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JPH114005A - 半導体デバイス及びその製造方法 - Google Patents

半導体デバイス及びその製造方法

Info

Publication number
JPH114005A
JPH114005A JP9368685A JP36868597A JPH114005A JP H114005 A JPH114005 A JP H114005A JP 9368685 A JP9368685 A JP 9368685A JP 36868597 A JP36868597 A JP 36868597A JP H114005 A JPH114005 A JP H114005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon layer
type
insulating film
semiconductor device
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9368685A
Other languages
English (en)
Inventor
Meiki Nun
明 煕 南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Electronics Industries Co Ltd filed Critical Hyundai Electronics Industries Co Ltd
Publication of JPH114005A publication Critical patent/JPH114005A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01Manufacture or treatment
    • H10D30/021Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/031Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/0321Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon
    • H10D30/0323Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of thin-film transistors [TFT] comprising silicon, e.g. amorphous silicon or polysilicon comprising monocrystalline silicon
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • H10D30/6708Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device for preventing the kink effect or the snapback effect, e.g. discharging the minority carriers of the channel region for preventing bipolar effect
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/673Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes
    • H10D64/01324

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 SOI基板に蓄積されるホールを容易に除去
し、しきい値電圧の安定化およびキンク効果の誘発の防
止を実現する。 【解決手段】 絶縁層12上に所定の段差部Gを持つ第
1伝導タイプのシリコン層13が積層されたSOI基板
100と、シリコン層13の厚さが相異なるように形成
されたゲート電極15と、ゲート電極15とシリコン層
13との間に介在されるゲート絶縁膜14と、シリコン
層13とコンタクトされる第2伝導タイプの第1接合領
域19Aと、シリコン層13に形成された第2伝導タイ
プの第2接合領域19Bと、第1接合領域19Aとコン
タクトされるように層間絶縁膜20を貫通して、その底
面がシリコン層13とコンタクトされる第1伝導配線2
1Aと、第2接合領域19Bとコンタクトされるように
層間絶縁膜20を貫通して、その底面が第2接合領域1
9Bの表面とコンタクトされる第2伝導配線21Bとを
含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイス及び
その製造方法に係り、さらに詳しくはハンドリングウェ
ーハ、埋込み絶縁膜、シリコン層が積層されたSOI(s
ilicon on insulator)基板に形成されたMOSFETな
どの半導体デバイス及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、SOI基板は、ハンドリングウ
ェーハと、半導体デバイスが形成されるシリコン層及び
シリコン層を電気的に絶縁させる埋込み絶縁膜とからな
る。
【0003】SOI基板に形成されるMOSFETは、
バルクトランジスタと異なって、別途のウェル(well)工
程が要らず、素子分離膜と埋込み絶縁膜が接触してい
る。これによって、MOSFETのアクティブ領域が完
全に分離されるので、CMOSトランジスタの主な問題
点であるラッチアップ(latch-up)問題が発生しない。こ
のようなSOI基板は、絶縁膜の備えられたデバイス用
ウェーハとハンドリングウェーハを付着させるボンディ
ング方法、或いはシリコンウェーハに酸素イオンを深く
注入して埋込み絶縁層を形成するSIMOX(seperatio
n by impanted oxygen) 方法などによって形成される。
【0004】従来、図1に示すように、ハンドリングウ
ェーハ1と絶縁層2と所定の不純物が含まれたシリコン
層3とから構成されるSOI基板10が備えられる。こ
こで、SOI基板10のシリコン層3はMOSトランジ
スタのボディであって、どの電極とも連結されていない
状態である。ゲート絶縁膜4とポリシリコン膜はシリコ
ン層3の上部に順次的に形成され、これら膜はパターニ
ングされてゲート電極5が形成される。ソース/ドレイ
ン領域6はゲート電極5と両側のシリコン層3にシリコ
ン層3と反対タイプの不純物がイオン注入されて形成さ
れる。続いて、ゲート電極5の側壁に側壁スペーサ7が
公知の方式によって形成される。その後、層間絶縁膜8
が全体構造物の上部に所定厚さに蒸着され、ソース/ド
レイン領域6が露出されるようにエッチングされる。そ
の後、ソース/ドレイン領域6とコンタクトされる金属
配線9が層間絶縁膜8上部に形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
SOI基板に形成される半導体デバイスは次のような問
題点を持つ。まず、半導体デバイスが部分的に孔乏され
ているときには、ドレイン領域部分に発生したホール(h
ole)がドレイン領域より電位の低いSOI基板10のシ
リコン層3に移動して蓄積される。このように、シリコ
ン層3にホールが蓄積されると、シリコン層3の電位が
増加し、結局半導体デバイスのしきい値電圧が低くな
る。また、MOSFETのチャネル領域の飽和(saturat
ion)時、チャネルの遊動電荷(moving charge) がシリコ
ン層3のシリコン格子(lattice) の分子と衝突する。こ
の衝突のため多量のホールが発生し、これを衝突イオン
化現象(impact ionization effect)という。このとき、
シリコン層3はフローティング(floating)されていてこ
の多量のホールが容易に除去されない。このため、多量
のホールはMOSトランジスタの動作時に形成される電
界(field) によってソース領域からドレイン領域6に流
れ、このような現象はドレイン領域の電流を増加させる
キンク効果(kink effect) を誘発する。このキンク効果
はSOI基板に形成されるMOSFETの回路設計に制
限をもたらす。
【0006】したがって、本発明の目的は、半導体デバ
イスのしきい値電圧を安定化し得る半導体デバイスを提
供することにある。また、本発明の他の目的は、半導体
デバイスでキンク効果を防止し得る半導体デバイスを提
供することにある。また、本発明の他の目的は、前記半
導体デバイスの製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明による半導体デバイスは、絶縁層上
に所定の段差部を持つ第1伝導タイプのシリコン層が積
層されたSOI基板と、前記シリコン層の段差部を含む
ように形成され、その両側に該当する前記シリコン層の
厚さが相異なるように形成されたゲート電極と、前記ゲ
ート層とシリコン層との間に介在されるゲート絶縁膜
と、前記ゲート電極の両側のシリコン層のなかでさらに
厚い部分のシリコン層に形成され、それの底面はシリコ
ン層とコンタクトされる第2伝導タイプの第1接合領域
と、前記ゲート電極の両側のシリコン層のなかでさらに
薄く形成されたシリコン層に形成された第2伝導タイプ
の第2接合領域と、前記SOI基板の上部を覆う層間絶
縁膜と、前記第1接合領域とコンタクトされるように層
間絶縁膜を貫通して、その底面がシリコン層とコンタク
トされる第1伝導配線と、前記第2接合領域とコンタク
トされるように層間絶縁膜を貫通して、その底面が第2
接合領域の表面とコンタクトされる第2伝導配線とを含
むことを特徴とする。ここで、第1接合領域はソース領
域であり、第2接合領域はドレイン領域である。
【0008】また、本発明による半導体デバイスの製造
方法は、絶縁層上に第1伝導タイプのシリコン層が備え
られたSOI基板を提供する段階と、前記SOI基板の
シリコンの所定部分を所定厚さにエッチングして段差部
を形成する段階と、前記シリコン層上にゲート絶縁膜を
形成する段階と、前記段差部を含むゲート絶縁膜の上部
にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極の両側
に不純物を注入してソース/ドレイン領域を形成する段
階と、前記SOI基板の結果物の上部に層間絶縁膜を形
成する段階と、前記ソース/ドレイン領域のそれぞれが
露出されるようにコンタクトホールを形成する段階と、
前記露出された部分とコンタクトされるように伝導配線
を形成する段階とを含み、前記ソース領域は相対的に厚
い部分のシリコン層に形成され、ドレイン領域は相対的
に薄い部分のシリコン層に形成され、前記段差の高い部
分に形成されたコンタクトホールはソース領域及びその
下部のシリコン層が同時に露出されるように形成し、前
記段差の低い部分に形成されたコンタクトホールはドレ
イン領域の表面が露出されるように形成されることを特
徴とする。
【0009】本発明によると、ソース領域と伝導配線と
のコンタクト時、伝導配線がソース領域の底面のシリコ
ン層とも接するようにする。この結果、シリコン層に蓄
積されたホールが前記伝導配線を通じて抜け出るため、
しきい値電圧の安定化およびキンク効果の誘発の防止が
可能になる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の半導体デバイス及びその製造方法の実施の一形態を
詳しく説明する。図2は、本実施の一形態による半導体
デバイスの断面図である。図3乃至図6は、本発明の実
施の一形態による半導体デバイスの製造方法を説明する
ための断面図である。本実施の形態ではSOI基板内に
発生されたホールが容易に除去されるように、伝導配線
とソース領域とのコンタクト時にシリコン層と同時に接
触するようにする。
【0011】まず、図2を参照すると、ハンドリングウ
ェーハ11と埋込み絶縁層12とシリコン層13とから
なるSOI基板が提供される。ここで、シリコン層13
は第1伝導タイプ、例えばP形のシリコン層であり、シ
リコン層13の所定部分には段差部Gが形成される。シ
リコン層13は段差部Gによって両側の厚さが相異な
る。この時、段差の低い部分のシリコン層の厚さは以後
に形成されるソース/ドレイン領域の厚さ程度になるよ
うにする。
【0012】ゲート絶縁膜14とゲート電極15はシリ
コン層13の段差部Gを含むようにシリコン層13上に
積層されている。この時、ゲート電極15の一側シリコ
ン層13の厚さD1はゲート電極15の他側シリコン層
13の厚さD2より大きい。
【0013】このゲート電極15の両側壁には絶縁膜ス
ペーサ17が形成される。このスペーサ17の下部のシ
リコン層13には低濃度不純物領域16A,16Bが形
成され、低濃度不純物領域16A,16Bの外側には高
濃度不純物領域18A,18Bが形成される。ここで、
低濃度不純物領域16A,16Bと高濃度不純物領域1
8A,18BはMOSFETのソース/ドレイン領域1
9A,19Bを形成し、この領域は第2伝導タイプ、例
えばN形伝導タイプをあらわす。ここで、ソース領域1
9Aはシリコン層13の厚さが相対的に厚い部分に形成
され、ドレイン領域19Bはシリコン層13の厚さが薄
い部分に形成される。ドレイン領域19Bは埋込み絶縁
層12の表面と接するように形成され、ソース領域19
Aは底面は埋込み絶縁層12から所定距離離している。
この時、ソース領域19Aの深さとドレイン領域19B
の厚さとは同一である。
【0014】ゲート電極15及びソース/ドレイン領域
19A,19Bが形成されたシリコン層13上には層間
絶縁膜20が被覆される。外部電気信号をソース/ドレ
イン領域19A,19Bに伝達するための第1及び第2
伝導配線21A,21Bは層間絶縁膜20を貫通してソ
ース/ドレイン領域19A,19Bとそれぞれコンタク
トされる。この時、第1伝導配線21Aの底面はシリコ
ン層13とコンタクトされ、側壁部分はソース領域19
A及び層間絶縁膜20とコンタクトされる。一方、第2
伝導配線21Bの底面はドレイン領域19Bの表面とコ
ンタクトされる。
【0015】このように構成された半導体デバイスはシ
リコン層13に段差部Gが形成されてシリコン層13の
厚さが部分的に相異なる。これによって、ソース領域1
9Aとコンタクトされる第1伝導配線21Aはソース領
域19A及びボディのシリコン層13と同時に接触する
ことができて、この第1伝導配線21を通じて、シリコ
ン層13に衝突イオン化現象によって発生したホールが
抜け出されるようになる。これによって、キンク効果が
発生せず、シリコン層13の基板バイアスが減少して、
しきい値電圧が安定化される。
【0016】また、ゲート電極15が段差部Gに形成さ
れることにより、有効チャネルの長さが段差の高さだけ
長くなる。これによって、短チャネルによるホットキャ
リヤ効果及びしきい値電圧が減少する短チャネル効果が
防止される。
【0017】以下、前述した半導体デバイスの製造方法
を説明する。
【0018】まず、図3に示すように、ハンドリングウ
ェーハ11と埋込み絶縁層12とシリコン層13とが順
次積層されたSOI基板100が備えられる。ここで、
SOI基板100は、シリコンウェーハ内に酸素イオン
を注入して埋込み酸化膜を形成するSIMOX(Separat
ion by Implanted OXygon)技術、或いは少なくともいず
れか一つのシリコンウェーハの上部に絶縁層を形成した
後にもう一つのシリコンウェーハをボンディングする技
術によって形成される。ここで、シリコン層13は例え
ばP形の不純物が含まれたシリコン層である。続いて、
シリコン層13に所定の段差部Gが形成されるようにシ
リコン層13の所定部分がエッチングされる。段差部G
を形成するためには、シリコン層13の上部に相対的に
薄い厚さを持つ予定部分が露出されるようにレジストパ
ターンが形成(図示せず)される。レジストパターンに
よって露出された部分が所定深さだけエッチングされた
後、レジストパターンが除去されて段差部Gが形成され
る。これによって、シリコン層13は部分的にその厚さ
が異なる。その後、ゲート絶縁膜14は段差部Gの形成
されたシリコン層13の上部に所定厚さに形成される。
【0019】図4を参照すると、ゲート電極15はシリ
コン層13の段差部分を含むように不純物が含まれたポ
リシリコンのような物質から形成される。従って、ゲー
ト電極15の一側部分のシリコン層13は第1厚さD1
を持ち、他側部分のシリコン層13は第2厚さD2を持
つ。次に、低濃度不純物領域16A,16Bは、燐(pho
sphorus)のような低濃度(例えば、1012〜1013atom
/cm2 )Nタイプ不純物がゲート電極15の両側のシリコ
ン層13にイオン注入されて形成される。
【0020】図5に示すように、低濃度不純物領域16
A,16Bの形成されたシリコン層13の上部に絶縁膜
(図示せず)が蒸着され、絶縁膜は異方性ブランケット
エッチングされて、ゲート電極15の両側壁にスペーサ
17が形成される。高濃度(例えば、1015〜1016at
om/cm2 )不純物領域18A,18Bは、スペーサ17を
マスクとしてシリコン層13にヒ素(As )のような高濃
度Nタイプの不純物がイオン注入されて形成される。こ
の時、低濃度不純物領域16A,16Bと高濃度不純物
領域18A,18BはMOSFETのソース/ドレイン
領域19A,19Bを成す。
【0021】図6を参照すると、SOI基板100の結
果物の表面には層間絶縁膜20が形成され、ソース/ド
レイン領域19A,19Bが露出されるように層間絶縁
膜20の所定部分がエッチングされてコンタクトホール
H1,H2が形成される。この時、コンタクトホールH
1はシリコン層13及びソース領域19Aが露出される
ように形成され、コンタクトホールH2は底面にドレイ
ン領域19Bが露出されるように形成される。その後、
図2に示すように、露出された部分とコンタクトされる
ように公知の方式によって第1及び第2伝導配線21
A,21Bが形成される。
【0022】なお、前記実施の形態だけが本発明に含ま
れるとはいえない。例えば、本実施の形態では、P形の
シリコン層にN形のソース/ドレイン領域を形成するも
のとして説明したが、N形のシリコン層にP形のソース
/ドレイン領域を形成することもできる。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、第1伝導配線はソース領域及びボディのシリコン
層と同時に接触して、この第1伝導配線を通じて、シリ
コン層に衝突イオン化現象によって発生したホールが抜
け出るようになる。これによって、キンク効果が発生せ
ず、シリコン層の基板バイアスが減少して、しきい値電
圧が安定化する効果がある。また、ゲート電極が段差部
Gの近傍に形成されることにより、有効チャネルの長さ
が段差長さだけ長くなる。これによって、短チャネルに
よるホットキャリヤ効果及びしきい値電圧の減少する短
チャネル効果を共に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体デバイスの断面図である。
【図2】本発明の実施の形態を説明するための半導体デ
バイスの断面図である。
【図3】本発明による半導体デバイスの製造方法を説明
するための断面図である。
【図4】本発明による半導体デバイスの製造方法を説明
するための断面図である。
【図5】本発明による半導体デバイスの製造方法を説明
するための断面図である。
【図6】本発明による半導体デバイスの製造方法を説明
するための断面図である。
【符号の説明】
11 ハンドリングウェーハ 12 埋込み絶縁膜 13 シリコン層 14 ゲート絶縁膜 15 ゲート電極 16A、16B 低濃度不純物領域 17 スペーサ 18A、18B 高濃度不純物領域 19A、19B ソース/ドレイン領域 20 層間絶縁膜 21A 第1伝導配線 21B 第2伝導配線

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁層上に所定の段差部を持つ第1伝導
    タイプのシリコン層が積層されたSOI基板と、前記シ
    リコン層の段差部を含むように形成され、その両側に該
    当する前記シリコン層の厚さが相異なるように形成され
    たゲート電極と、前記ゲート電極とシリコン層との間に
    介在されるゲート絶縁膜と、前記ゲート電極の両側のシ
    リコン層のなかでさらに厚い部分のシリコン層に形成さ
    れ、それの底面はシリコン層とコンタクトされる第2伝
    導タイプの第1接合領域と、前記ゲート電極の両側のシ
    リコン層のなかでさらに薄く形成されたシリコン層に形
    成された第2伝導タイプの第2接合領域と、前記SOI
    基板の上部を覆う層間絶縁膜と、前記第1接合領域とコ
    ンタクトされるように層間絶縁膜を貫通して、その底面
    がシリコン層とコンタクトされる第1伝導配線と、前記
    第2接合領域とコンタクトされるように層間絶縁膜を貫
    通して、その底面が第2接合領域の表面とコンタクトさ
    れる第2伝導配線とを含むことを特徴とする半導体デバ
    イス。
  2. 【請求項2】 第1接合領域はMOSFETのソース領
    域であり、第2接合領域はMOSFETのドレイン領域
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイ
    ス。
  3. 【請求項3】 前記ドレイン領域の底面は前記SOI基
    板の絶縁層の表面と接触することを特徴とする請求項2
    記載の半導体デバイス。
  4. 【請求項4】 前記第1伝導タイプはP形であり、第2
    伝導タイプはN形であることを特徴とする請求項1記載
    の半導体デバイス。
  5. 【請求項5】 前記第1伝導タイプはN形であり、第2
    伝導タイプはP形であることを特徴とする請求項1記載
    の半導体デバイス。
  6. 【請求項6】 絶縁層上に第1伝導タイプのシリコン層
    が備えられたSOI基板を提供する段階と、前記SOI
    基板のシリコンの所定部分を所定厚さにエッチングして
    段差部を形成する段階と、前記シリコン層上にゲート絶
    縁膜を形成する段階と、前記段差部を含むゲート絶縁膜
    の上部にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極
    の両側に不純物を注入してソース/ドレイン領域を形成
    する段階と、前記SOI基板の結果物の上部に層間絶縁
    膜を形成する段階と、前記ソース/ドレイン領域のそれ
    ぞれが露出されるようにコンタクトホールを形成する段
    階と、前記露出された部分とコンタクトされるように伝
    導配線を形成する段階とを含み、前記ソース領域は相対
    的に厚い部分のシリコン層に形成され、ドレイン領域は
    相対的に薄い部分のシリコン層に形成され、前記段差の
    高い部分に形成されたコンタクトホールはソース領域及
    びその下部のシリコン層が同時に露出されるように形成
    し、前記段差の低い部分に形成されたコンタクトホール
    はドレイン領域の表面が露出されるように形成されるこ
    とを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第1伝導タイプはP形であり、第2
    伝導タイプはN形であることを特徴とする請求項6記載
    の半導体デバイス。
  8. 【請求項8】 前記第1伝導タイプはN形であり、第2
    伝導タイプはP形であることを特徴とする請求項6記載
    の半導体デバイス。
JP9368685A 1996-12-30 1997-12-26 半導体デバイス及びその製造方法 Pending JPH114005A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1996P77715 1996-12-30
KR1019960077715A KR100248200B1 (ko) 1996-12-30 1996-12-30 Soi 반도체 소자 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH114005A true JPH114005A (ja) 1999-01-06

Family

ID=19492659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9368685A Pending JPH114005A (ja) 1996-12-30 1997-12-26 半導体デバイス及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US5920094A (ja)
JP (1) JPH114005A (ja)
KR (1) KR100248200B1 (ja)
TW (1) TW383473B (ja)

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