JPH0774355A - 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Info
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- JPH0774355A JPH0774355A JP23727093A JP23727093A JPH0774355A JP H0774355 A JPH0774355 A JP H0774355A JP 23727093 A JP23727093 A JP 23727093A JP 23727093 A JP23727093 A JP 23727093A JP H0774355 A JPH0774355 A JP H0774355A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 MOSトランジスタのソース・ドレインに用
いたときに短チャネル効果の影響抑止に有効な拡散層を
有する半導体装置を製造する。 【構成】 後段加速型イオン注入装置を用いてp型不純
物を半導体基板1にイオン注入してp型の拡散層を形成
するに際し、このp型の不純物のイオン注入よりも前
に、その打込み領域にその打込み深さよりも深い位置に
n型の不純物をイオン注入する。このn型の不純物4に
よってp型の不純物の一部のイオン6が相殺され、半導
体基板1の深い位置のp型の拡散層が形成されなくな
り、浅いp型拡散層の形成が可能となる。
いたときに短チャネル効果の影響抑止に有効な拡散層を
有する半導体装置を製造する。 【構成】 後段加速型イオン注入装置を用いてp型不純
物を半導体基板1にイオン注入してp型の拡散層を形成
するに際し、このp型の不純物のイオン注入よりも前
に、その打込み領域にその打込み深さよりも深い位置に
n型の不純物をイオン注入する。このn型の不純物4に
よってp型の不純物の一部のイオン6が相殺され、半導
体基板1の深い位置のp型の拡散層が形成されなくな
り、浅いp型拡散層の形成が可能となる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は後段加速型のイオン注入
装置を用いて、ウェハ基板内に不純物を注入して拡散層
を形成した半導体装置と、その製造方法に関する。
装置を用いて、ウェハ基板内に不純物を注入して拡散層
を形成した半導体装置と、その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、MOSトランジスタのソース・
ドレインを形成するために不純物をウェハ基板にイオン
注入する際に、後段加速型のイオン注入装置が用いられ
る。図4(a)はこれを説明する図であり、例えばn型
シリコン基板31にゲート絶縁膜32を形成し、ゲート
電極33を形成した後にp型のソース・ドレインを形成
するために後段加速型のイオン注入装置によってBF2
(フッ化ボロン)をイオン注入する。このときの注入条
件は、例えば、イオン種が49BF2 + ,加速エネルギ7
0KeV(イオン引出し電圧20KeV+後段加速電圧
50KeV),注入ドーズ量50E15cm-2,ビーム
電流1mAとする。
ドレインを形成するために不純物をウェハ基板にイオン
注入する際に、後段加速型のイオン注入装置が用いられ
る。図4(a)はこれを説明する図であり、例えばn型
シリコン基板31にゲート絶縁膜32を形成し、ゲート
電極33を形成した後にp型のソース・ドレインを形成
するために後段加速型のイオン注入装置によってBF2
(フッ化ボロン)をイオン注入する。このときの注入条
件は、例えば、イオン種が49BF2 + ,加速エネルギ7
0KeV(イオン引出し電圧20KeV+後段加速電圧
50KeV),注入ドーズ量50E15cm-2,ビーム
電流1mAとする。
【0003】このような後段加速型イオン注入装置で49
BF2 + イオン5をシリコン基板に注入を行うと、イオ
ン注入装置内で49BF2 + イオン5と残留ガス(例えば
N2)の衝突により、49BF2 + イオン5から11B+ イ
オン6が分離してしまう。その状態で後段加速型装置で
は、49BF2 + イオン5から分離した11B+ イオン6が
50KeVのエネルギで加速され、49BF2 + イオン5と
同時にシリコン基板31に注入されることになる。
BF2 + イオン5をシリコン基板に注入を行うと、イオ
ン注入装置内で49BF2 + イオン5と残留ガス(例えば
N2)の衝突により、49BF2 + イオン5から11B+ イ
オン6が分離してしまう。その状態で後段加速型装置で
は、49BF2 + イオン5から分離した11B+ イオン6が
50KeVのエネルギで加速され、49BF2 + イオン5と
同時にシリコン基板31に注入されることになる。
【0004】このため、イオン注入後の熱処理を行う
と、図4(b)のようにシリコン基板31内には49BF
2 + イオン5により形成される拡散層34(p型)と、
11B+イオン6により形成される拡散層35(p型)が
形成される。図5は形成された拡散層のデプスプロファ
イル(SIMS分析結果)である。この例では、BF2
注入によるデプスプロファイル12のピークはシリコン
基板内打込み深さ800Åで1600Å付近からデプス
プロファイルの裾引きが始まっている。
と、図4(b)のようにシリコン基板31内には49BF
2 + イオン5により形成される拡散層34(p型)と、
11B+イオン6により形成される拡散層35(p型)が
形成される。図5は形成された拡散層のデプスプロファ
イル(SIMS分析結果)である。この例では、BF2
注入によるデプスプロファイル12のピークはシリコン
基板内打込み深さ800Åで1600Å付近からデプス
プロファイルの裾引きが始まっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の後
段加速型イオン注入装置で形成される拡散層は、49BF
2 + イオンにより形成される拡散層34と11B+ イオン
により形成される拡散層35とで構成されることにな
り、かつシリコン基板31内での各拡散層34,35の
深さが異なるため、全体として裾が長く緩慢なデプスプ
ロファイル特性となる。このため、近年の集積回路のよ
うに、集積度が上がり、そのため個々のトランジスタの
小型化が図られている場合には、短チャネル効果の影響
が大きくなり、トランジスタの特性変動を引き起こす原
因になるという問題がある。本発明の目的は、短チャネ
ル効果の影響抑止に有効な拡散層を有する半導体装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は、短チ
ャネル効果の影響抑止に有効な拡散層の製造方法を提供
することにある。
段加速型イオン注入装置で形成される拡散層は、49BF
2 + イオンにより形成される拡散層34と11B+ イオン
により形成される拡散層35とで構成されることにな
り、かつシリコン基板31内での各拡散層34,35の
深さが異なるため、全体として裾が長く緩慢なデプスプ
ロファイル特性となる。このため、近年の集積回路のよ
うに、集積度が上がり、そのため個々のトランジスタの
小型化が図られている場合には、短チャネル効果の影響
が大きくなり、トランジスタの特性変動を引き起こす原
因になるという問題がある。本発明の目的は、短チャネ
ル効果の影響抑止に有効な拡散層を有する半導体装置を
提供することにある。また、本発明の他の目的は、短チ
ャネル効果の影響抑止に有効な拡散層の製造方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の表面から所要の深さ位置に不純物濃度のピ
ークを有し、この深さ位置から更に深い位置に向けて不
純物濃度が急峻に低下される特性の拡散層を有する。ま
た、本発明の製造方法は、 後段加速型イオン注入装置
を用いて不純物を半導体基板にイオン注入して一導電型
の拡散層を形成するに際し、この一導電型の不純物のイ
オン注入よりも前に、その打込み領域にその打込み深さ
よりも深い位置に逆導電型の不純物をイオン注入する。
この場合、一導電型の不純物濃度と、この一導電型の不
純物が打込まれた半導体基板の深さ位置における逆導電
型の不純物濃度とを略等しく制御する。
半導体基板の表面から所要の深さ位置に不純物濃度のピ
ークを有し、この深さ位置から更に深い位置に向けて不
純物濃度が急峻に低下される特性の拡散層を有する。ま
た、本発明の製造方法は、 後段加速型イオン注入装置
を用いて不純物を半導体基板にイオン注入して一導電型
の拡散層を形成するに際し、この一導電型の不純物のイ
オン注入よりも前に、その打込み領域にその打込み深さ
よりも深い位置に逆導電型の不純物をイオン注入する。
この場合、一導電型の不純物濃度と、この一導電型の不
純物が打込まれた半導体基板の深さ位置における逆導電
型の不純物濃度とを略等しく制御する。
【0007】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。先ず、図1(a)のように、n型シリコン基板1の
表面にゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜2を形成し、
その上に多結晶シリコンを所要パターンに形成してゲー
ト電極3を形成する。そして、このゲート電極3をマス
クにした自己整合法により、ソース・ドレインの形成領
域にP(リン)イオン4をイオン注入する。このPのイ
オン注入条件は、イオン種が31P+ ,加速エネルギ13
0KeV,注入ドーズ量3.0E13cm-2,ビーム電
流120Aである。これにより、図1(b)のように、
シリコン基板1のソース・ドレイン形成領域の深さ約1
800Åの近傍に31P+ イオン4が打ち込まれる。
る。図1は本発明の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。先ず、図1(a)のように、n型シリコン基板1の
表面にゲート絶縁膜としてシリコン酸化膜2を形成し、
その上に多結晶シリコンを所要パターンに形成してゲー
ト電極3を形成する。そして、このゲート電極3をマス
クにした自己整合法により、ソース・ドレインの形成領
域にP(リン)イオン4をイオン注入する。このPのイ
オン注入条件は、イオン種が31P+ ,加速エネルギ13
0KeV,注入ドーズ量3.0E13cm-2,ビーム電
流120Aである。これにより、図1(b)のように、
シリコン基板1のソース・ドレイン形成領域の深さ約1
800Åの近傍に31P+ イオン4が打ち込まれる。
【0008】次いで、図1(c)のように、前記シリコ
ン基板1に対して、今度は後段加速型イオン注入装置に
よりBF2 をイオン注入する。このBF2 のイオン注入
条件は、イオン種が49BF2 + ,加速エネルギ70Ke
V(イオン引出電圧20KeV+後段加速電圧50Ke
V),注入ドーズ量5.0E15cm-2,ビーム電流1
mAである。これにより、シリコン基板1の深さ800
Å近傍にピークをもつイオン注入が行われる。そして、
このときに、イオン注入装置内で49BF2 + イオン5と
残留ガス(例えばN2 )の衝突により、49BF2 + イオ
ンから11B+ イオン6が分離され、この11B+ イオン6
が50KeVの加速エネルギで加速されてシリコン基板
1に同時にイオン注入されることは前記した通りであ
る。
ン基板1に対して、今度は後段加速型イオン注入装置に
よりBF2 をイオン注入する。このBF2 のイオン注入
条件は、イオン種が49BF2 + ,加速エネルギ70Ke
V(イオン引出電圧20KeV+後段加速電圧50Ke
V),注入ドーズ量5.0E15cm-2,ビーム電流1
mAである。これにより、シリコン基板1の深さ800
Å近傍にピークをもつイオン注入が行われる。そして、
このときに、イオン注入装置内で49BF2 + イオン5と
残留ガス(例えばN2 )の衝突により、49BF2 + イオ
ンから11B+ イオン6が分離され、この11B+ イオン6
が50KeVの加速エネルギで加速されてシリコン基板
1に同時にイオン注入されることは前記した通りであ
る。
【0009】このBF2 のイオン注入により、図5に示
したようなデプスプロファイルでのn型拡散層が形成さ
れることになるが、このときシリコン基板1の深さ18
00Åの近傍には図1(a)の工程でイオン注入された
31P+ イオン4が存在しているため、この深さにまで注
入された11B+ イオン6が31P+ イオン4と相殺され
る。したがって、その後の工程で熱処理を行って図1
(d)のようにソース・ドレインとしてのp型拡散層7
を形成すると、このp型拡散層7は49BF2 + イオン5
によって形成されるp型拡散層のみで構成され、それよ
りも深い領域に11B+イオン6によるp型拡散層が存在
されることは殆どない。
したようなデプスプロファイルでのn型拡散層が形成さ
れることになるが、このときシリコン基板1の深さ18
00Åの近傍には図1(a)の工程でイオン注入された
31P+ イオン4が存在しているため、この深さにまで注
入された11B+ イオン6が31P+ イオン4と相殺され
る。したがって、その後の工程で熱処理を行って図1
(d)のようにソース・ドレインとしてのp型拡散層7
を形成すると、このp型拡散層7は49BF2 + イオン5
によって形成されるp型拡散層のみで構成され、それよ
りも深い領域に11B+イオン6によるp型拡散層が存在
されることは殆どない。
【0010】図2はそのデプスプロファイルであり、シ
リコン基板1の深い位置において、破線で示される11B
+ イオン6によるp型イオンの濃度分布が、同図に鎖線
で示される31P+ イオン4の濃度分布によって相殺さ
れ、11B+ イオン6によるp型拡散層が形成されること
がないため、実線で示すように49BF2 + イオン5によ
るp型拡散層のみとなり、結果として基板の深い位置で
の濃度分布が急峻なプロファイルのp拡散層7を形成す
ることが可能となる。したがって、MOSトランジスタ
のソース・ドレインの拡散層を浅く形成でき、小型トラ
ンジスタにおける短チャネル効果の影響を緩和し、特性
の安定化が実現できる。
リコン基板1の深い位置において、破線で示される11B
+ イオン6によるp型イオンの濃度分布が、同図に鎖線
で示される31P+ イオン4の濃度分布によって相殺さ
れ、11B+ イオン6によるp型拡散層が形成されること
がないため、実線で示すように49BF2 + イオン5によ
るp型拡散層のみとなり、結果として基板の深い位置で
の濃度分布が急峻なプロファイルのp拡散層7を形成す
ることが可能となる。したがって、MOSトランジスタ
のソース・ドレインの拡散層を浅く形成でき、小型トラ
ンジスタにおける短チャネル効果の影響を緩和し、特性
の安定化が実現できる。
【0011】図3は本発明の他の実施例の断面図であ
る。この実施例ではCMOSに適用した例を示してお
り、n型シリコン基板11の一部領域にp型埋込層12
とn型埋込層13を形成し、かつその上にp型エピタキ
シャル層14を形成する。そして、前記n型埋込層上の
p型エピタキシャル層にn型不純物を導入してn型ウェ
ル15を形成する。また、p型埋込層12上のp型エピ
タキシャル層14にはp型拡散層16を形成して素子間
分離を行っている。そして、前記p型エピタキシャル層
14及びn型ウェル15の表面にゲート絶縁膜17及び
フィールド絶縁膜18を形成し、その上にゲート電極1
9を形成した後、p型エピタキシャル層14にn型不純
物をイオン注入してn型ソース・ドレイン領域20を形
成する。
る。この実施例ではCMOSに適用した例を示してお
り、n型シリコン基板11の一部領域にp型埋込層12
とn型埋込層13を形成し、かつその上にp型エピタキ
シャル層14を形成する。そして、前記n型埋込層上の
p型エピタキシャル層にn型不純物を導入してn型ウェ
ル15を形成する。また、p型埋込層12上のp型エピ
タキシャル層14にはp型拡散層16を形成して素子間
分離を行っている。そして、前記p型エピタキシャル層
14及びn型ウェル15の表面にゲート絶縁膜17及び
フィールド絶縁膜18を形成し、その上にゲート電極1
9を形成した後、p型エピタキシャル層14にn型不純
物をイオン注入してn型ソース・ドレイン領域20を形
成する。
【0012】また、n型ウェル15には、予め所定深さ
位置にまでn型不純物(31P+ イオン)をイオン注入し
ておき、その上でp型不純物として31P+ イオンを後段
加速型イオン注入装置によりイオン注入する。これによ
り、n型ウェル15の深い位置での11B+ イオンが31P
+ イオンによって相殺され、基板の深い位置での濃度プ
ロファイルが急峻でかつ浅いp型ソース・ドレイン領域
21が形成される。
位置にまでn型不純物(31P+ イオン)をイオン注入し
ておき、その上でp型不純物として31P+ イオンを後段
加速型イオン注入装置によりイオン注入する。これによ
り、n型ウェル15の深い位置での11B+ イオンが31P
+ イオンによって相殺され、基板の深い位置での濃度プ
ロファイルが急峻でかつ浅いp型ソース・ドレイン領域
21が形成される。
【0013】なお、前記実施例では、11B+ イオンと31
P+ イオンの濃度を略等しくて両者を相殺させている
が、31P+ イオンの濃度を11B+ イオンの濃度よりも高
くすれば、相殺が49BF2 + イオンによる拡散層の深い
位置にまで及び、この49BF2 + イオンによる拡散層の
深さを更に浅く形成することができる。但し、この31P
+ イオンの濃度を余り高くすると、形成したp型拡散層
の下層にn型拡散層が生じることになり、接合容量の増
大等の別の問題が生じるおそれがあり、好ましくはな
い。また、前記実施例ではBF2 イオンをイオン注入す
る例について説明したが、一のイオン種から他のイオン
種が分離されてイオン注入され、この分離されたイオン
種が基板の深い位置に注入されるようなイオンを用いる
場合には、本発明を同様に適用することができる。
P+ イオンの濃度を略等しくて両者を相殺させている
が、31P+ イオンの濃度を11B+ イオンの濃度よりも高
くすれば、相殺が49BF2 + イオンによる拡散層の深い
位置にまで及び、この49BF2 + イオンによる拡散層の
深さを更に浅く形成することができる。但し、この31P
+ イオンの濃度を余り高くすると、形成したp型拡散層
の下層にn型拡散層が生じることになり、接合容量の増
大等の別の問題が生じるおそれがあり、好ましくはな
い。また、前記実施例ではBF2 イオンをイオン注入す
る例について説明したが、一のイオン種から他のイオン
種が分離されてイオン注入され、この分離されたイオン
種が基板の深い位置に注入されるようなイオンを用いる
場合には、本発明を同様に適用することができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、半導体基板の表面から所要の深さ位置に不純物濃度
のピークを有し、この深さ位置から更に深い位置に向け
て不純物濃度が急峻に低下される特性の拡散層を有して
いるので、高濃度で浅い拡散層を形成でき、微細なMO
Sトランジスタのソース・ドレインに適用した場合には
短チャネル効果の影響を防止して特性を改善したMOS
トランジスタを得ることが可能となる。また、本発明の
製造方法は、後段加速型イオン注入装置を用いて不純物
を半導体基板にイオン注入して一導電型の拡散層を形成
するに際し、この一導電型の不純物のイオン注入よりも
前に、その打込み領域にその打込み深さよりも深い位置
に逆導電型の不純物をイオン注入することにより、半導
体基板の深い位置における逆導電型の不純物濃度を低下
させ、この深さ位置における拡散層の濃度を低下させ、
実質的に浅い拡散層を形成することが可能となる。この
場合、一導電型の不純物濃度と、この一導電型の不純物
が打込まれた半導体基板の深さ位置における逆導電型の
不純物濃度とを略等しくすることで、各不純物を相殺さ
せ、逆導電型の拡散層を形成することがなく、高濃度で
浅い拡散層の形成が実現できる。
は、半導体基板の表面から所要の深さ位置に不純物濃度
のピークを有し、この深さ位置から更に深い位置に向け
て不純物濃度が急峻に低下される特性の拡散層を有して
いるので、高濃度で浅い拡散層を形成でき、微細なMO
Sトランジスタのソース・ドレインに適用した場合には
短チャネル効果の影響を防止して特性を改善したMOS
トランジスタを得ることが可能となる。また、本発明の
製造方法は、後段加速型イオン注入装置を用いて不純物
を半導体基板にイオン注入して一導電型の拡散層を形成
するに際し、この一導電型の不純物のイオン注入よりも
前に、その打込み領域にその打込み深さよりも深い位置
に逆導電型の不純物をイオン注入することにより、半導
体基板の深い位置における逆導電型の不純物濃度を低下
させ、この深さ位置における拡散層の濃度を低下させ、
実質的に浅い拡散層を形成することが可能となる。この
場合、一導電型の不純物濃度と、この一導電型の不純物
が打込まれた半導体基板の深さ位置における逆導電型の
不純物濃度とを略等しくすることで、各不純物を相殺さ
せ、逆導電型の拡散層を形成することがなく、高濃度で
浅い拡散層の形成が実現できる。
【図1】本発明の製造方法を用いてMOSトランジスタ
を製造する工程の一部を工程順に示す断面図である。
を製造する工程の一部を工程順に示す断面図である。
【図2】本発明で製造される半導体装置の不純物拡散層
のデプスプロファイルである。
のデプスプロファイルである。
【図3】本発明の製造方法を適用したCMOSの断面図
である。
である。
【図4】従来の製造方法の工程一部と製造されたMOS
トランジスタの一部を示す断面図である。
トランジスタの一部を示す断面図である。
【図5】従来の製造方法で製造される半導体装置の不純
物拡散層のデプスプロファイルである。
物拡散層のデプスプロファイルである。
1 n型シリコン基板 3 ゲート電極 4 31P+ イオン 5 49BF2 + 6 11B+ イオン 7 p型ソース・ドレイン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7514−4M H01L 29/78 301 S
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板の表面から所要の深さ位置に
不純物濃度のピークを有し、この深さ位置から更に深い
位置に向けて不純物濃度が急峻に低下される特性の拡散
層を有する半導体装置。 - 【請求項2】 後段加速型イオン注入装置を用いて不純
物を半導体基板にイオン注入し、一導電型の拡散層を形
成するに際し、前記不純物のイオン注入よりも前に前記
不純物の打込み領域にその打込み深さよりも深い位置に
逆導電型の不純物をイオン注入することを特徴とする半
導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 一導電型の不純物濃度と、この一導電型
の不純物が打込まれた半導体基板の深さ位置における逆
導電型の不純物濃度とを略等しく制御する請求項2の半
導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23727093A JPH0774355A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23727093A JPH0774355A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0774355A true JPH0774355A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=17012912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23727093A Pending JPH0774355A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0774355A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006270044A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Hynix Semiconductor Inc | フラッシュメモリ素子の製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01207928A (ja) * | 1988-02-16 | 1989-08-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH0254537A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP23727093A patent/JPH0774355A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01207928A (ja) * | 1988-02-16 | 1989-08-21 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH0254537A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
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JP2006270044A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Hynix Semiconductor Inc | フラッシュメモリ素子の製造方法 |
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