JPS582067A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS582067A JPS582067A JP56098203A JP9820381A JPS582067A JP S582067 A JPS582067 A JP S582067A JP 56098203 A JP56098203 A JP 56098203A JP 9820381 A JP9820381 A JP 9820381A JP S582067 A JPS582067 A JP S582067A
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- Japan
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- ion implantation
- source
- impurity
- drain
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- Element Separation (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】
本発明は半導体装置の製造方法(二係り特C二、高性能
の黴、8MO8)ラソジスタの装造方法に関する。
の黴、8MO8)ラソジスタの装造方法に関する。
近時、リソグラフィ及びエツチング技術・の進歩C−伴
いMOSトランジスタはますます微刑化さ1tている。
いMOSトランジスタはますます微刑化さ1tている。
この様に1℃を細化が進み、特Cニトランジスタのチャ
ネル処が短くなると、それに伴ってトランジスタの閾値
が低くなる、いわゆるショートチャネル効!が生じる。
ネル処が短くなると、それに伴ってトランジスタの閾値
が低くなる、いわゆるショートチャネル効!が生じる。
又、チャネル長の短いトランジスタでは°シリコン表面
【:形成された反転層(チャネル)V!れる電流丈でな
く、基板中をソースからドレインへ直接蒲れるいわゆる
パンチ・スルー電流が流れるなiゲート電位で制御出来
ない電流成分が増加する。この様な間組を解決する為現
在ではトランジスタのチャネル領域のドーピングレベル
をイオン注入感:よって増やすこと(−よりショートチ
ャネル効果の抑制、パンチスルー防止を行っている。
【:形成された反転層(チャネル)V!れる電流丈でな
く、基板中をソースからドレインへ直接蒲れるいわゆる
パンチ・スルー電流が流れるなiゲート電位で制御出来
ない電流成分が増加する。この様な間組を解決する為現
在ではトランジスタのチャネル領域のドーピングレベル
をイオン注入感:よって増やすこと(−よりショートチ
ャネル効果の抑制、パンチスルー防止を行っている。
咀下第1図(a1〜(diに従って従来の製造方法−二
ついて説明する。例えば50Ω・aのP型シリコン基板
(101)上の素子分離領域(:フィールド酸化膜(1
02) 、ゲート酸化膜(103)をそれぞれ例えば7
oooX、 300人形成する。次C;、ボロンイオン
を例えば50KeVの加速電圧でI X 10”(It
”イオン注入することC:より基板表面のチャネル領
域にボロン濃度の比較的高い領域(104)を形成する
($1図−1)っ次に第2図rb)の様1ニリンをドー
プした多結晶v9コン(105)を全面一=堆積する。
ついて説明する。例えば50Ω・aのP型シリコン基板
(101)上の素子分離領域(:フィールド酸化膜(1
02) 、ゲート酸化膜(103)をそれぞれ例えば7
oooX、 300人形成する。次C;、ボロンイオン
を例えば50KeVの加速電圧でI X 10”(It
”イオン注入することC:より基板表面のチャネル領
域にボロン濃度の比較的高い領域(104)を形成する
($1図−1)っ次に第2図rb)の様1ニリンをドー
プした多結晶v9コン(105)を全面一=堆積する。
そしてゲートとなる部分にのみ多結晶シリコンを残して
他をエツチング除去しこのゲート部&:残した多結晶シ
リコン(106)をマスクとしてゲート酸化膜をエツチ
ング除去し且つ、例えばA8が5QKeVで3X10”
r”イオン注入されてソース及びドレイン(107)が
形成される(第1図(c) )。次−二例えばCVD8
i0゜よりなる絶縁層(108)、コンタクトホール(
109)AI 配線(110) 、 P2O膜(112
)等が順次形成されてMO8)ランジスタが完成される
(第1図(d))。
他をエツチング除去しこのゲート部&:残した多結晶シ
リコン(106)をマスクとしてゲート酸化膜をエツチ
ング除去し且つ、例えばA8が5QKeVで3X10”
r”イオン注入されてソース及びドレイン(107)が
形成される(第1図(c) )。次−二例えばCVD8
i0゜よりなる絶縁層(108)、コンタクトホール(
109)AI 配線(110) 、 P2O膜(112
)等が順次形成されてMO8)ランジスタが完成される
(第1図(d))。
以上の工程−二従って形成したMO8)ランジスタのゲ
ート下の領域(111)即ちチャネル領域の不純物濃度
の分布を深さX(μm)の関数として示したのが第2図
(a)である。図から明らかな様−:vリコン表面より
0.4μ程度の深さまでボロン濃度が2〜3X 1Q”
ca*−” l二なっている。こ・れ・に−よってショ
ートチャネル効果、パンチスルー電流などを極めて効果
的に防止することが出来る。第2図(blはソーース・
ドレイン部(107) j”:於ける不純物分布を示す
同様の図である6A1と先述Bの分布曲線がX中0.3
μmで交叉しているがこれがPN接合面の位置(xj)
である。このxjc於けるボロン濃度は約2.〜3 X
IO’・13と楊めて高く、従って、この部分での空乏
層の幅はバイアスがOvの場合i−約0.3μmと非常
に小さい。、これ−はPN接合の空乏層容量を非常感−
大きくし素子の動作速度を著るしく一減じる結果・とな
る。又、ドレイン空乏層内での電界が大きくなり。
ート下の領域(111)即ちチャネル領域の不純物濃度
の分布を深さX(μm)の関数として示したのが第2図
(a)である。図から明らかな様−:vリコン表面より
0.4μ程度の深さまでボロン濃度が2〜3X 1Q”
ca*−” l二なっている。こ・れ・に−よってショ
ートチャネル効果、パンチスルー電流などを極めて効果
的に防止することが出来る。第2図(blはソーース・
ドレイン部(107) j”:於ける不純物分布を示す
同様の図である6A1と先述Bの分布曲線がX中0.3
μmで交叉しているがこれがPN接合面の位置(xj)
である。このxjc於けるボロン濃度は約2.〜3 X
IO’・13と楊めて高く、従って、この部分での空乏
層の幅はバイアスがOvの場合i−約0.3μmと非常
に小さい。、これ−はPN接合の空乏層容量を非常感−
大きくし素子の動作速度を著るしく一減じる結果・とな
る。又、ドレイン空乏層内での電界が大きくなり。
ホットエレクトロンの発生率が増大、する。このホット
エレクトロンはゲート酸化膜ロニトラツプされて、MO
8)ランジスタの閾値なシフトさせたり、又基板へ流れ
出し、てダイナミーツタ・jモリの記憶内容を変えるな
ど信頼性上多大な問題を引き起こす。
エレクトロンはゲート酸化膜ロニトラツプされて、MO
8)ランジスタの閾値なシフトさせたり、又基板へ流れ
出し、てダイナミーツタ・jモリの記憶内容を変えるな
ど信頼性上多大な問題を引き起こす。
本発明は上記事情−二鑑みて為されたもので、ゲート電
i層を少なくとも有する被膜を選択的−二形成した後、
基板と同導電型の不純物をイオン注入して前記被膜下の
基板及びソース、ドレイン下−二基板と同導電型の不純
物層を形成することによってソース・ドレインの領域の
基板−一深くイオン注入が行なえる様にし、ショートチ
ャネル効果、ノ(ンテスルーを防止しつつ動作速度、信
頼性の改善を図る様Cした半導体装置の製造方法を提供
するものである。□ 以下本発明の一実施例を第3図(a1〜ldを用いて説
明する。例えば第3図(工)の様−一比抵抗50Ω・傭
、P型のシリコン基板(301)の(100)面−上に
フィールド酸化膜(302)を形成した後1例えばゲー
ト酸化膜(303)を厚さ約300人、リンをドープし
た多結晶シリコンからなるゲート電fit (304)
を例えば5ooo X選択的に形成する。次いで例えば
$1の不純物として基板と反対導電型のA、を5QKe
Vで3 X 1011 am−” イオン注入すること
C二よりソース・ドレイン(305)を形成する。この
後例えば10o0℃の炉I:於てN、雰囲気で約20分
熱アニールするとイオン注入によって生じたソース・ド
レイン部の結晶欠陥が回復し、再び単結晶シリコンとな
りA、 が活性化される。次1;第3図ff1lt二
示した如く基板と同導電型の第2の不純物例えばボロン
を300KeVでI X 10” tx−”をウェハー
全面city注入する。この時に例えばイオン注入の方
向を基板シリコンの結晶軸方向である(100)方向≦
−一致させて行ういわゆるチャネリング・イオン注入を
行うと、単結晶シリコンの露出しているソース・ドレイ
ン部ではシリコン表面下約1μn1のところに分布のピ
ークを持つ様なボロンの分布(306)が得られる。一
方、多結晶シリコンゲー) (304)部ではチャネリ
ングを生じない為ゲート絶縁膜直下の部分(307)
l二のみボロンのイオン注入層が出来る。
i層を少なくとも有する被膜を選択的−二形成した後、
基板と同導電型の不純物をイオン注入して前記被膜下の
基板及びソース、ドレイン下−二基板と同導電型の不純
物層を形成することによってソース・ドレインの領域の
基板−一深くイオン注入が行なえる様にし、ショートチ
ャネル効果、ノ(ンテスルーを防止しつつ動作速度、信
頼性の改善を図る様Cした半導体装置の製造方法を提供
するものである。□ 以下本発明の一実施例を第3図(a1〜ldを用いて説
明する。例えば第3図(工)の様−一比抵抗50Ω・傭
、P型のシリコン基板(301)の(100)面−上に
フィールド酸化膜(302)を形成した後1例えばゲー
ト酸化膜(303)を厚さ約300人、リンをドープし
た多結晶シリコンからなるゲート電fit (304)
を例えば5ooo X選択的に形成する。次いで例えば
$1の不純物として基板と反対導電型のA、を5QKe
Vで3 X 1011 am−” イオン注入すること
C二よりソース・ドレイン(305)を形成する。この
後例えば10o0℃の炉I:於てN、雰囲気で約20分
熱アニールするとイオン注入によって生じたソース・ド
レイン部の結晶欠陥が回復し、再び単結晶シリコンとな
りA、 が活性化される。次1;第3図ff1lt二
示した如く基板と同導電型の第2の不純物例えばボロン
を300KeVでI X 10” tx−”をウェハー
全面city注入する。この時に例えばイオン注入の方
向を基板シリコンの結晶軸方向である(100)方向≦
−一致させて行ういわゆるチャネリング・イオン注入を
行うと、単結晶シリコンの露出しているソース・ドレイ
ン部ではシリコン表面下約1μn1のところに分布のピ
ークを持つ様なボロンの分布(306)が得られる。一
方、多結晶シリコンゲー) (304)部ではチャネリ
ングを生じない為ゲート絶縁膜直下の部分(307)
l二のみボロンのイオン注入層が出来る。
次いでウェハーを例えば900℃で約30分例えばN、
雰囲気中でアニールする。以下は、従来例第1図(di
で述べたものと同様の工程でAtosトランジスタが完
成される(第3図(cl)。かかる装置は、例えば基板
(301) &びソースを接地、ドレインーー+5Vを
印加し、ケ−) (304) 1−)10 又ハ+ 5
Vを印加して使用される。
雰囲気中でアニールする。以下は、従来例第1図(di
で述べたものと同様の工程でAtosトランジスタが完
成される(第3図(cl)。かかる装置は、例えば基板
(301) &びソースを接地、ドレインーー+5Vを
印加し、ケ−) (304) 1−)10 又ハ+ 5
Vを印加して使用される。
本発明C:よるチャネル部分(307)のボロンの製電
分布は、−4図(a)’ C示した如くなっており従来
例の場合と同様t:i/−3−)チャネル効果及びパン
チスルー現象が効果的(−押さえられている。然し、ソ
ース・ドレイン部に於ける不純物分布は第4図1b)に
示した如く、従来例(第2m−))とは非常に異ってい
る。つまりXj(”:0.3μm)C於けるボロンの濃
度が約2〜3 ×l Q”cIL−”と従来例C二くら
べて2ケタ以上も低くな?ているのが大きな特徴である
。これは83図(blの工程で5ボaンを300KeV
という高いエネルギでしかも、チャネリングイオン注入
したため8i表面から約1/jmという深いところに分
布のピークが来たことによる。この場合ドレインのPN
接合−一かかるバイアスOvでの空乏層幅は約0.9〜
1.2μmであ、、す、従来例(0,3μm)の約3〜
4倍となりこの為空乏層容量は約173〜1/4C二小
さくすることが出来た。つまり、空乏層容置1二起因す
る信号伝播の遅延は従来例の約173〜1/4に減少さ
せることが出来た。
分布は、−4図(a)’ C示した如くなっており従来
例の場合と同様t:i/−3−)チャネル効果及びパン
チスルー現象が効果的(−押さえられている。然し、ソ
ース・ドレイン部に於ける不純物分布は第4図1b)に
示した如く、従来例(第2m−))とは非常に異ってい
る。つまりXj(”:0.3μm)C於けるボロンの濃
度が約2〜3 ×l Q”cIL−”と従来例C二くら
べて2ケタ以上も低くな?ているのが大きな特徴である
。これは83図(blの工程で5ボaンを300KeV
という高いエネルギでしかも、チャネリングイオン注入
したため8i表面から約1/jmという深いところに分
布のピークが来たことによる。この場合ドレインのPN
接合−一かかるバイアスOvでの空乏層幅は約0.9〜
1.2μmであ、、す、従来例(0,3μm)の約3〜
4倍となりこの為空乏層容量は約173〜1/4C二小
さくすることが出来た。つまり、空乏層容置1二起因す
る信号伝播の遅延は従来例の約173〜1/4に減少さ
せることが出来た。
又この様(;空乏層幅が減少した為、空乏層内での電界
も小さくなりホットエレク)aンの発生率も大幅ζ二減
少することが出来た。又@ 3 図(CIより明らかな
様Cニソース及びドレイン(305) In域がボロン
の高濃度不純物層(306) (307)でとり囲まれ
た構造になっておりこれがドレイン頭載で発生したホ゛
ソトエVクトaン感二対してポテンシャル・バリヤを形
成して基板に流れ込むのを妨ぐ為、ダイナミック・メモ
リの誤動作などの問題を非常に有効6二防止できるよう
になった。
も小さくなりホットエレク)aンの発生率も大幅ζ二減
少することが出来た。又@ 3 図(CIより明らかな
様Cニソース及びドレイン(305) In域がボロン
の高濃度不純物層(306) (307)でとり囲まれ
た構造になっておりこれがドレイン頭載で発生したホ゛
ソトエVクトaン感二対してポテンシャル・バリヤを形
成して基板に流れ込むのを妨ぐ為、ダイナミック・メモ
リの誤動作などの問題を非常に有効6二防止できるよう
になった。
以上の様g二本発明I:よるとショートチャネル効果や
パンチスルー電流の発生など素子微細化ととも一二生じ
る重大な問題を解決出来る丈でなく、ソース−・ドレイ
ンの空乏層容量を小さくして素子の11作速度を改善出
来る他、素子の信軸性を大幅亀;向上させられるなど数
だのすぐれ、た特徴を有していることが分る。
パンチスルー電流の発生など素子微細化ととも一二生じ
る重大な問題を解決出来る丈でなく、ソース−・ドレイ
ンの空乏層容量を小さくして素子の11作速度を改善出
来る他、素子の信軸性を大幅亀;向上させられるなど数
だのすぐれ、た特徴を有していることが分る。
以上の実施例では、ボロンのイオン注入をチャネリング
・イオン注入する場合(二ついてのみ述べたが、これは
通常の(チャネリングでない)イオン注入を用いても同
様の効果を得ることが出来る。
・イオン注入する場合(二ついてのみ述べたが、これは
通常の(チャネリングでない)イオン注入を用いても同
様の効果を得ることが出来る。
又、ソース・ドレイ゛ン形成の為のイオン注入を行って
からボロンのイオン注入を行ったがこれらの順序を入れ
かえても何らさしつかえはない。又、ゲート電iをパタ
ーニングした時のマスクを残してイオン注入を行なって
も良く、即ちゲート電極層を少なくと4有する被膜であ
れば良い。又イオン注入層を1ニールする方法として炉
−二よる熱アニールの場合のみを述べたがこれはいわゆ
るレーザアニールでもよい。ボロン、Asのイオン注入
後レーザアニールのみを用いると濃度分布の変化がげと
んどなく非常C:制御よくこの技術を用いることができ
る。父上!2実施例ではP型の(100)クエ?−を例
に説明したがその他いかなる面方位を用いても又N型つ
ニへ−を用いてもよい。又不純物イオンはλs、Bt二
限らず第1のイオンが基板と反対導伝型、第2のイオン
が基板と同導伝型であれば何でもよい。又ゲート電極材
料もポリシリコンー二限らずシリ夛イド、■タルその他
いかなる材料な用いても本発明の主旨を免税するもので
はない。
からボロンのイオン注入を行ったがこれらの順序を入れ
かえても何らさしつかえはない。又、ゲート電iをパタ
ーニングした時のマスクを残してイオン注入を行なって
も良く、即ちゲート電極層を少なくと4有する被膜であ
れば良い。又イオン注入層を1ニールする方法として炉
−二よる熱アニールの場合のみを述べたがこれはいわゆ
るレーザアニールでもよい。ボロン、Asのイオン注入
後レーザアニールのみを用いると濃度分布の変化がげと
んどなく非常C:制御よくこの技術を用いることができ
る。父上!2実施例ではP型の(100)クエ?−を例
に説明したがその他いかなる面方位を用いても又N型つ
ニへ−を用いてもよい。又不純物イオンはλs、Bt二
限らず第1のイオンが基板と反対導伝型、第2のイオン
が基板と同導伝型であれば何でもよい。又ゲート電極材
料もポリシリコンー二限らずシリ夛イド、■タルその他
いかなる材料な用いても本発明の主旨を免税するもので
はない。
の不純物分布を示す従来例の図、第3図(al〜(cl
は図である。 図(−於いて、 101.301・・・シリコン基板、 102.302・・・フィールド酸化膜、105.30
4・・・多結晶シリフン、107.305・・・ソース
・ドレイン、104.306.307・・・ボロンの高
濃度不純物層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第 1 図 第2図 第 8 図 第4図
は図である。 図(−於いて、 101.301・・・シリコン基板、 102.302・・・フィールド酸化膜、105.30
4・・・多結晶シリフン、107.305・・・ソース
・ドレイン、104.306.307・・・ボロンの高
濃度不純物層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第 1 図 第2図 第 8 図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 半導体基板表面Cニゲート絶縁躾な介してゲー
ト電楊層を少なくとも有する被膜を選択的−二形成し、
この被膜をマスクとして基板と反対導電型の第1の不純
物を導入してソース、ドレインを形成する半導体装置や
製造方法C二於いて、前記被膜を選択的に形成した後、
基板と同導電型の@2の不純物をイオン注入して前記被
膜下の基板及びソース、ドレイン下≦二基板と同導電型
の不純物層を形成する事を特徴とする半導体装置の製造
方法。 +21 第2の不純物のイオン注入がソース、ドレイ
ンの領域の基板(二対しチャネリ・ングイオン注入とな
る如く行うことを特徴とする特許 の範囲′@l項記載の半導体装置の製造方法。 (3) ソース、ドレインの領域の基板C;於て、第
1の不純物の濃度分布のピークの位醪が@2の不に近く
設置されたことを特徴とする前e特許請求の範囲第1項
記戦の半導体装荷の製造方法。 (4)笥1の不純物の導入をイオン注入C;よって行い
,このイオン注入i:よって生じた基板の損傷をアニー
ルし、その後第2の不純物のイオン注入を行うことを特
撮とする前記特許請求の輸囲第1項記載の半導体装置の
製造方法。 (51 第2の不純物のイオン注入を行った後、第1の
不純物の導入をイオン注入C:よって行シ1、この@1
及び第2の不純物のイオン注入によって生じた基板の損
傷をアニールする工程を同一の工程で行うことを特徴と
する前記特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製□
造方法。 16)第1、及び第2の不純物のイオン注入シニより生
じた基板の損傷をアニールする手段として少くとも1回
CWv−ザあるいはCW電子ビームの照射を用いると・
とを特徴とする前ε特許請求の範囲第4項又は第5項1
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098203A JPS582067A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56098203A JPS582067A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS582067A true JPS582067A (ja) | 1983-01-07 |
| JPH0552069B2 JPH0552069B2 (ja) | 1993-08-04 |
Family
ID=14213434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56098203A Granted JPS582067A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582067A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63283066A (ja) * | 1986-11-10 | 1988-11-18 | Yokogawa Hewlett Packard Ltd | 電界効果トランジスタ構造 |
| JPH05131557A (ja) * | 1991-02-28 | 1993-05-28 | Sudo Norito | 多孔質フイルムの製造装置 |
| JPH0745818A (ja) * | 1993-07-30 | 1995-02-14 | Nec Corp | 不均一チャネルドープmosトランジスタ及びその製造方法 |
| JPH0818047A (ja) * | 1994-06-27 | 1996-01-19 | Nec Corp | Misfetおよびその製造方法 |
| US5801426A (en) * | 1994-08-17 | 1998-09-01 | Nec Corporation | Field effect transistor with improved source/drain diffusion regions having an extremely small capacitance |
| JP2012199264A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法および電気光学装置の製造方法 |
Citations (1)
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-
1981
- 1981-06-26 JP JP56098203A patent/JPS582067A/ja active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0552069B2 (ja) | 1993-08-04 |
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