JPS63278347A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS63278347A JPS63278347A JP62114007A JP11400787A JPS63278347A JP S63278347 A JPS63278347 A JP S63278347A JP 62114007 A JP62114007 A JP 62114007A JP 11400787 A JP11400787 A JP 11400787A JP S63278347 A JPS63278347 A JP S63278347A
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- JP
- Japan
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- layer
- epitaxial layer
- type
- buried
- forming
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- Bipolar Transistors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
この発明は、埋込み層を有する半導体装置およびその製
造方法に関する。
造方法に関する。
(従来の技術)
従来、この種の半導体装置、例えばコレクタ埋込み電極
を有する縦型NPN トランジスタは、第3図(a)〜
(e)に示すような製造工程で形成している。まず、(
a)図に示す如く基板濃度が1014〜1017 c
mう程度のP型シリコン基板11の主表面上に、絶縁膜
、例えば熱酸化膜12を形成する。続いて、上記熱酸化
膜12をパターニングして埋込み拡散層の形成予定領域
を除去すると(b)図に示すようになる。次に、上記バ
ターニングした熱酸化膜12をマスクとしてアンチモン
sbあるいはヒ素Asをイオン注入あるいは熱拡散して
高濃度(1018〜1020cm−2)なN十型拡散層
(埋込み拡散層)13を形成する((C)図)。そして
、上記イオン注入のマスクとして用いた熱酸化膜12を
全て除去した後((d)図)、シリコン基板11の主表
面上の全面にP型あるいはN型のエピタキシャル層14
を成長形成する。
を有する縦型NPN トランジスタは、第3図(a)〜
(e)に示すような製造工程で形成している。まず、(
a)図に示す如く基板濃度が1014〜1017 c
mう程度のP型シリコン基板11の主表面上に、絶縁膜
、例えば熱酸化膜12を形成する。続いて、上記熱酸化
膜12をパターニングして埋込み拡散層の形成予定領域
を除去すると(b)図に示すようになる。次に、上記バ
ターニングした熱酸化膜12をマスクとしてアンチモン
sbあるいはヒ素Asをイオン注入あるいは熱拡散して
高濃度(1018〜1020cm−2)なN十型拡散層
(埋込み拡散層)13を形成する((C)図)。そして
、上記イオン注入のマスクとして用いた熱酸化膜12を
全て除去した後((d)図)、シリコン基板11の主表
面上の全面にP型あるいはN型のエピタキシャル層14
を成長形成する。
この際、上記エピタキシャル層14には上記拡散層■3
から上方に不純物が染み出し、(e)図に示すような埋
込み拡散層13が形成される。その後、図示しないが上
記埋込み拡散層13上のエピタキシャル層14(コレク
タ領域)中にP型のベース領域、およびこのベース領域
内にN十型のエミッタ領域をそれぞれ形成し、縦型NP
N )ランジスタを完成する。
から上方に不純物が染み出し、(e)図に示すような埋
込み拡散層13が形成される。その後、図示しないが上
記埋込み拡散層13上のエピタキシャル層14(コレク
タ領域)中にP型のベース領域、およびこのベース領域
内にN十型のエミッタ領域をそれぞれ形成し、縦型NP
N )ランジスタを完成する。
ところで、従来の製造方法では、埋込み拡散層13の形
成には上述したようにイオン庫人法や熱拡散法を用いて
いる。これらの方法により低抵抗のコレクタ電極を得る
ためには、不純物濃度をできるだけ高く、且つ拡散層1
3の接合深さΔLをできるだけ深くする必要がある。し
かし、低抵抗を得るために深い拡散層13を形成するこ
とは表面積を増加させることになり、この拡散層13上
に形成した半導体素子の高速動作を阻害する接合容量の
増大を招く。一般に用いられている埋込み拡散層13の
接合深さΔLは数μmに達し、このように深い拡散層1
3を形成しても得られる抵抗値は20Ω程度と高いもの
である。
成には上述したようにイオン庫人法や熱拡散法を用いて
いる。これらの方法により低抵抗のコレクタ電極を得る
ためには、不純物濃度をできるだけ高く、且つ拡散層1
3の接合深さΔLをできるだけ深くする必要がある。し
かし、低抵抗を得るために深い拡散層13を形成するこ
とは表面積を増加させることになり、この拡散層13上
に形成した半導体素子の高速動作を阻害する接合容量の
増大を招く。一般に用いられている埋込み拡散層13の
接合深さΔLは数μmに達し、このように深い拡散層1
3を形成しても得られる抵抗値は20Ω程度と高いもの
である。
(発明が解決しようとする問題点)
上述したように、埋込み層として拡散層を用いた従来の
半導体装置およびその製造方法では、低抵抗で且つ接合
容量の小さい埋込み層を形成することが困難であった。
半導体装置およびその製造方法では、低抵抗で且つ接合
容量の小さい埋込み層を形成することが困難であった。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、低抵抗で且つ接合容量の小さ
い埋込み層を有する半導体装置およびその製造方法を提
供することである。
その目的とするところは、低抵抗で且つ接合容量の小さ
い埋込み層を有する半導体装置およびその製造方法を提
供することである。
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段と作用)すなわち、この
発明においては、上記の目的を達成するために、埋込み
層として単結晶シリコン上にエピタキシャル成長させる
ことが可能なメタルシリサイドを用い、このメタルシリ
サイド上に不純物濃度が高い第1のエピタキシャル層を
形成した後、この第1エピタキシャル層上に不純物濃度
が低い第2のエピタキシャル層を形成するようにしてい
る。
発明においては、上記の目的を達成するために、埋込み
層として単結晶シリコン上にエピタキシャル成長させる
ことが可能なメタルシリサイドを用い、このメタルシリ
サイド上に不純物濃度が高い第1のエピタキシャル層を
形成した後、この第1エピタキシャル層上に不純物濃度
が低い第2のエピタキシャル層を形成するようにしてい
る。
このような構成によれば、埋込み層としてメタルシリサ
イドを用いているので、拡散層で形成するよりも低抵抗
であり、このメタルシリサイドは薄くできるので接合容
量も小さくできる。
イドを用いているので、拡散層で形成するよりも低抵抗
であり、このメタルシリサイドは薄くできるので接合容
量も小さくできる。
(実施例)
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図(a)〜(m)は、この発明を埋込みコレ
クタ電極を有する縦型NPN )ランジスタの製造方法
に適応したものである。まず、(a)図に示すように基
板濃度が1014〜1017cm4程度のP型(面方位
100)シリコン基板15の主表面上に、金属およびシ
リサイドのいずれとも反応しない膜、例えば熱酸化膜1
Bを8000人程度0厚さに形成する。次に、上記熱酸
化膜16をパターニングして埋込み層の形成予定領域を
除去した後、全面にニッケル層17を2500人程度0
厚さに堆積形成すると(b)図に示すようになる。続い
て、イオン注入法によりシリコンイオン(SL”)を飛
程がニッケル層17とシリコン基板15との界面付近と
なる加速電圧でドーズ1lX1015程度となるように
注入し、ニッケル層17とシリコン基板15との界面に
存在する自然酸化膜等による汚染を分解するとともに、
(C)図に示すようなニッケルとシリコンの混合層18
を形成する。次に、700℃程度の温度で熱処理を施し
、上記熱酸化膜teのパターニングによって露出された
シリコン基板15上に形成されたニッケル層17aのシ
リサイド化を行なってニッケルシリサイド層19を形成
する((d)図)。次に、熱酸化膜18上に残存されて
いる未反応のニッケル層17b、 17cを硝酸等を用
いて剥離し、熱酸化膜16をフッ酸等により除去する。
する。第1図(a)〜(m)は、この発明を埋込みコレ
クタ電極を有する縦型NPN )ランジスタの製造方法
に適応したものである。まず、(a)図に示すように基
板濃度が1014〜1017cm4程度のP型(面方位
100)シリコン基板15の主表面上に、金属およびシ
リサイドのいずれとも反応しない膜、例えば熱酸化膜1
Bを8000人程度0厚さに形成する。次に、上記熱酸
化膜16をパターニングして埋込み層の形成予定領域を
除去した後、全面にニッケル層17を2500人程度0
厚さに堆積形成すると(b)図に示すようになる。続い
て、イオン注入法によりシリコンイオン(SL”)を飛
程がニッケル層17とシリコン基板15との界面付近と
なる加速電圧でドーズ1lX1015程度となるように
注入し、ニッケル層17とシリコン基板15との界面に
存在する自然酸化膜等による汚染を分解するとともに、
(C)図に示すようなニッケルとシリコンの混合層18
を形成する。次に、700℃程度の温度で熱処理を施し
、上記熱酸化膜teのパターニングによって露出された
シリコン基板15上に形成されたニッケル層17aのシ
リサイド化を行なってニッケルシリサイド層19を形成
する((d)図)。次に、熱酸化膜18上に残存されて
いる未反応のニッケル層17b、 17cを硝酸等を用
いて剥離し、熱酸化膜16をフッ酸等により除去する。
その後、シリコン基板15上の全面に第1のN型エピタ
キシャル層20を例えば1000人の厚さに形成すると
(e)図に示すようになる。次に、上記第1のエピタキ
シャル層20上の全面にフォトレジスト層を形成した後
、パターニングを行なって(f)図に示すように上記ニ
ッケルシリサイド層19上を除く部分をマスクするよう
にフォトレジスト層21a、 21bを残存させる。そ
して、上記残存されたフォトレジスト層21a、 21
bをマスクとしてヒ素を加速電圧30〜50 K e
V 、 ドーズff11〜5X1015cm−2の
条件でイオン注入する。続いて、上記イオン注入のマス
クとして用いたフォトレジスト層21a、 21bを除
去した後、熱処理を施して上記イオン注入によって乱さ
れたエピタキシャル層20の結晶性の回復を図るととも
に、導入されたヒ素の電気的活性化を促してN小型の不
純物領域22を形成する((g)図)。上記N小型の不
純物領域22によりニッケルシリサイド層19とエピタ
キシャル層20との低抵抗性接触が得られる。次に、(
h)図に示すように上記エピタキシャル層20上に第2
のN型エピタキシャル層23を所望の厚さだけ堆積形成
する。続いて、(i)図に示す如く上記エピタキシャル
層23のニッケルシリサイド層19の周辺部上にP+型
のアイソレーション領域24a、24bを形成した後、
例えばLOCO3法により選択酸化を行なって素子分離
用のフィールド酸化膜25を形成する。その後、エピタ
キシャル層23にヒ素またはアンチモンのイオン注入を
行なって上記ニッケルシリサイド層19に接するN小型
の不純物領域26を形成するとともに、ボロンのイオン
注入を行なってベース領域となるP型不純物領域27を
形成する((j)図)。次に、上記P÷型不純物領域2
7上の薄い酸化膜に開孔を形成し、この開孔上にN型を
形成する不純物、例えばリンを含んだポリシリコン層2
8を形成する。続いて、ベース電極を導出するためのコ
ンタクト用の高濃度P+型不純物領域を形成するために
、この不純物の形成予定領域を除いたマスク(フォトレ
ジストパターン)29を形成し、このフォトレジストパ
ターン29をマスクとして不純物のイオン注入を行なっ
た後、熱処理を行なってP+型のコンタクト用不純物領
域30を形成する。上記熱処理の際、ポリシリコン層2
7からP型不純物領域27内に不純物(リン)が染み出
してエミッタ領域31が形成される。そして、上記フォ
トレジストパターン29を除去した後、全面に層間絶縁
膜32を形成し、この層間絶縁膜32のN生型不純物領
域2c上、P+型不純物領域30上、およびポリシリコ
ン層28上にそれぞれコンタクトホールを形成し、例え
ばアルミニウム層からなる電極配線パターン33a〜3
3cを形成する。なお、33aはコレクタ電極、33b
はベース電極、33Cはエミッタ電極である。
キシャル層20を例えば1000人の厚さに形成すると
(e)図に示すようになる。次に、上記第1のエピタキ
シャル層20上の全面にフォトレジスト層を形成した後
、パターニングを行なって(f)図に示すように上記ニ
ッケルシリサイド層19上を除く部分をマスクするよう
にフォトレジスト層21a、 21bを残存させる。そ
して、上記残存されたフォトレジスト層21a、 21
bをマスクとしてヒ素を加速電圧30〜50 K e
V 、 ドーズff11〜5X1015cm−2の
条件でイオン注入する。続いて、上記イオン注入のマス
クとして用いたフォトレジスト層21a、 21bを除
去した後、熱処理を施して上記イオン注入によって乱さ
れたエピタキシャル層20の結晶性の回復を図るととも
に、導入されたヒ素の電気的活性化を促してN小型の不
純物領域22を形成する((g)図)。上記N小型の不
純物領域22によりニッケルシリサイド層19とエピタ
キシャル層20との低抵抗性接触が得られる。次に、(
h)図に示すように上記エピタキシャル層20上に第2
のN型エピタキシャル層23を所望の厚さだけ堆積形成
する。続いて、(i)図に示す如く上記エピタキシャル
層23のニッケルシリサイド層19の周辺部上にP+型
のアイソレーション領域24a、24bを形成した後、
例えばLOCO3法により選択酸化を行なって素子分離
用のフィールド酸化膜25を形成する。その後、エピタ
キシャル層23にヒ素またはアンチモンのイオン注入を
行なって上記ニッケルシリサイド層19に接するN小型
の不純物領域26を形成するとともに、ボロンのイオン
注入を行なってベース領域となるP型不純物領域27を
形成する((j)図)。次に、上記P÷型不純物領域2
7上の薄い酸化膜に開孔を形成し、この開孔上にN型を
形成する不純物、例えばリンを含んだポリシリコン層2
8を形成する。続いて、ベース電極を導出するためのコ
ンタクト用の高濃度P+型不純物領域を形成するために
、この不純物の形成予定領域を除いたマスク(フォトレ
ジストパターン)29を形成し、このフォトレジストパ
ターン29をマスクとして不純物のイオン注入を行なっ
た後、熱処理を行なってP+型のコンタクト用不純物領
域30を形成する。上記熱処理の際、ポリシリコン層2
7からP型不純物領域27内に不純物(リン)が染み出
してエミッタ領域31が形成される。そして、上記フォ
トレジストパターン29を除去した後、全面に層間絶縁
膜32を形成し、この層間絶縁膜32のN生型不純物領
域2c上、P+型不純物領域30上、およびポリシリコ
ン層28上にそれぞれコンタクトホールを形成し、例え
ばアルミニウム層からなる電極配線パターン33a〜3
3cを形成する。なお、33aはコレクタ電極、33b
はベース電極、33Cはエミッタ電極である。
このような構成によれば、埋込みコレクタ電極としてニ
ッケルシリサイド層を用いているので、拡散層で形成し
た場合よりも低抵抗であり、このニッケルシリサイドは
薄くできるので接合容量も小さくできる。従って、NP
Nトランジスタの動作速度を高速化できる。
ッケルシリサイド層を用いているので、拡散層で形成し
た場合よりも低抵抗であり、このニッケルシリサイドは
薄くできるので接合容量も小さくできる。従って、NP
Nトランジスタの動作速度を高速化できる。
従来用いられていたアンチモンを拡散して形成した埋込
み電極と、上記ニッケルシリサイド層を用いた埋込み電
極の抵抗値および接合容量を比較すると下表−1に示す
ようになる。但し、埋込み電極は10μm×20μmの
面積としている。
み電極と、上記ニッケルシリサイド層を用いた埋込み電
極の抵抗値および接合容量を比較すると下表−1に示す
ようになる。但し、埋込み電極は10μm×20μmの
面積としている。
表−1
なお、上記実施例では面方位(100)のシリコン基板
15上にニッケルを堆積させてエピタキシャルニッケル
シリサイド層19を形成したが、半導体との化合物を生
成するための金属はニッケルに限られるものではなく、
例えば面方位(111)のシリコン基板であればコバル
トやパラジウム等を用いることにより上記実施例と同様
な構造および特性の埋込み層が形成できる。
15上にニッケルを堆積させてエピタキシャルニッケル
シリサイド層19を形成したが、半導体との化合物を生
成するための金属はニッケルに限られるものではなく、
例えば面方位(111)のシリコン基板であればコバル
トやパラジウム等を用いることにより上記実施例と同様
な構造および特性の埋込み層が形成できる。
第2図(a)〜(e)はこの発明の他の実施例を示すも
ので、0MO3構造の半導体装置におけるウェル領域の
下に埋込み層を形成したものである。第2図では前記第
1図(h)以降の製造工程を示しており、前記第1図と
同一部分には同じ符号を付している。但し、第2図では
前記第1図(h)の場合とはエピタキシャル層20.2
3の導電型が異なっている。すなわち、ニッケルシリサ
イド層19上に第1のP型エピタキシャル層20を形成
してこのニッケルシリサイド層19上に不純物領域22
を形成した後、全面に第2のP型エピタキシャル層23
を形成する。そして、選択的な不純物のイオン注入を行
なってN型のウェル領域34を形成した状態が(a)図
である。次に、(b)図に示すように例えばLOCOS
法によって基板表面の選択酸化を行ない、素子分離用の
フィールド酸化膜35を形成する。次に、上記フィール
ド酸化膜35で分離された素子領域上にゲート絶縁膜と
なる熱酸化膜3Bを形成する((C)図)。その後、全
面にポリシリコン層を堆積形成してバターニングを行な
い、ゲート電極37. 、372を形成し、これらのゲ
ート電極37□、372をマスクとしてP型およびN型
を形成する不純物のイオン注入をそれぞれ行ない、Nチ
ャネル型MO5)ランジスタQlのソース、ドレイン領
域38a、38bsおよびPチャネル型MOS)ランジ
スタQ2のソース、ドレイン領域39a、 39bをそ
れぞれ形成する((d)図)。
ので、0MO3構造の半導体装置におけるウェル領域の
下に埋込み層を形成したものである。第2図では前記第
1図(h)以降の製造工程を示しており、前記第1図と
同一部分には同じ符号を付している。但し、第2図では
前記第1図(h)の場合とはエピタキシャル層20.2
3の導電型が異なっている。すなわち、ニッケルシリサ
イド層19上に第1のP型エピタキシャル層20を形成
してこのニッケルシリサイド層19上に不純物領域22
を形成した後、全面に第2のP型エピタキシャル層23
を形成する。そして、選択的な不純物のイオン注入を行
なってN型のウェル領域34を形成した状態が(a)図
である。次に、(b)図に示すように例えばLOCOS
法によって基板表面の選択酸化を行ない、素子分離用の
フィールド酸化膜35を形成する。次に、上記フィール
ド酸化膜35で分離された素子領域上にゲート絶縁膜と
なる熱酸化膜3Bを形成する((C)図)。その後、全
面にポリシリコン層を堆積形成してバターニングを行な
い、ゲート電極37. 、372を形成し、これらのゲ
ート電極37□、372をマスクとしてP型およびN型
を形成する不純物のイオン注入をそれぞれ行ない、Nチ
ャネル型MO5)ランジスタQlのソース、ドレイン領
域38a、38bsおよびPチャネル型MOS)ランジ
スタQ2のソース、ドレイン領域39a、 39bをそ
れぞれ形成する((d)図)。
そして、全面に層間絶縁膜40を形成し、上記各MOS
トランジスタQl、Q2のソース、ドレイン領域38a
、 Hb、 39a、 39b上、およびゲート電極3
71 、372上”の層間絶縁膜40にコンタクトホー
ルを形成した後、この層m】絶縁膜40上にアルミニウ
ム層からなる配線パターン41a〜41fを形成してC
MOS型の半導体装置を完成する。
トランジスタQl、Q2のソース、ドレイン領域38a
、 Hb、 39a、 39b上、およびゲート電極3
71 、372上”の層間絶縁膜40にコンタクトホー
ルを形成した後、この層m】絶縁膜40上にアルミニウ
ム層からなる配線パターン41a〜41fを形成してC
MOS型の半導体装置を完成する。
このような構成によれば、シリコン基板15. ウェ
ル領域34およびソース、ドレイン領域39a。
ル領域34およびソース、ドレイン領域39a。
39bによって形成される寄生バイポーラトランジスタ
のベース抵抗を下げることができるので、このバイポー
ラトランジスタの電流増幅率hFεを低下させることが
でき、CMO8型半導体装置において問題となるラッチ
アップの発生を抑制できる。
のベース抵抗を下げることができるので、このバイポー
ラトランジスタの電流増幅率hFεを低下させることが
でき、CMO8型半導体装置において問題となるラッチ
アップの発生を抑制できる。
[発明の効果]
以上説明したようにこの発明によれば、低抵抗で且つ接
合容量の小さい埋込み層を有する半導体装置およびその
製造方法が得られる。
合容量の小さい埋込み層を有する半導体装置およびその
製造方法が得られる。
第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体装置および
その製造方法について説明するための図、第2図はこの
発明の他の実施例について説明するための図、第3図は
従来の半導体装置およびその製造方法について説明する
ための図である。 15・・・シリコン基板(半導体基板)、19・・・ニ
ッケルシリサイド層(金属と半導体との化合物層)、2
0・・・第1のエピタキシャル層、22・・・不純物領
域、23・・・第2のエピタキシャル層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第10
その製造方法について説明するための図、第2図はこの
発明の他の実施例について説明するための図、第3図は
従来の半導体装置およびその製造方法について説明する
ための図である。 15・・・シリコン基板(半導体基板)、19・・・ニ
ッケルシリサイド層(金属と半導体との化合物層)、2
0・・・第1のエピタキシャル層、22・・・不純物領
域、23・・・第2のエピタキシャル層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第10
Claims (2)
- (1)半導体基板と、この半導体基板の主表面上に形成
される金属と半導体との化合物層と、上記半導体基板お
よび上記化合物層上に形成され化合物層上に高濃度の不
純物を含む第1のエピタキシャル層と、この第1エピタ
キシャル層上に形成される第2のエピタキシャル層と、
上記化合物層上の上記第1、第2エピタキシャル層内に
形成される半導体素子とを具備することを特徴とする半
導体装置。 - (2)半導体基板の主表面上に金属層を形成する工程と
、熱処理を行なって上記金属と半導体との化合物層を形
成する工程と、全面に第1のエピタキシャル層を形成す
る工程と、この第1エピタキシャル層の上記化合物層上
に不純物を導入する工程と、上記第1エピタキシャル層
上に第2のエピタキシャル層を形成する工程と、上記化
合物層上の上記第1、第2のエピタキシャル層内に半導
体素子を形成する工程とを具備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 |
|---|---|---|---|
| JP62114007A JPS63278347A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62114007A JPS63278347A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63278347A true JPS63278347A (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=14626720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62114007A Pending JPS63278347A (ja) | 1987-05-11 | 1987-05-11 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63278347A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1794806A4 (en) * | 2004-09-21 | 2011-06-29 | Ibm | METHOD OF COLLECTOR EDUCATION IN BICMOS TECHNOLOGY |
| CN103165443A (zh) * | 2011-12-16 | 2013-06-19 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种绝缘栅晶体管器件及其制造工艺方法 |
-
1987
- 1987-05-11 JP JP62114007A patent/JPS63278347A/ja active Pending
Cited By (2)
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