JPS60182172A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS60182172A JPS60182172A JP59036703A JP3670384A JPS60182172A JP S60182172 A JPS60182172 A JP S60182172A JP 59036703 A JP59036703 A JP 59036703A JP 3670384 A JP3670384 A JP 3670384A JP S60182172 A JPS60182172 A JP S60182172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- drain
- oxide film
- conductivity type
- impurity concentration
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
- H10D89/601—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
- H10D89/611—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs using diodes as protective elements
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】
〔発明の技術分野〕
本発明はMOS−FETのドレイン領域に不必要な高い
電圧がかかるのを防止できるようにした半導体装置に関
するものである。
電圧がかかるのを防止できるようにした半導体装置に関
するものである。
LSI(大規模集積回路)における横方向および縦方向
ディメンジョンの縮小はデバイスそのものの寸法のスケ
ールダウンをもたらす。それに伴い、揮々のデバイスパ
ラメータがあるファクタの下に変化し、或いは変化を余
儀なくされる。この考え方をスケーリング則と呼び、M
OSデバイスの分野ではそれに準拠した高密度化、高集
積化が行われている。
ディメンジョンの縮小はデバイスそのものの寸法のスケ
ールダウンをもたらす。それに伴い、揮々のデバイスパ
ラメータがあるファクタの下に変化し、或いは変化を余
儀なくされる。この考え方をスケーリング則と呼び、M
OSデバイスの分野ではそれに準拠した高密度化、高集
積化が行われている。
例えばMOSデバイスであるMOS−FETを考えてみ
る、と第1図に示す如く、ダートをG、ソースを81ド
レインをDとし、ゲートGのチャネル長をL1ソースS
及びドレ ゛インDの接合深さをxj1チャネル部分の
表面不純物濃度をN1酸化膜厚をT。Xとしたとき、デ
バイス微細化によシLを半分の寸法にするとX j +
Toxも半分、またパンチスルー防止等のためチャネ
ル部分の表面不純物濃度NはV7倍と言うように変化す
る。
る、と第1図に示す如く、ダートをG、ソースを81ド
レインをDとし、ゲートGのチャネル長をL1ソースS
及びドレ ゛インDの接合深さをxj1チャネル部分の
表面不純物濃度をN1酸化膜厚をT。Xとしたとき、デ
バイス微細化によシLを半分の寸法にするとX j +
Toxも半分、またパンチスルー防止等のためチャネ
ル部分の表面不純物濃度NはV7倍と言うように変化す
る。
従って、LSIの高集積化の要求に合わせ、MOS−F
ETの微細化を進めるとチャネル長はよシ短く、またチ
ャネル部分の不純物濃度も次第に増大することになる。
ETの微細化を進めるとチャネル長はよシ短く、またチ
ャネル部分の不純物濃度も次第に増大することになる。
このような状況にあシながら、MOS−FETの構造は
第2図に示したように半導体基板1内にこれと逆導電型
の拡散領域としてソース領域2、ドレイン領域3を形成
すると言う旧来のままである。尚、4はダート、5はフ
ィールド絶縁膜、6はダート絶縁膜、7はダート、ソー
ス、ドレインを絶縁する絶縁膜、8は電極である。
第2図に示したように半導体基板1内にこれと逆導電型
の拡散領域としてソース領域2、ドレイン領域3を形成
すると言う旧来のままである。尚、4はダート、5はフ
ィールド絶縁膜、6はダート絶縁膜、7はダート、ソー
ス、ドレインを絶縁する絶縁膜、8は電極である。
ところで、チャネル部分の不純物濃度Nが増大の一途を
辿るにもかかわらず、このような構造を用いるとチャネ
ル部分の不純物濃度がふえるに伴い、ドレイン領域3部
分のブレイクダウン電圧が低下する。
辿るにもかかわらず、このような構造を用いるとチャネ
ル部分の不純物濃度がふえるに伴い、ドレイン領域3部
分のブレイクダウン電圧が低下する。
この低下は将来、デバイスの微細化が進むにつれ、よシ
著しくなると予想され、従って、微小なノイズ電圧でド
レイン部分が簡単にブレイクダウンするようになる。こ
のことは、回路動作において、FIlmTの逆バイアス
印加を行う一方の極であるドレインに対し、わずかなノ
イズ電圧が加わることさえも許されないこととなシがね
ず、また、素子に与える信号のレベル等にも大きな制約
を課することとなって、回路設計上、重大な困難を生せ
しめる。
著しくなると予想され、従って、微小なノイズ電圧でド
レイン部分が簡単にブレイクダウンするようになる。こ
のことは、回路動作において、FIlmTの逆バイアス
印加を行う一方の極であるドレインに対し、わずかなノ
イズ電圧が加わることさえも許されないこととなシがね
ず、また、素子に与える信号のレベル等にも大きな制約
を課することとなって、回路設計上、重大な困難を生せ
しめる。
なお、ここで述べているドレイン部分のブレイクダウン
には単なる半導体基板との接合のブレイクダウンの他に
表面近傍の電界効果によるブレイクダウン(サーフェス
ブレイクダウン)及びドレイン近傍で生じたホットキャ
リアに起因する寄生パイI−ラ動作(セカンダリブレイ
クダウン)も含まれる。
には単なる半導体基板との接合のブレイクダウンの他に
表面近傍の電界効果によるブレイクダウン(サーフェス
ブレイクダウン)及びドレイン近傍で生じたホットキャ
リアに起因する寄生パイI−ラ動作(セカンダリブレイ
クダウン)も含まれる。
従って、素子の信頼性のうえからもその改善策が望まれ
る。
る。
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、その目的と
するところはLSIにおける素子の微細化に伴うMOS
−FETのドレイン部分のブレイクダウンを防止し、誤
動作を抑制できるようにした半導体装置を提供すること
にある。
するところはLSIにおける素子の微細化に伴うMOS
−FETのドレイン部分のブレイクダウンを防止し、誤
動作を抑制できるようにした半導体装置を提供すること
にある。
上記目的を達成するため、本発明は半導体基板の素子領
域に互いに分離してソース及びドレイン領域を形成する
とともに、そのソース、ドレイン領域間のチャネル領域
を含む部分にダート絶縁膜を介してf−)電極を形成し
、また半導体基板にこの半導体基板と同導電型で、不純
物濃度がドレインが接している半導体基板と同導電型の
領域よシも高い領域Aを形成し、この領域Aに接するよ
うにドレインと同じ導電型で同じ不純物濃度の領域Bを
形成してドレイン領域と接続することによって、上記領
域Aと領域Bの間でドレイン領域に対する過電圧保護用
のダイオードを構成することにより、該保護用のダイオ
ードのブレイクダウンを利用してドレイン領域に不必要
に高い電圧が加わらないようにしてドレイン領域でのブ
レイクダウン発生を抑制するようにある。
域に互いに分離してソース及びドレイン領域を形成する
とともに、そのソース、ドレイン領域間のチャネル領域
を含む部分にダート絶縁膜を介してf−)電極を形成し
、また半導体基板にこの半導体基板と同導電型で、不純
物濃度がドレインが接している半導体基板と同導電型の
領域よシも高い領域Aを形成し、この領域Aに接するよ
うにドレインと同じ導電型で同じ不純物濃度の領域Bを
形成してドレイン領域と接続することによって、上記領
域Aと領域Bの間でドレイン領域に対する過電圧保護用
のダイオードを構成することにより、該保護用のダイオ
ードのブレイクダウンを利用してドレイン領域に不必要
に高い電圧が加わらないようにしてドレイン領域でのブ
レイクダウン発生を抑制するようにある。
以下、′本発明の一実施例について第3図を参照しなが
ら装造工程とともに説明する。なお、プロセスとしては
1μmまたはそれ以下のチャネル長を持つMOS−PE
Tを形成することを念頭においている。
ら装造工程とともに説明する。なお、プロセスとしては
1μmまたはそれ以下のチャネル長を持つMOS−PE
Tを形成することを念頭においている。
まず、はじめに第3図(、)に示す如く、℃・副のP型
Si基板1ノの表面にフィールド酸化膜12を形成し、
島状の基板1ノ領域(素子領域)を形成する。
Si基板1ノの表面にフィールド酸化膜12を形成し、
島状の基板1ノ領域(素子領域)を形成する。
次に、熱酸化処理を施して150Xの膜厚の酸化膜13
をSt基板1ノの素子領域表面に形成し、その後、パン
チスルー防止のため、B+イオン14を加速電圧80k
V、ドーズ量4 X I Q ”cm−2で打ち込み、
さらに閾値電圧を合わせ込むため、B+イオンを加速電
圧30kV、ドーズJl I X 101 %y、2で
打ち込む。その結果、チャネル部分の表面不純物濃度は
6 X 10 ”am−’と高くなる(第3図(b)
図示)。
をSt基板1ノの素子領域表面に形成し、その後、パン
チスルー防止のため、B+イオン14を加速電圧80k
V、ドーズ量4 X I Q ”cm−2で打ち込み、
さらに閾値電圧を合わせ込むため、B+イオンを加速電
圧30kV、ドーズJl I X 101 %y、2で
打ち込む。その結果、チャネル部分の表面不純物濃度は
6 X 10 ”am−’と高くなる(第3図(b)
図示)。
次に第3図(c)に示すように、フィールド酸化膜12
を含む酸化膜13上に多結晶シリコン層ノ5を堆積する
。つづいて第3図(d)に示すように、多結晶シリコン
層J5を・平ターニングしてダート電極15hを形成し
た後、このダート電極ノ5aをマスクに酸化膜13を選
択的に工。
を含む酸化膜13上に多結晶シリコン層ノ5を堆積する
。つづいて第3図(d)に示すように、多結晶シリコン
層J5を・平ターニングしてダート電極15hを形成し
た後、このダート電極ノ5aをマスクに酸化膜13を選
択的に工。
チングし、ダート酸化膜ノロを形成する。
次に、ドレイン領域近傍のフィールド酸化膜J2の一部
が開口されたレノストパターンノ7を形成し、この部分
を反応性イオンエツチングによシ、エツチングしてフィ
ールド酸化膜を除去する。そしてし・シストをマスクに
B+イオンノ8を加速電圧30kV、ドーズ量8 X
1012cm−2で打ち込む。その結果、開口領域ノ9
の表面近傍の不純物濃度は、チャネル部分の表面不純物
濃度7 X 10 ” 6tyn−’よシも高い2 X
] 0”’cm ’となる(第3図(e)参照)。
が開口されたレノストパターンノ7を形成し、この部分
を反応性イオンエツチングによシ、エツチングしてフィ
ールド酸化膜を除去する。そしてし・シストをマスクに
B+イオンノ8を加速電圧30kV、ドーズ量8 X
1012cm−2で打ち込む。その結果、開口領域ノ9
の表面近傍の不純物濃度は、チャネル部分の表面不純物
濃度7 X 10 ” 6tyn−’よシも高い2 X
] 0”’cm ’となる(第3図(e)参照)。
ついで、レジス) ijターン17を除去し、ソース、
ドレイン領域形成のためAs+イオン20を加速電圧7
0kV、 ドーズ量2×1015(7)−2で打ち込む
。その後、熱処理を行ってイオンの活性化を行い、ソー
ス・ドレイン領域21.22およびこれと同導電型でチ
ャネル部分よシも高い逆導電型の不純物濃度領域に接し
た領域23が形成される(第3図(f)参照)。
ドレイン領域形成のためAs+イオン20を加速電圧7
0kV、 ドーズ量2×1015(7)−2で打ち込む
。その後、熱処理を行ってイオンの活性化を行い、ソー
ス・ドレイン領域21.22およびこれと同導電型でチ
ャネル部分よシも高い逆導電型の不純物濃度領域に接し
た領域23が形成される(第3図(f)参照)。
次に、基板Iノの表面にCVD (ChemicalI
VaporDepoaition)法で約8,000X
の膜厚の絶縁膜24を形成した後、コンタクト孔形成予
定部を開口したレジスト・リーンを形成して、これをマ
スクに反応性イオンエツチングによシコン、タクト孔を
形成する。つづいて通常の方法によ多金属を堆積し、こ
れをパターニングしてソース領域2ノとコンタクト孔を
介して接続される配に25、ドレイン領域22及び保護
ダイオードを形成している領域23とコンタクト孔を介
して接続される配線26を形成する。このようにして出
来上った第3図(g)の如き半導体装置は、P型シリコ
ン基板Iノの素子領域にケ゛−ト酸化膜16を介してダ
ート電極15hが設けられ、そのチャネル領域を挾んで
上記基板J)にソース領域2ノとドレイン領域22が設
けられる。
VaporDepoaition)法で約8,000X
の膜厚の絶縁膜24を形成した後、コンタクト孔形成予
定部を開口したレジスト・リーンを形成して、これをマ
スクに反応性イオンエツチングによシコン、タクト孔を
形成する。つづいて通常の方法によ多金属を堆積し、こ
れをパターニングしてソース領域2ノとコンタクト孔を
介して接続される配に25、ドレイン領域22及び保護
ダイオードを形成している領域23とコンタクト孔を介
して接続される配線26を形成する。このようにして出
来上った第3図(g)の如き半導体装置は、P型シリコ
ン基板Iノの素子領域にケ゛−ト酸化膜16を介してダ
ート電極15hが設けられ、そのチャネル領域を挾んで
上記基板J)にソース領域2ノとドレイン領域22が設
けられる。
そして、ドレイン領域22の近傍には表面不純物濃度が
ドレイン領域22の接する領域よシ高い不純物濃度をも
った基板Iノと同じ導電型の領域J9が形成されると共
にこの領域J9に接するようにドレイン領域22と同じ
導電型で同じ不純物濃度をもった領域23が形成される
。
ドレイン領域22の接する領域よシ高い不純物濃度をも
った基板Iノと同じ導電型の領域J9が形成されると共
にこの領域J9に接するようにドレイン領域22と同じ
導電型で同じ不純物濃度をもった領域23が形成される
。
さらに上記基板1ノの表面は絶縁膜24で覆われ、且つ
上記ドレイン領域22と、同じ導電型で同じ不純物濃度
の領域23は配線26によシ各々の領域上のコンタクト
ホール部を介して互いに接続されると共に所定の配線が
形成され、また、ソース領域2ノも配線25によりソー
ス領域2ノ上のコンタクトホール部を介して所定の配線
が形成された構成となる。
上記ドレイン領域22と、同じ導電型で同じ不純物濃度
の領域23は配線26によシ各々の領域上のコンタクト
ホール部を介して互いに接続されると共に所定の配線が
形成され、また、ソース領域2ノも配線25によりソー
ス領域2ノ上のコンタクトホール部を介して所定の配線
が形成された構成となる。
このような構成によれば次のような作用効果が得られる
。すなわち、上述したようにチャネル部分にはA’ンチ
スルーを防止するため、並びに閾値電圧を合わせこむた
め、B+イオンを注入してあシ、従って、チャネル部分
の表面不純物濃度は7 x 1016αづと高くなって
いる。
。すなわち、上述したようにチャネル部分にはA’ンチ
スルーを防止するため、並びに閾値電圧を合わせこむた
め、B+イオンを注入してあシ、従って、チャネル部分
の表面不純物濃度は7 x 1016αづと高くなって
いる。
また、ソース領域2ノ及びドレイン領域22はその表面
濃度がI X 1020Crn’、接合深さは0.2μ
mとなっている。この場合、チャネル長1μmのNチャ
ネルMO8−FETでは第4図の静特性図に■b1で示
す如く、ドレインは約6■のドレイン電圧でブレイクダ
ウンするようになり、第5図に示すようにMOS−FE
TのドレインDとソースSとの間に直流電源電圧によシ
バイアスミ圧5vを印加して使用するものとすれば、わ
ずかな雑音電圧でドレイン側はブレイクダウンすること
になる。
濃度がI X 1020Crn’、接合深さは0.2μ
mとなっている。この場合、チャネル長1μmのNチャ
ネルMO8−FETでは第4図の静特性図に■b1で示
す如く、ドレインは約6■のドレイン電圧でブレイクダ
ウンするようになり、第5図に示すようにMOS−FE
TのドレインDとソースSとの間に直流電源電圧によシ
バイアスミ圧5vを印加して使用するものとすれば、わ
ずかな雑音電圧でドレイン側はブレイクダウンすること
になる。
本発明においてはシリコン基板Iノに、ドレイン領域が
接する基板領域よりも高い不純物濃度をもった基板と同
じ導電型の領域19を形成してそれに接するようにドレ
イン領域と同じ導電型で同じ不純物濃度領域23を形成
してお夛、この領域23はドレイン領域22と配線26
を介して接続されておシ、また領域ノ9とダイオードを
構成することになる。このダイオードはMOS−FET
との関係で見てみると第5図Jで示す如くとなシ、直流
電源電圧に対し、逆方向並列接続されることになる。
接する基板領域よりも高い不純物濃度をもった基板と同
じ導電型の領域19を形成してそれに接するようにドレ
イン領域と同じ導電型で同じ不純物濃度領域23を形成
してお夛、この領域23はドレイン領域22と配線26
を介して接続されておシ、また領域ノ9とダイオードを
構成することになる。このダイオードはMOS−FET
との関係で見てみると第5図Jで示す如くとなシ、直流
電源電圧に対し、逆方向並列接続されることになる。
ドレイ/領域22と同じ導電型で同じ不純物濃度をもっ
た領域23が接している基板と同じ導電型の領域19の
不純物濃度値から考えると、このダイオードJのブレイ
クダウン電圧はドレイン領域22のそれよシは低くなυ
、およそ5v程度となる。
た領域23が接している基板と同じ導電型の領域19の
不純物濃度値から考えると、このダイオードJのブレイ
クダウン電圧はドレイン領域22のそれよシは低くなυ
、およそ5v程度となる。
従って、ドレインに対し、外部雑音電圧等が印加されて
もダイオードが先にブレイクダウンするので5vに保た
れ、ドレイン領域22のブレイクダウンは生じなくなる
。
もダイオードが先にブレイクダウンするので5vに保た
れ、ドレイン領域22のブレイクダウンは生じなくなる
。
この結果、MOS−FIDTは微細化しても動作上の信
頼性は高くなシ、回路設計上の問題も生じなくなるなど
の効果が得られる。
頼性は高くなシ、回路設計上の問題も生じなくなるなど
の効果が得られる。
以上、詳述したように、本発明によれば半導体基板のド
レイン領域の近傍に、ドレイン領域が接する基板と同電
型の領域の不純物濃度よシも高い不純物濃度をもった基
板と同電型の領域を形成し、この領域と接するようにド
レイン領域と同電型、同不純物濃度の領域を形成して、
ドレイン領域よシも低いブレイクダウン電圧の過電圧保
護用のダイオードとし、これをドレイン領域と導電層に
より接続してドレインに過電圧が入力されてもこのダイ
オードのブレイクダウンによシ該ブレイクダウン電圧以
上の電圧がドレイン領域に加わることがないようにした
のテ、MOS−FETを微細化してドレインのブレイク
ダウン電圧が低くなり、バイアス電圧とブレイクダウン
電圧との間の差が小さくなっても外部雑音電圧等による
ドレインのブレイクダウン発生は抑制され、従って、雑
音電圧による回路の誤動作なども抑制されて信頼性が維
持できるなど回路設計上の制約が少ない微細化に有効な
半導体装置を提供することができる。
レイン領域の近傍に、ドレイン領域が接する基板と同電
型の領域の不純物濃度よシも高い不純物濃度をもった基
板と同電型の領域を形成し、この領域と接するようにド
レイン領域と同電型、同不純物濃度の領域を形成して、
ドレイン領域よシも低いブレイクダウン電圧の過電圧保
護用のダイオードとし、これをドレイン領域と導電層に
より接続してドレインに過電圧が入力されてもこのダイ
オードのブレイクダウンによシ該ブレイクダウン電圧以
上の電圧がドレイン領域に加わることがないようにした
のテ、MOS−FETを微細化してドレインのブレイク
ダウン電圧が低くなり、バイアス電圧とブレイクダウン
電圧との間の差が小さくなっても外部雑音電圧等による
ドレインのブレイクダウン発生は抑制され、従って、雑
音電圧による回路の誤動作なども抑制されて信頼性が維
持できるなど回路設計上の制約が少ない微細化に有効な
半導体装置を提供することができる。
第1図はMOS−FETの構造と寸法の関係を説明する
ための図、第2図はLSIにおけるMOS−FETの構
造を示す断面図、第3図(、)〜(g)は本発明による
半導体装置の製造工程を説明するための断面図、第4図
はドレイン過電圧保護ダイオードを形成しない場合の静
特性の図、第5図は本発明装置の等価回路図である。 1ノ・・・P型シリコン基板、12・・・フィールド酸
化膜、15a・・・ダート電極、16・・・ダート酸化
膜、2ノ・・・ソース領域、22・・・ドレイン領域、
24・・・絶縁膜、19.23・・・保護ダイオード領
域、25.26・・・配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第3図
ための図、第2図はLSIにおけるMOS−FETの構
造を示す断面図、第3図(、)〜(g)は本発明による
半導体装置の製造工程を説明するための断面図、第4図
はドレイン過電圧保護ダイオードを形成しない場合の静
特性の図、第5図は本発明装置の等価回路図である。 1ノ・・・P型シリコン基板、12・・・フィールド酸
化膜、15a・・・ダート電極、16・・・ダート酸化
膜、2ノ・・・ソース領域、22・・・ドレイン領域、
24・・・絶縁膜、19.23・・・保護ダイオード領
域、25.26・・・配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体基板の素子領域に互いに分離して、
第2導電型のソースおよびドレイン領域を形成すると共
に、これらソースドレイン領域間のチャネル領域を含む
部分にダート絶縁膜を介して ダート電極を 形成した半導体装置において、上記ドレイン領域が接す
る第1導電型領域の不純物濃度よシも高い不純物濃度を
もった第1導電型領域およびこれを接する第2導電型領
域を形成し、この第2導電型領域と上記ドレイン領域と
を接続する導電層とを具備してなる半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036703A JPS60182172A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59036703A JPS60182172A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60182172A true JPS60182172A (ja) | 1985-09-17 |
Family
ID=12477125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59036703A Pending JPS60182172A (ja) | 1984-02-28 | 1984-02-28 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60182172A (ja) |
-
1984
- 1984-02-28 JP JP59036703A patent/JPS60182172A/ja active Pending
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