JPH0362573A - Mis型半導体装置の製法 - Google Patents

Mis型半導体装置の製法

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JPH0362573A
JPH0362573A JP19779989A JP19779989A JPH0362573A JP H0362573 A JPH0362573 A JP H0362573A JP 19779989 A JP19779989 A JP 19779989A JP 19779989 A JP19779989 A JP 19779989A JP H0362573 A JPH0362573 A JP H0362573A
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JP
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gate electrode
insulating film
film
etching
electrode
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JP19779989A
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Hideaki Kuroda
英明 黒田
Naoya Hoshi
星 直也
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Sony Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低濃度不純物領域と高濃度不純物領域が形成
された所謂L D D (Lightly Doped
 Drain)構造を有するMIS型半導体装置の製法
に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、LDD構造を有するMIS型半導体装置の製
法において、低濃度不純物領域を形成した後、ゲート電
極上に絶縁膜を形成する前に予めゲート電極を含む全面
にカバレージ調整膜を塗布し、その後エツチングにより
サイドウオールを形成して、イオン注入により高濃度不
純物領域を形成する。またあるいは、低濃度不純物領域
を形成した後、ゲート電極上にvA縁膜を形成すると共
に、該絶縁膜上にカバレージ調整膜を塗布し、その後エ
ツチングによりサイドウオールを形成してイオン注入に
より高濃度不純物領域を形成することにより、ゲート電
極上に形成される絶縁膜のカバレージを改善して絶縁膜
の膜厚の均一化を図り、オーバーエツチングによるダメ
ージの低減並びに、結晶欠陥の発生及び接合リーク電流
の発生を抑制できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
近年、LSIの高密度化、高性能化に対する要求により
、MIS型トランジスタのチャネル長も次第に縮小化さ
れる傾向にある。しかし、電源電圧はTTLとの互換性
から従来と変わらす5vを使用している。その結果、チ
ャネルの電界強度が増大化し、それに伴ないキャリヤの
得る走行エネルギも相当高いものとなってしまい、MI
S型トランジスタの性能劣化(しきい値電圧vthの変
動やモビリティの低下等)をもたらすという問題が生じ
てきている。
これを解決する方法として、現在ではLDD構造の採用
が中心となっている。LDD構造は、ドレイン近傍の不
純物プロファイルを制御して電界強度を緩和するもので
あり、高エネルギをもったキャリヤ、即ちホットキャリ
ヤの発生の抑制に極めて有効である(月刊誌Sem1c
onductor World1987.2 P94〜
P100参照)。
次に、従来のLDD構造を有するMIS型トランジスタ
の製法を第3図に基いて説明すると、まず第3図Aに示
すように、P型の半導体基板(20)に選択酸化を施し
てフィールド絶縁層(21)を形成し、このフィールド
絶縁層(21)によって囲まれた素子形成領域上にゲー
ト絶縁膜(22)を介してゲート電極(23)を形成す
る。
次に、第2図Bに示すように、ゲート電極(23)をマ
スクとしてN型の不純物をイオン注入して低濃度不純物
領域(24)を形成する。
次に、第3図Cに示すように、ゲート電極(23)を含
む全面にSiO2からなる絶縁膜(25)をCVD(化
学気相成長)法により形成する。
次に、第3図りに示すように、全面を異方性エツチング
してゲート電極(23)にサイドウオール(25S)を
形成する。
そして、第3図Eに示すように、ゲート電極(23)及
びサイドウオール(25S)をマスクとしてN型の不純
物をイオン注入して高濃度のソース、ドレイン領域(2
6)を形成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、近年のLSIの微細化設計に伴ない、第
3図Aに示すように、ゲート電極(23)間の距離dが
狭くなり、第3図Cで示すように、SiO+からなる絶
縁膜(25)のカバレージが悪くなっている。即ち、ゲ
ート電極(23)上での膜厚haとスペース部(S)で
の膜厚hbを比較すると、スペース部(S)での膜厚h
bが薄くなっている(ha>hb)これは、ゲート電極
(23)間の間隔dが狭いほどこの傾向が強い。
また、ゲート電極(23)が密に形成されているところ
と疎に形成されているところとでは、原理的にゲート電
極(23)が密に形成されているところの方が絶縁膜(
25)の膜厚が薄いという傾向にある。
しかもゲート電極(23)間が狭いため、上述の如く、
スペース部(S)の膜厚が更に薄くなる傾向にある。
ところで、絶縁膜(23)に対する異方性エツチングは
、第3図り及びEで○で囲んだ部分、即ちサイドウオー
ル(25S)の端部直下(a)やフィールド絶縁層(2
1)の端部直下中)の応力の強い部分に結晶欠陥を誘発
するということが知られており、この結晶欠陥の誘発は
、絶縁膜(25)に対する異方性エツチング時、半導体
基板(20)の表面が露出してからのオーバーエツチン
グ量に強く依存する。
したがって、上述の如く、絶縁膜(25)が薄くなって
いる部分、即ちスペース部(S)並びにゲート電極(2
3)が密に形成されている部分ではどうしてもオーバー
エツチング量が大きくなってしまい、結晶欠陥の発生及
び接合リーク電流の増大化につながるという不都合があ
った。
本発明は、このような点に鑑み威されたもので、その目
的とするところは、スペース部並びにゲ−ト電極が密に
形成されている部分の異方性エツチングに伴なうオーバ
ーエツチング量を低減化することができ、結晶欠陥の発
生及び接合リーク電流の発生を抑制することができるM
IS型半導体装置の製法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のMIS型半導体装置の製法は、半導体基板(1
)上にゲート絶縁v(2)を介してゲート電極(3)を
形成した後、ゲート電極(3)をマスクとして不純物を
イオン注入して低濃度不純物領域(4)を形成し、次い
で上記ゲート電極(3)を含む全面にカバレージ調整膜
(5)を塗布した後、カバレージ調整膜(5)上に絶縁
膜(6)を形成し、次いでエツチングによりゲート電極
(3)側壁に絶縁膜(6)を残した後(即ち、サイドウ
オール(6S)を形成した後)、ゲート電極(3)及び
サイドウオール(6S)をマスクとして不純物をイオン
注入して高濃度不純物領域(7)を形成する。
また本発明のMIS型半導体装置の製法は、半導体基板
(1)上にゲート絶縁膜(2)を介してゲート電極(3
)を形成した後、ゲート電極(3)をマスクとして不純
物をイオン注入して低濃度不純物領域(4)を形成し、
次いでゲート電極(3)を含む全面に絶縁膜(6)を形
成した後、該絶縁膜(6)上にカバレージ調整膜(5)
を形成し、次いでエツチングによりゲート電極(3)側
壁に絶8M膜(6)を残した後(即ち、サイドウオール
(6S)を形成した後)、ゲート電極(3)及びサイド
ウオール(6S)をマスクとして不純物をイオン注入し
て高濃度不純物領域(7)を形成する。
上記カバレージ調整膜(5)としては、無機化合物を有
機溶剤に溶解した溶液や有機高分子材料の溶液で、固化
したとき絶縁膜として機能するもの、例えばSOG膜、
レジスト膜、ポリイミド膜等が用いられ、スピンナー等
を用いて回転塗布される。
〔作用〕
上述の第1の本発明の製法によれば、絶縁膜(6)を形
成する前に予めゲート電極(3)を含む全面にカバレー
ジ調整膜(5)を塗布したので、その後に形成される絶
縁膜(6)のカバレージが改善され、スペース部(S)
での絶縁膜(6)及びカバレージ調整膜(5)のトータ
ル厚みhlとゲート電極(3)上での絶縁膜(6)及び
カバレージ調整膜(5)のトータル厚みh2とがほぼ同
一となり、その後のエツチングでのサイドウオール(6
S)の形成時、半導体基板(1)の表面、特にスペース
部(S)へのオーバーエツチングは生じなくなる。従っ
て、エツチング時に発生するダメージを低減でき、それ
に伴ないサイドウオール(6S)の端部点下等での結晶
欠陥の発生を防止できると共に、接合リーク電流の発生
を抑制することができる。
上述の第2の本発明の製法によれば、絶縁膜(6)の形
成後、全面にカバレージ調整膜(5)を塗布したので、
ゲート電極(3)が密に形成されている部分(A)のス
ペース部(Sa)における絶縁膜(6)及びカバレージ
調整膜(5)のトータル厚みh丁とゲート電極(3)が
疎に形成されている部分(B)のスペース部(Sb)に
おける絶縁膜(6)及びカバレージ調整膜(5)のトー
タル厚みhsとがほぼ同一となり、その後のエツチング
でのサイドウオール(6S)の形成時、半導体基板(1
)の表面、特にゲート電極(3)が密に形成されている
部分(A)のスペース部(Sa)でのオーバーエツチン
グは生じなくなる。従って、エツチング時に発生するダ
メージを低減でき、それに伴ないフィールド絶縁層(1
1)の端部直下及びサイドウオール(6S)の端部直下
での結晶欠陥の発生を防止できると共に、接合リーク電
流の発生を抑制することができる。
〔実施例〕
以下、第1図及び第2図を参照しながら本発明の詳細な
説明する。
第1図は、第1実施例に係るMO3型トランジスタの製
法、特にLDD構造を有するN−MO3型トランジスタ
によるメモリセルの製法を示す工程図である。以下、順
を追ってその工程を説明する。
まず、第1図Aに示すように、例えばP型の半導体基板
(1)上に熱酸化等によってゲート絶縁膜(2)を形成
したのち、ゲート絶縁膜(2)上に例えば多結晶シリコ
ン層をパターニングしてゲート電極(3)を形成する。
次に、第1図Bに示すように、ゲート電極(3)をマス
クとしてN型の不純物をイオン注入して基板(1)表面
に低濃度不純物領域(4)を形成する。
次に、第1図Cに示すように、ゲート電極(3)を含む
全面に所定の粘度に設定されたSOG溶液をスピンナー
等により回転塗布して数百〜数千人の厚みを有するSO
G膜(5)を形成する。このとき、SOG膜(5)は、
段差凹部即ちスペース部(S)に厚く、凸部即ちゲート
電極(3)上に薄く、段差を緩和するように形成される
。その後、熱処理を施して低濃度不純物領域(4)の結
晶改善を行なうと共に、SOG膜(5)をSiO□膜に
変化させる。
次に、第1図りに示すように、全面に例えば5iOzか
らなる絶縁膜(6)を例えばCVD法等で形成する。
このとき、絶縁膜(6)は、スペース部(S)では薄く
、ゲート電極(3)上では厚く形成されるが、Si0g
膜に変化したSOG膜(5)と絶縁膜(6)をトータル
してみると、スペース部(S)上でのトータル厚みり、
とゲート電極(3)上でのトータル厚みh2はほぼ同じ
になる(h+”;hz)。
次に、第1図計に示すように、全面に対しR■E(反応
性イオンエツチング)などの異方性エツチングを行なっ
てゲート電極(3)にサイドウオール(6S)を形成す
る。このとき、上記SOG膜(5)及び絶縁膜(6)の
トータル厚みがスペース部(S) とゲート電極(3)
上でほぼ同じであるため、スペース部(S)における基
板(1)表面へのオーバーエツチングは行なわれない。
次に、第1図Fに示すように、サイドウオール(6S)
及びゲート電極(3)をマスクとしてN型の不純物をイ
オン注入して高濃度のソース、ドレイン領域(7)を形
成する。
この工程以降は、熱処理による結晶改善、下部電極、上
部電極形成及び配線工程を経て本例に係るメモリセル(
ダイナミ・ンクRA M 、 DRAM)が形成される
上述の如く本例によれば、絶縁膜(6)を形成する前に
予めゲート電極(3)を含む全面にSOG膜(5)を形
成したので、その後に形成される絶縁膜(6)のカバレ
ージが改善され、スペース部(S)及びゲート電極(3
)上でのSOG膜(5)と絶縁膜(6)のトータル厚み
り、及びh2がほぼ同じになり、その後の異方性エツチ
ング時、スペース部(S)へのオーバーエツチングは生
じなくなる。従って、エツチング時に発生するダメージ
を低減でき、サイドウオール(6S)の端部直下等での
結晶欠陥の発生並びに接合リーク電流の発生を抑制する
ことができる。
次に、ゲート電極のパターン密度を考慮に入れた第2実
施例に係るメモリセル及び周辺回路の製法を第2図の工
程図に基いて説明する。尚、第1実施例と対応するもの
については同符号を記す。
まず、第2図Aに示すように、例えばP型の半導体基板
(1)上に選択酸化を施してフィールド絶縁層(11)
を形成し、このフィールド絶縁層(11)によって囲ま
れた素子形成領域、即ちメモリセル部(A)と周辺回路
部(B)上にゲート絶縁膜(2)を介して例えば多結晶
シリコン層をパターニングして夫々ゲート電極(3a)
〜(3d)を形成する。このとき、メモリセル部(A)
ではゲート電極(3a)〜(3c)が密に形成され、周
辺回路部(B)ではゲート電極(3d)が疎に形成され
る。尚、図示するメモリセル部(八)でのメモリ構造は
DRAMを想定したもので、ゲート電極(3a)及び(
3b)はワード線として用いられ、ゲート電極(3c)
は周辺回路部(B)に延びる配線として用いられる。
次に、第2図Bに示すように、各ゲート電極(3a)〜
(3d)をマスクとしてN型の不純物をイオン注入して
メモリセル部(A)及び周辺回路部(B)に低濃度不純
物領域(4)を形成する。
次に、第2図Cに示すように、ゲート電極(3a)〜(
3d)を含む全面に例えばSiO□からなる絶縁膜(6
)を例えばCVD法等で形成する。このとき、絶縁膜(
6)は、メモリセル部(A)のスペース部(Sa)での
厚みh3が周辺回路部(B)のスペース部(Sb)での
厚みh4よりも薄く形成される(h:+<h4)。また
、メモリセル部(A)のゲート電極(3a)〜(3c)
上での厚みり、も周辺回路部(B)のゲート電極(3d
)上での厚みり、よりも薄く形成され(hs<h6)、
また、メモリセル部(A)内においても、スペース部(
Sa)での厚みh3とゲート電極(3a) 〜(3c)
上での厚みり、とでは、スペース部(Sa)での厚みり
の方が薄くなっている(hs<hs)。尚、周辺回路部
(B)においては、ゲート電極(3d)が疎に形成され
ていることから、スペース部(Sb)での厚みh4とゲ
ート電極(3d)上での厚みh6はほぼ同じである(h
4たhb)。
次に、第2図りに示すように、全面に所定の粘度に設定
されたSOG溶液をスピンナー等により回転塗布して数
百〜数千人の厚みを有する5OG11’! (5)を形
成する。このとき、SOG膜(5)は、メモリセル部(
A)内において、スペース部(Sa)に厚く、ゲート電
極(3a)〜(3c)上に薄く段差を緩和するように形
成される。尚、周辺回路部(B)においては、ゲート電
極(3d)が疎に形成されていることから、SOG膜(
5)はスペース部(3b)に薄く形成されるのみでゲー
ト電極(3d)上にはほとんど形成されない。
その後、熱処理を施して低濃度不純物領域(4)の結晶
改善を行なうと共に、SOG膜(5)をSiO□膜に変
化させる。ここで、Si0g膜に変化したSOG膜(5
)と上記絶縁膜(6)をトータルしてみると、メモリセ
ル部(A)のスペース部(3a)でのトータル厚みり。
と周辺回路部(B)のスペース部(3b)でのトータル
厚みh8はほぼ同じになる( h ? 沼h a )。
次に、第2図Eに示すように、全面に対しRIEなどの
異方性エツチングを行なってゲート電極(3a)〜(3
d)にサイドウオール(6S)を形成する。このとき、
上記絶縁膜(6)及びSOG膜(5)のトータル厚みが
、メモリセル部(A)のスペース部(Sa)と周辺回路
部(B)のスペース部(Sb)でほぼ同じになるため、
各スペース部(Sa)及び(Sb)における基板(1)
表面へのオーバーエツチングは行なわれない。ゲート電
極(3a)〜(3b)へのサイドウオール(6S)形成
時、メモリセル部(A)のゲート電極(3a)〜(3c
)は、その上面にあった絶縁膜(6)及びSOG膜(5
)のトータル厚みり、がスペース部(Sa)でのトータ
ル厚みり、よりも薄く形成される傾向にあるため、サイ
ドウオール(6S)から少し上方に突出したかたちにな
る場合があるが、その後の工程に影響はない。
ただ、SOG膜(5)を形成した際、実際にはメモリセ
ル部(A)のスペース部(Sa)でのトータル厚みり。
が周辺回路部(B)のスペース部(sb)でのトータル
厚みh8よりやや厚くなる傾向にあるため、異方性エツ
チングの際、SOG膜(5)と絶縁膜(6)について夫
々エツチングレートを適当な値に設定して行なう。即ち
、SOG膜(5)に対するエツチングレートを速めに設
定すれば、全面に関し、5OGlf!!(5)及び絶縁
膜(6)を残存させることな(、かつオーバーエツチン
グ量を低減させてエツチングを行なうことができる。
次に、第2図Fに示すように、サイドウオール(6S)
及びゲート電極(3a)〜(3d)をマスクとしてN型
の不純物をイオン注入してメモリセル部(A)及び周辺
回路部(B)に高濃度のソース、ドレイン領域(7)を
形成する。
この工程以降は、熱処理による結晶改善、下部電極、上
部電極形成及び配線工程を経て、本例に係るDRAM及
び周辺回路が形成される。
上述の如く本例によれば、ゲート電極(3a)〜(3d
〉上に絶縁膜(6)を形成した後、全面にSOG膜(5
)を形成したので、メモリセル部(A)のスペース部(
Sa)及び周辺回路部(B)のスペース部(Sb)での
絶縁膜(6)及びSOC膜(5)のトータル厚みり、及
びり、がほぼ同じになり、その後の異方性エツチング時
、特にメモリセル部(A)のスペース部(Sa)へのオ
ーバーエツチングは生じなくなる。従って、エツチング
時に発生するダメージを低減でき、サイドウオール(6
S)の端部直下及びフィールド絶縁層(11)の端部直
下での結晶欠陥の発生並びに接合リーク電流の発生を抑
制することができる。
上記第2実施例では、ゲート電極(3a)〜(3d)を
含む全面に絶縁膜(6)を形成した後、全面にSOG膜
(5)を形成するようにしたが、第1実施例の如く、絶
縁膜(6)を形成する前に予め全面にSOG膜(5)を
形成してもよい。この場合、メモリセル部(八)内にお
いてスペース部(Sa)でのトータル厚みり、とゲート
電極(3a)〜(3c〉上でのトータル厚みり、がほぼ
同一となる。しかし、メモリセル部(A)の微細化設計
により、メモリセル部(A)のスペース部(Sa)での
トータル厚みh7が周辺回路部(B)のスペース部(S
b)でのトータル厚みh8よりも薄くなる場合がある。
このときは、第2実施例に係る製法を用いて絶縁膜(6
)形成後、新たにSOG膜(5)を形成すれば、各スペ
ース部(Sa)及び(Sb)でのトータル厚みはほぼ同
じになり、その後の異方性エツチング時、オーバーエツ
チングは生じなくなる。
この場合での低濃度不純物領域(4)に対する結晶改善
のための熱処理は、2回目のSOG膜(5)の形成後に
行なう。
尚、上記第1及び第2実施例では、ゲート電極(3)を
多結晶シリコン層で形成したが、その他、多結晶シリコ
ン層に例えばタングステン(W)シリサイド層を積層し
て成る所謂ポリサイド構造で形成してもよい。このポリ
サイド構造でゲート電極(3)を形成した場合、通常、
メモリセル部(A)へのエツチングによるダメージ低減
のため、即ちオーバーエツチング量を抑制するため、エ
ツチング時、周辺回路部(B)のようなゲート電極(3
)が疎に形成されている部分のゲート電極(3d)上に
絶縁膜(6)を薄く残す場合があるが、その後の熱処理
時、該絶縁膜(6)が所謂キャップの機能を果たすこと
となってシリサイド層の体積収縮を促進させ、シリサイ
ド層のエッヂ部が消失するという不都合がある。
しかし本例の場合、周辺回路部(B)におけるゲート電
極(3d)上に絶縁膜(6)を残存させない程度にエツ
チングが可能であるため、シリサイド層のエッヂ部での
消失は生しない。
また本例では、上述の如く、絶縁膜(6)の形成前ある
いは形成後にSOG膜(5)を形成したので、絶縁膜(
6)のカバレージを改善することができ、特にエツチン
グ後におけるサイドウオール(6S)の端部の形状を曲
線的に形成することができ、サイドウオール(6S〉の
端部直下における応力の緩和及び結晶欠陥の抑制をより
効率よく図ることができる。
上記第1及び第2実施例では、N−MO3型トランジス
タを対象としたが、もちろんP−MO3型トランジスタ
、C−MO3型トランジスタにも適用可能である。また
、メモリセルとしてDIIAMの場合を示したが、その
他SRAMを用いてもよい。
また、上記第1及び第2実施例では、絶縁膜(6)のカ
バレージを改善する膜としてSOG膜(5)を用いたが
、その他、ポリイミド膜やレジスト膜などのような固化
したとき絶縁膜として機能するものを用いることができ
る。
〔発明の効果〕
本発明に係るMIS型半導体装置の製法は、低濃度不純
物領域を形成した後、ゲート電極上に絶縁膜を形成する
前に予めゲート電極を含む全面にカバレージ調整膜を塗
布し、その後エツチングによりサイドウオールを形成し
てイオン注入により高濃度不純物領域を形成する。また
あるいは、低濃度不純物領域を形成した後、ゲート電極
上に絶縁膜を形成すると共に、該絶縁膜上にカバレージ
調整膜を塗布し、その後エツチングによりサイドウオー
ルを形成してイオン注入により高濃度不純物領域を形成
するようにしたので、ゲート電極上に形成される絶縁膜
のカバレージを改善することができると共に、絶縁膜の
膜厚の均一化が図れ、オーバーエツチングによるダメー
ジの低減並びに結晶欠陥の発生及び接合リーク電流の発
生を抑制することができ、高信頼性のあるMIS型半導
体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例に係るメモリセルの製法を示す工程
図、第2図は第2実施例に係るメモリセル及び周辺回路
の製法を示す工程図、第3図は従来例に係るN−MO3
型トランジスタの製法を示す工程図である。 (1)は半導体基板、(2)はゲート絶縁膜、(3)は
ゲート電極、(4)は低濃度不純物領域、(5)はSO
C膜、(6)は絶縁膜、(7)はソース、ドレイン領域
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
    形成した後、該ゲート電極をマスクとして不純物をイオ
    ン注入して低濃度不純物領域を形成し、次いで上記ゲー
    ト電極を含む全面にカバレージ調整膜を塗布した後、該
    カバレージ調整膜上に絶縁膜を形成し、次いでエッチン
    グにより上記ゲート電極側壁に上記絶縁膜を残した後、
    上記ゲート電極及び上記側壁絶縁膜をマスクとして不純
    物をイオン注入して高濃度不純物領域を形成することを
    特徴とするMIS型半導体装置の製法。 2、半導体基板上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
    形成した後、該ゲート電極をマスクとして不純物をイオ
    ン注入して低濃度不純物領域を形成し、次いで上記ゲー
    ト電極を含む全面に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜上に
    カバレージ調整膜を塗布し、次いでエッチングにより上
    記ゲート電極側壁に上記絶縁膜を残した後、上記ゲート
    電極及び上記側壁絶縁膜をマスクとして不純物をイオン
    注入して高濃度不純物領域を形成することを特徴とする
    MIS型半導体装置の製法。
JP19779989A 1989-07-29 1989-07-29 Mis型半導体装置の製法 Pending JPH0362573A (ja)

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JPH0362573A true JPH0362573A (ja) 1991-03-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6391702B1 (en) 1999-10-29 2002-05-21 Nec Corporation Method of manufacture for semiconductor devices

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