JPH06318600A - 半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
トを有する半導体デバイスを提供する。 【構成】 第1の半導体領域と第2の半導体領域をそれ
ぞれ接続するための連続導電性領域と、指状の電極とを
有する半導体デバイスにより与えられる。第1の半導体
領域と第2の半導体領域は、第2の半導体領域の各々の
下部に指状電極の指を有する半導体基板中に形成され
る。第1の半導体領域上に連続導電性領域を形成し、指
状電極の指の間に配置することにより、第2の半導体領
域を共通電極と接触させることができるばかりでなく、
共通電極と指状電極とを自己整合させることもできる。
指状電極と連続導電性領域との間のオーミック短絡は、
これらの間に絶縁領域を間挿することにより与えられ
る。第2の半導体領域と接触する共通電極が1個である
場合、物理的寸法が無制限であれば、導電性領域に対す
る抵抗接点は指状電極の指の外側に形成することができ
るので、寄生キャパシタンスを効果的に低下することが
でき、寸法の縮小も可能である。
Description
る。更に詳細には、本発明は自己整合コンタクトを有す
る半導体デバイスおよび該デバイスの製造方法に関す
る。
高回路密度で低出力遅延の製品に向けられている。最先
端の半導体デバイスの特徴の一例は米国特許第4453
306号および4691219号明細書に開示されてい
るような自己整合ポリシリコンコンタクトである。特
に、素子を駆動する電気接点は、導電性コンタクト層と
して高度にドープされた多結晶シリコンを用いて作製さ
れている。自己整合ポリシリコンコンタクトは、寄生キ
ャパシタンスを低下することにより、高速半導体デバイ
スの性能を著しく改善する。
は、デバイスの寸法が更に小さくなった時に、寄生キャ
パシタンスを効果的に低下させるには完全に満足のいく
ものではない。従って、従来のデバイスの動作速度は否
応なくデバイスの寸法に左右されていた。更に、これら
のデバイスは一般的に、重複した二重のポリシリコン層
を特徴とする。これにより、非平坦性が生じるので、M
OSデバイスとの互換性が制限される。
は半導体デバイス用の新たな自己整合コンタクト技術を
提供することである。この新たな自己整合コンタクト技
術は寄生キャパシタンスを低下するのに効果的なだけで
なく、どんな寸法のデバイスにも適合できる。本発明の
別の目的はポリシリコン層を重複させる必要性を除去す
ることにより表面平坦性を得ることである。
目的は本発明の半導体デバイスにより達成される。本発
明の半導体デバイスは、第1の半導体領域と第2の半導
体領域をそれぞれ接続するための連続導電性領域と、指
状の電極とを有する。第1の半導体領域と第2の半導体
領域は、第2の半導体領域の各々の下部に指状電極の指
を有する半導体基板中に形成される。
続導電性領域を形成し、指状電極の指の間に配置するこ
とにより、第2の半導体領域を共通電極と接触させるこ
とができるばかりでなく、共通電極と指状電極とを自己
整合させることもできる。指状電極と連続導電性領域と
の間のオーミック短絡は、これらの間に絶縁領域を間挿
することにより与えられる。
極が1個である場合、物理的寸法が無制限であれば、導
電性領域に対するオーミックコンタクトは指状電極の指
の外側に形成することができるので、特に半導体デバイ
スの寄生キャパシタンスを効果的に低下することがで
き、また、寸法の縮小も可能である。
ミッター電極を有する縦形バイポーラトランジスタの自
己整合ベースコンタクトとして機能する。ポリシリコン
領域は、外性ベース領域を有する電気接点中にあり、更
に、共通電極中に配置されたベース領域の各部分に共通
電極を供給するための各エミッター指間の区域を満た
す。更に、各エミッター指は間挿された酸化膜側壁によ
り、ポリシリコン領域、すなわち、ベース電極から電気
的に絶縁されている。本発明によれば、ポリシリコン領
域および酸化膜側壁が指状電極と殆ど同じ高さにまでエ
ッチングされるので、表面平坦性が得られる。
に説明する。本発明の基本的な原理を図1〜図8に示さ
れた一連の工程を参照しながら説明する。しかし、言う
までもなく、下記の製造工程および特定のバイポーラ構
造は説明の目的のためにだけ例示されたものであり、限
定目的に例示されたものではない。バイポーラまたはモ
ノポーラに拘らず、その他の半導体デバイスも本発明の
原理を応用することができる。
ン基板101(この実施例ではp−導電形)から開始さ
れ、この基板上に、例えば、イオン注入のような方法に
より、砒素がドープされた全面埋込みn+ 層102を被
着する。基板101は単一片のp−形シリコンからなる
ものとして図示されているが、言うまでもなく、n−形
シリコンまたは複合基板(例えば、シリコン−サファイ
ア複合基板)なども本発明で同等に使用できる。
シャル層103を化学的気相成長法により蒸着した。著
しい基板押込作用なしに高電流動作を確実に行えるよう
にするため、n−形エピタキシャル層103は約7×1
016のリン濃度を有するように蒸着した。ベース−コレ
クタとコレクタ−基板接合分離は、平面嵌込み選択酸化
シリコン膜(LOCOS)とディープトレンチ加工によ
りそれぞれ行った。n+ 埋込み層102は縦形n−p−
nトランジスタのコレクタ領域として機能するが、フィ
ールド酸化膜間の活性領域は結局、エミッタ領域の他、
外因性および真性の両方のベース領域からなる。
が2500Åのエミッタポリシリコン層105を半導体
領域上に堆積させる。最後に、ポリシリコン層105か
らの二重拡散を使用し、エミッタおよび真性ベース接合
を形成する。このため、ポリシリコン105にはエミッ
タドーパントが注入されていなければならない。従っ
て、ベースおよびエミッタドーパントはB1125KeV
(4×1014cm-2)インプラントおよび砒素30Ke
V(6×1015cm-2)インプラントによりそれぞれ導
入される。ベースドーパントをn形エピタキシャル層1
03の表面中に移行させ、真性ベース領域116を形成
するために、ベースインプラントは続いて炉中加熱処理
にかけられる。代表的な炉中加熱処理は窒素雰囲気中で
950℃の温度で30分間にわたって行われる。
コン層105の上に堆積した後、エミッタ指107およ
び108からなる指状電極131を選択エッチングによ
り形成する。図3に示されるように、この加工時点にお
けるエミッタ指107および108はポリシリコン層1
05と窒化膜106からなる。指状電極構造の使用によ
り、ベース抵抗が最小になる。このため、エミッタ指を
外因性ベース領域に接近させることができ、その結果、
コレクタ領域全体の大きさを小さくすることができる。
下部にある真性ベース領域をその後のオーバーエッチン
グ加工の際にマスクする。この実施例では、選択エッチ
ングは異方性窒化エッチングと異方性シリコンエッチン
グからなり、前記異方性窒化エッチングはポリシリコン
エッチング停止層を有していた。次いで、エミッタ指1
07,108の外側に低量のボロンを注入することによ
り、真性ベース領域と外因性ベース領域(後に形成され
る)との間にリンクアップ領域117を形成した。
ら、ベース領域中の水平ドーピングプロファイルを正確
に仕立てるために、リンクアップインプラントは自由に
変動できるように導入されなければならない。リンクア
ップインプラントによりデバイスは、早発性のエミッタ
−コレクタパンチスルーを被ることなく、ベース幅を狭
くし、ベース−エミッタ漏れを低下させることができ
る。リンクアップインプラントが完了した後、酸化膜側
壁109をエミッタ指107および108の端面に形成
し、ベースおよびエミッタコンタクト(後で形成され
る)を電気的に絶縁する。
の方法を利用できる。この実施例では、テトラエトキシ
シラン(TEOS)を厚さ約2000Åまで、全体形状
と相似形に堆積させ、その後、酸化膜エッチングの場合
と同様に異方性エッチングを行った。フィールド酸化膜
104が露出され、また、エミッタ指107および10
8でマスクされていない埋込み層103の部分が暴露さ
れるまでエッチングを続けた。酸化膜側壁109は、異
方性エッチングのために除去されなかったTEOS酸化
膜の垂直部分である。
10を相似形に堆積させ、続いて、全面異方性エッチン
グを行い、酸化膜側壁109の形成と同様に、図5に示
されるような、ポリシリコン領域111が形成された。
一般的に、ポリシリコン層110の厚さは約0.8〜
1.0μmである。別法として、ポリシリコン層110
はシリコンのアモルファス層からなることもできる。い
ずれにしろ、エミッタ端部とフィールド酸化膜端部の間
の活性領域を被覆するポリシリコン領域111はベース
電極として機能するものと期待される。
合、幅が約0.7μmのポリシリコン領域が得られる。
重要なことは、フィルアップ(fill-up) 効果により、エ
ミッタ指107と108の間の活性領域はポリシリコン
領域111により被覆され、これにより、エミッタ指の
周囲および中間部分に連続ベースコンタクトを形成でき
る。このフィルアップ効果により、10分の1ミクロン
程度の小さな横幅のエミッタ指間にポリシリコンベース
コンタクトを堆積できるものと思われる。
に明示されているように、エミッタ指107と108お
よびポリシリコン領域111(ベース電極)の間の電気
的絶縁が酸化膜側壁109により形成されている場合、
ポリシリコン領域111はエミッタ指107および10
8の周囲に連続ベースコンタクトを形成する。
接続層112を形成し、ポリシリコン領域111をフィ
ールド酸化膜104にまで延ばし、そのメタライゼーシ
ョンを容易にする。接続層112はポリシリコン領域1
11のメタライゼーションおよびポリシリコン領域との
コンタクトを容易にするが、強力なホトリソグラフの場
合には、メタライゼーションは接続層112の存在無し
に、シリコンスペース111に直接形成することもでき
る。
フィールド酸化膜間距離よりもかなり大きいので、外因
性ベース領域は、アライメント許容差により悪影響され
ないような小さなサイズに形成することができる。接続
層112のアライメント許容差は約0.9μmである。
すなわち、酸化膜側壁とポリシリコン領域の全幅であ
る。
因性ベース領域115を画成するために、全面外因性ベ
ースインプラントを行い、続いて、エミッタ領域114
を形成するために、シングル接合ドライブイン(drive-i
n)を行った。温燐酸のような溶液を用いて、先に堆積し
た窒化膜を選択的に除去した後、図8に示されるよう
に、自己整合チタニウムシリサイド層113をエミッタ
ベース電極(ポリシリコン層105)およびベース電極
(シリコン領域111および接続層112)の両方の上
に形成させた。
ベースに対するオーミックコンタクト、エミッタおよび
コレクタ(図示されていない)間の直列抵抗を低下させ
るものと認められる。更に、チタニウム以外の有用なシ
リサイド形成金属はニッケル、パラジウムおよびタンタ
ルなどが挙げられる。
して使用されたポリシリコン層の抵抗を制限した従来の
自己整合トランジスタと異なり、本発明の方法では、ポ
リシリコン層105(エミッタ電極)およびポリシリコ
ン領域111(ベース電極)が非重複構造を形成するの
で、困難を全く伴わずに、更なるメタライゼーションを
行うことができる。例えば、図8の構造物上に絶縁層
(図示されていない)を堆積し、次いで、絶縁層中に開
口を形成し、ベースおよびエミッタ電極を被覆する11
3の各部分を露出させることによりメタライゼーション
を形成することができる。この後、エミッタおよびベー
ス電極の各部分にオーミックコンタクトを形成するため
に、開口を有する絶縁層上に金属層を堆積させることも
できる。
製された完成n−p−nトランジスタ200の模式的断
面図である。図1〜8における素子は図9における同様
な素子に対応する。図10に示されるような、垂直ドー
ピングプロファイルは二次イオン質量分析法により測定
した。更に、SUPREM III(登録商標)プロセスシ
ミュレーションプログラムにより得られたコレクタドー
ピングプロファイルをこのプロファイルに重ね合わせ
た。
118におけるドーピング濃度は最もありきたりなバイ
ポーラトランジスタよりも高い。このため、ベース押込
み作用の開始は遅れる。0.75μm×9μmのサイズ
のトランジスタ200のグーメル(gummel)プロットはピ
ーク電流利得が0.85であることを示している。電流
利得は若干低いが、シリサイド堆積工程の最適化はその
電流駆動をかなり改善するものと思われる。
ース領域に近付けるために、特に、コレクタ領域の全体
面積を低下させるために、エミッタ領域は多指デザイン
を使用した。特に、トランジスタ200は幅および間隔
が0.75μmで長さが10μmのエミッタ指を有して
いた。スプリットベーストランジスタ抵抗を測定したと
ころ、120Ω未満の抽出ベース抵抗と、30Ω未満の
計算外因性ベース抵抗を示した。この外因性ベース抵抗
はリンクアップ領域、外因性拡散領域、シリサイド電極
および金属接点(図示されていない)の直列抵抗を含
む。
接合は2面がフィールド酸化膜104により、そして、
他の面が側壁酸化膜111により絶縁されている。エミ
ッタ−ベース接合およびベース−コレクタ接合のI−V
測定によれば、各々、約64mV/十進の勾配を有して
いることが示された。この値は理想的ダイオードの特性
値にほぼ等しい。更に、トレンチ側壁201は、逆バイ
アス条件下で測定した低漏れ電流により立証されるよう
に、優れた絶縁性を示す。
一つは、寄生キャパシタンスの効果的な低下である。コ
レクタ濃度が7×1016cm-3の3種類の異なったサイ
ズのトランジスタについて寄生キャパシタンスを測定し
た。ベース−エミッタキャパシタンスは非重複構造なの
で、二重ポリシリコン層を使用する従来の自己整合トラ
ンジスタのキャパシタンスよりも遥かに低いことが発見
された。通常、現在の高速シリコンバイポーラデバイス
におけるECLゲート遅延は主に、コレクタ−ベースキ
ャパシタンスによりコントロールされる。
ンベース電極を共有するので、ベース−コレクタキャパ
シタンスは、特に、長い長さのエミッタデザインの場合
には、殆ど最小化することができる。例えば、0.75
μm×9μmのデバイスのキャパシタンスは0.75μ
m×3μmのデバイスのベース−コレクタキャパシタン
スの2倍未満である。
mのサイズのトランジスタの場合、35kA/cm2 の
コレクタ電流密度におけるピーク遮断周波数ft は約1
4.5GHz であることを示している。これは、コレク
タ領域におけるドーピング濃度が〜4×1016cm-3に
おける場合であり、出力遅延トレードオフデザインの範
囲について代表的な値である。更に、ADVICE(登
録商標)プログラムシミュレーションによる場合のよう
な、コンピュータシミュレーションの結果は、400m
Wの電圧スイングで〜20から30psのステージ遅延
が達成できることを示している。
ために、本発明の幾つかの加工工程と構造的特徴を従来
技術と比較してみるとおもしろい。一般的に、従来の製
造技術を使用する自己整合トランジスタは、真性ベース
領域をオーバーエッチングすることが必要である。これ
により、横方向に沿って不均一な厚さ(すなわち、ベー
ス幅)が形成された。これとは対照的に、製造されたト
ランジスタの真性領域の表面はエッチングに暴露されな
い。エッチングは、不均一な厚さにより変動する効果が
最小な、真性領域の外側でのみ起こる。
置は、ベース領域と接続するのに使用される下部のポリ
シリコン層の抵抗要件により制限された。従来技術で
は、下部ポリシリコン層のメタライゼーションは、エミ
ッタ領域の接続に使用される上部ポリシリコン層のその
後の堆積に伴う制限により、実施不可能なほど複雑であ
った。本発明の方法では、導電性領域(すなわち、ポリ
シリコン領域111およ接続層112)はメタライゼー
ションすることができ、都合良くその抵抗率を低下させ
ることができる。これにより、直列ベース抵抗が低下さ
れるために、デバイスの動作速度を高めることができ
る。更に、本発明の方法では高温加工工程が全く含まれ
ていないので、このメタライゼーションは低温で実施す
ることができ、しかも、一工程で実施することができ
る。
動作速度に極めて適切なことは、その構造が、エミッタ
指を、共有された間挿共通ベース電極(すなわち、ポリ
シリコン領域111)を有する複数個の接近したエミッ
タ領域に分割できることである。その結果、高いパッキ
ング密度が低ベース抵抗を与えるばかりでなく、低コレ
クタ−基板キャパシタンスを与え、高い動作速度が得ら
れる。接近したエミッタストライプ間隔は、GaAsバ
イポーラデバイスの使用を除いて、デジタル用途につい
ては最高の動作速度を可能にする。
領域に横方向p−ドーピングを実行できることである。
前記の製造されたデバイスは縦形n−p−nトランジス
タであったが、p−領域はその何方の側に対しても横方
向に延びる。2工程のp−ドーピング工程を使用する従
来技術の製造方法と異なり、本発明の方法は、真性ベー
ス領域、リンクアップ領域および外因性ベース領域から
なる3工程のp−ドーピング工程を含むので、この横方
向延伸はもっと効果的に実行できる。
クアップ領域をもっと効果的に実行できることを認める
であろう。特に、リンクアップ領域における水平ドーピ
ングプロファイルを最適化することにより、電子捕獲に
伴うデバイス信頼性を何桁も改善できる。更に、水平ド
ーピングは、エミッタからコレクタへのパンチスルーを
防止するのに十分なほど大きく、また、エミッタからベ
ースへのトンネルを防止するのに十分なほど低い。
トランジスタは様々な用途を有する。例えば、これらの
トランジスタは高速光中継器で使用できる。この場合、
トランジスタは10ギガビット/秒以上のデータ速度で
動作することができる。更に、このようなデバイス構造
は、表面が平坦なので、MOSデバイスと互換すること
ができる。
よびデバイス構造は、MOSデバイスのようなその他の
半導体デバイスにも応用できる。この場合、微小なピッ
チを有する指状電極の間に配置された表面領域を接続す
ることが望ましい。当業者ならば、本発明にもとること
なく種々の変形例を創作することができる。例えば、指
状電極を使用する代わりに、指間構造を使用し、そし
て、指間に配置された表面を単一電極と接続することも
できる。
半導体デバイス用の新たな自己整合コンタクト技術が提
供され、この新たな自己整合コンタクト技術は寄生キャ
パシタンスを低下するのに効果的なだけでなく、どんな
寸法のデバイスにも適合できる。また、本発明によれ
ば、シリコン層を重複させる必要性が除去されるので、
極めて優れたり表面平坦性が得られる。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
一例の製造工程のうちの一工程を示す模式的断面図であ
る。
成バイポーラトランジスタの模式的断面図である。
ロファイルである。
Claims (9)
- 【請求項1】 半導体基板中に形成された第1の半導体
領域と第2の半導体領域;指を有し、各指は前記第2の
半導体領域のうちの1個だけの上に配置されている、指
状電極;前記指状電極と自己整合した連続導電性領域、
前記連続導電性領域は少なくとも、前記指状電極の指間
に配置された前記第1の半導体領域の部分上に配置さ
れ、これにより前記第1の半導体領域を電気的に接続す
る共通電極を形成する;前記指状電極と前記連続導電性
領域との間に間挿された絶縁領域、前記指状電極、連続
導電性領域および絶縁領域は概ね平坦であり、重複して
いない;ことからなる半導体デバイス。 - 【請求項2】 前記連続導電性領域はポリシリコンであ
る請求項1の半導体デバイス。 - 【請求項3】 前記絶縁領域は酸化膜である請求項2の
半導体デバイス。 - 【請求項4】 前記第2の半導体領域は前記第3の半導
体領域の表面中に形成される請求項3の半導体デバイ
ス。 - 【請求項5】 前記第1の半導体領域は前記第2の半導
体領域の導電形と反対の導電形を有する請求項4の半導
体デバイス。 - 【請求項6】 前記第1の半導体領域は前記第2の半導
体領域の導電形と同一の導電形を有する請求項4の半導
体デバイス。 - 【請求項7】 前記半導体デバイスは縦形バイポーラト
ランジスタであり、前記第1の半導体領域は複数個のエ
ミッタ指に対応し、そして、前記第2の半導体領域はベ
ース領域に対応する請求項5の半導体デバイス。 - 【請求項8】 前記指状電極および前記連続導電性領域
の上にそれぞれ配置された第1および第2のシリサイド
層を更に有する請求項1の半導体デバイス。 - 【請求項9】 前記第1および第2のシリサイド層の上
に配置された第1および第2のメタライゼーション層を
更に有する請求項8の半導体デバイス。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7132729B2 (en) | 2004-03-09 | 2006-11-07 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing same |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993016494A1 (en) * | 1992-01-31 | 1993-08-19 | Analog Devices, Inc. | Complementary bipolar polysilicon emitter devices |
US5374569A (en) * | 1992-09-21 | 1994-12-20 | Siliconix Incorporated | Method for forming a BiCDMOS |
KR100307287B1 (ko) | 1998-11-20 | 2001-12-05 | 윤종용 | 반도체장치의패드제조방법 |
KR100308619B1 (ko) | 1999-08-24 | 2001-11-01 | 윤종용 | 반도체 장치용 자기 정렬 콘택 패드 형성 방법 |
CN101621030B (zh) * | 2008-07-02 | 2011-01-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 具有多晶硅接触的自对准mos结构 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6127677A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-02-07 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS61210668A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPS6337657A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Nippon Mining Co Ltd | 電力増幅トランジスタとその製造方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4319932A (en) * | 1980-03-24 | 1982-03-16 | International Business Machines Corporation | Method of making high performance bipolar transistor with polysilicon base contacts |
JPS57118669A (en) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Toshiba Corp | Multiemitter type npn transistor |
US4521952A (en) * | 1982-12-02 | 1985-06-11 | International Business Machines Corporation | Method of making integrated circuits using metal silicide contacts |
US4646122A (en) * | 1983-03-11 | 1987-02-24 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device with floating remote gate turn-off means |
US4453306A (en) * | 1983-05-27 | 1984-06-12 | At&T Bell Laboratories | Fabrication of FETs |
US4566176A (en) * | 1984-05-23 | 1986-01-28 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing transistors |
JPS6146063A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS61156878A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-16 | Fujitsu Ltd | メツシユエミツタ・トランジスタ |
US4748490A (en) * | 1985-08-01 | 1988-05-31 | Texas Instruments Incorporated | Deep polysilicon emitter antifuse memory cell |
JPS62101071A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-11 | Nec Corp | 分割エミツタ型トランジスタ |
KR910002831B1 (ko) * | 1986-04-23 | 1991-05-06 | 아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니 | 반도체 소자 제조공정 |
GB8621534D0 (en) * | 1986-09-08 | 1986-10-15 | British Telecomm | Bipolar fabrication process |
US4871684A (en) * | 1987-10-29 | 1989-10-03 | International Business Machines Corporation | Self-aligned polysilicon emitter and contact structure for high performance bipolar transistors |
US4839305A (en) * | 1988-06-28 | 1989-06-13 | Texas Instruments Incorporated | Method of making single polysilicon self-aligned transistor |
-
1990
- 1990-02-20 US US07/482,444 patent/US4992848A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-07 EP EP90313328A patent/EP0443253B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-07 DE DE69025747T patent/DE69025747T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-14 JP JP3040804A patent/JP2515055B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61210668A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
JPS6127677A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-02-07 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS6337657A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-18 | Nippon Mining Co Ltd | 電力増幅トランジスタとその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7132729B2 (en) | 2004-03-09 | 2006-11-07 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4992848A (en) | 1991-02-12 |
DE69025747T2 (de) | 1996-07-18 |
JP2515055B2 (ja) | 1996-07-10 |
EP0443253B1 (en) | 1996-03-06 |
EP0443253A1 (en) | 1991-08-28 |
DE69025747D1 (de) | 1996-04-11 |
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