JP2002083865A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JP2002083865A JP2002083865A JP2000271584A JP2000271584A JP2002083865A JP 2002083865 A JP2002083865 A JP 2002083865A JP 2000271584 A JP2000271584 A JP 2000271584A JP 2000271584 A JP2000271584 A JP 2000271584A JP 2002083865 A JP2002083865 A JP 2002083865A
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- oxide film
- trench
- semiconductor device
- trenches
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 素子分離用トレンチのアスペクト比が高くな
っても、そのトレンチ内に埋め込まれる絶縁膜にボイド
が発生することを抑制できる半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、
シリコン基板1にトレンチ1a,1bを形成する工程
と、このトレンチ内及びシリコン基板上に高密度プラズ
マ化学気相成長法によりシリコン酸化膜5を堆積する工
程、即ちシリコン酸化膜を成膜しながら該シリコン酸化
膜をArイオンによってスパッタリングする工程と、シ
リコン基板上に存在するシリコン酸化膜をCMPによっ
て研磨除去することにより、上記トレンチ内にシリコン
酸化膜を充填する工程と、を具備する。
っても、そのトレンチ内に埋め込まれる絶縁膜にボイド
が発生することを抑制できる半導体装置及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体装置の製造方法は、
シリコン基板1にトレンチ1a,1bを形成する工程
と、このトレンチ内及びシリコン基板上に高密度プラズ
マ化学気相成長法によりシリコン酸化膜5を堆積する工
程、即ちシリコン酸化膜を成膜しながら該シリコン酸化
膜をArイオンによってスパッタリングする工程と、シ
リコン基板上に存在するシリコン酸化膜をCMPによっ
て研磨除去することにより、上記トレンチ内にシリコン
酸化膜を充填する工程と、を具備する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、素子分離部を備え
た半導体装置及びその製造方法に関する。
た半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図2(a)〜(c)は、従来の半導体装
置の製造方法を示す断面図である。まず、図2(a)に
示すように、シリコン基板101上にフォトレジスト膜
を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。こ
れにより、シリコン基板101上には開口部103a,
103bを有するレジストパターン103が形成され
る。開口部103a,103bは、素子分離用のトレン
チを形成するためのものである。
置の製造方法を示す断面図である。まず、図2(a)に
示すように、シリコン基板101上にフォトレジスト膜
を塗布し、このフォトレジスト膜を露光、現像する。こ
れにより、シリコン基板101上には開口部103a,
103bを有するレジストパターン103が形成され
る。開口部103a,103bは、素子分離用のトレン
チを形成するためのものである。
【0003】この後、レジストパターン103をマスク
としてシリコン基板101をエッチングすることによ
り、シリコン基板101には素子分離用のトレンチ10
1a,101bが形成される。
としてシリコン基板101をエッチングすることによ
り、シリコン基板101には素子分離用のトレンチ10
1a,101bが形成される。
【0004】次に、図2(b)に示すように、レジスト
パターン103を剥離した後、トレンチ101a,10
1b内及びシリコン基板101上にプラズマCVD(Ch
emical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜1
05を堆積する。この際のCVDに用いるガス系はSi
H4/O2である。
パターン103を剥離した後、トレンチ101a,10
1b内及びシリコン基板101上にプラズマCVD(Ch
emical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜1
05を堆積する。この際のCVDに用いるガス系はSi
H4/O2である。
【0005】この後、図2(c)に示すように、シリコ
ン酸化膜105をエッチバックすることにより、シリコ
ン基板のトレンチ101a,101b内にはシリコン酸
化膜105が充填される。このようにしてトレンチ内に
充填されたシリコン酸化膜による素子分離部105a,
105bがシリコン基板101に形成される。
ン酸化膜105をエッチバックすることにより、シリコ
ン基板のトレンチ101a,101b内にはシリコン酸
化膜105が充填される。このようにしてトレンチ内に
充填されたシリコン酸化膜による素子分離部105a,
105bがシリコン基板101に形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
半導体装置の製造方法では、トレンチ内に充填するシリ
コン酸化膜105をステップカバレージの悪いSiH4
/O2のガス系を用いたCVD法により成膜している。
このため、素子の微細化が進むことにより素子分離用の
トレンチの幅も狭くなり、トレンチのアスペクト比が高
くなると、図2(b),(c)に示すように、トレンチ
内にシリコン酸化膜が十分に充填されず、埋め込まれた
シリコン酸化膜にボイド106が発生することがある。
このボイド106により十分な素子分離耐圧が得られな
くなり、素子分離部105a,105bの信頼性が低下
することになる。
半導体装置の製造方法では、トレンチ内に充填するシリ
コン酸化膜105をステップカバレージの悪いSiH4
/O2のガス系を用いたCVD法により成膜している。
このため、素子の微細化が進むことにより素子分離用の
トレンチの幅も狭くなり、トレンチのアスペクト比が高
くなると、図2(b),(c)に示すように、トレンチ
内にシリコン酸化膜が十分に充填されず、埋め込まれた
シリコン酸化膜にボイド106が発生することがある。
このボイド106により十分な素子分離耐圧が得られな
くなり、素子分離部105a,105bの信頼性が低下
することになる。
【0007】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、素子分離用トレンチのア
スペクト比が高くなっても、そのトレンチ内に埋め込ま
れる絶縁膜にボイドが発生することを抑制できる半導体
装置及びその製造方法を提供することにある。
れたものであり、その目的は、素子分離用トレンチのア
スペクト比が高くなっても、そのトレンチ内に埋め込ま
れる絶縁膜にボイドが発生することを抑制できる半導体
装置及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板
にトレンチを形成する工程と、このトレンチ内及び半導
体基板上に高密度プラズマ化学気相成長法によりシリコ
ン酸化膜を堆積する工程と、半導体基板上に存在するシ
リコン酸化膜をCMPによって研磨除去することによ
り、上記トレンチ内にシリコン酸化膜を充填する工程
と、を具備することを特徴とする。
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板
にトレンチを形成する工程と、このトレンチ内及び半導
体基板上に高密度プラズマ化学気相成長法によりシリコ
ン酸化膜を堆積する工程と、半導体基板上に存在するシ
リコン酸化膜をCMPによって研磨除去することによ
り、上記トレンチ内にシリコン酸化膜を充填する工程
と、を具備することを特徴とする。
【0009】本発明に係る半導体装置の製造方法は、半
導体基板にトレンチを形成する工程と、このトレンチ内
及び半導体基板上に高密度プラズマ化学気相成長法によ
りシリコン酸化膜を堆積する工程と、半導体基板上に存
在するシリコン酸化膜をエッチバックによって除去する
ことにより、上記トレンチ内にシリコン酸化膜を充填す
る工程と、を具備することを特徴とする。
導体基板にトレンチを形成する工程と、このトレンチ内
及び半導体基板上に高密度プラズマ化学気相成長法によ
りシリコン酸化膜を堆積する工程と、半導体基板上に存
在するシリコン酸化膜をエッチバックによって除去する
ことにより、上記トレンチ内にシリコン酸化膜を充填す
る工程と、を具備することを特徴とする。
【0010】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
において、上記シリコン酸化膜を堆積する工程は、シリ
コン酸化膜を成膜しながら該シリコン酸化膜をArイオ
ンによってスパッタリングする工程であることが好まし
い。
において、上記シリコン酸化膜を堆積する工程は、シリ
コン酸化膜を成膜しながら該シリコン酸化膜をArイオ
ンによってスパッタリングする工程であることが好まし
い。
【0011】上記半導体装置の製造方法によれば、トレ
ンチ内に充填するシリコン酸化膜を、シリコン酸化膜の
成膜とシリコン酸化膜のスパッタリングを同時に行う高
密度プラズマ化学気相成長法(HDP−CVD)により
成膜している。このため、素子の微細化が進むことによ
り素子分離用のトレンチの幅も狭くなり、トレンチのア
スペクト比が高くなっても、ステップカバレージ良くト
レンチ内にシリコン酸化膜を充填することができる。従
って、埋め込まれたシリコン酸化膜にボイドが発生する
ことを抑制できる。
ンチ内に充填するシリコン酸化膜を、シリコン酸化膜の
成膜とシリコン酸化膜のスパッタリングを同時に行う高
密度プラズマ化学気相成長法(HDP−CVD)により
成膜している。このため、素子の微細化が進むことによ
り素子分離用のトレンチの幅も狭くなり、トレンチのア
スペクト比が高くなっても、ステップカバレージ良くト
レンチ内にシリコン酸化膜を充填することができる。従
って、埋め込まれたシリコン酸化膜にボイドが発生する
ことを抑制できる。
【0012】本発明に係る半導体装置は、半導体基板に
形成されたトレンチと、このトレンチ内に充填されたシ
リコン酸化膜からなる素子分離部と、を具備し、上記シ
リコン酸化膜が高密度プラズマ化学気相成長法により形
成されたものであることを特徴とする。
形成されたトレンチと、このトレンチ内に充填されたシ
リコン酸化膜からなる素子分離部と、を具備し、上記シ
リコン酸化膜が高密度プラズマ化学気相成長法により形
成されたものであることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1(a)〜(d)は、本
発明の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断
面図である。なお、図1(b)は、トレンチ内にシリコ
ン酸化膜を充填する工程の途中の状態を示す断面図であ
る。
施の形態について説明する。図1(a)〜(d)は、本
発明の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断
面図である。なお、図1(b)は、トレンチ内にシリコ
ン酸化膜を充填する工程の途中の状態を示す断面図であ
る。
【0014】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板1上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジ
スト膜を露光、現像する。これにより、シリコン基板1
上には開口部3a,3bを有するレジストパターン3が
形成される。開口部3a,3bは、素子分離用のトレン
チを形成するためのものである。この後、レジストパタ
ーン3をマスクとしてシリコン基板1をエッチングする
ことにより、シリコン基板1には素子分離用のトレンチ
1a,1bが形成される。
基板1上にフォトレジスト膜を塗布し、このフォトレジ
スト膜を露光、現像する。これにより、シリコン基板1
上には開口部3a,3bを有するレジストパターン3が
形成される。開口部3a,3bは、素子分離用のトレン
チを形成するためのものである。この後、レジストパタ
ーン3をマスクとしてシリコン基板1をエッチングする
ことにより、シリコン基板1には素子分離用のトレンチ
1a,1bが形成される。
【0015】次に、図1(b)に示すように、レジスト
パターン3を剥離した後、トレンチ1a,1b内及びシ
リコン基板1上にHDP−CVD(高密度プラズマ化学
気相成長法)によりシリコン酸化膜5を堆積させ、トレ
ンチ1a,1b内にシリコン酸化膜5を埋め込む。
パターン3を剥離した後、トレンチ1a,1b内及びシ
リコン基板1上にHDP−CVD(高密度プラズマ化学
気相成長法)によりシリコン酸化膜5を堆積させ、トレ
ンチ1a,1b内にシリコン酸化膜5を埋め込む。
【0016】ここで、HDP−CVDについて説明す
る。HDP−CVDは、ガス系にSiH4とO2とArを
用いて、プラズマにアシストされたSiH4とO2の反応
によりシリコン酸化膜5を成膜する。すなわち、SiH
4とO2の反応によりシリコン酸化膜(SiO2)5を成
膜する。この際、プラズマとシリコン基板(ウエハ)に
発生するバイアスによりArイオンをシリコン基板上に
引き込み、既に成膜されているシリコン酸化膜をスパッ
タリングする。このスパッタリングは、図1(b)に示
すように平坦な部分より段差の肩の部分で優先的に行わ
れる。これにより、トレンチ1a,1bの幅が狭くアス
ペクト比が大きくても、トレンチ内にボイドが発生する
ことなくシリコン酸化膜が充填される。
る。HDP−CVDは、ガス系にSiH4とO2とArを
用いて、プラズマにアシストされたSiH4とO2の反応
によりシリコン酸化膜5を成膜する。すなわち、SiH
4とO2の反応によりシリコン酸化膜(SiO2)5を成
膜する。この際、プラズマとシリコン基板(ウエハ)に
発生するバイアスによりArイオンをシリコン基板上に
引き込み、既に成膜されているシリコン酸化膜をスパッ
タリングする。このスパッタリングは、図1(b)に示
すように平坦な部分より段差の肩の部分で優先的に行わ
れる。これにより、トレンチ1a,1bの幅が狭くアス
ペクト比が大きくても、トレンチ内にボイドが発生する
ことなくシリコン酸化膜が充填される。
【0017】また、SiO2の堆積速度(Depo Rate)と
スパッタ速度(SP Rate)はそれぞれ独立に制御でき
る。SiO2の堆積速度とスパッタ速度の比(D/S)
を小さくすると埋め込み性を増加させることができる
が、相対的にスパッタ速度が大きくなるため、トレンチ
の肩までスパッタリングを行ってしまう現象が起き易く
なる。この現象と埋め込み性能はトレードオフの関係に
ある。
スパッタ速度(SP Rate)はそれぞれ独立に制御でき
る。SiO2の堆積速度とスパッタ速度の比(D/S)
を小さくすると埋め込み性を増加させることができる
が、相対的にスパッタ速度が大きくなるため、トレンチ
の肩までスパッタリングを行ってしまう現象が起き易く
なる。この現象と埋め込み性能はトレードオフの関係に
ある。
【0018】このような点を考慮すると、HDP−CV
Dの成膜条件は、RFパワー1000〜5000W、R
Fバイアスパワー1000〜5000W、ガス流量がA
rガス20〜40sccm、SiH4ガス50〜80s
ccm、O2ガス100〜150sccm、温度が35
0〜450℃、成膜速度が300〜800nm/mi
n、圧力が1〜5Torrであることが好ましい。
Dの成膜条件は、RFパワー1000〜5000W、R
Fバイアスパワー1000〜5000W、ガス流量がA
rガス20〜40sccm、SiH4ガス50〜80s
ccm、O2ガス100〜150sccm、温度が35
0〜450℃、成膜速度が300〜800nm/mi
n、圧力が1〜5Torrであることが好ましい。
【0019】このようにシリコン酸化膜5の成膜とシリ
コン酸化膜5のスパッタリングを同時に行うことによ
り、図1(c)に示すように、カバレージ良くトレンチ
1a,1b内にシリコン酸化膜5を充填することが可能
となる。
コン酸化膜5のスパッタリングを同時に行うことによ
り、図1(c)に示すように、カバレージ良くトレンチ
1a,1b内にシリコン酸化膜5を充填することが可能
となる。
【0020】次に、図1(d)に示すように、シリコン
酸化膜5をCMP(Chemical Mechanical Polishing)
で研磨することにより、トレンチ1a,1b内部以外の
シリコン酸化膜5を除去する。この際のCMP研磨条件
は、テーブル回転数が50〜100rpm、ウエハ回転
数が30〜60rpm、トップ押し付け圧力が100〜
300hPa、シリカ/アンモニウムのスラリー、ポリ
ウレタンの研磨クロス、研磨速度が1000オングスト
ローム/min〜3000オングストローム/minを
用いることが好ましい。このようにしてトレンチ内に充
填されたシリコン酸化膜による素子分離部5a,5bが
シリコン基板1に形成される。
酸化膜5をCMP(Chemical Mechanical Polishing)
で研磨することにより、トレンチ1a,1b内部以外の
シリコン酸化膜5を除去する。この際のCMP研磨条件
は、テーブル回転数が50〜100rpm、ウエハ回転
数が30〜60rpm、トップ押し付け圧力が100〜
300hPa、シリカ/アンモニウムのスラリー、ポリ
ウレタンの研磨クロス、研磨速度が1000オングスト
ローム/min〜3000オングストローム/minを
用いることが好ましい。このようにしてトレンチ内に充
填されたシリコン酸化膜による素子分離部5a,5bが
シリコン基板1に形成される。
【0021】上記実施の形態によれば、トレンチ1a,
1b内に充填するシリコン酸化膜5を、シリコン酸化膜
5の成膜とシリコン酸化膜5のスパッタリングを同時に
行うHDP−CVDにより成膜している。このため、素
子の微細化が進むことにより素子分離用のトレンチの幅
も狭くなり、トレンチのアスペクト比が高くなっても、
ステップカバレージ良くトレンチ内にシリコン酸化膜を
充填することができる。従って、埋め込まれたシリコン
酸化膜にボイドが発生することを抑制できる。その結
果、十分な素子分離耐圧を得ることができ、素子分離部
5a,5bの信頼性を向上させることができる。具体的
には、幅が約0.15μmのトレンチ内でもシリコン酸
化膜を充填させることができ、より微細で優れた素子分
離部を形成することができる。
1b内に充填するシリコン酸化膜5を、シリコン酸化膜
5の成膜とシリコン酸化膜5のスパッタリングを同時に
行うHDP−CVDにより成膜している。このため、素
子の微細化が進むことにより素子分離用のトレンチの幅
も狭くなり、トレンチのアスペクト比が高くなっても、
ステップカバレージ良くトレンチ内にシリコン酸化膜を
充填することができる。従って、埋め込まれたシリコン
酸化膜にボイドが発生することを抑制できる。その結
果、十分な素子分離耐圧を得ることができ、素子分離部
5a,5bの信頼性を向上させることができる。具体的
には、幅が約0.15μmのトレンチ内でもシリコン酸
化膜を充填させることができ、より微細で優れた素子分
離部を形成することができる。
【0022】また、トレンチ1a,1b内部以外のシリ
コン酸化膜5をCMPにより研磨除去しているため、平
坦性に優れた素子分離部5a,5bを形成することがで
きる。
コン酸化膜5をCMPにより研磨除去しているため、平
坦性に優れた素子分離部5a,5bを形成することがで
きる。
【0023】次に、上記実施の形態による半導体装置の
製造方法の変形例について説明する。但し、上記実施の
形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分についての
み説明する。
製造方法の変形例について説明する。但し、上記実施の
形態と同一部分の説明は省略し、異なる部分についての
み説明する。
【0024】上記実施の形態におけるCMPで研磨する
工程に代えて、トレンチ内部以外のシリコン酸化膜5を
エッチバックにより除去する。このエッチバックはウエ
ットでもドライでも良い。
工程に代えて、トレンチ内部以外のシリコン酸化膜5を
エッチバックにより除去する。このエッチバックはウエ
ットでもドライでも良い。
【0025】上記変形例においても上記実施の形態と同
様の効果を得ることができる。すなわち、トレンチ1
a,1b内に埋め込まれたシリコン酸化膜にボイドが発
生することを抑制できると共に、トレンチ1a,1b内
部以外のシリコン酸化膜5をエッチバックにより研磨除
去しているため、平坦性に優れた素子分離部5a,5b
を形成することができる。
様の効果を得ることができる。すなわち、トレンチ1
a,1b内に埋め込まれたシリコン酸化膜にボイドが発
生することを抑制できると共に、トレンチ1a,1b内
部以外のシリコン酸化膜5をエッチバックにより研磨除
去しているため、平坦性に優れた素子分離部5a,5b
を形成することができる。
【0026】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。
ず、種々変更して実施することが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レンチ内に充填するシリコン酸化膜を高密度プラズマ化
学気相成長法(HDP−CVD)により成膜している。
したがって、素子分離用トレンチのアスペクト比が高く
なっても、そのトレンチ内に埋め込まれる絶縁膜にボイ
ドが発生することを抑制できる半導体装置及びその製造
方法を提供することができる。
レンチ内に充填するシリコン酸化膜を高密度プラズマ化
学気相成長法(HDP−CVD)により成膜している。
したがって、素子分離用トレンチのアスペクト比が高く
なっても、そのトレンチ内に埋め込まれる絶縁膜にボイ
ドが発生することを抑制できる半導体装置及びその製造
方法を提供することができる。
【図1】(a)〜(d)は、本発明の実施の形態による
半導体装置の製造方法を示す断面図である。
半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図2】(a)〜(c)は、従来の半導体装置の製造方
法を示す断面図である。
法を示す断面図である。
1,101…シリコン基板 1a,1b、101a,101b…トレンチ 3,103…レジストパターン 3a,3b、103a,103b…開口部 5,105…シリコン酸化膜 5a,5b、105a,105b…素子分離部 106…ボイド
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板にトレンチを形成する工程
と、 このトレンチ内及び半導体基板上に高密度プラズマ化学
気相成長法によりシリコン酸化膜を堆積する工程と、 半導体基板上に存在するシリコン酸化膜をCMPによっ
て研磨除去することにより、上記トレンチ内にシリコン
酸化膜を充填する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 半導体基板にトレンチを形成する工程
と、 このトレンチ内及び半導体基板上に高密度プラズマ化学
気相成長法によりシリコン酸化膜を堆積する工程と、 半導体基板上に存在するシリコン酸化膜をエッチバック
によって除去することにより、上記トレンチ内にシリコ
ン酸化膜を充填する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 上記シリコン酸化膜を堆積する工程は、
シリコン酸化膜を成膜しながら該シリコン酸化膜をAr
イオンによってスパッタリングする工程であることを特
徴とする請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 半導体基板に形成されたトレンチと、 このトレンチ内に充填されたシリコン酸化膜からなる素
子分離部と、 を具備し、 上記シリコン酸化膜が高密度プラズマ化学気相成長法に
より形成されたものであることを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000271584A JP2002083865A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000271584A JP2002083865A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002083865A true JP2002083865A (ja) | 2002-03-22 |
Family
ID=18757847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000271584A Withdrawn JP2002083865A (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002083865A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004281935A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
KR100465601B1 (ko) * | 2002-07-18 | 2005-01-13 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의 형성방법 |
JP2005259883A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Seiko Epson Corp | 半導体膜の製造方法、半導体装置の製造方法、集積回路、電気光学装置、電子機器 |
-
2000
- 2000-09-07 JP JP2000271584A patent/JP2002083865A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2004281935A (ja) * | 2003-03-18 | 2004-10-07 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
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