JPS6135562A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6135562A JPS6135562A JP15522384A JP15522384A JPS6135562A JP S6135562 A JPS6135562 A JP S6135562A JP 15522384 A JP15522384 A JP 15522384A JP 15522384 A JP15522384 A JP 15522384A JP S6135562 A JPS6135562 A JP S6135562A
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- drain
- source
- gate
- impurity
- oxide film
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- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D30/01—Manufacture or treatment
- H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
- H10D30/0223—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate
- H10D30/0227—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate having both lightly-doped source and drain extensions and source and drain regions self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly-doped drain [LDD] MOSFET or double-diffused drain [DDD] MOSFET
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
- H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
- H10D84/0156—Manufacturing their doped wells
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体装置に係り、特に高耐圧特性と高い電流
駆動能力を製造歩留りよく実現できる超微細MO8型電
界効果トランジスタに関する。
駆動能力を製造歩留りよく実現できる超微細MO8型電
界効果トランジスタに関する。
1μm以下の実効チャネル長を有する従来の超微細M
OS (Metal−Otiad−3emicondu
ctor)型電界効果トランジスタ(以降単にMOSと
略記する)はs vft[で動作を可能にする為、第1
図のごとき高耐圧構造を有しており、すgbtlY巨a
pedユrain(L D D)構造と称されている。
OS (Metal−Otiad−3emicondu
ctor)型電界効果トランジスタ(以降単にMOSと
略記する)はs vft[で動作を可能にする為、第1
図のごとき高耐圧構造を有しており、すgbtlY巨a
pedユrain(L D D)構造と称されている。
この構成は、S。
0GURA et al IEIE[Trans
、I!、1actron Derrices、Vol
。
、I!、1actron Derrices、Vol
。
ED−27,k8.p1359に開示されている。第1
図に於て、1はP導電型シリコン基板、2は素子間分離
用の厚いフィルド酸化膜、3は薄いゲート酸化膜、4は
ゲート電極、5はゲート保護絶縁膜、6及び7はNR導
電型ソース及びドレイン低濃度不純物拡散層で、ゲート
電極4をマスクにし、イオン打込み法等で形成される。
図に於て、1はP導電型シリコン基板、2は素子間分離
用の厚いフィルド酸化膜、3は薄いゲート酸化膜、4は
ゲート電極、5はゲート保護絶縁膜、6及び7はNR導
電型ソース及びドレイン低濃度不純物拡散層で、ゲート
電極4をマスクにし、イオン打込み法等で形成される。
8はゲート側壁絶a膜、9及び10はN導電型のソース
及びドレイン高濃度不純物拡散層、であり、ゲート側壁
絶縁膜8をマスクにして形成される。11は表面保護絶
a膜、12及ご13は各々ソース及びドレイン電極であ
る。第1図で示される従来構造の超微細MO5に於いて
ドレイン印加電圧はソース及びドレイン低濃度不純物拡
散WI(N一層)6及び7内で降下する。してかって、
N一層の不純物濃度。
及びドレイン高濃度不純物拡散層、であり、ゲート側壁
絶縁膜8をマスクにして形成される。11は表面保護絶
a膜、12及ご13は各々ソース及びドレイン電極であ
る。第1図で示される従来構造の超微細MO5に於いて
ドレイン印加電圧はソース及びドレイン低濃度不純物拡
散WI(N一層)6及び7内で降下する。してかって、
N一層の不純物濃度。
又は幅を任意に制御することにより実効チャネル長が1
μm以下の超微細MO8に於ても5vなるドレイノミ圧
印加に対しても雪崩降服を生じない高耐圧化が可能とな
る。ソース及びドレイン高濃度不純物拡散層(N0層)
9及び10と上記N層6及び7の不純物導入境界は異な
る清、ゲート側壁絶縁$8幅を広げればN一層幅も拡大
され、高耐圧化はFfXIJJi的にどこまでも可能と
なる。しかしながらLDD構造におけるN一層6及び7
領域の一部はゲート電極で覆われていない為、上記N−
領域はゲート電圧で制御されない欠点を有している。す
なわち、LDDfJ造に於けるN一層6及び7は直列抵
抗として作用し、高耐圧化のためN一層6及び7幅を増
大させるほど電流の低下、すなわち電流駆動能力が低下
する欠点が生ずる。上記は半導体装置の微細化に伴い可
能となる高速動作化を無効にするものでありMOSの超
微細化の目的自体を否定するに等しい重大な問題である
。
μm以下の超微細MO8に於ても5vなるドレイノミ圧
印加に対しても雪崩降服を生じない高耐圧化が可能とな
る。ソース及びドレイン高濃度不純物拡散層(N0層)
9及び10と上記N層6及び7の不純物導入境界は異な
る清、ゲート側壁絶縁$8幅を広げればN一層幅も拡大
され、高耐圧化はFfXIJJi的にどこまでも可能と
なる。しかしながらLDD構造におけるN一層6及び7
領域の一部はゲート電極で覆われていない為、上記N−
領域はゲート電圧で制御されない欠点を有している。す
なわち、LDDfJ造に於けるN一層6及び7は直列抵
抗として作用し、高耐圧化のためN一層6及び7幅を増
大させるほど電流の低下、すなわち電流駆動能力が低下
する欠点が生ずる。上記は半導体装置の微細化に伴い可
能となる高速動作化を無効にするものでありMOSの超
微細化の目的自体を否定するに等しい重大な問題である
。
I、DD溝構造他の欠点はN″層6び7とN0層9及び
10の不純物導入Jft界が異なることにより生ずる。
10の不純物導入Jft界が異なることにより生ずる。
すなわち、L D D iff造に於いては、ゲート電
極4をマスクにじてN−M6及び7を形成した後、ゲー
ト側壁絶縁膜8を形成し、その後上記絶縁膜8をマスク
にしてN+層9及、び10を形成する。上記製造工程に
於いて、ゲート側壁絶縁膜8の残置形成は通常異方性ド
ライエツチング法によるが、上記エツチングは制御性に
問題がある。
極4をマスクにじてN−M6及び7を形成した後、ゲー
ト側壁絶縁膜8を形成し、その後上記絶縁膜8をマスク
にしてN+層9及、び10を形成する。上記製造工程に
於いて、ゲート側壁絶縁膜8の残置形成は通常異方性ド
ライエツチング法によるが、上記エツチングは制御性に
問題がある。
したがって最終的なN”WJ6及び7領域幅はゲート側
壁絶縁幅のバラツキに依存して変動する。上記変動はソ
ース・ドレイン間耐圧特性、及び電流駆動能力のバラツ
キとなって表われ、v5構造留りを著しく低下させる欠
点を生ずる。
壁絶縁幅のバラツキに依存して変動する。上記変動はソ
ース・ドレイン間耐圧特性、及び電流駆動能力のバラツ
キとなって表われ、v5構造留りを著しく低下させる欠
点を生ずる。
本発明の目的は上述した従来技術の欠点を解消し、ソー
ス・ドレイン間耐圧が十分に高く、かつ電流駆動能力の
低下が無視できる超微細MO8を提供することにある6
本発明の他のi的は製造精度のバラツキに特性が依存し
にくく、良品歩留りが高い構造を有するMOSを提供す
ることにある。
ス・ドレイン間耐圧が十分に高く、かつ電流駆動能力の
低下が無視できる超微細MO8を提供することにある6
本発明の他のi的は製造精度のバラツキに特性が依存し
にくく、良品歩留りが高い構造を有するMOSを提供す
ることにある。
本発明は超微細MO5の高耐圧化構造に於てみられる電
流駆動能力の低下が10”Gl+−’以下の低不純物濃
度を有するソース・及びドレイン拡散層領域上をゲート
電極が覆うか否かに極めて大きく依存することを見出し
たことに基づく。
流駆動能力の低下が10”Gl+−’以下の低不純物濃
度を有するソース・及びドレイン拡散層領域上をゲート
電極が覆うか否かに極めて大きく依存することを見出し
たことに基づく。
すなわち、実効チャネル長が0.3μm、ソース・ドレ
イン拡散層が10″’ ffi −”以上の高不純物表
面f!A度を有する通tm造の超微細MO8においても
ゲート電極が10”am−”以下の不純物濃度を有する
ソース・ドレイン拡散層上を覆う構造にした場合、及び
10”am−3以下の低不純物濃度ソース・ドレイン拡
散層上しかゲート電極が覆わぬ構造にした場合の各ソー
ス・ドレイン電流値を比較すると前者は通□常構造MO
5の電流値より1%以下の電流低下にしかならないのに
対し、後者に於ては約5%の電流低下が生じた。尚、上
記の各ゲート構造はゲート側壁部に絶縁膜を任意の膜厚
残置させ、上記ゲート(IIg壁絶a膜をソース・ドレ
イン拡散層形成のマスクとして用いることにより実現し
た。さらに本発明はソース、及びドレイン拡散層領域が
101’an″3以上の不純物濃度分布で構成されてい
れば10”a++−”以上の高濃度不純物分布を有しな
くとも電流駆動能力の低下が極めて小さい事実、及び1
01m国−3以上の不純物濃度を有するソース、及びド
レイン拡散層領域内に於いてはソース・ドレイン間電流
経路はドレイン・ソース拡散層内の比較的深部にまで及
び上記拡散層の接合深さが深いぼど電流駆動能力は増大
する事実を見出した事に基づく1本発明は上記諸事実に
基づき、高耐圧特性を損わぬ範囲でドレイン・ソース低
不純物濃度分布を拡散層深部に於いても低濃度化するこ
となく拡散層内部も均一濃度化する最適不純物分布を実
現し、高耐圧構造を有する超微細MO8の電流駆動能力
を飛躍的に向上するものである。上記目的を実現する一
手法として本発明に於ては基板内部に於いて最大不純物
濃度分布を構成するイオン打込み法と、上記ネ鈍物分布
形状を保持してまま活性化できるにS温・短時間熱処理
法、又は低温・長時間熱処理法の組合せを用いた。
イン拡散層が10″’ ffi −”以上の高不純物表
面f!A度を有する通tm造の超微細MO8においても
ゲート電極が10”am−”以下の不純物濃度を有する
ソース・ドレイン拡散層上を覆う構造にした場合、及び
10”am−3以下の低不純物濃度ソース・ドレイン拡
散層上しかゲート電極が覆わぬ構造にした場合の各ソー
ス・ドレイン電流値を比較すると前者は通□常構造MO
5の電流値より1%以下の電流低下にしかならないのに
対し、後者に於ては約5%の電流低下が生じた。尚、上
記の各ゲート構造はゲート側壁部に絶縁膜を任意の膜厚
残置させ、上記ゲート(IIg壁絶a膜をソース・ドレ
イン拡散層形成のマスクとして用いることにより実現し
た。さらに本発明はソース、及びドレイン拡散層領域が
101’an″3以上の不純物濃度分布で構成されてい
れば10”a++−”以上の高濃度不純物分布を有しな
くとも電流駆動能力の低下が極めて小さい事実、及び1
01m国−3以上の不純物濃度を有するソース、及びド
レイン拡散層領域内に於いてはソース・ドレイン間電流
経路はドレイン・ソース拡散層内の比較的深部にまで及
び上記拡散層の接合深さが深いぼど電流駆動能力は増大
する事実を見出した事に基づく1本発明は上記諸事実に
基づき、高耐圧特性を損わぬ範囲でドレイン・ソース低
不純物濃度分布を拡散層深部に於いても低濃度化するこ
となく拡散層内部も均一濃度化する最適不純物分布を実
現し、高耐圧構造を有する超微細MO8の電流駆動能力
を飛躍的に向上するものである。上記目的を実現する一
手法として本発明に於ては基板内部に於いて最大不純物
濃度分布を構成するイオン打込み法と、上記ネ鈍物分布
形状を保持してまま活性化できるにS温・短時間熱処理
法、又は低温・長時間熱処理法の組合せを用いた。
上記イオン打込み法により得られる不純物濃度分布は半
導体基板表面に於て、より低不純物濃度となる。したが
って上記不純物濃度分布によってのみソース、又はドレ
イン領域が構成された場合半導体基板表面近傍における
ソース、又はドレイン拡散層抵抗が増大したり、極端な
場合はチャネル領域とソース又はドレイン領域が接続さ
れない事も生ずる恐れがある0本発明に於いては上記裏
体を防止し、ソース・ドレイン表面領域の抵抗が増大す
ることがない様、表面不純物濃度が10”C1m−”以
上に構成されるごとく別途に低不純物濃度領域を導入し
た。
導体基板表面に於て、より低不純物濃度となる。したが
って上記不純物濃度分布によってのみソース、又はドレ
イン領域が構成された場合半導体基板表面近傍における
ソース、又はドレイン拡散層抵抗が増大したり、極端な
場合はチャネル領域とソース又はドレイン領域が接続さ
れない事も生ずる恐れがある0本発明に於いては上記裏
体を防止し、ソース・ドレイン表面領域の抵抗が増大す
ることがない様、表面不純物濃度が10”C1m−”以
上に構成されるごとく別途に低不純物濃度領域を導入し
た。
以下1本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。
説明の都合上、図面をもって説明するが要部が拡大して
示されているので注意を要する。
示されているので注意を要する。
実施例1
第2図乃至第4図は本発明による半導体装置の一実施例
を示した図で1はP導電型比抵抗1Ω−ロのシリコン基
板である。半導体基体1に公知の素子分離技術を利用し
て0.6μmなる厚いフィルド酸化膜2を選択的に形成
した後、活性領域の半導体表面を露出し、10μmの清
浄なケート酸化[3を形成する。しかる後、約0.3μ
mのタングステン(W) 薄膜とわずかに坪を添加した
0、2μm厚のゲート保護シリコン酸化膜を逐次ゲート
酸化膜3上に堆積した。上記2層重合せ膜を写真蝕刻法
により加工し、Wゲート電極4及びゲート電極と自己整
合のゲート保護酸化膜5を形成した。上記の写真蝕刻時
に所望の回路構成に従い、外部接続配線も同時に形成し
た。なお上記写真蝕刻後のゲート長は0.5μmであっ
た0次に加工したゲート電極4.及びゲート保Wi酸化
膜をマスクにして燐イオンを30 K e Vなる加速
エネルギーによりイオン打込みし、&2いて1000’
Cの熱処理により注入フイオンの活性化を行い第1のソ
ース拡散層14、及び第1のドレイン拡散層15を形成
した。上記熱処理は第iのソース、及びドレイン拡散層
の接合深さが約0.2μmになるごとく処理時間を設定
した。またイオン打込み条件は上記拡散層14.及び1
5の不純物濃度が上記熱処理後半導体基板表面で最大と
なりその表面不純物濃度がI X I O”m−”乃至
5 X 1G” on−’なる範囲の種々の条件になる
ごとく設定した(第2図)0次に第2の燐イオン打込5
みを90 K e Vなる条件でおこなった後1100
℃30秒なる条件の短時間高温熱処理を施し、注入イオ
ンの活性化を行い第2のソース不純物領域16.及び第
2のドレイン不純物領域17を形成した。上記条件の単
時間熱処理に於いては不純物の拡散はほとんど無視でき
、第1のソース拡散層14及びドレイン拡散層15の分
布状態、及び第2のイオン打込みにおける不純物分布状
態を保持したまま活性化できる。上記単時間熱処理後の
第2のソース不純物領域16.及びドレイン不純物領域
17の最大不純物濃度点は半導体基板表面より約0.1
μmなる深さに位置した。またその最大不純物濃度は5
X 10”c!I−”乃至5 X 10”ol−”の
範囲の種々の条件になるごとく第2の燐イオン打込み量
を設定した。上記の短時間熱処理工程の後、燐をわずか
に添加したシリコン酸化膜(P S G)を450℃な
る低温の化学気相反応により全面に堆積した。
を示した図で1はP導電型比抵抗1Ω−ロのシリコン基
板である。半導体基体1に公知の素子分離技術を利用し
て0.6μmなる厚いフィルド酸化膜2を選択的に形成
した後、活性領域の半導体表面を露出し、10μmの清
浄なケート酸化[3を形成する。しかる後、約0.3μ
mのタングステン(W) 薄膜とわずかに坪を添加した
0、2μm厚のゲート保護シリコン酸化膜を逐次ゲート
酸化膜3上に堆積した。上記2層重合せ膜を写真蝕刻法
により加工し、Wゲート電極4及びゲート電極と自己整
合のゲート保護酸化膜5を形成した。上記の写真蝕刻時
に所望の回路構成に従い、外部接続配線も同時に形成し
た。なお上記写真蝕刻後のゲート長は0.5μmであっ
た0次に加工したゲート電極4.及びゲート保Wi酸化
膜をマスクにして燐イオンを30 K e Vなる加速
エネルギーによりイオン打込みし、&2いて1000’
Cの熱処理により注入フイオンの活性化を行い第1のソ
ース拡散層14、及び第1のドレイン拡散層15を形成
した。上記熱処理は第iのソース、及びドレイン拡散層
の接合深さが約0.2μmになるごとく処理時間を設定
した。またイオン打込み条件は上記拡散層14.及び1
5の不純物濃度が上記熱処理後半導体基板表面で最大と
なりその表面不純物濃度がI X I O”m−”乃至
5 X 1G” on−’なる範囲の種々の条件になる
ごとく設定した(第2図)0次に第2の燐イオン打込5
みを90 K e Vなる条件でおこなった後1100
℃30秒なる条件の短時間高温熱処理を施し、注入イオ
ンの活性化を行い第2のソース不純物領域16.及び第
2のドレイン不純物領域17を形成した。上記条件の単
時間熱処理に於いては不純物の拡散はほとんど無視でき
、第1のソース拡散層14及びドレイン拡散層15の分
布状態、及び第2のイオン打込みにおける不純物分布状
態を保持したまま活性化できる。上記単時間熱処理後の
第2のソース不純物領域16.及びドレイン不純物領域
17の最大不純物濃度点は半導体基板表面より約0.1
μmなる深さに位置した。またその最大不純物濃度は5
X 10”c!I−”乃至5 X 10”ol−”の
範囲の種々の条件になるごとく第2の燐イオン打込み量
を設定した。上記の短時間熱処理工程の後、燐をわずか
に添加したシリコン酸化膜(P S G)を450℃な
る低温の化学気相反応により全面に堆積した。
上記シリコン酸化膜′の堆積は0.2μm、及び0.4
μmなる2@1類の条件について行った0次に反応性イ
オンエツチング(異方性エツチング)により上記堆積酸
化膜を半導体基板表面と垂直方向にエツチングし、平坦
部に堆積されたシリコン酸化膜を除去した。上記エツチ
ングにより堆積したシリコン酸化膜はゲート電tM4、
及びゲート保護絶縁膜5の各側壁部にのみ残置さ九ゲー
ト側壁絶縁膜18が形成される。残置されるゲート側壁
絶縁l118の膜厚は堆積2時の膜厚により設定され各
々0.2μm、及び0.4μmであった。上記の反応性
イオンエツチングに於いてソース拡散層14及びドレイ
ン拡散W115.上に残置されていたゲート酸化膜3も
多少エッチされわずかに残置されるが、残置したゲート
酸化膜3を、濃酸(HF>の水溶液により完全に除去し
、半導体基板表面を露出させた(第3図)1次に0.1
μm厚のチタン(Ti)膜を全面に被着させた後、打込
みイオン量5 X 10”atr−”、加速エネルギー
50KeVなる条件で燐イオンをイオン注入した6当該
注入は、後述するように、ソース・ドレイン領域とのオ
ーミックコンタクトを良好にする為に行った。
μmなる2@1類の条件について行った0次に反応性イ
オンエツチング(異方性エツチング)により上記堆積酸
化膜を半導体基板表面と垂直方向にエツチングし、平坦
部に堆積されたシリコン酸化膜を除去した。上記エツチ
ングにより堆積したシリコン酸化膜はゲート電tM4、
及びゲート保護絶縁膜5の各側壁部にのみ残置さ九ゲー
ト側壁絶縁膜18が形成される。残置されるゲート側壁
絶縁l118の膜厚は堆積2時の膜厚により設定され各
々0.2μm、及び0.4μmであった。上記の反応性
イオンエツチングに於いてソース拡散層14及びドレイ
ン拡散W115.上に残置されていたゲート酸化膜3も
多少エッチされわずかに残置されるが、残置したゲート
酸化膜3を、濃酸(HF>の水溶液により完全に除去し
、半導体基板表面を露出させた(第3図)1次に0.1
μm厚のチタン(Ti)膜を全面に被着させた後、打込
みイオン量5 X 10”atr−”、加速エネルギー
50KeVなる条件で燐イオンをイオン注入した6当該
注入は、後述するように、ソース・ドレイン領域とのオ
ーミックコンタクトを良好にする為に行った。
上記条件のイオン注入に於て、燐イオンはほぼ完全にT
iN内で阻止され、下地の半導体基板内には注入−され
ない1次に600℃の水温雰囲気中で熱処理して露出さ
れた半導体基板表面部にチタンシリサイド(T i S
x2)層19及び20を形成した。上記の熱処理に於
てゲート保護絶縁膜5、ゲート側壁絶a@18.及びフ
ィルド酸化膜2上ではTi膜は反応せずTiSi層は形
成されない。
iN内で阻止され、下地の半導体基板内には注入−され
ない1次に600℃の水温雰囲気中で熱処理して露出さ
れた半導体基板表面部にチタンシリサイド(T i S
x2)層19及び20を形成した。上記の熱処理に於
てゲート保護絶縁膜5、ゲート側壁絶a@18.及びフ
ィルド酸化膜2上ではTi膜は反応せずTiSi層は形
成されない。
したがって上記熱処理の後、過酸化水素水とアンモニア
水溶液の混合液で未反応のTi膜を除去すると上記混合
液でエツチングされないTiSi。
水溶液の混合液で未反応のTi膜を除去すると上記混合
液でエツチングされないTiSi。
膜19及び20はソース拡散層14、及びドレイン拡散
層15の表面露出部分にのみ選択的(自己整合的に)に
残置された。Ti膜内に多量に注入された燐は上記シリ
サイド形成時にシリサイド膜下部の半導体基板との界面
部に析出し低不純物濃度のソース拡散層14.及びドレ
イン拡散層15熱処理温度ではシリコン基板内の燐の熱
拡散は無視できる。したがって、シリサイド形成時に形
成される高濃度燐析出層は10乃至20μm以下の厚で
シリコン基板内に存在するものと推定される。
層15の表面露出部分にのみ選択的(自己整合的に)に
残置された。Ti膜内に多量に注入された燐は上記シリ
サイド形成時にシリサイド膜下部の半導体基板との界面
部に析出し低不純物濃度のソース拡散層14.及びドレ
イン拡散層15熱処理温度ではシリコン基板内の燐の熱
拡散は無視できる。したがって、シリサイド形成時に形
成される高濃度燐析出層は10乃至20μm以下の厚で
シリコン基板内に存在するものと推定される。
シリサイド層19、及び20形成の後、燐がわずかに添
付されたシリコン酸化膜を全面に堆積して表面保護絶縁
膜11とした。しかる後、シリサイド層19及ご20上
の上記表面保護絶m膜11の所望箇所に写真館剣法を用
いて開孔した。続いてタングステン(W)とアルミニウ
ム(Afi)IIを蒸着し、ソース電極12及びドレイ
ン電圧13を含む電極・配線を所望の回路4ft成に従
って形成した。上記の電極12及び13はAl膜で構成
したがAl電極と前記シリサイド層19、及び20とが
反応するのを防止する為1表面保護絶al!Illの開
孔部分ではW膜21及ご22を介してA171極とシリ
サイド層が接する構成をとった(第4図)。
付されたシリコン酸化膜を全面に堆積して表面保護絶縁
膜11とした。しかる後、シリサイド層19及ご20上
の上記表面保護絶m膜11の所望箇所に写真館剣法を用
いて開孔した。続いてタングステン(W)とアルミニウ
ム(Afi)IIを蒸着し、ソース電極12及びドレイ
ン電圧13を含む電極・配線を所望の回路4ft成に従
って形成した。上記の電極12及び13はAl膜で構成
したがAl電極と前記シリサイド層19、及び20とが
反応するのを防止する為1表面保護絶al!Illの開
孔部分ではW膜21及ご22を介してA171極とシリ
サイド層が接する構成をとった(第4図)。
上記の製造工程を経て製造され−0,1及び0.2μm
厚に設計したゲート側壁絶縁膜18を有する各種MOS
に関してソース及び基板電圧OV、ゲート及びドレイン
電圧5vにおけるソース・ドレイン間電流工□を測定し
たところゲート側壁絶縁膜によらず約5.5mA とな
った、尚、上記測定MO8の実効チャネル長は0.3μ
m、ソート・ドレイン拡散層形成に関する第1のイオン
注入により得られたドレイン表面不純物濃度はIX 1
0”3−’、第2のソース・ドレイン層形成により得ら
れたドレイン最大不純物′a度は約2×10”ai−”
の条件であった0本実施例に従って得られたMOSと同
一の実効チャネル長、及びソース・ドレイン間耐圧特性
を有する従来のLDD構造MO8におけるL01値は同
一測定条件に於て最大5 m Aであり、かつL B
H値、及びソース・ドレイン間耐圧共約10%程度のバ
ラツキが同一ウェーハ内でa 1111された。上記1
両特性の比較より本実施例に基づけば従来の高耐圧購造
超微細MO8に比べて特性バラツキに大きく影響するゲ
ート側壁絶縁膜厚の製造バラツキにまったく影響されず
、かつ従来特性より#J1割も電流値が増大した。すな
わち電流駆動能力の大きい高耐圧構造や超微細MO8が
得られたことがわかる。
厚に設計したゲート側壁絶縁膜18を有する各種MOS
に関してソース及び基板電圧OV、ゲート及びドレイン
電圧5vにおけるソース・ドレイン間電流工□を測定し
たところゲート側壁絶縁膜によらず約5.5mA とな
った、尚、上記測定MO8の実効チャネル長は0.3μ
m、ソート・ドレイン拡散層形成に関する第1のイオン
注入により得られたドレイン表面不純物濃度はIX 1
0”3−’、第2のソース・ドレイン層形成により得ら
れたドレイン最大不純物′a度は約2×10”ai−”
の条件であった0本実施例に従って得られたMOSと同
一の実効チャネル長、及びソース・ドレイン間耐圧特性
を有する従来のLDD構造MO8におけるL01値は同
一測定条件に於て最大5 m Aであり、かつL B
H値、及びソース・ドレイン間耐圧共約10%程度のバ
ラツキが同一ウェーハ内でa 1111された。上記1
両特性の比較より本実施例に基づけば従来の高耐圧購造
超微細MO8に比べて特性バラツキに大きく影響するゲ
ート側壁絶縁膜厚の製造バラツキにまったく影響されず
、かつ従来特性より#J1割も電流値が増大した。すな
わち電流駆動能力の大きい高耐圧構造や超微細MO8が
得られたことがわかる。
実施例2
第5図乃至第7図は本発明の他の実施例を示した図であ
る。第1の実施例を示す図の符号と同一の符号は、第2
の実施例の同−又は均等部分を示す、前記第1の実施例
に於て、第2のイオン打込みにより半導体基板内で最大
不純物濃度を有するごとく第2のソース不純物領域16
及び第2のドレイン不純物領域17を形成した後、短時
間高温熱処理を施すことなく表面保護絶縁膜11を堆積
し、所望箇所に開孔した。続いて上記開孔箇所に5 X
10”cm−”なる注入量により70、及び30K
a Vの各加速エネルギーで第3の燐イオン注入を施し
た。上記第3のイオン注入の後、1100℃、30秒な
る条件の短時間高温熱処理を施し第3のイオン注入によ
るソース高濃度不純物領域23.及びドレイン高濃度不
純物領域24を一形成した。上記の短時間高温熱処理に
於て、第2及び第3のイオン打込みによる注入燐イオン
は注入時の不純物分布が再分布することなく活性化され
る。
る。第1の実施例を示す図の符号と同一の符号は、第2
の実施例の同−又は均等部分を示す、前記第1の実施例
に於て、第2のイオン打込みにより半導体基板内で最大
不純物濃度を有するごとく第2のソース不純物領域16
及び第2のドレイン不純物領域17を形成した後、短時
間高温熱処理を施すことなく表面保護絶縁膜11を堆積
し、所望箇所に開孔した。続いて上記開孔箇所に5 X
10”cm−”なる注入量により70、及び30K
a Vの各加速エネルギーで第3の燐イオン注入を施し
た。上記第3のイオン注入の後、1100℃、30秒な
る条件の短時間高温熱処理を施し第3のイオン注入によ
るソース高濃度不純物領域23.及びドレイン高濃度不
純物領域24を一形成した。上記の短時間高温熱処理に
於て、第2及び第3のイオン打込みによる注入燐イオン
は注入時の不純物分布が再分布することなく活性化され
る。
尚、第3のイオン打込み条件は第2のイオン打込みによ
る最大不純物濃度領域と半導体基板表面間が高不純物濃
度領域で接続される条件である(第5図)、ソース高不
純物濃度領域23.及びドレイン高不純物濃度領域24
の形成の後、All膜の蒸着とその写真蝕刻によりソー
ス電極12、及びドレイン電極13を含む電極、配線を
所望の回路構成に従い形成した(第6図)。
る最大不純物濃度領域と半導体基板表面間が高不純物濃
度領域で接続される条件である(第5図)、ソース高不
純物濃度領域23.及びドレイン高不純物濃度領域24
の形成の後、All膜の蒸着とその写真蝕刻によりソー
ス電極12、及びドレイン電極13を含む電極、配線を
所望の回路構成に従い形成した(第6図)。
上記の製造工程に於て、ソース、及びドレイン不純物領
域形成に関する第1及び第2のイオン打込みを種々の条
件により製造した各種MO5のソース・ドレイン間耐圧
、電流’Iha、及び伝達コンダクタンスg、を測定し
た。ソース・ドレイン間耐圧はソース、基板、及びゲー
トを各々零電位に保ち測定した” IDjls及びg、
はソース、基板は零電位、ゲート、及びドレイン電圧は
5vの条件で測定した。第1のイオン注入により得られ
たドレイン拡散層15の表面不純物濃度がlX10”1
−5、第2のイオン打込みによる得られたドレイン不純
物領域17の最大不純物濃度が2 X 10”Cil
−”、実効チャネル長0.3μmな、る条件で構成され
る本実施例に基づ<Mo8のソース・ドレイン間耐圧は
約9vでありIea値は約5.9mAであった。上記工
、値、及び耐圧はゲート側壁絶縁膜厚によらずほぼ一定
でバラツキもほぼ無視できた。上記結果は前記第一の実
施例に基づ< )’IO3の特性よりさらに優れており
、ソース・ドレイン間耐圧、及び実効チャネル長が同一
の公知のLDD携造MO5にくらべて工□値で約20%
も改善されていることがわかる。高耐圧構造を有する超
微細MO5に於て、ソース・ドルイン間耐圧とg。
域形成に関する第1及び第2のイオン打込みを種々の条
件により製造した各種MO5のソース・ドレイン間耐圧
、電流’Iha、及び伝達コンダクタンスg、を測定し
た。ソース・ドレイン間耐圧はソース、基板、及びゲー
トを各々零電位に保ち測定した” IDjls及びg、
はソース、基板は零電位、ゲート、及びドレイン電圧は
5vの条件で測定した。第1のイオン注入により得られ
たドレイン拡散層15の表面不純物濃度がlX10”1
−5、第2のイオン打込みによる得られたドレイン不純
物領域17の最大不純物濃度が2 X 10”Cil
−”、実効チャネル長0.3μmな、る条件で構成され
る本実施例に基づ<Mo8のソース・ドレイン間耐圧は
約9vでありIea値は約5.9mAであった。上記工
、値、及び耐圧はゲート側壁絶縁膜厚によらずほぼ一定
でバラツキもほぼ無視できた。上記結果は前記第一の実
施例に基づ< )’IO3の特性よりさらに優れており
、ソース・ドレイン間耐圧、及び実効チャネル長が同一
の公知のLDD携造MO5にくらべて工□値で約20%
も改善されていることがわかる。高耐圧構造を有する超
微細MO5に於て、ソース・ドルイン間耐圧とg。
値の間には相反する関連がある。第7図は実効チャネル
長が0.3μmなる条件のもとて従来構造Mo525.
公知(7)LDD棉造MO82G、及び本実施例に基づ
<Mo827の各構造に関し、伝達コンダクタンスg、
とソース・ドルイン間耐圧の関係を実測し、示したもの
である。、第7図に於゛て、LDD構造MO8における
ソース・ドレイン間耐圧はソース・ドレイン低濃度拡散
層の不純物濃度を変化させることにより各種の値を得て
いる。
長が0.3μmなる条件のもとて従来構造Mo525.
公知(7)LDD棉造MO82G、及び本実施例に基づ
<Mo827の各構造に関し、伝達コンダクタンスg、
とソース・ドルイン間耐圧の関係を実測し、示したもの
である。、第7図に於゛て、LDD構造MO8における
ソース・ドレイン間耐圧はソース・ドレイン低濃度拡散
層の不純物濃度を変化させることにより各種の値を得て
いる。
また本実施例に基づ<Mo5の場合はfjSlのイオン
打込みにより得られるドレイン拡散層表面不純物濃度を
I X 10”am−”に設定し、第2のイオン打込み
によるドレイン最大不純物濃度を各種の値に設定するこ
とにより任意のソース・ドレイン間耐圧を得ている。第
7図から明らかなごとく本実施例に基づけば0.3μm
なる実効チャネル長を有する超微細MO8に於ても9v
以上のソース・ドレイン間耐圧を得ることができ、かつ
g、値に関してもソース・ドレイン間耐圧が4,8■に
しか達しない通常構造MO5のg、値よりbずかに4%
しか低下しない高電流駆動能力を実現したことがbかる
。上記結果に対し、従来のLDD構造MO8に於てはソ
ース・ドルイン間耐圧9vの条件に於て、そのg、値は
通常構造MO8のg、値に比べ20%も劣化しいてる。
打込みにより得られるドレイン拡散層表面不純物濃度を
I X 10”am−”に設定し、第2のイオン打込み
によるドレイン最大不純物濃度を各種の値に設定するこ
とにより任意のソース・ドレイン間耐圧を得ている。第
7図から明らかなごとく本実施例に基づけば0.3μm
なる実効チャネル長を有する超微細MO8に於ても9v
以上のソース・ドレイン間耐圧を得ることができ、かつ
g、値に関してもソース・ドレイン間耐圧が4,8■に
しか達しない通常構造MO5のg、値よりbずかに4%
しか低下しない高電流駆動能力を実現したことがbかる
。上記結果に対し、従来のLDD構造MO8に於てはソ
ース・ドルイン間耐圧9vの条件に於て、そのg、値は
通常構造MO8のg、値に比べ20%も劣化しいてる。
第7図に示されるごとく、本実施例に基づ<Mo8に於
ては従来のr=D6s造MO5と比較して、いかなる耐
圧条件下に於ても伝達コンダクタンスが大きく電流駆動
能力に優れていることが明らかになった。
ては従来のr=D6s造MO5と比較して、いかなる耐
圧条件下に於ても伝達コンダクタンスが大きく電流駆動
能力に優れていることが明らかになった。
本発明によれば超微細MO8の高耐圧化構造に用いられ
る低不純物?!1aft領域をゲート電郷のみをマスク
として構成する構造になっている為、@壁絶縁膜の形成
バラツキの影響をほとんどうけず、特性バラツキが極め
て少ない高耐圧・高電流利得の超微細Mo5tt得られ
る効果がある。さらに本発明によれば高耐圧特性を損な
力め範囲でソース・ドレイン低不純物117X領域の深
部まで相対的に高濃度化できる為、ソース・ドレイン間
電流経路をより広く活用できる。シ、たがって従来公告
のLDDa造に比較し、同一ソース・ドレイン間耐圧の
条件下で伝達コンダクタンスを約20%も向上する効果
がある。上記は高耐圧化しない従来構造MO8の伝達コ
ンダクタンスに対しわずか4%の劣化にしか相当しない
優れたものである。
る低不純物?!1aft領域をゲート電郷のみをマスク
として構成する構造になっている為、@壁絶縁膜の形成
バラツキの影響をほとんどうけず、特性バラツキが極め
て少ない高耐圧・高電流利得の超微細Mo5tt得られ
る効果がある。さらに本発明によれば高耐圧特性を損な
力め範囲でソース・ドレイン低不純物117X領域の深
部まで相対的に高濃度化できる為、ソース・ドレイン間
電流経路をより広く活用できる。シ、たがって従来公告
のLDDa造に比較し、同一ソース・ドレイン間耐圧の
条件下で伝達コンダクタンスを約20%も向上する効果
がある。上記は高耐圧化しない従来構造MO8の伝達コ
ンダクタンスに対しわずか4%の劣化にしか相当しない
優れたものである。
本発明の第1の実施例に於てはT 、i S iユ層1
9、及び20をソース・ドレイン拡散層14及び15に
形成する例について示したが、上記の’risi、Ir
IはPt、Pd、Mo、W、Ni。
9、及び20をソース・ドレイン拡散層14及び15に
形成する例について示したが、上記の’risi、Ir
IはPt、Pd、Mo、W、Ni。
Tay Nb、Cr、Pr等の他の高融点金属又は遷移
金属のシリサイド膜で置換え、て構成し、でもさしっか
−えない0本発明の第1の実施側に於て、Ti5i、J
ll とAa電極間にW[21,及び22を設置する構
造につき説明したが上記W膜は都合により省略してもさ
しつかえない。
金属のシリサイド膜で置換え、て構成し、でもさしっか
−えない0本発明の第1の実施側に於て、Ti5i、J
ll とAa電極間にW[21,及び22を設置する構
造につき説明したが上記W膜は都合により省略してもさ
しつかえない。
本発明の第2の実施例に於て、第2のイオン打込みKよ
り形成されたソース・ドレイン不純物領域の最大不純物
濃度領域と半導体表面間を接続する手法として高濃度イ
オン打込み法を用いる場合につき説明したが、上記接続
として、高濃度イオン打込みを行うかわりに前記した各
種高融点金属のシリサイド膜を半導体基板内部にまで深
く形成することにより接続してもさしつかえない。
り形成されたソース・ドレイン不純物領域の最大不純物
濃度領域と半導体表面間を接続する手法として高濃度イ
オン打込み法を用いる場合につき説明したが、上記接続
として、高濃度イオン打込みを行うかわりに前記した各
種高融点金属のシリサイド膜を半導体基板内部にまで深
く形成することにより接続してもさしつかえない。
前記第1乃至第2の実施例に於ては短時間高温熱処理と
して高温炉を用いる方法につき述べたが上記の工程はラ
ンプ加熱法、レーザー照射法、電子線照射法等の手法、
あるいは長時間低温熱処理など他の手法に基づいてもよ
い。
して高温炉を用いる方法につき述べたが上記の工程はラ
ンプ加熱法、レーザー照射法、電子線照射法等の手法、
あるいは長時間低温熱処理など他の手法に基づいてもよ
い。
また本発明の各実施例に於てはソース・ドレイン領域を
燐イオンにより形成する例につき示したが砒素イオン等
によってもさしつかえない、さらに前記の各実施例にお
いては説明の都合上、P導電型の半導体基板にN導電型
不純物のソース・ドレイン領域を構成するいわゆるNチ
ャネル型MO8について示したが本発明に基づく半導体
装置は上記のごときNチャネル型に限定されることなく
、N導電型の半導体基板とP導電型ソース・ドレイン領
域で構成されるいわゆるPチャネル型MO8にも適用で
きる1本発明の適用は単体MO3に限定されることなく
半導体集積回路装置にも適用されることは言うまでもな
い。
燐イオンにより形成する例につき示したが砒素イオン等
によってもさしつかえない、さらに前記の各実施例にお
いては説明の都合上、P導電型の半導体基板にN導電型
不純物のソース・ドレイン領域を構成するいわゆるNチ
ャネル型MO8について示したが本発明に基づく半導体
装置は上記のごときNチャネル型に限定されることなく
、N導電型の半導体基板とP導電型ソース・ドレイン領
域で構成されるいわゆるPチャネル型MO8にも適用で
きる1本発明の適用は単体MO3に限定されることなく
半導体集積回路装置にも適用されることは言うまでもな
い。
第1図は本発明のLDD構造を有するMO8型電界効果
トランジスタを示す断面図、第2図乃至第4図は本発明
の第1の実施例を示す断面図、第5図乃至第6図は本発
明の第2の実施例を示す断面図、第7図は本発明の第2
の実施域によるMO5型電界効果トランジスタと従来の
LDDW造MO造型O8型電界効果トランジスタ通常構
造MO8電界効果トランジスタの各伝達コンダクタンス
とソース・ドレイン間耐圧の関係を示した図である。 1・・・半導体基板、2・・・素子分離用絶a囚、3・
・・ゲート絶II!tII!、4・・・ゲート電極、5
・・・ゲート保護絶縁膜、6,9.14,16.23・
・・ソース領域、7.10,15,17.24・・・ド
レイン領域。 11・・・保!!膜、18・・・ゲート側壁絶縁膜、1
9・・・第1図 菖2図 罵 4 図 冨5図 罵 6 図 ’A7fB
トランジスタを示す断面図、第2図乃至第4図は本発明
の第1の実施例を示す断面図、第5図乃至第6図は本発
明の第2の実施例を示す断面図、第7図は本発明の第2
の実施域によるMO5型電界効果トランジスタと従来の
LDDW造MO造型O8型電界効果トランジスタ通常構
造MO8電界効果トランジスタの各伝達コンダクタンス
とソース・ドレイン間耐圧の関係を示した図である。 1・・・半導体基板、2・・・素子分離用絶a囚、3・
・・ゲート絶II!tII!、4・・・ゲート電極、5
・・・ゲート保護絶縁膜、6,9.14,16.23・
・・ソース領域、7.10,15,17.24・・・ド
レイン領域。 11・・・保!!膜、18・・・ゲート側壁絶縁膜、1
9・・・第1図 菖2図 罵 4 図 冨5図 罵 6 図 ’A7fB
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ドレイン領域が半導体基板表面で最大濃度を有する
第1の不純物分布領域と、半導体基板内部で最大濃度を
有する第2の不純物分布領域で少なくとも構成される電
界効果トランジスタに於て、少なくとも上記第2の不純
物分布領域はゲート電極端を不純物導入境界として構成
されることを特徴とする半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置に於いて、
上記第2の不純物分布領域の最大濃度部とドレイン電極
間が良導電領域により接続されていることを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155223A JPH0612822B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置 |
| KR1019850004859A KR860001489A (ko) | 1984-07-27 | 1985-07-08 | 반도체장치 |
| EP85109416A EP0171003A3 (en) | 1984-07-27 | 1985-07-26 | Field effect transistor with composite drain region |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59155223A JPH0612822B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6135562A true JPS6135562A (ja) | 1986-02-20 |
| JPH0612822B2 JPH0612822B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=15601214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59155223A Expired - Lifetime JPH0612822B2 (ja) | 1984-07-27 | 1984-07-27 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0171003A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0612822B2 (ja) |
| KR (1) | KR860001489A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63133574A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Seiko Epson Corp | Mos型半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4844776A (en) * | 1987-12-04 | 1989-07-04 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Method for making folded extended window field effect transistor |
| JP2507557B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1996-06-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| EP1396028A2 (de) | 2001-05-26 | 2004-03-10 | IHP GmbH-Innovations for High Performance Microelectronics/Institut für innovative Mikroelektronik | Transistor, verfahren zur herstellung einer integrierten schaltung und verfahren zur herstellung einer metallsilizidschicht |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4028717A (en) * | 1975-09-22 | 1977-06-07 | Ibm Corporation | Field effect transistor having improved threshold stability |
| DE2834724A1 (de) * | 1978-08-08 | 1980-02-14 | Siemens Ag | Mos-feldeffekttransistoren fuer hoehere spannungen |
| JPS6072272A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-24 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-07-27 JP JP59155223A patent/JPH0612822B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-07-08 KR KR1019850004859A patent/KR860001489A/ko not_active Withdrawn
- 1985-07-26 EP EP85109416A patent/EP0171003A3/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63133574A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-06 | Seiko Epson Corp | Mos型半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0171003A2 (en) | 1986-02-12 |
| EP0171003A3 (en) | 1987-04-22 |
| KR860001489A (ko) | 1986-02-26 |
| JPH0612822B2 (ja) | 1994-02-16 |
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