JPS6070766A - 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
- JPS6070766A JPS6070766A JP58179647A JP17964783A JPS6070766A JP S6070766 A JPS6070766 A JP S6070766A JP 58179647 A JP58179647 A JP 58179647A JP 17964783 A JP17964783 A JP 17964783A JP S6070766 A JPS6070766 A JP S6070766A
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- Japan
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- drain
- gate electrode
- source
- recess
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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]
-
- 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
- H10D64/025—Manufacture or treatment forming recessed gates, e.g. by using local oxidation
- H10D64/027—Manufacture or treatment forming recessed gates, e.g. by using local oxidation by etching at gate locations
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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】
〔発明の技術分野〕
この発明はMO8形半導体装置、特にMO8形半導体集
積回路装置中のMO8形電界効果トランジスタの構造
9 ゛ に関するものである。
積回路装置中のMO8形電界効果トランジスタの構造
9 ゛ に関するものである。
第1図はMO8形半導体集積回路装置(MosIC)に
おける従来のMO8形電界効果トランジスタ(MOs
FIT )の製造方法を説明するためにそつ主要段階に
おける状況を示す断面図である。寸ず、半導体基板であ
るシリコン基板fi+の表面部に選択的に素子間分離層
(図示せず)を形成した後に、熱酸化法などによってゲ
ート絶縁膜として比較的薄いゲート酸化膜(2)を形成
し、MO8II″ETのしきい値電圧制御用の不純物ド
ーピングN(3)をイオン注入法などで形成し、さらに
ゲート酸化膜(2)の上にゲート電極材料である多結晶
シリコン層(4)を形成し、必要に応じてリンなどの不
純物を多結晶シリコン層(4)にドーピングして抵抗を
低下させ、士の上にホトレジスト層(5)をr9reの
部分のみに形成する〔第1図(a) )。つづいて、ホ
トレジスI一層(5)をマスクとして多結晶シリコン層
(4)を選択的にエツチング除去して多結晶シリコンゲ
ート電極(4)を形成した後、このゲート電極(4)を
マスクとして不純物をイオン注入法、熱拡散法などによ
って基板(1)内にドーピングし、適当なアニール、ド
ライブを施してソース層(6)およびドレイン層(7)
を形成する。つづいて、多結晶シリコンゲート電極(4
)を保護するために、その表面に酸化膜(8)を形成す
る〔第1図(b)〕。次いで、表面の平滑化と絶縁のた
めにリンなどを含んだ酸化膜(9)を形成し、つづいて
写真製版とエツチング法によって所望部分にコンタクト
孔αO+ 、 (U)を形成する〔第1図(C)〕。そ
の後にコンタクト孔(10)および(Il)を通して所
要領域〔この例ではゲート電極(4)およびドレイン1
(7))にそれぞれ接続されたアルミニウム配線(1力
および−を形成し、その上を覆うパンシベーション膜(
14)を形成してMO8F’ETが完成する〔第1図(
d)〕。
おける従来のMO8形電界効果トランジスタ(MOs
FIT )の製造方法を説明するためにそつ主要段階に
おける状況を示す断面図である。寸ず、半導体基板であ
るシリコン基板fi+の表面部に選択的に素子間分離層
(図示せず)を形成した後に、熱酸化法などによってゲ
ート絶縁膜として比較的薄いゲート酸化膜(2)を形成
し、MO8II″ETのしきい値電圧制御用の不純物ド
ーピングN(3)をイオン注入法などで形成し、さらに
ゲート酸化膜(2)の上にゲート電極材料である多結晶
シリコン層(4)を形成し、必要に応じてリンなどの不
純物を多結晶シリコン層(4)にドーピングして抵抗を
低下させ、士の上にホトレジスト層(5)をr9reの
部分のみに形成する〔第1図(a) )。つづいて、ホ
トレジスI一層(5)をマスクとして多結晶シリコン層
(4)を選択的にエツチング除去して多結晶シリコンゲ
ート電極(4)を形成した後、このゲート電極(4)を
マスクとして不純物をイオン注入法、熱拡散法などによ
って基板(1)内にドーピングし、適当なアニール、ド
ライブを施してソース層(6)およびドレイン層(7)
を形成する。つづいて、多結晶シリコンゲート電極(4
)を保護するために、その表面に酸化膜(8)を形成す
る〔第1図(b)〕。次いで、表面の平滑化と絶縁のた
めにリンなどを含んだ酸化膜(9)を形成し、つづいて
写真製版とエツチング法によって所望部分にコンタクト
孔αO+ 、 (U)を形成する〔第1図(C)〕。そ
の後にコンタクト孔(10)および(Il)を通して所
要領域〔この例ではゲート電極(4)およびドレイン1
(7))にそれぞれ接続されたアルミニウム配線(1力
および−を形成し、その上を覆うパンシベーション膜(
14)を形成してMO8F’ETが完成する〔第1図(
d)〕。
このMOEIFETの動作は周知であシ説明の蚕はない
であろう。
であろう。
この従来のMOSFETでは、ソース層(6)およびド
レイン層(7)を形成するに際して拡散不純物量が多い
ほど、低抵抗化が可能であり、また、イオン注入後の熱
処理温度が高く、熱処理時間が長いほど、基板(1)中
に導入された不純物の活性化が進み、かつソース層(6
)およびドレイン層(7)と基板(1)との間で形成さ
れるpn接合付近でのソース層(6)およびドレイン層
(7)の不純物濃度勾配がゆるやかになり、ソース層(
6)およびドレイン層(7)と基板i11とのIulの
耐圧が向上するという利点がある。
レイン層(7)を形成するに際して拡散不純物量が多い
ほど、低抵抗化が可能であり、また、イオン注入後の熱
処理温度が高く、熱処理時間が長いほど、基板(1)中
に導入された不純物の活性化が進み、かつソース層(6
)およびドレイン層(7)と基板(1)との間で形成さ
れるpn接合付近でのソース層(6)およびドレイン層
(7)の不純物濃度勾配がゆるやかになり、ソース層(
6)およびドレイン層(7)と基板i11とのIulの
耐圧が向上するという利点がある。
しかしその一方、■不純物量が多いこと、@熱処理温度
が高いこと、○熱処理時間が長いこと、によって、基板
+i+の表面からのソースN(6)およびドレインN(
7)の深さX、は増加し、特にチャネル長tが短い場合
、ソース・ドレイン間の耐圧が低下するという欠点があ
った。また、基板(1)の上にゲート電極(4)が形成
されるので、上面に凹凸を生じ、その上に形成されるア
ルミニウム配線(+21 、 (13)などの段差部で
の被覆性が劣化し、断線を生じ易いという欠点もあった
。
が高いこと、○熱処理時間が長いこと、によって、基板
+i+の表面からのソースN(6)およびドレインN(
7)の深さX、は増加し、特にチャネル長tが短い場合
、ソース・ドレイン間の耐圧が低下するという欠点があ
った。また、基板(1)の上にゲート電極(4)が形成
されるので、上面に凹凸を生じ、その上に形成されるア
ルミニウム配線(+21 、 (13)などの段差部で
の被覆性が劣化し、断線を生じ易いという欠点もあった
。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、ゲ
ート絶縁膜およびゲート電極を半導体基板の表面に設け
た凹部内に形成することによって、ソース・ドレイン間
並びにソースおよびドレインと基板との間の耐圧が高り
、シかも素子表面が平坦で表面部に形成する配線に断線
などのおそれのないMO8形半導体装置を提供するもの
である。
ート絶縁膜およびゲート電極を半導体基板の表面に設け
た凹部内に形成することによって、ソース・ドレイン間
並びにソースおよびドレインと基板との間の耐圧が高り
、シかも素子表面が平坦で表面部に形成する配線に断線
などのおそれのないMO8形半導体装置を提供するもの
である。
第2図はこの発明の一実施例の構成の理解を深めるため
にその製造主要段階での状態を示す断面図である。ます
、半導体基板(1)の主面上にゲート形成部分に開孔を
有するホトレジスト層05)を形成し、このホトレジス
トN(I5+をマスクとしてエツチングを施して半導体
基板(+)に所要深さの凹部06)を形成し、つづいて
、MOSFETのしきい値電圧制御用の不純物ドーピン
グN(3)をイオン注入法などで形成する〔第2図(a
)〕。次に、ホトレジスト層06)を除去し、比較的薄
いゲート酸化膜(2)を凹部α6)の底面、および内壁
面並びに基板il+の主面上にわたつて形成する。そし
て、このゲート酸化膜(2)上面にその凹部01)内を
含めて、その四部(lηの深さ以上の厚さにゲート電極
材料としての多結晶シリコン層(4)をCVD法などで
形成し、必要に応じてリンなどの不純物を熱拡散法など
で導入して抵抗を低下させる。その後に表面の凹部をポ
リイミド、ocDなどの平坦化材料θ8)で埋めて適当
な熱処理を施して表面を平坦化する〔第2図(1))
) Oっづいて、多結晶シリコン層(4)と平坦化材料
(18)とのエツチングレートが等しくなるような条件
で凹部Q71内以外の多結晶シリコンN(4)および平
坦化材料(18)を除去して凹部07)内に多結晶シリ
コンゲート電極(4)を残す。
にその製造主要段階での状態を示す断面図である。ます
、半導体基板(1)の主面上にゲート形成部分に開孔を
有するホトレジスト層05)を形成し、このホトレジス
トN(I5+をマスクとしてエツチングを施して半導体
基板(+)に所要深さの凹部06)を形成し、つづいて
、MOSFETのしきい値電圧制御用の不純物ドーピン
グN(3)をイオン注入法などで形成する〔第2図(a
)〕。次に、ホトレジスト層06)を除去し、比較的薄
いゲート酸化膜(2)を凹部α6)の底面、および内壁
面並びに基板il+の主面上にわたつて形成する。そし
て、このゲート酸化膜(2)上面にその凹部01)内を
含めて、その四部(lηの深さ以上の厚さにゲート電極
材料としての多結晶シリコン層(4)をCVD法などで
形成し、必要に応じてリンなどの不純物を熱拡散法など
で導入して抵抗を低下させる。その後に表面の凹部をポ
リイミド、ocDなどの平坦化材料θ8)で埋めて適当
な熱処理を施して表面を平坦化する〔第2図(1))
) Oっづいて、多結晶シリコン層(4)と平坦化材料
(18)とのエツチングレートが等しくなるような条件
で凹部Q71内以外の多結晶シリコンN(4)および平
坦化材料(18)を除去して凹部07)内に多結晶シリ
コンゲート電極(4)を残す。
〔第2図(C)〕。その後、イオン注入などで不純物ド
ーピングを選択的に施し、更に熱処理によって導入され
た不純物のアニール、ドライブを行いソース層(6)お
よびドレイン層(7)を形成する〔第2図(d)〕。つ
いで、多結晶シリコンゲグーitt極(4)の上表面を
保護するための絶縁膜である比較的薄いゲート上酸化膜
(19)を熱酸化法、CVD法等で形成し、更にその上
Gミリンを含んだ認較的厚い酸化膜(9)をCVD法な
どで形成する〔第2図(e)〕。つづいて、上面にホト
レジスト層(20)を被着させ、コンタクト孔を形成す
べき部位に開孔(21j 、 (22)を形成する〔第
2図(f)〕。そして、このホトレジスト層(財)をマ
スクとしてエツチングを施してゲート電極(4)の上で
は酸化11!+9)、θ9)、ドレインN(7)の上で
は酸化膜(9)。
ーピングを選択的に施し、更に熱処理によって導入され
た不純物のアニール、ドライブを行いソース層(6)お
よびドレイン層(7)を形成する〔第2図(d)〕。つ
いで、多結晶シリコンゲグーitt極(4)の上表面を
保護するための絶縁膜である比較的薄いゲート上酸化膜
(19)を熱酸化法、CVD法等で形成し、更にその上
Gミリンを含んだ認較的厚い酸化膜(9)をCVD法な
どで形成する〔第2図(e)〕。つづいて、上面にホト
レジスト層(20)を被着させ、コンタクト孔を形成す
べき部位に開孔(21j 、 (22)を形成する〔第
2図(f)〕。そして、このホトレジスト層(財)をマ
スクとしてエツチングを施してゲート電極(4)の上で
は酸化11!+9)、θ9)、ドレインN(7)の上で
は酸化膜(9)。
(19) 、 (2)を貫通するコンタクト孔(10)
および(++)をそれぞれ形成し、以下従来と同様にア
ルミニウム配線(12! 、 (+3)およびパッシベ
ーション膜(+4)を形成シてこの実施例になるMOS
FETは完成する〔第2図(f)〕。
および(++)をそれぞれ形成し、以下従来と同様にア
ルミニウム配線(12! 、 (+3)およびパッシベ
ーション膜(+4)を形成シてこの実施例になるMOS
FETは完成する〔第2図(f)〕。
この実施例では多結晶シリコンゲート電極(4)が基板
f1+の表面部に形成された凹部内に埋込んで形成され
るので、ゲート電極(4)の厚さに起因する素子表面の
凹凸がなく、アルミニウム配線(12+ 、 03)の
下には段差を生じない。従って、配線の断線の原因を除
去できる。
f1+の表面部に形成された凹部内に埋込んで形成され
るので、ゲート電極(4)の厚さに起因する素子表面の
凹凸がなく、アルミニウム配線(12+ 、 03)の
下には段差を生じない。従って、配線の断線の原因を除
去できる。
また、第3図はこの実施例のゲート電極の近傍のみを拡
大して示す断面図であるが、上述のような構成であるの
で、ソースJ’S +61 、ドレイン層(71)深さ
X、は、基板f1+の上面から凹部(16)の底面まで
の深さXuと、その凹部06)の底面から下の深さX
s 2との和になるが、MOSFETのソース・ドレイ
ン間耐圧に関与する拡散層深さX s 2は小さくする
ことができ、ソース・ドレイン間耐圧の低下を防止でき
る。また、ソースN(61,ドレイン層(7)の深さX
。
大して示す断面図であるが、上述のような構成であるの
で、ソースJ’S +61 、ドレイン層(71)深さ
X、は、基板f1+の上面から凹部(16)の底面まで
の深さXuと、その凹部06)の底面から下の深さX
s 2との和になるが、MOSFETのソース・ドレイ
ン間耐圧に関与する拡散層深さX s 2は小さくする
ことができ、ソース・ドレイン間耐圧の低下を防止でき
る。また、ソースN(61,ドレイン層(7)の深さX
。
はxj=xj1+x、2であるから大きくすることがで
き、ソース層+13)、ドレイン層(7)の形成のとき
の不純物量を多く、熱処理時間を長く、温度を高くでき
る点で有利である。更に、ソース層(6)、ドレイン層
(7)と基板(1)との間の接合を基板(1)表面から
深くできるので接合附近での不純物勾配をゆるやかにで
き、ソース層(6)、ドレイン層(7)と基板t11と
の間の耐圧も向上できる。
き、ソース層+13)、ドレイン層(7)の形成のとき
の不純物量を多く、熱処理時間を長く、温度を高くでき
る点で有利である。更に、ソース層(6)、ドレイン層
(7)と基板(1)との間の接合を基板(1)表面から
深くできるので接合附近での不純物勾配をゆるやかにで
き、ソース層(6)、ドレイン層(7)と基板t11と
の間の耐圧も向上できる。
なし、上記実施例では凹部(Ilj)の内側面において
、ゲー)[極(4)とソース層(6)およびドレイン層
(7)とが薄いゲート酸化膜(2)のみを介して接して
いるので、それらの間の寄生容5(が大きくなり、素子
の動作速度に影響を与えるおそれがある。第4図はこの
点を改良したこの発明の他の実施例の製造工程の要部の
みを示す断面図で、第4図(a)のように半導体基板[
1)に凹部(16)および不純物ドーピング層(3)を
形成した後に、第4図(b)に示すようにゲート酸化膜
(2)を形成した後、その凹部(171内を含めて絶k
mである酸化層(23)をCVD法などで形成し、これ
に第4図(e)に示すように垂直方向の異方性エツチン
グを施して凹部(17)の側壁部に絶縁膜である醇化膜
(23a)を残す。その後に第2図(b) 、 (C)
の工程と同様にして、第4図(d)に示すようにゲート
電極(4)を形成すれば、ゲート電極(4)とソース層
(6)およびドレイン層(7)との間の寄生容量を減ら
すことができる。
、ゲー)[極(4)とソース層(6)およびドレイン層
(7)とが薄いゲート酸化膜(2)のみを介して接して
いるので、それらの間の寄生容5(が大きくなり、素子
の動作速度に影響を与えるおそれがある。第4図はこの
点を改良したこの発明の他の実施例の製造工程の要部の
みを示す断面図で、第4図(a)のように半導体基板[
1)に凹部(16)および不純物ドーピング層(3)を
形成した後に、第4図(b)に示すようにゲート酸化膜
(2)を形成した後、その凹部(171内を含めて絶k
mである酸化層(23)をCVD法などで形成し、これ
に第4図(e)に示すように垂直方向の異方性エツチン
グを施して凹部(17)の側壁部に絶縁膜である醇化膜
(23a)を残す。その後に第2図(b) 、 (C)
の工程と同様にして、第4図(d)に示すようにゲート
電極(4)を形成すれば、ゲート電極(4)とソース層
(6)およびドレイン層(7)との間の寄生容量を減ら
すことができる。
また、ゲート電極材料としては多結晶シリコンの他に、
高融点金属、そのシリサイド、または多結晶シリコンと
シリサイドとの2層構造材でもよい0 〔発明の効果〕 以上詳述したようにこの発明になるMOS形半導体装置
ではゲート電極を基板に設けた凹部内に形成したのでソ
ース・ドレイン間耐圧、基板とソースおよびドレインと
の間の耐圧を大きくでき、しかも表面が平坦化されるの
で配線の断線などのおそれがなくなる。
高融点金属、そのシリサイド、または多結晶シリコンと
シリサイドとの2層構造材でもよい0 〔発明の効果〕 以上詳述したようにこの発明になるMOS形半導体装置
ではゲート電極を基板に設けた凹部内に形成したのでソ
ース・ドレイン間耐圧、基板とソースおよびドレインと
の間の耐圧を大きくでき、しかも表面が平坦化されるの
で配線の断線などのおそれがなくなる。
第1図は従来のM OS F B Tの製造主要段階に
おける状態を示す断面図、第2図はこの発明の一実施例
の構成の理解を深めるためにその製造主要段階における
状態を示す断面図、第3図はこの実施例のゲート電極近
傍のみを拡大して示す断面図、第4図はこの発明の他の
実施例の製造工程の要部のみを示す断面図である。 図に2いて、+1)は半導体基板、(2)はゲート絶縁
膜、(4iはゲート電極、(6)はソース層、[71は
ドレイン層、(9)は絶縁層、tlol 、 (+1)
はコンタクト孔、(+2i 。 03)は配線、(+6+は凹部、(19)は絶縁膜、(
2za)はゲート絶縁膜(2)を厚くするための絶縁膜
である。 な2、図中同一符号は同一または相当部分を示す0 代理人 大 岩 増 雄 第1図 第2図 第2図 第3図 第4図 /X
おける状態を示す断面図、第2図はこの発明の一実施例
の構成の理解を深めるためにその製造主要段階における
状態を示す断面図、第3図はこの実施例のゲート電極近
傍のみを拡大して示す断面図、第4図はこの発明の他の
実施例の製造工程の要部のみを示す断面図である。 図に2いて、+1)は半導体基板、(2)はゲート絶縁
膜、(4iはゲート電極、(6)はソース層、[71は
ドレイン層、(9)は絶縁層、tlol 、 (+1)
はコンタクト孔、(+2i 。 03)は配線、(+6+は凹部、(19)は絶縁膜、(
2za)はゲート絶縁膜(2)を厚くするための絶縁膜
である。 な2、図中同一符号は同一または相当部分を示す0 代理人 大 岩 増 雄 第1図 第2図 第2図 第3図 第4図 /X
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Fi+ 半導体基板の一生面部に形成された凹部、この
凹部の底面および内側面に形成されたゲート絶縁膜、こ
の絶縁膜で内面を覆われた上記凹部内に上面が上記半導
体基板の上記主面と一致するように形成されたゲート電
極、上記半導体基板の上記工面部に上記凹部を挾んで画
側にそれぞれ形成されたソース層およびドレイン層、及
び上記ゲート電極の上を含めて上記半導体基板の上記主
面上に形成された絶縁層の上にこの絶縁層に設けられた
コンタクト孔を介して所要部に接続されるように形成さ
れた配線を備えたことを特徴とするMO8形半導体装置
。 (2)凹部内側面のゲート電極とソース層およびドレイ
ン層との間のゲート絶縁膜を上記凹部の底面のゲート絶
縁膜より厚くしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のMO8形半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179647A JPS6070766A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 半導体装置の製造方法 |
| US06/627,470 US4710790A (en) | 1983-09-26 | 1984-07-03 | MOS transistor |
| DE3448122A DE3448122C2 (ja) | 1983-09-26 | 1984-07-17 | |
| DE3426306A DE3426306A1 (de) | 1983-09-26 | 1984-07-17 | Mos-transistor und verfahren zu seiner herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58179647A JPS6070766A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070766A true JPS6070766A (ja) | 1985-04-22 |
| JPH0586673B2 JPH0586673B2 (ja) | 1993-12-13 |
Family
ID=16069422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58179647A Granted JPS6070766A (ja) | 1983-09-26 | 1983-09-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4710790A (ja) |
| JP (1) | JPS6070766A (ja) |
| DE (2) | DE3448122C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049407A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | リセスゲート構造を有する絶縁ゲート型炭化珪素ラテラル電界効果トランジスタ |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4835584A (en) * | 1986-11-27 | 1989-05-30 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Trench transistor |
| JPH0640583B2 (ja) * | 1987-07-16 | 1994-05-25 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| FR2635411A1 (fr) * | 1988-08-11 | 1990-02-16 | Sgs Thomson Microelectronics | Memoire de type eprom a haute densite d'integration avec une organisation en damier, un facteur de couplage ameliore et une possibilite de redondance |
| FR2635409B1 (fr) * | 1988-08-11 | 1991-08-02 | Sgs Thomson Microelectronics | Memoire de type eprom a haute densite d'integration possedant un facteur de couplage eleve, et son procede de fabrication |
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