JPH03297147A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH03297147A
JPH03297147A JP9989490A JP9989490A JPH03297147A JP H03297147 A JPH03297147 A JP H03297147A JP 9989490 A JP9989490 A JP 9989490A JP 9989490 A JP9989490 A JP 9989490A JP H03297147 A JPH03297147 A JP H03297147A
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Japan
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film
etching
mask
blocking
impurity
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JP9989490A
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Takami Makino
牧野 孝実
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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3図、第4図) ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例 ■第1及び第3の発明の実施例(第1図)■第2及び第
3の発明の実施例(第2図)・発明の効果 〔概要〕 半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、L 
D D (Lightly Doped Drain 
)構造を有する半導体装置の製造方法に関し、 低濃度ドレイン拡散層の不純物濃度を精度良く制御する
ことが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目
的とし、 一導電型の半導体基板上に絶縁膜、導電膜、ブロッキン
グ膜を順次形成する工程と、前記ブロッキング膜上に耐
エツチング性膜を選択的に形成する工程と、前記耐エツ
チング性膜をマスクとして前記ブロッキング膜 Ht膜
を選択的に除去する工程と、前記耐エツチング性膜、ブ
ロッキング膜厚1!X膜をマスクとして前記半導体基板
に反対導電型の不純物を導入し、第1の不純物層を形成
する工程と、前記耐エツチング性膜及び導電膜をマスク
としてブロッキング膜をサイドエツチングし、前記耐エ
ツチング性膜及び導電膜の内側に残存する工程と、前記
耐エツチング性膜を除去する工程と、前記ブロッキング
膜をマスクとして反対導電型の不純物を前記半導体基板
に導入し、第2の不純物層を形成する工程とを含み構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言
えば、L D D (Lightly Doped D
rain )構造を有する半導体装1の製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
第3図は、第1の従来例のLDD構造を有する絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ(MIST:Metal−I
nsulator−3amiconductor Tr
ansistor)を説明する断面図である。
同図において、1はSi基板、2はゲート酸化膜、3は
ゲート酸化膜2上のゲート電極、4a、4bはゲート電
極3をマスクとして形成された低濃度ソース・ドレイン
(S/D)拡散層、5はゲート電極3を被覆するSiO
□膜で、これをマスクとして高濃度S/D拡散層6a、
6bが形成されている。
これにより、各S/D拡散層4a/6a、4b/6bは
LDD構造となる。
しかし、第3図に示すように、低濃度S/D拡散層4a
、4bの上部には5iOtIl15のみが存在している
ため、動作中にホットキャリアが捕獲されて固定電荷が
生じる。この固定電荷により低濃度S/D拡散層4a、
4bの表面が空乏化又は反転し、闇値電圧が変動したり
、動作中の電気抵抗が大きくなったりするという問題が
ある。
第4図(a)〜(f )は、かかる問題を解決するため
の第2の従来例の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。
まず、同図(a)に示すように、Si基板7上にSiO
□膜8と膜厚約2500人のポリシリコン膜9とを順次
形成する。
次に、ゲート部を形成すべき領域にレジスト層重5を選
択的に形成した後、このレジスト欣15をマスクとして
ポリシリコン膜9をコントロールエツチングし、膜厚が
約500Å以下になるまでエツチングする。その結果、
レジストWa15の下部で初期の膜厚のままの厚いポリ
シリコンl119aが、この部分以外で薄いポリシリコ
ン膜9bが残存する(同図(b))。
続いて、低濃度S/D拡散層を形成するため、膜厚の厚
いポリシリコンWp!9aをマスクとし、膜厚の薄いポ
リシリコン膜9bを介してイオン注入法により導電型不
純物を導入し、イオン注入層10a  10bを形成す
る(同図(c))。
次に、残存するレジスト膜15を除去した後、膜厚の厚
いポリシリコン膜9aの側壁にサイドウオール12を形
成する。次いで、加熱処理を行い、イオン注入層10a
、Jobの導電型不純物をSi基板7により深く拡散し
て低濃度S/D拡散層11a。
11bを形成するとともに、ポリシリコン膜9a及びサ
イドウオール12をマスクとして薄く膜厚のポリシリコ
ン膜9bを選択的に除去すると、逆T字形のゲート電極
9Cが形成される(同図(d))。
続いて、ゲート電極9Cとサイドウオール12をマスク
として高濃度の導電型不純物をSi基板7に導入し、イ
オン注入層13a、13bを形成する(同図(e))。
次に、加熱処理を行い、イオン注入層13a、13bの
導電型不純物をSi基板7により深く拡散して高濃度の
S/D拡散層14a、14bを形成する。その後、ゲー
ト電極9CをSiO□M16で被覆すると、MISTが
完成する(同図(f))。
このようにして作成されたMISTは低濃度S/D拡散
層11a、11bの上部にはゲート電極9Cがあるので
、ホットキャリアはゲート絶縁膜を通過してゲート電極
9Cに注入される確率が増える。
そして、このように注入されたホットキャリアはゲート
電極9C中を移動しうるため固定電荷として残存しない
ので、Si基板7表面にはほとんど影響を与えない。こ
れにより、特性の安定化を図ることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、第4図(b)に示すように、ポリシリコン膜
9のコントロールエツチングの際、再現性よく所定の膜
厚のポリシリコン膜9bを残存させることは非常に難し
く通常エツチング処理ごとにバラツいてしまう。
従って、この薄い膜厚のポリシリコン膜9bを介して行
う低濃度S/D拡散層11a、llb形成のためのイオ
ン注入の不純物濃度に大きいバラツキを生してしまう。
このため、低濃度S/D拡散層11a、11bの電界緩
和のための電圧が変動し、極端な場合はこの部分の電気
抵抗が大きくなるという問題がある。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、低濃度S/D拡散層の不純物濃度を精度良く制御する
ことが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
CRRを解決するための手段〕 上記課題は、第1に、一導電型の半導体基板上に絶縁膜
、導電膜、ブロッキング膜を順次形成する工程と、前記
ブロッキング膜上に耐エツチング性膜を選択的に形成す
る工程と、前記耐エツチング性膜をマスクとして前記ブ
ロッキング膜、導電膜を選択的に除去する工程と、前記
耐エツチング性膜、ブロッキング膜、導電膜をマスクと
して前記半導体基板に反対sTL型の不純物を導入し、
第1の不純物層を形成する工程と、前記耐エツチング性
膜及び導電膜をマスクとしてブロッキング膜をサイドエ
ツチングし、前記耐エツチング性膜及び導tMの内側に
残存する工程と、前記耐エツチング性膜を除去する工程
と、前記ブロッキング膜をマスクとして反対導電型の不
純物を前記半導体基板に導入し、第2の不純物層を形成
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
方法によって解決され、 第2に、一導電型の半導体基板上に絶縁膜、導電膜、ブ
ロッキング膜を順次形成する工程と、前記ブロッキング
膜上に耐エツチング性膜を選択的に形成する工程と、前
記耐エツチング性膜をマスクとして前記ブロッキング膜
を選択的に除去する工程と、前記耐エツチング性膜、ブ
ロッキング膜をマスクとし、前記導111Mの上から前
記半導体基板に反対導電型の不純物を導入し、第1の不
純物層を形成する工程と、前記耐エツチング性膜及び導
電膜をマスクとしてブロッキング膜をサイドエツチング
し、前記耐エツチング性膜の内側に残存する工程と、前
記耐エツチング性膜を除去する工程と、前記ブロッキン
グ膜をマスクとして反対導電型の不純物を前記半導体基
板に導入し、第2の不純物層を形成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解決さ
れ、第3に、第1又は第2の発明に記載のブロッキング
膜が導電膜又は絶縁膜であることを特徴とする半導体装
置の製造方法によって解決される。
〔作用〕
第1及び第2の発明の半導体装置の製造方法においては
、耐エツチング性膜をマスクとしてブロッキング膜をエ
ツチング・除去した後、この耐エツチング性膜及びブロ
ッキング膜をマスクとして反対導電型不純物を半導体基
板に導入し、第1の不純物層を形成している。更に、導
電膜上のブロッキング膜をサイドエツチングして耐エツ
チング性膜の内側に形成した後、このブロッキング膜を
マスクとして導t#の上から反対導電型不純物を半導体
基板に導入し、第2の不純物層を形成している。
即ち、第2の不純物層は、従来のようなエツチングによ
らずに独立に形成された導電膜を介して導電型不純物を
導入することにより形成されることになるので、導電膜
の膜厚のバラツキによる第2の不純物層の導電型不純物
濃度のバラツキは小さくなる。これは、導電膜の膜厚の
バラツキは導電膜の形成時のバラツキの程度であり、通
常従来のようなエツチングにより形成される場合と比較
して、膜厚のバラツキが小さくなるためである。
また、第3の発明の半導体装置の製造方法によれば、ブ
ロッキング膜として絶縁膜を用いると、特にドライエツ
チングの場合、下地の導電膜との間の選択性を確保する
ことが容易である。更に、プロ・2キング膜として導電
膜を用いた場合、この導電膜を残存することによりこの
導tltlがゲート電極としても働くため、ゲート電極
の電気抵抗を低減することができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
■第1及び第3の発明の実施例 第1図(a)〜(g)は、第1及び第3の発明の実施例
に係るLDD構造を有するMISTの製造方法を説明す
る断面図である。
まず、同図(a)に示すように、p型のSi基板17上
に膜厚約300人のSiO□膜18を熱酸化により、膜
厚約1000人のポリシリコン膜(導1M> 19をC
VD法により、更に膜厚約3000人のタングステン(
W)M (ブロッキングMl)20をスパンタ法により
順次形成する。
次に、レジスト膜をパターニングしてゲート部を形成す
べき領域にレジス)121を選択的に残存させる0次い
で、レジスト[121をマスクとしてSF、ガスを用い
たドライエツチング法によりW膜20及びポリシリコン
膜19を順次エツチングする。これにより、ポリシリコ
ン膜からなるゲート電極19aが形成される。続いて、
レジスト膜21、W膜20及びポリシリコン11119
をマスクとして加速電圧70keν、ドーズ量I XI
O”cm−”の条件でn型不純物のヒ素をSi基板17
に選択的にイオン注入し、イオン注入領域22a、22
bを形成する(同図(b))。
次いで、過酸化水素(HzOi) /アンモニア(NH
nOH)の混合液によりW M 20 aを選択的にサ
イドエツチングし、レジスト膜21及びポリシリコン膜
19aの内側にW#20 bを形成する(同図(C))
次に、レジストM21を除去した後、W膜20bをマス
クとし、ポリシリコン膜19aの上がら加速電圧150
keV、  ドーズ量I XIO”cm−”17)条件
? ’J 7をイオン注入し、イオン注入層23a、2
3bを形成する(同図(d))。
次いで、加熱処理を行い、イオン注入層22a。
22b、23a、23bのリン及びヒ素をより深く拡散
し、高濃度S/D拡散層24a、24b及び低濃度S/
D拡散層25a、25bを形成する。続いて、CVD法
によりSi基板17上にSiO□M26を形成する(同
図(e))。
次に、CFa/Hzガスを用いたドライエツチング法に
よりSiO2膜26を異方性エツチングし、W膜20b
及びポリシリコン膜19aの側壁に残存させ、サイドウ
オール26aを形成する。続いて、下地の540211
11Bをエツチング・除去することによりゲート酸化膜
18aを形成する(同図(f))。
その後、W膜20b、ポリシリコン膜19a及びサイド
ウオール26aを5iOz膜27で被覆すると、MIS
Tが完成する(同図(g))。
以上のように、第1及び第3の発明の実施例においては
、ポリシリコン1119aを作成した後、このポリシリ
コン膜19aをマスクとしてヒ素をSi基板に導入し、
高濃度S/D拡散層24a、24bとなるイオン注入層
22a、22bを形成している(第1図(b))、更に
、ポリシリコンM19 a上のW膜20bをポリシリコ
ン膜19aの内側に形成した後、このW膜20bをマス
クとしてポリシリコンH19aの上からリンをSi基板
に導入し、低濃度S/D拡散層25a、25bを形成し
ている(同図(d))。
即ち、独立に形成されたポリシリコン膜19aを介して
リンを導入することにより低濃度S/D拡散層25a、
25bが形成されることになるので、ポリシリコン膜1
9aの膜厚のバラツキによるリン濃度のバラツキは従来
に比較して小さくなる。これは、ポリシリコン膜19a
の膜厚のバラツキはポリシリコン膜19aの形成時の膜
厚のバラツキの程度であり、従来のようなエツチングに
より形成される場合と比較してバラツキが小さくなるた
めである。
これにより、低濃度S/D拡散層25a、25bの電界
緩和が再現性よく達成され、更にこの部分の電気抵抗の
変動を防止することができる。
また、第3の発明のようにブロッキング膜として導電膜
であるW膜を用いているので、上記の実施例のようにこ
のW膜を残存することより、このW膜がゲート電極とし
ても働き、ゲート電極の電気抵抗を低減することができ
る。
なお、導電膜19.ブロッキングM20の材質は互いの
エツチングレート比が十分大きいことを条件に選ばれる
べきである。従って、例えば導電膜19をタングステン
、ブロッキング膜20をポリシリコンとしてもよい。
■第2及び第3の発明の実施例 第2図(a)〜(h)は、第2及び第3の発明の実施例
に係るLDD構造を有するMISTの製造方法を説明す
る断面図である。第1及び第3の発明の実施例と異なる
点は、ブロッキング膜としてSiO□膜を用いているこ
とである。
まず、同図(a)に示すように、p型のSi基板28上
に膜厚約300人の5iOz膜29を熱酸化により、膜
厚約1000人のポリシリコン膜(導電膜)30をCV
D法により、更に膜厚約3000人のSiO□膜(ブロ
ッキング膜)31をCVD法により順次形成する。
次に、ゲート部を形成すべき領域にバターニングにより
レジスト膜32を選択的に残存させる。
次いで、レジスト膜32をマスクとしてCF4/Hzガ
スを用いたドライエツチング法によりSiO□#31を
エツチングする。続いて、レジストII!32及びSi
O□膜31をマスクとしてポリシリコン膜30の上から
加速電圧150keV、  ドーズ量I XIO”cm
−’の条件でn型不純物のリンをSi基板28に選択的
にイオン注入し、イオン注入層(第1の不純物層)33
a、33bを形成する(同図(b))。
次いで、IP水溶液によりSiO□膜31aを選択的に
サイドエツチングし、レジスト膜32の内側にStO□
膜31bを残存する(同図(C))。
なお、HFによるエツチングの他、CF4/H2による
等方性ドライエツチングでもよい。
次に、レジストl1132を除去した後、Sin、膜3
1bをマスクとし、ポリシリコン膜30の上から加速電
圧150keV、  ドーズ量I XIO”cm−”の
条件でSi基板28に選択的にリンをイオン注入し、イ
オン注入層(第2の不純物層)34a、34bを形成す
る。
その結果、高濃度のイオン注入層33a、33bの内側
に低濃度のイオン注入層34a、34bが形成される(
同図(d))。
次いで、加熱処理を行い、イオン注入層33a33b、
34a、34bのリンをより深く拡散し、高濃度S/D
拡散層35a、35b及び低濃度S/D拡散層36a、
36bを形成する。これにより、S/D拡散層はLDD
構造となる。続いて、CVD法によりSi基板28上に
SiOzM 37を形成する(同図(e))。
次に、CFa/Hzガスを用いたドライエツチング法に
よりSiO□膜37を異方性エツチングし、SiO□膜
31bの側壁に残存させ、サイドウオール37aを形成
する(同図(f))。
次いで、Si島層膜31bびサイドウオール37aをマ
スクとしてポリシリコンWI30をエツチング・除去し
た後、続いてSing膜29を選択的にエツチング・除
去すると、ゲート電極30aとゲート酸化膜29aが形
成される(同図(g))。
その後、SiO□膜38でSiO□膜31b、ポリシリ
コン膜30a及びサイドウオール37aを被覆すると、
MISTが完成する(同図(h))。
以上のように、第2及び第3の発明の実施例においては
、レジストWI!32をマスクとしてポリシリコンM3
0aを形成した後、このレジストII!32をマスクと
してリンをSi基板28に導入し、高濃度S/D拡散層
35a、35bとなるイオン注入層33a、33bを形
成している(第1図(b))。更に、ポリシリコン膜3
0a上のSing膜31bをレジスト膜32の内側に形
成した後、この5iO7llI31 bをマスクとして
ポリシリコン膜30aの上からリンをSi基板28に導
入し、低濃度S/D拡散層36a、36bとなるイオン
注入層34a、34bを形成している(同図(d))。
このように、低濃度S/D拡散層36a、36bは、従
来のようなエツチングによらずに独立に形成されたポリ
シリコン1130aを介してリンを導入することにより
形成されることになるので、ポリシリコン膜30aの膜
厚のバラツキによるリン濃度のバラツキは従来に比較し
て小さくなる。これは、ポリシリコン膜30aの膜厚の
バラツキは形成時のバラツキの程炭であり、従来のよう
なエツチングにより形成する場合と比較して膜厚のバラ
ツキが小さくなるためである。
これにより、低減度S/D拡散層36a、36bの電界
緩和が再現性よく達成され、更にこの部分の電気抵抗の
変動を防止することができる。
また、第3の発明のようにブロッキング膜として絶縁膜
であるsio、1131を用いているので、第2図(b
)に示すSiO□膜31aのサイト′エツチングをドラ
イエツチング法により行う場合(第2図(C))、ポリ
シリコン膜30とのエッチレートの差を確保することが
でき、ウェットエツチング法と比較して作業性が改善さ
れるという長所がある。
なお、イオン注入層33a、33bは、Sin、膜31
b、37a、37bをマスクとして形成することも可能
である(第2図(g))。
〔発明の効果〕
以上のように、第1及び第2の発明の半導体装置の製造
方法によれば、ブロッキング膜をマスクとして形成され
た第2の不純物層は、従来のようなエツチングによらず
に独立に形成された導taを介して導電型不純物を導入
することにより形成されることになるので、導電膜の膜
厚のバラツキによる導電型不純物濃度のバラツキを小さ
くすることができる。
これにより、第2の不純物層の電界緩和が再現性よく達
成され、更にこの部分の電気抵抗の変動を防止すること
ができる。
また、第3の発明の半導体装置の製造方法のように、ブ
ロッキング膜として絶縁膜を用いると、特にドライエツ
チングの場合に下地の導電膜との間のエツチングの選択
性を確保することが容品であるので、良好な作業性を維
持することができる。
更に、ブロッキング膜として導t*を用いた場合、この
導電膜を残存することによりこの導電膜がゲート電極と
しても働くため、ゲート電極の電気抵抗を低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1及び第3の発明の実施例の半導体装lの
製造方法を説明する断面図、 第2図は、第2及び第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3図は、第1の従来例の半導体装1の製造方法を説明
する断面図、 第4図は、第2の従来例の半導体装置の製造方法を説明
する断面図である。 〔符号の説明〕 1.7・・・Si基板、 2.18a、29a・・・ゲート酸化膜、3.9 c、
19a、30a・・・ゲート電極(ポリシリコン膜)、 4 a、  4 b、 lla、 1lb−・・低濃度
S/D拡散層、5  B  16,26,27.37.
38・・・SiO□膜、6 a、  6 b、 14a
、 14b・・・高濃度S/D拡散層、9.9a、9b
・・・ポリシリコン膜、10a、10b、13a、13
b・・・イオン注入層、12・・・サイドウオール、 15・・・レジスト膜、 17.28・・・Si基板(半導体基板)、18.29
・・・SiO□Il(絶縁膜)、19.30・・・ポリ
シリコン膜(導電膜)、20゜ 21゜ 22a。 3a 24a。 25a。 26a。 31゜ 20a、20b・・・タングステンIt!(ブロッキン
グW1)、 32・・・レジスト#(耐エツチング性膜)、22b 
 33a  33b・・・イオン注入層(第1の不純物
層)、 23b、34a、34b−・・イオン注入層(第2の不
純物層)、 24b、35a、35b・・・高濃度S/D拡散層(第
1の不純物層)、 25b、 36a、 36b−・・低濃度S/D拡散層
(第2の不純物層)、 37a・・・サイドウオール、 31 a 、 31 b−3iO□M(ブロッキング膜
)。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の半導体基板上に絶縁膜、導電膜、ブロ
    ッキング膜を順次形成する工程と、 前記ブロッキング膜上に耐エッチング性膜を選択的に形
    成する工程と、 前記耐エッチング性膜をマスクとして前記ブロッキング
    膜、導電膜を選択的に除去する工程と、前記耐エッチン
    グ性膜、ブロッキング膜、導電膜をマスクとして前記半
    導体基板に反対導電型の不純物を導入し、第1の不純物
    層を形成する工程と、 前記耐エッチング性膜及び導電膜をマスクとしてブロッ
    キング膜をサイドエッチングし、前記耐エッチング性膜
    及び導電膜の内側に残存する工程と、 前記耐エッチング性膜を除去する工程と、 前記ブロッキング膜をマスクとして反対導電型の不純物
    を前記半導体基板に導入し、第2の不純物層を形成する
    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
  2. (2)一導電型の半導体基板上に絶縁膜、導電膜、ブロ
    ッキング膜を順次形成する工程と、 前記ブロッキング膜上に耐エッチング性膜を選択的に形
    成する工程と、 前記耐エッチング性膜をマスクとして前記ブロッキング
    膜を選択的に除去する工程と、 前記耐エッチング性膜、ブロッキング膜をマスクとし、
    前記導電膜の上から前記半導体基板に反対導電型の不純
    物を導入し、第1の不純物層を形成する工程と、 前記耐エッチング性膜及び導電膜をマスクとしてブロッ
    キング膜をサイドエッチングし、前記耐エッチング性膜
    の内側に残存する工程と、 前記耐エッチング性膜を除去する工程と、 前記ブロッキング膜をマスクとして反対導電型の不純物
    を前記半導体基板に導入し、第1の不純物層を形成する
    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
  3. (3)請求項1または2記載のブロッキング膜が導電膜
    又は絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP9989490A 1990-04-16 1990-04-16 半導体装置の製造方法 Pending JPH03297147A (ja)

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