JPH1167928A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH1167928A JPH1167928A JP9217601A JP21760197A JPH1167928A JP H1167928 A JPH1167928 A JP H1167928A JP 9217601 A JP9217601 A JP 9217601A JP 21760197 A JP21760197 A JP 21760197A JP H1167928 A JPH1167928 A JP H1167928A
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- JP
- Japan
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- type impurity
- impurity region
- region
- gate
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 しきい値電圧の制御が容易なCMOSトラン
ジスタを形成する。 【解決手段】 MOSトランジスタのゲート電極および
チャネルにP型不純物領域とN型不純物領域を形成し、
各不純物領域の割合を変化させることによってイオン注
入工程を増やすことなく複数のしきい値電圧を有するC
MOSトランジスタを形成した。
ジスタを形成する。 【解決手段】 MOSトランジスタのゲート電極および
チャネルにP型不純物領域とN型不純物領域を形成し、
各不純物領域の割合を変化させることによってイオン注
入工程を増やすことなく複数のしきい値電圧を有するC
MOSトランジスタを形成した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は同一の半導体基板上
に複数のしきい値電圧をもつNMOSトランジスタおよ
びPMOSトランジスタを有することを必要とする半導
体集積回路装置に関するものである。
に複数のしきい値電圧をもつNMOSトランジスタおよ
びPMOSトランジスタを有することを必要とする半導
体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に従来のMOSFETの模式的断面
図を示す。半導体基板に形成されたソース102、ドレ
イン103およびソース102とドレイン103間のチ
ャネル104と、前記チャネル104上に形成されたゲ
ート酸化膜106およびゲート電極101からなるMO
SFETであって、前記MOSFETのしきい値電圧を
決定するのはチャネル104に注入されるP型不純物も
しくはN型不純物の濃度が主である。
図を示す。半導体基板に形成されたソース102、ドレ
イン103およびソース102とドレイン103間のチ
ャネル104と、前記チャネル104上に形成されたゲ
ート酸化膜106およびゲート電極101からなるMO
SFETであって、前記MOSFETのしきい値電圧を
決定するのはチャネル104に注入されるP型不純物も
しくはN型不純物の濃度が主である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来のMOSFE
Tを使用した半導体集積回路装置では、1回のチャネル
104へのイオン注入工程では1種類のしきい値電圧の
MOSFETしか得られず、同一の基板上に複数のしき
い値電圧を有するCMOSトランジスタを形成する場合
はマスク数が増えるためにコスト高となっていた。
Tを使用した半導体集積回路装置では、1回のチャネル
104へのイオン注入工程では1種類のしきい値電圧の
MOSFETしか得られず、同一の基板上に複数のしき
い値電圧を有するCMOSトランジスタを形成する場合
はマスク数が増えるためにコスト高となっていた。
【0004】また低しきい値電圧のMOSトランジスタ
を形成すると高しきい値電圧のMOSトランジスタと比
較してリーク電流が大きくなるという問題があった。本
発明は上述のような問題点を取り除くことを課題とす
る。
を形成すると高しきい値電圧のMOSトランジスタと比
較してリーク電流が大きくなるという問題があった。本
発明は上述のような問題点を取り除くことを課題とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述目的を達
成するために以下の手段をとった。第1の手段その1
は、同一ゲート上にP型不純物をイオン注入した領域と
N型不純物をイオン注入した領域を設ける、というもの
である。第1の手段その2は、前記ゲート上P型不純物
領域と前記ゲート上N型不純物領域をソース102およ
びドレイン103に平行に設ける、というものである。
成するために以下の手段をとった。第1の手段その1
は、同一ゲート上にP型不純物をイオン注入した領域と
N型不純物をイオン注入した領域を設ける、というもの
である。第1の手段その2は、前記ゲート上P型不純物
領域と前記ゲート上N型不純物領域をソース102およ
びドレイン103に平行に設ける、というものである。
【0006】第1の手段その3は、前記ゲート上P型不
純物領域と前記ゲート上N型不純物領域をソース102
およびドレイン103と平行に交互に複数列設ける、と
いうものである。第2の手段その1は、前記第1の手段
その3をとったMOSトランジスタにおいて、チャネル
104もP型不純物領域とN型不純物領域を設ける、と
いうものである。
純物領域と前記ゲート上N型不純物領域をソース102
およびドレイン103と平行に交互に複数列設ける、と
いうものである。第2の手段その1は、前記第1の手段
その3をとったMOSトランジスタにおいて、チャネル
104もP型不純物領域とN型不純物領域を設ける、と
いうものである。
【0007】第2の手段その2は、前記チャネルP型不
純物領域と前記チャネル不純物領域をソース102およ
びドレイン103と平行に複数列設ける、というもので
ある。第3の手段その1は、ゲート電極101上のコン
タクトホールは、前記ゲート上P型不純物領域と前記ゲ
ート上N型不純物領域それぞれに最低1つは設ける、と
いうものである。
純物領域と前記チャネル不純物領域をソース102およ
びドレイン103と平行に複数列設ける、というもので
ある。第3の手段その1は、ゲート電極101上のコン
タクトホールは、前記ゲート上P型不純物領域と前記ゲ
ート上N型不純物領域それぞれに最低1つは設ける、と
いうものである。
【0008】第3の手段その2は、ゲート電極101上
のコンタクトホールは、前記ゲート上P型不純物領域と
前記ゲート上N型不純物領域両方を介するように設け
る、というものである。
のコンタクトホールは、前記ゲート上P型不純物領域と
前記ゲート上N型不純物領域両方を介するように設け
る、というものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に課題を解決するための手段
に記載した項目にそって発明の実施の形態を説明する。
第1の手段その1をとることで、同一の基板上に複数の
しきい値電圧のトランジスタを容易に得ることができ
る。
に記載した項目にそって発明の実施の形態を説明する。
第1の手段その1をとることで、同一の基板上に複数の
しきい値電圧のトランジスタを容易に得ることができ
る。
【0010】第1の手段その2をとることで、MOSトラ
ンジスタのしきい値電圧の制御が可能である。第1の手
段その3をとることで、低しきい値電圧のトランジスタ
のリーク電流を小さくすることができる。第2の手段そ
の1およびその2をとることで、第1の手段その1から
その3いずれかのみをとった場合よりもさらに複数のし
きい値電圧のトランジスタが容易に得られるのみでな
く、サブスレッショルド電流を小さくすることもでき
る。第3の手段その1およびその2をとることで、ゲー
ト上に設けられたP型不純物領域およびN型不純物領域
の電圧障壁を考慮することなく所望のしきい値電圧のト
ランジスタを得られる。
ンジスタのしきい値電圧の制御が可能である。第1の手
段その3をとることで、低しきい値電圧のトランジスタ
のリーク電流を小さくすることができる。第2の手段そ
の1およびその2をとることで、第1の手段その1から
その3いずれかのみをとった場合よりもさらに複数のし
きい値電圧のトランジスタが容易に得られるのみでな
く、サブスレッショルド電流を小さくすることもでき
る。第3の手段その1およびその2をとることで、ゲー
ト上に設けられたP型不純物領域およびN型不純物領域
の電圧障壁を考慮することなく所望のしきい値電圧のト
ランジスタを得られる。
【0011】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。ここで示
す実施例は全てNMOSトランジスタに限って説明して
あるが、PMOSトランジスタについても実施例に述べ
てあるイオン注入不純物の種類を逆にして考えれば、実
施例で述べたのと同じ効果が得られる。
す実施例は全てNMOSトランジスタに限って説明して
あるが、PMOSトランジスタについても実施例に述べ
てあるイオン注入不純物の種類を逆にして考えれば、実
施例で述べたのと同じ効果が得られる。
【0012】[実施例1]図1は本発明に係わる第1の
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。チャ
ネル104にはP型不純物をイオン注入してあり、ゲー
ト電極にはソース102側にN型不純物領域108、ド
レイン103側にはP型不純物領域107を、この面順
にイオン注入により設けてある。N型不純物領域108
とP型不純物領域107のチャネル長方向の割合を変化
させることによってMOSトランジスタのしきい値を変
化させることができる。ゲート電極全面にN型不純物を
イオン注入するとしきい値電圧が小さくなり、P型不純
物をイオン注入するとしきい値電圧が上昇することはす
でに知られているが、図1に示されるMOSトランジス
タではP型不純物領域107の割合を増やせば、同サイ
ズのゲート電極全面にN型不純物をイオン注入した前記
従来のMOSトランジスタよりもしきい値電圧が高くな
り、ゲート電極全面にP型不純物をイオン注入した前記
従来のMOSトランジスタのしきい値電圧に近づいてい
る。
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。チャ
ネル104にはP型不純物をイオン注入してあり、ゲー
ト電極にはソース102側にN型不純物領域108、ド
レイン103側にはP型不純物領域107を、この面順
にイオン注入により設けてある。N型不純物領域108
とP型不純物領域107のチャネル長方向の割合を変化
させることによってMOSトランジスタのしきい値を変
化させることができる。ゲート電極全面にN型不純物を
イオン注入するとしきい値電圧が小さくなり、P型不純
物をイオン注入するとしきい値電圧が上昇することはす
でに知られているが、図1に示されるMOSトランジス
タではP型不純物領域107の割合を増やせば、同サイ
ズのゲート電極全面にN型不純物をイオン注入した前記
従来のMOSトランジスタよりもしきい値電圧が高くな
り、ゲート電極全面にP型不純物をイオン注入した前記
従来のMOSトランジスタのしきい値電圧に近づいてい
る。
【0013】[実施例2]図3は本発明に係わる第2の
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。チャ
ネル104にはP型不純物を注入してあり、ゲート電極
はソース102側にP型不純物領域107、ドレイン1
03側にはN型不純物領域108をイオン注入により設
けてある。 P型不純物領域107のチャネル長方向の
割合を増やせば、同サイズのゲート電極全面にN型不純
物をイオン注入した前記MOSトランジスタよりもしき
い値電圧が高くなり、ゲート電極全面にP型不純物をイ
オン注入した前記MOSトランジスタのしきい値電圧に
近づくことは実施例1で述べたが、図3の構造ではさら
にソース102側のゲート電極にはP型不純物がイオン
注入されているために、同サイズのゲート電極全面にN
型不純物をイオン注入した前記MOSトランジスタより
もリーク電流が抑えられる。
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。チャ
ネル104にはP型不純物を注入してあり、ゲート電極
はソース102側にP型不純物領域107、ドレイン1
03側にはN型不純物領域108をイオン注入により設
けてある。 P型不純物領域107のチャネル長方向の
割合を増やせば、同サイズのゲート電極全面にN型不純
物をイオン注入した前記MOSトランジスタよりもしき
い値電圧が高くなり、ゲート電極全面にP型不純物をイ
オン注入した前記MOSトランジスタのしきい値電圧に
近づくことは実施例1で述べたが、図3の構造ではさら
にソース102側のゲート電極にはP型不純物がイオン
注入されているために、同サイズのゲート電極全面にN
型不純物をイオン注入した前記MOSトランジスタより
もリーク電流が抑えられる。
【0014】なお、P型不純物領域107とN型不純物
領域108がソース102及びドレイン103に平行に
かつ交互に複数列設けられているMOSトランジスタで
は実施例1および実施例2と同様の効果が得られる。 [実施例3]図4は本発明に係わる第3の実施例のMO
SFETを示す模式的断面図である。ゲート電極はソー
ス102側に第1のN型不純物領域109、ドレイン1
03側に第2のN型不純物領域110、チャネル長方向
の中央にはP型不純物領域107をイオン注入により設
けてある。さらにチャネルは第1のN型不純物領域10
9の下にチャネルP型不純物領域111、P型不純物領
域107および第2のN型不純物領域110の下にチャ
ネルN型不純物領域112を設けてある。すなわち導電
型の異なるゲート電極を、面順に設ける。
領域108がソース102及びドレイン103に平行に
かつ交互に複数列設けられているMOSトランジスタで
は実施例1および実施例2と同様の効果が得られる。 [実施例3]図4は本発明に係わる第3の実施例のMO
SFETを示す模式的断面図である。ゲート電極はソー
ス102側に第1のN型不純物領域109、ドレイン1
03側に第2のN型不純物領域110、チャネル長方向
の中央にはP型不純物領域107をイオン注入により設
けてある。さらにチャネルは第1のN型不純物領域10
9の下にチャネルP型不純物領域111、P型不純物領
域107および第2のN型不純物領域110の下にチャ
ネルN型不純物領域112を設けてある。すなわち導電
型の異なるゲート電極を、面順に設ける。
【0015】ゲート電極にかかる電圧を増加させていく
とまず第2のN型不純物領域110がしきい値電圧に達
する。さらに電圧を増加させると次に第1のN型不純物
領域109がしきい値電圧に達する。よって最終的に図
4で示されるMOSトランジスタのしきい値電圧に達し
た時には実効チャネル長113が短くなっており、した
がって同サイズ・同しきい値電圧を有する従来のMOS
トランジスタと比較してサブスレッショルド電流を減少
させることができる。
とまず第2のN型不純物領域110がしきい値電圧に達
する。さらに電圧を増加させると次に第1のN型不純物
領域109がしきい値電圧に達する。よって最終的に図
4で示されるMOSトランジスタのしきい値電圧に達し
た時には実効チャネル長113が短くなっており、した
がって同サイズ・同しきい値電圧を有する従来のMOS
トランジスタと比較してサブスレッショルド電流を減少
させることができる。
【0016】[実施例4]図5は本発明に係わる第4の
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。ゲー
ト電極はソース102側に第1のP型不純物領域11
4、ドレイン103側に第2のP型不純物領域116チ
ャネル長方向の中央にはN型不純物領域115をイオン
注入により設けてある。さらにチャネルはN型不純物領
域115および第2のP型不純物領域116の下にはN
型不純物領域112、第1のP型不純物領域114の下
にはP型不純物領域111を設けてある。すなわち導電
型の異なるゲート電極を、面順に設ける。
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。ゲー
ト電極はソース102側に第1のP型不純物領域11
4、ドレイン103側に第2のP型不純物領域116チ
ャネル長方向の中央にはN型不純物領域115をイオン
注入により設けてある。さらにチャネルはN型不純物領
域115および第2のP型不純物領域116の下にはN
型不純物領域112、第1のP型不純物領域114の下
にはP型不純物領域111を設けてある。すなわち導電
型の異なるゲート電極を、面順に設ける。
【0017】ゲート電極にかかる電圧を増加させていく
と実施例3と同様に図5のMOSトランジスタがしきい
値電圧に達した時には実行チャネル長117が短くなっ
ており、サブスレッショルド電流を減少させることがで
きる。さらにチャネルのP型不純物領域111によりチ
ャネル領域への電子の供給が抑えられているのでリーク
電流を減少させることもできる。
と実施例3と同様に図5のMOSトランジスタがしきい
値電圧に達した時には実行チャネル長117が短くなっ
ており、サブスレッショルド電流を減少させることがで
きる。さらにチャネルのP型不純物領域111によりチ
ャネル領域への電子の供給が抑えられているのでリーク
電流を減少させることもできる。
【0018】[実施例5]図6は本発明に係わる第5の
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。第1
のN型不純物領域109のみにコンタクトホール118
を設けた場合、P型不純物領域107および第2のN型
不純物領域110へは電圧障壁が高いために第1のN型
不純物領域に与えた電圧変化が瞬時にP型不純物領域1
07およびN型不純物領域110には伝達しない。そこ
でP型不純物領域107およびN型不純物領域110に
も最低1つずつコンタクトホール118を設けておき、
これらのコンタクトホール118が同電位となるように
金属配線を施せば各不純物領域間の電圧障壁は考慮する
必要がなくなる。
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。第1
のN型不純物領域109のみにコンタクトホール118
を設けた場合、P型不純物領域107および第2のN型
不純物領域110へは電圧障壁が高いために第1のN型
不純物領域に与えた電圧変化が瞬時にP型不純物領域1
07およびN型不純物領域110には伝達しない。そこ
でP型不純物領域107およびN型不純物領域110に
も最低1つずつコンタクトホール118を設けておき、
これらのコンタクトホール118が同電位となるように
金属配線を施せば各不純物領域間の電圧障壁は考慮する
必要がなくなる。
【0019】[実施例6]図7は本発明に係わる第6の
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。実施
例5のように各不純物領域間の電圧障壁を考慮しなけれ
ばならず、かつコンタクトホールを各不純物領域に最低
1つ空けられるだけのゲート電極の面積をとれない場
合、図7のようにコンタクトホール118が第1のN型
不純物領域109およびP型不純物領域107両方と電
気的接触が保てるように設ける。P型不純物領域107
および第2のN型不純物領域110間にも同様にコンタ
クトホール118を設ければ実施例5と同様に考えるこ
とができる。
実施例のMOSFETを示す模式的断面図である。実施
例5のように各不純物領域間の電圧障壁を考慮しなけれ
ばならず、かつコンタクトホールを各不純物領域に最低
1つ空けられるだけのゲート電極の面積をとれない場
合、図7のようにコンタクトホール118が第1のN型
不純物領域109およびP型不純物領域107両方と電
気的接触が保てるように設ける。P型不純物領域107
および第2のN型不純物領域110間にも同様にコンタ
クトホール118を設ければ実施例5と同様に考えるこ
とができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような発明の効果が得られる。 両極ゲートMOSトランジスタのゲートにP型不純物領域と
N型不純物領域を設けることにより、同一の基板上に複
数のしきい値電圧のトランジスタを容易に得ることがで
きる。
下のような発明の効果が得られる。 両極ゲートMOSトランジスタのゲートにP型不純物領域と
N型不純物領域を設けることにより、同一の基板上に複
数のしきい値電圧のトランジスタを容易に得ることがで
きる。
【0021】さらにゲート上のP型不純物領域とN型不純
物領域をソースおよびドレインに平行に交互に設ければ
MOSトランジスタのしきい値電圧の制御が容易に行え
る。また両極ゲートMOSトランジスタのチャネルをP型不
純物領域とN型不純物領域を設けることによっても同一
の基板上に複数のしきい値電圧のトランジスタを容易に
得ることができ、サブスレッショルド電流を小さくする
ことができる。
物領域をソースおよびドレインに平行に交互に設ければ
MOSトランジスタのしきい値電圧の制御が容易に行え
る。また両極ゲートMOSトランジスタのチャネルをP型不
純物領域とN型不純物領域を設けることによっても同一
の基板上に複数のしきい値電圧のトランジスタを容易に
得ることができ、サブスレッショルド電流を小さくする
ことができる。
【0022】そして両極ゲートMOSトランジスタのゲー
トおよびチャネルにP型不純物領域とN型不純物領域を設
けることによって、低しきい値電圧でのトランジスタの
リーク電流を小さくすることができる。 最後に同一ゲート上にP型不純物領域とN型不純物領域
を設けた両極ゲートMOSトランジスタにおいて、ゲート
のP型不純物領域およびN型不純物領域両方にコンタクト
ホールを設けるか、P型不純物領域およびN型不純物領域
両方にまたがるようにコンタクトホールを設ければ、ゲ
ート上に設けられたP型不純物領域およびN型不純物領
域間の電圧障壁を考慮することなく所望のしきい値電圧
のトランジスタを得られる。
トおよびチャネルにP型不純物領域とN型不純物領域を設
けることによって、低しきい値電圧でのトランジスタの
リーク電流を小さくすることができる。 最後に同一ゲート上にP型不純物領域とN型不純物領域
を設けた両極ゲートMOSトランジスタにおいて、ゲート
のP型不純物領域およびN型不純物領域両方にコンタクト
ホールを設けるか、P型不純物領域およびN型不純物領域
両方にまたがるようにコンタクトホールを設ければ、ゲ
ート上に設けられたP型不純物領域およびN型不純物領
域間の電圧障壁を考慮することなく所望のしきい値電圧
のトランジスタを得られる。
【0023】
【0024】
【図1】本発明に係わる実施例1の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0025】
【図2】従来のMOSトランジスタの構造図である。
【0026】
【図3】本発明に係わる実施例2の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0027】
【図4】本発明に係わる実施例3の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0028】
【図5】本発明に係わる実施例4の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0029】
【図6】本発明に係わる実施例5の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0030】
【図7】本発明に係わる実施例6の構造説明の平面図で
ある。
ある。
【0031】
101 ゲート電極 102 ソース 103 ドレイン 104 チャネル 105 基板もしくはウェル 106 ゲート酸化膜 107 P型不純物領域 108 N型不純物領域 109 第1のN型不純物領域 110 第2のN型不純物領域 111 チャネルP型不純物領域 112 チャネルN型不純物領域 113 実効チャネル長 114 第1のP型不純物領域 115 N型不純物領域 116 第2のP型不純物領域 117 実効チャネル長 118 コンタクトホール
Claims (6)
- 【請求項1】 半導体基板とソース、ドレインおよびソ
ース-ドレイン間のチャネルと、前記チャネルの上に形
成されたゲート酸化膜およびゲートからなるMISFE
TのゲートにP型不純物もしくはN型不純物を有する両極
ゲートMOSトランジスタにおいて、前記ゲートがP型
不純物領域と前記P型不純物領域に接するN型不純物領
域からなる半導体装置。 - 【請求項2】 前記P型不純物領域と前記N型不純物領
域を、面順に前記ソースおよび前記ドレインに平行に有
する請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記チャネル領域にN型不純物領域とP
型不純物領域を有する請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記チャネル領域にN型不純物領域とP
型不純物領域が前記ソースおよび前記ドレインに平行に
交互配置した請求項1または3記載の半導体装置。 - 【請求項5】 ゲート電極をとるコンタクトホールが前
記N型不純物領域と前記P型不純物領域それぞれ1つも
しくは2つの領域を介して形成していることを特徴とす
る請求項1または3記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記P型不純物領域または前記N型不純
物領域をイオン注入により形成する請求項1または3記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217601A JPH1167928A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9217601A JPH1167928A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167928A true JPH1167928A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16706856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9217601A Pending JPH1167928A (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167928A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012191088A (ja) * | 2011-03-13 | 2012-10-04 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置および基準電圧生成回路 |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP9217601A patent/JPH1167928A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012191088A (ja) * | 2011-03-13 | 2012-10-04 | Seiko Instruments Inc | 半導体装置および基準電圧生成回路 |
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