JP2966647B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Description
製造方法に関し、特に、素子特性の向上を可能とした半
導体装置およびその製造方法に関するものである。
説明する。
の表面に分離酸化膜52が形成されている。分離酸化膜
52により分離された素子形成領域には、ゲート酸化膜
53を介してゲート電極54が形成されている。ゲート
電極54を両側から挟む位置であって、シリコン基板5
1の表面には、低濃度不純物領域56(1016〜10 18
cm-3)が形成されている。さらに、この低濃度不純物
領域56の外側には、高濃度不純物領域55(1019〜
1021cm-3)が形成されている。この低濃度不純物領
域56および高濃度不純物領域55によりソース/ドレ
イン領域75,76を形成している。以上により、LD
D(Lightly Doped Drain )構造のMOS電界効果トラ
ンジスタが形成されている。
覆われている。ソース/ドレイン領域75,76の一方
の側には、導電層58が形成されている。また、シリコ
ン基板51は、層間絶縁膜60によって覆われている。
層間絶縁膜60のうえには、窒化膜61が形成されてい
る。さらにこの窒化膜61の上面には、リンおよびボロ
ンをドーピングしたシリコン酸化膜62(BPTEO
S)により覆われている。
層58、ソース/ドレイン領域75,76の他方および
層間絶縁膜60中に形成された金属配線59に通ずるコ
ンタクトホール65a,65b,65cがそれぞれ開孔
されている。これらのコンタクトホール65a,65
b,65cの内部には、バリアメタル層63が形成され
ている。また、それぞれのコンタクトホール65a,6
5b,65cのバリアメタル層63の内部には金属配線
層64a,64b,64cが形成されている。
方法について説明する。
工程を工程順に示す断面図である。
の表面にLOCOS法により分離酸化膜52が形成され
る。
の表面に熱酸化法により数十〜数百Å程度の酸化膜53
を形成する。この酸化膜53の上に砒素(As)または
リン(P)をドーピングして抵抗値を下げたポリシリコ
ン膜54をCVD法により堆積する。このポリシリコン
膜54の上にシリコン酸化膜57をCVD法により堆積
する。このシリコン酸化膜57の上にフォトリソグラフ
ィ技術より所定形状のレジスト膜70を形成する。
をマスクとして、RIEなどの異方性エッチングによ
り、シリコン酸化膜57をエッチングする。その後レジ
スト膜70を除去し、シリコン酸化膜57をマスクとし
て、再びRIEなどの異方性エッチングによりポリシリ
コン膜54をエッチングし、ゲート電極54を形成す
る。
およびゲート電極54をマスクとして、シリコン基板5
1に比較的低濃度(1012〜1013cm-2)の砒素(A
s)またはリン(P)を導入し、低濃度不純物領域56
を形成する。
よりシリコン酸化膜71を堆積する。その後、シリコン
基板51の全面を異方性エッチングすることにより、図
29に示すように選択的にゲート電極54の側壁にサイ
ドウォール72が形成される。
72と分離酸化膜52をマスクとして、比較的高濃度
(1014〜1016cm-2)の砒素(As)またはリン
(P)を注入し、800〜900℃程度の温度で炉アニ
ールまたは900〜1000℃程度の温度でランプアニ
ールを行い、高濃度不純物領域55を形成する。これに
より、ソース/ドレイン領域75,76が完成する。
1の全面にシリコン酸化膜73を堆積する。このシリコ
ン酸化膜73の上面に、上記ドレイン領域76の上方に
開口部を有するレジスト膜74を形成する。
をマスクとして、RIE等の異方性エッチングを行な
い、シリコン酸化膜73を選択的にエッチングする。
1の全面に、砒素(As)またはリン(P)をドーピン
グして抵抗を下げたポリシリコン膜58をCVD法によ
り堆積する。ポリシリコン膜58の上記ドレイン領域7
6の上方に所定形状のレジスト膜77を形成する。
をマスクとして、ポリシリコン膜58を異方性エッチン
グして、導電層58を形成する。
1の全面にシリコン酸化膜78をCVD法により堆積す
る。さらにこのシリコン酸化膜78の上にCVD法によ
り、砒素(As)またはリン(P)をドーピングして抵
抗値を下げたポリシリコン膜59をCVD法により堆積
する。
52の上方に所定形状のレジスト膜79を形成する。
をマスクとして、ポリシリコン膜59を異方性エッチン
グし、配線層59を形成する。
を除去した後、シリコン基板51の全面にシリコン酸化
膜81をCVD法により堆積する。このシリコン酸化膜
81の上に窒化膜61をCVD法により形成する。この
窒化膜61の上にボロン(B),リン(P)をドーピン
グしたシリコン酸化膜(BPTEOS)62をCVD法
により堆積する。その後、H2 /O2 雰囲気中におい
て、熱処理を施すことによって、シリコン酸化膜62の
リフローを行ない、表面の平坦化を行なう。このとき窒
化膜61が下層に設けてあるために、導電層58や配線
層59さらにはゲート電極54が酸化されることはな
い。
62の上面に所定の形状を有するレジスト膜82を形成
する。このレジスト膜82をマスクとして、ソース領域
75,導電層58および配線層59に通ずるコンタクト
ホール65a,65b,65cを異方性エッチングによ
り形成する。
ル65a,65b,65cの内面およびシリコン酸化膜
62の表面に高融点金属(W,Tiなど)あるいはそれ
らのシリサイド化物などのバリアメタル層63をスパッ
タおよびCVD法で形成する。
ル65a,65b,65c内のバリアメタル層63の内
部に、金属配線64a,64b,64cをスパッタおよ
びCVD法により堆積する。その後所定形状を有するレ
ジスト膜83をマスクとして、異方性エッチングを行な
い、金属配線64a,64b,64cを形成する。
導体装置およびその製造方法によれば、図23および図
38を参照して、それぞれのコンタクトホール65a,
65b,65cの形成後のウェハの洗浄のためのHF
(フッ化水素)処理工程において、シリコン酸化膜のみ
がエッチングされるために、窒化膜61の庇66がコン
タクトホール内に生じてしまう。
にスパッタおよびCVD法を用いて金属配線64a,6
4b,64cを堆積するときに、その被着性を悪化させ
ている。このために、金属配線層のストレスおよびエレ
クトロマイグレーション耐性などの信頼性の劣化、バリ
アメタル層のバリア性の劣化、さらにコンタクト抵抗の
増加など様々な問題点を引起こしている。
除いた場合には、上記種々の問題点を解決することはで
きるが、N2 /O2 の雰囲気では、低温でリフローする
ことが難しくまた、H2 /O2 雰囲気でリフローを行な
うと、低温でリフローを行なうことはできるが、下層配
線層などが酸化されるために、配線抵抗の低下、コンタ
クト抵抗の増加さらにはゲート電極直下のゲート酸化膜
も局部的に酸化され、ゲートバーズビークなどが生じ、
半導体装置の起動能力の低下を招いている。
されたもので、層間絶縁膜に酸化膜を形成したまま、半
導体装置の素子特性の向上を可能とした半導体装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
体装置においては、半導体基板の主表面に形成された半
導体素子と、この半導体素子を絶縁分離するための第1
層間絶縁膜と、この第1層間絶縁膜の上面に形成された
耐酸化性膜と、この耐酸化性膜の上面に形成された第2
層間絶縁膜と、この第2層間絶縁膜の表面から半導体素
子の所定箇所に通ずるコンタクトホールと、このコンタ
クトホールの内面に形成されたバリアメタル等と、コン
タクトホールのバリアメタル層の内部に形成された配線
層とを有している。さらに、耐酸化性膜は、コンタクト
ホール内において、コンタクトホール内壁面より後退し
ている。
造方法によれば、半導体基板の主表面に所定の半導体素
子が形成される。この半導体素子の上に第1層間絶縁膜
が形成される。この第1層間絶縁膜の上に耐酸化性膜が
形成される。この耐酸化性膜の上に第2層間絶縁膜が形
成される。この第2層間絶縁膜の上面から半導体装置の
所定箇所にコンタクトホールが形成される。このコンタ
クトホール内面にバリアメタル層が形成される。このコ
ンタクトホールのバリアメタル層の内部に配線層が形成
される。さらにコンタクトホールが形成される工程にお
いては、第2層間絶縁膜の上面から耐酸化性膜に通ずる
第1の孔が形成される。この第1の孔にある耐酸化性膜
が選択的に除去される。半導体素子の所定箇所に通ずる
第2の孔が形成される。
層間絶縁膜と第2層間絶縁膜の間に設けられた耐酸化性
膜が、コンタクトホール内において当該コンタクトホー
ル内壁面より後退している。これにより、コンタクトホ
ール内に形成されるバリアメタル層および配線層が良好
にコンタクトホール内に被着されるために、配線層のス
トレスおよびエレクトロマイグレーションの発生を未然
に防止することができる。
造方法によれば、コンタクトホールの形成時において、
まず、第2層間絶縁膜の上面から耐酸化性膜に通ずる第
1の孔を形成する。その後、この第1の孔に存在する耐
酸化性膜を選択的に除去する。さらに、半導体素子の所
定箇所に通ずる第2の孔を形成する。これにより、耐酸
化性膜は、コンタクトホール内壁面より後退する。これ
によって、コンタクトホール内に形成されるバリアメタ
ル層および配線層が良好にコンタクトホール内に被着さ
れるために、配線層のストレスおよびエレクトロマイグ
レーションの発生を未然に防止することができる。
いて説明する。図1は、第1の実施例における半導体装
置の構造を示す断面図である。
表面に、分離酸化膜2が形成されている。分離酸化膜2
により分離された素子形成領域には、ゲート酸化膜3を
介してゲート電極7が形成されている。ゲート電極7を
両側から挟む位置であって、シリコン基板1の表面に
は、低濃度不純物領域8(1016〜1018cm-3)が形
成されている。さらに、この低濃度不純物領域8の外側
には、高濃度不純物領域10(1019〜1021cm-3)
が形成されている。
物領域10によりソース/ドレイン領域30,31を形
成している。以上により、LDD(Lightly Doped Drai
n )構造のMOS電界効果トランジスタが形成されてい
る。ゲート電極7は、絶縁膜21に覆われている。ドレ
イン領域31には、導電層17が形成されている。ま
た、シリコン基板1は、絶縁膜21によって覆われてい
る。絶縁膜21の上には、窒化膜23が形成されてい
る。さらに、窒化膜23の上には、リンおよびボロンを
ドーピングしたシリコン酸化膜(BPTEOS)24に
より覆われている。
層17、ソース領域30、層間絶縁膜21中に形成され
た金属配線22に通ずるコンタクトホール43a,43
b,43cが形成されている。なお、このとき各コンタ
クトホール内において、窒化膜23は、コンタクトホー
ル内壁面より後退している。
a,43b,43c内部には、バリアメタル層25が形
成されている。また、コンタクトホール43a,43
b,43cのバリアメタル層25の内部には配線層27
が形成されている。
膜がコンタクトホール内においてこのコンタクトホール
内壁面より後退していることにより、コンタクトホール
内に形成されるバリアメタル層および配線層が良好にコ
ンタクトホール内に被着することが可能となる。
方法について説明する。
程を工程順に示す断面図である。
表面にLOCOS法により分離酸化膜2が形成される。
表面に熱酸化法により数十〜数百Å程度の酸化膜3を形
成する。酸化膜3の上に砒素(As)またはリン(P)
をドーピングして抵抗値を下げたポリシリコン膜4をC
VD法により堆積する。ポリシリコン膜4の上にシリコ
ン酸化膜5をCVD法により堆積する。シリコン酸化膜
5の上にフォトリソグラフィ技術により所定形状のレジ
スト膜6を形成する。
スクとしてRIEなどの異方性エッチングにより、シリ
コン酸化膜5をエッチングする。その後、レジスト膜6
を除去し、シリコン酸化膜5をマスクとして、再びRI
Eなどの異方性エッチングによりポリシリコン膜4をエ
ッチングし、ゲート電極7を形成する。
びゲート電極7をマスクとして、シリコン基板1に比較
的低濃度(1012〜1013cm-2)の砒素(As)また
はリン(P)を導入し、低濃度不純物領域8を形成す
る。
表面全面にCVD法によりシリコン酸化膜9を堆積す
る。その後、シリコン基板1の全面を異方性エッチング
することにより、図7に示すように選択的にゲート電極
7の側壁にサイドウォール11が形成される。
1と分離酸化膜2をマスクとして、比較的高濃度(10
14〜1016cm-2)の砒素(As)またはリン(P)を
注入し、800〜900℃程度の温度で炉アニールまた
は900〜1000℃程度の温度でランプアニールし
て、ソース/ドレイン領域30,31を形成する。
全面にシリコン酸化膜12を堆積する。このシリコン酸
化膜12の上面に、上記ドレイン領域10の上方に開口
部を有するレジスト膜13を形成する。
をマスクとして、RIEなどの異方性エッチングを行な
い、シリコン酸化膜12を選択的にエッチングする。
の全面に砒素(As)またはリン(P)をドーピングし
て抵抗を下げたポリシリコン膜15をCVD法により堆
積する。ポリシリコン膜15のドレイン領域26の上方
に所定形状のレジスト膜16を形成する。
をマスクとして、ポリシリコン膜15を異方性エッチン
グして、配線層15を形成する。
1の全面にシリコン酸化膜18をCVD法により堆積す
る。さらにこのシリコン酸化膜18の上に、CVD法に
より砒素(As)またはリン(P)をドーピングして抵
抗を下げたポリシリコン膜19をCVD法により堆積す
る。その後、ポリシリコン膜19の分離絶縁膜の上方に
所定形状のレジスト膜20を形成する。
をマスクとしてポリシリコン膜19を異方性エッチング
し、金属配線22を形成する。
の全面にシリコン酸化膜21をCVD法により堆積す
る。このシリコン酸化膜21の上に、窒化膜23をCV
D法により形成する。この窒化膜23の上に、ボロン
(B)、リン(P)をドーピングしたシリコン酸化膜
(BPTEOS)24をCVD法により堆積する。その
後H2/O2雰囲気中で熱処理を施すことによって、シリ
コン酸化膜24のリフローを行ない、表面の平坦化を行
なう。このとき、窒化膜23が下層に設けているため
に、配線層17や導電層22が酸化されることはない。
24の上に所定のパターンを有するレジスト膜42を形
成する。このレジスト膜42をマスクとして、ソース領
域30、導電層17および金属配線22の上方の窒化膜
23がエッチングされるまでコンタクトホール43a,
43b,43cを開孔する。なお、図16に示すよう
に、シリコン酸化膜21の途中でエッチングを停止させ
る制御が困難な場合は、図17に示すように、窒化膜2
3の表面が露出段階で、コンタクトホール43a,43
b,43cの形成を一旦停止させてもよい。
ール43a,43b,43cに露出した窒化膜23を等
方性エッチングにより、各コンタクトホール43a,4
3b,43cの内壁面より後退するようにエッチングを
行なう。
ソース領域25、導電層17および配線層22に通ずる
ように異方性エッチングにより開孔し、コンタクトホー
ル43a,43b,43cを形成する。
ール43a,43b,43cの内面に高融点金属(W,
Tiなど)あるいはそれらのシリサイド化物などのバリ
アメタル層25をスパッタおよびCVD法により形成す
る。
ル43a,43b,43c内のバリアメタル層25の内
部に、配線層27をスパッタおよびCVD法により堆積
する。その後、所定形状を有するレジスト膜28をマス
クとして、異方性エッチングを行ない金属配線層27を
形成する。これにより図21に示す半導体装置が完成す
る。
において、まず、シリコン酸化膜24の上面から窒化膜
23に通ずるコンタクトホールを形成する。その後、こ
のコンタクトホール内に存在する耐酸化性膜を選択的に
除去する。さらに、ソース領域、導電層、配線層に通ず
るコンタクトホールを形成する。これにより、窒化膜は
コンタクトホール内壁面より後退する。これにより、コ
ンタクトホール内に形成されるバリアメタル層および金
属配線層が良好にコンタクトホール内に被着されるため
に、配線層のストレスおよびエレクトロマイグレーショ
ンの発生を未然に防止することが可能となる。
の工程において、図22に示すように、バリアメタル層
25の内部に高融点金属プラグ層29を設け、所定量エ
ッチバックした後アルミなどからなる金属配線層27を
設けるようにしても同様の作用効果を得ることができ
る。
にポリシリコン層を用いたが、シリコンの金属化膜でも
かまわない。また、MOS型電界効果トランジスタにL
DD構造を用いたが、これに限られず、シングル構造、
DDD構造、ゲートオーバーラップ構造などを用いても
同様の作用効果を得ることができる。
ば、第1層間絶縁膜と第2層間絶縁膜の間に設けられた
耐酸化性膜がコンタクトホール内において当該コンタク
トホール内壁面より後退している。これにより、コンタ
クトホール内に形成されるバリアメタル層および配線層
が良好にコンタクトホール内に被着される。このため
に、配線層のストレスおよびエレクトロマイグレーショ
ンの発生を未然に防止することができる。また、バリア
メタル層のバリア性の劣化さらにはコンタクト抵抗の増
加を防止し、半導体素子の性能の向上を図ることが可能
となる。
造方法によれば、コンタクトホールの形成時において、
まず、第2層間絶縁膜の上面から耐酸化性膜に通ずる第
1の孔を形成する。その後、第1の孔に存在する耐酸化
性膜を選択的に除去する。さらに、半導体素子の所定箇
所に通ずる第2の孔を形成している。これにより、耐酸
化性膜はコンタクトホール内壁面より後退する。よっ
て、コンタクトホール内に形成されるバリアメタル層お
よび配線層が良好にコンタクトホール内に被着されるた
めに、配線層のストレスおよびエレクトロマイグレーシ
ョンの発生を未然に防止することができる。さらに、バ
リアメタル層のバリア性の劣化およびコンタクト抵抗の
増加を防止することが可能となり、半導体素子の性能の
向上を図ることが可能となる。
ける構造を示す断面図である。
置の製造工程の第1工程を示す図である。
置の製造工程の第2工程を示す図である。
置の製造工程の第3工程を示す図である。
置の製造工程の第4工程を示す図である。
置の製造工程の第5工程を示す図である。
置の製造工程の第6工程を示す図である。
置の製造工程の第7工程を示す図である。
置の製造工程の第8工程を示す図である。
装置の製造工程の第9工程を示す図である。
装置の製造工程の第10工程を示す図である。
装置の製造工程の第11工程を示す図である。
装置の製造工程の第12工程を示す図である。
装置の製造工程の第13工程を示す図である。
装置の製造工程の第14工程を示す図である。
装置の製造工程の第15工程を示す図である。
程を設けた場合の工程を示す図である。
体装置の製造工程の第16程を示す図である。
体装置の製造工程の第17程を示す図である。
体装置の製造工程の第18程を示す図である。
体装置の製造工程の第19程を示す図である。
における断面構造図である。
面図である。
1工程を示す図である。
2工程を示す図である。
3工程を示す図である。
4工程を示す図である。
5工程を示す図である。
6工程を示す図である。
7工程を示す図である。
8工程を示す図である。
9工程を示す図である。
10工程を示す図である。
11工程を示す図である。
12工程を示す図である。
13工程を示す図である。
14工程を示す図である。
15工程を示す図である。
16工程を示す図である。
17工程を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 半導体基板の主表面に形成された半導体
素子と、 この半導体素子を絶縁分離するための第1層間絶縁膜
と、 この第1層間絶縁膜の上面に形成された耐酸化性膜と、 この耐酸化性膜の上面に形成された第2層間絶縁膜と、 この層間絶縁膜の表面から前記半導体素子の所定箇所に
通ずるコンタクトホールと、 このコンタクトホールの内面に形成されたバリアメタル
層と、 前記コンタクトホールの前記バリアメタル層の内部に形
成された配線層と、 を備え、 前記耐酸化性膜は前記コンタクトホール内において前記
コンタクトホール内壁面より後退した半導体装置。 - 【請求項2】 半導体基板の主表面に所定の半導体素子
を形成する工程と、 この半導体素子の上に第1層間絶縁膜を形成する工程
と、 この第1層間絶縁膜の上に耐酸化性膜を形成する工程
と、 この耐酸化性膜の上に第2層間絶縁膜を形成する工程
と、 この第2層間絶縁膜の上面から前記半導体素子の所定箇
所にコンタクトホールを形成する工程と、 このコンタクトホールの内面にバリアメタル層を形成す
る工程と、 前記コンタクトホールのバリアメタル層の内部に配線層
を形成する工程と、 を備え、 前記コンタクトホールを形成する工程は、 前記第2層間絶縁膜の上面から前記耐酸化性膜に通ずる
第1の孔を形成する工程と、 前記第1の孔にある前記耐酸化性膜を選択的に除去する
工程と、 前記半導体素子の所定箇所に通ずる第2の孔を形成する
工程と、 を有する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15490392A JP2966647B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15490392A JP2966647B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 半導体装置およびその製造方法 |
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JPH05347411A JPH05347411A (ja) | 1993-12-27 |
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Family Applications (1)
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JPH09172074A (ja) * | 1995-12-19 | 1997-06-30 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100440267B1 (ko) * | 1997-12-31 | 2004-09-18 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP15490392A patent/JP2966647B2/ja not_active Expired - Fee Related
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