JP3110062B2 - 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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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLDD(Lightly Doped
Dorain)構造のMOSトランジスタを含むCMOSを製
造する方法に関するものである。
Dorain)構造のMOSトランジスタを含むCMOSを製
造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタが微細化されると、
ドレイン領域近くの高電界中で発生するホットエレクト
ロンによってトランジスタ特性が変動する問題が生じる
ので、ドレイン領域の高電界を緩和する1つの構造とし
てLDD構造が用いられている。しかし、一方でLDD
構造では低濃度N型領域全体に電界が広がるため、ゲー
ト下でないゲート電極側壁酸化膜下の低濃度N型領域で
ホットエレクトロンが発生し、これがゲート電極側壁酸
化膜に注入されて捕捉される問題が発生する。
ドレイン領域近くの高電界中で発生するホットエレクト
ロンによってトランジスタ特性が変動する問題が生じる
ので、ドレイン領域の高電界を緩和する1つの構造とし
てLDD構造が用いられている。しかし、一方でLDD
構造では低濃度N型領域全体に電界が広がるため、ゲー
ト下でないゲート電極側壁酸化膜下の低濃度N型領域で
ホットエレクトロンが発生し、これがゲート電極側壁酸
化膜に注入されて捕捉される問題が発生する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記に示したLDD特
有の問題を解決するためには、NチャネルMOS(以下
NMOSという)トランジスタのLDD構造の低濃度N
型領域を深くするか、低濃度N型領域のピークを深い位
置にすればよいと考えられる。しかし、従来の製造方法
では低濃度N型領域はゲート電極をマスクとしてN型不
純物のリンをイオン注入することにより形成しているの
で、もしイオン注入の加速電圧を大きくして低濃度N型
領域のN型不純物を深く注入しようとすれば、リンがゲ
ート電極を突き抜けてチャネル領域まで入るという不具
合が発生する。
有の問題を解決するためには、NチャネルMOS(以下
NMOSという)トランジスタのLDD構造の低濃度N
型領域を深くするか、低濃度N型領域のピークを深い位
置にすればよいと考えられる。しかし、従来の製造方法
では低濃度N型領域はゲート電極をマスクとしてN型不
純物のリンをイオン注入することにより形成しているの
で、もしイオン注入の加速電圧を大きくして低濃度N型
領域のN型不純物を深く注入しようとすれば、リンがゲ
ート電極を突き抜けてチャネル領域まで入るという不具
合が発生する。
【0004】PチャネルMOS(以下PMOSという)
トランジスタが微細化されると、ドレイン領域の空乏層
とソース領域の空乏層が接するパンチスルー現象が生じ
る。PMOSトランジスタのパンチスルーを防止する1
つの方法は、空乏層が伸びやい深さの位置にN型不純物
を注入することである。しかし、この場合もイオン注入
の加速電圧を大きくしてN型不純物を深い位置に注入し
ようとすれば、チャネル領域のマスクとして使用してい
るゲート電極を突き抜けてチャネルにN型不純物が入る
という不具合が発生する。
トランジスタが微細化されると、ドレイン領域の空乏層
とソース領域の空乏層が接するパンチスルー現象が生じ
る。PMOSトランジスタのパンチスルーを防止する1
つの方法は、空乏層が伸びやい深さの位置にN型不純物
を注入することである。しかし、この場合もイオン注入
の加速電圧を大きくしてN型不純物を深い位置に注入し
ようとすれば、チャネル領域のマスクとして使用してい
るゲート電極を突き抜けてチャネルにN型不純物が入る
という不具合が発生する。
【0005】そこで、本発明はCMOSのNMOSトラ
ンジスタのLDD構造の特有の劣化を防ぐために低濃度
N型領域を深くするとともに、PMOSトランジスタの
パンチスルーを防止するために、空乏層が伸びやすい深
さの位置にN型不純物を注入する工程を含んで半導体装
置を製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
ンジスタのLDD構造の特有の劣化を防ぐために低濃度
N型領域を深くするとともに、PMOSトランジスタの
パンチスルーを防止するために、空乏層が伸びやすい深
さの位置にN型不純物を注入する工程を含んで半導体装
置を製造する方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は深い位置の低濃
度N型不純物拡散領域をもつLDD構造のNチャネルM
OSトランジスタ、及びソース・ドレインのチャネル側
にN型不純物拡散領域をもつPチャネルMOSトランジ
スタを備えたCMOS型半導体装置を製造する方法であ
って、写真製版とエッチングにより多結晶シリコンゲー
ト電極を形成した後、エッチングで使用したレジストが
残存する状態でNチャネルMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域とPチャネルMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域にN型不純物をLDD構造の低濃度N
型不純物拡散領域を形成するための後記の注入工程より
も深く注入することにより、NチャネルMOSトランジ
スタの前記深い位置の低濃度N型不純物拡散領域とPチ
ャネルMOSトランジスタの前記N型不純物拡散領域と
を同時に形成する工程、並びに前記レジストを除去した
後、少なくともNチャネルMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域にはLDD構造の低濃度N型不純物拡散
領域を形成するための注入工程を備えている。
度N型不純物拡散領域をもつLDD構造のNチャネルM
OSトランジスタ、及びソース・ドレインのチャネル側
にN型不純物拡散領域をもつPチャネルMOSトランジ
スタを備えたCMOS型半導体装置を製造する方法であ
って、写真製版とエッチングにより多結晶シリコンゲー
ト電極を形成した後、エッチングで使用したレジストが
残存する状態でNチャネルMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域とPチャネルMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン領域にN型不純物をLDD構造の低濃度N
型不純物拡散領域を形成するための後記の注入工程より
も深く注入することにより、NチャネルMOSトランジ
スタの前記深い位置の低濃度N型不純物拡散領域とPチ
ャネルMOSトランジスタの前記N型不純物拡散領域と
を同時に形成する工程、並びに前記レジストを除去した
後、少なくともNチャネルMOSトランジスタのソース
・ドレイン領域にはLDD構造の低濃度N型不純物拡散
領域を形成するための注入工程を備えている。
【0007】好ましい態様では、前記N型不純物注入
後、PチャネルMOSトランジスタのソース・ドレイン
領域にLDD構造の不純物拡散領域を形成する際のゲー
ト電極サイドスペーサ形成前にPチャネルMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン領域の表面領域にP型不純物
を注入する。
後、PチャネルMOSトランジスタのソース・ドレイン
領域にLDD構造の不純物拡散領域を形成する際のゲー
ト電極サイドスペーサ形成前にPチャネルMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン領域の表面領域にP型不純物
を注入する。
【0008】
【作用】パターン化されたゲート電極上にレジストが残
存する状態でN型不純物を注入すれば、レジストがない
場合比べて大きなエネルギーで注入してもN型不純物は
ゲート電極を突き抜けない。NMOSトランジスタのL
DD構造で、低濃度N型領域を深くすれば、ホットエレ
クトロンが発生しにくくなり、LDD特有のホットエレ
クトロンによる特性劣化が起こりにくくなる。PMOS
トランジスタにおいては空乏層が伸びやすい位置にN型
不純物を注入することができ、パンチスルー防止に役立
つ。
存する状態でN型不純物を注入すれば、レジストがない
場合比べて大きなエネルギーで注入してもN型不純物は
ゲート電極を突き抜けない。NMOSトランジスタのL
DD構造で、低濃度N型領域を深くすれば、ホットエレ
クトロンが発生しにくくなり、LDD特有のホットエレ
クトロンによる特性劣化が起こりにくくなる。PMOS
トランジスタにおいては空乏層が伸びやすい位置にN型
不純物を注入することができ、パンチスルー防止に役立
つ。
【0009】しかも、NMOSトランジスタのLDDの
低濃度N型領域を深くするためのN型不純物注入と、P
MOSトランジスタのパンチスルー防止のための深い位
置へのN型不純物注入とを同一工程で行なうので、工程
数が少ない。PMOSトランジスタのパンチスルー防止
用にN型不純物を注入するので、熱処理によりそのN型
不純物がソース・ドレイン領域の表面に拡散されてトラ
ンジスタ特性βを悪化させるという不具合が発生すると
きは、所望のβを得るためにはPMOSトランジスタの
ソース・ドレイン領域の表面付近にP型不純物を注入し
てN型不純物の表面付近への拡散による影響を打ち消せ
ばよい。
低濃度N型領域を深くするためのN型不純物注入と、P
MOSトランジスタのパンチスルー防止のための深い位
置へのN型不純物注入とを同一工程で行なうので、工程
数が少ない。PMOSトランジスタのパンチスルー防止
用にN型不純物を注入するので、熱処理によりそのN型
不純物がソース・ドレイン領域の表面に拡散されてトラ
ンジスタ特性βを悪化させるという不具合が発生すると
きは、所望のβを得るためにはPMOSトランジスタの
ソース・ドレイン領域の表面付近にP型不純物を注入し
てN型不純物の表面付近への拡散による影響を打ち消せ
ばよい。
【0010】
【実施例】図1、図2及び図3により一実施例を説明す
る。 (A) 図で左側はNMOSトランジスタ形成領域、右
側はPMOSトランジスタ形成領域であり、P型シリコ
ン基板2のPMOSトランジスタ形成領域にはN型ウエ
ル4が形成されている。これらのMOSトランジスタ形
成領域は図には現われていないがフィールド酸化膜によ
り分離されている。基板上にゲート酸化膜が形成され、
その上に多結晶シリコン膜が形成された後、写真製版と
エッチングにより多結晶シリコン膜とゲート酸化膜がパ
ターン化されてゲート電極8とその下のゲート酸化膜6
が形成されている。10は多結晶シリコン膜をエッチン
グしてゲート電極8を形成するときのフォトレジストで
ある。
る。 (A) 図で左側はNMOSトランジスタ形成領域、右
側はPMOSトランジスタ形成領域であり、P型シリコ
ン基板2のPMOSトランジスタ形成領域にはN型ウエ
ル4が形成されている。これらのMOSトランジスタ形
成領域は図には現われていないがフィールド酸化膜によ
り分離されている。基板上にゲート酸化膜が形成され、
その上に多結晶シリコン膜が形成された後、写真製版と
エッチングにより多結晶シリコン膜とゲート酸化膜がパ
ターン化されてゲート電極8とその下のゲート酸化膜6
が形成されている。10は多結晶シリコン膜をエッチン
グしてゲート電極8を形成するときのフォトレジストで
ある。
【0011】(B) ゲート電極8上にフォトレジスト
10が残存する状態で、全体にリン12を基板の深い位
置に注入する。このときの加速エネルギーは100〜1
80KeVで、注入量は1×1013〜3×1013/cm
2程度である。14は注入されたリンである。
10が残存する状態で、全体にリン12を基板の深い位
置に注入する。このときの加速エネルギーは100〜1
80KeVで、注入量は1×1013〜3×1013/cm
2程度である。14は注入されたリンである。
【0012】(C) 写真製版を行ない、PMOSトラ
ンジスタ形成領域はフォトレジスト16で被覆し、NM
OSトランジスタ形成領域にリン18を30〜90Ke
Vの加速エネルギーで5×1012〜2×1013/cm2
程度注入する。この工程で注入されたリン20は加速エ
ネルギーが小さいために浅く注入される。
ンジスタ形成領域はフォトレジスト16で被覆し、NM
OSトランジスタ形成領域にリン18を30〜90Ke
Vの加速エネルギーで5×1012〜2×1013/cm2
程度注入する。この工程で注入されたリン20は加速エ
ネルギーが小さいために浅く注入される。
【0013】(D) 工程(B)でPMOSトランジス
タ形成領域に注入されたリン14が熱拡散でソース・ド
レイン領域の表面方向に拡散することによる影響を防ぐ
ために、写真製版でNMOSトランジスタ形成領域を被
うフォトレジスト22を形成し、PMOSトランジスタ
形成領域にボロン24を10〜50KeVの加速エネル
ギーで、1×1013〜3×1013/cm2程度注入す
る。この工程で注入されたボロン26はリン14よりも
浅い位置に注入される。
タ形成領域に注入されたリン14が熱拡散でソース・ド
レイン領域の表面方向に拡散することによる影響を防ぐ
ために、写真製版でNMOSトランジスタ形成領域を被
うフォトレジスト22を形成し、PMOSトランジスタ
形成領域にボロン24を10〜50KeVの加速エネル
ギーで、1×1013〜3×1013/cm2程度注入す
る。この工程で注入されたボロン26はリン14よりも
浅い位置に注入される。
【0014】(E)その後の工程はLDD構造のNチャ
ネルMOSトランジスタと通常のPMOSトランジスタ
を形成する従来の工程である。そのため、ゲート電極8
の側面に酸化物のサイドウォール28を形成する。この
サイドウォール28は、例えばCVD法によりシリコン
酸化膜を堆積し、それをエッチバックすることにより形
成することができる。
ネルMOSトランジスタと通常のPMOSトランジスタ
を形成する従来の工程である。そのため、ゲート電極8
の側面に酸化物のサイドウォール28を形成する。この
サイドウォール28は、例えばCVD法によりシリコン
酸化膜を堆積し、それをエッチバックすることにより形
成することができる。
【0015】(F) 写真製版によりPMOSトランジ
スタ形成領域をフォトレジスト30で被い、NMOSト
ランジスタ形成領域に砒素イオン31を注入する。32
は注入された砒素を表わしている。この注入工程は高濃
度N型領域を形成するためのものであり、例えば加速エ
ネルギーは30〜90KeV注入量は3×1015〜9×
1015/cm2程度である。
スタ形成領域をフォトレジスト30で被い、NMOSト
ランジスタ形成領域に砒素イオン31を注入する。32
は注入された砒素を表わしている。この注入工程は高濃
度N型領域を形成するためのものであり、例えば加速エ
ネルギーは30〜90KeV注入量は3×1015〜9×
1015/cm2程度である。
【0016】(G) レジスト30を除去し、熱処理を
施して注入した不純物の活性化を行なう。これにより、
NMOSトランジスタには、低濃度N型領域34と高濃
度N型領域36とからなるLDD構造のソース・ドレイ
ンが形成される。PMOSトランジスタの注入不純物も
活性化され、深い位置にリン拡散領域38が形成され、
表面付近にボロン拡散領域40が形成される。
施して注入した不純物の活性化を行なう。これにより、
NMOSトランジスタには、低濃度N型領域34と高濃
度N型領域36とからなるLDD構造のソース・ドレイ
ンが形成される。PMOSトランジスタの注入不純物も
活性化され、深い位置にリン拡散領域38が形成され、
表面付近にボロン拡散領域40が形成される。
【0017】(H) 写真製版を行なってNMOSトラ
ンジスタ形成領域をフォトレジスト42で被い、PMO
Sトランジスタ形成領域にボロンイオン44を注入す
る。45は注入されたボロンを表わしている。 (I) 熱処理を施して不純物を活性化し、PMOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域46を形成する。ソ
ース・ドレイン領域46のチャネル側先端部分で空乏層
が伸びやすい位置にはN型不純物拡散領域38が存在す
る。
ンジスタ形成領域をフォトレジスト42で被い、PMO
Sトランジスタ形成領域にボロンイオン44を注入す
る。45は注入されたボロンを表わしている。 (I) 熱処理を施して不純物を活性化し、PMOSト
ランジスタのソース・ドレイン領域46を形成する。ソ
ース・ドレイン領域46のチャネル側先端部分で空乏層
が伸びやすい位置にはN型不純物拡散領域38が存在す
る。
【0018】図3(I)に示されるように形成されたC
MOSでは、NMOSトランジスタのLDDの低濃度N
型不純物拡散領域34の深さが深くなり、ホットエレク
トロンによるLDD特有の問題点が解決される。PMO
Sトランジスタにおいては、ソース・ドレイン領域のチ
ャネル側の深いところにN型不純物拡散領域38が存在
するので、空乏層がチャネル方向に伸びにくくなり、パ
ンチスルーが起こりにくくなる。また、PMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン領域46の表面にボロンを注
入したことにより、N型不純物拡散領域38のリンが表
面付近に拡散するのに打ち勝つβの高いPMOSトラン
ジスタとなる。
MOSでは、NMOSトランジスタのLDDの低濃度N
型不純物拡散領域34の深さが深くなり、ホットエレク
トロンによるLDD特有の問題点が解決される。PMO
Sトランジスタにおいては、ソース・ドレイン領域のチ
ャネル側の深いところにN型不純物拡散領域38が存在
するので、空乏層がチャネル方向に伸びにくくなり、パ
ンチスルーが起こりにくくなる。また、PMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン領域46の表面にボロンを注
入したことにより、N型不純物拡散領域38のリンが表
面付近に拡散するのに打ち勝つβの高いPMOSトラン
ジスタとなる。
【0019】
【発明の効果】本発明ではゲート電極上にレジストが残
存する状態でN型不純物を注入するので、チャネル領域
に突き抜けることなく深い位置にN型不純物を注入で
き、LDD構造の低濃度N型不純物拡散層を深くするこ
とができて、信頼性の高いNMOSトランジスタを得る
ことができる。PMOSトランジスタにおいても、ゲー
ト電極上にレジストが残存する状態でN型不純物を注入
するので、チャネル領域に突き抜けることなく深い位置
にN型不純物を注入でき、空乏層が延びやすい位置にN
型不純物拡散層を形成することができるので、パンチス
ルーを防止することができる。
存する状態でN型不純物を注入するので、チャネル領域
に突き抜けることなく深い位置にN型不純物を注入で
き、LDD構造の低濃度N型不純物拡散層を深くするこ
とができて、信頼性の高いNMOSトランジスタを得る
ことができる。PMOSトランジスタにおいても、ゲー
ト電極上にレジストが残存する状態でN型不純物を注入
するので、チャネル領域に突き抜けることなく深い位置
にN型不純物を注入でき、空乏層が延びやすい位置にN
型不純物拡散層を形成することができるので、パンチス
ルーを防止することができる。
【0020】そして、低濃度N型不純物拡散層を深くす
るための注入とパンチスルー防止のための注入とを同時
に行なうので、工程数が少なくてすむ。パンチスルーを
防止するためにPMOSトランジスタに注入したN型不
純物が表面に拡散するのに打ち勝つようにソース・ドレ
イン領域の表面付近にP型不純物を注入すれば、トラン
ジスタ特性βの高いPMOSトランジスタを得ることが
できる。
るための注入とパンチスルー防止のための注入とを同時
に行なうので、工程数が少なくてすむ。パンチスルーを
防止するためにPMOSトランジスタに注入したN型不
純物が表面に拡散するのに打ち勝つようにソース・ドレ
イン領域の表面付近にP型不純物を注入すれば、トラン
ジスタ特性βの高いPMOSトランジスタを得ることが
できる。
【図1】一実施例で低濃度N型不純物注入までを示す工
程断面図である。
程断面図である。
【図2】同実施例で高濃度N型不純物注入までを示す工
程断面図である。
程断面図である。
【図3】同実施例でPMOSトランジスタを形成する工
程を示す工程断面図である。
程を示す工程断面図である。
2 P型シリコン基板 4 N型ウエル 8 ゲート電極 14 深く注入されたリン 20 浅く注入されたリン 28 サイドウォールスペーサ 34 低濃度N型不純物拡散領域 36 高濃度N型不純物拡散領域 38 PMOSトランジスタの空乏層の伸びを抑え
るN型不純物拡散領域 46 ソース・ドレイン領域
るN型不純物拡散領域 46 ソース・ドレイン領域
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/092 H01L 21/8238 H01L 29/78 H01L 21/336
Claims (2)
- 【請求項1】 深い位置の低濃度N型不純物拡散領域を
もつLDD構造のNチャネルMOSトランジスタ、及び
ソース・ドレインのチャネル側にN型不純物拡散領域を
もつPチャネルMOSトランジスタを備えたCMOS型
半導体装置を製造する方法であって、 写真製版とエッチングにより多結晶シリコンゲート電極
を形成した後、エッチングで使用したレジストが残存す
る状態でNチャネルMOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域とPチャネルMOSトランジスタのソース・ド
レイン領域にN型不純物をLDD構造の低濃度N型不純
物拡散領域を形成するための後記の注入工程よりも深く
注入することにより、NチャネルMOSトランジスタの
前記深い位置の低濃度N型不純物拡散領域とPチャネル
MOSトランジスタの前記N型不純物拡散領域とを同時
に形成する工程、並びに前記レジストを除去した後、少
なくともNチャネルMOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域にはLDD構造の低濃度N型不純物拡散領域を
形成するための注入工程を備えたことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項2】 NチャネルMOSトランジスタの深い位
置の低濃度N型不純物拡散領域とPチャネルMOSトラ
ンジスタのN型不純物拡散領域とを同時に形成するため
の前記N型不純物注入工程の後、LDD構造の不純物拡
散領域を形成する際のゲート電極サイドスペーサ形成前
にPチャネルMOSトランジスタのソース・ドレイン領
域の表面領域にP型不純物を注入する請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03042467A JP3110062B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03042467A JP3110062B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04259253A JPH04259253A (ja) | 1992-09-14 |
JP3110062B2 true JP3110062B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=12636880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03042467A Expired - Fee Related JP3110062B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3110062B2 (ja) |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP03042467A patent/JP3110062B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH04259253A (ja) | 1992-09-14 |
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---|---|---|---|
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