JPS62113467A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JPS62113467A JPS62113467A JP60253938A JP25393885A JPS62113467A JP S62113467 A JPS62113467 A JP S62113467A JP 60253938 A JP60253938 A JP 60253938A JP 25393885 A JP25393885 A JP 25393885A JP S62113467 A JPS62113467 A JP S62113467A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/37—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells the capacitor being at least partially in a trench in the substrate
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体記憶装置に関し、特に絶縁ゲート電界効
果トランジスタを用いてなる記憶装置の構造に関する。
果トランジスタを用いてなる記憶装置の構造に関する。
−シリコン単結晶等の半導体基板表面に搭載してなる記
憶装置としては情報蓄積部が1個の絶縁ゲート電界効果
トランジスタと1個の容量部で構成されるのが最も高密
度化、大容量化に適したものと考えられている。このよ
うな中にあって1メガビ、ト級以上の大容量化を計るた
め、半導体記憶装置の占有平面積の大きい容量部を半導
体基板内に延在した溝側壁に形成する手法が特公昭58
−12739号公報に開示されている。
憶装置としては情報蓄積部が1個の絶縁ゲート電界効果
トランジスタと1個の容量部で構成されるのが最も高密
度化、大容量化に適したものと考えられている。このよ
うな中にあって1メガビ、ト級以上の大容量化を計るた
め、半導体記憶装置の占有平面積の大きい容量部を半導
体基板内に延在した溝側壁に形成する手法が特公昭58
−12739号公報に開示されている。
上述した従来の溝表面を使った情報蓄積容量部では、第
4図又は第5図に示すように、情報電荷は、溝表面に形
成した絶縁物を誘電体膜401としこの誘電体膜に接し
て容量電極402が形成されてなる絶縁体容量と溝側壁
のシリコン基板表面403に形成される空乏層容量とで
構成された容量部、即ち、第4図の誘電体膜401とシ
リコン基板との界面に蓄積される。このため高密度化し
、情報蓄積容量部が狭くなると情報蓄積部間の電気的干
渉が顕著となシ正常な情報蓄積が不可能となる、これは
情報蓄積の電位によシリコン基板表面403の空乏層が
ひろがシ、パンチ・ス火−2>(生じ易くなり、蓄えた
情報電荷が隣接した他の情報蓄積容量部に移ってしまう
ためである。更に又この空乏層はソーク電流を増加させ
るため、蓄積した電荷が消失し易くなる。更に又α粒子
の透過によるソフトエラーが多発する。
4図又は第5図に示すように、情報電荷は、溝表面に形
成した絶縁物を誘電体膜401としこの誘電体膜に接し
て容量電極402が形成されてなる絶縁体容量と溝側壁
のシリコン基板表面403に形成される空乏層容量とで
構成された容量部、即ち、第4図の誘電体膜401とシ
リコン基板との界面に蓄積される。このため高密度化し
、情報蓄積容量部が狭くなると情報蓄積部間の電気的干
渉が顕著となシ正常な情報蓄積が不可能となる、これは
情報蓄積の電位によシリコン基板表面403の空乏層が
ひろがシ、パンチ・ス火−2>(生じ易くなり、蓄えた
情報電荷が隣接した他の情報蓄積容量部に移ってしまう
ためである。更に又この空乏層はソーク電流を増加させ
るため、蓄積した電荷が消失し易くなる。更に又α粒子
の透過によるソフトエラーが多発する。
このようなことから、従来の方法には半導体記憶装置の
高密度化に対し致命的な欠点が存在する。
高密度化に対し致命的な欠点が存在する。
本発明では、1ケのMOS)ランジスタと1ケの容量部
で構成された情報蓄積部の容量部が、半導体基板内部に
沿って堀られ且つ高濃度不純物を含む、溝側壁に第1の
誘電体膜、さらにこの誘電体膜を被覆して第1の容量電
極、さらにこの容量電極上に第2の誘電体膜さらにこの
第2の誘電体膜を被覆し且つ半導体基板と電気的に接続
して第2の容量電極を形成する姿態で構成され、情報電
荷はこの第1の容量電極に蓄積されるようになる。
で構成された情報蓄積部の容量部が、半導体基板内部に
沿って堀られ且つ高濃度不純物を含む、溝側壁に第1の
誘電体膜、さらにこの誘電体膜を被覆して第1の容量電
極、さらにこの容量電極上に第2の誘電体膜さらにこの
第2の誘電体膜を被覆し且つ半導体基板と電気的に接続
して第2の容量電極を形成する姿態で構成され、情報電
荷はこの第1の容量電極に蓄積されるようになる。
本発明では、従来技術と異なシ、半導体基板側には情報
電荷は蓄積されず、第2の容量電極と同様に、第1の容
量電極の対向電極としての役割りをもつだけである。
電荷は蓄積されず、第2の容量電極と同様に、第1の容
量電極の対向電極としての役割りをもつだけである。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の縦断面図であシ、第2図は
2つの情報蓄積部の平面図であり第3図は等価回路図で
ある。更に又第6図乃至第13図は本発明の製造工程を
示した断面構造図である。
2つの情報蓄積部の平面図であり第3図は等価回路図で
ある。更に又第6図乃至第13図は本発明の製造工程を
示した断面構造図である。
比抵抗が0.001〜0.020−1のP++型シリコ
ン基板101上に比抵抗が0.1〜10Ω−α、膜厚0
.5〜5μm f) p型シリコン薄膜層102を形成
したシリコン半導体表面に膜厚が0.2〜1.0μmの
シリコン酸化膜等の絶縁膜で構成された素子分離領域1
03をチャネルストッパ領域104と共に形成する。こ
のようなシリコン薄膜層表面からp+型シリコン基板1
01に延在した深さ2〜10μmの溝を形成し、この溝
表面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の第1の誘
電体膜105を形成する。更にこの誘電体膜105を被
覆してN型の不純物を含むポリシリコン又はシリサイド
等で構成される第1の容量電極106が形成される。
ン基板101上に比抵抗が0.1〜10Ω−α、膜厚0
.5〜5μm f) p型シリコン薄膜層102を形成
したシリコン半導体表面に膜厚が0.2〜1.0μmの
シリコン酸化膜等の絶縁膜で構成された素子分離領域1
03をチャネルストッパ領域104と共に形成する。こ
のようなシリコン薄膜層表面からp+型シリコン基板1
01に延在した深さ2〜10μmの溝を形成し、この溝
表面にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の第1の誘
電体膜105を形成する。更にこの誘電体膜105を被
覆してN型の不純物を含むポリシリコン又はシリサイド
等で構成される第1の容量電極106が形成される。
更に情報出し入れ用のMOS)ランジスタは、ゲート電
極107、ゲート絶縁膜108、ソース又はドレイン領
域となるN+領域109で以って構成される。ここで情
報電荷を第1の容量電極106に蓄えるように、N 領
域109の片側は第1の容量電極106に電気的に接続
される。
極107、ゲート絶縁膜108、ソース又はドレイン領
域となるN+領域109で以って構成される。ここで情
報電荷を第1の容量電極106に蓄えるように、N 領
域109の片側は第1の容量電極106に電気的に接続
される。
更に又この第1の容量電極106表面に第2の誘電体膜
110をシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等で形成し
、この第2の誘電体膜110を被覆して第2の容量電極
111を、高濃度不純物を含むP型のポリシリコン又は
シリサイドで形成する。ここで第2の容量電極111と
P 型シリコン基板101は電気的に接続される。
110をシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等で形成し
、この第2の誘電体膜110を被覆して第2の容量電極
111を、高濃度不純物を含むP型のポリシリコン又は
シリサイドで形成する。ここで第2の容量電極111と
P 型シリコン基板101は電気的に接続される。
斯くして眉間絶縁膜112上に電極配$113が形成さ
れ本発明の情報蓄積部ができあがる。ここでゲート電極
107が半導体記憶装置のワード線、電極配線113が
ビット線となる。
れ本発明の情報蓄積部ができあがる。ここでゲート電極
107が半導体記憶装置のワード線、電極配線113が
ビット線となる。
第2図は、本発明の情報蓄積部をメモリセルアレイに適
用する時の平面図である。ここでワード線201ビ、ト
線202が縦・横に配列され、容量部は第1の誘電体膜
203、第1の容量電極204、第2の誘電体膜205
、第2の容量電極206で構成される。ここでコンタク
ト孔207+ は、ビット線202と第1図のN 領域109とを接続
するためのものである。第3図に示すように本発明にお
いては第4図および第5図に示す従来技術のような空乏
層容量は存在せず、第1の誘電体膜で作られる第1の容
量、第2の誘電体膜で作られる第2の容量とが並列にな
って存在する。
用する時の平面図である。ここでワード線201ビ、ト
線202が縦・横に配列され、容量部は第1の誘電体膜
203、第1の容量電極204、第2の誘電体膜205
、第2の容量電極206で構成される。ここでコンタク
ト孔207+ は、ビット線202と第1図のN 領域109とを接続
するためのものである。第3図に示すように本発明にお
いては第4図および第5図に示す従来技術のような空乏
層容量は存在せず、第1の誘電体膜で作られる第1の容
量、第2の誘電体膜で作られる第2の容量とが並列にな
って存在する。
このために容量の平面密度が増大すると共に空乏層がほ
とんど存在せず、従来技術の場合に生じた問題点を消失
する。
とんど存在せず、従来技術の場合に生じた問題点を消失
する。
次に第6図乃至第13図でもって本発明の製造方法につ
いて詳述する。第6図に示すように比抵抗が0.001
〜0,02Ω−αのP 型シリコン基板601表面に比
抵抗例0.1〜10Ω−α、膜厚が0.5〜5μmのP
型シリコン薄膜層602をエピタキシャル成長又はCV
D法にて堆積した後このシリコン薄膜層602を選択的
にシリコン酸化物に変換し素子分離領域603を形成す
ると共にチャネルストッパ領域604も形成する。次に
第7図に示すようにバターニングされた絶縁膜でシリコ
ン基板工、チング用のマスク材605でシリコン薄膜層
602及びシリコン基板601をリアクティブイオンエ
ツチングし容量溝606を形成し、第8図に示すように
容量溝側壁を被覆する姿態に膜厚40〜400A厚の薄
いシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成し第1の誘
電体膜607を形成する。
いて詳述する。第6図に示すように比抵抗が0.001
〜0,02Ω−αのP 型シリコン基板601表面に比
抵抗例0.1〜10Ω−α、膜厚が0.5〜5μmのP
型シリコン薄膜層602をエピタキシャル成長又はCV
D法にて堆積した後このシリコン薄膜層602を選択的
にシリコン酸化物に変換し素子分離領域603を形成す
ると共にチャネルストッパ領域604も形成する。次に
第7図に示すようにバターニングされた絶縁膜でシリコ
ン基板工、チング用のマスク材605でシリコン薄膜層
602及びシリコン基板601をリアクティブイオンエ
ツチングし容量溝606を形成し、第8図に示すように
容量溝側壁を被覆する姿態に膜厚40〜400A厚の薄
いシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成し第1の誘
電体膜607を形成する。
斯くした後、第9図に示すように全面を被覆してN型不
純物を含むポリシリコン又はシリサイド膜608を堆積
した後熱処理を行うと、N型不純+ 物が熱拡散しP壓シリコン薄膜層602部にN型領域6
09が形成される。次に、ポリシリコン又はシリサイド
膜608をリアクティプイオンエ、チングすると第10
図に示すように側壁部にのみ膜が残留し他部は除去され
第1の容量電極610が形成される。
純物を含むポリシリコン又はシリサイド膜608を堆積
した後熱処理を行うと、N型不純+ 物が熱拡散しP壓シリコン薄膜層602部にN型領域6
09が形成される。次に、ポリシリコン又はシリサイド
膜608をリアクティプイオンエ、チングすると第10
図に示すように側壁部にのみ膜が残留し他部は除去され
第1の容量電極610が形成される。
次に第11図に示すように膜厚100〜400Aの薄い
シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜611を
形成した後リアクティブイオンエツチングする。斯くす
ると前記同様に側壁部にのみ絶縁膜611が残留し他部
は除去される。かくして第12図に示すように第2の誘
電体膜612が形成され、更に高濃度不純物を含むP型
のポリシリコン又はシリサイド膜でもって第2の容量電
極613を形成する。ここでこの第2の容量電極613
とP 型シリコン基板601とは電気的に接続する。次
に第13図に示すように層間絶縁膜614を熱酸化で形
成し、マスク材605も除去する。斯くして本発明の情
報蓄積部の容量部は形成される。後はMOS)ランジス
タを公知の方法で形成すれば、第1図に示した本発明の
情報蓄積部が完成する。
シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の絶縁膜611を
形成した後リアクティブイオンエツチングする。斯くす
ると前記同様に側壁部にのみ絶縁膜611が残留し他部
は除去される。かくして第12図に示すように第2の誘
電体膜612が形成され、更に高濃度不純物を含むP型
のポリシリコン又はシリサイド膜でもって第2の容量電
極613を形成する。ここでこの第2の容量電極613
とP 型シリコン基板601とは電気的に接続する。次
に第13図に示すように層間絶縁膜614を熱酸化で形
成し、マスク材605も除去する。斯くして本発明の情
報蓄積部の容量部は形成される。後はMOS)ランジス
タを公知の方法で形成すれば、第1図に示した本発明の
情報蓄積部が完成する。
これ等の実施例でわかるように本発明に於いては、情報
電荷の蓄積は絶縁ゲート電界効果トランジスタを通して
溝容量部の上部の第1の容量電極側に行なわれる。更に
又高濃度の不純物を有する半導体基板の使用は溝側壁の
シリコン表面の反転を抑え容量値低下を防ぐ役割を果た
す。そこで、高濃度の不純物を有する半導体基板の使用
の代替として通常濃度の基板を用い、溝側壁にのみ高濃
度不純物を熱拡散等で導入する方法でも同様の効果があ
゛ることに言及しておく。
電荷の蓄積は絶縁ゲート電界効果トランジスタを通して
溝容量部の上部の第1の容量電極側に行なわれる。更に
又高濃度の不純物を有する半導体基板の使用は溝側壁の
シリコン表面の反転を抑え容量値低下を防ぐ役割を果た
す。そこで、高濃度の不純物を有する半導体基板の使用
の代替として通常濃度の基板を用い、溝側壁にのみ高濃
度不純物を熱拡散等で導入する方法でも同様の効果があ
゛ることに言及しておく。
更に又、本発明を発展させ、第3第4の誘電体膜、第3
第4の容量電極を順次形成し容量の平面密度を増大させ
ることも可能となることにも言及しておく。
第4の容量電極を順次形成し容量の平面密度を増大させ
ることも可能となることにも言及しておく。
以上説明したように本発明は、半導体基板に溝を形成し
この溝側壁に複数の誘電体膜及び複数の容量電極を形成
する。このようにすることで容量の平面密度が増大する
と共に前述したように情報蓄積部間の電気的干渉干渉が
なくなり、情報蓄積部間隔をせばめることが可能となる
。更に又情報電荷が絶縁物である誘電体膜上に形成した
容量電極に蓄わ見られるためリーク電流の減少が顕著と
なシ、情報の保持時間が長くなる。更に、本発明ではα
粒子によるソフトエラーが急激に減少するという効果も
ある。
この溝側壁に複数の誘電体膜及び複数の容量電極を形成
する。このようにすることで容量の平面密度が増大する
と共に前述したように情報蓄積部間の電気的干渉干渉が
なくなり、情報蓄積部間隔をせばめることが可能となる
。更に又情報電荷が絶縁物である誘電体膜上に形成した
容量電極に蓄わ見られるためリーク電流の減少が顕著と
なシ、情報の保持時間が長くなる。更に、本発明ではα
粒子によるソフトエラーが急激に減少するという効果も
ある。
更に又、本発f!Aにおいては、情報電荷を蓄える容量
電極の対向電極電位を半導体基板でとれるため、レイア
クトが非常に簡単になるという効果も有している。
電極の対向電極電位を半導体基板でとれるため、レイア
クトが非常に簡単になるという効果も有している。
第1図は本発明の一実施例を示す縦断面図であり、第2
図は第1図の平面図、第3図は第1図の等価回路図であ
る。又第4図は従来の情報蓄積容量部の断面図であり、
第5図は第4図の等価回路図である。第6図乃至第13
図は本発明の一実施例の製造工程を示した断面構造図で
ある。 101・・・・・・P シリコン基板、102・・・・
・・シリコン薄膜層、103・・・・・・素子分離領域
、104・・・・・・チャネルスト、パ領域、105・
・・・・・第1の誘電体膜、106・・・・・・第1の
容量電極、107・・・・・・ゲート電極、108・・
・・・・ゲート絶縁膜、109・・・・・・N 領域、
110・・・・・・第2の誘電体膜、111・・・・・
・第2の容量電極、112・・・・・・層間絶縁膜、1
13・・・・・・電極配線、201・・・・・・ワード
線、202・・・・・・ビット線、203・・・・・・
第1の誘電体膜、204・・・・・・第1の容量電極、
205・・・・・・第2の誘電体膜、206・・・・・
・第2の容量電極、401・・・・・・誘電体膜、40
2・・・・・・容量電極、403・・・・・・シリコン
基板表面、601・・・・・・P シリコン基&、60
2・・・・・・シリコン薄膜層、603・・・・・・素
子分離領域、604・・・・・・チャネルスト、パ領域
、605・・・・・・マスク材、606−・・・・・容
量溝、607・・・・・・第1の誘電体膜、608・・
・・・・ポリシリ又はシリサイド膜、609・・・・−
N+型領領域610・・・・・・第1の容量電極、61
1・・・・・・絶縁膜、612・・・・・・第2の誘電
体膜、613・・・・・・第2の容量電極、614・・
・・・・層間絶縁膜。 第 /l!r 芽 2 閃 第 3 閃 茅 4 図 多 51!I 第を回 集 7 図 ネ 3 圀 yq 凹 /lθ 第10 1!1 ギ/1 回 夛−ノ2 凹 $13 何
図は第1図の平面図、第3図は第1図の等価回路図であ
る。又第4図は従来の情報蓄積容量部の断面図であり、
第5図は第4図の等価回路図である。第6図乃至第13
図は本発明の一実施例の製造工程を示した断面構造図で
ある。 101・・・・・・P シリコン基板、102・・・・
・・シリコン薄膜層、103・・・・・・素子分離領域
、104・・・・・・チャネルスト、パ領域、105・
・・・・・第1の誘電体膜、106・・・・・・第1の
容量電極、107・・・・・・ゲート電極、108・・
・・・・ゲート絶縁膜、109・・・・・・N 領域、
110・・・・・・第2の誘電体膜、111・・・・・
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13・・・・・・電極配線、201・・・・・・ワード
線、202・・・・・・ビット線、203・・・・・・
第1の誘電体膜、204・・・・・・第1の容量電極、
205・・・・・・第2の誘電体膜、206・・・・・
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2・・・・・・容量電極、403・・・・・・シリコン
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子分離領域、604・・・・・・チャネルスト、パ領域
、605・・・・・・マスク材、606−・・・・・容
量溝、607・・・・・・第1の誘電体膜、608・・
・・・・ポリシリ又はシリサイド膜、609・・・・−
N+型領領域610・・・・・・第1の容量電極、61
1・・・・・・絶縁膜、612・・・・・・第2の誘電
体膜、613・・・・・・第2の容量電極、614・・
・・・・層間絶縁膜。 第 /l!r 芽 2 閃 第 3 閃 茅 4 図 多 51!I 第を回 集 7 図 ネ 3 圀 yq 凹 /lθ 第10 1!1 ギ/1 回 夛−ノ2 凹 $13 何
Claims (4)
- (1)情報蓄積部が1個のMOSトランジスタと1個の
容量部とで構成される半導体記憶装置に於いて、該容量
部が半導体基板内部に延在して形成した溝側壁部に第1
の誘電体膜を形成しこの第1の誘電体膜を被覆して第1
の容量電極を形成しこの第1の容量電極上に第2の誘電
体膜を形成し、当第2の誘電体膜を被覆して第2の容量
電極を形成する姿態で構成され、且つ該第1の容量電極
がMOSトランジスタのソース又はドレイン領域と電気
的に接続され、第2の容量電極が半導体基板と電気的に
接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - (2)前記半導体基板内部に延在して形成した溝側壁が
有効不純物を不純物濃度10^1^8〜10^2^1原
子/含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体記憶装置。 - (3)前記半導体基板が、不純物濃度が10^1^8〜
10^2^1原子/cm^3である半導体ウェハー上に
膜厚1〜5μm、含有不純物濃度10^1^4〜10^
1^7原子/cm^3の半導体エピタキシャル層が形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の半導体記憶装置。 - (4)前記第2の容量電極に前記半導体基板と同じ導電
型の不純物が10^1^8〜10^2^1原子/cm^
3含まれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60253938A JPH0666439B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60253938A JPH0666439B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62113467A true JPS62113467A (ja) | 1987-05-25 |
JPH0666439B2 JPH0666439B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17258093
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60253938A Expired - Lifetime JPH0666439B2 (ja) | 1985-11-12 | 1985-11-12 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0666439B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5041887A (en) * | 1989-05-15 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
US5148247A (en) * | 1988-01-21 | 1992-09-15 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having trench isolation |
US5223447A (en) * | 1989-09-04 | 1993-06-29 | Electronics And Telecommunications Research | DRAM-cell having an isolation merged trench and its method of manufacture |
-
1985
- 1985-11-12 JP JP60253938A patent/JPH0666439B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5148247A (en) * | 1988-01-21 | 1992-09-15 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having trench isolation |
US5041887A (en) * | 1989-05-15 | 1991-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor memory device |
US5223447A (en) * | 1989-09-04 | 1993-06-29 | Electronics And Telecommunications Research | DRAM-cell having an isolation merged trench and its method of manufacture |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0666439B2 (ja) | 1994-08-24 |
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