JPS625350B2 - - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、金属−絶縁物−半導体を有する装置
の製造に関するものである。特に下の薄い酸化物
絶縁層への酸の作用を避けるために、多結晶シリ
コン・ゲートに過剰の粒子(grain)が成長する
こと及びボイド(void)が形成されることを防ぐ
新規な方法に関するものである。
の製造に関するものである。特に下の薄い酸化物
絶縁層への酸の作用を避けるために、多結晶シリ
コン・ゲートに過剰の粒子(grain)が成長する
こと及びボイド(void)が形成されることを防ぐ
新規な方法に関するものである。
金属とゲートの接点が薄いゲート酸化物との垂
直な位置合せにより生じる、薄いゲート酸化物層
及び多結晶シリコン・ゲートを有する金属−酸化
物−半導体の装置の製造においては、これまで良
い装置の歩留りはなぜか低かつた。これらの低い
歩留りの原因である損傷機構は次のようなもので
あることを発見した。
直な位置合せにより生じる、薄いゲート酸化物層
及び多結晶シリコン・ゲートを有する金属−酸化
物−半導体の装置の製造においては、これまで良
い装置の歩留りはなぜか低かつた。これらの低い
歩留りの原因である損傷機構は次のようなもので
あることを発見した。
即ち、多結晶シリコン層のドーピングが、多結
晶シリコン・ゲート内に過剰の粒子を成長させる
こと及びその結果ボイドが形成されることに寄与
している。次のプロセスの間に、フツ化水素酸が
ボイドをしみ通り、薄い二酸化シリコン絶縁層に
作用する。この結果、絶縁層の絶縁効果が実質的
に減少し、それでより低い印加電圧で装置はシヨ
ート及びブレークダウンを起こすことになる。
晶シリコン・ゲート内に過剰の粒子を成長させる
こと及びその結果ボイドが形成されることに寄与
している。次のプロセスの間に、フツ化水素酸が
ボイドをしみ通り、薄い二酸化シリコン絶縁層に
作用する。この結果、絶縁層の絶縁効果が実質的
に減少し、それでより低い印加電圧で装置はシヨ
ート及びブレークダウンを起こすことになる。
それゆえに、本発明の主目的は、薄いゲート酸
化物構造の装置を作る従来の方法で一般に起こつ
ている多結晶シリコンのボイドの形成及び次のゲ
ート酸化物への酸の作用を減少させることによ
り、比較的高い歩留りを有する金属−酸化物−半
導体の装置を作る新規な方法を提供することであ
る。
化物構造の装置を作る従来の方法で一般に起こつ
ている多結晶シリコンのボイドの形成及び次のゲ
ート酸化物への酸の作用を減少させることによ
り、比較的高い歩留りを有する金属−酸化物−半
導体の装置を作る新規な方法を提供することであ
る。
これは、多結晶シリコン・ゲートを形成する新
規な技術により達成される。即ち、従来のように
ゲートにドーパントを付着する代わりに、真性な
多結晶シリコンの最初の層が、始めに酸化物の近
くに付着される。それから1つ以上の多結晶シリ
コンのドープされた層が最初の真性な層の上に付
着される。次の熱プロセス・ステツプの間に、ド
ーパントはドープされた多結晶層から最初の真性
な層へ拡散し、これにより適当な装置の動作に所
望なドーパント・プロフイールが提供される。し
かし最初の多結晶層の真性の性質により、粒子の
成長及びボイドの形成が減少される。これにより
フツ化水素酸による下のゲート酸化物への作用が
実質的に減少し、高歩留りの装置が達成される。
規な技術により達成される。即ち、従来のように
ゲートにドーパントを付着する代わりに、真性な
多結晶シリコンの最初の層が、始めに酸化物の近
くに付着される。それから1つ以上の多結晶シリ
コンのドープされた層が最初の真性な層の上に付
着される。次の熱プロセス・ステツプの間に、ド
ーパントはドープされた多結晶層から最初の真性
な層へ拡散し、これにより適当な装置の動作に所
望なドーパント・プロフイールが提供される。し
かし最初の多結晶層の真性の性質により、粒子の
成長及びボイドの形成が減少される。これにより
フツ化水素酸による下のゲート酸化物への作用が
実質的に減少し、高歩留りの装置が達成される。
第1図には、参照番号1と印された通常の半導
体ウエハ又は基体(好ましくはP−導電型)が示
されている。基体1の上表面上に約300Åの厚さ
に二酸化シリコン層2が成長される。層2の上に
約300Åの厚さの窒化シリコン層3が付着され
る。約500Åの厚さの第2の二酸化シリコン層4
が層3の上に付着される。フオトレジスト層5が
二酸化シリコン層4の上に付着される。層2,3
及び4が基板1の上表面上に伸びているが、フオ
トレジスト層5は示されているような形状にされ
る。基板は通常の食刻プロセスが施され、付着さ
れたフオトレジスト層5により保護されていない
二酸化シリコン層4の部分が食刻して取り除かれ
る。この結果の構造体が第1図に示されている。
体ウエハ又は基体(好ましくはP−導電型)が示
されている。基体1の上表面上に約300Åの厚さ
に二酸化シリコン層2が成長される。層2の上に
約300Åの厚さの窒化シリコン層3が付着され
る。約500Åの厚さの第2の二酸化シリコン層4
が層3の上に付着される。フオトレジスト層5が
二酸化シリコン層4の上に付着される。層2,3
及び4が基板1の上表面上に伸びているが、フオ
トレジスト層5は示されているような形状にされ
る。基板は通常の食刻プロセスが施され、付着さ
れたフオトレジスト層5により保護されていない
二酸化シリコン層4の部分が食刻して取り除かれ
る。この結果の構造体が第1図に示されている。
第2図では、基板が次にホウ素でドープされた
ソース及びドレイン領域6,6′を提供するため
に、ホウ素のイオン注入に晒される。ホウ素イオ
ンは二酸化シリコン層2及び窒化シリコン層3を
貫通するが、所望の領域6,6′への注入を限定
するためにマスクとして働くフオトレジスト層5
へは貫通しない。それからフオトレジスト層5が
取り除かれる。二酸化シリコン層2及び窒化シリ
コン層3が次に、マスクとして働く二酸化シリコ
ン層4の真下の部分を除いて、食刻して取り除か
れる。二酸化シリコン層4も最終的にこの食刻ス
テツプの間に取り除かれて、この結果第2図に示
されている構造体が提供される。
ソース及びドレイン領域6,6′を提供するため
に、ホウ素のイオン注入に晒される。ホウ素イオ
ンは二酸化シリコン層2及び窒化シリコン層3を
貫通するが、所望の領域6,6′への注入を限定
するためにマスクとして働くフオトレジスト層5
へは貫通しない。それからフオトレジスト層5が
取り除かれる。二酸化シリコン層2及び窒化シリ
コン層3が次に、マスクとして働く二酸化シリコ
ン層4の真下の部分を除いて、食刻して取り除か
れる。二酸化シリコン層4も最終的にこの食刻ス
テツプの間に取り除かれて、この結果第2図に示
されている構造体が提供される。
さて第3図では、窒化シリコン層3が7,7′
に示されている酸化物領域を提供するために、約
5000Åの厚い二酸化シリコン層を成長させる次の
ステツプのマスクとして働いている。第2図の窒
化シリコン層3及び二酸化シリコン層2が次に取
り除かれて、第3図に示されているような構造体
が提供される。酸化物領域7,7′はホウ素がイ
オン注入された領域6,6′の上の部分まで下方
に成長する。
に示されている酸化物領域を提供するために、約
5000Åの厚い二酸化シリコン層を成長させる次の
ステツプのマスクとして働いている。第2図の窒
化シリコン層3及び二酸化シリコン層2が次に取
り除かれて、第3図に示されているような構造体
が提供される。酸化物領域7,7′はホウ素がイ
オン注入された領域6,6′の上の部分まで下方
に成長する。
次に第4図では、厚い酸化物領域7,7′の間
の開孔の所で露出している領域の上に、薄い二酸
化シリコン層9が成長している。二酸化シリコン
層9は形成される装置のゲート絶縁酸化物を構成
する。二酸化シリコン層9は約250Åの厚さであ
ると良い。二酸化シリコン層9の直ぐ真下にホウ
素でドープされた領域8を提供するために、しき
い調節されたホウ素のイオン注入が行なわれる。
この結果の構造体が第4図に示されている。
の開孔の所で露出している領域の上に、薄い二酸
化シリコン層9が成長している。二酸化シリコン
層9は形成される装置のゲート絶縁酸化物を構成
する。二酸化シリコン層9は約250Åの厚さであ
ると良い。二酸化シリコン層9の直ぐ真下にホウ
素でドープされた領域8を提供するために、しき
い調節されたホウ素のイオン注入が行なわれる。
この結果の構造体が第4図に示されている。
さて第5及び第6図を参照して、本発明の新規
なステツプが述べられる。約1000Åの厚さの多結
晶シリコンの実質的に真性な層10が基板の上に
付着され、それでゲート酸化物層9及び厚い酸化
物層領域7,7′を覆う。多結晶シリコン層10
の真性の性質は、以下に述べられるように本発明
にとつて重要である。その結果の構造体が第5図
に示されている。
なステツプが述べられる。約1000Åの厚さの多結
晶シリコンの実質的に真性な層10が基板の上に
付着され、それでゲート酸化物層9及び厚い酸化
物層領域7,7′を覆う。多結晶シリコン層10
の真性の性質は、以下に述べられるように本発明
にとつて重要である。その結果の構造体が第5図
に示されている。
第6図に示されているように、次に約1000Åの
厚さの第2の多結晶シリコン層11が最初の真性
な層10の上に付着される。第2の多結晶層11
は適当にドープされる。好ましくはリンの不純物
原子が約1018原子/cm3の濃度であると良い。それ
から約1000Åの厚さの第3の多結晶シリコン12
が第2の層11の上に付着される。この第3の層
12は好ましくは、層11のドーパント濃度に比
べて比較的より強くドープされると良い。好まし
くはリンの不純物原子が約1020原子/cm3の濃度で
あると良い。この結果の構造体が第6図に示され
ている。
厚さの第2の多結晶シリコン層11が最初の真性
な層10の上に付着される。第2の多結晶層11
は適当にドープされる。好ましくはリンの不純物
原子が約1018原子/cm3の濃度であると良い。それ
から約1000Åの厚さの第3の多結晶シリコン12
が第2の層11の上に付着される。この第3の層
12は好ましくは、層11のドーパント濃度に比
べて比較的より強くドープされると良い。好まし
くはリンの不純物原子が約1020原子/cm3の濃度で
あると良い。この結果の構造体が第6図に示され
ている。
3つの別々の層10,11,12を付着するプ
ロセスの代わりに、傾斜したドーパント濃度を有
する単一の多結晶シリコン層を付着しても良い。
これは、薄いゲート酸化物層9に隣接する実質的
に真性な物質から始めて上記ゲート酸化物層9か
ら離れるに連れてドーパント濃度が傾斜して増加
する。
ロセスの代わりに、傾斜したドーパント濃度を有
する単一の多結晶シリコン層を付着しても良い。
これは、薄いゲート酸化物層9に隣接する実質的
に真性な物質から始めて上記ゲート酸化物層9か
ら離れるに連れてドーパント濃度が傾斜して増加
する。
次の熱プロセス・ステツプの間に、結果とし
て、層11及び12から最初の真性な層10へド
ーパントが拡散し、この結果適当な動作に必要な
不純物濃度プロフイールを有する多結晶シリコ
ン・ゲートが生じる。層11及び12から層10
へのドーパントの拡散がプロセスのこの段階で完
了することを意味するものではないが、3つの多
結晶シリコン層10,11,12は、第7図では
単一に融合した層13として示されている。
て、層11及び12から最初の真性な層10へド
ーパントが拡散し、この結果適当な動作に必要な
不純物濃度プロフイールを有する多結晶シリコ
ン・ゲートが生じる。層11及び12から層10
へのドーパントの拡散がプロセスのこの段階で完
了することを意味するものではないが、3つの多
結晶シリコン層10,11,12は、第7図では
単一に融合した層13として示されている。
最初の多結晶層10の実質的に真性な性質は、
本発明にとつて重要な利点を提供する。即ち、ド
ーパントが実質的に存在しないことにより、多結
晶シリコンでの粒子の成長やボイドの形成が減少
する。そしてこれは、フツ化水素酸が多結晶シリ
コン層のボイドにしみ通り、次のプロセス・ステ
ツプの間に薄いゲート酸化物層9に作用する傾向
を減少させる。これによりゲート酸化物層9の絶
縁機能は実質的に保護され、この結果装置は、最
初の多結晶シリコン層10が実質的に真性でない
ように提供される装置に比べて、より高いブレー
クダウン電圧を有しシヨートがより少なくなる。
本発明にとつて重要な利点を提供する。即ち、ド
ーパントが実質的に存在しないことにより、多結
晶シリコンでの粒子の成長やボイドの形成が減少
する。そしてこれは、フツ化水素酸が多結晶シリ
コン層のボイドにしみ通り、次のプロセス・ステ
ツプの間に薄いゲート酸化物層9に作用する傾向
を減少させる。これによりゲート酸化物層9の絶
縁機能は実質的に保護され、この結果装置は、最
初の多結晶シリコン層10が実質的に真性でない
ように提供される装置に比べて、より高いブレー
クダウン電圧を有しシヨートがより少なくなる。
第2の層11が比較的適度な不純物濃度のみを
有し、第3の層12が比較的濃い不純物濃度を有
することにより、多結晶シリコン・ゲート内の粒
子の成長及びボイドの形成がさらに減少すること
が発見された。
有し、第3の層12が比較的濃い不純物濃度を有
することにより、多結晶シリコン・ゲート内の粒
子の成長及びボイドの形成がさらに減少すること
が発見された。
第7乃至第13図に示されたプロセスの残りの
ステツプは先行技術では従来から良く知られたも
のであるので、要約してのみ述べる。第7図で
は、前では10,11,12と示され、ここでは
単一の層13として示されている融合した多結晶
シリコン層の上に、二酸化シリコン層14が成長
又は付着される。窒化シリコン層15がそれから
二酸化シリコン層14の上に付着され、そして他
の二酸化シリコン層16が層15の上に付着され
る。層14は好ましくは約100Åの厚さで、層1
5は好ましくは約300Åの厚さで、層16は好ま
しくは約500Åの厚さであると良い。この結果の
構造体が第7図に示されている。
ステツプは先行技術では従来から良く知られたも
のであるので、要約してのみ述べる。第7図で
は、前では10,11,12と示され、ここでは
単一の層13として示されている融合した多結晶
シリコン層の上に、二酸化シリコン層14が成長
又は付着される。窒化シリコン層15がそれから
二酸化シリコン層14の上に付着され、そして他
の二酸化シリコン層16が層15の上に付着され
る。層14は好ましくは約100Åの厚さで、層1
5は好ましくは約300Åの厚さで、層16は好ま
しくは約500Åの厚さであると良い。この結果の
構造体が第7図に示されている。
第8図では、通常のフオトリソグラフイ及び食
刻のステツプが行なわれ、層13,14及び15
に対して示されているような形状が画成される。
それからN+のソース及びドレイン領域17,1
7′を形成するために、ヒ素のイオン注入が行な
われる。この結果の構造体が第8図に示されてい
る。
刻のステツプが行なわれ、層13,14及び15
に対して示されているような形状が画成される。
それからN+のソース及びドレイン領域17,1
7′を形成するために、ヒ素のイオン注入が行な
われる。この結果の構造体が第8図に示されてい
る。
さて第9図では、他の多結晶シリコン層18が
構造体の上に、好ましくは約4000Åの厚さ付着さ
れる。層18が薄い酸化物領域の上に伸びていな
いなら、層18はフツ化水素酸による酸化物への
損傷作用なしにドープされる。それから第9図に
示されている構造体を提供するために、二酸化シ
リコン層19が層18の上に付着される。
構造体の上に、好ましくは約4000Åの厚さ付着さ
れる。層18が薄い酸化物領域の上に伸びていな
いなら、層18はフツ化水素酸による酸化物への
損傷作用なしにドープされる。それから第9図に
示されている構造体を提供するために、二酸化シ
リコン層19が層18の上に付着される。
さて第10図では、通常のフオトリソグラフイ
及び食刻のステツプが行なわれて、多結晶シリコ
ン層18及び二酸化シリコン層19の部分が取り
除かれる。それから第11図に示されているよう
に、約3000Åの厚い二酸化シリコン層が成長し
て、20に示されているように、二酸化シリコン
層19及び領域7,7′と一体となる。
及び食刻のステツプが行なわれて、多結晶シリコ
ン層18及び二酸化シリコン層19の部分が取り
除かれる。それから第11図に示されているよう
に、約3000Åの厚い二酸化シリコン層が成長し
て、20に示されているように、二酸化シリコン
層19及び領域7,7′と一体となる。
次に第12図では、二酸化シリコン層14及び
窒化シリコン層15が通常のフツ化水素酸食刻に
より取り除かれる。このステツプの間に、もし多
結晶シリコン・ゲート層13が過剰の粒子が成長
しボイドの形成が行なわれているなら、フツ化水
素酸はボイドにしみ通り薄いゲート酸化物層9に
作用することになり、これにより装置はより低い
ブレークダウン電圧を持つことになる。しかしな
がら、最初の多結晶シリコン層10が実質的に真
性であるなら、次のプロセス・ステツプの間の粒
子の成長及びボイドの形成される傾向は実質的に
減少し、これによつてフツ化水素酸による薄いゲ
ート酸化物層9への作用を及ぼす確率は減少す
る。この確率はさらに、第2の多結晶シリコン層
11のドーパント濃度を比較的適度な濃度にする
ことにより減少される。
窒化シリコン層15が通常のフツ化水素酸食刻に
より取り除かれる。このステツプの間に、もし多
結晶シリコン・ゲート層13が過剰の粒子が成長
しボイドの形成が行なわれているなら、フツ化水
素酸はボイドにしみ通り薄いゲート酸化物層9に
作用することになり、これにより装置はより低い
ブレークダウン電圧を持つことになる。しかしな
がら、最初の多結晶シリコン層10が実質的に真
性であるなら、次のプロセス・ステツプの間の粒
子の成長及びボイドの形成される傾向は実質的に
減少し、これによつてフツ化水素酸による薄いゲ
ート酸化物層9への作用を及ぼす確率は減少す
る。この確率はさらに、第2の多結晶シリコン層
11のドーパント濃度を比較的適度な濃度にする
ことにより減少される。
最後に第13図には、アルミニウム・メタライ
ゼーシヨン(metallization)層22が構造体の上
に付着され、多結晶シリコン・ゲート13との導
電接点が形成されてプロセスは完了する。
ゼーシヨン(metallization)層22が構造体の上
に付着され、多結晶シリコン・ゲート13との導
電接点が形成されてプロセスは完了する。
第1乃至第4図は、本発明のプロセスを実施す
るのに示された始めのステツプで従来技術を示し
ている。第5及び第6図は、多結晶シリコンの最
初の真性な層を付着する新規なステツプを示す。
第7乃至第13図は、第5及び第6図に示された
新規なステツプの後に行なわれる続きのステツプ
で従来技術を示している。 10……真性な多結晶シリコン層、11……適
度にドープされた多結晶シリコン層、12……強
くドープされた多結晶シリコン層。
るのに示された始めのステツプで従来技術を示し
ている。第5及び第6図は、多結晶シリコンの最
初の真性な層を付着する新規なステツプを示す。
第7乃至第13図は、第5及び第6図に示された
新規なステツプの後に行なわれる続きのステツプ
で従来技術を示している。 10……真性な多結晶シリコン層、11……適
度にドープされた多結晶シリコン層、12……強
くドープされた多結晶シリコン層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリコン基体を準備し、上記基体の表面に薄
い絶縁層を形成し、上記絶縁層の上に最初の多結
晶半導体物質の真性な層を付着し、上記最初の真
性な多結晶層の上にドーパントを含む少なくとも
1つの追加の多結晶半導体層を付着し、シリコン
基体を加熱して上記追加の多結晶層から上記最初
の多結晶層へドーパントの一部を拡散させ、上記
追加の多結晶半導体層上に絶縁膜を付着し、ゲー
ト電極を形成するため多結晶半導体層およびその
上の絶縁膜をパターンニングし、上記多結晶半導
体層上の絶縁膜を除去することを含む絶縁ゲート
形電界効果半導体装置の製造方法。 2 シリコン基体を準備し、上記基体の表面に薄
い絶縁層を形成し、上記絶縁層の上に実質的に真
性な部分からはじまり次第にドーパント濃度を増
す多結晶半導体層を付着し、シリコン基体を加熱
してドーパントを上記実質的に真性な部分に拡散
させ、上記多結晶半導体層上に絶縁膜を付着し、
ゲート電極を形成するため多結晶半導体層および
その上の絶縁膜をパターンニングし、上記多結晶
半導体層上の絶縁膜を除去することを含む絶縁ゲ
ート形電界効果半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/974,577 US4249968A (en) | 1978-12-29 | 1978-12-29 | Method of manufacturing a metal-insulator-semiconductor utilizing a multiple stage deposition of polycrystalline layers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5591176A JPS5591176A (en) | 1980-07-10 |
JPS625350B2 true JPS625350B2 (ja) | 1987-02-04 |
Family
ID=25522204
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13431279A Granted JPS5591176A (en) | 1978-12-29 | 1979-10-19 | Method of fabricating semiconductor device |
Country Status (6)
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---|---|
US (1) | US4249968A (ja) |
EP (1) | EP0013317B1 (ja) |
JP (1) | JPS5591176A (ja) |
CA (1) | CA1120605A (ja) |
DE (1) | DE2967090D1 (ja) |
IT (1) | IT1165429B (ja) |
Families Citing this family (34)
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-
1978
- 1978-12-29 US US05/974,577 patent/US4249968A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-10-15 CA CA000337620A patent/CA1120605A/en not_active Expired
- 1979-10-19 JP JP13431279A patent/JPS5591176A/ja active Granted
- 1979-11-19 DE DE7979104584T patent/DE2967090D1/de not_active Expired
- 1979-11-19 EP EP79104584A patent/EP0013317B1/de not_active Expired
- 1979-12-18 IT IT28125/79A patent/IT1165429B/it active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49118373A (ja) * | 1973-03-12 | 1974-11-12 | ||
JPS5368165A (en) * | 1976-11-30 | 1978-06-17 | Nec Corp | Production of semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5591176A (en) | 1980-07-10 |
EP0013317A2 (de) | 1980-07-23 |
EP0013317A3 (en) | 1982-01-27 |
IT1165429B (it) | 1987-04-22 |
US4249968A (en) | 1981-02-10 |
DE2967090D1 (en) | 1984-08-09 |
EP0013317B1 (de) | 1984-07-04 |
CA1120605A (en) | 1982-03-23 |
IT7928125A0 (it) | 1979-12-18 |
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