JP3149470B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にバイポーラトランジスタを含む半導体装置の
製造方法に関するものである。
関し、特にバイポーラトランジスタを含む半導体装置の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ベース抵抗および接合容量を低減して高
速バイポーラトランジスタを実現するため、ポリシリコ
ンを拡散源として自己整合的にグラフトベースを形成し
たトランジスタがIEEE ELECTRON DEV
ICE LETTERS(エレクトロン デバイス レ
ターズ),vol.9,no.5,May,1988,
pp.259〜261に報告されている。
速バイポーラトランジスタを実現するため、ポリシリコ
ンを拡散源として自己整合的にグラフトベースを形成し
たトランジスタがIEEE ELECTRON DEV
ICE LETTERS(エレクトロン デバイス レ
ターズ),vol.9,no.5,May,1988,
pp.259〜261に報告されている。
【0003】この選択エピタキシャル成長ベーストラン
ジスタについて、図4を参照して説明する。
ジスタについて、図4を参照して説明する。
【0004】P型シリコン基板(図示せず)にN+ 型埋
込層(図示せず)を形成したのち、N型エピタキシャル
層1を成長させる。つぎに選択酸化法によりフィールド
酸化膜2を形成したのち、CVD法によりベース取り出
し用のポリシリコン4を堆積したのち高濃度のボロンを
イオン注入する。
込層(図示せず)を形成したのち、N型エピタキシャル
層1を成長させる。つぎに選択酸化法によりフィールド
酸化膜2を形成したのち、CVD法によりベース取り出
し用のポリシリコン4を堆積したのち高濃度のボロンを
イオン注入する。
【0005】つぎにCVD法により酸化シリコン膜1
2、窒化シリコン膜13を順次堆積する。
2、窒化シリコン膜13を順次堆積する。
【0006】つぎに反応性イオンエッチングによりエミ
ッタ開口を形成する。
ッタ開口を形成する。
【0007】つぎに熱酸化により薄い酸化膜(犠牲酸化
膜)を形成し、反応性イオンエッチングにより損傷層を
除去する。つぎに900℃でSiCl4 を用いて選択エ
ピタキシャルベース8を形成する。成長速度は25nm
/分である。
膜)を形成し、反応性イオンエッチングにより損傷層を
除去する。つぎに900℃でSiCl4 を用いて選択エ
ピタキシャルベース8を形成する。成長速度は25nm
/分である。
【0008】つぎに全面に絶縁膜を堆積したのちエッチ
バックして、エミッタ開口に側壁9を形成する。
バックして、エミッタ開口に側壁9を形成する。
【0009】つぎに第2のポリシリコン10を堆積し、
高濃度の砒素をイオン注入してから熱処理してエミッタ
(図示せず)を形成する。
高濃度の砒素をイオン注入してから熱処理してエミッタ
(図示せず)を形成する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の選択エピタキシ
ャルベーストランジスタにはつぎの3つの欠点があっ
た。フィールド酸化膜形成のあとベース取り出し用の
高濃度P型ポリシリコンをN型エピタキシャル層に堆積
している。そのあとの熱処理工程でエピタキシャル層表
面にボロンが拡散してしまう。
ャルベーストランジスタにはつぎの3つの欠点があっ
た。フィールド酸化膜形成のあとベース取り出し用の
高濃度P型ポリシリコンをN型エピタキシャル層に堆積
している。そのあとの熱処理工程でエピタキシャル層表
面にボロンが拡散してしまう。
【0011】特にBi−CMOS集積回路に適用する
と、CMOS部分を形成する熱処理工程が数回〜十数回
追加されるので影響が極めて大きい。反応性イオンエ
ッチングによってエミッタ開口を形成するので、ベース
取り出し用のポリシリコンとN型エピタキシャル層との
選択比を大きくすることができない。反応性イオンエッ
チングのばらつきによってN型エピタキシャル層がエッ
チングされないように、コントロールすることが難し
い。
と、CMOS部分を形成する熱処理工程が数回〜十数回
追加されるので影響が極めて大きい。反応性イオンエ
ッチングによってエミッタ開口を形成するので、ベース
取り出し用のポリシリコンとN型エピタキシャル層との
選択比を大きくすることができない。反応性イオンエッ
チングのばらつきによってN型エピタキシャル層がエッ
チングされないように、コントロールすることが難し
い。
【0012】また反応性イオンエッチングによる表面損
傷は犠牲酸化により、かなり軽減されるが完全に除去す
ることはできない。そのためベース電流に微小のリーク
電流が発生して電流増幅率のリニアリティが悪くなる。
特に小信号処理の必要なリニア集積回路には大きな問題
になる。フィールド酸化膜とエミッタ開口との目合せ
ずれにより、グラフトベースの平面寸法が左右でアンバ
ランスになる。
傷は犠牲酸化により、かなり軽減されるが完全に除去す
ることはできない。そのためベース電流に微小のリーク
電流が発生して電流増幅率のリニアリティが悪くなる。
特に小信号処理の必要なリニア集積回路には大きな問題
になる。フィールド酸化膜とエミッタ開口との目合せ
ずれにより、グラフトベースの平面寸法が左右でアンバ
ランスになる。
【0013】エミッタの両側からベースを取り出すダブ
ルベーストランジスタでは平均化されるので、大きな問
題にならない。一方、エミッタの片側から取り出すシン
グルベーストランジスタではベース抵抗にばらつきを生
じて問題がある。
ルベーストランジスタでは平均化されるので、大きな問
題にならない。一方、エミッタの片側から取り出すシン
グルベーストランジスタではベース抵抗にばらつきを生
じて問題がある。
【0014】対策としては、フィールド酸化膜とエミッ
タ開口との間の距離を拡げることが考えられるが、寄生
容量の増大を招くので好ましくない。
タ開口との間の距離を拡げることが考えられるが、寄生
容量の増大を招くので好ましくない。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板の一主面に選択的に一導電型埋込
層を形成したのち、全面にエピタキシャル層を形成する
工程と、薄い第1の絶縁膜、逆導電型ポリシリコンを含
む導電膜、第2の絶縁膜を順次堆積する工程と、選択的
に前記第2の絶縁膜および前記導電膜を異方性エッチン
グして第1の開口を形成する工程と、前記第2の絶縁膜
をマスクとして前記第1の絶縁膜をエッチングして前記
導電膜下に庇ができるようにサイドエッチングする工程
と、選択シリコンエピタキシャル成長法により、前記
庇、前記開口底面、前記ポリシリコン側面にベース層を
形成する工程と、第3の絶縁膜を堆積してからエッチバ
ックして前記開口に側壁を形成する工程と、第2のポリ
シリコンを堆積したのち高濃度の一導電型不純物をドー
プして熱処理することにより、エミッタを形成する工程
とを含むものである。
造方法は、半導体基板の一主面に選択的に一導電型埋込
層を形成したのち、全面にエピタキシャル層を形成する
工程と、薄い第1の絶縁膜、逆導電型ポリシリコンを含
む導電膜、第2の絶縁膜を順次堆積する工程と、選択的
に前記第2の絶縁膜および前記導電膜を異方性エッチン
グして第1の開口を形成する工程と、前記第2の絶縁膜
をマスクとして前記第1の絶縁膜をエッチングして前記
導電膜下に庇ができるようにサイドエッチングする工程
と、選択シリコンエピタキシャル成長法により、前記
庇、前記開口底面、前記ポリシリコン側面にベース層を
形成する工程と、第3の絶縁膜を堆積してからエッチバ
ックして前記開口に側壁を形成する工程と、第2のポリ
シリコンを堆積したのち高濃度の一導電型不純物をドー
プして熱処理することにより、エミッタを形成する工程
とを含むものである。
【0016】
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
〜(d)を参照して説明する。
〜(d)を参照して説明する。
【0017】はじめに図1(a)に示すように、P型シ
リコン基板(図示せず)に選択的にN+ 型埋込層(図示
せず)を形成したのち、コレクタとなる厚さ0.5〜
1.0μmのN型エピタキシャル層1を成長させる。つ
ぎに選択酸化法により素子間分離用のフィールド酸化膜
2を形成する。つぎに熱酸化により全面に厚さ20〜6
0nmの薄い第1の絶縁膜3を形成する。つぎにP型ポ
リシリコン4および高融点金属シリサイド6からなる導
電膜を形成する。つぎにコレクタ引出し電極となるN型
ポリシリコンおよび高融点金属シリサイドからなる導電
膜を形成する(コレクタ部は図示せず)。
リコン基板(図示せず)に選択的にN+ 型埋込層(図示
せず)を形成したのち、コレクタとなる厚さ0.5〜
1.0μmのN型エピタキシャル層1を成長させる。つ
ぎに選択酸化法により素子間分離用のフィールド酸化膜
2を形成する。つぎに熱酸化により全面に厚さ20〜6
0nmの薄い第1の絶縁膜3を形成する。つぎにP型ポ
リシリコン4および高融点金属シリサイド6からなる導
電膜を形成する。つぎにコレクタ引出し電極となるN型
ポリシリコンおよび高融点金属シリサイドからなる導電
膜を形成する(コレクタ部は図示せず)。
【0018】グラフトベースの拡散源となるP型ポリシ
リコン4へのボロンのイオン注入は、1×1013〜5×
1014cm-2とするのが望ましい。
リコン4へのボロンのイオン注入は、1×1013〜5×
1014cm-2とするのが望ましい。
【0019】つぎに厚さ100〜200nmの窒化シリ
コン膜からなる第2の絶縁膜7を形成する。
コン膜からなる第2の絶縁膜7を形成する。
【0020】つぎに異方性エッチングにより第2の絶縁
膜7、高融点金属シリサイド6、P型ポリシリコン4を
選択的にエッチングする。
膜7、高融点金属シリサイド6、P型ポリシリコン4を
選択的にエッチングする。
【0021】つぎに図1(b)に示すように、等方性ウ
ェットエッチングにより、P型ポリシリコン4の下部の
第1の絶縁膜3をサイドエッチングする。
ェットエッチングにより、P型ポリシリコン4の下部の
第1の絶縁膜3をサイドエッチングする。
【0022】このサイドエッチングによりベース取り出
し部の幅dが決定される。この庇の縦/横の比d/hが
3以上になると選択エピタキシャル成長による埋め込み
が困難になる。また庇の入口付近の成長が速いので、h
=50nmのときはd=100nm程度が望ましい。
し部の幅dが決定される。この庇の縦/横の比d/hが
3以上になると選択エピタキシャル成長による埋め込み
が困難になる。また庇の入口付近の成長が速いので、h
=50nmのときはd=100nm程度が望ましい。
【0023】つぎに図1(c)に示すように、900℃
でSiCl4 をソースガスとして減圧下で選択エピタキ
シャル成長を行なって、エミッタ開口の底面、庇部分、
ポリシリコン4側面にボロン濃度1×1018〜1×10
19cm-3の選択エピタキシャルベース8を形成する。
でSiCl4 をソースガスとして減圧下で選択エピタキ
シャル成長を行なって、エミッタ開口の底面、庇部分、
ポリシリコン4側面にボロン濃度1×1018〜1×10
19cm-3の選択エピタキシャルベース8を形成する。
【0024】つぎに図1(d)に示すように、全面に第
3の絶縁膜9を堆積してからエッチバックして側壁を残
す。つぎに厚さ100〜300nmの第2のポリシリコ
ン10を堆積する。つぎに第2のポリシリコン10を通
してN型不純物をイオン注入あるいは熱拡散して選択エ
ピタキシャルベース8の表面にエミッタ(図示せず)を
形成して素子部が完成する。
3の絶縁膜9を堆積してからエッチバックして側壁を残
す。つぎに厚さ100〜300nmの第2のポリシリコ
ン10を堆積する。つぎに第2のポリシリコン10を通
してN型不純物をイオン注入あるいは熱拡散して選択エ
ピタキシャルベース8の表面にエミッタ(図示せず)を
形成して素子部が完成する。
【0025】本実施例では選択エピタキシャルベース8
を減圧CVD法で形成したが、MBE(分子線エピタキ
シャル)法で形成することもできる。
を減圧CVD法で形成したが、MBE(分子線エピタキ
シャル)法で形成することもできる。
【0026】つぎに本発明の第2の実施例について、図
2(a)および(b)を参照して説明する。
2(a)および(b)を参照して説明する。
【0027】図1(c)のところまでは第1の実施例と
同様である。
同様である。
【0028】そのあと図2(a)に示すように、N型不
純物をイオン注入して第2の埋込コレクタ11を形成す
る。
純物をイオン注入して第2の埋込コレクタ11を形成す
る。
【0029】つぎに図2(b)に示すように、第1の実
施例と同様にして選択エピタキシャルベース8、側壁
9、第2のポリシリコン10を形成して素子部が完成す
る。
施例と同様にして選択エピタキシャルベース8、側壁
9、第2のポリシリコン10を形成して素子部が完成す
る。
【0030】本実施例ではさらにfT (遮断周波数)の
高いバイポーラトランジスタが得られる。
高いバイポーラトランジスタが得られる。
【0031】つぎに本発明の第3の実施例について、図
3(a)〜(d)を参照して説明する。
3(a)〜(d)を参照して説明する。
【0032】はじめに図3(a)に示すように、P型シ
リコン基板(図示せず)に選択的にP+ 型埋込層(図示
せず)を形成したのち、コレクタとなる厚さ0.5〜
1.0μmのP型エピタキシャル層1を成長させる。つ
ぎに選択酸化法により素子間分離用のフィールド酸化膜
2を形成する。つぎに熱酸化により全面に厚さ20〜6
0nmの薄い第1の絶縁膜3を形成する。つぎにN型ポ
リシリコン5および高融点金属シリサイド6からなる導
電膜を形成する。つぎにコレクタ引出し電極となるP型
ポリシリコンおよび高融点金属シリサイドからなる導電
膜を形成する(コレクタ部は図示せず)。
リコン基板(図示せず)に選択的にP+ 型埋込層(図示
せず)を形成したのち、コレクタとなる厚さ0.5〜
1.0μmのP型エピタキシャル層1を成長させる。つ
ぎに選択酸化法により素子間分離用のフィールド酸化膜
2を形成する。つぎに熱酸化により全面に厚さ20〜6
0nmの薄い第1の絶縁膜3を形成する。つぎにN型ポ
リシリコン5および高融点金属シリサイド6からなる導
電膜を形成する。つぎにコレクタ引出し電極となるP型
ポリシリコンおよび高融点金属シリサイドからなる導電
膜を形成する(コレクタ部は図示せず)。
【0033】グラフトベースの拡散源となるN型ポリシ
リコン5への砒素のイオン注入は、1×1013〜5×1
014cm-2とするのが望ましい。
リコン5への砒素のイオン注入は、1×1013〜5×1
014cm-2とするのが望ましい。
【0034】つぎに厚さ100〜200nmの窒化シリ
コン膜からなる第2の絶縁膜7を形成する。
コン膜からなる第2の絶縁膜7を形成する。
【0035】つぎに異方性エッチングにより第2の絶縁
膜7、高融点シリサイド6、N型ポリシリコン5を選択
的にエッチングする。
膜7、高融点シリサイド6、N型ポリシリコン5を選択
的にエッチングする。
【0036】つぎに図3(b)に示すように、等方性ウ
ェットエッチングにより、N型ポリシリコン5の下部の
第1の絶縁膜3をサイドエッチングする。
ェットエッチングにより、N型ポリシリコン5の下部の
第1の絶縁膜3をサイドエッチングする。
【0037】このサイドエッチングによりベース取り出
し部の幅dが決定される。この庇の縦/横の比d/hが
3以上になると選択エピタキシャル成長による埋め込み
が困難になる。また庇の入口付近の成長が速いので、h
=50nmのときはd=100nm程度が望ましい。
し部の幅dが決定される。この庇の縦/横の比d/hが
3以上になると選択エピタキシャル成長による埋め込み
が困難になる。また庇の入口付近の成長が速いので、h
=50nmのときはd=100nm程度が望ましい。
【0038】つぎに図3(c)に示すように、900℃
でSiCl4 をソースガスとして減圧下で選択エピタキ
シャル成長を行なって、エミッタ開口の底面、庇部分、
ポリシリコン5側面に燐濃度1×1018〜1×1019c
m-3の選択エピタキシャルベース8を形成する。
でSiCl4 をソースガスとして減圧下で選択エピタキ
シャル成長を行なって、エミッタ開口の底面、庇部分、
ポリシリコン5側面に燐濃度1×1018〜1×1019c
m-3の選択エピタキシャルベース8を形成する。
【0039】つぎに図3(d)に示すように、全面に第
3の絶縁膜9を堆積してからエッチバックして側壁を残
す。つぎに厚さ100〜300nmの第2のポリシリコ
ン10を堆積する。つぎに第2のポリシリコン10を通
してP型不純物をイオン注入あるいは熱拡散して選択エ
ピタキシャルベース8の表面にエミッタ(図示せず)を
形成して素子部が完成する。
3の絶縁膜9を堆積してからエッチバックして側壁を残
す。つぎに厚さ100〜300nmの第2のポリシリコ
ン10を堆積する。つぎに第2のポリシリコン10を通
してP型不純物をイオン注入あるいは熱拡散して選択エ
ピタキシャルベース8の表面にエミッタ(図示せず)を
形成して素子部が完成する。
【0040】本実施例により極めてfT の高いPNPト
ランジスタが得られる。
ランジスタが得られる。
【0041】
【発明の効果】薄い第1の酸化膜を隔ててベース取出し
用の高濃度ドープポリシリコンを堆積するので、そのあ
との熱処理工程でコレクタとなるエピタキシャル層に不
純物が拡散することがない。特にBi−CMOS集積回
路に適用したときは、少なくとも数回以上の熱処理工程
が追加されるので、効果は極めて大きい。
用の高濃度ドープポリシリコンを堆積するので、そのあ
との熱処理工程でコレクタとなるエピタキシャル層に不
純物が拡散することがない。特にBi−CMOS集積回
路に適用したときは、少なくとも数回以上の熱処理工程
が追加されるので、効果は極めて大きい。
【0042】ポリシリコンを反応性イオンエッチングし
てエミッタ開口を形成するとき、第1の薄い絶縁膜がエ
ッチングストッパとなる。エピタキシャル層がエッチン
グされることがない。表面損傷を受けないので、ベース
電流の微小リークは発生しない。犠牲酸化を行なう必要
もない。
てエミッタ開口を形成するとき、第1の薄い絶縁膜がエ
ッチングストッパとなる。エピタキシャル層がエッチン
グされることがない。表面損傷を受けないので、ベース
電流の微小リークは発生しない。犠牲酸化を行なう必要
もない。
【0043】等方性ウェットエッチングによるサイドエ
ッチングを用いているので、グラフトベースの平面寸法
は自己整合的に決まり、フィールド酸化膜とエミッタ開
口との目合せずれの影響を受けない。ベース抵抗のばら
つきが極めて小さくなる。
ッチングを用いているので、グラフトベースの平面寸法
は自己整合的に決まり、フィールド酸化膜とエミッタ開
口との目合せずれの影響を受けない。ベース抵抗のばら
つきが極めて小さくなる。
【0044】接合容量およびベース抵抗が低減され、遮
断周波数が高く、リニアリティの良いバイポーラトラン
ジスタが実現された。
断周波数が高く、リニアリティの良いバイポーラトラン
ジスタが実現された。
【図1】本発明の第1の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図3】本発明の第3の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
ある。
【図4】従来技術によるバイポーラトランジスタの製造
方法を工程順に示す断面図である。
方法を工程順に示す断面図である。
1 N型エピタキシャル層 1a P型エピタキシャル層 2 フィールド酸化膜 3 薄い第1の絶縁膜 4 P型ポリシリコン 5 N型ポリシリコン 6 高融点金属シリサイド 7 第2の絶縁膜 8 選択エピタキシャルベース 9 第3の絶縁膜(側壁) 10 第2のポリシリコン 11 第2の埋込コレクタ 12 酸化シリコン膜 13 窒化シリコン膜 h 薄い第1の絶縁膜の厚さ d ベース取り出し部の幅
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/73
Claims (1)
- 【請求項1】 半導体基板の一主面に選択的に一導電型
埋込層を形成したのち、全面にエピタキシャル層を形成
する工程と、薄い第1の絶縁膜、逆導電型ポリシリコン
を含む導電膜、第2の絶縁膜を順次堆積する工程と、選
択的に前記第2の絶縁膜および前記導電膜を異方性エッ
チングして第1の開口を形成する工程と、前記第2の絶
縁膜をマスクとして前記第1の絶縁膜をエッチングして
前記導電膜下に庇ができるようにサイドエッチングする
工程と、選択シリコンエピタキシャル成長法により、前
記庇、前記開口底面、前記ポリシリコン側面にベース層
を形成する工程と、第3の絶縁膜を堆積してからエッチ
バックして前記開口に側壁を形成する工程と、第2のポ
リシリコンを堆積したのち高濃度の一導電型不純物をド
ープして熱処理することにより、エミッタを形成する工
程とを含む半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23271991A JP3149470B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
EP19920308310 EP0532355A3 (en) | 1991-09-12 | 1992-09-11 | Method for manufacturing a bipolar transistor having a reduced collector-base capacitance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23271991A JP3149470B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0574789A JPH0574789A (ja) | 1993-03-26 |
JP3149470B2 true JP3149470B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=16943717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23271991A Expired - Fee Related JP3149470B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0532355A3 (ja) |
JP (1) | JP3149470B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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US5459084A (en) * | 1994-12-19 | 1995-10-17 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Method for fabricating hetero-junction bipolar transistor having reduced base parasitic resistance |
JPH10256269A (ja) * | 1997-03-17 | 1998-09-25 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
US6680522B1 (en) | 1999-01-11 | 2004-01-20 | Nec Electronics Corporation | Semiconductor device with reduced electrical variation |
US6323538B1 (en) * | 1999-01-12 | 2001-11-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bipolar transistor and method for fabricating the same |
DE10038955C2 (de) * | 2000-08-09 | 2002-07-11 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0306213A3 (en) * | 1987-09-02 | 1990-05-30 | AT&T Corp. | Submicron bipolar transistor with edge contacts |
US4892837A (en) * | 1987-12-04 | 1990-01-09 | Hitachi, Ltd. | Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device |
EP0418421B1 (de) * | 1989-09-22 | 1998-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors mit verminderter Basis/Kollektor-Kapazität |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP23271991A patent/JP3149470B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-09-11 EP EP19920308310 patent/EP0532355A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0574789A (ja) | 1993-03-26 |
EP0532355A3 (en) | 1993-08-04 |
EP0532355A2 (en) | 1993-03-17 |
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Date | Code | Title | Description |
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