JPH0669459A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0669459A JPH0669459A JP4036622A JP3662292A JPH0669459A JP H0669459 A JPH0669459 A JP H0669459A JP 4036622 A JP4036622 A JP 4036622A JP 3662292 A JP3662292 A JP 3662292A JP H0669459 A JPH0669459 A JP H0669459A
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- Japan
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- polycrystalline silicon
- channel transistor
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Links
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板中にMOSトランジスタを形成した後、
その上方に薄膜トランジスタを形成する。 【効果】 高集積化が可能な半導体装置の製造方法が提
供できる。
その上方に薄膜トランジスタを形成する。 【効果】 高集積化が可能な半導体装置の製造方法が提
供できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(相補型MOS
トランジスタ)を用いた半導体RAM(ランダム・アク
セス・メモリ)に関するものである。
トランジスタ)を用いた半導体RAM(ランダム・アク
セス・メモリ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来CMOSRAMに用いられているメ
モリのセルを図1に示す。Pチャネルトランジスタ3,
4、及びNチャネルトランジスタ5,6より成るインバ
ータのループ接続によるフリップフロップに対しアドレ
ス線ADRによりON−OFFを制御させるNチャネル
トランジスタ(トランスファゲート)1,2を介してデ
ータの入力線であるBIT、及び
モリのセルを図1に示す。Pチャネルトランジスタ3,
4、及びNチャネルトランジスタ5,6より成るインバ
ータのループ接続によるフリップフロップに対しアドレ
ス線ADRによりON−OFFを制御させるNチャネル
トランジスタ(トランスファゲート)1,2を介してデ
ータの入力線であるBIT、及び
【0003】
【数1】
【0004】に接続されている。メモリセルのリード状
態ではフリップフロップからデータ線へ、又ライト状態
の時はデータ線からフリップフロップへ信号がトランス
ファゲートがONした時伝達する。このCMOSメモリ
セルの特徴としてはフリップフロップを構成するインバ
ータは安定状態では、CMOSであることによりパワー
は微少しか必要とせず、従ってメモリに格納されている
データの保持には殆ど電力が消費されないことと、又動
作状態においても、N−MOSに比しパワーの消費が少
ないことであり、低電力動作ということでかなり多方面
に活用されている。
態ではフリップフロップからデータ線へ、又ライト状態
の時はデータ線からフリップフロップへ信号がトランス
ファゲートがONした時伝達する。このCMOSメモリ
セルの特徴としてはフリップフロップを構成するインバ
ータは安定状態では、CMOSであることによりパワー
は微少しか必要とせず、従ってメモリに格納されている
データの保持には殆ど電力が消費されないことと、又動
作状態においても、N−MOSに比しパワーの消費が少
ないことであり、低電力動作ということでかなり多方面
に活用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方このCMOSメモ
リの欠点としてはそのセルサイズが大きく、従ってN−
MOSのRAMに比し同じチップサイズに格納されるメ
モリの容量が小さく、大容量化がむずかしいことにあ
る。この根本原因はCMOSであるために平面的にPチ
ャネルトランジスタを作成するスペース、及びNチャネ
ルを絶縁しかつ基板となるP- ウェルを作成、分離する
スペースが必要となることにある。
リの欠点としてはそのセルサイズが大きく、従ってN−
MOSのRAMに比し同じチップサイズに格納されるメ
モリの容量が小さく、大容量化がむずかしいことにあ
る。この根本原因はCMOSであるために平面的にPチ
ャネルトランジスタを作成するスペース、及びNチャネ
ルを絶縁しかつ基板となるP- ウェルを作成、分離する
スペースが必要となることにある。
【0006】本発明は上記の欠点を除去するものであ
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化する
ことを目的とする。
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、CMOSイン
バータを相互接続しフリップフロップを構成するCMO
Sメモリセルにおいて、基板上方に一方の導電型の薄膜
トランジスタを、基板表面に他方の導電型のトランジス
タを作成し、前記の各々のトランジスタのドレイン同士
を接続したCMOSインバータより構成されることを特
徴とする。
バータを相互接続しフリップフロップを構成するCMO
Sメモリセルにおいて、基板上方に一方の導電型の薄膜
トランジスタを、基板表面に他方の導電型のトランジス
タを作成し、前記の各々のトランジスタのドレイン同士
を接続したCMOSインバータより構成されることを特
徴とする。
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明によるメモリセルの平面
パターン図例、(b)にはABの断面図を示す。選択酸
化マスクの境界18内にソース・ドレイン領域となる部
分が存在する。選択酸化によるフィールド膜形成後にゲ
ート酸化膜を成長させてから第1層目の多結晶シリコン
と基板30の接続をするためのコンタクトホール10,
11の開孔をした後に第1層目の多結晶シリコン19,
20,21,27(斜線部のパターン)をデポジション
した後に全面にPイオンを打ち込んでソース・ドレイン
31,32,33を形成する。この後第2フィールド膜
36をデポジション、ゲートとなる多結晶シリコン1
9,20上の第2フィールド膜を除去し、前記多結晶シ
リコン19,20上を熱酸化して薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜を形成する。その後第1層と第2層目の多結
晶シリコンを接続するコンタクトホール12,13,1
4を開孔し薄膜トランジスタのチャネル、及びソース・
ドレインを形成する第2層目の多結晶シリコン層22,
23(点部のパターン)をデポジションし選択的にP+
拡散をする。更に第3フィールド膜35をデポジション
した後にコンタクトホール15,16を開孔後Al−S
i層24,25,26を形成する。この結果N+ 拡散層
31を(−)電源VSSに接続されたソース、32をドレ
イン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネルト
ランジスタと、多結晶シリコン層22において(+)電
源VDDに接続されたソース55、チャネル54、ドレイ
ン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャネル
トランジスタが形成され、各々のドレインがダイオード
を介して接続されるCMOSのインバータが構成でき
る。
パターン図例、(b)にはABの断面図を示す。選択酸
化マスクの境界18内にソース・ドレイン領域となる部
分が存在する。選択酸化によるフィールド膜形成後にゲ
ート酸化膜を成長させてから第1層目の多結晶シリコン
と基板30の接続をするためのコンタクトホール10,
11の開孔をした後に第1層目の多結晶シリコン19,
20,21,27(斜線部のパターン)をデポジション
した後に全面にPイオンを打ち込んでソース・ドレイン
31,32,33を形成する。この後第2フィールド膜
36をデポジション、ゲートとなる多結晶シリコン1
9,20上の第2フィールド膜を除去し、前記多結晶シ
リコン19,20上を熱酸化して薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜を形成する。その後第1層と第2層目の多結
晶シリコンを接続するコンタクトホール12,13,1
4を開孔し薄膜トランジスタのチャネル、及びソース・
ドレインを形成する第2層目の多結晶シリコン層22,
23(点部のパターン)をデポジションし選択的にP+
拡散をする。更に第3フィールド膜35をデポジション
した後にコンタクトホール15,16を開孔後Al−S
i層24,25,26を形成する。この結果N+ 拡散層
31を(−)電源VSSに接続されたソース、32をドレ
イン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネルト
ランジスタと、多結晶シリコン層22において(+)電
源VDDに接続されたソース55、チャネル54、ドレイ
ン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャネル
トランジスタが形成され、各々のドレインがダイオード
を介して接続されるCMOSのインバータが構成でき
る。
【0009】図5に図2に示したセルパターンの回路図
を示す。Nチャネルトランジスタ40〜43はバルクシ
リコン単結晶中に又、Pチャネルトランジスタ44,4
5は多結晶薄膜トランジスタとして形成され、ダイオー
ド46,47はPチャネルとNチャネルトランジスタの
多結晶シリコンにより接続点に発生するダイオードであ
り、このダイオードはメモリの動作上は障害とならな
い。
を示す。Nチャネルトランジスタ40〜43はバルクシ
リコン単結晶中に又、Pチャネルトランジスタ44,4
5は多結晶薄膜トランジスタとして形成され、ダイオー
ド46,47はPチャネルとNチャネルトランジスタの
多結晶シリコンにより接続点に発生するダイオードであ
り、このダイオードはメモリの動作上は障害とならな
い。
【0010】一般に多結晶シリコン層は単結晶シリコン
に比し、移動度が極端に低く、トランジスタ特性に劣悪
で、特にOFFリークが多いことが知られている。しか
し発明者らはこの特性の改善に努力した結果次のことが
わかった。図3に示すように多結晶シリコンのデポジシ
ョン温度を700℃以下にすると移動度が改善され、特
に500℃近辺では10に近い特性が得られた。又OF
Fリークの改善には多結晶シリコンを熱酸化して作るゲ
ート膜の製造方法に依存し、高温でドライ酸化の方式が
最も良かった。又多結晶シリコンの層のデポジション温
度が高くても、レーザによるアニーリングを実施すると
移動度、OFFリークの改善が可能である。
に比し、移動度が極端に低く、トランジスタ特性に劣悪
で、特にOFFリークが多いことが知られている。しか
し発明者らはこの特性の改善に努力した結果次のことが
わかった。図3に示すように多結晶シリコンのデポジシ
ョン温度を700℃以下にすると移動度が改善され、特
に500℃近辺では10に近い特性が得られた。又OF
Fリークの改善には多結晶シリコンを熱酸化して作るゲ
ート膜の製造方法に依存し、高温でドライ酸化の方式が
最も良かった。又多結晶シリコンの層のデポジション温
度が高くても、レーザによるアニーリングを実施すると
移動度、OFFリークの改善が可能である。
【0011】図4は500℃で多結晶シリコンをデポジ
ションし、更にチャネル部にイオン打ち込みによりPイ
オンをライトドープし、ゲート酸化膜を1100℃で形
成して得られたメモリセルに用いるものと同じサイズの
トランジスタの特性を示す。特性はメモリに応用するに
ついて十分である。
ションし、更にチャネル部にイオン打ち込みによりPイ
オンをライトドープし、ゲート酸化膜を1100℃で形
成して得られたメモリセルに用いるものと同じサイズの
トランジスタの特性を示す。特性はメモリに応用するに
ついて十分である。
【0012】
【発明の効果】本発明はCMOSRAMに用いるメモリ
セルを構成するPチャネルとNチャネルのトランジスタ
を積層配置するものであり、同じデザインルールで構成
した従来のセルの約二分の一のサイズとなり5μmルー
ルでは従来4Kbitが限度であったが、本発明の実施
により16Kbitにも手が届くようになった。
セルを構成するPチャネルとNチャネルのトランジスタ
を積層配置するものであり、同じデザインルールで構成
した従来のセルの約二分の一のサイズとなり5μmルー
ルでは従来4Kbitが限度であったが、本発明の実施
により16Kbitにも手が届くようになった。
【図1】 CMOSRAMのセル図。
【図2】 (a)は本発明によるCMOSRAMの平面
図 (b)は断面図。
図 (b)は断面図。
【図3】 多結晶シリコンの移動度とデポジションの温
度の関係を示す図。
度の関係を示す図。
【図4】 本発明により得られた多結晶シリコントラン
ジスタの特性を示す図。
ジスタの特性を示す図。
【図5】 図2の回路図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 半導体装置の製造方法
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(相補型MOS
トランジスタ)を用いた半導体装置の製造方法に関する
ものである。
トランジスタ)を用いた半導体装置の製造方法に関する
ものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】本発明は上記の欠点を除去するものであ
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化した
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化した
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
基板上に選択的にフィールド絶縁膜を形成する工程、前
記フィールド絶縁膜が設けられていない前記基板上に第
1ゲート絶縁膜を形成する工程、前記第1ゲート絶縁膜
上にゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極の両側
の前記基板中に互いに離間した第2導電型の第1拡散領
域及び第2拡散領域を形成する工程、前記第2拡散領域
上に、前記第2拡散領域と電気的に接続する第1多結晶
シリコン層を形成する工程、前記第1拡散領域、前記第
2拡散領域及び前記第1多結晶シリコン層上に層間絶縁
膜を形成する工程、前記ゲート電極上方に第2ゲート絶
縁膜を形成する工程、前記第1多結晶シリコン層上の前
記層間絶縁膜に開孔部を形成する工程、前記第1拡散領
域の上の前記層間絶縁膜上と、前記ゲート電極の上の前
記第2ゲート絶縁膜上と、前記第2拡散領域の上の前記
層間絶縁膜上と、前記開口部内とに延在するように、第
2多結晶シリコン層を形成する工程、前記第2多結晶シ
リコン層のうち前記第2ゲート絶縁膜上のチャネル領域
となる部分以外で、前記開口部内を含む前記第2多結晶
シリコン層に選択的に不純物を導入してソース領域及び
ドレイン領域を形成すると共に、前記第1多結晶シリコ
ン層と前記第2多結晶シリコン層とを電気的に接続する
工程、を有することを特徴とする。
基板上に選択的にフィールド絶縁膜を形成する工程、前
記フィールド絶縁膜が設けられていない前記基板上に第
1ゲート絶縁膜を形成する工程、前記第1ゲート絶縁膜
上にゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極の両側
の前記基板中に互いに離間した第2導電型の第1拡散領
域及び第2拡散領域を形成する工程、前記第2拡散領域
上に、前記第2拡散領域と電気的に接続する第1多結晶
シリコン層を形成する工程、前記第1拡散領域、前記第
2拡散領域及び前記第1多結晶シリコン層上に層間絶縁
膜を形成する工程、前記ゲート電極上方に第2ゲート絶
縁膜を形成する工程、前記第1多結晶シリコン層上の前
記層間絶縁膜に開孔部を形成する工程、前記第1拡散領
域の上の前記層間絶縁膜上と、前記ゲート電極の上の前
記第2ゲート絶縁膜上と、前記第2拡散領域の上の前記
層間絶縁膜上と、前記開口部内とに延在するように、第
2多結晶シリコン層を形成する工程、前記第2多結晶シ
リコン層のうち前記第2ゲート絶縁膜上のチャネル領域
となる部分以外で、前記開口部内を含む前記第2多結晶
シリコン層に選択的に不純物を導入してソース領域及び
ドレイン領域を形成すると共に、前記第1多結晶シリコ
ン層と前記第2多結晶シリコン層とを電気的に接続する
工程、を有することを特徴とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明の半導体装置の製造方法
によるメモリセルの平面パターン図例、(b)にはAB
の断面図を示す。選択酸化マスクの境界18内にソース
・ドレイン領域となる部分が存在する。選択酸化による
フィールド膜形成後にゲート酸化膜を成長させてから第
1層目の多結晶シリコンと基板30の接続をするための
コンタクトホール10,11の開孔をした後に第1層目
の多結晶シリコン19,20,21,27(斜線部のパ
ターン)をデポジションした後に全面にPイオンを打ち
込んでソース・ドレイン31,32,33を形成する。
この後第2フィールド膜36をデポジション、ゲートと
なる多結晶シリコン19,20上の第2フィールド膜を
除去し、前記多結晶シリコン19,20上を熱酸化して
薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する。その後第
1層と第2層目の多結晶シリコンを接続するコンタクト
ホール12,13,14を開孔し薄膜トランジスタのチ
ャネル、及びソース・ドレインを形成する第2層目の多
結晶シリコン層22,23(点部のパターン)をデポジ
ションし選択的にP+拡散をする。更に第3フィールド
膜35をデポジションした後にコンタクトホール15,
16を開孔後Al−Si層24,25,26を形成す
る。この結果N+拡散層31を(−)電源VSSに接続
されたソース、32をドレイン、多結晶シリコン20を
ゲートとするNチャネルトランジスタと、多結晶シリコ
ン層22において(+)電源VDDに接続されたソース
55、チャネル54、ドレイン56、多結晶シリコン2
0をゲートとするPチャネルトランジスタが形成され、
各々のドレインがダイオードを介して接続されるCMO
Sのインバータが構成できる。
によるメモリセルの平面パターン図例、(b)にはAB
の断面図を示す。選択酸化マスクの境界18内にソース
・ドレイン領域となる部分が存在する。選択酸化による
フィールド膜形成後にゲート酸化膜を成長させてから第
1層目の多結晶シリコンと基板30の接続をするための
コンタクトホール10,11の開孔をした後に第1層目
の多結晶シリコン19,20,21,27(斜線部のパ
ターン)をデポジションした後に全面にPイオンを打ち
込んでソース・ドレイン31,32,33を形成する。
この後第2フィールド膜36をデポジション、ゲートと
なる多結晶シリコン19,20上の第2フィールド膜を
除去し、前記多結晶シリコン19,20上を熱酸化して
薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する。その後第
1層と第2層目の多結晶シリコンを接続するコンタクト
ホール12,13,14を開孔し薄膜トランジスタのチ
ャネル、及びソース・ドレインを形成する第2層目の多
結晶シリコン層22,23(点部のパターン)をデポジ
ションし選択的にP+拡散をする。更に第3フィールド
膜35をデポジションした後にコンタクトホール15,
16を開孔後Al−Si層24,25,26を形成す
る。この結果N+拡散層31を(−)電源VSSに接続
されたソース、32をドレイン、多結晶シリコン20を
ゲートとするNチャネルトランジスタと、多結晶シリコ
ン層22において(+)電源VDDに接続されたソース
55、チャネル54、ドレイン56、多結晶シリコン2
0をゲートとするPチャネルトランジスタが形成され、
各々のドレインがダイオードを介して接続されるCMO
Sのインバータが構成できる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【発明の効果】本発明は例えばCMOSRAMに用いる
メモリセルを構成するPチャネルとNチャネルのトラン
ジスタを積層配置する際に有効な半導体装置の製造方法
であり、同じデザインルールで構成した従来のセルの約
二分の一のサイズとなり5μmルールでは従来4Kbi
tが限度であったが、本発明の実施により16Kbit
にも手が届くようになった。つまり、本発明の半導体装
置の製造方法は、半導体装置を高集積化するうえで特に
優れた効果を有するものである。
メモリセルを構成するPチャネルとNチャネルのトラン
ジスタを積層配置する際に有効な半導体装置の製造方法
であり、同じデザインルールで構成した従来のセルの約
二分の一のサイズとなり5μmルールでは従来4Kbi
tが限度であったが、本発明の実施により16Kbit
にも手が届くようになった。つまり、本発明の半導体装
置の製造方法は、半導体装置を高集積化するうえで特に
優れた効果を有するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 311 C
Claims (1)
- 【請求項1】 CMOSインバータを相互接続しフリッ
プフロップを構成するCMOSメモリセルにおいて、基
板上方に一方の導電型の薄膜トランジスタを、基板表面
に他方の導電型のトランジスタを作成し、前記の各々の
トランジスタのドレイン同士を接続したCMOSインバ
ータより構成されることを特徴とするCMOSメモリセ
ル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4036622A JPH0682809B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4036622A JPH0682809B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体装置の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1090316A Division JPH0214566A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | フリップフロップ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0669459A true JPH0669459A (ja) | 1994-03-11 |
JPH0682809B2 JPH0682809B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=12474914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4036622A Expired - Lifetime JPH0682809B2 (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0682809B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7111709B2 (en) | 2003-05-14 | 2006-09-26 | Advics Co., Ltd. | Disk brake devices |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP4036622A patent/JPH0682809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7111709B2 (en) | 2003-05-14 | 2006-09-26 | Advics Co., Ltd. | Disk brake devices |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0682809B2 (ja) | 1994-10-19 |
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