JPS61117513A - フアイバ.ガイド付光回路およびその製造方法 - Google Patents
フアイバ.ガイド付光回路およびその製造方法Info
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- JPS61117513A JPS61117513A JP23920384A JP23920384A JPS61117513A JP S61117513 A JPS61117513 A JP S61117513A JP 23920384 A JP23920384 A JP 23920384A JP 23920384 A JP23920384 A JP 23920384A JP S61117513 A JPS61117513 A JP S61117513A
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- Japan
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- optical
- guide
- optical waveguide
- fiber
- optical fiber
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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、光m慣において必要な光ファイバと光導波路
との直接接続を容易としたファイバ・ガイド付光回路S
工びその製造方法に関するものであるO 〔従来技術〕 光分岐]1路路光光分波器等の尋波形元部品を光通信シ
ステムに導入する場合、これら光部品と光ファイバとの
接続法としては、効率が^<、*a竺が高(、か?短時
間で行なえる方■1求される。従来は、之だ単に元ファ
イバ燗面船光導波路端面とを直、接つぎ合わせて#I続
する端面接続法が主として用いられて#た。しかし、こ
の方汚(は。
との直接接続を容易としたファイバ・ガイド付光回路S
工びその製造方法に関するものであるO 〔従来技術〕 光分岐]1路路光光分波器等の尋波形元部品を光通信シ
ステムに導入する場合、これら光部品と光ファイバとの
接続法としては、効率が^<、*a竺が高(、か?短時
間で行なえる方■1求される。従来は、之だ単に元ファ
イバ燗面船光導波路端面とを直、接つぎ合わせて#I続
する端面接続法が主として用いられて#た。しかし、こ
の方汚(は。
(:)接続に先立ち、導波路m面の切断ならびに研磨が
必要である。、(11)光ファイバと光導波路との精密
な位置合わせが必要であるJli+)接続部の機械的信
頼性に欠ける1等の欠点がある。
必要である。、(11)光ファイバと光導波路との精密
な位置合わせが必要であるJli+)接続部の機械的信
頼性に欠ける1等の欠点がある。
これら従来の問題点を解決する方法として1石英ガラス
系光導波路上に光回路パタン化と同時に光ファイバ位置
合わせ用のガイドを形成し、このガイドを利用して接続
を行なう接続法がある〔特願昭58−125699号〕
。この方法は上記従来の問題点が解決でき、光導波路端
面の切断、研磨および光ファイバと導波路との位置合わ
せの必要なしに、光ファイバと光導波路との高効率接続
が可能とするものである。
系光導波路上に光回路パタン化と同時に光ファイバ位置
合わせ用のガイドを形成し、このガイドを利用して接続
を行なう接続法がある〔特願昭58−125699号〕
。この方法は上記従来の問題点が解決でき、光導波路端
面の切断、研磨および光ファイバと導波路との位置合わ
せの必要なしに、光ファイバと光導波路との高効率接続
が可能とするものである。
上記のガイドな形成する方法では、外径125μm、コ
ア径50μmの光ファイバな光導波路と接続する場合1
石英ガラス系光導波路を深さ90μm程度エツチングす
る必要がある。この加工には、アモルファxsi(a−
Si)を−rxり* C* F6 *C,H,の混合ガ
スをエッチャントとする反応性イオンエツチングを用い
ているが、この方法で深さ90μmにも及ぶ深いエツチ
ングを行なうと、形成された導波路幅が、フォトマスク
段階のパタン幅と比較して、大さく減少するという問題
があった。したがって、このパタン幅減少量をおさえる
ために従来は、光回路のエツチング深さを約770μm
程度にし、ファイバ端部の外径を70μm程度にエツチ
ングした光ファイバを用いて接続を行なっていた。
ア径50μmの光ファイバな光導波路と接続する場合1
石英ガラス系光導波路を深さ90μm程度エツチングす
る必要がある。この加工には、アモルファxsi(a−
Si)を−rxり* C* F6 *C,H,の混合ガ
スをエッチャントとする反応性イオンエツチングを用い
ているが、この方法で深さ90μmにも及ぶ深いエツチ
ングを行なうと、形成された導波路幅が、フォトマスク
段階のパタン幅と比較して、大さく減少するという問題
があった。したがって、このパタン幅減少量をおさえる
ために従来は、光回路のエツチング深さを約770μm
程度にし、ファイバ端部の外径を70μm程度にエツチ
ングした光ファイバを用いて接続を行なっていた。
〔問題点を解決1−るための手段〕
この発明のファイバ・ガイド付光回路は、上記の問題点
1に解決する構成として、Si&板上に石英ガラス系光
導波路が形成されている光回路において、光導波路端部
付近に、光回路パタン化と同時に形成した光ファイバ端
部の位置決め用のガイドを有し、かつ、ガイド中に光フ
ァイバを押入したとき光ファイバコア部と光導波路コア
部とが一致するように少なくともガイド近傍のSi基板
が適当な深さにエツチングされていることを特徴とする
ものである。
1に解決する構成として、Si&板上に石英ガラス系光
導波路が形成されている光回路において、光導波路端部
付近に、光回路パタン化と同時に形成した光ファイバ端
部の位置決め用のガイドを有し、かつ、ガイド中に光フ
ァイバを押入したとき光ファイバコア部と光導波路コア
部とが一致するように少なくともガイド近傍のSi基板
が適当な深さにエツチングされていることを特徴とする
ものである。
また、上記のファイバ・ガイド付光回路の製造方法であ
るこの発明は、Si基板上に石英ガラス系光導波路を形
成し、その石英ガラス系光導波路をフォトリソグラフィ
技術を用いてSt基板に到る深さまでエツチングを行な
い所望の光導波路ノ(ターンと光ファイバ位置決め用の
ガイドとを同時に形成し1次にガイド中に光ファイバを
押入したとき光ファイバコア部と光導波路コア部とが一
致するように少なくともガイド付近のSi基板を適当な
深さまでエツチングするようにしたことを特徴とするも
のである。
るこの発明は、Si基板上に石英ガラス系光導波路を形
成し、その石英ガラス系光導波路をフォトリソグラフィ
技術を用いてSt基板に到る深さまでエツチングを行な
い所望の光導波路ノ(ターンと光ファイバ位置決め用の
ガイドとを同時に形成し1次にガイド中に光ファイバを
押入したとき光ファイバコア部と光導波路コア部とが一
致するように少なくともガイド付近のSi基板を適当な
深さまでエツチングするようにしたことを特徴とするも
のである。
111図は、本発明の実施例であるファイバ・ガイド付
光回路の斜視図である。1はSt基板、laは5ffi
(100]thi、1bはエツチングによって形成され
た5i(111)面、2はファイバ・ガイド、aは光導
波路であり、3aはクラッド層。
光回路の斜視図である。1はSt基板、laは5ffi
(100]thi、1bはエツチングによって形成され
た5i(111)面、2はファイバ・ガイド、aは光導
波路であり、3aはクラッド層。
3bはコア層、3cはバッファ層である。光導波路3及
びファイ″バ・ガイド2はいすれも石英系ガラスである
。 3のコア部3bおよ
び、接続する光コアイノ(7のコア部7bとの位置関係
を示したものである。ガイド2.2の間隔は1元ファイ
バ外径と一致しており、ガイド2の深さは、Si基板を
エツチングすることにより調整し、光ファイバ7のコア
部7b□と光−波路3のコア1l13bとが一致するよ
うになっている。したがって、光ファイバ7をガイド2
.2中に挿入するだけt、光ファイバと光回路との位置
合わせが完了する。
びファイ″バ・ガイド2はいすれも石英系ガラスである
。 3のコア部3bおよ
び、接続する光コアイノ(7のコア部7bとの位置関係
を示したものである。ガイド2.2の間隔は1元ファイ
バ外径と一致しており、ガイド2の深さは、Si基板を
エツチングすることにより調整し、光ファイバ7のコア
部7b□と光−波路3のコア1l13bとが一致するよ
うになっている。したがって、光ファイバ7をガイド2
.2中に挿入するだけt、光ファイバと光回路との位置
合わせが完了する。
第3図は、上記のようなファイバ・ガイド付光回路の製
作方法を示し起ものである。第3図(a)は。
作方法を示し起ものである。第3図(a)は。
Si基板1上に石英系光導波膜31を形成する工程であ
る。本実施例では、Si基板1として(100)面基板
を用い、SiC1,、Ti1l、、GeC1゜、8C1
,;pc s、等を原料ガスとする火災加水分解反応を
利用して、このSi基板1上に石英系光導波膜31を形
成する。石英系光導波膜31は厚さ5′3μmで3層構
造をし【おり、31aはクラッド層゛(厚さ3μm)、
3”1bはコブ層(厚さ45μm )’* 31’cは
バッファ層(厚さ511m)である。第3図(b)は1
石英系元導波膜31をエツチングして、所望の光導波路
及びファイバ・ガイドをパタン化する工程である。この
ためには、まず、石英系光導波膜31上にアモルファス
S4膜4を形成し、この上にAZ系フォトレジスト5を
塗布する。次いでフォトマスク6を用いて、フォトリン
グラフィの手法により、AZ系フォトレジスト5をパタ
ン化する。フォトマスク6において。
る。本実施例では、Si基板1として(100)面基板
を用い、SiC1,、Ti1l、、GeC1゜、8C1
,;pc s、等を原料ガスとする火災加水分解反応を
利用して、このSi基板1上に石英系光導波膜31を形
成する。石英系光導波膜31は厚さ5′3μmで3層構
造をし【おり、31aはクラッド層゛(厚さ3μm)、
3”1bはコブ層(厚さ45μm )’* 31’cは
バッファ層(厚さ511m)である。第3図(b)は1
石英系元導波膜31をエツチングして、所望の光導波路
及びファイバ・ガイドをパタン化する工程である。この
ためには、まず、石英系光導波膜31上にアモルファス
S4膜4を形成し、この上にAZ系フォトレジスト5を
塗布する。次いでフォトマスク6を用いて、フォトリン
グラフィの手法により、AZ系フォトレジスト5をパタ
ン化する。フォトマスク6において。
26はファイバ・ガイドパタンで、ガイド間隔1゜は1
20μmに設定しである。36は光導波路パタン″で1
ζ、光導波路幅13は45μmに設定しである。また、
AZ系レジストのパタン化にあたっては、ファイバ・ガ
イドパタン26が、Si基板1の(110)方向と、は
ぼ平行になるようにする。AZ系レジストのパタン化に
ひき続いて、パタン化したAZ系レジストをマスク、C
BrFlをエッチャントとする反応性イオン・エツチン
グによりアモルファスSi膜4をパタン化する。最後に
、このアモルファスStをマスク、C,F。
20μmに設定しである。36は光導波路パタン″で1
ζ、光導波路幅13は45μmに設定しである。また、
AZ系レジストのパタン化にあたっては、ファイバ・ガ
イドパタン26が、Si基板1の(110)方向と、は
ぼ平行になるようにする。AZ系レジストのパタン化に
ひき続いて、パタン化したAZ系レジストをマスク、C
BrFlをエッチャントとする反応性イオン・エツチン
グによりアモルファスSi膜4をパタン化する。最後に
、このアモルファスStをマスク、C,F。
、C,H,の混合ガスをエッチャントとした反応性イオ
ンエツチングにより、第3図(C)のように、Si基板
1上に石英系光導波膜よりなるファイバ・ガイド2及び
光導波路3がパタン化される。石英系光導波膜のエツチ
ング深さは53μm必要である。これらのエツチング工
程に伴い、形成パタンには若干のパタン幅の減少が生じ
て、ガイド間隔!、は約12sμm*光導波路幅II4
は約40μmとなる。次にSi基板をエツチングしてガ
イド深さをtjA!1−fる工程を行う。この工程はS
i基板1をエチレンジアミンピロカテコール等のアルカ
リエッチ液に浸すと石英系光導波膜でできたガイド2.
および光導波路3がマスクとなり、Si基板1が異方性
エツチングされるものである。すなわち、上記のエッチ
液を用いた場合、Ml結晶面とエツチング速度の関係は
(100):(110):(111)=50:30:3
μm/hとなるので、(1113面があられれると、そ
の面は、それ以上エツチングされなくなる。この結果、
第1図に示した形状の光回路が得られる。本実施例にお
いては、上記の方法でSi基板を35μmの深さにエツ
チングを行なう。この結果、第2図に示すようにガイド
中に外径125μm、コア径50μmの光ファイバを仲
人するだけで石英系光導波路との位置合わせが行なえる
ようになる。
ンエツチングにより、第3図(C)のように、Si基板
1上に石英系光導波膜よりなるファイバ・ガイド2及び
光導波路3がパタン化される。石英系光導波膜のエツチ
ング深さは53μm必要である。これらのエツチング工
程に伴い、形成パタンには若干のパタン幅の減少が生じ
て、ガイド間隔!、は約12sμm*光導波路幅II4
は約40μmとなる。次にSi基板をエツチングしてガ
イド深さをtjA!1−fる工程を行う。この工程はS
i基板1をエチレンジアミンピロカテコール等のアルカ
リエッチ液に浸すと石英系光導波膜でできたガイド2.
および光導波路3がマスクとなり、Si基板1が異方性
エツチングされるものである。すなわち、上記のエッチ
液を用いた場合、Ml結晶面とエツチング速度の関係は
(100):(110):(111)=50:30:3
μm/hとなるので、(1113面があられれると、そ
の面は、それ以上エツチングされなくなる。この結果、
第1図に示した形状の光回路が得られる。本実施例にお
いては、上記の方法でSi基板を35μmの深さにエツ
チングを行なう。この結果、第2図に示すようにガイド
中に外径125μm、コア径50μmの光ファイバを仲
人するだけで石英系光導波路との位置合わせが行なえる
ようになる。
このように、Si基板なエツチングする工程を導入する
ことにより石英系光導波膜のエツチング深さは53μm
で十分である。一方、Si基板のエツチング工程を入れ
ずに1石英系光導波膜のエツチングのみで、外径125
μmの光ファイバ用のガイドを形成する場合には1石英
系光導波膜のエツチング深さは、約90μm必要となる
。ところで第3図(C)の工程の説明でも述べたように
、エツチング工程では若干のパタン幅の減少が生じて。
ことにより石英系光導波膜のエツチング深さは53μm
で十分である。一方、Si基板のエツチング工程を入れ
ずに1石英系光導波膜のエツチングのみで、外径125
μmの光ファイバ用のガイドを形成する場合には1石英
系光導波膜のエツチング深さは、約90μm必要となる
。ところで第3図(C)の工程の説明でも述べたように
、エツチング工程では若干のパタン幅の減少が生じて。
最終的に形成されるパタン幅は、初めに設計L7eフォ
トマスクパタン幅よりも狭(なる。これは、鴎4図に示
すメカニズムで生ずる。第4図(a)は、石英系光導波
1131のエツチング深さが比較的浅い場合を示してい
る。反応性イオンエツチングにおいては、アモルファス
Siマスク4のエッヂ部分4aのように、とがった部分
のエツチングの進行速度は他の部分より速い傾向がある
。このため、図中4 a (1)ように、この部分が削
られ、マスク側面の垂直性が劣化する。しかし、エツチ
ングが浅い場合はマスクの下の石英系光導波膜31には
、この影響が表われないので、エツチングによって形成
されるパタン幅dは、フォトマスク段階の幅から変化す
ることはない。しかし第4図(b)のように、エツチン
グがある程度深くなると、アモルファスSiマスク4の
側面4aの垂直性劣化の影響が表われ、エツチングによ
り形成されるパタン幅に2Δdの減少が生じる。第4図
(e)は、さらにエツチングが深くなった場合である。
トマスクパタン幅よりも狭(なる。これは、鴎4図に示
すメカニズムで生ずる。第4図(a)は、石英系光導波
1131のエツチング深さが比較的浅い場合を示してい
る。反応性イオンエツチングにおいては、アモルファス
Siマスク4のエッヂ部分4aのように、とがった部分
のエツチングの進行速度は他の部分より速い傾向がある
。このため、図中4 a (1)ように、この部分が削
られ、マスク側面の垂直性が劣化する。しかし、エツチ
ングが浅い場合はマスクの下の石英系光導波膜31には
、この影響が表われないので、エツチングによって形成
されるパタン幅dは、フォトマスク段階の幅から変化す
ることはない。しかし第4図(b)のように、エツチン
グがある程度深くなると、アモルファスSiマスク4の
側面4aの垂直性劣化の影響が表われ、エツチングによ
り形成されるパタン幅に2Δdの減少が生じる。第4図
(e)は、さらにエツチングが深くなった場合である。
アモルファスSiマスク4の側面4aの垂@性の劣化は
、第4図(a) 、 (b) 、r、りも著しくなるの
で、エツチングの進行に伴うパタン幅の減少112Δd
は、ざらに大き(なり、しかも、減少速度も速(なる。
、第4図(a) 、 (b) 、r、りも著しくなるの
で、エツチングの進行に伴うパタン幅の減少112Δd
は、ざらに大き(なり、しかも、減少速度も速(なる。
第5図は。
パタン幅減少量とエツチング深さとの関係を調べたもの
である。このグラフ+す1、エツチング深さ50μm程
度の時は、パタン幅減少tは約5μm程度であるのに対
してエツチング深さ90μmになると、パタン幅減少量
は20μm程度にも達することがわかる。
である。このグラフ+す1、エツチング深さ50μm程
度の時は、パタン幅減少tは約5μm程度であるのに対
してエツチング深さ90μmになると、パタン幅減少量
は20μm程度にも達することがわかる。
このように、実施例により、精度よく外径125μm光
ファイバ用のガイドが形成できる。長さ15mmの直線
導波路の両端にガイドな設けた光回路における接続損失
の測定では、光源に0.85μmのLFiDを用いた場
合、入力Ifllおよび出力部を合わせた接続損失は1
.gctaであった。この値は、比較のために行なった
通常の1+iiI面接続の場合の接続損失と同程度であ
り1本方法によっても。
ファイバ用のガイドが形成できる。長さ15mmの直線
導波路の両端にガイドな設けた光回路における接続損失
の測定では、光源に0.85μmのLFiDを用いた場
合、入力Ifllおよび出力部を合わせた接続損失は1
.gctaであった。この値は、比較のために行なった
通常の1+iiI面接続の場合の接続損失と同程度であ
り1本方法によっても。
高効率接続ができることが明らかになった。なお、本実
施例において、上述のように形成された光導波路のコア
部の寸法は幅40μm×高さ45μmであるが、これは
コア径50μmのグレイディラドインデックスファイバ
(5oGIファイバ]を用いて、5oGIファイバ=光
回路(ステップインデックス)=500Iファイバと接
続した場合に、接続損失が蝦小になる寸法である。
施例において、上述のように形成された光導波路のコア
部の寸法は幅40μm×高さ45μmであるが、これは
コア径50μmのグレイディラドインデックスファイバ
(5oGIファイバ]を用いて、5oGIファイバ=光
回路(ステップインデックス)=500Iファイバと接
続した場合に、接続損失が蝦小になる寸法である。
以上説明したように、本発明によれば、光回路形成と同
時に形成した元ファイバと光回路との軸合わせ用のガイ
ド中に光ファイバを挿入して、光ファイバと光回路との
結合を行なうので無調整で光ファイバエ光回路の高効率
接続ができる。それに加えて1本発明においては、ガイ
ド近傍のSt基板が適当な深さにエツチングされている
ので、通常の光ファイバとの接続を容易に行うことがで
きる。また1本発明の方法によれば、光回路、ガイド形
成工程において、石英系導波膜のエツチング深さを必要
最小限に抑え、不足分を、基板であるSi基板をエツチ
ングすることにより深さ調整を行なっている。したがっ
て1反応性イオ゛ン、エツチングで深いエツチングを行
なう際に問題となるパタン幅の減少量を大幅に小暑<で
きるので。
時に形成した元ファイバと光回路との軸合わせ用のガイ
ド中に光ファイバを挿入して、光ファイバと光回路との
結合を行なうので無調整で光ファイバエ光回路の高効率
接続ができる。それに加えて1本発明においては、ガイ
ド近傍のSt基板が適当な深さにエツチングされている
ので、通常の光ファイバとの接続を容易に行うことがで
きる。また1本発明の方法によれば、光回路、ガイド形
成工程において、石英系導波膜のエツチング深さを必要
最小限に抑え、不足分を、基板であるSi基板をエツチ
ングすることにより深さ調整を行なっている。したがっ
て1反応性イオ゛ン、エツチングで深いエツチングを行
なう際に問題となるパタン幅の減少量を大幅に小暑<で
きるので。
加工精度の向上がはかれる。
第1図は1本発明の実施例であるガイド縁光回路の斜視
図、第2図は、第1図の光回路におけるガ・Hビト41
.光導波路および光ファイバの寸法の関係を示した図、
#!3図1M) 〜(C)は、Zガ・fイl’)+74
1tim回路の製造方@を示した説明図、第4図(a)
〜(C)は、光回路幅の減少のよう丁を示した模式図、
第5図は、エツチング深さとパタン幅減少量との関係を
示すグラフである。 1・−st基板、1a・・・5i(100)面、1b・
・・Si(111)面、2・・・光ファイバ・ガイド。 3・・・光導波路、3a・・・クラッド層、3b・・・
コア層。 3C・・・バッファ層、7・・・光ファイA、 ? b
−5Y、ファイバのコア部、31・・・石英系光導波膜
、31a・・・クラッドI*、31b・・・コア層、3
1C・・・バッファ層、4°・・アモルファスSiマス
クs4a・・・アモルファスSiマスク側面、5・・・
AZ系レジスト、6・・・フォトマスク、26・・・ガ
イド・パタン。 36・・・光回路パタン。 #3) 第4図 第5図
図、第2図は、第1図の光回路におけるガ・Hビト41
.光導波路および光ファイバの寸法の関係を示した図、
#!3図1M) 〜(C)は、Zガ・fイl’)+74
1tim回路の製造方@を示した説明図、第4図(a)
〜(C)は、光回路幅の減少のよう丁を示した模式図、
第5図は、エツチング深さとパタン幅減少量との関係を
示すグラフである。 1・−st基板、1a・・・5i(100)面、1b・
・・Si(111)面、2・・・光ファイバ・ガイド。 3・・・光導波路、3a・・・クラッド層、3b・・・
コア層。 3C・・・バッファ層、7・・・光ファイA、 ? b
−5Y、ファイバのコア部、31・・・石英系光導波膜
、31a・・・クラッドI*、31b・・・コア層、3
1C・・・バッファ層、4°・・アモルファスSiマス
クs4a・・・アモルファスSiマスク側面、5・・・
AZ系レジスト、6・・・フォトマスク、26・・・ガ
イド・パタン。 36・・・光回路パタン。 #3) 第4図 第5図
Claims (2)
- (1)Si基板上に石英ガラス系光導波路が形成されて
いる光回路において、光導波路端部付近に、光回路パタ
ン化と同時に形成した光ファイバ端部の位置決め用のガ
イドを有し、かつ、ガイド中に光ファイバを挿入したと
き光ファイバコア部と光導波路コア部とが一致するよう
に少なくともガイド近傍のSi基板が適当な深さにエッ
チングされていることを特徴とするファイバ・ガイド付
光回路。 - (2)Si基板上に石英ガラス系光導波路を形成する工
程と、その石英ガラス系光導波路をフオトリソグラフィ
技術を用いてSi基板に致る深さまでエッチングを行な
い所望の光導波路パタンと光ファイバ位置決め用のガイ
ドとを同時に形成する工程と、それに引き続いてガイド
中に光ファイバを挿入したとき光ファイバコア部と光導
波路コア部とが一致するように少なくともガイド付近の
Si基板を適当な深さまでエッチングする工程とを有す
るファイバ・ガイド付光回路の製造方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23920384A JPS61117513A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | フアイバ.ガイド付光回路およびその製造方法 |
CA000486477A CA1255382A (en) | 1984-08-10 | 1985-07-08 | Hybrid optical integrated circuit with alignment guides |
US06/753,632 US4750799A (en) | 1984-08-10 | 1985-07-10 | Hybrid optical integrated circuit |
EP85108730A EP0171615B1 (en) | 1984-08-10 | 1985-07-12 | Hybrid optical integrated circuit and fabrication method thereof |
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1984
- 1984-11-13 JP JP23920384A patent/JPS61117513A/ja active Granted
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6325644B2 (ja) | 1988-05-26 |
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