JPH0284740A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置及びその製造方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.
半導体素子の微細化に伴い、ソース・ドレインの接合を
浅くすることが重要視されている。しかし、単にソース
・ドレイン形成時のイオン注入のエネルギーを下げると
シート抵抗が高くなり、配線材料とのコンタクト抵抗も
高くなり、高速化するのは困雌となる。現在ソース・ド
レインのシート抵抗を下げ、ひいてはコンタクト抵抗を
下げるため、ソース・ドレインをシリサイド材で裏打ち
する方法が多く用いられている(K、Tsukamot
o、 T。With the miniaturization of semiconductor devices, it is becoming more important to make source/drain junctions shallower. However, simply lowering the energy of ion implantation during source/drain formation increases the sheet resistance and the contact resistance with the wiring material, making it difficult to increase the speed. Currently, in order to lower the sheet resistance of the source/drain and, in turn, the contact resistance, a method of lining the source/drain with a silicide material is often used (K, Tsukamot
o, T.
Okamoto、 M、Shimizu、 T、Mat
sukawa and H,)larada:16th
SSDM P47(1984))。Okamoto, M., Shimizu, T., Mat
sukawa and H,)larada:16th
SSDM P47 (1984)).
一般にシリサイド裏打ちソース・ドレインの場合にはシ
ート抵抗は下がるものの、接合リーク電流が増大するこ
とが知られている。その要因は幾つか考えられているが
、第1の要因としてシリサイド層を通してイオン注入す
る際、シリサイド中の金属がノックオンすることによる
もの、第2の要因としてゲートサイドウオール形成時の
酸化膜の全面エッチの際のLOGO5素子分離層の後退
によるもの、さらにその際の損傷を除去するためのウェ
ットエッチによるLOGO3素子分離の後退によるもの
、第3の要因としてシリサイド形成時の素子分離−81
界面での応力によるものなどがある0以上あげた点が接
合リークの原因となるものと考えられる。Generally, in the case of a silicide-lined source/drain, although the sheet resistance decreases, it is known that the junction leakage current increases. Several factors are thought to be responsible for this. The first factor is knock-on of the metal in the silicide when ions are implanted through the silicide layer, and the second factor is the entire surface of the oxide film when forming the gate sidewall. This is due to the regression of the LOGO5 element isolation layer during etching, and the regression of the LOGO3 element isolation layer due to wet etching to remove damage at that time.The third factor is element isolation during silicide formation-81
It is thought that the points listed above 0 are the cause of junction leakage, which may be due to stress at the interface.
本発明の目的は上記の問題点を解決するためにシリサイ
ドをソース・ドレインの裏打ちとしてシート抵抗を下げ
、かつ接合リーク電流の少ない絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ及びその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an insulated gate field effect transistor that uses silicide to line the source and drain to lower sheet resistance and reduce junction leakage current, and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置において
は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタにおいて、ソー
ス・ドレイン領域のシリサイド層をソース・ドレイン領
域となるSi基板表面よりも上部に有するものである。In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention is an insulated gate field effect transistor in which a silicide layer for the source/drain region is provided above the surface of the Si substrate serving as the source/drain region.
本発明の半導体装置の製造方法においては、基板上に素
子分離、ゲート酸化膜、ゲート、拡散層及びゲートサイ
ドウオールを有する構造を形成した後、Si及び金属又
はシリサイドを2層以上堆積する工程と、上記試料をア
ニールによりシリサイド化する工程と、酸化膜上のシリ
サイド化した層をリソグラフィー技術とエツチング法に
より除去する工程と、イオン注入後、アニールする工程
とを含むものである。The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of depositing two or more layers of Si and metal or silicide after forming a structure having element isolation, a gate oxide film, a gate, a diffusion layer, and a gate side wall on a substrate. , a step of siliciding the sample by annealing, a step of removing the silicided layer on the oxide film by a lithography technique and an etching method, and a step of annealing after ion implantation.
さらに、本発明の半導体装置は基板上に素子分離、ゲー
ト酸化膜、ゲート、拡散層、ゲートサイドウオールを有
する構造を形成する工程と、Siを酸化膜表面以外に選
択成長する工程と金属又はシリサイドを堆積する工程と
、上記試料をアニールによりシリサイド化する工程と、
イオン注入後、アニールする工程とを含む製造方法によ
って得られる。Further, the semiconductor device of the present invention includes a step of forming a structure having element isolation, a gate oxide film, a gate, a diffusion layer, and a gate sidewall on a substrate, a step of selectively growing Si on a surface other than the oxide film surface, and a step of selectively growing Si on a surface other than the oxide film surface. a step of depositing the sample, and a step of siliciding the sample by annealing,
It is obtained by a manufacturing method including a step of annealing after ion implantation.
従来、シリサイド層−シリコン界面はシリサイド化する
前の表面、すなわち、Si基板表面より下に形成されて
いたが、本発明ではシリサイド化する領域をソース・ド
レインSL表面よりも上部に持ち上げた構造としている
。Conventionally, the silicide layer-silicon interface was formed below the surface before silicide, that is, the Si substrate surface, but in the present invention, the silicide layer-silicon interface is formed in a structure in which the region to be silicided is raised above the source/drain SL surface. There is.
上記構造を形成する方法としては、従来、金属をソース
・ドレインとなる81表面上に直接堆積していたのに対
し、本発明ではSiをまず堆積し、続けて金属を堆積し
た後、シリサイド化のアニールを行っている。酸化膜上
でシリサイド化した領域は、エツチングで除去する。あ
るいは酸化膜上での反応を阻止するために、Siの選択
成長を用いて酸化膜上には、Siを堆積せず、Si表面
のみに堆積し、続けて金属を堆積し、アニールによりシ
リサイド化することによって得られる。Conventionally, the method for forming the above structure was to deposit metal directly on the surface of the source/drain 81, but in the present invention, Si is first deposited, then metal is deposited, and then silicide is formed. is undergoing annealing. The silicided region on the oxide film is removed by etching. Alternatively, in order to prevent the reaction on the oxide film, Si is not deposited on the oxide film using selective growth, but only on the Si surface, followed by metal deposition, and then silicided by annealing. obtained by doing.
以上の構造、製造方法を用いることによって、p−n接
合が実効果に浅くなり、かつSi基板ともシリサイド反
応させないので、素子分離−Si界面での応力も回避で
きる。従って、従来、シリサイド電極の重大な欠点であ
った接合リークが通常の拡散層と同程度で、かつコンタ
クト抵抗を下げることができた。By using the above structure and manufacturing method, the p-n junction becomes effectively shallow and no silicide reaction occurs with the Si substrate, so stress at the element isolation-Si interface can be avoided. Therefore, junction leakage, which has traditionally been a serious drawback of silicide electrodes, is at the same level as that of a normal diffusion layer, and contact resistance can be lowered.
以下に本発明の実施例を図によって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
第1図にMO3型トランジスタに応用した構造図を示す
。(Example 1) FIG. 1 shows a structural diagram applied to an MO3 type transistor.
第1図(a)はp形基板10上にLOCO3法で形成さ
れた素子分離層11.ポリSiゲート12.ゲート酸化
膜13、ゲートサイドウオール14及び拡散層15を形
成した構造図を示している。本実施例ではLOCO5酸
化膜厚8000人、ゲート巾0.5.a、ゲートサイド
ウオール14はCVD法とCHF、を用いたドライエツ
チングにより全面エッチした2500人のSin、膜で
ある。拡散層15はゲートサイドウオール14の形成前
のポリSiゲート12を形成した後、 Asをイオン注
入法で注入し、5 X 10”ato+ng/a(とし
、接合深さ0.14としたLDD構造とした。FIG. 1(a) shows an element isolation layer 11 formed on a p-type substrate 10 by the LOCO3 method. Poly-Si gate 12. A structural diagram in which a gate oxide film 13, a gate sidewall 14, and a diffusion layer 15 are formed is shown. In this example, the LOCO5 oxide film thickness is 8000, and the gate width is 0.5. a, the gate sidewall 14 is a 2,500-Si film etched over the entire surface by CVD and dry etching using CHF. The diffusion layer 15 is formed by forming the poly-Si gate 12 before forming the gate sidewall 14, and then implanting As by ion implantation to form an LDD structure of 5 x 10" ato+ng/a (with a junction depth of 0.14). And so.
第1図(a)の構造を試料とし、まずDCスパッタ装置
を用いてAr圧力2mTorr、 0.4KMの条件の
下で試料にSiを1000人スパッタ堆積させる。引続
き試料を大気にさらすことなく、金属を同じ条件で60
0人堆積させた。金属としては本実施例ではチタンを用
いた。その後、赤外線を用いたランプ加熱により600
℃、30秒間アニールを行い、N2中でシリサイド化し
た。アンモニア、過酸化水素、水の混液により、未反応
Tiを除去した。第1図(b)にシリサイド層16を形
成するまでの工程の構造図を示した。Using the structure shown in FIG. 1(a) as a sample, Si was first sputter-deposited by 1000 people using a DC sputtering device under conditions of an Ar pressure of 2 mTorr and 0.4 KM. The metal was heated under the same conditions for 60 minutes without subsequently exposing the sample to the atmosphere.
0 people were deposited. Titanium was used as the metal in this example. After that, 600℃ was heated using an infrared lamp.
C. for 30 seconds, and silicidation was performed in N2. Unreacted Ti was removed with a mixture of ammonia, hydrogen peroxide, and water. FIG. 1(b) shows a structural diagram of the steps up to the formation of the silicide layer 16.
次にゲートサイドウオール14を含む酸化膜上でもシリ
サイド化反応が起こるため、酸化膜上のシリサイド層1
6を除去するために、レジストマスク形成後、ドライエ
ツチング法によりシリサイド層16を選択的にエツチン
グした。レジストはOsプラズマにより除去した。ガス
は、CF4.CCQ4の混合ガスを用いた。得られた構
造を第1図(c)に示す。Next, since a silicidation reaction also occurs on the oxide film including the gate sidewall 14, the silicide layer 1 on the oxide film
In order to remove the silicide layer 16, after forming a resist mask, the silicide layer 16 was selectively etched by dry etching. The resist was removed using Os plasma. The gas is CF4. A mixed gas of CCQ4 was used. The obtained structure is shown in FIG. 1(c).
(実施例2)
本実施例では第1図(a)の構造の試料に対し、第1図
(d)のように81表面のみに5i17が選択的に10
00人成長する選択成長法を用い、酸化膜上にはSiが
成長しないようにした。その後、Tiを600人スパッ
タ法により堆積する。その後、ランプ加熱法により60
0℃、30秒間N2中でアニールを行い、これをシリサ
イド化した。アンモニア、過酸化水素、水の混液によっ
て、未反応Tiを除去した。従って、構造は前実施例と
同じ第1図(c)となり、本発明の構造が実現された。(Example 2) In this example, for the sample with the structure shown in FIG. 1(a), 5i17 was selectively added to 10 on only the 81 surface as shown in FIG. 1(d).
A selective growth method was used to prevent Si from growing on the oxide film. Thereafter, Ti is deposited by a 600-person sputtering method. After that, 60% by lamp heating method.
Annealing was performed in N2 at 0° C. for 30 seconds to form a silicide. Unreacted Ti was removed with a mixture of ammonia, hydrogen peroxide, and water. Therefore, the structure was the same as that of the previous embodiment as shown in FIG. 1(c), and the structure of the present invention was realized.
以上実施例1.実施例2で得られた試料について、80
0℃、10秒間のAr中のランプ加熱法によるアニール
を行う。これにより、TiはTi5Lzと安定な4状態
となる。その後、接合を形成するために、Asをイオン
注入法で70KeV、 5X10”ato+ms/cd
注入し、活性化のためのアニールを900℃、60分間
N2中で行った。シート抵抗は1Ω/口を得ることがで
きた。Above is Example 1. For the sample obtained in Example 2, 80
Annealing is performed using a lamp heating method in Ar at 0° C. for 10 seconds. As a result, Ti becomes in four stable states of Ti5Lz. After that, in order to form a junction, As was ion-implanted at 70KeV, 5X10"ato+ms/cd.
Annealing for activation was performed at 900° C. for 60 minutes in N2. A sheet resistance of 1Ω/mouth was obtained.
なお、第2図(a)、(b)はTi膜厚、アニール条件
等が同じで、構造は従来技術、すなわちTiを直接拡散
層にシリサイド化した試料の構造図を示す。この条件で
シート抵抗は1Ω/口であった。第2図(a)は本発明
の構造、(b)は従来技術の構造のそれぞれの接合部分
のみを示した図である。第2図(a)に示す本発明の構
造では、シリサイド層21の部分が上へせり上がってい
るため、シリサイドを通して形成した拡散層23は見か
け上浅くなり最初に形成した接合、すなわちゲートを形
成後自己整合的に形成された拡散層22がそのまま本素
子の接合深さ0.1−と保たれている。しかし、第2図
(b)の従来技術では、接合が0.257mと深くなる
のがわかる。先にも述べたが、この接合を従来技術の方
法で浅くするため1、Ti膜厚を200人、As注入エ
ネルギーを30KeVとすると、シート抵抗は30〜8
0Ω/口と高くなり、また、制御性も良くなかった。Note that FIGS. 2(a) and 2(b) show structural diagrams of samples in which the Ti film thickness, annealing conditions, etc. are the same, and the structure is the conventional technique, that is, Ti is directly silicided in the diffusion layer. Under these conditions, the sheet resistance was 1Ω/mouth. FIG. 2(a) is a diagram showing only the joint portions of the structure of the present invention and FIG. 2(b) is the structure of the prior art. In the structure of the present invention shown in FIG. 2(a), since the silicide layer 21 rises upward, the diffusion layer 23 formed through the silicide becomes shallower in appearance and forms the first junction, that is, the gate. The diffusion layer 22 formed in a self-aligned manner is maintained at a junction depth of 0.1-0.1 mm in the present device. However, in the conventional technique shown in FIG. 2(b), it can be seen that the bond is as deep as 0.257 m. As mentioned earlier, in order to make this junction shallow using the conventional method, if the Ti film thickness is 200 keV and the As implantation energy is 30 KeV, the sheet resistance will be 30 to 8
The resistance was as high as 0Ω/mouth, and the controllability was also poor.
なお、本発明では、ゲート部分もシリサイド化するサリ
サイド構造としたがゲート部分を酸化膜で覆い、ソース
・ドレイン部のみをシリサイド化することも可能であっ
た。また、ゲート電極として、ポリSiを用いたが他の
材料でも実施可能であり、本発明の効果が何ら損われる
ことがないことはいうまでもない0本発明では、Tiを
用いたが、W、 Mo、 Ta等の通常用いられている
シリサイド材に対しても利用可能であることは原理から
考えてもいうまでもない。シリサイド化をする際、実施
例では2段階のランプ加熱法を用いたが、電気炉による
アニールも可能であった。しかし、電気炉の場合、電気
炉入口での酸化の問題もあり、十分注意を要するが、本
発明の構造及び製造方法において、特に本質的な問題で
はない、事実、電気炉入口の温度を150℃〜200℃
であるものを用いてシリサイド化をした場合も、実施例
に示した抵抗値を得ることができた。また、実施例の構
造ではSi酸化膜ゲートのMO5型トランジスタを用い
たが本発明は、SL酸化膜ゲート以外、すなわち絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタにも適用できる。In the present invention, a salicide structure is adopted in which the gate portion is also silicided, but it is also possible to cover the gate portion with an oxide film and silicide only the source/drain portions. In addition, although poly-Si was used as the gate electrode, it goes without saying that other materials can be used and the effects of the present invention are not impaired in any way.Although Ti was used in the present invention, W It goes without saying that it can also be used for commonly used silicide materials such as Mo, Ta, etc., considering the principle. When performing silicidation, a two-stage lamp heating method was used in the example, but annealing using an electric furnace was also possible. However, in the case of electric furnaces, there is also the problem of oxidation at the inlet of the electric furnace, which requires careful attention.However, in the structure and manufacturing method of the present invention, this is not a particularly essential problem. ℃~200℃
The resistance values shown in the examples could also be obtained when silicidation was performed using the following. Further, although the structure of the embodiment uses an MO5 type transistor with a Si oxide film gate, the present invention can also be applied to other than the SL oxide film gate, that is, an insulated gate type field effect transistor.
本発明の製造方法により試作したMO5型トランジスタ
の接合リーク電流及びシート抵抗を表1に表 1
表1において、まず、シリサイドを用いない接合は周囲
長、面積各成分のリーク電流は5 X 10−”A/4
.I X 10−”A/7m”と低い値であるが、シー
ト抵抗は〜80Ω/口と高い。次に、従来のシリサイド
構造では、接合を深< 0.254とした場合でもリー
ク電流は2XlO−”A/*、lXl0−”A/u”と
高くなる。Table 1 shows the junction leakage current and sheet resistance of the MO5 type transistor prototyped by the manufacturing method of the present invention. 1 In Table 1, first, the leakage current for each component of perimeter and area for a junction that does not use silicide is 5 x 10- ”A/4
.. Although the value is low at I x 10-"A/7m", the sheet resistance is high at ~80Ω/mouth. Next, in the conventional silicide structure, even when the junction depth is <0.254, the leakage current is as high as 2XlO-"A/*, lXl0-"A/u".
表1には示していないが接合を0.15−とじた場合に
は、面積成分がI X 10−1″と3ケタ近く高い値
を示した。次に、本発明の構造で実施例1の方法を用い
た場合も実施例2の方法を用いた場合も共に通常のシリ
サイドのないシーク電流とほぼ同レベルの5X10−”
A/p、lXl0−”A/4”を得ることができ、かつ
シート抵抗1Ω/口、接合深さ0.1−を得ることがで
きた。なお、p−Chの場合もほぼ同等の値を得ること
ができた。Although not shown in Table 1, when the joint was closed by 0.15-1, the area component showed a high value of I x 10-1'', which is nearly 3 digits.Next, Example 1 with the structure of the present invention Both when using the method of Example 2 and when using the method of Example 2, the seek current of 5X10-" is approximately the same level as a normal seek current without silicide.
It was possible to obtain A/p, lXl0-"A/4", sheet resistance of 1 Ω/hole, and junction depth of 0.1-. In addition, almost the same value could be obtained in the case of p-Ch.
この理由は先にも述べたように、シリサイドを通して形
成した接合、すなわち、リーク電流の原因となる金属の
ノックオンが、最初に形成された拡散層(n−層)の内
側にあり、接合がこのn″″層により保たれていること
に起因する。また、LOGO3素子分離−Si界面の応
力がSi基板を反応させず、後に堆積したSlとシリサ
イド化させているのでかなり減少することも要因と考え
られる。さらに、LOCO8素子分離層へシリサイドが
まわり込むことがないことも大きな要因である。The reason for this is, as mentioned earlier, that the junction formed through silicide, that is, the metal knock-on that causes leakage current, is inside the initially formed diffusion layer (n-layer), and the junction is This is due to the fact that it is maintained by the n'''' layer. Another factor is also considered to be that the stress at the LOGO3 element isolation-Si interface does not cause the Si substrate to react, but is silicided with the later deposited Sl, so that it is considerably reduced. Another major factor is that silicide does not sneak into the LOCO8 element isolation layer.
以上のように本発明の構造及び製造方法によれば、低抵
抗、浅い接合、かつリーク電流の低い接合を形成して従
来の問題点を完全に解決することができ、今後微細化す
るMO3型トランジスタに広く利用できる効果を有する
ものである。As described above, according to the structure and manufacturing method of the present invention, it is possible to completely solve the conventional problems by forming a low resistance, shallow junction, and a low leakage current junction, and it is possible to completely solve the problems of the conventional MO3 type, which will be miniaturized in the future. This has an effect that can be widely used in transistors.
第1図(a)〜(c)は本発明の構造及び第1の実施例
の製造方法を工程順に示す概略断面図、第1図(d)は
第2の実施例の製造工程における要部を示す断面図、第
2図(a)、(b)は拡散層の接合を説明するための概
略断面図で、(a)は本発明の構造図、(b)は従来技
術による構造図である。
10・・・基板 11・・・素子分離
12・・・ゲート 13・・・ゲート酸
化膜14・・・ゲートサイドウオール 15.22・・
・拡散層16.21・・・シリサイド層 17・
・・Si23・・・シリサイドを通して形成した拡散層
(a)1(a) to 1(c) are schematic cross-sectional views showing the structure of the present invention and the manufacturing method of the first embodiment in order of steps, and FIG. 1(d) shows the main parts in the manufacturing process of the second embodiment. 2(a) and 2(b) are schematic sectional views for explaining the bonding of the diffusion layer, (a) is a structural diagram of the present invention, and (b) is a structural diagram of the conventional technology. be. 10...Substrate 11...Element isolation 12...Gate 13...Gate oxide film 14...Gate side wall 15.22...
・Diffusion layer 16.21... Silicide layer 17・
...Si23...diffusion layer (a) formed through silicide
Claims (3)
ース・ドレイン領域のシリサイド層をソース・ドレイン
領域となるSi基板表面よりも上部に有することを特徴
とする半導体装置。(1) A semiconductor device in an insulated gate field effect transistor, characterized in that a silicide layer for the source/drain region is provided above the surface of the Si substrate that will become the source/drain region.
層及びゲートサイドウォールを有する構造を形成した後
、Si及び金属又はシリサイドを2層以上堆積する工程
と、上記試料をアニールによりシリサイド化する工程と
、酸化膜上のシリサイド化した層をリソグラフィー技術
とエッチング法により除去する工程と、イオン注入後、
アニールする工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。(2) After forming a structure having element isolation, a gate oxide film, a gate, a diffusion layer, and gate sidewalls on a substrate, a step of depositing two or more layers of Si and metal or silicide, and silicide of the above sample by annealing. a step of removing the silicided layer on the oxide film by lithography technology and etching method, and after ion implantation,
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of annealing.
層、ゲートサイドウォールを有する構造を形成する工程
と、Siを酸化膜表面以外に選択成長する工程と金属又
はシリサイドを堆積する工程と、上記試料をアニールに
よりシリサイド化する工程と、イオン注入後、アニール
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。(3) A step of forming a structure having element isolation, a gate oxide film, a gate, a diffusion layer, and a gate sidewall on the substrate, a step of selectively growing Si on a surface other than the oxide film surface, and a step of depositing metal or silicide. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: siliciding the sample by annealing; and annealing after ion implantation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23772188A JPH0284740A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23772188A JPH0284740A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0284740A true JPH0284740A (en) | 1990-03-26 |
Family
ID=17019511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23772188A Pending JPH0284740A (en) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | Semiconductor device and manufacture thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0284740A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63196075A (en) * | 1987-02-10 | 1988-08-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of mis type semiconductor device |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP23772188A patent/JPH0284740A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS63196075A (en) * | 1987-02-10 | 1988-08-15 | Fujitsu Ltd | Manufacture of mis type semiconductor device |
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