JPH02305443A - 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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- JPH02305443A JPH02305443A JP12731389A JP12731389A JPH02305443A JP H02305443 A JPH02305443 A JP H02305443A JP 12731389 A JP12731389 A JP 12731389A JP 12731389 A JP12731389 A JP 12731389A JP H02305443 A JPH02305443 A JP H02305443A
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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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】
(イ)産業上の利用分野
本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言え
ば短チャンネルのM OS Tff、界効果トランジス
タ(FET)の構造に関する。
ば短チャンネルのM OS Tff、界効果トランジス
タ(FET)の構造に関する。
(ロ)従来の技術
従来より、半導体装置の高集禎化および高密度化を図る
ため、電界効果トランジスタのチャンネル長を短くした
、いわゆる短チヤンネル構造の電界効果トランジスタが
用いられている。
ため、電界効果トランジスタのチャンネル長を短くした
、いわゆる短チヤンネル構造の電界効果トランジスタが
用いられている。
しかし、チャンネル長が短くなればなるほど、ソース・
ドレイン間のバンチスルー電圧が低下したり、あるいは
しきい値電圧(Vth)のバラツキが大きくなる。また
ドレイン付近の高電界によるホットエレクトロンが発生
し易くなって、しきい値電圧の変動を生じ、トランジス
タの電気的特性を損なう。
ドレイン間のバンチスルー電圧が低下したり、あるいは
しきい値電圧(Vth)のバラツキが大きくなる。また
ドレイン付近の高電界によるホットエレクトロンが発生
し易くなって、しきい値電圧の変動を生じ、トランジス
タの電気的特性を損なう。
そこで、L D D (Lightly Doped
Drain )と呼ばれる不純物濃度の異なる二重のソ
ース・ドレイン領域を有するトランジスタ構造が提案さ
れている。
Drain )と呼ばれる不純物濃度の異なる二重のソ
ース・ドレイン領域を有するトランジスタ構造が提案さ
れている。
第4図は従来例の製造方法によって形成されるLDD構
造のトランジスタの断面図である。図において、り21
)はP型Si基板であり、(22)はポリSiゲート電
極(24)をマスクにしてリンイオン(P+)を注入さ
れて形成された低濃度N型層であり、(23)はポリS
iゲート電極(24)およびサイドウオールSiO3膜
(26)をマスクにしてヒ素イオン(As”)を注入さ
れて形成された高濃度N型層である。
造のトランジスタの断面図である。図において、り21
)はP型Si基板であり、(22)はポリSiゲート電
極(24)をマスクにしてリンイオン(P+)を注入さ
れて形成された低濃度N型層であり、(23)はポリS
iゲート電極(24)およびサイドウオールSiO3膜
(26)をマスクにしてヒ素イオン(As”)を注入さ
れて形成された高濃度N型層である。
この構造において、高濃度N型層(23)は、図示して
いないソース・ドレイン電極とオーミンクコンタクトを
得るためのものであり、低濃度N型層(22)はドレイ
ン付近の電界を弱くしてホットエレクトロンの発生を抑
制するとともに、短チャンネル効果を抑えてバンチスル
ー電圧を向上させる作用をもつ。
いないソース・ドレイン電極とオーミンクコンタクトを
得るためのものであり、低濃度N型層(22)はドレイ
ン付近の電界を弱くしてホットエレクトロンの発生を抑
制するとともに、短チャンネル効果を抑えてバンチスル
ー電圧を向上させる作用をもつ。
(ハ)発明が解決しようとする課題
ところで、最近の半導体集積回路の高集積化・高密度化
の要求はより強くなり、従って短チャンネル化の要求は
、より厳しくなっている。
の要求はより強くなり、従って短チャンネル化の要求は
、より厳しくなっている。
本発明はかかる従来の問題に鑑みて創作されたものであ
り、チル多ネルがより短くなった場合にも、短チャンネ
ル効果(しきい値電圧Vthおよびバンチスルー電圧の
低下)ホットエレクトロンの発生等を抑制することので
きる新規な構造のトランジスタの製造方法の提供を目的
とする。
り、チル多ネルがより短くなった場合にも、短チャンネ
ル効果(しきい値電圧Vthおよびバンチスルー電圧の
低下)ホットエレクトロンの発生等を抑制することので
きる新規な構造のトランジスタの製造方法の提供を目的
とする。
(ニ)課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造
方法は、第1図に示すように 第1導電型の半導体基板(1〉の表面に第2導電型の不
純物層(4)を形成し、該第2導電型の不純物層〈4)
直下に半導体基板の不純物濃度よりも高い濃度の第1導
電型不純物層(3)を形成する工程と、 ゲート絶縁膜(5)およびゲート電極(7)を形成した
後、該ゲート電極をマスクとして第1.第2導電型の不
純物を注入し、 第1導電型不純物層(9)と第2導電型不純物層(10
)を形成する工程と、 前記ゲート電極(7)の両側にサイドウオール絶縁膜(
13)を形成した後に、該ゲート電極(7)およびサイ
ドウオール絶縁膜(13)をマスクとして、基板(1)
内に2種類の第2導電型不純物を注入し、ソース・ドレ
イン電極コンタクト用の高濃度の第1導電型不純物層(
12)と該第1導電型不純物層(12〉よりも深い位置
で、該第1導電型不純物層(12)よりも低い濃度の第
1導電型不純物ff(11)を形成し且つ前記第1導電
型不純物層(3)および(9)より前記第1導電型不純
物層(11〉を深く形成する工程とを有することを特徴
としている。
方法は、第1図に示すように 第1導電型の半導体基板(1〉の表面に第2導電型の不
純物層(4)を形成し、該第2導電型の不純物層〈4)
直下に半導体基板の不純物濃度よりも高い濃度の第1導
電型不純物層(3)を形成する工程と、 ゲート絶縁膜(5)およびゲート電極(7)を形成した
後、該ゲート電極をマスクとして第1.第2導電型の不
純物を注入し、 第1導電型不純物層(9)と第2導電型不純物層(10
)を形成する工程と、 前記ゲート電極(7)の両側にサイドウオール絶縁膜(
13)を形成した後に、該ゲート電極(7)およびサイ
ドウオール絶縁膜(13)をマスクとして、基板(1)
内に2種類の第2導電型不純物を注入し、ソース・ドレ
イン電極コンタクト用の高濃度の第1導電型不純物層(
12)と該第1導電型不純物層(12〉よりも深い位置
で、該第1導電型不純物層(12)よりも低い濃度の第
1導電型不純物ff(11)を形成し且つ前記第1導電
型不純物層(3)および(9)より前記第1導電型不純
物層(11〉を深く形成する工程とを有することを特徴
としている。
(ホ)作用
本発明の製造方法によれば、第1図の半導体基板(1)
内の不純物の型およびその不純物の濃度分布は、第2図
A−Cに示すようになる。
内の不純物の型およびその不純物の濃度分布は、第2図
A−Cに示すようになる。
第2図Aでは、ポリSiゲート電極(7)直下の第1N
型!(4)、第1P型層(3)およびP型Si基板(1
)の不純物分布を示している(第1図で、A−A切断線
で示す部分)。
型!(4)、第1P型層(3)およびP型Si基板(1
)の不純物分布を示している(第1図で、A−A切断線
で示す部分)。
第2図Bでは、サイドウオール絶縁膜(13)直下の第
2N型層(10)、第2P型層(9)およびP型Si基
板(1)の不純物濃度分布を示している(第1図で、B
−B切断線で示す部分)。
2N型層(10)、第2P型層(9)およびP型Si基
板(1)の不純物濃度分布を示している(第1図で、B
−B切断線で示す部分)。
また第2図Cでは、ソース・ドレイン領域付近の第4N
型層(12)、第3N型層(11)およびP型Si基板
<1)の不純物濃度分布を示している(第1図で、C−
C断面線で示す部分)。
型層(12)、第3N型層(11)およびP型Si基板
<1)の不純物濃度分布を示している(第1図で、C−
C断面線で示す部分)。
以上のような濃度分布になっているので、次のような作
用が得られる。
用が得られる。
第1に、第1N型層(4)を形成して、ソース・ドレイ
ン電流が流れるチャンネル領域を低濃度のN型にしてい
るので、チャンネル領域にかかる電界が弱まり、この結
果、電子の移動度を高くすることができる。
ン電流が流れるチャンネル領域を低濃度のN型にしてい
るので、チャンネル領域にかかる電界が弱まり、この結
果、電子の移動度を高くすることができる。
第2に、第1N型層(4)の下にP型Si基板(1)よ
りも不純物濃度の高い第1P型層(3)を形成している
ので、ソース・ドレイン間に電圧が印加されたときの空
乏層の伸びが少なく、この結果、パンチスルー電圧を高
くすることができる。またこの第1P型層(3)の深さ
は、ソース・ドレイン領域(第3N型層(11))の深
さくxj)よりも浅く形成される。これによりソース・
ドしインのPN接合容量の増加を抑えることができる。
りも不純物濃度の高い第1P型層(3)を形成している
ので、ソース・ドレイン間に電圧が印加されたときの空
乏層の伸びが少なく、この結果、パンチスルー電圧を高
くすることができる。またこの第1P型層(3)の深さ
は、ソース・ドレイン領域(第3N型層(11))の深
さくxj)よりも浅く形成される。これによりソース・
ドしインのPN接合容量の増加を抑えることができる。
第3に、ドレイン近傍に低濃度の第2N型層(lO)が
、第2図Bに示すような分布(リトログレード分布)で
形成されているので、電流パスがSi −5iO,膜界
面から遠ざかる。このため、ホットキャリアが発生した
としても、該界面やSiか膜(5)、あるいはポリSi
ゲート電極(7〉に注入する確率が下がるので、トラン
ジスタの特性変動を抑えることができる。
、第2図Bに示すような分布(リトログレード分布)で
形成されているので、電流パスがSi −5iO,膜界
面から遠ざかる。このため、ホットキャリアが発生した
としても、該界面やSiか膜(5)、あるいはポリSi
ゲート電極(7〉に注入する確率が下がるので、トラン
ジスタの特性変動を抑えることができる。
第4に、第2N型層(10)の下に、P型Si基板(1
)よりも高濃度の第2P型層(9〉を設けているので、
ソース・ドレイン間の空乏層の伸びが抑えられ、バンチ
スルー電圧が更に上昇する。
)よりも高濃度の第2P型層(9〉を設けているので、
ソース・ドレイン間の空乏層の伸びが抑えられ、バンチ
スルー電圧が更に上昇する。
第5に、高濃度の第4N型層(12)の外側に低濃度の
第3N型ff(11)を設けているので、ソース・ドレ
インと基板間のPN接合容量が低減化し、これによりト
ランジスタのスイッチングスピードの向上を図ることが
できる。
第3N型ff(11)を設けているので、ソース・ドレ
インと基板間のPN接合容量が低減化し、これによりト
ランジスタのスイッチングスピードの向上を図ることが
できる。
第6に、第・3N型層(11)が横方向に拡散するので
、サイドウオール5i0*膜(13)の直下の不純物濃
度が上昇し、ソース・ドレイン抵抗が低下する。
、サイドウオール5i0*膜(13)の直下の不純物濃
度が上昇し、ソース・ドレイン抵抗が低下する。
(へ)実施例
次に本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法につい
て説明する。第3図A−Fは本発明の実施例に係るトラ
ンジスタの製造工程を説明する断面図である。
て説明する。第3図A−Fは本発明の実施例に係るトラ
ンジスタの製造工程を説明する断面図である。
まずP型Si基板(1)を熱酸化して膜厚500人の5
i02膜〔2〕を形成した後、ポロンイオン(B+)を
注入エネルギー80KeV、ドーズff1t、axlo
lICm −”の条件で、またリンイオン(Pl)を注
入エネルギー60KeV、ドーズ量3×10目印−意の
条件でイオン注入して、第1P型層(3)、第1N型層
(4)を形成する(同図A)。
i02膜〔2〕を形成した後、ポロンイオン(B+)を
注入エネルギー80KeV、ドーズff1t、axlo
lICm −”の条件で、またリンイオン(Pl)を注
入エネルギー60KeV、ドーズ量3×10目印−意の
条件でイオン注入して、第1P型層(3)、第1N型層
(4)を形成する(同図A)。
次にSin、膜〔2〕をエツチング除去した後、熱酸化
して、例えば170人のゲート5ift膜(5)を形成
し、更にポリSi膜(6)を形成した後、リンを拡散し
て該ポリSi膜(6)をN型化する(同図B)。
して、例えば170人のゲート5ift膜(5)を形成
し、更にポリSi膜(6)を形成した後、リンを拡散し
て該ポリSi膜(6)をN型化する(同図B)。
次にポリSi膜(6)をパターンニングしてポリSiゲ
ート電極(7)を形成し、熱酸化して膜厚200人程変
度Sin、膜(8)を形成して、ポリSiゲート電極(
7)を被覆する(同図C)。
ート電極(7)を形成し、熱酸化して膜厚200人程変
度Sin、膜(8)を形成して、ポリSiゲート電極(
7)を被覆する(同図C)。
次にポリSiゲート電極(7)をマスクにして、ボロン
イオン(B3)を注入エネルギー40KeV、ドーズ量
3 X I Q ”cm−’の条件で、またヒ素イオン
(AS”)を注入エネルギー130KeV、ドーズ量3
×IQ”cm−’の条件でイオン注入し、第2P型層(
9)。
イオン(B3)を注入エネルギー40KeV、ドーズ量
3 X I Q ”cm−’の条件で、またヒ素イオン
(AS”)を注入エネルギー130KeV、ドーズ量3
×IQ”cm−’の条件でイオン注入し、第2P型層(
9)。
第2N型Jt!(10)を形成する(同図D)。
次いでCVD法により膜厚2000人の5ins膜を形
成した後、異方性エツチング(RIE)によリエツチン
グしてサイドウオールSin、膜<13)を形成する(
同図E)。
成した後、異方性エツチング(RIE)によリエツチン
グしてサイドウオールSin、膜<13)を形成する(
同図E)。
次にポリSiゲート電極<7)およびサイドウオールS
iOを膜(13)をマスクにして、ヒ素イオン(As
”)を注入エネルギー60KeV、ドーズ量5 X 1
0 ”CTm”の条件で、またリンイオン(P+)を注
入エネルギー60KeV、ドーズ量I X 10 l4
cTr−”0>条件で注入し、第3N型層(11) 、
第4N型層(12)を形成する(同図F)。
iOを膜(13)をマスクにして、ヒ素イオン(As
”)を注入エネルギー60KeV、ドーズ量5 X 1
0 ”CTm”の条件で、またリンイオン(P+)を注
入エネルギー60KeV、ドーズ量I X 10 l4
cTr−”0>条件で注入し、第3N型層(11) 、
第4N型層(12)を形成する(同図F)。
このように本発明の実施例に係る製造方法によって作成
されたトランジスタの構造は、第1図に示すものと同様
となり、その濃度プロファイルは第2図に示すようなも
のとなる。
されたトランジスタの構造は、第1図に示すものと同様
となり、その濃度プロファイルは第2図に示すようなも
のとなる。
そして、各不純物領域は次のような作用、効果を示す。
すなわち、第4N型層(12)は高濃度に形成されてい
るので、図示しない電極とオーミックにコンタクトする
ことができる。第3N型/+W(it)は低濃度に形成
されているので、基板(1)との間で形成されるPN接
合の容量を減らずことができる。また第2P型層(9)
の形成により、基板(1)側への空乏層の伸びを抑える
ことができ、これによりバンチスルー電圧を高くするこ
とができる。そして第2N型層(10)を低濃度に形成
しているので、この付近の電界を弱めてホットキャリア
の発生を抑えることができる。更に該第2N型層(10
〉をリトログレードな濃度分布に形成しているので、第
2N型層(10)をソース・ドレイン電流が流れるとき
、その通路をSi −SiO□界面から遠ざけることが
できる。このためポットキャリアが発生したとしても、
5i−5iOx界面やSin、膜(5)あるいはポリS
iゲート電極(7)に該ポットキャリアが注入する確率
を小さくしてトランジスタ特性が変動するのを防止する
ことができる。また第3N型層(11〉が横方向に拡散
することにより、第2N型層(10)の不純物濃度を上
げているので、ソース・ドレイン抵抗を小さくすること
ができる。
るので、図示しない電極とオーミックにコンタクトする
ことができる。第3N型/+W(it)は低濃度に形成
されているので、基板(1)との間で形成されるPN接
合の容量を減らずことができる。また第2P型層(9)
の形成により、基板(1)側への空乏層の伸びを抑える
ことができ、これによりバンチスルー電圧を高くするこ
とができる。そして第2N型層(10)を低濃度に形成
しているので、この付近の電界を弱めてホットキャリア
の発生を抑えることができる。更に該第2N型層(10
〉をリトログレードな濃度分布に形成しているので、第
2N型層(10)をソース・ドレイン電流が流れるとき
、その通路をSi −SiO□界面から遠ざけることが
できる。このためポットキャリアが発生したとしても、
5i−5iOx界面やSin、膜(5)あるいはポリS
iゲート電極(7)に該ポットキャリアが注入する確率
を小さくしてトランジスタ特性が変動するのを防止する
ことができる。また第3N型層(11〉が横方向に拡散
することにより、第2N型層(10)の不純物濃度を上
げているので、ソース・ドレイン抵抗を小さくすること
ができる。
また第1P型層(3)の形成により、ソース・ドレイン
間の空乏層の伸びを抑えてバンチスルー電圧を高くする
ことができる。そして第1N型層(4)の形成によって
極めて不純物濃度の低いチャンネル領域を形成すること
により、チヘ・ンネル領域での電界を弱めて該チヘ・ン
ネルを走行するキャリアの移動度を高くすることができ
る。
間の空乏層の伸びを抑えてバンチスルー電圧を高くする
ことができる。そして第1N型層(4)の形成によって
極めて不純物濃度の低いチャンネル領域を形成すること
により、チヘ・ンネル領域での電界を弱めて該チヘ・ン
ネルを走行するキャリアの移動度を高くすることができ
る。
以上のように本発明の実施例によれば、ソース・ドレイ
ンにおけるPN接合容量の低減、チャンネルを走行する
キャリアの移動度の向上ソース・ドレイン抵抗の低減に
より、トランジスタの動作速度の向上を図ることができ
る。またバンチスルー電圧の向上およびポットキャリア
アの発生を抑制することができるので、l・ランジスタ
の信頼性の向上を図ることができる。
ンにおけるPN接合容量の低減、チャンネルを走行する
キャリアの移動度の向上ソース・ドレイン抵抗の低減に
より、トランジスタの動作速度の向上を図ることができ
る。またバンチスルー電圧の向上およびポットキャリア
アの発生を抑制することができるので、l・ランジスタ
の信頼性の向上を図ることができる。
(ト)発明の詳細
な説明したように、本発明の不純物領域の形成および該
不純物領域の濃度分布により、ソース・ドレインにおけ
るPN接合容量の低減、ソース・ドレイン寄生抵抗の低
減およびチヘ・ンネル領域におけるキャリアの移動度を
高くすることができるので、トランジスタの動作速度の
向上を図ることができる。また空乏層の伸びが抑えられ
るのでバンチスルー電圧が高くなるとともに、ホットキ
ャリアの発生の抑制および発生による影響を少なくした
ので、トランジスタの信頼性の向上を図ることができる
。
不純物領域の濃度分布により、ソース・ドレインにおけ
るPN接合容量の低減、ソース・ドレイン寄生抵抗の低
減およびチヘ・ンネル領域におけるキャリアの移動度を
高くすることができるので、トランジスタの動作速度の
向上を図ることができる。また空乏層の伸びが抑えられ
るのでバンチスルー電圧が高くなるとともに、ホットキ
ャリアの発生の抑制および発生による影響を少なくした
ので、トランジスタの信頼性の向上を図ることができる
。
第1図は本発明の半導体装置の構造を示す断面図、第2
図は第1図の半導体装置の基板内における不純物の濃度
分布を示す特性図、第3図A−Fは本発明の実施例の製
造方法を説明する断面図、第4図は従来例の説明する断
面図である。
図は第1図の半導体装置の基板内における不純物の濃度
分布を示す特性図、第3図A−Fは本発明の実施例の製
造方法を説明する断面図、第4図は従来例の説明する断
面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔1〕第1導電型の半導体基板(1)の表面に第2導電
型の不純物層(4)を形成し、該第2導電型の不純物層
(4)直下に半導体基板の不純物濃度よりも高い濃度の
第1導電型不純物層(3)を形成する工程と、 ゲート絶縁膜(5)およびゲート電極(7)を形成した
後、該ゲート電極をマスクとして第1、第2導電型の不
純物を注入し、 第1導電型不純物層(9)と第2導電型不純物層(10
)を形成する工程と、 前記ゲート電極(7)の両側にサイドウォール絶縁膜(
13)を形成した後に、該ゲート電極(7)およびサイ
ドウォール絶縁膜(13)をマスクとして、基板(1)
内に2種類の第2導電型不純物を注入し、ソース・ドレ
イン電極コンタクト用の高濃度の第1導電型不純物層(
12)と該第1導電型不純物層(12)よりも深い位置
で、該第1導電型不純物層(12)よりも低い濃度の第
1導電型不純物層(11)を形成し且つ前記第1導電型
不純物層(3)および(9)より前記第1導電型不純物
層(11)を深く形成する工程とを有することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 〔2〕第1導電型はP型、第2導電型はN型であり、第
2導電型不純物層(10)はヒ素を不純物とすることを
特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127313A JP2578662B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1127313A JP2578662B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02305443A true JPH02305443A (ja) | 1990-12-19 |
JP2578662B2 JP2578662B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=14956854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1127313A Expired - Fee Related JP2578662B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2578662B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996018211A1 (en) * | 1994-12-07 | 1996-06-13 | Thunderbird Technologies, Inc. | Contoured-tub fermi-threshold field effect transistor and method of forming same |
EP0768718A2 (en) * | 1995-10-09 | 1997-04-16 | Texas Instruments Incorporated | Short channel field effect transistor |
WO1997033321A1 (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-12 | Thunderbird Technologies, Inc. | Fermi-threshold field effect transistors including source/drain pocket implants and methods of fabricating same |
US5814869A (en) * | 1992-01-28 | 1998-09-29 | Thunderbird Technologies, Inc. | Short channel fermi-threshold field effect transistors |
WO2003105235A1 (ja) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | 日本電気株式会社 | 絶縁ゲート型電界効果トランジスタを有する半導体装置及びその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63302566A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Sanyo Electric Co Ltd | Mos半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP1127313A patent/JP2578662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2578662B2 (ja) | 1997-02-05 |
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