素子の一実施
例の!11jit工程を示す断面図、第3図(a) 、
(blは従来のSOI素子断面図、第4図は、前記従
来のSOI素子の特性図、第5図は本発明のSOI素子
の電気的特性を示した図、第6図は本発明のSOI素子
のソース延長距離に対するしきい直電圧変動の関係を示
した図である。
示す上面図、l!1図1b)は、第1図1a)のA −
A’で切断したSOI素子の断面図、第1図(clは、
第1154 (a)のB−B′で切断したSOI素子の
断面図、第2図は、本発明iこよるSOI素子の一実施
例の!11jit工程を示す断面図、第3図(a) 、
(blは従来のSOI素子断面図、第4図は、前記従
来のSOI素子の特性図、第5図は本発明のSOI素子
の電気的特性を示した図、第6図は本発明のSOI素子
のソース延長距離に対するしきい直電圧変動の関係を示
した図である。
11.210.31・・・シリコンを板、12,220
゜220a、32,32a・・・絶縁膜、13,230
・・・ソース領域の埋設延長部、14,240.34・
・・半導体層、15.250.35・・・ゲート絶縁膜
、16,260.36・・・多結晶シリコン@、17,
270.37・・・ドレイン領域、18,280.38
・・・ソース領域、19.293・・・埋め込みフィー
ルド絶縁膜、290,291.292・・・開口部、1
8.240a・・・琳結晶化されたシリコンの残存部、
39・・・シールド1゜ 代理人 弁理士 則 近 W!i 右同
松 山 光 之@ l 囚 第1図 第 1 因 第 図 第 図 第 図 一/、O −〇、5 0、s 7.0 チ1ネル中央n・5の二且治宜χ(門)第 図
゜220a、32,32a・・・絶縁膜、13,230
・・・ソース領域の埋設延長部、14,240.34・
・・半導体層、15.250.35・・・ゲート絶縁膜
、16,260.36・・・多結晶シリコン@、17,
270.37・・・ドレイン領域、18,280.38
・・・ソース領域、19.293・・・埋め込みフィー
ルド絶縁膜、290,291.292・・・開口部、1
8.240a・・・琳結晶化されたシリコンの残存部、
39・・・シールド1゜ 代理人 弁理士 則 近 W!i 右同
松 山 光 之@ l 囚 第1図 第 1 因 第 図 第 図 第 図 一/、O −〇、5 0、s 7.0 チ1ネル中央n・5の二且治宜χ(門)第 図
Claims (2)
- (1)絶縁体基板、あるいは、絶縁膜上に、島状に形成
された第1不純物を含む複数個の半導体層を有し、前記
半導体層には、第2の不純物を導入してなるソース及び
ドレイン領域が形成され、かつ前記半導体層上に前記ソ
ース、ドレイン間のチャネル領域の電位を制御するゲー
ト領域を有する半導体装置において、前記ソース領域の
一部が、チャネル領域下の前記絶縁体基板、あるいは、
絶縁膜中に埋設され、ドレイン領域方向に延長されてい
ることを特徴とする半導体装置。 - (2)前記ソース領域のドレイン領域方向に延長された
領域がチャネル長の3/4の位置から、ドレイン側のチ
ャネル端位置に設定されていることを特徴とする請求項
1記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14489288A JP2695843B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14489288A JP2695843B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH022176A true JPH022176A (ja) | 1990-01-08 |
| JP2695843B2 JP2695843B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=15372773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14489288A Expired - Fee Related JP2695843B2 (ja) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2695843B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04364074A (ja) * | 1991-06-11 | 1992-12-16 | Nec Corp | 絶縁ゲート電界効果トランジスタ |
| US5191397A (en) * | 1989-09-07 | 1993-03-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | SOI semiconductor device with a wiring electrode contacts a buried conductor and an impurity region |
| KR100425462B1 (ko) * | 2001-09-10 | 2004-03-30 | 삼성전자주식회사 | Soi 상의 반도체 장치 및 그의 제조방법 |
| CN103250816A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-21 | 镇江市丹徒区茗缘茶叶专业合作社 | 多功能摊凉筛 |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP14489288A patent/JP2695843B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2695843B2 (ja) | 1998-01-14 |
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