JPS60161631A - 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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- JPS60161631A JPS60161631A JP1520184A JP1520184A JPS60161631A JP S60161631 A JPS60161631 A JP S60161631A JP 1520184 A JP1520184 A JP 1520184A JP 1520184 A JP1520184 A JP 1520184A JP S60161631 A JPS60161631 A JP S60161631A
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- silicon
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Element Separation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は溝型アイソレーションを有する半導体装置に関
し、特に高集積化に適した溝型アイソレージ璽ン構造の
半導体装置に関するものである。
し、特に高集積化に適した溝型アイソレージ璽ン構造の
半導体装置に関するものである。
半導体装置の高集積化に伴なって素子間を絶縁分離する
アイソレーション構造に溝(U溝)型のものが利用され
ている。
アイソレーション構造に溝(U溝)型のものが利用され
ている。
第1図は本発明者の考案によるU?W型アインレーショ
ンの一例を示しておシ、同図(5)のようにシリコン半
導体基板1にS10.膜2や513N4膜3を用いてU
溝4を形成した上でこの溝4内に露出した基板1をシー
ドとしてシリコン5を選択的にエピタキシャル成長させ
る。次いで、このシリコン5を酸化させることにより、
同図(I3)のようにシリコン5は体積膨張してU*4
内に5iOH層6として形成され、U溝型アイソレーシ
ョンとして完成される(特願昭57−51239号)。
ンの一例を示しておシ、同図(5)のようにシリコン半
導体基板1にS10.膜2や513N4膜3を用いてU
溝4を形成した上でこの溝4内に露出した基板1をシー
ドとしてシリコン5を選択的にエピタキシャル成長させ
る。次いで、このシリコン5を酸化させることにより、
同図(I3)のようにシリコン5は体積膨張してU*4
内に5iOH層6として形成され、U溝型アイソレーシ
ョンとして完成される(特願昭57−51239号)。
しかしながら、このアイソレーション構造では、U溝4
内にsio、層6を形成した後に、同図0のように5i
Offi膜2とSt@N4膜3をエツチング除去したと
きに基板1表面の高さと、若干エツチングされた溝内s
io、層2の表面高さが略等しくなるように選択シリコ
ン5の高さを形成しているので(同図(ト)参照)、次
のような問題が生じる。
内にsio、層6を形成した後に、同図0のように5i
Offi膜2とSt@N4膜3をエツチング除去したと
きに基板1表面の高さと、若干エツチングされた溝内s
io、層2の表面高さが略等しくなるように選択シリコ
ン5の高さを形成しているので(同図(ト)参照)、次
のような問題が生じる。
即ち、選択シリコン5の上面高さ1はU溝4内の略半分
の高さであるため、5i01層6の上面を基板1上に突
出させるまで酸化を行なうと、同図(C)のようにシリ
コン5の下側の酸化が溝下端のSing膜2に影響し、
下側両端部に所謂バーズビーク8を発生させる。このバ
ーズビークにより結晶欠陥の発生が起こ9やすくなシ、
かつ高集積化が若干阻害される。一方、Sin、層6は
基板1の上面に若干突出される程度に形成しているため
、この時sio、層6は溝側壁St、N4膜3と接する
面でU溝(ファセット)41を生じる。また、その後の
Si、N4膜3や5i02層2をエッチバックする時特
に溝内側壁の5iaNL膜3がオーバーエツチングされ
易く、この結果同図(QのようにSiO!層6の上面両
端に7字形状の段差7が発生され易く平坦性が阻害され
て上層膜形成時に種々の不具合が〔発明の目的〕 本発明の目的はU溝型アイソレーションにおけるバーズ
ビークの発生を防止すると共に上面でのV字状段差の発
生を防止して、高集積化に好適でかつ上層膜の形成時に
何等の不具合をも生じることのない半導体装置を提供す
ることにある。
の高さであるため、5i01層6の上面を基板1上に突
出させるまで酸化を行なうと、同図(C)のようにシリ
コン5の下側の酸化が溝下端のSing膜2に影響し、
下側両端部に所謂バーズビーク8を発生させる。このバ
ーズビークにより結晶欠陥の発生が起こ9やすくなシ、
かつ高集積化が若干阻害される。一方、Sin、層6は
基板1の上面に若干突出される程度に形成しているため
、この時sio、層6は溝側壁St、N4膜3と接する
面でU溝(ファセット)41を生じる。また、その後の
Si、N4膜3や5i02層2をエッチバックする時特
に溝内側壁の5iaNL膜3がオーバーエツチングされ
易く、この結果同図(QのようにSiO!層6の上面両
端に7字形状の段差7が発生され易く平坦性が阻害され
て上層膜形成時に種々の不具合が〔発明の目的〕 本発明の目的はU溝型アイソレーションにおけるバーズ
ビークの発生を防止すると共に上面でのV字状段差の発
生を防止して、高集積化に好適でかつ上層膜の形成時に
何等の不具合をも生じることのない半導体装置を提供す
ることにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細誉の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
本明細誉の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
本願において開示される発明のうち代表的力ものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおシである。
を簡単に説明すれば、下記のとおシである。
すなわち、U溝内に形成する選択シリコンの上面レベル
を基板表面に近い高さ位置とし、このシリコンを酸化さ
せてなるSiOzM#の上面高さを基板表面よシ太き目
に突出させる一方、この下面高さをU溝下端よりも上側
位置とすることにより、stow層の下方への突出を防
止してバーズビークの発生を防止すると共に上面V字状
段差の発生を防止して平坦化を達成するものである。
を基板表面に近い高さ位置とし、このシリコンを酸化さ
せてなるSiOzM#の上面高さを基板表面よシ太き目
に突出させる一方、この下面高さをU溝下端よりも上側
位置とすることにより、stow層の下方への突出を防
止してバーズビークの発生を防止すると共に上面V字状
段差の発生を防止して平坦化を達成するものである。
第2図(8)〜(ト)は本発明の半導体装置のU溝型ア
イソレーションをその製造工程順に示すものである。
イソレーションをその製造工程順に示すものである。
先ず、第2図(5)のようにシリコン等の半導体基板1
0の上面にSing膜11全11SisN4膜12を形
成し、これを7オトリソグ2フイ技術によりパターニン
グしてアイソレーション形成部位に窓13を形成する0
そして、RIE(反応性イオンエツチング)法等によシ
前記SlO□膜11、第1SilN4膜12をマスクと
してシリコン基板10上にu溝t4をエツチング形成す
るO次いで、同図(2)のようにU溝14内面を酸化し
て5in2膜15を形成すると共に、その上に第2Si
3 N4 % 16を全面にデポジション形成する。
0の上面にSing膜11全11SisN4膜12を形
成し、これを7オトリソグ2フイ技術によりパターニン
グしてアイソレーション形成部位に窓13を形成する0
そして、RIE(反応性イオンエツチング)法等によシ
前記SlO□膜11、第1SilN4膜12をマスクと
してシリコン基板10上にu溝t4をエツチング形成す
るO次いで、同図(2)のようにU溝14内面を酸化し
て5in2膜15を形成すると共に、その上に第2Si
3 N4 % 16を全面にデポジション形成する。
その上で、これにRIE法のエツチングを施し、U溝1
4の内底面のSin、膜16と第2Si、N4膜15を
同図(Qのようにエツチング除去する8′このとき、同
図のように、シリコン基板10上の第2Si、N、膜も
除去される。これによシ、U溝14の内底面にシリコン
が露呈される0 次に、シリコン基板10をエピタキシャル成長槽内にセ
ットし、同図00ようにU溝14の内底面からシリコン
をエピタキシャル成長させて溝14内にシリコンを充填
させる。このとき、エピタキシャル成長されたシリコン
17の厚さX8はシリコン基板10のエツチング深さX
、と略同じ程度になるように、換言すればシリコン17
の上面位置を従来よシも高いレベルに設定することが肝
要である。しかる上で、シリコン17を酸化させれは、
シリコンは体積膨張を生じてその上端は基板10上に大
きく突出してU溝14内にSin。
4の内底面のSin、膜16と第2Si、N4膜15を
同図(Qのようにエツチング除去する8′このとき、同
図のように、シリコン基板10上の第2Si、N、膜も
除去される。これによシ、U溝14の内底面にシリコン
が露呈される0 次に、シリコン基板10をエピタキシャル成長槽内にセ
ットし、同図00ようにU溝14の内底面からシリコン
をエピタキシャル成長させて溝14内にシリコンを充填
させる。このとき、エピタキシャル成長されたシリコン
17の厚さX8はシリコン基板10のエツチング深さX
、と略同じ程度になるように、換言すればシリコン17
の上面位置を従来よシも高いレベルに設定することが肝
要である。しかる上で、シリコン17を酸化させれは、
シリコンは体積膨張を生じてその上端は基板10上に大
きく突出してU溝14内にSin。
層18を形成する。かつその後にシリコン基板10上の
Si3N4膜12とSing膜11全11チングすれば
同図(ト)のようにU溝型アイソレーションが構成され
ることになる0このとき、形成された5i01層18の
上端も表面が若干エラ、チングされる。なお、ここでシ
リコン17の5iOt層isの厚さXOFは次式の関係
を満足させることが必要である。
Si3N4膜12とSing膜11全11チングすれば
同図(ト)のようにU溝型アイソレーションが構成され
ることになる0このとき、形成された5i01層18の
上端も表面が若干エラ、チングされる。なお、ここでシ
リコン17の5iOt層isの厚さXOFは次式の関係
を満足させることが必要である。
XOF (2,22(XE −XO2)但し、Xo2は
第2Si、N4膜16の横方向の厚さである。また、こ
れを定性的にみれば、第2図(ト)の状態において5i
04層18の上端をSt、N4膜工2よりも上方に突出
し、下端を溝14の内底面位置よシも上方に位置するよ
うにSin、層18を形成することになる。
第2Si、N4膜16の横方向の厚さである。また、こ
れを定性的にみれば、第2図(ト)の状態において5i
04層18の上端をSt、N4膜工2よりも上方に突出
し、下端を溝14の内底面位置よシも上方に位置するよ
うにSin、層18を形成することになる。
以上のように構成されたU溝型アイル−ジョンによれば
、溝14内にお・いて形成されるsio。
、溝14内にお・いて形成されるsio。
層18はU溝14を構成したSiO!膜15や第23i
、N、膜16の下端(U溝内底面位置)よシも上方に位
置しているので、第zsi、N4層16に遮られてSi
O*Ja18とSin、膜15とが直接接触されること
はなく、これにより5i04層18の酸化反応が5iO
tl&H”sに影響することはない。
、N、膜16の下端(U溝内底面位置)よシも上方に位
置しているので、第zsi、N4層16に遮られてSi
O*Ja18とSin、膜15とが直接接触されること
はなく、これにより5i04層18の酸化反応が5iO
tl&H”sに影響することはない。
したがって、sio、膜15が更に酸化されることはな
く、従来のようなバーズビークが発生することもない。
く、従来のようなバーズビークが発生することもない。
一方、5103層18はその上端が従来よシも上方に突
出されているので、第281.N、膜16の上端は5i
02膜15と5i01層18に挾まれて上方までカバー
された状態となる。このため、第28taN4膜16を
エツチング除去しても第2St、N4i16の下方への
オーバエツチングが防止される。したがって、後工程で
sio、膜15のエツチング除去ないしS10.層18
の上面のエツチングを行なってもSi01層18の上端
両側にV字状の段差が発生することはなく、表面の平坦
化を達成することができる。
出されているので、第281.N、膜16の上端は5i
02膜15と5i01層18に挾まれて上方までカバー
された状態となる。このため、第28taN4膜16を
エツチング除去しても第2St、N4i16の下方への
オーバエツチングが防止される。したがって、後工程で
sio、膜15のエツチング除去ないしS10.層18
の上面のエツチングを行なってもSi01層18の上端
両側にV字状の段差が発生することはなく、表面の平坦
化を達成することができる。
以上の構成のU溝型アイソレーションを利用したバイポ
ーラ素子およびMO8素子の一例を第3図および第4図
に示す。第3図のバイポーラ素子は、P型シリコンサブ
ス)I/−)20上にN型の埋込層21とエピタキシャ
ル層22を形成した上でU溝屋のアイソレーション23
を形成し、次いでP壓拡散層24とN型拡散層25.2
6を形成しかつSiO*膜27中27G膜28等の層間
絶縁膜を通してベースB、エミッタE、コレクタCの=
ryタク)29,30.31を形成したものである。ま
た、第4図のMO8素子は、P型シリコン基板32にU
溝型アイソレーション33を形成して活性領域を画成す
ると共に、sio、からなるゲート絶縁膜34上にゲー
ト35を、また下側にN型のソース・ドレイン領域36
.37を形成する◇そして、これらソース・ドレイン領
域36.37にはPSG膜38等を通してコンタクト3
9゜40を形成している。
ーラ素子およびMO8素子の一例を第3図および第4図
に示す。第3図のバイポーラ素子は、P型シリコンサブ
ス)I/−)20上にN型の埋込層21とエピタキシャ
ル層22を形成した上でU溝屋のアイソレーション23
を形成し、次いでP壓拡散層24とN型拡散層25.2
6を形成しかつSiO*膜27中27G膜28等の層間
絶縁膜を通してベースB、エミッタE、コレクタCの=
ryタク)29,30.31を形成したものである。ま
た、第4図のMO8素子は、P型シリコン基板32にU
溝型アイソレーション33を形成して活性領域を画成す
ると共に、sio、からなるゲート絶縁膜34上にゲー
ト35を、また下側にN型のソース・ドレイン領域36
.37を形成する◇そして、これらソース・ドレイン領
域36.37にはPSG膜38等を通してコンタクト3
9゜40を形成している。
いずれの素子においても絶縁分離性能の高いU溝型アイ
ソレーションを使用するので高集積化を達成でき、かつ
上層膜の平坦化に有効となる。
ソレーションを使用するので高集積化を達成でき、かつ
上層膜の平坦化に有効となる。
(1)U溝内にエピタキシャル生長させるシリコンの上
端を従来よシも高くして基板上面に略近い高さにしてい
るので、このシリコンを酸化して得られるSin、層の
上端を基板上に大きく突出させまた下端をU溝下端よシ
も上方に位置した状態に形成できる。
端を従来よシも高くして基板上面に略近い高さにしてい
るので、このシリコンを酸化して得られるSin、層の
上端を基板上に大きく突出させまた下端をU溝下端よシ
も上方に位置した状態に形成できる。
(2) シリコンを酸化させて形成したSin、層を前
記(1)のように構成できるので、溝内面の5tsN。
記(1)のように構成できるので、溝内面の5tsN。
膜の作用によって溝内面SiOzmへの影響を防止し、
バーズビークの発生を防止できる。
バーズビークの発生を防止できる。
(3)また、前記(1)の構成によシ、S i @ N
4膜の上端のオーバエツチングを防止でき、5ins層
の上端両側におけるV字状段差の発生を防止して平坦化
を達成できる。
4膜の上端のオーバエツチングを防止でき、5ins層
の上端両側におけるV字状段差の発生を防止して平坦化
を達成できる。
(4) 前記(21、(3)によシU溝型アイソレーシ
ョンの微細加工が可能とされ、半導体装置の高集積化が
達成できる。
ョンの微細加工が可能とされ、半導体装置の高集積化が
達成できる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとすき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、U溝のエツ
チング方法やS i s N。
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、U溝のエツ
チング方法やS i s N。
t2等の形成方法は種々変更できる。
以上の説明では主として本発明者によ・りてなされた発
明をその背景となった利用分野であるバイポーラ素子や
MO8素子の単体構造に適用し死場合について説明した
が、それに限定されるものではな(、IC,LSI等の
装置や、ロジック、メモリ等の回路装置にも同様に適用
することができる。
明をその背景となった利用分野であるバイポーラ素子や
MO8素子の単体構造に適用し死場合について説明した
が、それに限定されるものではな(、IC,LSI等の
装置や、ロジック、メモリ等の回路装置にも同様に適用
することができる。
第1図囚〜@は従来装置の不具合を説明するための工程
順の断面図、 第2図囚〜(ト)は本発明装置を製造工程順に示す断面
図、 第3図はバイポーラ素子の断面図、 第4図はMO8素子の断面図である。 10・・・半導体基板、11・・・5i02膜、12・
・・第1Si、N4膜、14・・・U溝、15・・・S
in、膜、16・・・第28is N4膜、17・・・
エピタキシャル成長シリコン、18・・・Sin、層、
20・・・Pmサブストレート、21・・・N型埋込層
、23・・・U清型アイソレーション、24・・・P型
層、25・・・N型層、29.30.31・・・コンタ
クト、32・・・P型シリコン基板、33・・・U溝型
アイソレーション、35・・・ゲート、36・・・ソー
ス、37・・・ドレイy s 39 e40・・・コン
タクト。 第 1 図 (A) 第 2 図 とA) (8) 第 2 図 (F> 第 3 図 第 4 図
順の断面図、 第2図囚〜(ト)は本発明装置を製造工程順に示す断面
図、 第3図はバイポーラ素子の断面図、 第4図はMO8素子の断面図である。 10・・・半導体基板、11・・・5i02膜、12・
・・第1Si、N4膜、14・・・U溝、15・・・S
in、膜、16・・・第28is N4膜、17・・・
エピタキシャル成長シリコン、18・・・Sin、層、
20・・・Pmサブストレート、21・・・N型埋込層
、23・・・U清型アイソレーション、24・・・P型
層、25・・・N型層、29.30.31・・・コンタ
クト、32・・・P型シリコン基板、33・・・U溝型
アイソレーション、35・・・ゲート、36・・・ソー
ス、37・・・ドレイy s 39 e40・・・コン
タクト。 第 1 図 (A) 第 2 図 とA) (8) 第 2 図 (F> 第 3 図 第 4 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体基板に形成したU溝内に成長させた半導体を
酸化させて酸化層を形成し、この酸化層で素子間分離用
のアイソレーションを構成した半導体装置において、前
記酸化層は上端を半導体基板の上面より大きく突出させ
、下端を前記U溝下端よりも上方位置となるように酸化
形成したことを特徴とする半導体装置。 2、シリコン基板に形成したU溝の内側面にSin。 膜とS i a Na膜を形成し、溝底面から溝内にシ
リコンをエピタキシャル成長させて充填してなる特許請
求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、溝内に成長させた半導体の上端を半導体基板の上面
位置に略等しいレベル位置とし、その上で半導体の酸化
を行彦ってなる特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
半導体装置〇
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59015201A JPH0669066B2 (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59015201A JPH0669066B2 (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60161631A true JPS60161631A (ja) | 1985-08-23 |
JPH0669066B2 JPH0669066B2 (ja) | 1994-08-31 |
Family
ID=11882250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59015201A Expired - Lifetime JPH0669066B2 (ja) | 1984-02-01 | 1984-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0669066B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60218854A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | Nec Corp | 半導体装置の素子分離方法 |
JP2003158264A (ja) * | 2001-09-24 | 2003-05-30 | Sharp Corp | 金属ゲートcmosおよびその製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5432984A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Hitachi Ltd | Integrated circuit device |
JPS5791536A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-07 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
-
1984
- 1984-02-01 JP JP59015201A patent/JPH0669066B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5432984A (en) * | 1977-08-19 | 1979-03-10 | Hitachi Ltd | Integrated circuit device |
JPS5791536A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-07 | Toshiba Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60218854A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-11-01 | Nec Corp | 半導体装置の素子分離方法 |
JP2003158264A (ja) * | 2001-09-24 | 2003-05-30 | Sharp Corp | 金属ゲートcmosおよびその製造方法 |
JP4480323B2 (ja) * | 2001-09-24 | 2010-06-16 | シャープ株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0669066B2 (ja) | 1994-08-31 |
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