JPS63160376A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS63160376A JPS63160376A JP61306523A JP30652386A JPS63160376A JP S63160376 A JPS63160376 A JP S63160376A JP 61306523 A JP61306523 A JP 61306523A JP 30652386 A JP30652386 A JP 30652386A JP S63160376 A JPS63160376 A JP S63160376A
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- substrate
- trench
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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】
〔発明の目的〕
(産業上の利用分野)
この発明は半導体装置に係り、特に基板に拡散形成され
た不純物層(コレクタ層)と素子分離に用いているトレ
ンチの内部に埋め込まれた導電物を接触させて形成し’
1%としてとりだすことにより高集積化高速化、低コス
ト化を可能にしたバイポーラ型の半導体装置に関する。
た不純物層(コレクタ層)と素子分離に用いているトレ
ンチの内部に埋め込まれた導電物を接触させて形成し’
1%としてとりだすことにより高集積化高速化、低コス
ト化を可能にしたバイポーラ型の半導体装置に関する。
(従来の技術)
バイポーラトランジスタを用いた半導体集積回路におい
て、高集積化、高速化を達成するため、各トランジスタ
間の電気的な分離にトレンチ分離が用いられている。ト
レンチ分離を用いるとトランジスタ間の分離幅が短かく
なり、トランジスタの各電極(エミッタ、ベース、コレ
クタ)間の寄生容量が減少し高速動作を可能にする。
て、高集積化、高速化を達成するため、各トランジスタ
間の電気的な分離にトレンチ分離が用いられている。ト
レンチ分離を用いるとトランジスタ間の分離幅が短かく
なり、トランジスタの各電極(エミッタ、ベース、コレ
クタ)間の寄生容量が減少し高速動作を可能にする。
またバイポーラトランジスタにおいては通常、コレクタ
電極として低抵抗の埋め込み不純物層を用いており、そ
のためには、不純物層を形成した後1000’CLlエ
ピタキシヤル成長させて上記不純物層を埋めこみ層とし
ていた。
電極として低抵抗の埋め込み不純物層を用いており、そ
のためには、不純物層を形成した後1000’CLlエ
ピタキシヤル成長させて上記不純物層を埋めこみ層とし
ていた。
(発明が解決しようとする問題点)
第2図に従来のバイポーラトランジスタの断面図と平面
図を示す。〔例えば、Eltctronics /De
cember 23.1985 P 45 )第2図ニ
オイテ、45が埋込み不純物層、46が45と電気的に
接続した深い不純物層である。埋め込み層の電極(コレ
クタ電極)を半導体表面に取りだすため46の不純物層
は深く低抵抗で形成しなければならない。
図を示す。〔例えば、Eltctronics /De
cember 23.1985 P 45 )第2図ニ
オイテ、45が埋込み不純物層、46が45と電気的に
接続した深い不純物層である。埋め込み層の電極(コレ
クタ電極)を半導体表面に取りだすため46の不純物層
は深く低抵抗で形成しなければならない。
しかし深い不純物層を形成するためには高温で長時間の
熱拡散工程が必要であり、この熱工程によす他の部分特
にエミッタ、ベースの不純eプロファイルをみだすこと
になりトランジスタの特性劣化を招いている。
熱拡散工程が必要であり、この熱工程によす他の部分特
にエミッタ、ベースの不純eプロファイルをみだすこと
になりトランジスタの特性劣化を招いている。
また、不純物層46の形成時に不純物は横方向にも拡が
りベースのp型層50と接触して、コレクターベース間
の耐王が劣化するという問題があり、コレクターベース
間の距離を十分とる必要があり、高集積化のさまたげと
なっている。
りベースのp型層50と接触して、コレクターベース間
の耐王が劣化するという問題があり、コレクターベース
間の距離を十分とる必要があり、高集積化のさまたげと
なっている。
また、埋込み層を形成するためには通常sb拡散層を形
成後エピタキシャル成長を用いて単結晶なりコストがか
かる。また、エビタキャ/l/層の不純物の濃度制御も
難しく問題となっている。
成後エピタキシャル成長を用いて単結晶なりコストがか
かる。また、エビタキャ/l/層の不純物の濃度制御も
難しく問題となっている。
本発明では上記した点に鑑みてなされたもので、トラン
ジスタ特性の劣化をもたらすことなく、不純物層の電極
(コレクタ電極)をとりだし、埋込み層、エビ層を形成
することなく高集積化、高速化低コスト化が可能なバイ
ポーラトランジスタを提供することを目的とする。
ジスタ特性の劣化をもたらすことなく、不純物層の電極
(コレクタ電極)をとりだし、埋込み層、エビ層を形成
することなく高集積化、高速化低コスト化が可能なバイ
ポーラトランジスタを提供することを目的とする。
(問題を解決するための手段)
本発明は不純物層と接触するW極に素子間分離のトレン
チ内部に形成する導電物を用いることで従来用いた埋め
込み拡散層を必要とせず集積化、高速化低コスト化を可
能にしている。
チ内部に形成する導電物を用いることで従来用いた埋め
込み拡散層を必要とせず集積化、高速化低コスト化を可
能にしている。
(作用)
本発明は、不純物層と電気的に接触した電極を素子分離
領域に形成できるため、1つのTrの占有面積が減少し
高集積化が可能である。また、不純物層のとりだし電極
の低抵抗化が容易なため、トランジスタの性能も向上す
る。
領域に形成できるため、1つのTrの占有面積が減少し
高集積化が可能である。また、不純物層のとりだし電極
の低抵抗化が容易なため、トランジスタの性能も向上す
る。
また、バイゲーラデバイスで通常用いられていたエビタ
キャル成長なしで、従来の埋めこみ層に相当する不純物
拡散層をトレンチを埋めこんだ導電物からの拡散により
形成でき、コストを下げることばかりでな〈従来の埋め
込み拡散層の横方向のひろがりを考慮する必要がなく、
集積化が可能になる。
キャル成長なしで、従来の埋めこみ層に相当する不純物
拡散層をトレンチを埋めこんだ導電物からの拡散により
形成でき、コストを下げることばかりでな〈従来の埋め
込み拡散層の横方向のひろがりを考慮する必要がなく、
集積化が可能になる。
(実施例)
本発明の実施例を第1図に示した断面図a)〜g)、b
’)〜2′)及び平面図h)により説明する。
’)〜2′)及び平面図h)により説明する。
断面図a)〜g)は第1図(b)のA −A’方向の断
面図、b′〜g′)はB −B’方向の断面図である。
面図、b′〜g′)はB −B’方向の断面図である。
列えば比抵抗20〜50Ωcm のP型Si基板11を
例えばドライO!中で1000 ’Cで熱酸化し基板表
面に約50OA厚の熱酸化膜12を成長させる。
例えばドライO!中で1000 ’Cで熱酸化し基板表
面に約50OA厚の熱酸化膜12を成長させる。
全面にイオン注入法により例えばP(リン)を加速電F
E 160KeV 、ドーズ量3.5 X 10” c
rrFイオン注入し、例えばN、雰囲気中1190°C
の熱拡散により深さ約2μmのN型拡散層13を形成す
る。次に熱CVD法によりシリコン窒化膜14を例えば
約20001堆積させ、続いてシリコン酸化膜(Sin
、膜)15を例えば約500OA堆積させる。
E 160KeV 、ドーズ量3.5 X 10” c
rrFイオン注入し、例えばN、雰囲気中1190°C
の熱拡散により深さ約2μmのN型拡散層13を形成す
る。次に熱CVD法によりシリコン窒化膜14を例えば
約20001堆積させ、続いてシリコン酸化膜(Sin
、膜)15を例えば約500OA堆積させる。
上記シリコン窒化膜、シリコン酸化膜は後工程のトレン
チ5i−RIE工程及び多結晶シリコン几Ig工程、熱
酸化工程のマスクとなるため、膜厚は各工程に必要なマ
スクの条件を満す膜厚を選べばよい。
チ5i−RIE工程及び多結晶シリコン几Ig工程、熱
酸化工程のマスクとなるため、膜厚は各工程に必要なマ
スクの条件を満す膜厚を選べばよい。
次に所定の領域を光食刻技術によりバターニングし、レ
ジストをエツチングマスクとしてSin。
ジストをエツチングマスクとしてSin。
膜15、窒化膜14、熱酸化膜12をリアクティブイオ
ンエツチング(R,IE)により、エツチング除去する
。レジスト除去後Sin、膜12をエツチングマスクと
してSi基板をエツチング除去して、例えば深さ3μm
1幅1,5μmのトレンチ16を形成する。〔第1図a
)) 次に例えばドライO!雰囲気中、950°Cで熱酸化し
トレンチ@壁部、底部に約50OA厚のSin。
ンエツチング(R,IE)により、エツチング除去する
。レジスト除去後Sin、膜12をエツチングマスクと
してSi基板をエツチング除去して、例えば深さ3μm
1幅1,5μmのトレンチ16を形成する。〔第1図a
)) 次に例えばドライO!雰囲気中、950°Cで熱酸化し
トレンチ@壁部、底部に約50OA厚のSin。
膜17を形成し、例えばP(リン)をドープした第1の
多結晶シリコン18を約800OA堆積させ、上記トレ
ンチ部を多結晶シリコンで埋める。次に所定の領域をパ
ターニングし、例えばレジスト19をエツチングマスク
にトレンチを埋めた上記ポリシリコンの少なくとも一部
を例えばRIEを用いてエツチング除去しさらに少なく
ともトレンチ側壁部の8i0.をNH,Fでエツチング
除去する。〔第1図b)) 次にレジスト除去後例えば不純物としてP (IJン)
をドープした第2のポリシリコン膜20を約500OA
堆積させ、上記第1のポリシリコンをエツチング除去し
たトレンチ部を埋めこむ。〔第1図C)] 次に、例えばHIEにより第1、第2の、j61Jシリ
コンをエツチングする。このとき、第1図C)に示すよ
うにトレンチ上部のポリシリコンに断差が生じているた
め、エツチング後は第1Hd)に示すようにトレンチ内
部でポリシリコンの残膜に断差21が生じる。
多結晶シリコン18を約800OA堆積させ、上記トレ
ンチ部を多結晶シリコンで埋める。次に所定の領域をパ
ターニングし、例えばレジスト19をエツチングマスク
にトレンチを埋めた上記ポリシリコンの少なくとも一部
を例えばRIEを用いてエツチング除去しさらに少なく
ともトレンチ側壁部の8i0.をNH,Fでエツチング
除去する。〔第1図b)) 次にレジスト除去後例えば不純物としてP (IJン)
をドープした第2のポリシリコン膜20を約500OA
堆積させ、上記第1のポリシリコンをエツチング除去し
たトレンチ部を埋めこむ。〔第1図C)] 次に、例えばHIEにより第1、第2の、j61Jシリ
コンをエツチングする。このとき、第1図C)に示すよ
うにトレンチ上部のポリシリコンに断差が生じているた
め、エツチング後は第1Hd)に示すようにトレンチ内
部でポリシリコンの残膜に断差21が生じる。
次に例えば水素燃焼酸化、10000C1雰囲気中r
M 酸化し、上記トレンチ上部のぎりシリコン上に約6
000A熱酸化膜22を形成する。〔第1図e))この
とき、トレンチ内部に生じていたポリシリコンの断差2
1は熱酸化による体積膨張のため熱酸化膜22により埋
まる。またトレンチ部以外の8i表面は窒化膜14の耐
熱酸化マスク効果により酸化されない。さらに上記熱酸
化処理中にトレンチを埋めているリンドープぎりシリコ
ンmとSiの接触部23からSi基板中にP(リン)が
約800OA拡散し、N型拡散7f124を形成する。
M 酸化し、上記トレンチ上部のぎりシリコン上に約6
000A熱酸化膜22を形成する。〔第1図e))この
とき、トレンチ内部に生じていたポリシリコンの断差2
1は熱酸化による体積膨張のため熱酸化膜22により埋
まる。またトレンチ部以外の8i表面は窒化膜14の耐
熱酸化マスク効果により酸化されない。さらに上記熱酸
化処理中にトレンチを埋めているリンドープぎりシリコ
ンmとSiの接触部23からSi基板中にP(リン)が
約800OA拡散し、N型拡散7f124を形成する。
これによりトレンチを埋めこんでいるリンドープポリシ
リコンと不純物拡散N13は電気的に接続され、後の工
程で形成されるバイポーラトランジスタのコレクタ抵抗
を下げることになる。
リコンと不純物拡散N13は電気的に接続され、後の工
程で形成されるバイポーラトランジスタのコレクタ抵抗
を下げることになる。
次に、例えばNH,FによりSin、膜15をエツチン
グ除去し続いて例えばケミカルドライエツチング(CD
E)により窒化膜14をエツチングする。
グ除去し続いて例えばケミカルドライエツチング(CD
E)により窒化膜14をエツチングする。
次に所定の領域に例えばB(gロン)を加速i[EE3
QKeV、ドーズ量I X 1010I4” イオン注
入し例えば900°C,30分、Nアニールすることで
バイホ。
QKeV、ドーズ量I X 1010I4” イオン注
入し例えば900°C,30分、Nアニールすることで
バイホ。
−ラトランジスタのベース層を形成する。次にベース層
上の所定領域25の8i0.膜を除去したのち例えばB
(ffロン)をドープした。ポリシリコン26を300
OA堆積させ所定の形状に例えばR,IEにより加工す
る。〔第1図f)) 次に例えば熱酸化により、ポリシリコン26上にSin
、膜27を形成し、例えばRIEによりエミッタ部邦の
8i0.膜を除去したのち、ポリシリコン29を例えば
約200OA堆積させる。
上の所定領域25の8i0.膜を除去したのち例えばB
(ffロン)をドープした。ポリシリコン26を300
OA堆積させ所定の形状に例えばR,IEにより加工す
る。〔第1図f)) 次に例えば熱酸化により、ポリシリコン26上にSin
、膜27を形成し、例えばRIEによりエミッタ部邦の
8i0.膜を除去したのち、ポリシリコン29を例えば
約200OA堆積させる。
次に例えばAs(ヒ素ンを加速電FE50KeV。
ドーズ量5 X 10” C♂でイオン注入し、N、雰
囲気中950°C130分熱処理することでAsを基板
中に熱拡散させエミッタ拡散層を形成する。このように
してセルファラインでエミッタ、ベースが形成できる。
囲気中950°C130分熱処理することでAsを基板
中に熱拡散させエミッタ拡散層を形成する。このように
してセルファラインでエミッタ、ベースが形成できる。
このとき同時にポリシリコン26からもBが拡散し、ベ
ース拡散層の抵抗を下げることができる。
ース拡散層の抵抗を下げることができる。
次に例えばS10.膜を800OA堆積させ、層間絶縁
膜する。つづいて所定の領域のS i O,膜を例えば
RIEを用いてエツチング除去しフンタクト穴とし、例
えばAl5iを堆積させ所定の形状にエツチング加工す
る。〔第xfff1g))第1図 g)h)において、
30.31、支はそれぞれたて型バイポーラトランジス
タのベース電極エミッタ電極、コレクタ電極となる。通
常i!極はA/−siを用いるが他の金属を用いてもよ
い。
膜する。つづいて所定の領域のS i O,膜を例えば
RIEを用いてエツチング除去しフンタクト穴とし、例
えばAl5iを堆積させ所定の形状にエツチング加工す
る。〔第xfff1g))第1図 g)h)において、
30.31、支はそれぞれたて型バイポーラトランジス
タのベース電極エミッタ電極、コレクタ電極となる。通
常i!極はA/−siを用いるが他の金属を用いてもよ
い。
第1図h)に平面図を示す。 はトレンチ部はエミッ
タ上のぎりシリコン29である。図に示すようにトレン
チ溝部をコレクタ電極としているためトランジスタの面
積、トランジスタ間の分離中は大巾に縮少できる。
タ上のぎりシリコン29である。図に示すようにトレン
チ溝部をコレクタ電極としているためトランジスタの面
積、トランジスタ間の分離中は大巾に縮少できる。
この実施例ではNPN)ランジスタの形成についてのみ
述べたがPNPTrについても適用できる。
述べたがPNPTrについても適用できる。
また、トレンチ溝を埋めこむ材料はリンドープポリシリ
コンにかぎらず、Asドープポリシリコン、Bドープぎ
リシリコンあるいはWSMo、Ti。
コンにかぎらず、Asドープポリシリコン、Bドープぎ
リシリコンあるいはWSMo、Ti。
A 1等の金属とそのシリサイドも用いることができる
。
。
また、セル7アラインでエミッタ、ベースを形成する工
程を述べたがこの方法は上記の方法以外の方法でも形成
できる。
程を述べたがこの方法は上記の方法以外の方法でも形成
できる。
また、この工程では♂埋めこみ層の形成が必要なくコレ
クタを形成できるため工程が簡略化できる。
クタを形成できるため工程が簡略化できる。
またトレンチの深さをかえることで13Vczo。
BYCBO等の耐圧が制御できる。
本発明によれば1つのバイゲーラトランジスタ当りの占
有面積が従来例に較べ大幅に減少し、高集積化可能とな
る。また埋込み層及び埋め込み層に達する深い不純物拡
散層を形成する必要がなく、コレクタ抵抗が低減できる
。さらに占有面積が減少するに伴い各電極間の寄生容量
も低減し、高速動作できる。またエピタキシャル成長が
不要なため低コスト化できる。
有面積が従来例に較べ大幅に減少し、高集積化可能とな
る。また埋込み層及び埋め込み層に達する深い不純物拡
散層を形成する必要がなく、コレクタ抵抗が低減できる
。さらに占有面積が減少するに伴い各電極間の寄生容量
も低減し、高速動作できる。またエピタキシャル成長が
不要なため低コスト化できる。
第1図は本発明の実施例を示す工程説明図、第2図は従
来例を示す説明図である。 11.41・・・P型シリコン基板 12・・・熱酸化膜 13・・・n型拡散層 14・・CVD窒化膜 15 ・−・CV D S i O,膜16・・・トレ
ンチ部 17.42・・・トレンチ側壁、底部の8i0.膜18
.20・・・Pドープポリシリコン膜19・・・レジス
ト 21・・・ポリシリコン断差 22・・・Sin、膜 23・・・ポリシリコンと基板シリコン接触部24・・
・ポリシリコンからpを拡散して形成したn型拡散層 25・・・ベース拡散層とポリシリコンのコンタクト部 26・・・Bドープポリシリコン(ベースポリシリコン
) 27・・・Bドープポリシリコン上の熱酸化膜28・・
・エミッタコンタクト部 29・・・Asドープポリシリコン(エミッタポリシリ
コン) 30.48・・・ベース電極(AI−8i)31.49
・・・エミッタ電極(A7・・・5i)32.47・・
・コレクタ1を極(A/−8f)43・・・トレンチ内
部のポリシリコン44・・・LOCO8熱酸化膜 45・・・n+埋め込み層 46・・・深い1拡散層 50・・・ベース拡散層 代理人 弁理士 則 近 廠 佑 同 竹 花 喜久男 第1図
来例を示す説明図である。 11.41・・・P型シリコン基板 12・・・熱酸化膜 13・・・n型拡散層 14・・CVD窒化膜 15 ・−・CV D S i O,膜16・・・トレ
ンチ部 17.42・・・トレンチ側壁、底部の8i0.膜18
.20・・・Pドープポリシリコン膜19・・・レジス
ト 21・・・ポリシリコン断差 22・・・Sin、膜 23・・・ポリシリコンと基板シリコン接触部24・・
・ポリシリコンからpを拡散して形成したn型拡散層 25・・・ベース拡散層とポリシリコンのコンタクト部 26・・・Bドープポリシリコン(ベースポリシリコン
) 27・・・Bドープポリシリコン上の熱酸化膜28・・
・エミッタコンタクト部 29・・・Asドープポリシリコン(エミッタポリシリ
コン) 30.48・・・ベース電極(AI−8i)31.49
・・・エミッタ電極(A7・・・5i)32.47・・
・コレクタ1を極(A/−8f)43・・・トレンチ内
部のポリシリコン44・・・LOCO8熱酸化膜 45・・・n+埋め込み層 46・・・深い1拡散層 50・・・ベース拡散層 代理人 弁理士 則 近 廠 佑 同 竹 花 喜久男 第1図
Claims (1)
- トレンチアイソレーションを有するバイポーラトラン
ジスタにおいて、トランジスタ間を分離しているトレン
チ(溝)の底部あるいは側壁部の一部で前記トレンチを
埋め込んでいる導電物と基板と逆導電型の拡散層との電
気的コンタクトをとり、前記トレンチを埋めこんでいる
導電物からの不純物拡散により、前記逆導電型の拡散層
の少なくとも拡散層底部の抵抗を下げて、前記トレンチ
を埋めこんでいる導電物を介して前記トレンチ上部の半
導体基板表面に電極をとりだすよう構成したことを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61306523A JPS63160376A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61306523A JPS63160376A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63160376A true JPS63160376A (ja) | 1988-07-04 |
Family
ID=17958051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61306523A Pending JPS63160376A (ja) | 1986-12-24 | 1986-12-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63160376A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5666920A (en) * | 1993-02-12 | 1997-09-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel supply system for use with internal combustion engine |
-
1986
- 1986-12-24 JP JP61306523A patent/JPS63160376A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5666920A (en) * | 1993-02-12 | 1997-09-16 | Nippondenso Co., Ltd. | Fuel supply system for use with internal combustion engine |
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