JPH08172185A - オフセットゲートmosトランジスタ - Google Patents
オフセットゲートmosトランジスタInfo
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- JPH08172185A JPH08172185A JP31282094A JP31282094A JPH08172185A JP H08172185 A JPH08172185 A JP H08172185A JP 31282094 A JP31282094 A JP 31282094A JP 31282094 A JP31282094 A JP 31282094A JP H08172185 A JPH08172185 A JP H08172185A
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Abstract
積の増大を防ぐ。 【構成】 N型半導体基板21上に対向する一対のP型
ソース・ドレイン拡散層26と、このソース・ドレイン
拡散層26のP型のソース・ドレイン拡散層26より低
濃度のオフセット拡散層22と、このオフセット拡散層
22から一定距離離間して周囲を囲うN型チャンネルス
トッパー拡散層28と、オフセット拡散層22に挟まれ
たゲート酸化膜24とゲート電極25からなるゲート領
域と、ソース・ドレイン拡散層26とチャンネルストッ
パー拡散層28及びゲート領域を除くゲート酸化膜24
より厚い第2の酸化膜23を有するオフセット拡散層2
2とチャンネルストッパー拡散層28の対向部分のオフ
セット拡散層22に接した領域にゲート酸化膜24とゲ
ート電極25からなるゲート領域を有し、かつ、ゲート
酸化膜24より厚い第2の酸化膜23をオフセット拡散
層22に設ける。
Description
に高耐圧MOSとして用いられるオフセットゲート構造
に関するものである。
例えば、特開昭61−171165号公報に記載される
ようなものがあった。図5はかかる従来の高耐圧オフセ
ットゲートMOSトランジスタの製造工程断面図であ
る。 (1)まず、図5(a)に示すように、比抵抗1〜2Ω
cmのN型半導体Si基板1の表面に、厚さ500Å程
度の酸化膜2を形成し、次いで、窒化膜等の耐酸化性膜
1000Åを形成し、公知のホトリソ・エッチング技術
で耐酸化性膜パターン3を形成する。 (2)次に、図5(b)に示すように、公知のホトリソ
技術で耐酸化性膜パターン3の外側に、距離4を離間さ
せてホトレジストパターン5を形成する。次いで、耐酸
化性膜パターン3及びホトレジストパターン5をマスク
として、公知のイオン打ち込み技術により、ボロンを1
E13cm-2の条件で導入し、オフセット層(P打ち込
み層)6を形成する。 (3)次いで、図5(c)に示すように、ホトレジスト
パターン5を除去した後、耐酸化性膜パターン3をマス
クとして、水蒸気雰囲気中で1000℃、400分程度
の酸化処理を行い、耐酸化性膜パターン3以外の領域に
厚さ10000Å程度の熱酸化膜7を形成する。次い
で、耐酸化性膜パターン3及び酸化膜2を除去し、新た
にゲート酸化膜8を耐酸化性膜パターン3の領域に形成
する。 (4)次に、図5(d)に示すように、ゲート電極とな
るポリシリコンパターン9を、公知のホトリソ・エッチ
ング技術で形成する。次いで、ホトリソ・イオン打ち込
み技術によりソース・ドレインとなるP+ 高濃度層10
と、チャンネルストッパーとなるN+ 高濃度層15を形
成する。 (5)次に、図5(e)に示すように、リンシリカガラ
ス等の絶縁膜11を形成し、コンタクトホール12を開
口する。次いで、アルミ等の配線金属13を形成し、窒
化膜等のパッシベーション膜14を形成し、高耐圧オフ
セットゲートMOSトランジスタが完成する。
た従来の高耐圧オフセットゲートMOSトランジスタで
は、素子間分離として寄生MOSリークを低減するため
に、高濃度チャンネルストッパー層が不可欠である。通
常、この高耐圧オフセットゲートMOSトランジスタの
チャンネルストッパー層は、高耐圧特性を劣化させず
に、また高い使用電圧で寄生MOSリークの発生を抑制
するために、図6(図7のA−A線断面図に対応)に示
すように、低濃度オフセット層から適当な距離16を離
間させた位置にN+ 高濃度拡散層15として形成され
る。
トゲートMOSトランジスタに要求される性能によって
決定されるが、オフセット層の接合部より延在する空乏
層の広がり(Xd1 )を妨げないよう設定されるため、
素子縮小化の妨げとなっていた。なお、図6において、
11は絶縁膜である。また、高耐圧オフセットゲートM
OSトランジスタにおいて、オフセット層内の空乏層の
広がり(Xd2 )も大きく、その性能に影響を与える。
間の距離4は常に一定であることが望ましいが、この距
離4は必要な値よりも大きく設定されており、これもま
た、素子縮小の妨げとなっていた。図7はかかる従来の
高耐圧オフセットゲートMOSトランジスタの上面図、
図8は図7のB−B線断面図である。
つ高耐圧オフセットゲートMOSトランジスタでは、ド
レイン部の電界強度がゲートエッジ部よりも周辺部で大
きくなる。これは、図7に示すように、上面図のオフセ
ット層コーナー部6aが、最も電界強度が高いことが知
られている。したがって、静電気等の大きなサージ電圧
が入力された場合、ブレイクダウン電流が周辺部、特に
オフセット層コーナー部6aに集中し、素子が破壊し易
いという問題点もある。
フセットゲートMOSトランジスタの高濃度チャンネル
ストッパー層による素子面積の増大を防ぎ、また、静電
気破壊耐量の大きい優れた高耐圧オフセットゲートMO
Sトランジスタを提供することを目的とする。
的を達成するために、 〔1〕第1導電型の半導体基板(21)上に対向する一
対の第2導電型のソース・ドレイン拡散層(26)と、
このソース・ドレイン拡散層(26)の周囲の第2導電
型のソース・ドレイン拡散層より低濃度のオフセット拡
散層(22)と、このオフセット拡散層(22)から一
定距離離間してその周囲を囲う第1導電型のチャンネル
ストッパー拡散層(28)と、対向するオフセット拡散
層(22)に挟まれたゲート絶縁膜(24)とゲート電
極(25)からなるゲート領域と、ソース・ドレイン拡
散層(26)とチャンネルストッパー拡散層(28)及
びゲート領域を除く領域のゲート絶縁膜(24)より厚
い第2の絶縁膜(23)を有するオフセット拡散層(2
2)とチャンネルストッパー拡散層(28)の対向部分
のオフセット拡散層(22)に接した領域全てにゲート
絶縁膜(24)とゲート電極(25)からなるゲート領
域を有し、かつ、ゲート絶縁膜(24)より厚い第2の
絶縁膜(23)をオフセット拡散層(22)部分全てに
有するようにしたものである。
MOSトランジスタにおいて、対向するオフセット拡散
層(22)に挟まれたゲート絶縁膜(24)とゲート電
極(25)からなるゲート領域と、オフセット拡散層
(22)とチャンネルストッパー拡散層(28)の対向
部分のオフセット拡散層(28)に接したゲート絶縁膜
(24)とゲート電極(25)からなるゲート領域のゲ
ート電極(25)を第1のゲート電極(25a)と第2
のゲート電極(25b)とに分離し、かつ、この第2の
ゲート電極(25b)はチャンネルストッパー拡散層
(28)と同電位となるよう配線金属で接続されるよう
にしたものである。
MOSトランジスタにおいて、オフセット拡散層(2
2)とチャンネルストッパー拡散層(28)の対向部分
のオフセット拡散層(22)に接した領域のゲート酸化
膜(24)とゲート電極(25)からなるゲート領域の
ゲート電極の一部を切り離し、その領域にドレイン拡散
層の配線金属(29)を配置するようにしたものであ
る。
MOSトランジスタにおいて、分離したゲート電極(2
5a,25b)の各々のゲート絶縁膜(24)の厚さ
を、対向するオフセット拡散層(22)に挟まれたゲー
ト絶縁膜(24)とゲート電極(25)からなるゲート
領域よりも、オフセット拡散層(22)とチャンネルス
トッパー拡散層(28)の対向部分のオフセット拡散層
に接した第2のゲート酸化膜(24b)とゲート電極
(25)からなるゲート領域を薄くするようにしたもの
である。
スタによれば、 (1)オフセット拡散層の接合部より延在する空乏層の
広がり(図4参照)は、ゲート電極パターンの電位によ
って特に表面付近で抑えられる。例えば、従来のよう
に、ゲート電極パターンが無いときは、空乏層の広がり
(図6参照)は、約2.0μmであるのに対し、この実
施例では、空乏層の広がりは、約1.5μmとなる。
度拡散層の距離を25%程度小さくすることができる。 (2)また、オフセット拡散層内の空乏層の広がりは、
従来技術と変化がないが、P+ 高濃度拡散層とオフセッ
ト層の距離が耐酸化性膜パターンのみで決定されるた
め、従来必要であった合わせ余裕が不要になる。例え
ば、従来は、3.0μm必要であった距離4(図6参
照)が、距離41(図4参照)に示すように、2.0μ
mとなり、約30%の縮小が可能となる。
なっているため、電界強度が均一になり、静電気等の大
きなサージ電圧が入力された場合、ブレイクダウン電流
が集中せず、素子の破壊耐量が大幅に向上する。 (4)オフセット拡散層の周辺部が厚い酸化膜が終端し
ているため、オフセット拡散層の底面コーナー部の曲率
半径R′が大きくなり、ブレイクダウン耐圧の向上も見
込まれる。
規に追加する工程が全くなく、コスト的にも増加がな
い。 〔2〕請求項2記載のオフセットゲートMOSトランジ
スタによれば、ゲート電極を実効的にゲートとして動作
する部分と、チャンネルストッパーとして動作する部分
に分離しているため、上記〔1〕の効果を損ねることな
くゲート容量を小さくできる。一般的にゲート容量の充
放電時間は、トランジスタの回路速度を決定する重要な
要因であり、本実施例ではゲート容量を第1実施例に比
べ約1/3にできた。
OSトランジスタによれば、上記〔1〕の効果に加え
て、ドレイン層の配線金属とゲート電極の重なり部分を
なくしたことにより、ゲート電極の段差によって生じる
配線金属とゲート電極間の絶縁膜不良が発生しなくな
る。これは、特にトランジスタ回路最終段の静電気等の
サージ電圧耐量を上げることができる。
OSトランジスタによれば、上記〔2〕と同様にゲート
電極を実効的にゲートとして動作する部分と、チャンネ
ルストッパーとして動作する部分に分離し、かつ各々の
ゲート酸化膜厚を変えているため、チャンネルストッパ
ー部の電界が実効的にゲートとして動作する部分より大
きくなる。したがって、オフセット拡散層の接合部より
延在する空乏層の広がりが、上層のゲート電極パターン
電位によって強く抑えられるため、オフセット拡散層と
N+ 高濃度層の距離をさらに小さくすることができる。
詳細に説明する。図1は本発明の第1実施例を示すオフ
セットゲートMOSトランジスタの上面図、図2はその
オフセットゲートMOSトランジスタのC−C線断面
図、図3はそのオフセットゲートMOSトランジスタの
D−D線断面図である。
ン拡散層26の周囲にオフセット拡散層22を配置し、
オフセット拡散層22上部には酸化膜23を形成する。
ソース・ドレイン拡散層26の対向部、及びソース・ド
レイン拡散層26とチャンネルストッパー拡散層(N+
高濃度拡散層)28の対向部には、ゲート酸化膜24と
ポリシリコンパターンからなるゲート電極25を形成し
た。
極25はソース・ドレイン拡散層26からオフセット拡
散層22で離間された周囲全てに形成されている。な
お、図2及び図3において、21はN型半導体Si基板
である。このように構成したので、図4に示すように、
本発明のオフセットゲートMOSトランジスタでは、 (1)第1に、オフセット拡散層22の接合部より延在
する空乏層の広がり(Xd1 ′)は、上層のゲート電極
25の電位によって特に表面付近で抑えられる。
き、すなわち、従来(図5)のように、Xd1 の値は約
2.0μmであるのに対し、ゲート電極25を形成した
図4におけるXd1 ′の値は約1.5μmとなる。した
がって、オフセット拡散層22とN+ 高濃度拡散層28
の距離42を25%程度小さくすることができる。
空乏層の広がり(Xd2 ′)は、従来技術と変化がない
が、N+ 高濃度拡散層28とオフセット拡散層22の距
離42が、耐酸化性膜パターンのみで決定されるため、
従来必要であった合わせ余裕が不要になる。この実施例
では、従来3.0μm必要であった距離32が2.0μ
mとなり、約30%の縮小が可能となる。
ターンになっているため電界強度が均一になり、静電気
等の大きなサージ電圧が入力された場合ブレイクダウン
電流が集中せず、素子の破壊耐量が大幅に向上する。 (4)第4に、オフセット拡散層22の周辺部が厚い酸
化膜が終端しているため、オフセット拡散層22の底面
コーナー部の曲率半径R′が大きくなり、ブレイクダウ
ン耐圧の向上も見込まれる。
新規に追加する工程が全くなく、コスト的にも増加がな
い。なお、図4において、40は絶縁膜、41は距離で
ある。次に、本発明の第2実施例について図9、図10
及び図11を用いて説明する。
トゲートMOSトランジスタの上面図、図10はそのオ
フセットゲートMOSトランジスタのE−E線断面図、
図11はそのオフセットゲートMOSトランジスタのF
−F線断面図である。上記した第1実施例のゲート電極
25をソース・ドレイン拡散層26の対向部分と、ソー
ス・ドレイン拡散層26とチャンネルストッパー拡散層
28の対向部分を分離して第1のゲート電極25a及び
第2のゲート電極25bを形成した。さらに、ソース・
ドレイン拡散層26とチャンネルストッパー拡散層28
の対向部分のゲート電極25bは、チャンネルストッパ
ー拡散層28と同電位となるよう配線金属29によって
接続されている。30はコンタクトである。
にゲートとして動作する部分、つまり、第1のゲート電
極25aと、チャンネルストッパーとして動作する部
分、つまり、第2のゲート電極25bに分離するように
しているため、上記第1実施例の効果を損ねることな
く、ゲート容量を小さくできる。一般的にゲート容量の
充放電時間は、トランジスタの回路速度を決定する重要
な要因であり、本実施例ではゲート容量を第1実施例に
比べて約1/3にできた。
及び図13を用いて説明する。図12は本発明の第3実
施例を示すオフセットゲートMOSトランジスタの上面
図、図13はこのオフセットゲートMOSトランジスタ
のH−H線断面図である。なお、このオフセットゲート
MOSトランジスタのG−G線断面図は、図2と同様な
のでここでは省略する。
1参照)のゲート電極25の一部を切断し、ソース・ド
レイン拡散層26の引き出し電極31とゲート電極25
の重なり部分を無くした構造とした。この実施例によれ
ば、ソース・ドレイン拡散層26の配線金属31とゲー
ト電極25の重なり部分をなくしたことにより、ゲート
電極25の段差によって生じる配線金属31とゲート電
極25間の絶縁膜不良が発生しなくなる。
段の静電気等のサージ電圧耐量を上げることができる。
次に、本発明の第4実施例について図14を用いて説明
する。図14は本発明の第4実施例を示すオフセットゲ
ートMOSトランジスタの上面図、図15はこのオフセ
ットゲートMOSトランジスタのI−I線断面図であ
る。なお、このオフセットゲートMOSトランジスタの
J−J線断面図は、図9と同様であるので、ここでは省
略する。
層とドレイン拡散層の対向部分と、ソース・ドレイン拡
散層26とチャンネルストッパー拡散層28の対向部分
を分離して、第1のゲート電極25a及び第2のゲート
電極25bを形成し、その下層の第1のゲート酸化膜2
4aと第2のゲート酸化膜24bの膜厚を変える。この
実施例では、第1のゲート酸化膜24aの膜厚を100
0Åとし、第2のゲート酸化膜24bの膜厚を200Å
とした。この200Åの第2のゲート酸化膜24bは、
同じチップ内に形成される高耐圧オフセットゲートMO
Sトランジスタを駆動する制御用低耐圧トランジスタの
ゲート酸化膜であり、このような制御用低耐圧トランジ
スタを搭載する半導体素子の場合、新たな工程を付加す
ることなく形成が可能である。
極を実効的にゲートとして動作する部分、つまり、第1
のゲート電極25aと、チャンネルストッパーとして動
作する部分、つまり、第2のゲート電極25bに分離
し、かつ各々のゲート酸化膜厚を変えているため、チャ
ンネルストッパー部の電界が実効的にゲートとして動作
する部分より大きくなる。
り延在する空乏層の広がりが、上層のゲート電極パター
ン電位によって強く抑えられるため、オフセット拡散層
とチャンネルストッパーとしてのN+ 高濃度拡散層の距
離をさらに小さくすることができる。なお、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基
づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲
から排除するものではない。
よれば、次のような効果を奏することができる。 〔1〕請求項1記載の発明によれば、 (1)オフセット拡散層の接合部より延在する空乏層の
広がり(図4参照)は、ゲート電極パターンの電位によ
って特に表面付近で抑えられる。例えば、従来のよう
に、ゲート電極パターンが無いときは、空乏層の広がり
(図6参照)は、約2.0μmであるのに対し、この実
施例では、空乏層の広がりは、約1.5μmとなる。
度拡散層の距離を25%程度小さくすることができる。 (2)また、オフセット拡散層内の空乏層の広がりは、
従来技術と変化がないが、P+ 高濃度拡散層とオフセッ
ト層の距離が、耐酸化性膜パターンのみで決定されるた
め、従来必要であった合わせ余裕が不要になる。例え
ば、従来3.0μm必要であった距離4(図5参照)が
2.0μmとなり、約30%の縮小が可能となる。
なっているため、電界強度が均一になり、静電気等の大
きなサージ電圧が入力された場合、ブレイクダウン電流
が集中せず、素子の破壊耐量が大幅に向上する。 (4)オフセット拡散層の周辺部が厚い酸化膜が終端し
ているため、オフセット拡散層の底面コーナー部の曲率
半径R′が大きくなり、ブレイクダウン耐圧の向上も見
込まれる。
規に追加する工程が全くなく、コスト的にも増加がな
い。 〔2〕請求項2記載の発明によれば、ゲート電極を実効
的にゲートとして動作する部分と、チャンネルストッパ
ーとして動作する部分に分離しているため、上記〔1〕
の効果を損ねることなくゲート容量を小さくできる。一
般的にゲート容量の充放電時間は、トランジスタの回路
速度を決定する重要な要因であり、本実施例ではゲート
容量を第1実施例に比べ約1/3にできた。
〔1〕の効果に加えて、ドレイン層の配線金属とゲート
電極の重なり部分をなくしたことにより、ゲート電極の
段差によって生じる配線金属とゲート電極間の絶縁膜不
良が発生しなくなる。これは、特にトランジスタ回路最
終段の静電気等のサージ電圧耐量を上げることができ
る。
〔2〕と同様にゲート電極を実効的にゲートとして動作
する部分とチャンネルストッパーとして動作する部分に
分離し、かつ各々のゲート酸化膜厚を変えているため、
チャンネルストッパー部の電界が、実効的にゲートとし
て動作する部分より大きくなる。したがって、オフセッ
ト拡散層の接合部より延在する空乏層の広がりが、上層
のポリシリコンパターン電位によって強く抑えられるた
め、オフセット拡散層とN+ 高濃度層の距離をさらに小
さくすることができる。
OSトランジスタの上面図である。
OSトランジスタのC−C線断面図である。
OSトランジスタのD−D線断面図である。
Sトランジスタのドレイン部拡大断面図である。
スタの製造工程断面図である。
ドレイン部拡大断面図である。
上面図である。
OSトランジスタの上面図である。
MOSトランジスタのE−E線断面図である。
MOSトランジスタのF−F線断面図である。
MOSトランジスタの上面図である。
MOSトランジスタのH−H線断面図である。
MOSトランジスタの上面図である。
MOSトランジスタのI−I線断面図である。
層) 29,31 配線金属 30 コンタクト
Claims (4)
- 【請求項1】(a)第1導電型の半導体基板上に対向す
る一対の第2導電型のソース・ドレイン拡散層と、
(b)該ソース・ドレイン拡散層の周囲の第2導電型の
ソース・ドレイン拡散層より低濃度のオフセット拡散層
と、(c)該オフセット拡散層から一定距離離間してそ
の周囲を囲う第1導電型のチャンネルストッパー拡散層
と、(d)対向するオフセット拡散層に挟まれたゲート
絶縁膜とゲート電極からなるゲート領域と、(e)前記
ソース・ドレイン拡散層と前記チャンネルストッパー拡
散層及び前記ゲート領域を除く領域のゲート絶縁膜より
厚い第2の絶縁膜を有するオフセット拡散層と前記チャ
ンネルストッパー拡散層の対向部分のオフセット拡散層
に接した領域全てにゲート酸化膜とゲート電極からなる
ゲート領域を有し、かつ、前記ゲート絶縁膜より厚い第
2の絶縁膜を前記オフセット拡散層部分全てに有するこ
とを特徴とするオフセットゲートMOSトランジスタ。 - 【請求項2】 請求項1記載のオフセットゲートMOS
トランジスタにおいて、対向するオフセット層に挟まれ
た前記ゲート絶縁膜とゲート電極からなるゲート領域
と、前記オフセット拡散層と前記チャンネルストッパー
拡散層の対向部分のオフセット拡散層に接したゲート絶
縁膜とゲート電極からなるゲート領域のゲート電極を分
離し、かつ、後者のゲート電極は前記チャンネルストッ
パー拡散層と同電位となるよう配線金属で接続されてい
るオフセットゲートMOSトランジスタ。 - 【請求項3】 請求項1記載のオフセットゲートMOS
トランジスタにおいて、前記オフセット拡散層と前記チ
ャンネルストッパー拡散層の対向部分のオフセット拡散
層に接した領域のゲート酸化膜とゲート電極からなるゲ
ート領域のゲート電極の一部を切り離し、その領域に前
記ドレイン拡散層の配線金属を配置したオフセットゲー
トMOSトランジスタ。 - 【請求項4】 請求項2記載のオフセットゲートMOS
トランジスタにおいて、分離したゲート電極の各々のゲ
ート絶縁膜の厚さを、対向する前記オフセット拡散層に
挟まれた前記ゲート絶縁膜とゲート電極からなるゲート
領域よりも、前記オフセット拡散層とチャンネルストッ
パー拡散層の対向部分のオフセット拡散層に接したゲー
ト酸化膜とゲート電極からなるゲート領域を薄くしたオ
フセットゲートMOSトランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31282094A JP3330762B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Mosトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31282094A JP3330762B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Mosトランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH08172185A true JPH08172185A (ja) | 1996-07-02 |
JP3330762B2 JP3330762B2 (ja) | 2002-09-30 |
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ID=18033817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP31282094A Expired - Lifetime JP3330762B2 (ja) | 1994-12-16 | 1994-12-16 | Mosトランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3330762B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100320882B1 (ko) * | 1998-04-10 | 2002-02-04 | 가네꼬 히사시 | 비트선의 폭이 감소하고 미세화한 경우에도 저항의 증가없이 충분한 on 전류를 확보할 수 있는 콘택트리스 어레이 구조를 가진 비활성 메모리와 그 제조 방법 |
JP2007080956A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Seiko Epson Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
CN106328704A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 北大方正集团有限公司 | 一种功率器件及其制造方法 |
-
1994
- 1994-12-16 JP JP31282094A patent/JP3330762B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
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CN106328704A (zh) * | 2015-06-26 | 2017-01-11 | 北大方正集团有限公司 | 一种功率器件及其制造方法 |
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