JPH09326440A - 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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JPH09326440A
JPH09326440A JP8141267A JP14126796A JPH09326440A JP H09326440 A JPH09326440 A JP H09326440A JP 8141267 A JP8141267 A JP 8141267A JP 14126796 A JP14126796 A JP 14126796A JP H09326440 A JPH09326440 A JP H09326440A
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region
insulating film
semiconductor substrate
mask
gate electrode
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Koichi Matsumoto
光市 松本
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同一基板上において、SAC法を適用したM
OSTrの形成とサリサイド法を適用したMOSTrの
形成とを合理的に行う手順を提供する。 【解決手段】 半導体基板11上の第1領域11aにオフセ
ット絶縁膜17a付のゲート電極16を形成し、第2領域11
bにシリコンパターン14bを形成する。オフセット絶縁
膜17a及びシリコンパターン14bをマスクにして、半導
体基板11に不純物を導入する。オフセット絶縁膜17a,
ゲート電極16及びシリコンパターン14bの側壁にサイド
ウォール19を形成し、不純物の活性化熱処理を行う。サ
リサイド法によって、半導体基板11及びシリコンパター
ン14bの表面層にシリサイド層を形成し、第2領域11b
にシリコンパターン14bとシリサイド層とからなるゲー
ト電極を形成する。半導体基板11上に層間絶縁膜を成膜
し、層間絶縁膜を選択的にエッチングしてシリサイド層
に達するコンタクトホールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にはMOSトランジスタで構成される半
導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化による素子構造の
微細化にともない、MOSトランジスタを有する半導体
装置においてはショートチャネル効果の抑制に優れてい
る表面チャネル型で当該MOSトランジスタを構成する
必要性が生じてきた。このような表面チャネル型のMO
SトランジスタでC(Complemenetary)-MOS回路を構
成してなる半導体装置を製造する場合には、nチャンネ
ルMOSトランジスタ(以下、nMOSと記す)のゲー
ト電極を構成するn型ポリシリコン中のn型不純物と、
pチャンネルMOSトランジスタ(以下、pMOSと記
す)のゲート電極を構成するp型ポリシリコン中のp型
不純物とが、上記ゲート電極を構成するポリシリコン上
のシリサイドを介して相互拡散することを防止する必要
がある。
【0003】また、微細化が進んだMOSトランジスタ
においては、ソース拡散層及びドレイン拡散層のコンタ
クト面積が狭まり、コンタクト抵抗が上昇する。このた
め、ソース拡散層及びドレイン拡散層の表面層にシリサ
イドを形成してコンタクト抵抗を低下させる必要があ
る。
【0004】そこで、上記半導体装置を製造するに際し
ては、以下のようにしている。先ず、半導体基板上にゲ
ート電極になるシリコンパターンを形成し、このシリコ
ンパターンの側壁にサイドウォールを形成した後、半導
体基板の表面側及びシリコンパターンに適宜不純物を導
入する。次に、不純物の活性化熱処理を行った後、セル
フアラインシリサイド(サリサイド)法によって自己整
合的にシリコンパターン及び半導体基板の露出表面にシ
リサイド層を生成する。これによって、不純物の活性化
熱処理の際に、ポリシリコン中の不純物をシリサイド層
を介して相互拡散させることなく、ソース拡散層及びド
レイン拡散層の表面にシリサイド層が設けられたMOS
トランジスタが形成される。
【0005】一方、高い集積度が要求される半導体装置
の製造においては、コンタクトホール形成工程で用いる
マスクの合わせ余裕を不要にできるセルフアラインコン
タクト(以下、SACと記す)法を適用することが求め
られる。このSAC法を適用して上記半導体装置を形成
するには、先ず、半導体基板上に、上部がオフセット絶
縁膜で覆われたゲート電極をパターン形成する。次に、
オフセット絶縁膜及びゲート電極の側壁にサイドウォー
ルを形成する。その後、オフセット絶縁膜及びサイドウ
ォールを覆う状態で、半導体基板上に層間絶縁膜を形成
する。次いで、層間絶縁膜上にマスクを形成し、この上
方から当該層間絶縁膜を選択的にエッチングすることに
よって、オフセット絶縁膜及びサイドウォールから露出
する半導体基板部分に達するコンタクトホールを形成す
る。このコンタクトホールは、ゲート電極に対して自己
整合的に絶縁性が確保されたものになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体装置の高
機能化に伴い、上記サリサイド法によって形成されるC
−MOSを用いた高機能回路と、上記SAC法によって
形成されるMOSトランジスタを用いた微細回路とを、
同一の半導体基板上に配置する必要性が生じてきてい
る。しかし、サリサイド法によって拡散層表面及びゲー
ト電極表面にシリサイド層を形成した後には、ゲート電
極が既にパターニングされていることから、この工程の
後にゲート電極上にオフセット絶縁膜を形成することは
困難である。このため、上記サリサイド法に続けてSA
C法を適用したコンタクトホールの形成を行うことはで
きなかった。したがって、上記高機能回路と微細回路と
を同一の半導体基板上に形成しようとした場合、それぞ
れの回路を別工程で製造することになり、製造工程が複
雑であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するための本発明の半導体装置の製造方法は、以下のよ
うに行う。先ず、第1工程では、半導体基板上の第1領
域に、上部がオフセット絶縁膜で覆われたゲート電極を
形成する。また、当該半導体基板上の第2領域に、ゲー
ト電極になるシリコンパターンを形成する。次に、第2
工程では、オフセット絶縁膜と上記ゲート電極との側壁
及び上記シリコンパターンの側壁に絶縁性のサイドウォ
ールを形成するこれと共に、半導体基板の表面層にソー
ス拡散層及びドレイン拡散層を形成するための不純物を
導入する。その後、第3工程では上記不純物の活性化熱
処理を行う。また、第4工程では、セルフアラインシリ
サイド法によって、上記半導体基板の露出表面層及び上
記シリコンパターンの表面層にシリサイド層を形成し、
上記第2領域に上記シリコンパターンと当該シリサイド
層とからなるゲート電極を形成する。次に、第5工程で
は、上記半導体基板上に、上記オフセット絶縁膜及び上
記サイドウォールに対してエッチング選択性を有する材
料からなる層間絶縁膜を成膜し、当該層間絶縁膜に当該
半導体基板表面の上記シリサイド層に達するコンタクト
ホールを形成する。
【0008】上記半導体装置の製造方法では、半導体基
板における第1領域に上部がオフセット絶縁膜で覆われ
たゲート電極を形成し、第2領域にはシリコンパターン
のみを形成した状態で、半導体基板表面側への不純物導
入、サイドウォール形成及びこれらに続けてセルフアラ
インシリサイド法が行われる。このことから、第1領域
のゲート電極上にオフセット絶縁膜を配置した状態で、
第2領域のシリコンパターン上にシリサイド層が形成さ
れる。このため、第5工程において、層間絶縁膜を成膜
しこの層間絶縁膜を選択的にエッチングして形成される
コンタクトホールは、第1領域のゲート電極に対しては
自己整合的に絶縁性が確保されたものになる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1及び図2は、本発明を適用し
た半導体装置の製造方法の実施形態を示す断面工程図で
あり、図3は、当該実施形態における第1工程の詳細を
示す断面工程図である。ここでは、これらの各図を用い
て本発明の実施形態を説明する。
【0010】尚、本実施形態では、図1(1)に示す半
導体基板11上における第1領域11aに、SAC(セ
ルフアラインコンタクト)法を適用してDRAMのよう
な高集積度が要求される半導体装置部分を構成するMO
Sトランジスタを形成し、上記半導体基板11上におけ
る第2領域11bに、サリサイド(セルフアラインシリ
サイド)法を適用したC−MOSを形成する場合を説明
する。ただし、第1領域11aに形成する上記MOSト
ランジスタは、一例として表面チャネル型のnMOSで
あることとする。また、第2領域11bに形成する上記
C−MOSは、表面チャネル型であることとし、ここで
はnMOSのみを代表的に図示した。
【0011】以下、上記半導体装置の製造手順を説明す
る。先ず、第1工程は、図1(1)に示すように、シリ
コンからなる半導体基板11の表面側に素子分離12を
形成し、当該半導体基板11の表面側を第1領域11a
と第2領域11bとに分離する。この素子分離12は、
トレンチ構造またはLOCOS法によって形成した酸化
シリコン膜からなる。
【0012】次に、例えば熱酸化法によって半導体基板
11の表面層にゲート酸化膜13を生成した後、第1領
域11aにおけるゲート酸化膜13上にポリシリコン膜
14とその上層のシリサイド膜15とのポリサイド構造
からなるゲート電極16を形成する。このゲート電極1
6は、上部がオフセット絶縁膜17aで覆われたもので
ある。また、第2領域11bにおけるゲート酸化膜13
上に、ポリシリコン膜からなるシリコンパターン14b
を形成する。
【0013】このゲート電極16及びシリコンパターン
14bを形成する場合には、半導体装置の製造工程の簡
略化を図るために、例えば以下のようにする。先ず、図
3(1)−aに示すように、半導体基板11の表面に生
成したゲート酸化膜13上にポリシリコン膜14または
アモルファスシリコン膜を200nmの膜厚で成膜す
る。ここでは、ポリシリコン膜を用いることとする。次
に、第1領域11aのポリシリコン膜14部分にのみ、
例えばn型の不純物としてリン(P)を10keVのエ
ネルギーで3×1015個/cm2 だけ導入する。ここで
導入する不純物としては、リン(P)の他に、ヒ素(A
s)でも良い。
【0014】尚、第1領域11aに、表面チャネル型の
pMOSを形成する場合には、上記不純物として、p型
のホウ素(B)やフッ化ホウ素(BF2 )を導入する。
また、この第1領域11aのポリシリコン膜14中に導
入する不純物は、後の工程で行われる不純物の活性化ア
ニールの際に当該不純物がポリシリコン膜14内で相互
拡散することを防止するため、1種類の導電型に限定す
ることとする。
【0015】上記のようにしてポリシリコン膜14中に
不純物を導入した後、当該ポリシリコン膜14の上面に
シリサイド膜15を100nmの膜厚で成膜し、さらに
この上面に絶縁膜17を成膜する。上記シリサイド膜1
5としては、後の工程で行う不純物の活性化熱処理の際
の高温に対して耐性を有するように、タングステン
(W)やモリブデン(Mo)のような高融点金属のシリ
サイドを用いることとする。また、絶縁膜17は、後の
工程で半導体基板11上に成膜する層間絶縁膜をエッチ
ングする際にエッチング耐性を有する材質で成膜するこ
ととし、例えば酸化シリコンからなる層間絶縁膜を成膜
する場合には、上記絶縁膜17を窒化シリコンで成膜す
ることとする。
【0016】その後、図3(1)−bに示すように、リ
ソグラフィーによって第1領域11aの絶縁膜17上に
ゲート電極を形成するための第1マスク31を形成し、
この第1マスク31を用いたエッチングによって、絶縁
膜17からなるオフセット絶縁膜17aを形成する。次
に、引き続きシリサイド膜15をエッチングする。ここ
では、例えば、エッチングガスとして塩素ガスと酸素ガ
スとを用いる。ただし、シリサイド膜15のエッチング
は、第1マスク31を剥離してオフセット絶縁膜17a
上から行っても良い。この際、シリサイド膜15のエッ
チングの終点は、エッチング時に発生する発光スペクト
ルの発光強度の変化から検出する。すなわち、上記エッ
チングでは、シリコン(Si)−塩素(Cl)結合を含
有する反応生成物が生じるが、シリサイド膜15とポリ
シリコン膜14とではこの反応生成物の発生量が異な
る。そこで、シリコン(Si)−塩素(Cl)結合発光
スペクトルをモニターし、発光強度が弱くなった時点で
上記シリサイド膜15のエッチングが終了したと判断す
る。
【0017】上記のようにしてポリシリコン膜14をエ
ッチングした後、図1(1)に示したように、上記第1
マスク(31)を除去し、次いで、第2領域11bにゲ
ート電極を形成するための第2マスク32をポリシリコ
ン膜14上に形成する。しかる後、この第2マスク32
を用いてポリシリコン膜14をエッチングする。これに
よって、第1領域11aにポリシリコン膜14とシリサ
イド膜15とからなるゲート電極16を形成し、第2領
域11bにポリシリコン膜14からなるシリコンパター
ン14bを形成する。
【0018】尚、上記ゲート電極16とシリコンパター
ン14bとを形成する場合には、以下のようにしても良
い。すなわち、図3(1)−bを用いて説明した工程の
後、第2領域11b全体を覆う状態でポリシリコン膜1
4上にマスクを形成する。次に、このマスク及びオフセ
ット絶縁膜17a上から、第1領域11aのポリシリコ
ン膜14をエッチングする。これによって、先ず、第1
領域11aに、ポリシリコン膜14とシリサイド膜15
とからなるゲート電極16を形成する。しかる後、上記
マスクを除去し、図1(1)を用いて説明した第2マス
ク32をポリシリコン膜14上に形成し、この第2マス
ク32を用いてポリシリコン膜14をエッチングする。
この際、第1領域11a上全体は、第2マスク32で覆
われていることとする。
【0019】次に、第2工程では、図1(2)に示すよ
うに、上記第2マスク(32)を除去する。その後、こ
こでは図示しない第3マスクを半導体基板11上に形成
する。この第3マスクは、第2領域11bにおけるpM
OSの形成部分を覆い、第1領域11a全体と第2領域
におけるnMOS形成部分とを露出させる状態で形成す
る。そして、この第3マスク上から半導体基板11の露
出表面側に、LDD拡散層18を形成するためのn型不
純物を導入する。
【0020】さらに、上記第3マスクを除去した後、こ
こでは図示しない第4マスクを半導体基板11上に形成
する。この第4マスクは、第2領域11bにおけるpM
OSの形成部分を露出させ、第1領域11a全体と第2
領域11bにおけるnMOS形成部分とを覆う状態で形
成する。その後、この第4マスク上から半導体基板11
の露出表面部分に、上記pMOSのLDD拡散層(図示
せず)を形成するためのp型不純物を導入する。
【0021】次に、図1(3)に示すように、オフセッ
ト絶縁膜17a及びゲート電極16の側壁とシリコンパ
ターン14bの側壁とに、オフセット絶縁膜17aと同
様の窒化シリコンからなるサイドウォール19を形成す
る。ここでは、先ず、ゲート電極16及びオフセット絶
縁膜17aとシリコンパターン14bとを覆う状態で、
半導体基板11上に窒化シリコンからなる絶縁膜(図示
せず)を成膜する。次いで、この絶縁膜をエッチバック
することによって、上記サイドウォール19を形成す
る。この際、素子分離12の側壁にもサイドウォール1
9が形成される。
【0022】その後、図2(4)に示すように、第2領
域11bにおけるpMOSの形成部分を覆い、第1領域
11a全体と第2領域11bにおけるnMOS形成部分
とを露出させる状態で、ここでは図示しない第5マスク
を形成する。次いで、この第5マスク上から半導体基板
11の露出表面側にn型のソース拡散層20及びドレイ
ン拡散層21を形成するためのn型不純物を導入する。
これと共に、第2領域11bのnMOS形成部分のシリ
コンパターン14bにn型不純物を導入する。
【0023】次に、上記第5マスクを除去した後、第2
領域11bにおけるpMOSの形成部分を露出させ、第
1領域11a全体と第2領域におけるnMOS形成部分
とを覆う状態で、ここでは図示しない第6マスクを形成
する。次いで、この第6マスク上から半導体基板11の
露出表面側にp型のソース拡散層(図示せず)及びドレ
イン拡散層(図示せず)を形成するためのp型不純物を
導入する。これと共に、第2領域11bのpMOS形成
部分のシリコンパターン(図示せず)にp型不純物を導
入する。
【0024】次いで、第3工程では、上記第6マスクを
除去した後、半導体基板11中及びシリコンパターン1
4b中に導入した各不純物の拡散及び活性化熱処理を行
う。この際、第2領域11bのシリコンパターン14b
上にはシリサイドが形成されていないため、このシリコ
ンパターン14b中に導入されたn型不純物とp型不純
物とがシリサイドを介して相互拡散することはない。
【0025】その後、第4工程では、図2(5)に示す
ように、半導体基板11の露出表面及び第2領域11b
のシリコンパターン14bの露出表面に、サリサイド法
を適用してシリサイド層22を形成する。この場合、先
ず、半導体基板11上にスパッタ法によってチタン(T
i)、コバルト(Co)またはニッケル(Ni)等の低
抵抗な高融点金属を成膜し、次いで熱処理(Tiを用い
た場合には600℃で1分間)を行うことによって当該
高融点金属とシリコンとを反応させる。これによって、
シリコンの露出部分にシリサイド層22を生成させる。
その後、薬品を用いたエッチングによって、上記高融点
金属の未反応部分を除去する。次に、再度の熱処理(T
iを用いた場合には800℃で1分間)を行い、シリサ
イド層22を低抵抗化させる。
【0026】以上によって、第2領域11bにシリコン
パターン14bとシリサイド層22とからなるゲート電
極23を形成すると共に、第1領域11a及び第2領域
11bのソース拡散層20及びドレイン拡散層21の露
出面に拡散抵抗を低下させるためのシリサイド層22を
形成する。
【0027】次に、第5工程では、図2(6)に示すよ
うに、半導体基板11の上方に酸化シリコンからなる層
間絶縁膜24を形成し、当該層間絶縁膜24上にコンタ
クトホール形成用の第7マスク(図示せず)を形成す
る。そして、この第7マスクを用いて、サイドウォール
19及びオフセット絶縁膜17aに対してエッング選択
比を保ちながら層間絶縁膜24を選択的にエッチングす
る。これによって、ソース拡散層20やドレイン拡散層
21に達するコンタクトホール25を形成する。
【0028】この際、第1領域11aにおいては、上記
第7マスクの形成位置に合わせずれが生じても、自己整
合的にゲート電極16との絶縁性が保たれたコンタクト
ホール25が形成される。また、第2領域11bにおい
ては、ゲート電極23側壁のサイドウォール19の幅分
だけ上記第7マスクの合わせ余裕を確保できる。
【0029】以上のようにして、半導体基板11の第1
領域11aには、SAC法を適用してMOSトランジス
タ2aが形成され、第2領域11bには、サリサイド法
を適用してC−MOS構成のMOSトランジスタ2bが
形成される。
【0030】尚、第1領域11aに形成したMOSトラ
ンジスタ2aは、ゲート電極16上にオフセット絶縁膜
17aが形成されていることから、当該ゲート電極16
に達するコンタクトホールを形成することが困難にな
る。このため、当該コンタクトホールを形成するゲート
電極16部分は、第2領域11bと同様にフルサリサイ
ド法を適用して形成しても良い。また、この他にも、ゲ
ート電極16に達するコンタクトホール専用のマスクを
用いて、例えば層間絶縁膜とオフセット絶縁膜とを2段
エッチングすることによって、上記コンタクトホールを
形成するようにしても良い。
【0031】また、上記実施形態では、サイドウォール
19を形成する前後において半導体基板11中に不純物
を導入することによってソース拡散層20及びドレイン
拡散層21をLDD構造にした。しかし、上記ソース拡
散層20及びドレイン拡散層21を形成するための不純
物の導入は、サイドウォール19形成の前または後のみ
で行っても良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、半導体基板における第1領域に
上部がオフセット絶縁膜で覆われたゲート電極を形成
し、第2領域にはシリコンパターンのみを形成した状態
で、半導体基板表面側への不純物導入、サイドウォール
形成及びこれらに続けてセルフアラインシリサイド法を
行った後、層間絶縁膜を成膜してこの層間絶縁膜を選択
的にエッチングしてコンタクトホールを形成することに
よって、同一の半導体基板上においてマスクを共有しな
がらSAC法とフルサリサイド法とを行うことが可能に
なる。したがって、C−MOSのような上記フルサリサ
イド法によって形成される高機能回路とSAC法によっ
て形成される微細回路とを短い工程数で同一の半導体基
板上に形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態を説明する断面工程図(その1)であ
る。
【図2】実施形態を説明する断面工程図(その2)であ
る。
【図3】実施形態の第1工程の詳細を説明する断面工程
図である。
【符号の説明】
2a,2b MOSTr 11 半導体基板 11
a 第1領域 11b 第2領域 14 ポリシリコン膜 14b
シリコンパターン 15 シリサイド膜 16,23 ゲート電極 1
7 絶縁膜 17a オフセット絶縁膜 19 サイドウォール
20 ソース拡散層 21 ドレイン拡散層 22 シリサイド層 24
層間絶縁膜 25 コンタクトホール 31 第1マスク 32
第2マスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上の第1領域に上部がオフセ
    ット絶縁膜で覆われたゲート電極を形成し、当該半導体
    基板上の第2領域にゲート電極になるシリコンパターン
    を形成する第1工程と、 前記オフセット絶縁膜と前記ゲート電極との側壁及び前
    記シリコンパターンの側壁に絶縁性のサイドウォールを
    形成すると共に、前記オフセット絶縁膜と前記シリコン
    パターンとをマスクに用いるかまたは前記オフセット絶
    縁膜と前記シリコンパターンと前記サイドウォールとを
    マスクに用いて前記半導体基板の表面層にソース拡散層
    及びドレイン拡散層を形成するための不純物を導入する
    第2工程と、 前記不純物の活性化熱処理を行う第3工程と、 セルフアラインシリサイド法によって、前記半導体基板
    の露出表面層及び前記シリコンパターンの表面層にシリ
    サイド層を形成し、前記第2領域に前記シリコンパター
    ンと当該シリサイド層とからなるゲート電極を形成する
    第4工程と、 前記半導体基板上に、前記オフセット絶縁膜及び前記サ
    イドウォールに対してエッチング選択性を有する材料か
    らなる層間絶縁膜を成膜し、当該層間絶縁膜に当該半導
    体基板表面の前記シリサイド層に達するコンタクトホー
    ルを形成する第5工程とを行い、 前記第1領域と前記第2領域とに、それぞれMOSトラ
    ンジスタを形成することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、 前記第1工程では、前記半導体基板上にポリシリコン膜
    とシリサイド膜と絶縁膜とを順に積層し、前記第1領域
    における当該絶縁膜上に第1マスクを形成した後、当該
    第1マスクを用いて前記絶縁膜及びシリサイド膜をエッ
    チングし、次いで前記第1マスクを除去し、前記第2領
    域に残る前記ポリシリコン膜上に第2マスクを形成した
    後、当該第2マスク及び前記オフセット絶縁膜を用いて
    当該ポリシリコン膜をエッチングすることによって前記
    第1領域に前記ゲート電極を形成しかつ前記第2領域に
    前記シリコンパターンを形成すること、 を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP8141267A 1996-06-04 1996-06-04 半導体装置の製造方法 Pending JPH09326440A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002299470A (ja) * 2001-04-04 2002-10-11 Seiko Instruments Inc 半導体装置
US6468857B2 (en) 1999-08-02 2002-10-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for forming a semiconductor device having a plurality of circuits parts
US6479873B1 (en) 1999-06-10 2002-11-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device with self-aligned contact structure
JP2009272573A (ja) * 2008-05-09 2009-11-19 Fujitsu Microelectronics Ltd 半導体装置の製造方法

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