JPH07161826A - 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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- JPH07161826A JPH07161826A JP5339564A JP33956493A JPH07161826A JP H07161826 A JPH07161826 A JP H07161826A JP 5339564 A JP5339564 A JP 5339564A JP 33956493 A JP33956493 A JP 33956493A JP H07161826 A JPH07161826 A JP H07161826A
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- JP
- Japan
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- polysilicon
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 P型ゲート電極とN型ゲート電極とを相互の
不純物が拡散し合うことなしに低抵抗に接続するととも
に、工程数を少なくする。 【構成】 シリコン基板7にPウエル5とNウエル6を
形成した後、フィールド酸化膜20によって素子領域と
素子分離領域を作成し、素子領域にはゲート酸化膜4を
形成する。ポリシリコン膜8を堆積し、素子分離領域上
の所定の領域に開口部9を形成する。NMOSトランジ
スタ形成領域のポリシリコン膜8に砒素をイオン注入
し、PMOSトランジスタ形成領域のポリシリコン膜8
にボロンをイオン注入する。次に、基板全面にタングス
テン膜11を堆積し、熱処理によりタングステン膜11
とポリシリコン膜電極2,3の境界にシリサイド層1を
形成する。
不純物が拡散し合うことなしに低抵抗に接続するととも
に、工程数を少なくする。 【構成】 シリコン基板7にPウエル5とNウエル6を
形成した後、フィールド酸化膜20によって素子領域と
素子分離領域を作成し、素子領域にはゲート酸化膜4を
形成する。ポリシリコン膜8を堆積し、素子分離領域上
の所定の領域に開口部9を形成する。NMOSトランジ
スタ形成領域のポリシリコン膜8に砒素をイオン注入
し、PMOSトランジスタ形成領域のポリシリコン膜8
にボロンをイオン注入する。次に、基板全面にタングス
テン膜11を堆積し、熱処理によりタングステン膜11
とポリシリコン膜電極2,3の境界にシリサイド層1を
形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はPチャネル型MOSトラ
ンジスタ(以下、PMOSトランジスタという)のゲー
ト電極にはP型ポリシリコン又はP型アモルファスシリ
コンのゲート電極を用い、Nチャネル型MOSトランジ
スタ(以下、NMOSトランジスタという)のゲート電
極にはN型ポリシリコン又はN型アモルファスシリコン
のゲート電極を用いたデュアルゲート型CMOS半導体
装置の製造方法に関するものである。
ンジスタ(以下、PMOSトランジスタという)のゲー
ト電極にはP型ポリシリコン又はP型アモルファスシリ
コンのゲート電極を用い、Nチャネル型MOSトランジ
スタ(以下、NMOSトランジスタという)のゲート電
極にはN型ポリシリコン又はN型アモルファスシリコン
のゲート電極を用いたデュアルゲート型CMOS半導体
装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】CMOSトランジスタを表面チャネル型
とするためにデュアルゲートが用いられているが、その
際、ゲート電極の低抵抗化を実現するために、ゲート電
極をポリシリコン膜とその上に高融点金属シリサイド膜
を積層したポリサイドゲート電極としている(以下この
MOSトランジスタをデュアルポリサイドゲートトラン
ジスタという)。
とするためにデュアルゲートが用いられているが、その
際、ゲート電極の低抵抗化を実現するために、ゲート電
極をポリシリコン膜とその上に高融点金属シリサイド膜
を積層したポリサイドゲート電極としている(以下この
MOSトランジスタをデュアルポリサイドゲートトラン
ジスタという)。
【0003】図1はデュアルポリサイドトランジスタを
示したものである。シリコン基板7の表面にNウエル6
とPウエル5が形成され、素子領域が素子分離領域20
によって分離され、素子領域にはゲート酸化膜4が形成
されている。Pウエル5にはNMOSトランジスタが形
成されており、そのゲート電極はN型ポリシリコン膜2
とその上の高融点金属シリサイド膜1とから構成されて
いる。Nウエル6にはPMOSトランジスタが形成され
ており、そのゲート電極はP型ポリシリコン膜3とその
上の高融点金属シリサイド膜1とから構成されている。
両ポリシリコンゲート電極2と3は素子分離領域20上
で導電型が区分され、両電極2,3はその上の高融点金
属シリサイド膜1によって低抵抗化されている。
示したものである。シリコン基板7の表面にNウエル6
とPウエル5が形成され、素子領域が素子分離領域20
によって分離され、素子領域にはゲート酸化膜4が形成
されている。Pウエル5にはNMOSトランジスタが形
成されており、そのゲート電極はN型ポリシリコン膜2
とその上の高融点金属シリサイド膜1とから構成されて
いる。Nウエル6にはPMOSトランジスタが形成され
ており、そのゲート電極はP型ポリシリコン膜3とその
上の高融点金属シリサイド膜1とから構成されている。
両ポリシリコンゲート電極2と3は素子分離領域20上
で導電型が区分され、両電極2,3はその上の高融点金
属シリサイド膜1によって低抵抗化されている。
【0004】このデュアルポリサイドゲートトランジス
タのゲート電極の導電型は、1つの連続したポリシリコ
ン膜に反転マスクを用いてN型不純物とP型不純物を打
ち分けて形成している。そのため、P型ポリシリコンゲ
ート電極3とN型ポリシリコンゲート電極2が接してい
ることと、シリサイド膜1中の不純物の拡散係数が大き
いことが原因となって、特にPMOSトランジスタのゲ
ート電極3に含まれるボロンがシリサイド膜1中を拡散
してNMOSトランジスタのポリシリコン膜2に拡散
し、NMOSトランジスタのゲート電極の仕事関数を変
えてしまい、しきい値電圧を大きく変動させる問題があ
る。
タのゲート電極の導電型は、1つの連続したポリシリコ
ン膜に反転マスクを用いてN型不純物とP型不純物を打
ち分けて形成している。そのため、P型ポリシリコンゲ
ート電極3とN型ポリシリコンゲート電極2が接してい
ることと、シリサイド膜1中の不純物の拡散係数が大き
いことが原因となって、特にPMOSトランジスタのゲ
ート電極3に含まれるボロンがシリサイド膜1中を拡散
してNMOSトランジスタのポリシリコン膜2に拡散
し、NMOSトランジスタのゲート電極の仕事関数を変
えてしまい、しきい値電圧を大きく変動させる問題があ
る。
【0005】そこで、ゲート電極のP型ポリシリコン膜
とN型ポリシリコン膜を素子分離領域上で分離し、その
分離された領域に絶縁物を埋め込むことによって、ポリ
シリコンゲート電極上に形成された高融点金属膜がシリ
サイド化されるときに、絶縁物上には高融点金属の状態
で残すようにすることにより、シリサイド膜中を通って
ボロンが拡散するのを防ぐことが提案されている(特開
平2−239656号公報参照)。
とN型ポリシリコン膜を素子分離領域上で分離し、その
分離された領域に絶縁物を埋め込むことによって、ポリ
シリコンゲート電極上に形成された高融点金属膜がシリ
サイド化されるときに、絶縁物上には高融点金属の状態
で残すようにすることにより、シリサイド膜中を通って
ボロンが拡散するのを防ぐことが提案されている(特開
平2−239656号公報参照)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】NMOSトランジスタ
のゲート電極ポリシリコン膜とPMOSトランジスタの
ゲート電極ポリシリコン膜とを分離した領域に絶縁物を
埋め込むためには、絶縁物を堆積する工程と、エッチバ
ックを施して分離領域にのみ絶縁物を残すための工程が
必要となり、工程数が増える問題がある。そこで、本発
明はPMOSトランジスタとNMOSトランジスタのゲ
ート電極を相互の不純物が拡散し合うことなしに低抵抗
に接続するとともに、工程数を少なくすることを目的と
するものである。
のゲート電極ポリシリコン膜とPMOSトランジスタの
ゲート電極ポリシリコン膜とを分離した領域に絶縁物を
埋め込むためには、絶縁物を堆積する工程と、エッチバ
ックを施して分離領域にのみ絶縁物を残すための工程が
必要となり、工程数が増える問題がある。そこで、本発
明はPMOSトランジスタとNMOSトランジスタのゲ
ート電極を相互の不純物が拡散し合うことなしに低抵抗
に接続するとともに、工程数を少なくすることを目的と
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は以下の工程
(A)から(H)を含んでCMOS型半導体装置を製造
する。(A)半導体基板上に第1導電型の素子領域と第
2導電型の素子領域及び素子分離領域を形成し、両素子
領域にゲート酸化膜を形成する工程、(B)MOSトラ
ンジスタのゲート電極となるポリシリコン膜を堆積する
工程、(C)第1導電型の素子領域を含み、第2導電型
の素子領域を含まない領域の開口をもつレジストパター
ンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして前記
ポリシリコン膜に第1導電型の不純物を導入する工程、
(D)第2導電型の素子領域を含み、第1導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記ポリシ
リコン膜に第2導電型の不純物を導入する工程、(E)
工程(B)でのポリシリコン膜堆積後、工程(C)及び
(D)の不純物導入工程の前又は後に、素子分離領域上
の中間部のポリシリコン膜に開口部を設ける工程、
(F)ポリシリコン膜及び前記開口部上から高融点金属
膜を堆積する工程、(G)ポリシリコン膜と高融点金属
膜との界面にシリサイド層を形成させる熱処理工程、
(H)ポリシリコン膜及び高融点金属膜をゲート電極形
状にパターンする工程。
(A)から(H)を含んでCMOS型半導体装置を製造
する。(A)半導体基板上に第1導電型の素子領域と第
2導電型の素子領域及び素子分離領域を形成し、両素子
領域にゲート酸化膜を形成する工程、(B)MOSトラ
ンジスタのゲート電極となるポリシリコン膜を堆積する
工程、(C)第1導電型の素子領域を含み、第2導電型
の素子領域を含まない領域の開口をもつレジストパター
ンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして前記
ポリシリコン膜に第1導電型の不純物を導入する工程、
(D)第2導電型の素子領域を含み、第1導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記ポリシ
リコン膜に第2導電型の不純物を導入する工程、(E)
工程(B)でのポリシリコン膜堆積後、工程(C)及び
(D)の不純物導入工程の前又は後に、素子分離領域上
の中間部のポリシリコン膜に開口部を設ける工程、
(F)ポリシリコン膜及び前記開口部上から高融点金属
膜を堆積する工程、(G)ポリシリコン膜と高融点金属
膜との界面にシリサイド層を形成させる熱処理工程、
(H)ポリシリコン膜及び高融点金属膜をゲート電極形
状にパターンする工程。
【0008】本発明の方法で、ポリシリコン膜に代えて
アモルファスシリコン膜を用いることもできる。高融点
金属膜としてはタングステン膜、モリブデン膜、チタン
膜、又はタンタル膜のいずれかを使用する。
アモルファスシリコン膜を用いることもできる。高融点
金属膜としてはタングステン膜、モリブデン膜、チタン
膜、又はタンタル膜のいずれかを使用する。
【0009】
【実施例】図2と図3により一実施例を説明する。 (A)シリコン基板7にPウエル5とNウエル6を形成
した後、素子分離用フィールド酸化膜20によって素子
領域と素子分離領域を作成する。素子領域には熱酸化に
よりゲート酸化膜4を形成する。次に、基板全面にポリ
シリコン膜8を約2000Åの厚さに堆積する。
した後、素子分離用フィールド酸化膜20によって素子
領域と素子分離領域を作成する。素子領域には熱酸化に
よりゲート酸化膜4を形成する。次に、基板全面にポリ
シリコン膜8を約2000Åの厚さに堆積する。
【0010】(B)素子分離領域上で、所定の領域にリ
ソグラフィーと反応性イオンエッチング法を用いて開口
部9を形成する。開口部9は素子分離領域20の中間部
で、Nウエル6とPウエル5の境界上を含むような位置
に形成する。開口部9の端部から素子領域の端部までの
距離Xは、開口部9を形成する際のリソグラフィーの露
光装置の位置合わせ精度を考慮し、Xが少なくとも0.
3μmになるようにする。
ソグラフィーと反応性イオンエッチング法を用いて開口
部9を形成する。開口部9は素子分離領域20の中間部
で、Nウエル6とPウエル5の境界上を含むような位置
に形成する。開口部9の端部から素子領域の端部までの
距離Xは、開口部9を形成する際のリソグラフィーの露
光装置の位置合わせ精度を考慮し、Xが少なくとも0.
3μmになるようにする。
【0011】(C)リソグラフィーにより、PMOSト
ランジスタ形成領域をレジスト10Nで被い、そのレジ
スト10NをマスクとしてNMOSトランジスタ形成領
域のポリシリコン膜8に砒素をイオン注入する。このイ
オン注入における加速電圧は40KeV、注入量は1×
1015〜1×1016/cm2である。これによりNMO
Sトランジスタ形成領域のポリシリコン膜がN型ポリシ
リコン膜2となる。
ランジスタ形成領域をレジスト10Nで被い、そのレジ
スト10NをマスクとしてNMOSトランジスタ形成領
域のポリシリコン膜8に砒素をイオン注入する。このイ
オン注入における加速電圧は40KeV、注入量は1×
1015〜1×1016/cm2である。これによりNMO
Sトランジスタ形成領域のポリシリコン膜がN型ポリシ
リコン膜2となる。
【0012】(D)今度は、リソグラフィーにより、N
MOSトランジスタ形成領域をレジスト10Pで被い、
そのレジスト10PをマスクとしてPMOSトランジス
タ形成領域のポリシリコン膜8にボロンをイオン注入す
る。このイオン注入における加速電圧は10KeV、注
入量は1×1015〜1×1016/cm2である。これに
よりPMOSトランジスタ形成領域のポリシリコン膜が
P型ポリシリコン膜3となる。
MOSトランジスタ形成領域をレジスト10Pで被い、
そのレジスト10PをマスクとしてPMOSトランジス
タ形成領域のポリシリコン膜8にボロンをイオン注入す
る。このイオン注入における加速電圧は10KeV、注
入量は1×1015〜1×1016/cm2である。これに
よりPMOSトランジスタ形成領域のポリシリコン膜が
P型ポリシリコン膜3となる。
【0013】(E)次に、開口部9を含む基板全面に高
融点金属膜としてタングステン膜11をスパッタリング
法により約2000Åの厚さに堆積する。開口部9にタ
ングステン膜11を埋め込むことによりP型ポリシリコ
ンゲート電極3とN型ポリシリコンゲート電極2とを電
気的に接続する。しかも、埋め込まれているのがシリサ
イドではなく、金属であることからポリシリコン中の不
純物の相互拡散を抑えることができる。
融点金属膜としてタングステン膜11をスパッタリング
法により約2000Åの厚さに堆積する。開口部9にタ
ングステン膜11を埋め込むことによりP型ポリシリコ
ンゲート電極3とN型ポリシリコンゲート電極2とを電
気的に接続する。しかも、埋め込まれているのがシリサ
イドではなく、金属であることからポリシリコン中の不
純物の相互拡散を抑えることができる。
【0014】(F)次に、約600℃の窒素雰囲気中で
20分間熱処理を施す。この熱処理によりタングステン
膜11とポリシリコン膜電極2,3の境界でのみシリサ
イド化反応が起こり、タングステンシリサイド層1が形
成される。シリサイド層1の形成によりポリシリコン膜
2,3とタングステン膜11の密着性が向上する。次
に、リソグラフィーと反応性エッチング法によりタング
ステン膜11、シリサイド層1及びポリシリコン膜2,
3をパターン化してゲート電極を形成する。
20分間熱処理を施す。この熱処理によりタングステン
膜11とポリシリコン膜電極2,3の境界でのみシリサ
イド化反応が起こり、タングステンシリサイド層1が形
成される。シリサイド層1の形成によりポリシリコン膜
2,3とタングステン膜11の密着性が向上する。次
に、リソグラフィーと反応性エッチング法によりタング
ステン膜11、シリサイド層1及びポリシリコン膜2,
3をパターン化してゲート電極を形成する。
【0015】図2と図3による実施例では、ゲート電極
はポリシリコン膜とタングステン膜及びその間のタング
ステンシリサイド層から構成されているが、ポリシリコ
ン膜に代えてアモルファスシリコン膜を用いてもよい。
アモルファスシリコン膜でもポリシリコン膜と同様に不
純物の導入によりP型とN型とし、かつ高融点金属膜と
の間にシリサイド層を形成することができ、ポリシリコ
ン膜の場合と同様にゲート電極を形成することができ
る。また高融点金属膜としてはタングステン膜の他にモ
リブデン膜、チタン膜、又はタンタル膜を用いることも
できる。
はポリシリコン膜とタングステン膜及びその間のタング
ステンシリサイド層から構成されているが、ポリシリコ
ン膜に代えてアモルファスシリコン膜を用いてもよい。
アモルファスシリコン膜でもポリシリコン膜と同様に不
純物の導入によりP型とN型とし、かつ高融点金属膜と
の間にシリサイド層を形成することができ、ポリシリコ
ン膜の場合と同様にゲート電極を形成することができ
る。また高融点金属膜としてはタングステン膜の他にモ
リブデン膜、チタン膜、又はタンタル膜を用いることも
できる。
【0016】
【発明の効果】本発明ではポリシリコン又はアモルファ
スシリコンのN型ゲート電極とP型ゲート電極を接続す
るために、両ゲート電極を分離する開口部に高融点金属
を介在させたので、両電極中の不純物が拡散して混じり
合うことを防止することができる。そして、本発明の方
法では両導電型ゲート電極を分離する開口部に絶縁物を
埋め込むというような新たな工程を必要としないので、
工程数が少なくてすむ。
スシリコンのN型ゲート電極とP型ゲート電極を接続す
るために、両ゲート電極を分離する開口部に高融点金属
を介在させたので、両電極中の不純物が拡散して混じり
合うことを防止することができる。そして、本発明の方
法では両導電型ゲート電極を分離する開口部に絶縁物を
埋め込むというような新たな工程を必要としないので、
工程数が少なくてすむ。
【図1】従来のデュアルポリサイドゲートトランジスタ
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例の前半の工程を示す工程断面
図である。
図である。
【図3】本発明の一実施例の後半の工程を示す工程断面
図である。
図である。
1 高融点金属シリサイド層 2 N型ポリシリコン膜 3 P型ポリシリコン膜 4 ゲート酸化膜 5 Pウエル 6 Nウエル 7 シリコン基板 8 ポリシリコン膜 9 開口
Claims (3)
- 【請求項1】 以下の工程(A)から(H)を含んでC
MOS型半導体装置を製造する方法。 (A)半導体基板上に第1導電型の素子領域と第2導電
型の素子領域及び素子分離領域を形成し、両素子領域に
ゲート酸化膜を形成する工程、 (B)MOSトランジスタのゲート電極となるポリシリ
コン膜を堆積する工程、 (C)第1導電型の素子領域を含み、第2導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記ポリシ
リコン膜に第1導電型の不純物を導入する工程、 (D)第2導電型の素子領域を含み、第1導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記ポリシ
リコン膜に第2導電型の不純物を導入する工程、 (E)工程(B)でのポリシリコン膜堆積後、工程
(C)及び(D)の不純物導入工程の前又は後に、素子
分離領域上の中間部のポリシリコン膜に開口部を設ける
工程、 (F)前記ポリシリコン膜及び前記開口部上から高融点
金属膜を堆積する工程、 (G)前記ポリシリコン膜と高融点金属膜との界面にシ
リサイド層を形成させる熱処理工程、 (H)前記ポリシリコン膜及び高融点金属膜をゲート電
極形状にパターンする工程。 - 【請求項2】 以下の工程(A)から(H)を含んでC
MOS型半導体装置を製造する方法。(A)半導体基板
上に第1導電型の素子領域と第2導電型の素子領域及び
素子分離領域を形成し、両素子領域にゲート酸化膜を形
成する工程、 (B)MOSトランジスタのゲート電極となるアモルフ
ァスシリコン膜を堆積する工程、 (C)第1導電型の素子領域を含み、第2導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記アモル
ファスシリコン膜に第1導電型の不純物を導入する工
程、 (D)第2導電型の素子領域を含み、第1導電型の素子
領域を含まない領域の開口をもつレジストパターンを形
成し、そのレジストパターンをマスクとして前記アモル
ファスシリコン膜に第2導電型の不純物を導入する工
程、 (E)工程(B)でのアモルファスシリコン膜堆積後、
工程(C)及び(D)の不純物導入工程の前又は後に、
素子分離領域上の中間部のアモルファスシリコン膜に開
口部を設ける工程、 (F)前記アモルファスシリコン膜及び前記開口部上か
ら高融点金属膜を堆積する工程、 (G)前記アモルファスシリコン膜と高融点金属膜との
界面にシリサイド層を形成させる熱処理工程、 (H)前記アモルファスシリコン膜及び高融点金属膜を
ゲート電極形状にパターンする工程。 - 【請求項3】 前記高融点金属膜がタングステン膜、モ
リブデン膜、チタン膜、又はタンタル膜のいずれかであ
る請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339564A JPH07161826A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5339564A JPH07161826A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07161826A true JPH07161826A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=18328668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5339564A Pending JPH07161826A (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07161826A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6521955B1 (en) | 2000-04-19 | 2003-02-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cells and manufacturing method thereof |
US7109076B2 (en) | 2003-06-03 | 2006-09-19 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device, and semiconductor integrated circuit device made by its method |
JP2008288499A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-12-03 JP JP5339564A patent/JPH07161826A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6521955B1 (en) | 2000-04-19 | 2003-02-18 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cells and manufacturing method thereof |
US6734507B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-05-11 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cells and manufacturing method thereof |
US6750498B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-06-15 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cells and manufacturing method thereof |
US6873019B2 (en) | 2000-04-19 | 2005-03-29 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device including memory cells and manufacturing method thereof |
US7109076B2 (en) | 2003-06-03 | 2006-09-19 | Renesas Technology Corp. | Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device, and semiconductor integrated circuit device made by its method |
JP2008288499A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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