JPH0529571A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体記憶装置およびその製造方法Info
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- JPH0529571A JPH0529571A JP3203570A JP20357091A JPH0529571A JP H0529571 A JPH0529571 A JP H0529571A JP 3203570 A JP3203570 A JP 3203570A JP 20357091 A JP20357091 A JP 20357091A JP H0529571 A JPH0529571 A JP H0529571A
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- Japan
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- transistor
- mis
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- drain
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 DRAMゲインセルの専有面積を縮小し、集
積回路の高密度化を図る。 【構成】 書き込みトランジスタとしての第2のMIS
型トランジスタを縦方向(縦型)に形成する。
積回路の高密度化を図る。 【構成】 書き込みトランジスタとしての第2のMIS
型トランジスタを縦方向(縦型)に形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体記憶装置および
その製造方法に関し、詳しくは、DRAMにおけるゲイ
ンセルの構造およびその製造方法に関するものである。
その製造方法に関し、詳しくは、DRAMにおけるゲイ
ンセルの構造およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、DRAMメモリセルの構造として
は周知のようにスタック型キャパシタのメモリセルが用
いられていた。しかし、この構造ではキャパシタが受動
素子のため増幅作用がないので、素子の微細化に伴うセ
ル面積の縮小により信号電荷量が低下し、信号電圧の低
下を招く。その解決策として近来メモリセル自体に増幅
作用をもつゲインセルが普及してきた。その回路、構造
の例を記載した文献としては例えば、日経エレクトロニ
クス(1985−10−7)P262〜266およびシ
ックスティーンス・コンフェレンス・オン・ソリッド・
スティト・デバイシス・アンド・マテリアルズ・コーベ
(16th. Conf.on Solid State Devices& Materials K
obe)1984 P265〜268などがある。
は周知のようにスタック型キャパシタのメモリセルが用
いられていた。しかし、この構造ではキャパシタが受動
素子のため増幅作用がないので、素子の微細化に伴うセ
ル面積の縮小により信号電荷量が低下し、信号電圧の低
下を招く。その解決策として近来メモリセル自体に増幅
作用をもつゲインセルが普及してきた。その回路、構造
の例を記載した文献としては例えば、日経エレクトロニ
クス(1985−10−7)P262〜266およびシ
ックスティーンス・コンフェレンス・オン・ソリッド・
スティト・デバイシス・アンド・マテリアルズ・コーベ
(16th. Conf.on Solid State Devices& Materials K
obe)1984 P265〜268などがある。
【0003】その文献にも記載されているが、従来のゲ
インセルの構造を図4に示す。(a)が平面図、(b)
が断面図である。図5はその回路図でありこれは従来も
本発明も同じである。
インセルの構造を図4に示す。(a)が平面図、(b)
が断面図である。図5はその回路図でありこれは従来も
本発明も同じである。
【0004】公知の構造であるから、詳細な説明は省略
するが、シリコン基板1に形成された読み出しトランジ
スタ2と、基板1表面のフィールド酸化膜3上に多結晶
シリコンを用いて形成された書き込みトランジスタ4
と、1つのキャパシタ5からなる。読み出しトランジス
タ2は、ドレインが電源線6に接続され、ソースが読み
出しビット線7に接続される。書き込みトランジスタ4
は、ゲートが書き込みワード線8に接続され、ドレイン
が書き込みビット線9に接続される。キャパシタ5の第
1電極と読み出しトランジスタ2のゲート、書き込みト
ランジスタ4のソースは共通に接続され、キャパシタ5
の第2電極は読み出しワード線10に接続される。
するが、シリコン基板1に形成された読み出しトランジ
スタ2と、基板1表面のフィールド酸化膜3上に多結晶
シリコンを用いて形成された書き込みトランジスタ4
と、1つのキャパシタ5からなる。読み出しトランジス
タ2は、ドレインが電源線6に接続され、ソースが読み
出しビット線7に接続される。書き込みトランジスタ4
は、ゲートが書き込みワード線8に接続され、ドレイン
が書き込みビット線9に接続される。キャパシタ5の第
1電極と読み出しトランジスタ2のゲート、書き込みト
ランジスタ4のソースは共通に接続され、キャパシタ5
の第2電極は読み出しワード線10に接続される。
【0005】回路動作は詳しく述べるまでもないが、書
き込みは書き込みビット線9上の「1」又は「0」のデ
ータが書き込みトランジスタ4を通してキャパシタ5に
書き込まれる。無論この場合ワード線8,10は正の高
電位としてある。書き込み後このトランジスタ4をオフ
してキャパシタ5の第1電極(読み出しトランジスタ2
のゲート電極でもある)は電気的に浮遊する。
き込みは書き込みビット線9上の「1」又は「0」のデ
ータが書き込みトランジスタ4を通してキャパシタ5に
書き込まれる。無論この場合ワード線8,10は正の高
電位としてある。書き込み後このトランジスタ4をオフ
してキャパシタ5の第1電極(読み出しトランジスタ2
のゲート電極でもある)は電気的に浮遊する。
【0006】読み出しのときには、読み出しワード線1
0だけに駆動電圧を加えると、容量結合によって読み出
しトランジスタ2のゲート電極電位が上がりデータの判
別(「1」か「0」)ができる。
0だけに駆動電圧を加えると、容量結合によって読み出
しトランジスタ2のゲート電極電位が上がりデータの判
別(「1」か「0」)ができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図4のよう
な従来のゲインセルでは書き込みトランジスタ4が横方
向(横型)に形成されるため、セル1個当りの専有面積
が大きくなり、集積回路の高密度化に対して障害となる
問題点があった。
な従来のゲインセルでは書き込みトランジスタ4が横方
向(横型)に形成されるため、セル1個当りの専有面積
が大きくなり、集積回路の高密度化に対して障害となる
問題点があった。
【0008】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、ゲインセルの専有面積を縮小することができ、集積
回路の高密度化を図ることができる半導体記憶装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
で、ゲインセルの専有面積を縮小することができ、集積
回路の高密度化を図ることができる半導体記憶装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、DRAMゲ
インセルおよびその製造方法において、書き込みトラン
ジスタとしての第2のMIS型トランジスタを縦方向
(縦型)に形成するようにしたものである。
インセルおよびその製造方法において、書き込みトラン
ジスタとしての第2のMIS型トランジスタを縦方向
(縦型)に形成するようにしたものである。
【0010】
【作用】書き込みトランジスタを縦方向に形成すること
により、セルの専有面積は従来に比して縮小され、集積
回路は高密度化を図れる。
により、セルの専有面積は従来に比して縮小され、集積
回路は高密度化を図れる。
【0011】
【実施例】以下この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図1はこの発明の一実施例のDRAMゲインセ
ルで、(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線断面
図である。この図において、21はシリコン基板であ
り、表面には選択的にフィールド酸化膜22が形成され
る。また、基板21のアクティブ領域表面には読み出し
トランジスタのゲート絶縁膜23が形成される。そし
て、このゲート絶縁膜23上に一部が重なるようにして
電荷蓄積層24が不純物ドープの多結晶シリコンにより
形成される。この電荷蓄積層24はキャパシタの第1電
極、読み出しトランジスタのゲート電極、書き込みトラ
ンジスタのソース領域を構成する。この電荷蓄積層24
の両側(図1(b)と直角な断面での両側)に位置する
ようにして基板21内には読み出しビット線25および
電源線26に相当する拡散層27が形成される。この拡
散層27は読み出しトランジスタのソース・ドレイン領
域でもあり、この拡散層27相互間の基板表面領域が読
み出しトランジスタのチャネル領域である。
明する。図1はこの発明の一実施例のDRAMゲインセ
ルで、(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線断面
図である。この図において、21はシリコン基板であ
り、表面には選択的にフィールド酸化膜22が形成され
る。また、基板21のアクティブ領域表面には読み出し
トランジスタのゲート絶縁膜23が形成される。そし
て、このゲート絶縁膜23上に一部が重なるようにして
電荷蓄積層24が不純物ドープの多結晶シリコンにより
形成される。この電荷蓄積層24はキャパシタの第1電
極、読み出しトランジスタのゲート電極、書き込みトラ
ンジスタのソース領域を構成する。この電荷蓄積層24
の両側(図1(b)と直角な断面での両側)に位置する
ようにして基板21内には読み出しビット線25および
電源線26に相当する拡散層27が形成される。この拡
散層27は読み出しトランジスタのソース・ドレイン領
域でもあり、この拡散層27相互間の基板表面領域が読
み出しトランジスタのチャネル領域である。
【0012】ゲート絶縁膜23上に重なった電荷蓄積層
24の一部にキャパシタ絶縁膜28aを介して隣接し
て、かつ電荷蓄積層24の他の部分にキャパシタ絶縁膜
28bを挾んで覆われて読み出しワード線29が不純物
ドープの多結晶シリコンにより基板上に形成される。こ
の読み出しワード線29はキャパシタの第2電極でもあ
る。
24の一部にキャパシタ絶縁膜28aを介して隣接し
て、かつ電荷蓄積層24の他の部分にキャパシタ絶縁膜
28bを挾んで覆われて読み出しワード線29が不純物
ドープの多結晶シリコンにより基板上に形成される。こ
の読み出しワード線29はキャパシタの第2電極でもあ
る。
【0013】また、電荷蓄積層24の一部の上に順次重
なって書き込みトランジスタのチャネル領域30、ドレ
イン領域31が多結晶シリコンにより形成される。さら
に、これらドレイン領域31、チャネル領域30、電荷
蓄積層24にゲート絶縁膜32を挾んで隣接して書き込
みトランジスタのゲート電極33が不純物ドープの多結
晶シリコンにより形成される。そして、以上の構造体上
を覆うように中間絶縁膜34が形成され、コンタクトホ
ール35が開けられ、そのコンタクトホール35を介し
てドレイン領域31に接続されるように書き込みビット
線36が中間絶縁膜34上に形成される。
なって書き込みトランジスタのチャネル領域30、ドレ
イン領域31が多結晶シリコンにより形成される。さら
に、これらドレイン領域31、チャネル領域30、電荷
蓄積層24にゲート絶縁膜32を挾んで隣接して書き込
みトランジスタのゲート電極33が不純物ドープの多結
晶シリコンにより形成される。そして、以上の構造体上
を覆うように中間絶縁膜34が形成され、コンタクトホ
ール35が開けられ、そのコンタクトホール35を介し
てドレイン領域31に接続されるように書き込みビット
線36が中間絶縁膜34上に形成される。
【0014】以上のゲインセルにおいては、読み出しビ
ット線25および電源線26としての拡散層27(ソー
ス・ドレイン領域)、ゲート絶縁膜23、電荷蓄積層2
4(ゲート電極)、拡散層27相互間のゲート電極下基
板表面領域(チャネル領域)により読み出しトランジス
タ(第1のMIS型トランジスタ)が構成される。ま
た、電荷蓄積層24(ソース領域)、チャネル領域3
0、ドレイン領域31、ゲート絶縁膜32、ゲート電極
33によって書き込みトランジスタ(第2のMIS型ト
ランジスタ)が縦方向(縦型)に形成される。さらに、
電荷蓄積層24(第1電極)、キャパシタ絶縁膜28
a,28b、読み出しワード線29(第2電極)によっ
てキャパシタが構成される。キャパシタの第1電極、読
み出しトランジスタのゲート電極、書き込みトランジス
タのソース領域は電荷蓄積層24で共通である。なお、
電荷蓄積層24を書き込みトランジスタのドレイン領
域、ドレイン領域31を書き込みトランジスタのソース
領域とすることもできる。
ット線25および電源線26としての拡散層27(ソー
ス・ドレイン領域)、ゲート絶縁膜23、電荷蓄積層2
4(ゲート電極)、拡散層27相互間のゲート電極下基
板表面領域(チャネル領域)により読み出しトランジス
タ(第1のMIS型トランジスタ)が構成される。ま
た、電荷蓄積層24(ソース領域)、チャネル領域3
0、ドレイン領域31、ゲート絶縁膜32、ゲート電極
33によって書き込みトランジスタ(第2のMIS型ト
ランジスタ)が縦方向(縦型)に形成される。さらに、
電荷蓄積層24(第1電極)、キャパシタ絶縁膜28
a,28b、読み出しワード線29(第2電極)によっ
てキャパシタが構成される。キャパシタの第1電極、読
み出しトランジスタのゲート電極、書き込みトランジス
タのソース領域は電荷蓄積層24で共通である。なお、
電荷蓄積層24を書き込みトランジスタのドレイン領
域、ドレイン領域31を書き込みトランジスタのソース
領域とすることもできる。
【0015】以上のようなゲインセルは、図2および図
3に示すこの発明の製造方法の一実施例により製造され
る。まず、シリコン基板21の表面を選択的に酸化して
フィールド酸化膜22を形成する。次に基板21のアク
ティブ領域の表面に熱酸化により読み出しトランジスタ
のゲート絶縁膜23を厚さ100Å程度に形成する。そ
の後、リン等のドーパントを含んだ多結晶シリコンを2
000Å程度全面に堆積させ、ホトリソグラフィー法で
パターニングすることにより、前記ゲート絶縁膜23上
に電荷蓄積層の第1の部分24aを形成する。次にこの
第1の部分24aをマスクとして、読み出しビット線お
よび電源線に相当する拡散層27をリン,ヒ素等のイオ
ン打込み並びにその後の熱処理により基板21内に形成
する。(図2(a))
3に示すこの発明の製造方法の一実施例により製造され
る。まず、シリコン基板21の表面を選択的に酸化して
フィールド酸化膜22を形成する。次に基板21のアク
ティブ領域の表面に熱酸化により読み出しトランジスタ
のゲート絶縁膜23を厚さ100Å程度に形成する。そ
の後、リン等のドーパントを含んだ多結晶シリコンを2
000Å程度全面に堆積させ、ホトリソグラフィー法で
パターニングすることにより、前記ゲート絶縁膜23上
に電荷蓄積層の第1の部分24aを形成する。次にこの
第1の部分24aをマスクとして、読み出しビット線お
よび電源線に相当する拡散層27をリン,ヒ素等のイオ
ン打込み並びにその後の熱処理により基板21内に形成
する。(図2(a))
【0016】次に、第1の部分24aの表面を約100
Å熱酸化して、該表面にキャパシタ絶縁膜28aを形成
する。その後、リン等のドーパントを含んだ多結晶シリ
コンを2000Å程度全面に堆積させ、エッチバックお
よびホトリソグラフィー法によりパターニングすること
により、前記第1の部分24aに隣接して読み出しワー
ド線29を形成する。(図2(b))
Å熱酸化して、該表面にキャパシタ絶縁膜28aを形成
する。その後、リン等のドーパントを含んだ多結晶シリ
コンを2000Å程度全面に堆積させ、エッチバックお
よびホトリソグラフィー法によりパターニングすること
により、前記第1の部分24aに隣接して読み出しワー
ド線29を形成する。(図2(b))
【0017】次に、読み出しワード線29の表面に熱酸
化により厚さ100Åのキャパシタ絶縁膜28bを形成
した後、ホトリソグラフィー法により第1の部分24a
の上面のキャパシタ絶縁膜28aを除去する。この時、
第1の部分24aと読み出しワード線29間のキャパシ
タ絶縁膜28aおよびワード線29表面のキャパシタ絶
縁膜28bが一部でも除去されないように、合わせ余裕
aを設ける。(図2(c))
化により厚さ100Åのキャパシタ絶縁膜28bを形成
した後、ホトリソグラフィー法により第1の部分24a
の上面のキャパシタ絶縁膜28aを除去する。この時、
第1の部分24aと読み出しワード線29間のキャパシ
タ絶縁膜28aおよびワード線29表面のキャパシタ絶
縁膜28bが一部でも除去されないように、合わせ余裕
aを設ける。(図2(c))
【0018】次にリン等のドーパントを含んだ多結晶シ
リコンを2000Å程度堆積させ、ホトリソグラフィー
法でパターニングすることにより、前記第1の部分24
aと一体にして、かつ前記読み出しワード線29を覆う
ようにして電荷蓄積層の第2の部分24bを形成する。
これにより電荷蓄積層24の全体が完成する。(図3
(a))
リコンを2000Å程度堆積させ、ホトリソグラフィー
法でパターニングすることにより、前記第1の部分24
aと一体にして、かつ前記読み出しワード線29を覆う
ようにして電荷蓄積層の第2の部分24bを形成する。
これにより電荷蓄積層24の全体が完成する。(図3
(a))
【0019】次に再び多結晶シリコン37を約8000
Å堆積させた後、エッチバック法により表面を平坦化す
る。その後、前記多結晶シリコン37の表面側にリン,
ヒ素等の不純物をイオン打込みし、活性化アニールを行
うことにより、該多結晶シリコン37の表面側を書き込
みトランジスタのドレイン領域31とし、深い所を同ト
ランジスタのチャネル領域30とし、それらが電荷蓄積
層24上に形成された状態とする。その後、多結晶シリ
コン37をホトリソグラフィー法によりパターニングす
る。(図3(b))
Å堆積させた後、エッチバック法により表面を平坦化す
る。その後、前記多結晶シリコン37の表面側にリン,
ヒ素等の不純物をイオン打込みし、活性化アニールを行
うことにより、該多結晶シリコン37の表面側を書き込
みトランジスタのドレイン領域31とし、深い所を同ト
ランジスタのチャネル領域30とし、それらが電荷蓄積
層24上に形成された状態とする。その後、多結晶シリ
コン37をホトリソグラフィー法によりパターニングす
る。(図3(b))
【0020】次に、ホトリソグラフィー法によりドレイ
ン領域31の一部、チャネル領域30の一部および電荷
蓄積層24の一部を図3(c)に示すように除去した
後、それらの露出表面に熱酸化によりゲート絶縁膜32
を約100Åの厚さに形成する。その後、再びリン等の
ドーパントを含んだ多結晶シリコンを3000Å程度全
面に堆積させた後、エッチバックを行い、さらにホトリ
ソグラフィー法でパターニングすることにより、前記ド
レイン領域31,チャネル領域30および電荷蓄積層2
4に隣接して書き込みトランジスタのゲート電極33を
形成する。この時、ドレイン領域31上の絶縁膜32
は、多結晶シリコンをエッチバックする際のストッパー
として働く。(図3(c))
ン領域31の一部、チャネル領域30の一部および電荷
蓄積層24の一部を図3(c)に示すように除去した
後、それらの露出表面に熱酸化によりゲート絶縁膜32
を約100Åの厚さに形成する。その後、再びリン等の
ドーパントを含んだ多結晶シリコンを3000Å程度全
面に堆積させた後、エッチバックを行い、さらにホトリ
ソグラフィー法でパターニングすることにより、前記ド
レイン領域31,チャネル領域30および電荷蓄積層2
4に隣接して書き込みトランジスタのゲート電極33を
形成する。この時、ドレイン領域31上の絶縁膜32
は、多結晶シリコンをエッチバックする際のストッパー
として働く。(図3(c))
【0021】その後は、図1に示したように全面に中間
絶縁膜を形成し、コンタクトホールを開口し、ドレイン
領域31に接続する書き込みビット線をアルミで形成す
る。
絶縁膜を形成し、コンタクトホールを開口し、ドレイン
領域31に接続する書き込みビット線をアルミで形成す
る。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、書き込みトランジスタとしての第2のMIS型
トランジスタを縦方向(縦型)に形成したので、セルの
専有面積を縮小することができ、集積回路の高密度化を
図ることができる。実施例によれば、1μmルールで設
計した場合、1セル当り13μm2となり、図4で示し
た従来技術の場合の1セル当り15μm2 に対し、縮小
化が図れた。
よれば、書き込みトランジスタとしての第2のMIS型
トランジスタを縦方向(縦型)に形成したので、セルの
専有面積を縮小することができ、集積回路の高密度化を
図ることができる。実施例によれば、1μmルールで設
計した場合、1セル当り13μm2となり、図4で示し
た従来技術の場合の1セル当り15μm2 に対し、縮小
化が図れた。
【図1】この発明の装置の一実施例を示す平面図および
断面図である。
断面図である。
【図2】この発明の製造方法の一実施例を示す工程断面
図である。
図である。
【図3】この発明の製造方法の一実施例を示す工程断面
図である。
図である。
【図4】従来技術によるDRAMゲインセルを示す平面
図および断面図である。
図および断面図である。
【図5】DRAMゲインセルの回路構成図である。
21 シリコン基板
23 ゲート絶縁膜
24 電荷蓄積層
27 拡散層
30 チャネル領域
31 ドレイン領域
32 ゲート絶縁膜
33 ゲート電極
Claims (2)
- 【請求項1】 第1のMIS型トランジスタ、第2のM
IS型トランジスタおよび1つのキャパシタからなり、
前記第1のMIS型トランジスタのゲートと前記第2の
MIS型トランジスタのソース又はドレインと前記1つ
のキャパシタの一方の電極が共通に接続されているDR
AMゲインセルの半導体記憶装置において、 第2のMIS型トランジスタのソース・ドレインの一方
の領域上に同第2のMIS型トランジスタのチャネル領
域が形成され、さらにこの第2のMIS型トランジスタ
のチャネル領域上に同第2のMIS型トランジスタのソ
ース・ドレインの他方の領域が形成されており、これら
一連に形成された第2のMIS型トランジスタのソース
・ドレインの他方の領域、チャネル領域、ソース・ドレ
インの他方の領域と絶縁膜を介して同第2のMIS型ト
ランジスタのゲート電極が形成されていることを特徴と
する半導体記憶装置。 - 【請求項2】 第1のMIS型トランジスタ、第2のM
IS型トランジスタおよび1つのキャパシタからなり、
前記第1のMIS型トランジスタのゲートと前記第2の
MIS型トランジスタのソース又はドレインと前記1つ
のキャパシタの一方の電極が共通に接続されているDR
AMゲインセルの半導体記憶装置を製造する方法におい
て、 半導体基板に第1のMIS型トランジスタのソース・ド
レイン・チャネル領域とゲート絶縁膜を形成する工程
と、 その後、前記ゲート絶縁膜上に多結晶半導体により連続
して第2のMIS型トランジスタのソース・ドレインの
一方の領域、チャネル領域、ソース・ドレインの他方の
領域を重ねて形成する工程と、 さらにそれら第2のMIS型トランジスタのソース・ド
レインの一方の領域、チャネル領域、ソース・ドレイン
の他方の領域に絶縁膜を介して隣接して同第2のMIS
型トランジスタのゲート電極を多結晶半導体により形成
する工程とを有することを特徴とする半導体記憶装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3203570A JPH0529571A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3203570A JPH0529571A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0529571A true JPH0529571A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16476317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3203570A Pending JPH0529571A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0529571A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013214729A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-10-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体記憶装置 |
JP2014068050A (ja) * | 2009-12-25 | 2014-04-17 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置 |
JP2015038799A (ja) * | 2010-01-22 | 2015-02-26 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
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