JPH11135778A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法Info
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- JPH11135778A JPH11135778A JP29526397A JP29526397A JPH11135778A JP H11135778 A JPH11135778 A JP H11135778A JP 29526397 A JP29526397 A JP 29526397A JP 29526397 A JP29526397 A JP 29526397A JP H11135778 A JPH11135778 A JP H11135778A
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Abstract
ら、より動作抵抗を低減する半導体装置の提供を目的と
する。 【解決手段】 D−MOSFET1では、P-型半導体
基盤3上にN+型埋め込み層5、さらにその上にN-型エ
ピタキシャル層7が形成されている。さらに、N-型エ
ピタキシャル層7には、N+型ドレイン領域9、島型の
P型ボディ11が形成されている。P型ボディ11の中
には、N+型ソース領域13a、13bが形成されてい
る。P型ボディ11上には、ゲート電極15が形成され
ている。そして、N+型埋め込み層5とN+型ドレイン領
域9との接続をN+型埋没ドレイン領域17を介して行
なう。
Description
半導体装置の製造方法に関するものであって、特に半導
体装置の動作抵抗の値を小さくする半導体装置および半
導体装置の製造方法に関する。
T(以下、D−MOSFETとする)を用いた半導体装
置について以下で説明する。図9は、D−MOSFET
を用いた半導体装置100の一般的な構造を示した断面
図である。
+型埋め込み層113、N-型エピタキシャル層115、
P型接合分離層117、ゲート酸化膜119、ゲートポ
リシリコン121、P型ボディ123、N+型ソース1
25x、N+型ドレイン125y、層間膜127、ソー
ス電極129x、およびドレイン電極129yを有して
いる。
ン電極129yの電位より低いとする。このとき、ゲー
トポリシリコン121にある値以上の正の電圧をかける
と、D−MOSFETはオン状態となり矢印a91、矢
印a92、矢印a93、矢印a94方向への電流が生じ
る。
体装置100は、一般に電気回路内でスイッチとして用
いられる。
0には、次のような問題点があった。図10は、図9に
示す半導体装置100が有するD−MOSFETの電流
経路に沿って寄生する抵抗成分を示した図である。
x−N+型ドレイン125y間の電流経路には、4種類
の抵抗成分が存在する。N+型ソース125xに存在す
る抵抗成分Rs、P型ボディ123に存在する抵抗成分
Rch、N-型エピタキシャル層115に存在する抵抗成
分RepiおよびN+型ドレイン125yに存在する抵抗成
分Rdである。
の全体の抵抗(以下、動作抵抗とする)Ronは、 Ron=Rs+Rch+Repi+Rd となる。このなかで、特に大きな抵抗をもつものが抵抗
成分Repiである。この抵抗成分Repiは動作抵抗Ronの
半分以上を占めている。
半導体装置100はスイッチとして用いられることか
ら、動作抵抗はできるだけ少ない方がよい。なぜなら、
スイッチの動作抵抗が大きくなればなるほど、D−MO
SFETのスイッチング動作が鈍くなるからである。し
たがって、抵抗成分Repiの値を下げることが必要であ
る。
型ボディ123とN+型ドレイン125yとの間の距離
L(図10参照)を短くする方法がある。これにより、
両者の間に存在するN-型エピタキシャル層115が少
なくなり、抵抗成分Repiは小さくなる。
ート−ソース間の電圧差が0の状態)におけるドレイン
−ソース間の耐圧(以下、オフ耐圧とする)との関係か
ら距離Lを短くすることは難しい。
半導体装置100では、半導体装置全体のサイズを大き
くすることなく、オフ耐圧を維持しながら、より動作抵
抗を低減することは難しいという問題があった。
することなく、D−MOSFETのオフ耐圧を維持しな
がら、より動作抵抗を低減する半導体装置の提供を目的
とする。
装置は、第1導電型の高濃度不純物含有層、前記第1導
電型の高濃度不純物含有層上に形成される第1導電型の
低濃度不純物含有層、を有する半導体装置であって、前
記半導体装置は、前記第1導電型の低濃度不純物含有層
の中に形成される島型の第2導電型の不純物含有領域、
前記第1導電型の低濃度不純物含有層の中に形成される
第1導電型の第1高濃度不純物含有領域、前記第2導電
型の不純物含有領域の中に形成される第1導電型の第2
高濃度不純物含有領域、前記第2導電型の不純物含有領
域上に形成されるゲート電極、を有する単位半導体部を
前記第1低濃度不純物含有層に複数有し、前記高濃度不
純物含有層と前記各第1高濃度不純物含有領域とが接続
されており、各単位半導体部が有する前記第1高濃度不
純物含有領域同志、前記第2高濃度不純物含有領域同志
および前記ゲート電極同志が接続されており、前記各ゲ
ート電極にかかる電圧によって、前記第1高濃度不純物
含有領域と前記第2高濃度不純物含有領域との間に流れ
る電流を制御する、ことを特徴とする。
にかかる半導体装置において、前記高濃度不純物含有層
および前記第1高濃度不純物含有領域のシート抵抗値
は、前記低濃度不純物含有層のシート抵抗値よりも小さ
い、ことを特徴とする。
は、第1導電型の高濃度不純物含有層の上に第1導電型
の低濃度不純物含有層を形成し、前記低濃度不純物含有
層の所定の場所に、第1導電型の不純物を所定の拡散方
法で拡散させ、前記高濃度不純物含有層と接するように
第1導電型の接続用高濃度不純物含有領域を形成し、前
記低濃度不純物含有層の上部であって、前記接続用高濃
度不純物含有領域に対応した場所に第1導電型の第1高
濃度不純物含有領域を形成し、前記低濃度不純物含有層
の所定の場所に、第2導電型の不純物含有領域を形成
し、前記第2導電型の不純物含有領域に第1導電型の第
2高濃度不純物含有領域を形成する、ことを特徴とす
る。
度不純物含有層と各第1高濃度不純物含有領域とが接続
されている。これにより、第1高濃度不純物含有領域と
第2高濃度不純物含有領域との間に流れる動作電流は、
第2高濃度不純物含有領域、第2導電型の不純物含有領
域、低濃度不純物含有層および第1高濃度不純物含有領
域を流れる第1経路と、第2高濃度不純物含有領域、第
2導電型の不純物含有領域、低濃度不純物含有層、高濃
度不純物含有層および第1高濃度不純物含有領域を流れ
る第2経路とに分れてながれる。
第1経路が有する抵抗と第2経路が有する抵抗とを合わ
せた合成抵抗のほうが小さくなる。つまり、第1高濃度
不純物含有領域と第2高濃度不純物含有領域との間に動
作電流が流れた場合、第1経路のみに操作電流が流れる
場合に比べて、第1経路と第2経路を有する場合の方が
抵抗による損失を小さくすることができる。したがっ
て、より動作抵抗を低減することができる半導体装置を
提供することができる。
不純物含有層および第1高濃度不純物含有領域のシート
抵抗値は、低濃度不純物含有層のシート抵抗値よりも小
さい。これにより、第2経路の抵抗をより小さくするこ
とができる。したがって、より動作抵抗を低減すること
ができる半導体装置を提供することができる。
は、第1導電型の高濃度不純物含有層の上に第1導電型
の低濃度不純物含有層を形成し、低濃度不純物含有層の
所定の場所に、第1導電型の不純物を所定の拡散方法で
拡散させ、高濃度不純物含有層と接するように第1導電
型の接続用高濃度不純物含有領域を形成し、低濃度不純
物含有層の上部であって、接続用高濃度不純物含有領域
に対応した場所に第1導電型の第1高濃度不純物含有領
域を形成し、低濃度不純物含有層の所定の場所に、第2
導電型の不純物含有領域を形成し、第2導電型の不純物
含有領域に第1導電型の第2高濃度不純物含有領域を形
成する。
の不純物を所定の拡散方法で拡散させる他の半導体装置
を生成する場合、接続用高濃度不純物含有領域を低濃度
不純物含有層に形成することに対して特別な工程を必要
としない。したがって、これまでの半導体装置製造方法
を用いて、動作抵抗を低減することができる半導体装置
を容易に形成することができる。
1を用いて説明する。図1は、D−MOSFET1の斜
視断面図である。
は、P-型半導体基盤3上にN+型埋め込み層5、さらに
その上にN-型エピタキシャル層7が形成されている。
イン領域9、島型のP型ボディ11が形成されている。
P型ボディ11の中には、N+型ソース領域13a、1
3b(N+型ソース領域13はドーナツ状に形成されて
いる)が形成されている。P型ボディ11上には、ゲー
ト電極15が形成されている。
ース領域13同志およびゲート電極15同志が接続され
ている。D−MOSFET1では、各ゲート電極15に
かかる電圧によって、N+型ドレイン領域9とN+型ソー
ス領域13との間に流れる電流が制御される。
OSFET1の断面図を図2に示す。本実施形態におい
ては、図中の一点鎖線間領域の各々に存在するN+型ド
レイン領域9a、P型ボディ11a、N+型ソース領域
13aおよびゲート電極15(またはN+型ドレイン領
域9b、P型ボディ11b、N+型ソース領域13bお
よびゲート電極15)が単位半導体部を構成している。
は、隣接する単位半導体部と各一点鎖線を対称軸とする
鏡像関係を形成している。このように各半導体部に鏡像
関係を持たせることによって、N+型ドレイン領域9
a、9bおよびP型ボディ11a、11bを一体として
形成できるので、D−MOSFET全体としての面積を
小さくすることができる。D−MOSFET1は、前述
の単位半導体部をN-型エピタキシャル層5に複数有し
ている。
領域9とが接続されている。この接続は、N+型埋没ド
レイン領域17を介して行なわれる。
1は、N+型ドレイン領域9とN+型ソース領域13との
間に流れる動作電流が、N+型ソース領域13、P型ボ
ディ11、N-型エピタキシャル層7およびN+型ドレイ
ン領域9を流れる第1経路と、N+型ソース領域13、
P型ボディ11、N-型エピタキシャル層7、N+型埋め
込み層5、N+型埋没ドレイン領域17およびN+型ドレ
イン領域9を流れる第2経路とを有することになる。
+型接合分離層21、ゲート熱酸化膜23、層間膜、N+
型ドレイン領域9およびN+型ソース領域13に形成さ
れるアルミ電極を有している。ただし、図1および図2
においては、N+型ドレイン領域9およびN+型ソース領
域13に形成されるアルミ電極、および層間膜の描写は
省略している。
形態における構成要素との対応関係を示す。請求項1お
よび請求項2において、第1導電型の高濃度不純物含有
層はN+型埋め込み層5に、第1導電型の低濃度不純物
含有層はN-型エピタキシャル層7に、第2導電型の不
純物含有領域はP型ボディ11に、第1導電型の第1高
濃度不純物含有領域はN+型ドレイン領域9およびN+型
埋没ドレイン領域17に、第1導電型の第2高濃度不純
物含有領域はN+型ソース領域13に、それぞれ対応す
る。
濃度不純物含有層はN+型埋め込み層5に、第1導電型
の低濃度不純物含有層はN-型エピタキシャル層7に、
第2導電型の不純物含有領域はP型ボディ11に、第1
導電型の第1高濃度不純物含有領域はN+型ドレイン領
域9に、接続用高濃度不純物含有領域はN+型埋没ドレ
イン領域17に、第1導電型の第2高濃度不純物含有領
域はN+型ソース領域13に、それぞれ対応する。
製造方法を説明する。
の所定の位置にイオン注入および熱拡散によりN+型埋
め込み層5を形成する。このとき形成するN+型埋め込
み層5のシート抵抗は可能な限り低い方がよい。
不純物を多く注入すると、このN+型埋め込み層5の厚
さが厚くなってしまう。これは、オートドーピング現象
によるものである。オートドーピング現象とは、N+型
埋め込み層5のような高濃度不純物拡散層の上にN-型
エピタキシャル層7のような低濃度不純物成長層を形成
する場合に、高濃度不純物拡散層中の不純物が成長層中
に混入する現象である。
大きさにこのオートドーピングによる影響を考え合わせ
て、シート抵抗の値を決定する必要がある。本実施形態
においては、このシート抵抗の値を、17Ω/□程度に
設定している。
ピタキシャル成長させ、N-型エピタキシャル層7を形
成する。このとき形成するN-型エピタキシャル層7の
厚さは、D−MOSFET1のオフ耐圧を決定する要因
となる。したがって、自由に厚さを決定することができ
ない。
型エピタキシャル層7の厚さを厚くしなければならない
し、オフ耐圧を下げようとすればN-型エピタキシャル
層7の厚さを薄くしなければならない。本実施形態にお
いては、N-型エピタキシャル層7の厚さを1.5μm
〜6.0μm程度として、予定のオフ耐圧に応じて厚さ
を決定している。
μm〜6.0μm程度としたのは、本実施形態において
はオフ耐圧を100V以下に設定したからである。な
お、このN-型エピタキシャル層7のシート抵抗の値
は、数kΩ/□程度である。
を用いて、P型不純物のドープを行ない、その後P-型
半導体基盤に十分接するように、押し込み拡散を行な
う。そして、P+型接合分離層21を形成する。同様の
方法を用いて、図3Dに示すように、N+型埋没ドレイ
ン領域17を形成する。
抵抗も可能な限り低く押さえなければならない。本実施
形態においては、N+型埋没ドレイン領域17のシート
抵抗の値を10Ω/□としている。
タキシャル層の上にゲート熱酸化膜23を成長させる。
このゲート熱酸化膜23上に減圧CVD法によりポリシ
リコン33を400nm程度堆積させる。このポリシリ
コン33をフォトリソグラフィー技術によりフォトレジ
ストP2でゲートポリシリコンのパターンを形成した
後、フォトレジストの開孔部をエッチングで取除く。
15が形成されれば、そのゲートポリシリコン15をマ
スクの一部として用いて、イオン打ち込み法および押し
込み拡散によってP型ボディ11を形成する。同様の手
法によって、N+型ソース領域13a、13bおよびN+
型ドレイン領域9を形成する。
化膜を形成した後、層間膜35を形成する。そして、フ
ォトリソグラフィー技術によってソース電極用およびド
レイン電極用の開孔部を形成する。その開孔部にアルミ
ニウム電極であるソース電極37およびドレイン電極3
9を形成する。これにより、D−MOSFET1が形成
することができる。
SFET1を製造する際には、なんら特別な方法を使用
していない。これまでのD−MOSFETに比べて、N
+型埋没ドレイン領域17を設けるための工程が増えて
いるように一見感じられる。しかし、実際は、D−MO
SFETだけを半導体チップ上に形成することは少な
く、その他のデバイスが同時に形成される。他のデバイ
スでは、N-型エピタキシャル層7を形成した後に、N+
型領域を形成しなければならないことがある。
点からみると、N+型埋没ドレイン領域17を設けるた
めの工程というのは特別に追加される工程ではなくな
る。このように、本実施形態にかかるD−MOSFET
1は、これまで行なわれてきた半導体チップの製造工程
になんら特別な工程を付け加えることなく製造すること
ができる。
込み層5のシート抵抗の値は17Ω/□、N-型エピタ
キシャル層7のシート抵抗の値は数kΩ/□、N+型埋
没ドレイン領域17のシート抵抗の値は10Ω/□と設
定している。
までの距離L1とP型ボディ11からN+型埋め込み層
5までの距離L2とでは、距離L2の方が距離L1より
短くなるように設定している(図2参照)。したがっ
て、距離L2間の抵抗値は、距離L1間の抵抗値より小
さい。また、前述のように、N+型埋め込み層5とN+型
埋没ドレイン層17のシート抵抗の値は、N-型エピタ
キシャル層7のシート抵抗の値よりも2桁も小さい。
らN+型ドレイン領域9へ動作電流は、従来のようにN+
型ソース領域13a、P型ボディ11、N-型エピタキ
シャル層7、N+型ドレイン領域9と流れる経路以外
に、N+型ソース領域13a、P型ボディ11、N-型エ
ピタキシャル層7、N+型埋め込み層5、N+型埋没ドレ
イン領域17と流れる経路が存在することになる。前者
の経路を第1経路、後者の経路を第2経路とすると、本
実施形態にかかるD−MOSFET1では、動作電流
が、第1経路と第2経路とに分れて流れることになる。
図5において、N+型ソース領域13aにおける抵抗値
をRs、P型ボディにおける抵抗値をRch、N-型エピタ
キシャル層7における抵抗値をRepi、Rbk、N+型ドレ
イン領域9における抵抗値をRd、N+型埋め込み層5に
おける抵抗値をRb、N+型埋没ドレイン領域17におけ
る抵抗値をRcとする。
ース領域13a、P型ボディ11、N-型エピタキシャ
ル層7、N+型ドレイン領域9とたどる第1経路とN+型
ソース領域13a、P型ボディ11、N-型エピタキシ
ャル層7、N+型埋め込み層5、N+型埋没ドレイン領域
17とたどる第2経路とに分れて、動作電流が流れるこ
とになる。
ディ11は第1経路および第2経路において共通である
ことを考慮した第1経路と第2経路の抵抗成分の等価回
路を図6示す。この等価回路全体の抵抗成分(=動作抵
抗)Ronは、 Ron=Rs+Rch+((1/(Rbk+Rb+Rc))+(1
/(Repi+Rd)))-1 となる。
Ronは、 Ron=Rs+Rch+Repi+Rd であることから、両者を比較してみても、本実施形態に
かかるD−MOSFET1は動作抵抗を低減できること
がわかる。
ET1を使用することによって、これまでのD−MOS
FETと比べて、3割増しの電流値を得ることが可能と
なっている。
装置の第2の実施形態を図7に示す。図7は、D−MO
SFET51の斜視断面図である。D−MOSFET5
1は、第1の実施形態であるD−MOSFET1と同じ
構成を有している。ただし、P型ボディ11の中には、
中実のN+型ソース領域53が一つ形成されている。
た断面図を示す。本実施形態においても、第1の実施形
態と同様に、一点鎖線間領域の各々に存在するN+型ド
レイン領域9a、P型ボディ11、N+型ソース領域5
3aおよびゲート電極15(またはN+型ドレイン領域
9b、P型ボディ11、N+型ソース領域53bおよび
ゲート電極15)が単位半導体部を構成している。
においても、隣り合う単位半導体部間に、鏡像関係が成
立している。
および前記第2の実施形態において、N型を第1導電
型、P型を第2導電型としたが、逆であってもよい。つ
まり、P型を第1の導電型、N型を第2の導電型として
もよい。
形態において、N+型埋め込み層5、N-型エピタキシャ
ル層7およびN+型埋没ドレイン領域17のシート抵抗
の値を例示したが、これに限定されない。
の実施形態において、オフ耐圧を100V以下と設定し
たが、これに限定されない。本実施形態にかかるD−M
OSFET1は、オフ耐圧の値が低くかつ動作抵抗が小
さいという半導体装置がなかった点からすれば、動作抵
抗が低い範囲で特に有効ではあるが、その範囲に限定さ
れるわけではない。つまり、D−MOSFET1の最終
的な大きさと使用条件とを考え合わせて、オフ耐圧を設
定すればよい。
2の実施形態において、第1導電型の第1高濃度不純物
含有領域はN+型ドレイン領域9およびN+型埋没ドレイ
ン領域17に対応するとしたが、第1導電型の第1高濃
度不純物含有領域はN+型ドレイン領域9に対応すると
してもよい。この場合、N+型ドレイン領域9は、直接
N+型埋め込み層5に接する用に形成されることにな
る。つまり、N+型ドレイン領域9とN+型埋め込み層5
との接続は、直接的および間接的を問わず、接続されて
いればよい。
あるD−MOSFET1の斜視断面図である。
FET1の断面図である。
る。
る。
た図である。
ある。
あるD−MOSFET51の斜視断面図である。
SFET51の断面図である。
る。
抗成分を示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】第1導電型の高濃度不純物含有層、 前記第1導電型の高濃度不純物含有層上に形成される第
1導電型の低濃度不純物含有層、 を有する半導体装置であって、 前記半導体装置は、 前記第1導電型の低濃度不純物含有層の中に形成される
島型の第2導電型の不純物含有領域、 前記第1導電型の低濃度不純物含有層の中に形成される
第1導電型の第1高濃度不純物含有領域、 前記第2導電型の不純物含有領域の中に形成される第1
導電型の第2高濃度不純物含有領域、 前記第2導電型の不純物含有領域上に形成されるゲート
電極、 を有する単位半導体部を前記第1低濃度不純物含有層に
複数有し、 前記高濃度不純物含有層と前記各第1高濃度不純物含有
領域とが接続されており、 各単位半導体部が有する前記第1高濃度不純物含有領域
同志、前記第2高濃度不純物含有領域同志および前記ゲ
ート電極同志が接続されており、 前記各ゲート電極にかかる電圧によって、前記第1高濃
度不純物含有領域と前記第2高濃度不純物含有領域との
間に流れる電流を制御する、 ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】請求項1にかかる半導体装置において、 前記高濃度不純物含有層および前記第1高濃度不純物含
有領域のシート抵抗値は、前記低濃度不純物含有層のシ
ート抵抗値よりも小さい、 ことを特徴とする。 - 【請求項3】第1導電型の高濃度不純物含有層の上に第
1導電型の低濃度不純物含有層を形成し、 前記低濃度不純物含有層の所定の場所に、第1導電型の
不純物を所定の拡散方法で拡散させ、前記高濃度不純物
含有層と接するように第1導電型の接続用高濃度不純物
含有領域を形成し、 前記低濃度不純物含有層の上部であって、前記接続用高
濃度不純物含有領域に対応した場所に第1導電型の第1
高濃度不純物含有領域を形成し、 前記低濃度不純物含有層の所定の場所に、第2導電型の
不純物含有領域を形成し、 前記第2導電型の不純物含有領域に第1導電型の第2高
濃度不純物含有領域を形成する、ことを特徴とする半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29526397A JPH11135778A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29526397A JPH11135778A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005125062A Division JP2005252299A (ja) | 2005-04-22 | 2005-04-22 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11135778A true JPH11135778A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17818335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29526397A Pending JPH11135778A (ja) | 1997-10-28 | 1997-10-28 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11135778A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008108887A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
JP2008166775A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Dongbu Hitek Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2009117828A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Dongbu Hitek Co Ltd | 垂直型及び水平型ゲートを有する半導体素子及び製造方法 |
-
1997
- 1997-10-28 JP JP29526397A patent/JPH11135778A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008108887A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
JP2008166775A (ja) * | 2006-12-27 | 2008-07-17 | Dongbu Hitek Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2009117828A (ja) * | 2007-11-05 | 2009-05-28 | Dongbu Hitek Co Ltd | 垂直型及び水平型ゲートを有する半導体素子及び製造方法 |
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