JPH0370178A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0370178A JPH0370178A JP1207223A JP20722389A JPH0370178A JP H0370178 A JPH0370178 A JP H0370178A JP 1207223 A JP1207223 A JP 1207223A JP 20722389 A JP20722389 A JP 20722389A JP H0370178 A JPH0370178 A JP H0370178A
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- Japan
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- window
- transistor
- psg
- gate oxide
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
- H10W74/40—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials
- H10W74/43—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials comprising oxides, nitrides or carbides, e.g. ceramics or glasses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
- H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
- H10W74/131—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being only partially enclosed
- H10W74/147—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being only partially enclosed the encapsulations being multilayered
Landscapes
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (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〕
本発明は半導体装置に関する。特に半導体装置の保護膜
の構造に関する。
の構造に関する。
〔発明の概要1
本発明は金属−酸化物一半導体(MOS)型トランジス
タから構成される半導体集積回路において、金属配線お
よび半導体表面を覆う保護膜にリンケイ化ガラス膜の上
にプラズマを利用した化学的気相成長法により形成され
る窒化ケイ素(P−SiN)膜を重ねた2層膜を用いる
とともに、トランジスタのゲート酸化膜からは20μm
以上離以上中つ1100u以内の所にP−5iN膜の無
い領域(窓)を一部設けるようにした。
タから構成される半導体集積回路において、金属配線お
よび半導体表面を覆う保護膜にリンケイ化ガラス膜の上
にプラズマを利用した化学的気相成長法により形成され
る窒化ケイ素(P−SiN)膜を重ねた2層膜を用いる
とともに、トランジスタのゲート酸化膜からは20μm
以上離以上中つ1100u以内の所にP−5iN膜の無
い領域(窓)を一部設けるようにした。
従来の保護膜を用いた半導体装置について第5図の構造
断面図を用いて説明する。
断面図を用いて説明する。
トランジスタ11の上に層間絶縁膜12を積層し、所望
の位置にコンタクトホール13を設け、金属配線14を
引き出す、リンケイ化ガラス膜(PSG)15を堆積し
て外部引き出し部(パッド)16のPSGI[を除去す
る。さらに、p−s1Nlli17を堆積して、パッド
部16のP−3iN膜を除去してでき上る。
の位置にコンタクトホール13を設け、金属配線14を
引き出す、リンケイ化ガラス膜(PSG)15を堆積し
て外部引き出し部(パッド)16のPSGI[を除去す
る。さらに、p−s1Nlli17を堆積して、パッド
部16のP−3iN膜を除去してでき上る。
上述のように多くの半導体集積回路ではPSG膜とP−
3iN膜とから成る2層膜を用いている。主な理由とし
て次の2点がある。
3iN膜とから成る2層膜を用いている。主な理由とし
て次の2点がある。
■厚いPSG膜(0,5〜2μm)を用いて半導体表面
をアルカリ金属による汚染や傷から保護する。
をアルカリ金属による汚染や傷から保護する。
■P−3iNにより水分の侵入を防ぐ。
P−5iNは水分を通さないので半導体集積回路の保護
膜として広く用いられている。しかし、近年P−3iN
がホットエレクトロンに起因するMOSl−ランジスタ
の劣化を加速することが問題となっている。ホットエレ
クトロンによる劣化が著しくなるのはP−5iNが水分
の侵入を防ぐだけでなく、半導体集積回路中の水素が外
部へ逃げるのを防げることによって起こる。水素は半導
体集積回路を製造する様々な工程において発生し、半導
体集積回路内に取り込まれてしまう。特に、水素アニー
ルやP−5iNを合成する時のように水素化化合物を用
いた気相成長法では多くの水素が発生する。
膜として広く用いられている。しかし、近年P−3iN
がホットエレクトロンに起因するMOSl−ランジスタ
の劣化を加速することが問題となっている。ホットエレ
クトロンによる劣化が著しくなるのはP−5iNが水分
の侵入を防ぐだけでなく、半導体集積回路中の水素が外
部へ逃げるのを防げることによって起こる。水素は半導
体集積回路を製造する様々な工程において発生し、半導
体集積回路内に取り込まれてしまう。特に、水素アニー
ルやP−5iNを合成する時のように水素化化合物を用
いた気相成長法では多くの水素が発生する。
従って、P−SiNを用いてちホットエレクトロンによ
る劣化を増加させない保護膜の構造を実現するという課
題があった。
る劣化を増加させない保護膜の構造を実現するという課
題があった。
[課題を解決するための手段]
本発明では上記課題を解決するための手段として、保護
膜にPSG膜の上にP−3iN膜を重ねた2層膜を用い
、MOSl−ランジスタのゲート酸化膜から20μm以
上かつ100μm以内の離れた所にP−3iN膜の無い
領域(窓)を一部設けるようにした。
膜にPSG膜の上にP−3iN膜を重ねた2層膜を用い
、MOSl−ランジスタのゲート酸化膜から20μm以
上かつ100μm以内の離れた所にP−3iN膜の無い
領域(窓)を一部設けるようにした。
[作用]
保護膜にP−SiN膜を用いても、P−3iNの窓がト
ランジスタの近くにあるので、半導体集積回路内に取り
込まれた水素が窓を通って容易に外部へと拡散すること
ができる。そのためホットエレクトロンによる劣化は増
加することが無く、保護膜にPSG膜のみを用いた時と
同じである。
ランジスタの近くにあるので、半導体集積回路内に取り
込まれた水素が窓を通って容易に外部へと拡散すること
ができる。そのためホットエレクトロンによる劣化は増
加することが無く、保護膜にPSG膜のみを用いた時と
同じである。
さらに窓はMOSトランジスタのゲート酸化膜から20
μm以上離れている。このことは窓とトランジスタとの
間に膜厚20umのPSG膜があることと等価であり、
充分な耐湿性がある。
μm以上離れている。このことは窓とトランジスタとの
間に膜厚20umのPSG膜があることと等価であり、
充分な耐湿性がある。
[実施例1
本発明の一実施例を第1図の構造断面図を用いて説明す
る。
る。
トランジスタlの上に層間絶縁膜2を積層し、所望の位
置にコンタクトホール3を設け、金属配線4と接続する
。リンケイ化ガラス膜(PSG膜)5を堆積してから金
属配線4の外部引き出し部(パッド部)6の部分のPS
G膜と除去する。
置にコンタクトホール3を設け、金属配線4と接続する
。リンケイ化ガラス膜(PSG膜)5を堆積してから金
属配線4の外部引き出し部(パッド部)6の部分のPS
G膜と除去する。
さらに、P−5iN膜7を堆積して、パッド部6および
窓8の部分からはP−3iN膜を除去してでき上る。窓
8と最も近いゲート酸化膜9との距*i i oは20
um以上かつ100μm以内である。窓8はすべてのト
ランジスタの周辺に設ける必要は無く、ホットエレクト
ロンが発生しやすいバイアス条件下にあるトランジスタ
やチャネル注入を用いるメモリトランジスタの周辺に集
中的に設けるのが効果的である。
窓8の部分からはP−3iN膜を除去してでき上る。窓
8と最も近いゲート酸化膜9との距*i i oは20
um以上かつ100μm以内である。窓8はすべてのト
ランジスタの周辺に設ける必要は無く、ホットエレクト
ロンが発生しやすいバイアス条件下にあるトランジスタ
やチャネル注入を用いるメモリトランジスタの周辺に集
中的に設けるのが効果的である。
次に本発明を実現するための製造方法を第2図(a)〜
(g)に基づいて工程順に説明する。
(g)に基づいて工程順に説明する。
P型半導体基板21の表面を酸化し、素子分離のための
フィールド酸化膜22およびゲート酸化膜23を形成す
る。一般にLOGOSと呼ばれる製造工程である(第2
図(a))。ポリシリコンを全面に積層してからリン等
の不純物を拡散して所望の伝導度にする。フォトリング
ラフィによりポリシリコンをエツチングし、ゲート電極
24をマスクとして、リンやヒ素等の不純物を一般には
イオン注入により半導体基板21の表面に拡散し、ソー
ス領域25およびドレイン領域26を形成する(第2図
(c))、全面にPSG等のCVD膜を堆積し、層間絶
縁膜27とする。フォトリソグラフィにより眉間絶縁膜
27およびゲート酸化膜23の一部の領域をエツチング
除去しコンタクトホール28を形成する(第2図(d)
)、全面にアルミ等の金属を蒸着あるいはスパッタリン
グにより堆積してからフォトリングラフィにより所望の
パターンを形成し、金属配線29とする(第2図(e)
)、第1層の保護11M30となるPSG等を堆積し、
金属配線29と外部の配線と接続をとるための開孔部3
1をエツチングにより形成する(第2図(f))、最後
に第2層の保護膜32となるP−SiNをプラズマCV
D法を用いて堆積する。P−SiN膜には第1層の保護
膜30と同様な開孔部31および水素を外部へ拡散させ
るための窓33をトランジスタのゲート領域34から2
0μm以上離れた、かつ100μm以内の所にエツチン
グにより形成して第2図(g)のようになる。
フィールド酸化膜22およびゲート酸化膜23を形成す
る。一般にLOGOSと呼ばれる製造工程である(第2
図(a))。ポリシリコンを全面に積層してからリン等
の不純物を拡散して所望の伝導度にする。フォトリング
ラフィによりポリシリコンをエツチングし、ゲート電極
24をマスクとして、リンやヒ素等の不純物を一般には
イオン注入により半導体基板21の表面に拡散し、ソー
ス領域25およびドレイン領域26を形成する(第2図
(c))、全面にPSG等のCVD膜を堆積し、層間絶
縁膜27とする。フォトリソグラフィにより眉間絶縁膜
27およびゲート酸化膜23の一部の領域をエツチング
除去しコンタクトホール28を形成する(第2図(d)
)、全面にアルミ等の金属を蒸着あるいはスパッタリン
グにより堆積してからフォトリングラフィにより所望の
パターンを形成し、金属配線29とする(第2図(e)
)、第1層の保護11M30となるPSG等を堆積し、
金属配線29と外部の配線と接続をとるための開孔部3
1をエツチングにより形成する(第2図(f))、最後
に第2層の保護膜32となるP−SiNをプラズマCV
D法を用いて堆積する。P−SiN膜には第1層の保護
膜30と同様な開孔部31および水素を外部へ拡散させ
るための窓33をトランジスタのゲート領域34から2
0μm以上離れた、かつ100μm以内の所にエツチン
グにより形成して第2図(g)のようになる。
本発明によれば半導体集積回路中に取り込まれた水素を
効果的に外部へと拡散することができ、ホットエレクト
ロンによる劣化を抑えることができる。窓による水素の
外部拡散の効果を第3図に示す、第3図はMOSトラン
ジスタに一定量のゲート電流をチャネル注入によって流
したときのしきい値の変化量△vth (ゲート電流注
入後のしきい値−ゲート電流注入前のしきい値)をP−
Sin膜の窓とゲート酸化膜との距離dの関数として描
いである。破線Aは保護膜に窓を有するP−3iN膜を
PSG膜との2層膜を用いたMOSトランジスタの場合
で、窓までの距離dが100μm以上離れていると水素
が充分に外部へ拡散されず、ホットエレクトロンによる
しきい値の変動が大きくなる。実線BはPSGI層膜の
場合のしきい値の変動量であり、参照のために描いであ
る。これよりP−3iN膜の窓がゲート酸化膜から約1
00μm以内にあれば水素を速やかに外部へと拡散させ
る効果のあることが分る。
効果的に外部へと拡散することができ、ホットエレクト
ロンによる劣化を抑えることができる。窓による水素の
外部拡散の効果を第3図に示す、第3図はMOSトラン
ジスタに一定量のゲート電流をチャネル注入によって流
したときのしきい値の変化量△vth (ゲート電流注
入後のしきい値−ゲート電流注入前のしきい値)をP−
Sin膜の窓とゲート酸化膜との距離dの関数として描
いである。破線Aは保護膜に窓を有するP−3iN膜を
PSG膜との2層膜を用いたMOSトランジスタの場合
で、窓までの距離dが100μm以上離れていると水素
が充分に外部へ拡散されず、ホットエレクトロンによる
しきい値の変動が大きくなる。実線BはPSGI層膜の
場合のしきい値の変動量であり、参照のために描いであ
る。これよりP−3iN膜の窓がゲート酸化膜から約1
00μm以内にあれば水素を速やかに外部へと拡散させ
る効果のあることが分る。
次に本発明の水分に対する効果について説明する。第4
図は窓までの距離が異なるMOSトランジスタを高温高
圧の水蒸気雰囲気中に放置した後一定量のホットエレク
トロンをゲートへ注入した時のしきい値の変化量Δvt
hを放置時間tの関数として描いである。窓までの距離
がOumのトランジスタ(破線C)および10μmのト
ランジスタ(破線D)では高温高圧の水蒸気に40時間
程度さらされるとホットエレクトロンによる劣化が大き
くなる。これは窓を通って水分がトランジスタ内部に侵
入するために起こる。一方、窓までの距離が20μm以
上100μm以内のトランジスタ(実線E)では水分に
よる劣化の増大は無く、充分な耐湿性のあることが分る
。
図は窓までの距離が異なるMOSトランジスタを高温高
圧の水蒸気雰囲気中に放置した後一定量のホットエレク
トロンをゲートへ注入した時のしきい値の変化量Δvt
hを放置時間tの関数として描いである。窓までの距離
がOumのトランジスタ(破線C)および10μmのト
ランジスタ(破線D)では高温高圧の水蒸気に40時間
程度さらされるとホットエレクトロンによる劣化が大き
くなる。これは窓を通って水分がトランジスタ内部に侵
入するために起こる。一方、窓までの距離が20μm以
上100μm以内のトランジスタ(実線E)では水分に
よる劣化の増大は無く、充分な耐湿性のあることが分る
。
[発明の効果]
以上述べたように、本発明ではP−3iN膜の窓とゲー
ト酸化膜との間の距離を20LLm以上でかつ1100
u以内としたことで、水素をトランジスタの外部へと速
やかに拡散させる効果を有し、しかも充分な耐湿性を具
えている。
ト酸化膜との間の距離を20LLm以上でかつ1100
u以内としたことで、水素をトランジスタの外部へと速
やかに拡散させる効果を有し、しかも充分な耐湿性を具
えている。
第1図は本発明の実施例による半導体装置の構造断面図
、第2図(a)〜(g)は本発明の半導体装置の製造工
程順断面図、第3図はホットエレクトロンによるしきい
値の変化量の窓までの距離への依存性を表わす特性図、
第4図はホットエレクトロンによるしきい値の変化量の
高温高圧水蒸気雰囲気中での放置時間への依存性を表わ
す特性図、第5図は従来の半導体装置の構造断面図であ
る。 l 、 2゜ 3. 4. 5. 6. 7゜ 8 ・ 9 ・ l 0 ・ 2 l ・ 22 ・ 23 ・ 24 ・ 25 ・ 26 ・ 27 ・ 11 ・ 12 ・ 13 ・ 14 ・ 15 ・ 16 ・ 17 ・ ・トランジスタ ・層間絶縁膜 ・コンタクトホール ・金属配線 ・PSG膜 ・パッド部 ・P−SiN膜 ・窓 ・ゲート酸化膜 ・窓とゲート酸化膜との距離 ・P型半導体基板 ・フィールド酸化膜 ・ゲート酸化膜 ・ゲート電極 ・ソース ・ドレイン ・層間絶縁膜 28 ・ コンタクトホール 29 ・ ・金属配線 30 ・ ・ PSG ・開孔部 32 ・ −5iN 33 ・ ・窓 34 ・ ・ゲート領域 以 上
、第2図(a)〜(g)は本発明の半導体装置の製造工
程順断面図、第3図はホットエレクトロンによるしきい
値の変化量の窓までの距離への依存性を表わす特性図、
第4図はホットエレクトロンによるしきい値の変化量の
高温高圧水蒸気雰囲気中での放置時間への依存性を表わ
す特性図、第5図は従来の半導体装置の構造断面図であ
る。 l 、 2゜ 3. 4. 5. 6. 7゜ 8 ・ 9 ・ l 0 ・ 2 l ・ 22 ・ 23 ・ 24 ・ 25 ・ 26 ・ 27 ・ 11 ・ 12 ・ 13 ・ 14 ・ 15 ・ 16 ・ 17 ・ ・トランジスタ ・層間絶縁膜 ・コンタクトホール ・金属配線 ・PSG膜 ・パッド部 ・P−SiN膜 ・窓 ・ゲート酸化膜 ・窓とゲート酸化膜との距離 ・P型半導体基板 ・フィールド酸化膜 ・ゲート酸化膜 ・ゲート電極 ・ソース ・ドレイン ・層間絶縁膜 28 ・ コンタクトホール 29 ・ ・金属配線 30 ・ ・ PSG ・開孔部 32 ・ −5iN 33 ・ ・窓 34 ・ ・ゲート領域 以 上
Claims (3)
- (1)MOSトランジスタの金属配線および半導体表面
を覆う保護膜がケイ化ガラス膜の上にプラズマCVD法
を利用して作られる窒化ケイ素膜を重ねた2層膜であっ
て、前記MOSトランジスタのゲート酸化膜から離れた
前記窒化ケイ素膜に窓を設けたことを特徴とする半導体
装置。 - (2)前記窓は前記ゲート酸化膜から20μm以上離れ
ていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - (3)前記窓は前記ゲート酸化膜から100μm以内に
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207223A JPH0370178A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 半導体装置 |
| US07/559,842 US5070386A (en) | 1989-08-09 | 1990-07-30 | Passivation layer structure with through-holes for semiconductor device |
| EP19900308672 EP0412772A3 (en) | 1989-08-09 | 1990-08-07 | Semi-conductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207223A JPH0370178A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0370178A true JPH0370178A (ja) | 1991-03-26 |
Family
ID=16536283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1207223A Pending JPH0370178A (ja) | 1989-08-09 | 1989-08-09 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5070386A (ja) |
| EP (1) | EP0412772A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0370178A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5468990A (en) * | 1993-07-22 | 1995-11-21 | National Semiconductor Corp. | Structures for preventing reverse engineering of integrated circuits |
| JP3653107B2 (ja) * | 1994-03-14 | 2005-05-25 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5475251A (en) * | 1994-05-31 | 1995-12-12 | National Semiconductor Corporation | Secure non-volatile memory cell |
| JP5674380B2 (ja) * | 2010-08-11 | 2015-02-25 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| CN103578919A (zh) * | 2012-07-26 | 2014-02-12 | 无锡华润上华科技有限公司 | 一种mos器件的钝化层形成方法以及一种mos器件 |
| US20150069585A1 (en) * | 2013-09-12 | 2015-03-12 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Semiconductor device with an angled passivation layer |
| US10741644B2 (en) | 2016-11-22 | 2020-08-11 | Delta Electronics, Inc. | Semiconductor devices with via structure and package structures comprising the same |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5731144A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Fujitsu Ltd | Mamufacture of semiconductor device |
| JPS57208162A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor integrated circuit |
| JPS59100559A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JPS59110122A (ja) * | 1982-12-15 | 1984-06-26 | Nec Corp | 窒化膜を有する半導体集積回路装置 |
| JPS59219933A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-11 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| US4870470A (en) * | 1987-10-16 | 1989-09-26 | International Business Machines Corporation | Non-volatile memory cell having Si rich silicon nitride charge trapping layer |
-
1989
- 1989-08-09 JP JP1207223A patent/JPH0370178A/ja active Pending
-
1990
- 1990-07-30 US US07/559,842 patent/US5070386A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-07 EP EP19900308672 patent/EP0412772A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0412772A2 (en) | 1991-02-13 |
| EP0412772A3 (en) | 1991-10-09 |
| US5070386A (en) | 1991-12-03 |
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