JPH03270155A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH03270155A
JPH03270155A JP2070701A JP7070190A JPH03270155A JP H03270155 A JPH03270155 A JP H03270155A JP 2070701 A JP2070701 A JP 2070701A JP 7070190 A JP7070190 A JP 7070190A JP H03270155 A JPH03270155 A JP H03270155A
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film
insulating film
semiconductor
etching
sidewalls
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JP2070701A
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Wan Suzuki
腕 鈴木
Shunichi Yamaki
八巻 俊一
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第4図) 発明が解決しようとするi!l’B(第5図)R題を解
決するための手段 作用 実施例 ■第1の発明の実施例(第1図) ■第2の発明の実施例(第2図) ■第3の発明の実施例(第3図) 発明の効果 〔概 要〕 半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しく言えば
、理め込まれた半導体膜により半導体基板の表面をシー
ルドして反転層の形成を防止するフィールドシールド構
造の素子分離領域を有する半導体装置及びその製造方法
に関し、 ゲート電極などを形成する際、素子分離領域の絶縁膜の
側壁に導電材料が残存しないようにすることができる半
導体装置及びその製造方法を提供することを目的とし、 半導体基板表面にパターニング形成される第1の絶縁膜
と、該第1の絶縁膜表面に階段状にパタニング形成され
、該半導体基板と等電位に接続され、該半導体基板表面
の導電型の反転を防止する半導体膜と、該半導体膜表面
にパーニング形成される第2の絶縁膜と、該半導体膜、
及び該第2の絶縁膜の側面を覆うように形成される、絶
縁物からなるサイドウオールと、該第1の絶縁膜の側面
を覆うように形成される、絶縁物からなるサイドウオー
ルとを有することを含み構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳
しく言えば、理め込まれた半導体膜により半導体基板の
表面をシールドして反転層の形成を防止するシールドフ
ィールド構造の素子分離領域を有する半導体装置及びそ
の製造方法に関する。
〔従来の技術) 半導体装置の素子分離領域を形成する通常の方法として
i!tR酸化法を用いる方法があるが、Si。
N4膜の応力に起因してSi基板に結晶歪みが生じるた
め、作成された半導体装置の特性や信頼度が悪化する。
また、この歪みに起因してバーズビークが必然的に形成
されるため、パターンの微細化にとって不都合である。
このため、近年選択酸化法を用いない素子分離領域の形
成方法が用いられるようになっている。
特に、素子分離領域下のSi基板表面の反転層の形成を
防止するため、シールド用の半導体膜が理め込まれたシ
ールドフィールド構造の素子分離領域を形成する場合が
多くなっている。
第4図(a)〜(h’)は、このような従来例のフィー
ルドシールド構造の素子分離領域の形成方法をMIS)
ランジスタ(Metal−1nsulator−5膜m
1conductor )を作成するのに適用した場合
について説明する断面図である。
まず、同図(a)に示すように、Si%板1主1主1上
1O2i3成した後、Si基基板上同じ導電型の不純物
イオンを注入する。
次に、同図(b)に示すように、SIO,膜3上にポリ
シリコン膜4/SiO□膜5を111i次形成する。な
お、ポリシリコン膜4は後にフィールドシールド電極と
なる。
次いで、同図(C)に示すように、素子領域(B)を形
成すべき領域のSiO□膜5/ポリシリコン膜4 / 
5i(hll 3をパターニング精度がよい異方性エツ
チング法により除去して開口部3bを形成する。
次に、同図(d)に示すように、異方性エツチング法に
より開口部3bの側壁にsho、膜からなるサイドウオ
ール6を形成し、側壁に表出しているポリシリコン膜4
a−t−絶縁する。これにより、素子分離領域(A)が
形成される。
次に、ゲート酸化膜となるSiO□欣7を形成する(同
図(e ) ) 、次いで、ポリシリコン膜8を形成し
た(同図(f))後、異方性エツチング法によりポリシ
リコンM8をエツチング・除去してゲート電極8aを形
成する(同図(g))。
その後、同図(h)に示すように、通常の工程を経てM
is)ランジスタが完成する。なお、図中符号7aはゲ
ート酸化膜、8aはゲート酸化膜7a上のゲート電極、
9はゲート電極8aを不図示のS/D電極から絶縁する
ための絶縁膜、IOa〜10dはソース/ドレイン(S
/D)81域である。
このようなフィールドシールド構造を有するMISトラ
ンジスタにおいては、素子分N ?ift域(A)の絶
縁膜に理め込まれたフィールドシールド電俺としてのポ
リシリコンM4aをSi基板1と電気的に接続してSi
基板基板上等電位することにより、素子分離領域(A)
のSi基板1表面の反転を防止することができる。
〔発明が解決しようとするi!l!s:+ところで、上
記の従来例の製造方法によれば、閉口部3b側壁が異方
性エツチングのためほぼ垂直に形成され、かつ段差が大
きいので、第4図(f)に示すように、ポリシリコン膜
8を形成すると側壁の段差部分のポリシリコン膜8の段
差方向の膜厚が厚くなる。このため、続いてポリシリコ
ン膜8を異方性エツチングすると、第5図(a>、  
(b)に示すように、開口部3bの側壁に沿ってポリシ
リコン膜8bが残存し、第5図(a)の上面図に示すD
I、D2部においてゲート電極8aと接続する場合があ
る。従って、tl!II壁に残存するポリシリコンrF
J8bを介してS/D電極とゲート電極8aとが電気的
に接続してしまい、このため、MISトランジスタが動
作しなくなるという問題がある。
そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、ゲート電極などを形成する際、素子
分離領域の絶縁膜の側壁に導電材料が残存しないように
することができる半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段] 上記課題は、第1に、第1図に示すように、半導体基板
11表面にパターニング形成される第1の絶縁M12a
と、該第1の絶a膜12a)表面に階段状にパターニン
グ形成され、該半導体基板11と等電位に接続され、該
半導体基板11表面の導電型の反転を防止する半導体膜
13bと、該半導体膜13b表面にパーニング形成され
る第2の絶縁膜J、lbと、該半導体膜13 b 、及
び該第2の絶縁膜I4bの?!!I+而を覆うように形
成される、絶縁物からなるサイドウオール15aと、該
第1の絶縁112 aの側面を覆うように形成される、
絶縁物からなるサイ1ウオール15bとををすることを
特徴とする半導体装置によって達成され、 第2に、第2図に示すように、第1の発明に記載の第1
の絶縁膜12aに接する半導体?5Si1表面に不純物
領域20aが形成されていることを特徴とする半導体装
置によって達成され、 第3に、第3図に示すように、半導体基板lI上に第1
の絶縁膜12.半導体11F13、第2の絶縁+121
4及びブロック膜21をl+lfi次形威する形成と、
前記ブロック膜21に開口部23を形成する工程と、前
記ブロック膜21をマスクとして前記半導体基板11に
導電型不純物を選択的に導入する工程と、前記開口部2
3に耐エツチング性If!J24aを選択的に理め込む
工程と、前記耐エツチング性膜24aをマスクとしてブ
ロック膜21を除去する工程と、前記耐エツチング性f
fg24aをマスクとして第2の絶縁膜14をエツチン
グし、該耐エツチング性膜24aの内側に第2の1!!
縁膜14bを残存する工程と、前記耐エツチング性1t
924aをマスクとして半導体膜13をエツチングし、
該耐エツチング性膜24aの内側に半導体!1W13b
を残存する工程と、前記耐エツチング性71024aを
マスクとして第1の絶縁膜12を異方性エツチングし、
該耐エツチング性膜24aと同じ幅の第1の絶縁膜12
aを残存する工程と、前記耐エツチング性膜24aを除
去した後、全面に第3の絶縁膜15を形成する工程と、
前記第3の絶縁膜15を異方性エツチングして、前記残
存する第1の絶縁膜12a、半導体膜13b及び第2の
絶縁膜14bの側壁を該第3の絶縁膜からなるサイドウ
オール15a、15bで被覆する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法によって達成される。
〔作 用〕
第1の発明の半導体装置においては、半導体基板ll上
の第1の絶縁膜12aと、この上に形成された半導体膜
+3b及び第2の絶縁膜14bとからなる側壁が階段状
に形成されているので、この側壁を被覆するサイドウオ
ール15a、15bも側壁の形状に従って階段形状に形
成することができる。従って、一つの段差は従来と比較
して小さくなる。
このため、例えば、ゲート電極17aを形成するための
導電膜で側壁が被覆された場合でも、従来と異なり側壁
の各段差部分の導電膜の段差方向の膜厚はあまり厚くな
らない。従って、異方性エツチングした場合でも導電膜
を比較的均一に除去できる。これにより側壁に導電膜が
557Fするのを防止することができる。
また、第2の発明の半導体装置によれば、第1の発明の
場合と同様な作用効果を有するとともに、半導体膜13
bの下の半導体基41i、11に不純物領域20aを有
しているので、特に素子骨#l領域をこのように構成し
、不純物領域20aを半導体基板IIと同じ導電型の高
濃度領域とすることにより、半導体膜13bの反転防止
効果との相乗効果を期待でき、半導体基板11表面の反
転層の形成を防止するのにより一層有効となる。
更に、第3の発明の半導体装置の製造方法によれば、ブ
ロック膜21aの開口部23を介して半導体基板11に
不純物を導入し、またこの開口部23内に選択的に形成
された耐エツチング性Wi24aをマスクとして下地の
絶縁膜などを工、7チングしているので、不純物領域2
0aと第1の絶縁膜12aなどとが自己整合的に位置合
わセされて形成される。従って、微細化が容易である。
また、第1の絶縁膜12a上の半導体膜13b及び第2
の絶縁膜14bの幅を耐エツチング性膜24aの幅より
も小さく形成し、第1の絶縁膜12aの幅を耐エツチン
グ性膜24aの幅と等しくなるように形成しているので
、第1の絶8B:WJ12a、半導体膜13b及び第2
の絶縁膜14bの側壁の形状は複数の階段状になる。従
って、異方性エツチングによりこの側壁に形成したサイ
ドウオール15a、15bも側壁の形状に従って階段形
状となる。このため、つの段差は従来と比較して小さく
なるので、例えば、ゲート電極17aを形成するための
導電膜で側壁が被覆された場合、側壁の各段差部分の導
電膜の段差方向の膜厚はあまり厚くならない。従っ°C
1女方性エツチングした場合でも側壁の段差部分の導電
膜を比較的均一に除去できる。これにより導電膜が側を
に残存するのを防止することができる。
〔実施例] 以下、本発明の実施例について図を参照しながら具体的
に説明する。
■第1の発明の実施例 単1図は、第1の発明の実施例のフィールドシールド構
造の素子分前領域ををするMllランジスタの断面図で
ある。
同図において、11はSi基板(半導体基板)、12a
はSi基板11上の膜厚約500人1幅約1.2μmの
5iOzllW、13bはSing膜12膜り2a上約
1000人幅約0.8μmのポリシリコン膜、14bは
ポリシリコン膜13b上の欣厚約1000人1幅約0.
8μmのSi02膜、15aは5ioZsti b /
ポリシリコン1FJ13bの側壁を被覆するサイドウオ
ール、15bはSiO□膜12aの側壁を被覆するサイ
ドウオールである。同図のように、SiO□膜IAb/
ポリシリコンI!月3bと5i021i12aとで槽底
する階段状の側壁の形状に従ってサイドウオール15a
、15bも2段の階段状になっている。そして、これら
が帯状の素子分離SIT域(E)を構威し、この素子骨
M領域(E)は素子領域(F)の周辺を取り囲んでいる
また、16aは素子領域(F)のゲート酸化膜、17a
はゲート酸化膜16a上のゲート電極、19はゲート電
極17aを絶縁するためのSIO□膜、18a18bは
ゲート電極17a両側のSi基板11に形成されたソー
ス・ドレイン(S/D)tJI域である。なお、!8c
、18dは素子骨M領域(E)を介して隣接スるMIS
トランジスタのS / D Off域である。
このようなMISLランジスタによれば、素子針jif
f領域のポリシリコンIPJ13 bを31基板11と
接続して同電位となるようにすることにより、素子分離
領域の81基板11表面にn型の反転層が形成されるの
を防止し、隣接するS / D 871域18aと18
(S/D領域18bと18dが反転層により電気的にシ
ョートするのを防止することができる。
以上のように、第1の発明の実施例の素子分離領域(F
、 )を打するMISトランジスタによれば、Si基板
11上の帯状の素子分離領域(E)のSiO□HM12
a/ポリシリコンJPJ13 b / 5i(hllf
f14 bとからなる側壁が階段状に形成されているの
で、この側壁を被覆するサイドウオール15a、15b
も側壁の形状番こ従って階段状に形成され、このため、
一つの段差は従来と比較して小さくなる。
従って、ゲート電極17aを形成する際、ポリシリコン
膜で側壁が被覆された場合でも、従来と異なり側壁の各
段差部分のポリシリコン膜の段差方向の膜厚はあまり厚
くならない。このため、異方性エツチングした場合でも
側壁の段差部分のポリシリコン膜を比較的均一に除去で
きる。これによりポリシリコン膜が側壁に残存するのを
防止することができる。
■第2の発明の実施例 第2図は、第2の発明の実施例のフィールドシールド構
造の素子分離領域を有するMISトランジスタについて
説明する断面図である。同図において、第1図と同一の
符号で示すものは第1図で示すものと同一のものを示す
第2の発明の実施例において、第1の発明の実施例と異
なるところは、素子分剤領域(E)のSl基板11にp
°型の分前拡散領域20aが形成されていることである
以上のように、第2の発明の実施例によれば、第1の発
明の実施例と同様な作用効果を有するとともに、ポリシ
リコンIfff13bの下の51M4a11に分離拡散
領域20aを有しているので、フィールドシールド電極
としてのポリシリコン膜13bの反転防止効果との相乗
効果を期待でき、Si基板11表面の反転層の形成を防
止するのにより一層有効となる。
■第3の発明の実施例 第3図は、単3の発明の実施例のフィールドシールド構
造の素子分離領域の作成方法を用いてMISトランジス
タを作成する場合について説明する断面図である。これ
は第2の発明の実施例の素子分剤領域を形成する方法に
関するものである。
まず、同図(a)に示すように、p型のS1基板(半導
体基1反)111に熱酸化状により温度900°Cの条
件で膜厚約500人のSiO□膜(第1の絶縁膜)12
を形成する。続いて、CV D (Chemicalν
apor Deposition )法によりこの5i
OJ2 + 2Fに11211/約1000入のポリシ
リコンIIす(半導体Ilう%)  13 膜厚約50
0ÅのSin、膜(第2の絶縁11央)14及び欣J’
7−約1500Åの5i3Na膜(ブロック膜)21を
1順次形威する。
次に、同図(b)に示すように、露光法によりレジスト
パターン22を形!戊した1&、このレジストパターン
22をマスクにして素子分離領域(E)を形成すべき領
域の5iJn膜21をエツチング除去し、開口部23を
形成する。
続いて、同図(c)に示すように、開口部23を介して
ρ型の不純物のボロンをSi基板11にイオン注入し、
イオン注入eMM20を形成する。
次いで、同図(d)に示すように、レジストパターン2
2を除去した後、新たにレジスト酸24を形成する。
続いて、同図(e)に示すように、0□ガスを用いたド
ライエツチング法によりこのレジスト膜24をエッチバ
ックして開口部23内にレジスト膜(耐エツチング性1
g)24aを残存させる。
次に、レジストW1.24aをマスクとしてSi、Ns
膜21aをエツチング・除去した(同図(f ) ) 
1k、更にCFaガスを用いた異方性エツチング法によ
りレジスト1124aをマスクとしてSiO□膜14を
エツチング・除去する(同図(g))。
次いで、同図(h)に示すように、HFの水溶液を用い
たウェットエツチング法によりS i Oz M 14
aを等方向にエツチング・除去する。これにより、レジ
ストWi24aと同じ幅に形成されているSiO□膜1
4aの幅はレジスト812イaの幅よりも小さくなる。
次に、同図(i)に示すように、CF、102ガスを用
いた異方性エツチング法によりレジスト膜24aをマス
クとしてポリシリコン膜13をエツチング・除去する。
その結果、ポリシリコン膜13aはレジスト膜24aと
同じ幅に形成される。
次いで、同図(j)!こ示すように、)IF’/11〜
03混合液を用いたウエソトエ・ノチング法によりポリ
シリコン11QI3aを等方向にエツチング・除去する
これにより、レジスト膜24aと同じ輻に形成されてい
るポリシリコン膜13aの幅はレジスト#24aの幅よ
りも小さくなる。
次に、同図(k)に示すように、CF、ガスをガスを用
いた買方性エツチング法によりレジスト膜24aをマス
クとしてSi0□112をエツチング・除去する。これ
により、レジスLff224aと同じ幅のSiO□膜1
2aが形成される。その結果、Sing膜12a/ポリ
シリコン膜13b/S:Ox膜14bとからなる側壁は
2段の階段形状になる。
次いで、残存するレジスト124aを除去した(同図D
’)J後、5i(1,欣(第3の絶縁層)15を全面に
形成する(同図(m))。その後、Sin。
膜15を異方性エツチングすると、帯状の素子骨N j
Jlt域(E)の側壁にサイドウオール15a  15
bが形成され、素子弁Ni領域(E)が完成する(同図
(n))。このとき、サイドウオール15a  15b
は側壁の階段形状に従って2段の階段形状に形成される
ので、従来と比較して1つの段差は小さくなる。
その後、素子領域(F)にMISトランジスタを形成す
るため、続いてポリシリコン11217を前面に形成し
た(同図(0))後、同図(p)に示すように、CF、
10□ガスを用いた異方性エツチング法によりポリシリ
コン1I217をエッチング・除去し、ゲート電極17
aを形成する。このとき、側壁の1つの段差は従来と比
較して高さが低くなっているので、各段差部分のポリシ
リコン膜17の段差方向の膜厚はあまり厚くならない。
従って、異方性工・ノチングを行った場合でも、素子骨
Nl eJI域(E)の凸部の側壁にポリシリコン膜1
7が残存するのを防止することができる。
その後、通常の工程を経てMISトランジスタが完成す
る。
以上のように、第3の発明の実施例によれば、第3図(
p)に示すよう↓こ、素子分離領域の側壁にポリシリコ
ン[17が残存するのを防止することができるので、従
来のように、ゲート電極とS/D電極とが短絡し、MI
SI−ランジスタが動作しなくなることはない。
〔発明の効果〕
以上のように、第1〜第3の発明の半導体装置及びその
製造方法においては、帯状の部分の側壁の形状は複数の
階段状になるので、一つの段差は従来と比較してかなり
小さくなる。
このため、例えば、帯状の部分を素子分離領域として用
いた場合、ゲート電極を形成するための導電膜を形成す
ると、各段差部分での導電膜の段差方向の膜厚はあまり
厚くならない。従って、異方性エツチングした場合でも
、導電膜は比較的均一に除去されるので、側壁に導電膜
が残存するのを防止することができる。
これにより、第1〜第3の発明の半導体装置及びその製
造方法を例えばMIS)ランジスタに適用した場合、従
来のように素子骨N領域の側壁に残存する導1膜を介し
てS/D電極とゲート電極とがショートするのを防止す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の発明の実施例の半導体装置を説明する
断面図、 第2図は、第2の発明の実施例の半導体装置を説明する
断面図、 第3図は、第3の発明の実施例の半導体装置の製造方法
を説明する断面図、 第4図は、従来例の半導体装置の製造方法を説明する断
面図、 第5図は、従来例の問題点を説明する図である。 〔符号の説明〕 1・・・Si基板、 2.20・・・イオン注入eU域、 3.3a、5,5a、7,9.19・・・Sin、膜、
3b、23・・・開口部、 4.4a、8.17・・・ポリシリコン膜、6.15a
、15b・・・サイドウオール、7a、+6a・・・ゲ
ート酸化膜、 8a、17a・・・ゲート電極、 10a−10d 、 18a 〜18d−3/ D領域
、11・・・Si基板(半導体基板)、 12、12a−5in2欣(第1の絶縁膜)、13.1
3a、13b・・・ポリシリコン膜(半導体膜)14、
14 a 、 14 b−SiOx膜(第2の絶縁膜)
、20a・・・分縮拡散領域(不純物6Jj域)、21
、213−5i3N4 v(ブCI7り膜)、22・・
・レジストパターン、 24.24a・・・レジスト膜(耐エツチング性1)、
A、E・・・素子骨M領域、 B、F・・・素子領域。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板(11)表面にパターニング形成され
    る第1の絶縁膜(12a)と、 該第1の絶縁膜(12a)表面に階段状にパターニング
    形成され、該半導体基板(11)と等電位に接続され、
    該半導体基板(11)表面の導電型の反転を防止する半
    導体膜(13b)と、 該半導体膜(13b)表面にパーニング形成される第2
    の絶縁膜(14b)と、 該半導体膜(13b)、及び該第2の絶縁膜(14b)
    の側面を覆うように形成される、絶縁物からなるサイド
    ウォール(15a)と、 該第1の絶縁膜(12a)の側面を覆うように形成され
    る、絶縁物からなるサイドウォール(15b)とを有す
    ることを特徴とする半導体装置。
  2. (2)請求項1記載の第1の絶縁膜(12a)に接する
    半導体基板(11)の表面に不純物領域(20a)が形
    成されていることを特徴とする半導体装置。
  3. (3)半導体基板(11)上に第1の絶縁膜(12)、
    半導体膜(13)、第2の絶縁膜(14)及びブロック
    膜(21)を順次形成する工程と、 前記ブロック膜(21)に間口部(23)を形成する工
    程と、 前記ブロック膜(21)をマスクとして前記半導体基板
    (11)に導電型不純物を選択的に導入する工程と、 前記開口部(23)に耐エッチング性膜(24a)を選
    択的に理め込む工程と、 前記耐エッチング性膜(24a)をマスクとしてブロッ
    ク膜(21)を除去する工程と、 前記耐エッチング性膜(24a)をマスクとして第2の
    絶縁膜(14)をエッチングし、該耐エッチング性膜(
    24a)の内側に第2の絶縁膜(14b)を残存する工
    程と、 前記耐エッチング性膜(24a)をマスクとして半導体
    膜(13)をエッチングし、該耐エッチング性膜(24
    a)の内側に半導体膜(13b)を残存する工程と、 前記耐エッチング性膜(24a)をマスクとして第1の
    絶縁膜(12)を異方性エッチングし、該耐エッチング
    性膜(24a)と同じ幅の第1の絶縁膜(12a)を残
    存する工程と、 前記耐エッチング性膜(24a)を除去した後、全面に
    第3の絶縁膜(15)を形成する工程と、前記第3の絶
    縁膜(15)を異方性エッチングして、前記残存する第
    1の絶縁膜(12a)、半導体膜(13b)及び第2の
    絶縁膜(14b)の側壁を該第3の絶縁膜からなるサイ
    ドウォール(15a、15b)で被覆する工程とを有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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