JPS5978576A - 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
- Publication number
- JPS5978576A JPS5978576A JP57188604A JP18860482A JPS5978576A JP S5978576 A JPS5978576 A JP S5978576A JP 57188604 A JP57188604 A JP 57188604A JP 18860482 A JP18860482 A JP 18860482A JP S5978576 A JPS5978576 A JP S5978576A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- dirt
- semiconductor device
- semiconductor
- forming
- 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
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/68—Floating-gate IGFETs
- H10D30/681—Floating-gate IGFETs having only two programming levels
Landscapes
- Non-Volatile Memory (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】
〔発明の技術分野〕
この発明はPROM (Rrogrlmmable R
eadQnly Memory)等として使用される半
導体装置およびその製造方法に関する。
eadQnly Memory)等として使用される半
導体装置およびその製造方法に関する。
従来よシ一般的に使用されているFROMは第1図に示
すように、P型シリコン基板・1・上に絶縁膜21で互
−いに分離されたフローティングダート3およびコント
ロールゲート4を有してお勺、コントロールゲート4V
c高電圧を与えることによってソース領域5およびドレ
イン領域6間のチャネル領域7が反転してトランジスタ
がオン状態となる。このときに、チャネル領域7から絶
縁膜2を通して70−テインググート3にキャリアが蓄
積されこのトランジスタの閾値電圧を変化させる。すな
わち、この閾値電圧の変化を記憶素子の記憶機能として
利用する。
すように、P型シリコン基板・1・上に絶縁膜21で互
−いに分離されたフローティングダート3およびコント
ロールゲート4を有してお勺、コントロールゲート4V
c高電圧を与えることによってソース領域5およびドレ
イン領域6間のチャネル領域7が反転してトランジスタ
がオン状態となる。このときに、チャネル領域7から絶
縁膜2を通して70−テインググート3にキャリアが蓄
積されこのトランジスタの閾値電圧を変化させる。すな
わち、この閾値電圧の変化を記憶素子の記憶機能として
利用する。
上記のような従来のFROMでは次のような欠点がある
。
。
(1)2層のフローティングダート3およびコントロー
ルr−)4が積層して形成されるため、基板表面に大き
な段差が生じ、ダート電極形成後のアルミニウム等によ
る配線工程において、上記段差部での配線の段切れの問
題や配線パターンの精度の悪化等の問題が起きる。
ルr−)4が積層して形成されるため、基板表面に大き
な段差が生じ、ダート電極形成後のアルミニウム等によ
る配線工程において、上記段差部での配線の段切れの問
題や配線パターンの精度の悪化等の問題が起きる。
(2) FROMでは書き込み時において、コントロ
ールダート4からチャネル領域7に電界を与え反転させ
るが、コントロールダート4とチャネル領域7との間に
フローティングゲート3が介在し、通常のMOS )ラ
ンシンタに比ベチャネル領域7までの距離が長い。従っ
て、通常のMOS )ランシンタのダート電圧に比べ、
はるかに高い電圧をコントロールダートに与えなければ
ならない。
ールダート4からチャネル領域7に電界を与え反転させ
るが、コントロールダート4とチャネル領域7との間に
フローティングゲート3が介在し、通常のMOS )ラ
ンシンタに比ベチャネル領域7までの距離が長い。従っ
て、通常のMOS )ランシンタのダート電圧に比べ、
はるかに高い電圧をコントロールダートに与えなければ
ならない。
(3) FROMに限らないが、素子の微細化に伴い
、基板表面のチャネル領域7よシ下方の部位において図
の破線8で示すようにソース・ドレイン間に直接電流が
流れ始めるパンチスルー現象が顕著とな多素子特性が劣
化する。
、基板表面のチャネル領域7よシ下方の部位において図
の破線8で示すようにソース・ドレイン間に直接電流が
流れ始めるパンチスルー現象が顕著とな多素子特性が劣
化する。
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、半導
体素子表面の段差をよシ小さいものとし、PROMhJ
Kおけるコントロールゲート電圧の低電圧化が実現でき
、素子の微細化に伴うパンチスルー現象を防止できる半
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
る〇〔発明の概要〕 すなわちこの発明による半導体装置およびその製造方法
では、第1のダート電極を絶縁膜で覆った状態で半導体
基体内に埋め込むように形成し、この絶縁膜で覆われた
第1のダート電極近傍に少なくともソース・ドレイン領
域予定部に連結する半導体層を形成し、この半導体層上
にダート絶縁膜を形成する。その後、上記ダート絶縁膜
上に第2のダート電極を形成し、ソース・ドレイン領域
予定部上のケ゛−ト絶縁膜を除去して所定のソース・ド
レイン領域を形成し、それぞれ上記第1のダート電極と
第2のダート電極とのいずれか一方をフローティングゲ
ート、いずれか他方をコントロールゲートとし、第1の
ダート電極と第2のダート電極とで挾まれた半導体層を
チャネル領域とするようにしたものである。
体素子表面の段差をよシ小さいものとし、PROMhJ
Kおけるコントロールゲート電圧の低電圧化が実現でき
、素子の微細化に伴うパンチスルー現象を防止できる半
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
る〇〔発明の概要〕 すなわちこの発明による半導体装置およびその製造方法
では、第1のダート電極を絶縁膜で覆った状態で半導体
基体内に埋め込むように形成し、この絶縁膜で覆われた
第1のダート電極近傍に少なくともソース・ドレイン領
域予定部に連結する半導体層を形成し、この半導体層上
にダート絶縁膜を形成する。その後、上記ダート絶縁膜
上に第2のダート電極を形成し、ソース・ドレイン領域
予定部上のケ゛−ト絶縁膜を除去して所定のソース・ド
レイン領域を形成し、それぞれ上記第1のダート電極と
第2のダート電極とのいずれか一方をフローティングゲ
ート、いずれか他方をコントロールゲートとし、第1の
ダート電極と第2のダート電極とで挾まれた半導体層を
チャネル領域とするようにしたものである。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。第
2図(A)において、P型シリコン基板11上に順Vc
3001の膜厚の酸化シリコン膜12および2000X
の膜厚の窒化シリコン膜13を積層被着し、反応性イオ
ンエツチング等の異方性エツチングによる写真蝕刻法に
よって92化シリコン膜13および酸化シリコン膜12
およびP型シリコン基板1ノを選択的にエツチングし、
P型シリコン基板11に溝部14を形成する。
2図(A)において、P型シリコン基板11上に順Vc
3001の膜厚の酸化シリコン膜12および2000X
の膜厚の窒化シリコン膜13を積層被着し、反応性イオ
ンエツチング等の異方性エツチングによる写真蝕刻法に
よって92化シリコン膜13および酸化シリコン膜12
およびP型シリコン基板1ノを選択的にエツチングし、
P型シリコン基板11に溝部14を形成する。
次に、第2図(B)に示すように上記窒化シリコン膜1
3をマスクとしだ熱酸化法によって、上記溝部14の側
壁および底部に約20001の第1の酸化シリコンノl
を成長させ、その後第1のダート電極材としての多結晶
シリコン15を上記溝部14の幅のA以上の膜厚で形成
し、更にこの多結晶シリコン15の低抵抗化を図るタメ
、この多結晶シリコン15にリンをドープする。ここで
、多結晶シリコン15は面の方向に拘らずほぼ一様の膜
厚で被着するため、図のように上記溝部14を完全に埋
め込むように多結晶シリコン15が形成される。
3をマスクとしだ熱酸化法によって、上記溝部14の側
壁および底部に約20001の第1の酸化シリコンノl
を成長させ、その後第1のダート電極材としての多結晶
シリコン15を上記溝部14の幅のA以上の膜厚で形成
し、更にこの多結晶シリコン15の低抵抗化を図るタメ
、この多結晶シリコン15にリンをドープする。ここで
、多結晶シリコン15は面の方向に拘らずほぼ一様の膜
厚で被着するため、図のように上記溝部14を完全に埋
め込むように多結晶シリコン15が形成される。
続いて、形成した多結晶シリコン15のほぼ膜厚分だけ
多結晶シリコン15をエッチバック法によシ表面からエ
ツチングし、第2図(C)に示すように溝部14の内部
にのみ多結晶シリコン15を残す。尚、以下この多結晶
シリコン15を第1のダート電極15と称す。
多結晶シリコン15をエッチバック法によシ表面からエ
ツチングし、第2図(C)に示すように溝部14の内部
にのみ多結晶シリコン15を残す。尚、以下この多結晶
シリコン15を第1のダート電極15と称す。
この後第2図0)に示すように窒化シリコン膜13をマ
スクとしだ熱酸化法により第1のゲート電極150表面
の露出部を選択的に酸化し、前記第1の酸化シリコン1
2′と共に第1のダート電極15を囲むように第2の酸
化シリコン12〃を形成する。ここでこの第2の酸化シ
リコン12〃は基板11上の酸化シリコン膜12よシも
膜厚が厚くなるまで酸化する。
スクとしだ熱酸化法により第1のゲート電極150表面
の露出部を選択的に酸化し、前記第1の酸化シリコン1
2′と共に第1のダート電極15を囲むように第2の酸
化シリコン12〃を形成する。ここでこの第2の酸化シ
リコン12〃は基板11上の酸化シリコン膜12よシも
膜厚が厚くなるまで酸化する。
次に、窒化シリコン膜13を除去し、前記酸化シリコン
膜12の膜厚分に相当する厚みまでウェー・表面の酸化
シリコンをエツチングして、第2図0)に示すようにシ
リコン基板11面を露出させる。このとき、図に示すよ
うに第1のダート電極15を囲むように第1および第2
の酸化シリコン17?′、12〃が残る。
膜12の膜厚分に相当する厚みまでウェー・表面の酸化
シリコンをエツチングして、第2図0)に示すようにシ
リコン基板11面を露出させる。このとき、図に示すよ
うに第1のダート電極15を囲むように第1および第2
の酸化シリコン17?′、12〃が残る。
この後、第2図(的に示すようにウェー・表面に約20
00Xの膜厚の多結晶シリコン層16を形成する。
00Xの膜厚の多結晶シリコン層16を形成する。
そして、周知の手段によって第2図(G)に示すように
、素子分離層17としての酸化シリコン膜およびデート
酸化膜18を形成する。
、素子分離層17としての酸化シリコン膜およびデート
酸化膜18を形成する。
引き続き、第2図(6)に示すように第1のグート電極
15上のダート酸化膜18上面に第2のダート電極19
を形成し、不要な部分のケ゛−ト酸化膜18を除去して
、所定のソース領域20およびドレイン領域2ノを形成
し、層間絶縁膜23、配線パターン24等を形成する。
15上のダート酸化膜18上面に第2のダート電極19
を形成し、不要な部分のケ゛−ト酸化膜18を除去して
、所定のソース領域20およびドレイン領域2ノを形成
し、層間絶縁膜23、配線パターン24等を形成する。
上記のようにして形成したF ROMでは、基板1ノに
埋め込まれるように形成された第1のデート電極15と
、基板1ノ上に形成された第2のダート電極ノ9とのい
ずれか一方をフローティングゲート、いずれか他方をコ
ントロー)lz、1ゞ−トとするものである。そして、
この第1および第2のダート電極15.19で挾まれた
多結晶シリコン層16がチャネル領域となり、例えば第
2のダート電極19をコントロールゲートとすれば、F
ROMが書き込みをするときには、チャネル領域となる
多結晶シリコン層16が反転し、下層の第1のゲート電
極15にキャリア(ホットエレクトロン)が注入されれ
ばよい。
埋め込まれるように形成された第1のデート電極15と
、基板1ノ上に形成された第2のダート電極ノ9とのい
ずれか一方をフローティングゲート、いずれか他方をコ
ントロー)lz、1ゞ−トとするものである。そして、
この第1および第2のダート電極15.19で挾まれた
多結晶シリコン層16がチャネル領域となり、例えば第
2のダート電極19をコントロールゲートとすれば、F
ROMが書き込みをするときには、チャネル領域となる
多結晶シリコン層16が反転し、下層の第1のゲート電
極15にキャリア(ホットエレクトロン)が注入されれ
ばよい。
尚、上記チャネル領域となるダート電極で挾まれた半導
体層(多結晶シリコン層16)は、上記のような多結晶
シリコン層16を形成した後よ多結晶性を良好なものと
するためにレーザビーム或いは電子ビーム等のエネルギ
ービームの照射によるアニール処理を施して再結晶させ
ても良く、多結晶シリコン層ノロの代わりにエピタキシ
ャル法によってチャネル領域となるシリコン層を形成し
ても良い。
体層(多結晶シリコン層16)は、上記のような多結晶
シリコン層16を形成した後よ多結晶性を良好なものと
するためにレーザビーム或いは電子ビーム等のエネルギ
ービームの照射によるアニール処理を施して再結晶させ
ても良く、多結晶シリコン層ノロの代わりにエピタキシ
ャル法によってチャネル領域となるシリコン層を形成し
ても良い。
また、第1のダート電極15(多結晶シリコン15)に
対し基板1ノ側、すなわち第1ケ゛−ト電極の下側にお
いて反転層が形成されることを防ぐために、第2図(A
)で示した溝部14の形成後上記基板1ノと同じ導電型
の不純物を溝部14にイオン注入することによって反転
防止層を形成し素子の電気的特性の向上を図ることも可
能である。
対し基板1ノ側、すなわち第1ケ゛−ト電極の下側にお
いて反転層が形成されることを防ぐために、第2図(A
)で示した溝部14の形成後上記基板1ノと同じ導電型
の不純物を溝部14にイオン注入することによって反転
防止層を形成し素子の電気的特性の向上を図ることも可
能である。
更に、上記第1のダート電極15を多結晶シリコンで形
成するばかυでなく、モリブデンシリサイド或いはタン
グステンシリサイド等の金属シリサイドを用いても良く
、同様に第2のダート電極19の電極材も多結晶シリコ
ンの他、上記のような金属シリサイド或いはアルミニウ
ム等を用いて形成することができる。
成するばかυでなく、モリブデンシリサイド或いはタン
グステンシリサイド等の金属シリサイドを用いても良く
、同様に第2のダート電極19の電極材も多結晶シリコ
ンの他、上記のような金属シリサイド或いはアルミニウ
ム等を用いて形成することができる。
以」二のようにこの発明によれば、従来の素子と比らべ
明らかなように、フローティングゲートおよびコントロ
ールゲートのいずれか一方75二半導体基体内に埋め込
寸れる構造となるため、ケ゛−ト電極によるウエノ・表
面の段差を小さくすることができると共にコントロール
ゲートとチャネル領域との距離を著しく接近させること
ができ1コントロールゲートに与える書き込み電圧を低
いものとすることができる。更に、絶縁膜で包まれた第
10ケ9−ト電極が、ソース領域とドレイン領域との間
に挾まれるように形成されているため、パンチスルーが
発生せず、素子の微細化に効果的な半導体装置およびそ
の製造方法を提供することができる。
明らかなように、フローティングゲートおよびコントロ
ールゲートのいずれか一方75二半導体基体内に埋め込
寸れる構造となるため、ケ゛−ト電極によるウエノ・表
面の段差を小さくすることができると共にコントロール
ゲートとチャネル領域との距離を著しく接近させること
ができ1コントロールゲートに与える書き込み電圧を低
いものとすることができる。更に、絶縁膜で包まれた第
10ケ9−ト電極が、ソース領域とドレイン領域との間
に挾まれるように形成されているため、パンチスルーが
発生せず、素子の微細化に効果的な半導体装置およびそ
の製造方法を提供することができる。
尚、第2図では絶縁膜に包まれだ第1ダートを半導体基
板内に完全に埋め込むようにして形成する場合につき示
しだが、チャネル領域となる半導体層を第1のダート電
極および第2のダート電極で挾む構造となっていれば、
前記溝部が多少浅くなり第1のダート電極がウニ・・表
面よυやや盛シ上がるように形成されたとしても、ウェ
ー・表面の平担化、コントロールゲ−ト電圧の低減化お
よび・ぐンチスルー現象の防止に効果的であることは明
らかである。
板内に完全に埋め込むようにして形成する場合につき示
しだが、チャネル領域となる半導体層を第1のダート電
極および第2のダート電極で挾む構造となっていれば、
前記溝部が多少浅くなり第1のダート電極がウニ・・表
面よυやや盛シ上がるように形成されたとしても、ウェ
ー・表面の平担化、コントロールゲ−ト電圧の低減化お
よび・ぐンチスルー現象の防止に効果的であることは明
らかである。
第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図はこの発明
の一実施例に係る半導体装置をその製造過程と共に示す
図である。 11・・・P型半導体基板、12・・・酸化シリコン膜
、J 2’、 12’・・酸化シリコン、13・・・窒
化ンリコン膜、14・・・溝部、ノ5・・・第1のケ・
−ト電極(多結晶シリコン)、16・・・多結晶シリコ
ン層(半導体層)、17・・・素子分離層、J8・・・
ダート酸化膜、19・・・第2のダート電極、2θ・・
・ソース領域、21・・・ドレイン領域。 第2図 、13 第2図
の一実施例に係る半導体装置をその製造過程と共に示す
図である。 11・・・P型半導体基板、12・・・酸化シリコン膜
、J 2’、 12’・・酸化シリコン、13・・・窒
化ンリコン膜、14・・・溝部、ノ5・・・第1のケ・
−ト電極(多結晶シリコン)、16・・・多結晶シリコ
ン層(半導体層)、17・・・素子分離層、J8・・・
ダート酸化膜、19・・・第2のダート電極、2θ・・
・ソース領域、21・・・ドレイン領域。 第2図 、13 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 主面に溝部を有する半導体基体と、絶縁膜で
覆われた状態で上記半導体基体の上記溝部内に一部また
は全部が埋め込み形成された第1のダート電極と、この
半導体基体に形成されたソース・ドレイン領域と、上記
絶縁膜で覆われた第1ダート電極上に形成され上記ソー
ス・ドレイン領域に連結しチャネル領域となる半導体層
と、この半導体層上に形成されたケ゛−ト絶縁膜と、こ
のダート絶縁膜上に形成された第2ダート電極とを具備
することを特徴とする半導体装置。 (2) 上記第1のダート電極および第2のダート電
極のいずれか一方はフローティングゲートであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 (3) 上記絶縁膜は酸化シリコンよシ成ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項捷たは第2項記載の半導
体装置。 (4)上記半導体基体における溝部表面に反転防止層が
形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
乃至第3項いずれか記載の半導体装置。 (5) 上記第1ケ゛−ト電極は、多結晶シリコン、
モリブデンまだはモリブデンシリサイド或いはタングス
テンシリサイド等の金属シリサイドから成ることを特徴
とする特許請求の範囲第1項乃至第4項いずれか記載の
半導体装置。 (6) 上記第2のダート電極は、アルミニウム或い
はモリブデン等の金属、多結晶シリコンまたはモリブデ
ンシリサイド或いはタングステンシリサイド等の金属シ
リサイドから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第5項いずれか記載の半導体装置。 (7)−導電型の半導体基板主面を選択的にエツチング
し上記基板主面に溝部を形成する工程と、この溝部表面
に第1絶縁膜を形成する工程と、この溝部内に導電材料
を埋め込み第1のダート電極を形成する工程と、この第
1のダート電極上に第2絶縁膜を形成する工程と、この
第1のr−)電極上を含む上記半導体基板上にソース・
ドレイン領域予定部に連結する半導体層を形成する工程
と、上記半導体層上面にr−)絶縁膜を形成する工程と
、上記第1のダート電極上のこのダート絶縁膜上に第2
のダート電極を形成する工程と、上記半導体層を含む半
導体基板の所定の領域にソース・ドレイン領域を形成す
る工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 (8)上記第1のダート電極を、上記溝部表面に上記半
導体基板と同導電型の反転防止用の不純物層を形成した
後に形成することを特徴とする特許請求の範囲第7項記
載の半導体装置の製造方法。 (9) 上記第1絶縁膜を、熱酸化法によって溝部表
面に形成することを特徴とする特許請求の範囲第7項ま
たは第8項記載の半導体装置の製造方法。 0* 上記半導体層をCVD法によって堆積形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第7項乃至第9項いずれ
か記載の半導体装置の製造方法。 α■ 上記半導体層をエピタキシャル法によって形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第7項乃至第9項い
ずれか記載の半導体装置の製造方法。 (6) 上記半導体層の形成工程において、上記半導体
基板表面に半導体層を形成した後一部或いは全体にレー
ザアニール或いは電子ビームアニール等によるアニール
処理を施すことを特徴とする特許請求の範囲第7項乃至
第11項いずれか記載の半導体装置の製造方法。 α葎 上記第1のダート電極は、多結晶シリコン、モリ
ブデンまたはモリブデンシリサイド或いはタングステン
シリサイド等の金属シリサイドを用いて形成することを
特徴とする特許請求の範囲第7項乃至第12項いずれが
記載の半導体装置の製造方法。 α◆ 上記第2のダート電極は、アルミニウム或はモリ
ブデン等の金属、多結晶シリコンまたはモリブデンシリ
サイド或いはタングステンシリサイド等の金属シリサイ
ドを用いて形成することを特徴とする特許請求の範囲第
7項乃至第13項いずれか記載の半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57188604A JPS5978576A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57188604A JPS5978576A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5978576A true JPS5978576A (ja) | 1984-05-07 |
Family
ID=16226571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57188604A Pending JPS5978576A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5978576A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH01307275A (ja) * | 1988-06-06 | 1989-12-12 | Seiko Instr Inc | 半導体不揮発性メモリ |
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-
1982
- 1982-10-27 JP JP57188604A patent/JPS5978576A/ja active Pending
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