JP3132126B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JP3132126B2 JP3132126B2 JP04073396A JP7339692A JP3132126B2 JP 3132126 B2 JP3132126 B2 JP 3132126B2 JP 04073396 A JP04073396 A JP 04073396A JP 7339692 A JP7339692 A JP 7339692A JP 3132126 B2 JP3132126 B2 JP 3132126B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置およびその
製造方法に係わり、特に、オフセット構造を有する薄膜
トランジスタ型半導体装置(TFT)およびその製造方
法と、そのTFTを負荷トランジスタとして用いたスタ
テックラム(SRAM)の製造方法に関する。
製造方法に係わり、特に、オフセット構造を有する薄膜
トランジスタ型半導体装置(TFT)およびその製造方
法と、そのTFTを負荷トランジスタとして用いたスタ
テックラム(SRAM)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】SRAMなどの半導体装置では、高集積
化および低スタンバイ電流化などの要求から、負荷トラ
ンジスタをTFTで構成する装置が開発されている。S
RAMなどにおいて、TFTを形成する場合には、図9
に示すように、層間絶縁層2上に、TFTのゲート電極
層4を所定パターンで形成し、その上に、ゲート絶縁層
6を介して半導体層8を成膜する。
化および低スタンバイ電流化などの要求から、負荷トラ
ンジスタをTFTで構成する装置が開発されている。S
RAMなどにおいて、TFTを形成する場合には、図9
に示すように、層間絶縁層2上に、TFTのゲート電極
層4を所定パターンで形成し、その上に、ゲート絶縁層
6を介して半導体層8を成膜する。
【0003】ゲート電極層4および半導体層8は、CV
D法などで成膜されたポリシリコン層で構成される。半
導体層8には、TFTのソース領域10、チャネル領域
12およびドレイン領域16が形成してある。そして、
ドレイン領域16には、ドレイン・オフセット領域14
が形成してある。このドレイン・オフセット領域14を
形成するのは、ドレイン・ジャンクションでの電界強度
を弱め、トランジスタ・オフ時のドレインリーク電流を
防止するためである。ドレイン・オフセット領域14の
領域長は、通常、0.1μm〜0.7μm程度である。
ゲート電極層4、ゲート絶縁層6および半導体層8がM
OS型TFTを構成しており、このTFTは例えばSR
AMの負荷トランジスタとして用いられている。
D法などで成膜されたポリシリコン層で構成される。半
導体層8には、TFTのソース領域10、チャネル領域
12およびドレイン領域16が形成してある。そして、
ドレイン領域16には、ドレイン・オフセット領域14
が形成してある。このドレイン・オフセット領域14を
形成するのは、ドレイン・ジャンクションでの電界強度
を弱め、トランジスタ・オフ時のドレインリーク電流を
防止するためである。ドレイン・オフセット領域14の
領域長は、通常、0.1μm〜0.7μm程度である。
ゲート電極層4、ゲート絶縁層6および半導体層8がM
OS型TFTを構成しており、このTFTは例えばSR
AMの負荷トランジスタとして用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
TFTでは、0.1μm〜0.7μmの領域長のドレイ
ン・オフセット領域14を有するため、そのオフセット
長の分だけ、TFTの平面的(二次元的)な寸法が増大
し、そのTFTをメモリなどの分野に応用する場合に
は、メモリセルサイズの増大、すなわちチップサイズの
増大につながり、製造コストの点で不利になるという問
題点を有している。
TFTでは、0.1μm〜0.7μmの領域長のドレイ
ン・オフセット領域14を有するため、そのオフセット
長の分だけ、TFTの平面的(二次元的)な寸法が増大
し、そのTFTをメモリなどの分野に応用する場合に
は、メモリセルサイズの増大、すなわちチップサイズの
増大につながり、製造コストの点で不利になるという問
題点を有している。
【0005】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、ドレイン・オフセットあるいはソース・オフセット
などのオフセット構造をもつTFTにおいて、高集積化
が可能でチップサイズの増大をもたらすことなく、トラ
ンジスタ・オフ時のリーク電流を防止するオフセット構
造を有するTFTおよびその製造方法と、そのTFTを
負荷トランジスタとして用いたSRAMとを提供するこ
とを目的とする。
れ、ドレイン・オフセットあるいはソース・オフセット
などのオフセット構造をもつTFTにおいて、高集積化
が可能でチップサイズの増大をもたらすことなく、トラ
ンジスタ・オフ時のリーク電流を防止するオフセット構
造を有するTFTおよびその製造方法と、そのTFTを
負荷トランジスタとして用いたSRAMとを提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、半導
体層とを有し、前記半導体層には、ソース領域、チャネ
ル領域およびドレイン領域が形成してある薄膜トランジ
スタが絶縁層上に形成してある半導体装置において、前
記ゲート電極層の前記ドレイン側あるいは前記ソース側
の側部に位置する前記絶縁層の表面に溝部が設けてあ
り、前記溝部内に、前記チャネル領域と前記ドレイン領
域あるいは前記ソース領域との間に位置するオフセット
領域が形成してある前記半導体層が入り込んでいること
を特徴とする。 好ましくは、前記半導体層に形成してあ
る前記オフセット領域には、前記ドレイン領域あるいは
前記ソース領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よ
りも濃度が低く、前記チャネル領域よりも濃度が高い不
純物がドープしてある。 また本発明は、ゲート電極層
と、ゲート絶縁層と、半導体層とを有し、前記半導体層
には、ソース領域、チャネル領域およびドレイン領域が
形成してある薄膜トランジスタが絶縁層上に形成してあ
る半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極層の
前記ドレイン側あるいは前記ソース側の側部に位置する
前記絶縁層の表面に溝部を形成し、前記溝部に入り込む
ように前記半導体層を形成し、前記半導体層に対して前
記ソース領域および前記ドレイン領域が形成されるよう
な所定のパターンでイオン注入を行うことにより、前記
溝部に入り込んだ前記半導体層にオフセット領域を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 好
ましくは、前記半導体層に形成してある前記オフセット
領域には、前記ドレイン領域あるいは前記ソース領域を
構成する不純物拡散層の不純物濃度より濃度が低く、前
記チャネル領域よりも濃度が高い不純物をドープする。
さらに本発明は、半導体基板の表層には、メモリセルの
フリップフロップ回路を構成する駆動用トランジスタ
と、メモリセルの選択を行う選択用トランジスタとが形
成してあり、前記半導体基板の表面には、層間絶縁層を
介してメモリセルの負荷トランジスタを薄膜トランジス
タで形成してある薄膜トランジスタ負荷型スタテックラ
ムにおいて、前記薄膜トランジスタを構成するゲート電
極層のドレイン側あるいはソース側の側部に位置する前
記層間絶縁層の表面に溝部が設けて あり、前記溝部内
に、前記薄膜トランジスタのオフセット領域が形成して
ある半導体層が入り込んでいることを特徴とする。上記
目的を達成するために、本発明のTFTは、ゲート電極
層のドレイン側あるいはソース側の側部に位置する絶縁
層の表面に溝部が設けてあり、この溝部内に、チャネル
領域とドレイン領域あるいはソース領域との間に位置す
るオフセット領域が形成してある半導体層が入り込んで
いることを特徴とする。このTFTは、半導体層の下層
側にゲート電極層が位置するボトムゲート構造であって
も良く、ゲート電極層の下層側に半導体層が位置するト
ップゲート構造であっても良い。上記半導体層に形成し
てあるオフセット領域には、ドレイン領域あるいはソー
ス領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よりも濃度
が低く、チャネル領域よりも濃度が高い不純物がドープ
してあることが望ましい。また、本発明のTFTの製造
方法は、薄膜トランジスタが形成される絶縁層の表面に
溝部を形成し、この溝部に入り込むように半導体層を形
成し、この半導体層に対してソース領域およびドレイン
領域が形成されるような所定のパターンでイオン注入を
行うことにより、上記溝部に入り込んだ半導体層にオフ
セット領域を形成することを特徴とする。本発明のSR
AMは、このようなTFTを負荷トランジスタとして用
いている。
め、本発明は、ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、半導
体層とを有し、前記半導体層には、ソース領域、チャネ
ル領域およびドレイン領域が形成してある薄膜トランジ
スタが絶縁層上に形成してある半導体装置において、前
記ゲート電極層の前記ドレイン側あるいは前記ソース側
の側部に位置する前記絶縁層の表面に溝部が設けてあ
り、前記溝部内に、前記チャネル領域と前記ドレイン領
域あるいは前記ソース領域との間に位置するオフセット
領域が形成してある前記半導体層が入り込んでいること
を特徴とする。 好ましくは、前記半導体層に形成してあ
る前記オフセット領域には、前記ドレイン領域あるいは
前記ソース領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よ
りも濃度が低く、前記チャネル領域よりも濃度が高い不
純物がドープしてある。 また本発明は、ゲート電極層
と、ゲート絶縁層と、半導体層とを有し、前記半導体層
には、ソース領域、チャネル領域およびドレイン領域が
形成してある薄膜トランジスタが絶縁層上に形成してあ
る半導体装置の製造方法において、前記ゲート電極層の
前記ドレイン側あるいは前記ソース側の側部に位置する
前記絶縁層の表面に溝部を形成し、前記溝部に入り込む
ように前記半導体層を形成し、前記半導体層に対して前
記ソース領域および前記ドレイン領域が形成されるよう
な所定のパターンでイオン注入を行うことにより、前記
溝部に入り込んだ前記半導体層にオフセット領域を形成
することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 好
ましくは、前記半導体層に形成してある前記オフセット
領域には、前記ドレイン領域あるいは前記ソース領域を
構成する不純物拡散層の不純物濃度より濃度が低く、前
記チャネル領域よりも濃度が高い不純物をドープする。
さらに本発明は、半導体基板の表層には、メモリセルの
フリップフロップ回路を構成する駆動用トランジスタ
と、メモリセルの選択を行う選択用トランジスタとが形
成してあり、前記半導体基板の表面には、層間絶縁層を
介してメモリセルの負荷トランジスタを薄膜トランジス
タで形成してある薄膜トランジスタ負荷型スタテックラ
ムにおいて、前記薄膜トランジスタを構成するゲート電
極層のドレイン側あるいはソース側の側部に位置する前
記層間絶縁層の表面に溝部が設けて あり、前記溝部内
に、前記薄膜トランジスタのオフセット領域が形成して
ある半導体層が入り込んでいることを特徴とする。上記
目的を達成するために、本発明のTFTは、ゲート電極
層のドレイン側あるいはソース側の側部に位置する絶縁
層の表面に溝部が設けてあり、この溝部内に、チャネル
領域とドレイン領域あるいはソース領域との間に位置す
るオフセット領域が形成してある半導体層が入り込んで
いることを特徴とする。このTFTは、半導体層の下層
側にゲート電極層が位置するボトムゲート構造であって
も良く、ゲート電極層の下層側に半導体層が位置するト
ップゲート構造であっても良い。上記半導体層に形成し
てあるオフセット領域には、ドレイン領域あるいはソー
ス領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よりも濃度
が低く、チャネル領域よりも濃度が高い不純物がドープ
してあることが望ましい。また、本発明のTFTの製造
方法は、薄膜トランジスタが形成される絶縁層の表面に
溝部を形成し、この溝部に入り込むように半導体層を形
成し、この半導体層に対してソース領域およびドレイン
領域が形成されるような所定のパターンでイオン注入を
行うことにより、上記溝部に入り込んだ半導体層にオフ
セット領域を形成することを特徴とする。本発明のSR
AMは、このようなTFTを負荷トランジスタとして用
いている。
【0007】
【作用】本発明のTFTでは、ドレイン・オフセットあ
るいはソース・オフセットなどのオフセット構造を採用
しているので、トランジスタ・オフ時のリーク電流を有
効に防止できる。特に本発明では、絶縁層に形成してあ
る溝部内に、半導体層が入り込み、この溝部内に入り込
んだ部分に、オフセット領域が形成してあるので、溝部
の深さや大きさに依存して、オフセット領域のオフセッ
ト長を制御することができる。しかも、オフセット領域
が、溝部に沿って三次元的に形成されることになるの
で、十分なオフセット長を確保しつつ、オフセット領域
に必要な二次元的(平面的)面積を少なくすることがで
きる。オフセット領域に対し、ドレイン領域あるいはソ
ース領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よりも濃
度が低く、チャネル領域よりも濃度が高い不純物をドー
プさせた場合には、いわゆるLDO(Lightly Doped
Offset)構造となり、オフセット領域の抵抗が低下し、
オフセット長のばらつきを防止することができ、スタン
バイ電流の低下に寄与する。
るいはソース・オフセットなどのオフセット構造を採用
しているので、トランジスタ・オフ時のリーク電流を有
効に防止できる。特に本発明では、絶縁層に形成してあ
る溝部内に、半導体層が入り込み、この溝部内に入り込
んだ部分に、オフセット領域が形成してあるので、溝部
の深さや大きさに依存して、オフセット領域のオフセッ
ト長を制御することができる。しかも、オフセット領域
が、溝部に沿って三次元的に形成されることになるの
で、十分なオフセット長を確保しつつ、オフセット領域
に必要な二次元的(平面的)面積を少なくすることがで
きる。オフセット領域に対し、ドレイン領域あるいはソ
ース領域を構成する不純物拡散層の不純物濃度よりも濃
度が低く、チャネル領域よりも濃度が高い不純物をドー
プさせた場合には、いわゆるLDO(Lightly Doped
Offset)構造となり、オフセット領域の抵抗が低下し、
オフセット長のばらつきを防止することができ、スタン
バイ電流の低下に寄与する。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るTFTおよび
その製造方法と、そのTFTを負荷トランジスタとして
用いたSRAMについて、図面を参照しつつ詳細に説明
する。図1は本発明の一実施例に係るTFTの要部概略
断面図、図2は同実施例のTFTの製造過程を示す要部
概略断面図、図3は本発明の他の実施例に係るTFTの
製造過程の一部を示す要部概略断面図、図4は本発明の
他の実施例に係るTFTの要部概略断面図、図5は本発
明に係るTFTをSRAMの負荷トランジスタとして用
いた場合の一例を示す負荷トランジスタの平面図、図6
は図5に示すVI-VI線に沿う要部断面図、図7はSRA
Mの駆動用トランジスタおよび選択用トランジスタの一
例を示す平面図、図8はSRAMの回路構成を示す回路
図である。
その製造方法と、そのTFTを負荷トランジスタとして
用いたSRAMについて、図面を参照しつつ詳細に説明
する。図1は本発明の一実施例に係るTFTの要部概略
断面図、図2は同実施例のTFTの製造過程を示す要部
概略断面図、図3は本発明の他の実施例に係るTFTの
製造過程の一部を示す要部概略断面図、図4は本発明の
他の実施例に係るTFTの要部概略断面図、図5は本発
明に係るTFTをSRAMの負荷トランジスタとして用
いた場合の一例を示す負荷トランジスタの平面図、図6
は図5に示すVI-VI線に沿う要部断面図、図7はSRA
Mの駆動用トランジスタおよび選択用トランジスタの一
例を示す平面図、図8はSRAMの回路構成を示す回路
図である。
【0009】図1に示すように、本発明の一実施例に係
るTFTでは、層間絶縁層20の表面に、ゲート電極層
22が所定のパターンで積層してあり、そのゲート電極
層22の表面を覆うように、ゲート絶縁層26が成膜し
てある。このゲート絶縁層26の表面には、半導体層2
8が成膜してある。このように、半導体層28がゲート
電極層22の上層に位置するMOS型TFTを、ボトム
ゲート構造のTFTと称する。
るTFTでは、層間絶縁層20の表面に、ゲート電極層
22が所定のパターンで積層してあり、そのゲート電極
層22の表面を覆うように、ゲート絶縁層26が成膜し
てある。このゲート絶縁層26の表面には、半導体層2
8が成膜してある。このように、半導体層28がゲート
電極層22の上層に位置するMOS型TFTを、ボトム
ゲート構造のTFTと称する。
【0010】層間絶縁層20は、例えば各種半導体回路
が形成してある半導体基板の表面に積層され、酸化シリ
コン膜などで構成される。この層間絶縁層20の膜厚
は、特に限定されないが、例えば4000〜5000オ
ングストローム程度である。この層間絶縁層20の表面
に形成されるゲート電極層22は、例えばCVD法で成
膜されたポリシリコン膜などで構成される。ゲート絶縁
層26は、例えばCVD法で成膜される酸化シリコン膜
あるいは、ONO積層膜(SiO2 /SiN/Si
O2 )などで構成される。ゲート絶縁層26の膜厚は、
特に限定されないが、例えば300オングストローム程
度である。
が形成してある半導体基板の表面に積層され、酸化シリ
コン膜などで構成される。この層間絶縁層20の膜厚
は、特に限定されないが、例えば4000〜5000オ
ングストローム程度である。この層間絶縁層20の表面
に形成されるゲート電極層22は、例えばCVD法で成
膜されたポリシリコン膜などで構成される。ゲート絶縁
層26は、例えばCVD法で成膜される酸化シリコン膜
あるいは、ONO積層膜(SiO2 /SiN/Si
O2 )などで構成される。ゲート絶縁層26の膜厚は、
特に限定されないが、例えば300オングストローム程
度である。
【0011】半導体層28は、例えばCVD法で成膜さ
れたポリシリコン膜で構成され、ゲート電極層22との
オーバラップ部分に、TFTのチャネル領域32が形成
され、その両側に、ソース領域30およびドレイン領域
36が形成してある。この半導体層28の膜厚は、特に
限定されないが、例えば400オングストローム程度で
ある。ソース領域30およびドレイン領域36は、半導
体層28を構成するポリシリコン層に、不純物を導入す
ることにより形成され、このTFTをP型トランジスタ
とする場合には、P型不純物がイオン注入法などで導入
される。イオン注入条件としては、特に限定されない
が、例えばBF2 を用い、1〜5×1014cm-2のドー
ズ量の条件が採用され得る。
れたポリシリコン膜で構成され、ゲート電極層22との
オーバラップ部分に、TFTのチャネル領域32が形成
され、その両側に、ソース領域30およびドレイン領域
36が形成してある。この半導体層28の膜厚は、特に
限定されないが、例えば400オングストローム程度で
ある。ソース領域30およびドレイン領域36は、半導
体層28を構成するポリシリコン層に、不純物を導入す
ることにより形成され、このTFTをP型トランジスタ
とする場合には、P型不純物がイオン注入法などで導入
される。イオン注入条件としては、特に限定されない
が、例えばBF2 を用い、1〜5×1014cm-2のドー
ズ量の条件が採用され得る。
【0012】特に、本実施例では、ゲート電極層22の
ドレイン側部に位置する層間絶縁層20の表面に、溝部
24が形成してあり、この溝部内に、ゲート絶縁層26
と半導体層28が入り込むようになっている。そして、
この溝部24内に入り込んだ半導体層28の部分に、ド
レイン・オフセット領域34が形成してある。ドレイン
・オフセット領域34は、一般には、後述するように、
ソース領域30およびドレイン領域36を構成する不純
物拡散層をイオン注入法で形成する際に、チャネル領域
32と共に、レジスト膜などでマスクされる。したがっ
て、通常のドレイン・オフセット領域34の不純物濃度
は、チャネル領域32の不純物濃度と同じになる。とこ
ろが、この実施例では、いわゆるLDO構造を採用し、
ドレイン・オフセット領域34には、ドレイン領域36
およびソース領域30を構成する不純物拡散層の不純物
濃度よりも濃度が低く、チャネル領域32よりも濃度が
高い不純物がドープしてある。LDO構造のドレイン・
オフセット領域34を形成するためのイオン注入条件と
しては、例えばBF2 を用い、1×1013cm-2〜1×
1014cm-2のドーズ量の条件が採用され得る。このL
DO構造を採用することにより、ドレイン・オフセット
領域34の抵抗が低下し、オフセット長のばらつきを防
止することができ、スタンバイ電流の低下に寄与する。
ドレイン側部に位置する層間絶縁層20の表面に、溝部
24が形成してあり、この溝部内に、ゲート絶縁層26
と半導体層28が入り込むようになっている。そして、
この溝部24内に入り込んだ半導体層28の部分に、ド
レイン・オフセット領域34が形成してある。ドレイン
・オフセット領域34は、一般には、後述するように、
ソース領域30およびドレイン領域36を構成する不純
物拡散層をイオン注入法で形成する際に、チャネル領域
32と共に、レジスト膜などでマスクされる。したがっ
て、通常のドレイン・オフセット領域34の不純物濃度
は、チャネル領域32の不純物濃度と同じになる。とこ
ろが、この実施例では、いわゆるLDO構造を採用し、
ドレイン・オフセット領域34には、ドレイン領域36
およびソース領域30を構成する不純物拡散層の不純物
濃度よりも濃度が低く、チャネル領域32よりも濃度が
高い不純物がドープしてある。LDO構造のドレイン・
オフセット領域34を形成するためのイオン注入条件と
しては、例えばBF2 を用い、1×1013cm-2〜1×
1014cm-2のドーズ量の条件が採用され得る。このL
DO構造を採用することにより、ドレイン・オフセット
領域34の抵抗が低下し、オフセット長のばらつきを防
止することができ、スタンバイ電流の低下に寄与する。
【0013】本実施例では、層間絶縁層に形成してある
溝部24内に、半導体層28が入り込み、この溝部24
内に入り込んだ部分に、ドレイン・オフセット領域34
が形成してあるので、溝部24の深さや大きさに依存し
て、ドレイン・オフセット領域34のオフセット長を制
御することができる。しかも、オフセット領域34が、
溝部24に沿って三次元的に形成されることになるの
で、十分なオフセット長を確保しつつ、オフセット領域
に必要な二次元的(平面的)面積を少なくすることがで
きる。
溝部24内に、半導体層28が入り込み、この溝部24
内に入り込んだ部分に、ドレイン・オフセット領域34
が形成してあるので、溝部24の深さや大きさに依存し
て、ドレイン・オフセット領域34のオフセット長を制
御することができる。しかも、オフセット領域34が、
溝部24に沿って三次元的に形成されることになるの
で、十分なオフセット長を確保しつつ、オフセット領域
に必要な二次元的(平面的)面積を少なくすることがで
きる。
【0014】このようなTFTを製造する場合の製造過
程の一例を次に示す。図2(A)に示すように、層間絶
縁層20の表面に、CVD法などでゲート電極層22と
なるポリシリコン層を成膜し、そのポリシリコン層の表
面に第1レジスト膜38を成膜し、レジスト膜38およ
びポリシリコン層を所定のパターンにエッチングするこ
とにより、第1レジスト膜が積層してあるゲート絶縁層
22を形成する。次に、同図(B)に示すように、第1
レジスト膜38の上に、第2レジスト膜40を積層さ
せ、ゲート電極層22のドレイン側部に位置する第2レ
ジスト膜40に、溝部42を形成するための開口部42
を形成する。次に、第2レジスト膜40の上から、Si
O2 −RIEを行い、十分なオフセット長を有するドレ
イン・オフセット領域が形成される半導体層を埋め込む
ための溝部24を、ゲート電極層22のドレイン側部に
位置する層間絶縁層20の表面に形成する。溝部24の
深さや大きさは、そこに埋め込まれる半導体層に形成さ
れるドレイン・オフセット領域のオフセット長が、所定
の値になるように設計される。オフセット長は、特に限
定されないが、例えば0.1〜0.7μmの範囲内にあ
る。特にLDO構造を採用する場合には、オフセット領
域の不純物濃度が高く抵抗が低いことから、オフセット
長は長く設定される傾向にある。
程の一例を次に示す。図2(A)に示すように、層間絶
縁層20の表面に、CVD法などでゲート電極層22と
なるポリシリコン層を成膜し、そのポリシリコン層の表
面に第1レジスト膜38を成膜し、レジスト膜38およ
びポリシリコン層を所定のパターンにエッチングするこ
とにより、第1レジスト膜が積層してあるゲート絶縁層
22を形成する。次に、同図(B)に示すように、第1
レジスト膜38の上に、第2レジスト膜40を積層さ
せ、ゲート電極層22のドレイン側部に位置する第2レ
ジスト膜40に、溝部42を形成するための開口部42
を形成する。次に、第2レジスト膜40の上から、Si
O2 −RIEを行い、十分なオフセット長を有するドレ
イン・オフセット領域が形成される半導体層を埋め込む
ための溝部24を、ゲート電極層22のドレイン側部に
位置する層間絶縁層20の表面に形成する。溝部24の
深さや大きさは、そこに埋め込まれる半導体層に形成さ
れるドレイン・オフセット領域のオフセット長が、所定
の値になるように設計される。オフセット長は、特に限
定されないが、例えば0.1〜0.7μmの範囲内にあ
る。特にLDO構造を採用する場合には、オフセット領
域の不純物濃度が高く抵抗が低いことから、オフセット
長は長く設定される傾向にある。
【0015】次に、同図(C)に示すように、第1、第
2レジスト膜38,40を取り除く。なお、二層のレジ
スト膜38,40を用いることなく、一つのレジスト膜
40を用いて溝部24を層間絶縁層20の表面に形成す
るようにしても良い。図示する実施例で、二層のレジス
ト膜を用いたのは、サブ・ミクロン寸法の小さなデザイ
ンルールの場合には、第2レジスト膜40に形成される
開口部42が、マスクズレなどが原因でゲート電極層の
上部に形成されてゲート電極層を誤エッチングすること
を防止するためである。
2レジスト膜38,40を取り除く。なお、二層のレジ
スト膜38,40を用いることなく、一つのレジスト膜
40を用いて溝部24を層間絶縁層20の表面に形成す
るようにしても良い。図示する実施例で、二層のレジス
ト膜を用いたのは、サブ・ミクロン寸法の小さなデザイ
ンルールの場合には、第2レジスト膜40に形成される
開口部42が、マスクズレなどが原因でゲート電極層の
上部に形成されてゲート電極層を誤エッチングすること
を防止するためである。
【0016】次に、同図(D)に示すように、ゲート電
極層22の上を含む層間絶縁層20の表面全体に、ゲー
ト絶縁層26をCVD法などで成膜する。ゲート絶縁層
26の上には、半導体層28となるポリシリコン層をC
VD法などで成膜し、ゲート電極層22の上部を横切る
ような所定のパターンにエッチング加工する。そして、
半導体層28の上に、半導体層28のチャネル領域32
およびドレイン・オフセット領域34に相当する部分を
覆うような所定のパターンで、第3レジスト膜44を成
膜し、そのレジスト膜44に覆われていない半導体層2
8に対し、イオン注入を行い、ソース領域30およびド
レイン領域36を構成する不純物拡散層を形成する。イ
オン注入の条件は、特に限定されないが、前述したよう
に、例えばBF2 を用い、1〜5×1014cm-2のドー
ズ量の条件が採用され得る。
極層22の上を含む層間絶縁層20の表面全体に、ゲー
ト絶縁層26をCVD法などで成膜する。ゲート絶縁層
26の上には、半導体層28となるポリシリコン層をC
VD法などで成膜し、ゲート電極層22の上部を横切る
ような所定のパターンにエッチング加工する。そして、
半導体層28の上に、半導体層28のチャネル領域32
およびドレイン・オフセット領域34に相当する部分を
覆うような所定のパターンで、第3レジスト膜44を成
膜し、そのレジスト膜44に覆われていない半導体層2
8に対し、イオン注入を行い、ソース領域30およびド
レイン領域36を構成する不純物拡散層を形成する。イ
オン注入の条件は、特に限定されないが、前述したよう
に、例えばBF2 を用い、1〜5×1014cm-2のドー
ズ量の条件が採用され得る。
【0017】次に、同図(E)に示すように、第3レジ
スト膜44を除去し、第4レジスト膜46を半導体層2
8の表面に成膜し、この第4レジスト膜46に、ドレイ
ン・オフセット領域34に対して不純物の導入を行うた
めの開口部48を形成し、ここから、半導体層28のド
レイン・オフセット領域34に対してイオン注入を行
い、LDO構造を得る。
スト膜44を除去し、第4レジスト膜46を半導体層2
8の表面に成膜し、この第4レジスト膜46に、ドレイ
ン・オフセット領域34に対して不純物の導入を行うた
めの開口部48を形成し、ここから、半導体層28のド
レイン・オフセット領域34に対してイオン注入を行
い、LDO構造を得る。
【0018】なお、図2に示す例は、本発明のTFTの
製造方法の一例であり、種々に改変することができる。
例えば、図3に示すように、第1レジスト膜38の成膜
後に形成される第2レジスト膜の開口部42aを、第1
レジスト膜38の表面が露出するように形成し、この開
口部を通してRIEを行うことにより、層間絶縁層20
の表面に、溝部24を形成することもできる。この実施
例の場合には、溝部24を、ゲート電極層22に対して
より近づけることが可能になり、より一層の高集積化が
可能になる。
製造方法の一例であり、種々に改変することができる。
例えば、図3に示すように、第1レジスト膜38の成膜
後に形成される第2レジスト膜の開口部42aを、第1
レジスト膜38の表面が露出するように形成し、この開
口部を通してRIEを行うことにより、層間絶縁層20
の表面に、溝部24を形成することもできる。この実施
例の場合には、溝部24を、ゲート電極層22に対して
より近づけることが可能になり、より一層の高集積化が
可能になる。
【0019】また、上述した実施例では、ボトムゲート
構造のTFTに対して本発明を適用したが、図4に示す
ように、トップゲート構造のTFTに対して本発明を適
用することも可能である。この実施例では、層間絶縁層
20の表面に、所定のパターンで溝部24が形成してあ
り、この溝部24内に半導体層28aが入り込むように
成膜してあり、この半導体層28a上に、ゲート絶縁層
26およびゲート電極層22aが成膜してある。半導体
層28aには、ソース領域30a、チャネル領域32
a、ドレイン・オフセット領域34aおよびドレイン領
域36aが形成してある。ドレイン・オフセット領域3
4aは、溝部24に入り込んでいる半導体層28a部分
に形成される。この例では、ドレイン・オフセット領域
34aは、チャネル領域32aと同一の不純物濃度にな
っている。
構造のTFTに対して本発明を適用したが、図4に示す
ように、トップゲート構造のTFTに対して本発明を適
用することも可能である。この実施例では、層間絶縁層
20の表面に、所定のパターンで溝部24が形成してあ
り、この溝部24内に半導体層28aが入り込むように
成膜してあり、この半導体層28a上に、ゲート絶縁層
26およびゲート電極層22aが成膜してある。半導体
層28aには、ソース領域30a、チャネル領域32
a、ドレイン・オフセット領域34aおよびドレイン領
域36aが形成してある。ドレイン・オフセット領域3
4aは、溝部24に入り込んでいる半導体層28a部分
に形成される。この例では、ドレイン・オフセット領域
34aは、チャネル領域32aと同一の不純物濃度にな
っている。
【0020】上述した実施例では、半導体層のドレイン
側にオフセット領域を形成したが、本発明では、ソース
側にオフセット領域を設けることもできる。
側にオフセット領域を形成したが、本発明では、ソース
側にオフセット領域を設けることもできる。
【0021】次に、図5〜8に基づき、上述したような
構造のTFTをSRAMの負荷トランジスタとして用い
る場合の実施例について説明する。図5,6に示すよう
に、TFTをSRAMの負荷トランジスタとして用いる
場合には、一方のゲート電極層22bに対する負荷トラ
ンジスタQ6 を構成する半導体層28bのドレイン領域
36bが、図6に示すように、他方のゲート電極層22
cに対して接続される構成となる。負荷トランジスタQ
5 に関しては、ゲート電極層22cに対する半導体層2
8bに形成されるドレイン領域36bが、ゲート電極層
22bに対して接続するように構成される。層間絶縁層
20の表面に形成される溝部24、半導体層28bに形
成されるソース領域30b、チャネル領域32b、ドレ
イン領域36bおよびドレイン・オフセット領域34b
は、前述した実施例と同様な手段で形成される。なお、
半導体層30bおよびゲート電極層22b,22cの形
成パターンは、図5に示す例に限定されない。
構造のTFTをSRAMの負荷トランジスタとして用い
る場合の実施例について説明する。図5,6に示すよう
に、TFTをSRAMの負荷トランジスタとして用いる
場合には、一方のゲート電極層22bに対する負荷トラ
ンジスタQ6 を構成する半導体層28bのドレイン領域
36bが、図6に示すように、他方のゲート電極層22
cに対して接続される構成となる。負荷トランジスタQ
5 に関しては、ゲート電極層22cに対する半導体層2
8bに形成されるドレイン領域36bが、ゲート電極層
22bに対して接続するように構成される。層間絶縁層
20の表面に形成される溝部24、半導体層28bに形
成されるソース領域30b、チャネル領域32b、ドレ
イン領域36bおよびドレイン・オフセット領域34b
は、前述した実施例と同様な手段で形成される。なお、
半導体層30bおよびゲート電極層22b,22cの形
成パターンは、図5に示す例に限定されない。
【0022】層間絶縁層20の下層側には、例えば図7
に示すようなパターンで、メモリセルのフリップフロッ
プ回路を構成する駆動用トランジスタQ1 ,Q2 と、メ
モリセルの選択を行う選択用トランジスタQ3 ,Q4 と
が、半導体基板50の表層に形成してある。すなわち、
半導体基板50の表面には、素子分離を行うために、選
択酸化領域(LOCOS)が形成してあると共に、ゲー
ト絶縁層が形成してあり、そのゲート絶縁層およびLO
COSの上に、トランジスタQ1 〜Q4 を構成するゲー
ト電極層G01,G02,G34が所定のパターンで成膜して
ある。ゲート電極層G34は、トランジスタQ3 およびト
ランジスタQ4 に対して共通のゲート電極となる。これ
らゲート電極層は、例えばCVD法で成膜されたポリシ
リコン膜、あるいはポリシリコンとシリサイドとの積層
膜であるポリサイド膜などで構成される。半導体基板5
0の表面には、ゲート電極層G01,G02,G34に対して
自己整合的に、イオン注入法などで、ソース・ドレイン
領域となる不純物拡散層SD1 〜SD7 を形成してあ
る。不純物拡散層SD1 〜SD7 にイオン注入される不
純物としては、特に限定されないが、トランジスタQ1
〜Q4 をN型MOSトランジスタで構成する場合には、
リン(P)などが用いられる。なお、本発明では、この
ような駆動用トランジスタQ1 ,Q2 および選択用トラ
ンジスタQ3 ,Q4 の形成パターンないし形成方法など
は、特に限定されず、種々に改変することができる。
に示すようなパターンで、メモリセルのフリップフロッ
プ回路を構成する駆動用トランジスタQ1 ,Q2 と、メ
モリセルの選択を行う選択用トランジスタQ3 ,Q4 と
が、半導体基板50の表層に形成してある。すなわち、
半導体基板50の表面には、素子分離を行うために、選
択酸化領域(LOCOS)が形成してあると共に、ゲー
ト絶縁層が形成してあり、そのゲート絶縁層およびLO
COSの上に、トランジスタQ1 〜Q4 を構成するゲー
ト電極層G01,G02,G34が所定のパターンで成膜して
ある。ゲート電極層G34は、トランジスタQ3 およびト
ランジスタQ4 に対して共通のゲート電極となる。これ
らゲート電極層は、例えばCVD法で成膜されたポリシ
リコン膜、あるいはポリシリコンとシリサイドとの積層
膜であるポリサイド膜などで構成される。半導体基板5
0の表面には、ゲート電極層G01,G02,G34に対して
自己整合的に、イオン注入法などで、ソース・ドレイン
領域となる不純物拡散層SD1 〜SD7 を形成してあ
る。不純物拡散層SD1 〜SD7 にイオン注入される不
純物としては、特に限定されないが、トランジスタQ1
〜Q4 をN型MOSトランジスタで構成する場合には、
リン(P)などが用いられる。なお、本発明では、この
ような駆動用トランジスタQ1 ,Q2 および選択用トラ
ンジスタQ3 ,Q4 の形成パターンないし形成方法など
は、特に限定されず、種々に改変することができる。
【0023】負荷トランジスタとしてTFTを用いたS
RAMのメモリセルは、図8に示す回路図で示され、フ
リップフロップ回路を構成する一対の駆動用トランジス
タQ1 ,Q2 と、メモリセルの選択用の選択用トランジ
スタQ3 ,Q4 と、負荷トランジスタQ5 ,Q6 とを有
する。選択用トランジスタQ3 ,Q4 は、ワード線Wに
生じるゲート電圧に応じて、トランジスタをオン状態と
し、駆動用トランジスタQ1 ,Q2 で構成されるフリッ
プフロップ回路に記憶してある情報をビット線bおよび
反転ビット線b’に送信するようになっている。そし
て、駆動用トランジスタQ1 ,Q2 と選択用トランジス
タQ3 ,Q4 とが、図7に示すように、半導体基板の表
層に形成され、負荷トランジスタQ5 ,Q6 が、図5,
6に示すように、半導体基板の表面に成膜してある層間
絶縁層20の表面に形成される。
RAMのメモリセルは、図8に示す回路図で示され、フ
リップフロップ回路を構成する一対の駆動用トランジス
タQ1 ,Q2 と、メモリセルの選択用の選択用トランジ
スタQ3 ,Q4 と、負荷トランジスタQ5 ,Q6 とを有
する。選択用トランジスタQ3 ,Q4 は、ワード線Wに
生じるゲート電圧に応じて、トランジスタをオン状態と
し、駆動用トランジスタQ1 ,Q2 で構成されるフリッ
プフロップ回路に記憶してある情報をビット線bおよび
反転ビット線b’に送信するようになっている。そし
て、駆動用トランジスタQ1 ,Q2 と選択用トランジス
タQ3 ,Q4 とが、図7に示すように、半導体基板の表
層に形成され、負荷トランジスタQ5 ,Q6 が、図5,
6に示すように、半導体基板の表面に成膜してある層間
絶縁層20の表面に形成される。
【0024】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。
れるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変するこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ドレイン・オフセットあるいはソース・オフセット
などのオフセット構造を採用しているので、トランジス
タ・オフ時のリーク電流を有効に防止できる。特に本発
明では、絶縁層に形成してある溝部内に、半導体層が入
り込み、この溝部内に入り込んだ部分に、オフセット領
域が形成してあるので、溝部の深さや大きさに依存し
て、オフセット領域のオフセット長を制御することがで
きる。しかも、オフセット領域が、溝部に沿って三次元
的に形成されることになるので、十分なオフセット長を
確保しつつ、オフセット領域に必要な二次元的(平面
的)面積を少なくすることができる。したがって、本発
明によれば、TFTの高集積化が可能になり、このTF
TをメモリIC、特にSRAMの負荷トランジスタとし
て用いれば、チップ面積を小さくすることが可能にな
り、製造コスト上有利である。
ば、ドレイン・オフセットあるいはソース・オフセット
などのオフセット構造を採用しているので、トランジス
タ・オフ時のリーク電流を有効に防止できる。特に本発
明では、絶縁層に形成してある溝部内に、半導体層が入
り込み、この溝部内に入り込んだ部分に、オフセット領
域が形成してあるので、溝部の深さや大きさに依存し
て、オフセット領域のオフセット長を制御することがで
きる。しかも、オフセット領域が、溝部に沿って三次元
的に形成されることになるので、十分なオフセット長を
確保しつつ、オフセット領域に必要な二次元的(平面
的)面積を少なくすることができる。したがって、本発
明によれば、TFTの高集積化が可能になり、このTF
TをメモリIC、特にSRAMの負荷トランジスタとし
て用いれば、チップ面積を小さくすることが可能にな
り、製造コスト上有利である。
【0026】また、オフセット領域に対し、ドレイン領
域あるいはソース領域を構成する不純物拡散層の不純物
濃度よりも濃度が低く、チャネル領域よりも濃度が高い
不純物をドープさせた場合には、いわゆるLDO(Ligh
tly Doped Offset)構造となり、オフセット領域の抵
抗が低下し、オフセット長のばらつきを防止することが
でき、スタンバイ電流の低下に寄与する。このLDO構
造を採用したTFTをSRAMの負荷トランジスタとし
て用いた場合には、メモリのソフトエラー耐性を向上さ
せることができる。
域あるいはソース領域を構成する不純物拡散層の不純物
濃度よりも濃度が低く、チャネル領域よりも濃度が高い
不純物をドープさせた場合には、いわゆるLDO(Ligh
tly Doped Offset)構造となり、オフセット領域の抵
抗が低下し、オフセット長のばらつきを防止することが
でき、スタンバイ電流の低下に寄与する。このLDO構
造を採用したTFTをSRAMの負荷トランジスタとし
て用いた場合には、メモリのソフトエラー耐性を向上さ
せることができる。
【図1】本発明の一実施例に係るTFTの要部概略断面
図である。
図である。
【図2】同実施例のTFTの製造過程を示す要部概略断
面図である。
面図である。
【図3】本発明の他の実施例に係るTFTの製造過程の
一部を示す要部概略断面図である。
一部を示す要部概略断面図である。
【図4】本発明の他の実施例に係るTFTの要部概略断
面図である。
面図である。
【図5】本発明に係るTFTをSRAMの負荷トランジ
スタとして用いた場合の一例を示す負荷トランジスタの
平面図である。
スタとして用いた場合の一例を示す負荷トランジスタの
平面図である。
【図6】図5に示すVI-VI 線に沿う要部断面図である。
【図7】SRAMの駆動用トランジスタおよび選択用ト
ランジスタの一例を示す平面図である。
ランジスタの一例を示す平面図である。
【図8】SRAMの回路構成を示す回路図である。
【図9】従来のTFTの要部概略断面図である。
【符号の説明】 20…層間絶縁層 22…ゲート電極層 24…溝部 26…ゲート絶縁層 28,28a,28b…半導体層 30,30a,30b…ソース領域 32,32a,32b…チャネル領域 34,34a,34b…ドレイン・オフセット領域 36,36a,36b…ドレイン領域 Q1 ,Q2 …駆動用トランジスタ Q3 ,Q4 …選択用トランジスタ Q5 ,Q6 …負荷トランジスタ(TFT)
Claims (5)
- 【請求項1】ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、半導体
層とを有し、前記半導体層には、ソース領域、チャネル
領域およびドレイン領域が形成してある薄膜トランジス
タが絶縁層上に形成してある半導体装置において、前記 ゲート電極層の前記ドレイン側あるいは前記ソース
側の側部に位置する前記絶縁層の表面に溝部が設けてあ
り、前記溝部内に、前記チャネル領域と前記ドレイン領
域あるいは前記ソース領域との間に位置するオフセット
領域が形成してある前記半導体層が入り込んでいること
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記半導体層に形成してある前記オフセッ
ト領域には、前記ドレイン領域あるいは前記ソース領域
を構成する不純物拡散層の不純物濃度よりも濃度が低
く、前記チャネル領域よりも濃度が高い不純物がドープ
してある請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】ゲート電極層と、ゲート絶縁層と、半導体
層とを有し、前記半導体層には、ソース領域、チャネル
領域およびドレイン領域が形成してある薄膜トランジス
タが絶縁層上に形成してある半導体装置の製造方法にお
いて、 前記ゲート電極層の前記ドレイン側あるいは前記ソース
側の側部に位置する前記 絶縁層の表面に溝部を形成し、前記 溝部に入り込むように前記半導体層を形成し、前記 半導体層に対して前記ソース領域および前記ドレイ
ン領域が形成されるような所定のパターンでイオン注入
を行うことにより、前記溝部に入り込んだ前記半導体層
にオフセット領域を形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項4】 前記半導体層に形成してある前記オフセッ
ト領域には、前記ドレイン領域あるいは前記ソース領域
を構成する不純物拡散層の不純物濃度より濃度が低く、
前記 チャネル領域よりも濃度が高い不純物をドープする
請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】半導体基板の表層には、メモリセルのフリ
ップフロップ回路を構成する駆動用トランジスタと、メ
モリセルの選択を行う選択用トランジスタとが形成して
あり、前記半導体基板の表面には、層間絶縁層を介して
メモリセルの負荷トランジスタを薄膜トランジスタで形
成してある薄膜トランジスタ負荷型スタテックラムにお
いて、前記 薄膜トランジスタを構成するゲート電極層のドレイ
ン側あるいはソース側の側部に位置する前記層間絶縁層
の表面に溝部が設けてあり、前記溝部内に、前記薄膜ト
ランジスタのオフセット領域が形成してある半導体層が
入り込んでいることを特徴とする薄膜トランジスタ負荷
型スタテックラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04073396A JP3132126B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04073396A JP3132126B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05235033A JPH05235033A (ja) | 1993-09-10 |
JP3132126B2 true JP3132126B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=13517002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04073396A Expired - Fee Related JP3132126B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3132126B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2684975B2 (ja) * | 1993-12-03 | 1997-12-03 | 日本電気株式会社 | ボトムゲート型薄膜mosトランジスタおよびその製造方法 |
US5879408A (en) * | 1994-12-15 | 1999-03-09 | Daikin Industries Ltd. | Method of stainproofing cellulose fibers and stainproofed product |
JP2006278358A (ja) | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Seiko Epson Corp | トランジスタ、その製造方法、及び電気光学装置用基板 |
JP5676368B2 (ja) * | 2011-06-03 | 2015-02-25 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP04073396A patent/JP3132126B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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