JPH045865A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその製造方法Info
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- JPH045865A JPH045865A JP2106377A JP10637790A JPH045865A JP H045865 A JPH045865 A JP H045865A JP 2106377 A JP2106377 A JP 2106377A JP 10637790 A JP10637790 A JP 10637790A JP H045865 A JPH045865 A JP H045865A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- polycrystalline silicon
- gate electrode
- semiconductor memory
- oxide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/031—Manufacture or treatment of data-storage electrodes
- H10D64/035—Manufacture or treatment of data-storage electrodes comprising conductor-insulator-conductor-insulator-semiconductor structures
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (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)
本発明は半導体記憶装置及びその製造方法に関するもの
で、特にEPROMSEEPROMといった2層以上の
ゲート電極層を有し、かつゲート電極層の長さが長く、
そこでの信号遅延を最小限とする為、第2層目のゲート
に抵抗の低い高融点金属や、あるいはそのシリサイド層
を用いるようなデバイスに使用される。
で、特にEPROMSEEPROMといった2層以上の
ゲート電極層を有し、かつゲート電極層の長さが長く、
そこでの信号遅延を最小限とする為、第2層目のゲート
に抵抗の低い高融点金属や、あるいはそのシリサイド層
を用いるようなデバイスに使用される。
(従来の技術)
従来、2層ゲートを有する例えばEPROMのメモリセ
ルは第2図(a)〜(C)に示す方法により製造されて
いる。
ルは第2図(a)〜(C)に示す方法により製造されて
いる。
まず、例えばP型シリコン基板1−の表面に素子分離領
域としてのフィールド酸化膜2を形成し、このフィール
ド酸化膜2で分離された基板1の島領域表面に第1のゲ
ート酸化膜4を形成した後、全面に第一層目のゲート電
極(フローティングゲート)となる第1の多結晶シリコ
ン層5を形成する(第2図(a)図示)。つづいて、こ
の多結晶シリコン層5をパターニングして浮遊ゲート6
を形成した後、これを熱酸化処理して薄い第2のゲート
酸化膜7を形成する(同図(b)図示)。次いで、全面
に第2層目のゲート電極(制御ゲート)となる第2の多
結晶シリコン層を堆積し、パタニングして制御ゲート8
を形成する(同図(C)図示)。以下、図示しないが、
制御ゲート8をマスクとしてn型不純物を基板1にイオ
ン注入し、活性化してn十型のソース、ドレイン領域を
形成した後、CVD−8i02の膜の堆積、コンタクト
ポールの開孔、AΩ配線の形成を行うことによりEPR
OMのメモリセルを製造する。
域としてのフィールド酸化膜2を形成し、このフィール
ド酸化膜2で分離された基板1の島領域表面に第1のゲ
ート酸化膜4を形成した後、全面に第一層目のゲート電
極(フローティングゲート)となる第1の多結晶シリコ
ン層5を形成する(第2図(a)図示)。つづいて、こ
の多結晶シリコン層5をパターニングして浮遊ゲート6
を形成した後、これを熱酸化処理して薄い第2のゲート
酸化膜7を形成する(同図(b)図示)。次いで、全面
に第2層目のゲート電極(制御ゲート)となる第2の多
結晶シリコン層を堆積し、パタニングして制御ゲート8
を形成する(同図(C)図示)。以下、図示しないが、
制御ゲート8をマスクとしてn型不純物を基板1にイオ
ン注入し、活性化してn十型のソース、ドレイン領域を
形成した後、CVD−8i02の膜の堆積、コンタクト
ポールの開孔、AΩ配線の形成を行うことによりEPR
OMのメモリセルを製造する。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、前述した方法によれば全面に第1の多結
晶シリコン層5を形成した後、これをパターニングする
ことにより浮遊ゲート6を形成するため、浮遊ゲート6
間の溝部9が発生する。
晶シリコン層5を形成した後、これをパターニングする
ことにより浮遊ゲート6を形成するため、浮遊ゲート6
間の溝部9が発生する。
しかるに、最近、素子の高速動作化を図るために多結晶
シリコン層の代り又はその上部に高融点金属又は高融点
金属シリサイド層が用いられている。
シリコン層の代り又はその上部に高融点金属又は高融点
金属シリサイド層が用いられている。
しかしながら、そのような高融点金属あるいはそのシリ
サイド層を用いた場合、熱処理時に前述した浮遊ゲート
間の溝部の断差部において、機械的応力によりそれら高
融点金属層あるいは、そのシリサイド層にクラックが入
り抵抗上昇を招いたり切断したりすることがある。また
これらの層を堆積する際に例えばスパッタ法などの一般
的な方法を用いると、溝部内に充分均一な膜厚でスパッ
タできず、膜厚が薄くなって同様に抵抗上昇をもたらす
事がある。さらに、その制御ゲート層をエツチングする
場合、特に高融点金属あるいはそのシリサイド層とその
下地の多結晶シリンコ層をエツチングする事になるが、
その際、高融点金属あるいはそのシリサイド層と、多結
晶シリコン層のエツチングにおいてエツチング形状や下
地絶縁膜との選択比の観点からエツチング条件を変えた
方が良い場合が多い。その際に溝部内に高融点金属ある
いはそのシリサイド層が入り込んでいると、その断差部
に存在する高融点金属あるいはそのシリサイド層をエツ
チング除去する為に、特に異方性エツチングを用いた場
合、充分なオーバーエツチングが必要となり、そのオー
バーエツチング中に平面部下地の多結晶シリコン層が高
融点金属シリサイドをエツチングする条件でエツチング
されて17まい、不都合を生じる場合もある。つまり、
溝部9か存在する串により、抵抗上昇や加工の困難さの
増大といった問題か引き起こされる。
サイド層を用いた場合、熱処理時に前述した浮遊ゲート
間の溝部の断差部において、機械的応力によりそれら高
融点金属層あるいは、そのシリサイド層にクラックが入
り抵抗上昇を招いたり切断したりすることがある。また
これらの層を堆積する際に例えばスパッタ法などの一般
的な方法を用いると、溝部内に充分均一な膜厚でスパッ
タできず、膜厚が薄くなって同様に抵抗上昇をもたらす
事がある。さらに、その制御ゲート層をエツチングする
場合、特に高融点金属あるいはそのシリサイド層とその
下地の多結晶シリンコ層をエツチングする事になるが、
その際、高融点金属あるいはそのシリサイド層と、多結
晶シリコン層のエツチングにおいてエツチング形状や下
地絶縁膜との選択比の観点からエツチング条件を変えた
方が良い場合が多い。その際に溝部内に高融点金属ある
いはそのシリサイド層が入り込んでいると、その断差部
に存在する高融点金属あるいはそのシリサイド層をエツ
チング除去する為に、特に異方性エツチングを用いた場
合、充分なオーバーエツチングが必要となり、そのオー
バーエツチング中に平面部下地の多結晶シリコン層が高
融点金属シリサイドをエツチングする条件でエツチング
されて17まい、不都合を生じる場合もある。つまり、
溝部9か存在する串により、抵抗上昇や加工の困難さの
増大といった問題か引き起こされる。
本発明は一ト記事情を鑑みてなされたもので、第2層目
のゲートの高融点金属又はそのシリサイド層を平坦化し
てクラック発生や堆積時の膜厚不均一による抵抗上昇や
、加圧の困難性を低減させることを目的としている 本発明は、(1)2層以上のゲート電極を有しそのうち
の下層のゲート電極が略同じ大きさの多数の溝部を有し
てその」二に上層のゲート電極が形成される半導体記憶
装置において、前記上層のゲート電極がポリシリコンと
高融点金属またはそのシリサイドの複合構造であり、前
記ポリシリコン層の層厚が、前記下層のゲート電極によ
って形成される前記各溝部の1/2以上としたことを特
徴とする半導体記憶装置である。また本発明は、(2)
2層以上のゲート電極を有しそのうちの下層のゲート電
極が略同じ大きさの多数の溝部を有しその上に上層のゲ
ート電極が形成される半導体記憶装置の製造方法におい
て、前記上層のゲート電極の一部となるポリシリコン層
の堆積後該層の上部側をエツチング除去してから高融点
金属またはそのシリサイド層を、残存したポリシリコン
層上に形成することを特徴とする半導体記憶装置の製造
方法である。
のゲートの高融点金属又はそのシリサイド層を平坦化し
てクラック発生や堆積時の膜厚不均一による抵抗上昇や
、加圧の困難性を低減させることを目的としている 本発明は、(1)2層以上のゲート電極を有しそのうち
の下層のゲート電極が略同じ大きさの多数の溝部を有し
てその」二に上層のゲート電極が形成される半導体記憶
装置において、前記上層のゲート電極がポリシリコンと
高融点金属またはそのシリサイドの複合構造であり、前
記ポリシリコン層の層厚が、前記下層のゲート電極によ
って形成される前記各溝部の1/2以上としたことを特
徴とする半導体記憶装置である。また本発明は、(2)
2層以上のゲート電極を有しそのうちの下層のゲート電
極が略同じ大きさの多数の溝部を有しその上に上層のゲ
ート電極が形成される半導体記憶装置の製造方法におい
て、前記上層のゲート電極の一部となるポリシリコン層
の堆積後該層の上部側をエツチング除去してから高融点
金属またはそのシリサイド層を、残存したポリシリコン
層上に形成することを特徴とする半導体記憶装置の製造
方法である。
即ち、本発明は、上層(第2層目のゲート電極)を高融
点金属又はそのシリサイド層と多結晶シリコンの多層構
造(ポリサイド)とする際に、その下層(下地の多結晶
シリコン層)の厚さを下地溝部の最長幅の1/2以上と
して溝部を埋め込んでしまうものである。さらに、その
際溝幅が大きすぎる等で多結晶シリコンの膜厚が非常に
厚くなり、その結果として第2層目のゲート電極層が厚
くなりすぎて、加圧性や後工程の難易度を増すような場
合は、これをある程度削ってから高融点金属あるいはそ
のシリサイド層を形成して、工程の簡易化を図ったもの
である。
点金属又はそのシリサイド層と多結晶シリコンの多層構
造(ポリサイド)とする際に、その下層(下地の多結晶
シリコン層)の厚さを下地溝部の最長幅の1/2以上と
して溝部を埋め込んでしまうものである。さらに、その
際溝幅が大きすぎる等で多結晶シリコンの膜厚が非常に
厚くなり、その結果として第2層目のゲート電極層が厚
くなりすぎて、加圧性や後工程の難易度を増すような場
合は、これをある程度削ってから高融点金属あるいはそ
のシリサイド層を形成して、工程の簡易化を図ったもの
である。
(実施例)
以下、本発明の実施例を、EPROMセルアレイに用い
た場合の製造実施例につき、第1図(a)〜(d)を用
いて説明する。
た場合の製造実施例につき、第1図(a)〜(d)を用
いて説明する。
まず第1図(a)に示すように、P形シリコン基板20
1上に500nmの素子分離酸化膜202.20nmの
第一ゲート酸化膜203を周知の方法で形成し、その上
部に第1層目のゲート電極(フローティングゲート)と
なる第1層目多結晶シリコン層204を例えば400n
m堆積する。これをフローティングゲートとする為、フ
ォトリソグラフィとエツチングにより、第一層目多結晶
シリコン層204を0.6μm部分的に除去する。この
結果、溝部205が形成される。次に第1図(b)に示
すように、第1層目と第2層目のゲート間の絶縁膜とな
る第1層目多結晶シリコンの酸化膜206を熱酸化法に
より形成する。次に、第2層目のゲート電極層を形成す
る為、まず多結晶シリコン層207を溝部の幅g=o、
6μmの半分以上例えば300nm (0,3am)の
厚さ堆積する。これにより溝部205は、第2層目の多
結晶シリコン膜207によって埋められる。次に、第2
図(C)に示すように必要であれば、第2の多結晶シリ
コン207を例えば200nmエツチングし、その上部
にWSi208(夕ングステンシリサイド)を20nm
スパッタ法で堆積する。第1図(d)は第1図(a)〜
(c)に示す断面図に対し90°の角度で直交した断面
であるが、まずWSiポリサイド層20gをWSiをエ
ツチングするのに最適な方法で垂直加工する。次に多結
晶シリコン層をエツチングするのに最適な方法で第2の
多結晶シリコン層207をエツチングする。多結晶シリ
コンのエツチングは酸化膜206との選択比を大きくと
りやすいので、エツチング中に酸化膜206まで削れて
下地の第1層多結晶シリコン層204が局所的にエツチ
ングされてしまうといった問題が起きにくい。
1上に500nmの素子分離酸化膜202.20nmの
第一ゲート酸化膜203を周知の方法で形成し、その上
部に第1層目のゲート電極(フローティングゲート)と
なる第1層目多結晶シリコン層204を例えば400n
m堆積する。これをフローティングゲートとする為、フ
ォトリソグラフィとエツチングにより、第一層目多結晶
シリコン層204を0.6μm部分的に除去する。この
結果、溝部205が形成される。次に第1図(b)に示
すように、第1層目と第2層目のゲート間の絶縁膜とな
る第1層目多結晶シリコンの酸化膜206を熱酸化法に
より形成する。次に、第2層目のゲート電極層を形成す
る為、まず多結晶シリコン層207を溝部の幅g=o、
6μmの半分以上例えば300nm (0,3am)の
厚さ堆積する。これにより溝部205は、第2層目の多
結晶シリコン膜207によって埋められる。次に、第2
図(C)に示すように必要であれば、第2の多結晶シリ
コン207を例えば200nmエツチングし、その上部
にWSi208(夕ングステンシリサイド)を20nm
スパッタ法で堆積する。第1図(d)は第1図(a)〜
(c)に示す断面図に対し90°の角度で直交した断面
であるが、まずWSiポリサイド層20gをWSiをエ
ツチングするのに最適な方法で垂直加工する。次に多結
晶シリコン層をエツチングするのに最適な方法で第2の
多結晶シリコン層207をエツチングする。多結晶シリ
コンのエツチングは酸化膜206との選択比を大きくと
りやすいので、エツチング中に酸化膜206まで削れて
下地の第1層多結晶シリコン層204が局所的にエツチ
ングされてしまうといった問題が起きにくい。
次に酸化膜206をエツチングし、さらに第1の多結晶
シリコン層204をエツチングする。次にソース210
1. ドレイン2102となるN形不純物のAsをイ
オン注入で導入し、次に全体を酸化して酸化膜209を
形成する。次に図示しないが、層間絶縁膜を形成し、コ
ンタクトホールを開口し、金属配線層の形成を行い、デ
バイスが完了する。
シリコン層204をエツチングする。次にソース210
1. ドレイン2102となるN形不純物のAsをイ
オン注入で導入し、次に全体を酸化して酸化膜209を
形成する。次に図示しないが、層間絶縁膜を形成し、コ
ンタクトホールを開口し、金属配線層の形成を行い、デ
バイスが完了する。
なお、本発明は実施例のみに限られず種々の応用が可能
である。例えば本実施例ではシリサイド層としてWSi
を用いたが、TiSi、Mo5t。
である。例えば本実施例ではシリサイド層としてWSi
を用いたが、TiSi、Mo5t。
CoSi等のシリサイドやW、Mo、Co、T iとい
った金属膜を用いてもよい事はもちろんである。また2
層目の多結晶シリコン膜厚は、溝部の1/2以上として
いるが、この場合の溝部は、本実施例のように各記憶セ
ル毎に設けられており、そこでクラック等が性能向上に
影響する場合のような溝部を指しており、例えば長い第
2層目ゲート電極層の下に一ケ所広い溝部があり、そこ
で多ラックが発生゛してもほとんど性能に影響しない場
合には、必ずしもその広い溝部の1/2以上の多結晶シ
リコン層を形成する必要のない事はもちろんである。ま
た実施例の第2層目の多結晶シリコン層が、その多結晶
シリコン層と他の導電物質との積層体であっても同様の
効果を有する物質であれば、本発明の適用可能な事はい
うまでもない。
った金属膜を用いてもよい事はもちろんである。また2
層目の多結晶シリコン膜厚は、溝部の1/2以上として
いるが、この場合の溝部は、本実施例のように各記憶セ
ル毎に設けられており、そこでクラック等が性能向上に
影響する場合のような溝部を指しており、例えば長い第
2層目ゲート電極層の下に一ケ所広い溝部があり、そこ
で多ラックが発生゛してもほとんど性能に影響しない場
合には、必ずしもその広い溝部の1/2以上の多結晶シ
リコン層を形成する必要のない事はもちろんである。ま
た実施例の第2層目の多結晶シリコン層が、その多結晶
シリコン層と他の導電物質との積層体であっても同様の
効果を有する物質であれば、本発明の適用可能な事はい
うまでもない。
[発明の効果コ
本発明によれば、第1図(c)に示されるように高融点
金属またはシリサイド層が、平坦な形状となるので、後
の熱処理例えば第1−図(d)の酸化膜209の形成工
程等でクラックが発生しない。さらに膜の堆積時に不均
一性も発生しない。
金属またはシリサイド層が、平坦な形状となるので、後
の熱処理例えば第1−図(d)の酸化膜209の形成工
程等でクラックが発生しない。さらに膜の堆積時に不均
一性も発生しない。
また、ゲート電極を加工する際、高融点金属またはその
シリサイド層のエツチングにおいて、オバーエツチング
をあまりする必要がなくなり、つまりエツチングバック
によって、溝部幅が広すぎる場合の上層ポリシリコンの
厚みが大になり過ぎて後工程での加工が困難になる等の
こともなくなり、エツチング条件の切換えも容易となり
、加工の難易度が大幅に小さくなる。
シリサイド層のエツチングにおいて、オバーエツチング
をあまりする必要がなくなり、つまりエツチングバック
によって、溝部幅が広すぎる場合の上層ポリシリコンの
厚みが大になり過ぎて後工程での加工が困難になる等の
こともなくなり、エツチング条件の切換えも容易となり
、加工の難易度が大幅に小さくなる。
第1図は本発明の一実施例の工程図、第2図は従来のE
FROMを得る工程図である。 201・・・P形シリコン基板、202・・・素子分離
酸化膜、203・・・第1ゲート酸化膜、204・・・
第−層ゲート(フローティングゲート)電極用箱−層多
結晶シリコン層、205・・・溝部、206・・・多結
晶シリコン酸化膜、207・・第2層多結晶シリコン層
、208・・WSi層、209・・・後酸化膜、210
1.2102・・・ソース、ドレイン。
FROMを得る工程図である。 201・・・P形シリコン基板、202・・・素子分離
酸化膜、203・・・第1ゲート酸化膜、204・・・
第−層ゲート(フローティングゲート)電極用箱−層多
結晶シリコン層、205・・・溝部、206・・・多結
晶シリコン酸化膜、207・・第2層多結晶シリコン層
、208・・WSi層、209・・・後酸化膜、210
1.2102・・・ソース、ドレイン。
Claims (4)
- (1)2層以上のゲート電極を有しそのうちの下層のゲ
ート電極が略同じ大きさの多数の溝部を有しその上に上
層のゲート電極が形成される半導体記憶装置において、
前記上層のゲート電極がポリシリコンと高融点金属また
はそのシリサイドの複合構造であり、前記ポリシリコン
層の層厚が、前記下層のゲート電極によって形成される
前記各溝部の1/2以上としたことを特徴とする半導体
記憶装置。 - (2)前記各溝部は、前記下層の隣接ゲート電極間に形
成されるものであることを特徴とする請求項1に記載の
半導体記憶装置。 - (3)前記層厚が前記1/2以上の個所は、少くとも前
記下層の隣接ゲート間に形成される個所を指すものであ
ることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体記
憶装置。 - (4)2層以上のゲート電極を有しそのうちの下層のゲ
ート電極が略同じ大きさの多数の溝部を有しその上に上
層のゲート電極が形成される半導体記憶装置の製造方法
において、前記上層のゲート電極の一部となるポリシリ
コン層の堆積後該層の上部側をエッチング除去してから
高融点金属またはそのシリサイド層を、残存したポリシ
リコン層上に形成することを特徴とする半導体記憶装置
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2106377A JPH088317B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
| EP19910106420 EP0454020A3 (en) | 1990-04-24 | 1991-04-22 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| KR1019910006531A KR940007653B1 (ko) | 1990-04-24 | 1991-04-24 | 반도체기억장치 및 그 제조방법 |
| US07/690,660 US5150178A (en) | 1990-04-24 | 1991-04-24 | Gate structure for a semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2106377A JPH088317B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH045865A true JPH045865A (ja) | 1992-01-09 |
| JPH088317B2 JPH088317B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=14432027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2106377A Expired - Lifetime JPH088317B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 半導体記憶装置及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5150178A (ja) |
| EP (1) | EP0454020A3 (ja) |
| JP (1) | JPH088317B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007653B1 (ja) |
Cited By (1)
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Families Citing this family (10)
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| JP3523746B2 (ja) | 1996-03-14 | 2004-04-26 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置の製造方法 |
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| JPH088317B2 (ja) | 1996-01-29 |
| EP0454020A3 (en) | 1991-12-27 |
| KR940007653B1 (ko) | 1994-08-22 |
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