JPH07221314A - Soi構造mos型半導体装置 - Google Patents
Soi構造mos型半導体装置Info
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- JPH07221314A JPH07221314A JP6027597A JP2759794A JPH07221314A JP H07221314 A JPH07221314 A JP H07221314A JP 6027597 A JP6027597 A JP 6027597A JP 2759794 A JP2759794 A JP 2759794A JP H07221314 A JPH07221314 A JP H07221314A
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Abstract
にも適用でき、双方向性を有し、論理LSI特有のレイ
アウトにも適用できるように、ボディコンタクト領域を
設置するようにしたものである。 【構成】 ボディコンタクト領域5をソース領域3およ
びドレイン領域4と同一線上に形成するとともに、p+
不純物拡散層であるボディコンタクト領域5を、n+ 不
純物拡散層であるソース領域3およびドレイン領域4と
は接触しないように離して形成する。
Description
た半導体層に作られるSOI構造MOS型半導体装置に
関し、特に半導体層との接続が容易にできるレイアウト
を可能とするSOI構造MOS型半導体装置に関する。
型半導体装置においては、基板とトランジスタなどの形
成されている領域とが、絶縁膜により完全に分離されて
いることが特徴である。図4は、SOI構造の基板上に
形成されたMOS型半導体装置の標準的なパターンレイ
アウト構成を示す平面図である。同図において、44は
周辺を素子分離のための酸化膜で覆われたシリコンから
なるアクティブ領域、46はアクティブ領域44上にゲ
ート酸化膜を介して形成されたゲート電極である。
電極46両脇の一方にn+ 不純物を注入することなどに
より形成されたソース領域、48はアクティブ領域44
のゲート電極46両脇の他方にn+ 不純物を注入するこ
となどにより形成されたドレイン領域、51はソース領
域47とソースコンタクト51aを介して接続するソー
ス電極、52はドレイン領域48とドレインコンタクト
52aを介して接続されるドレイン電極である。
を埋め込み酸化膜が形成された基板上に形成したときの
構成を示す断面図である。図5(a)は図4におけるA
−A’断面、図5(b)は図4におけるB−B’断面を
示すものである。同図において、41はシリコン基板、
42はシリコン基板41上に形成された埋め込み酸化
膜、43はアクティブ領域44を囲うように下層に接触
して形成されている素子分離領域、45はアクティブ領
域44の所定の領域に形成されたゲート絶縁膜、49は
アクティブ領域44のソース領域47とドレイン領域4
8に挟まれたゲート電極46下のチャネル領域、50は
層間絶縁膜であり、他の符号は図4と同様である。
絶縁体基板上に形成したときの構成を示す断面図であ
り、図6(a)は図4におけるA−A’断面、図6
(b)は図4におけるB−B’断面を示すものである。
同図において、41aは例えばサファイアなどの絶縁体
からなる絶縁体基板であり、他の符号は図5と同様であ
る。ここで、上述したソース領域47、ドレイン領域4
8はゲート電極46をマスクとしてn+ 形不純物をイオ
ン注入するなどにより自己整合的に形成された不純物導
入領域である。
電極46下に形成されているチャネル領域49は、不純
物が拡散されているソース領域47,ドレイン領域4
8、あるいは素子分離領域により水平方向で他の部分と
分離され、その下が埋め込み酸化膜42など絶縁体によ
り分離されており、同一の基板上に形成されている他の
素子とは完全に分離されている。
る領域下に絶縁層を有せず、半導体基板がある一定電位
に固定されているバルク構造MOS型半導体装置と比較
すると、上述したSOI基板上にトランジスタなどを形
成した場合は、以下に示すような多くの長所を有する。
まず、ソース電位が変動することで発生する閾値電圧の
基板電位効果がない。また、拡散層の下面がSOI構造
の絶縁体基板あるいは埋め込み絶縁膜に接触しているこ
とから、不純物拡散層容量が非常に小さい。そして、配
線層の対地容量が小さい。
ンジスタが形成されている領域が絶縁分離されているこ
とで、ドレイン近傍でアバランシェ増倍により発生した
少数キャリア(n形導電型に対しては正孔、p形導電型
に対しては電子)の行き場が無く、これらのキャリアが
トランジスタが形成されている領域の半導体層に蓄積さ
れ、キンク現象を発生するという問題があった。
の電位を、ソースに対し順バイアス側に上昇させ、基板
電位効果を発生させ、閾値電圧を低下させる現象であ
る。また、ソース領域とチャネル領域とドレイン領域と
で構成される寄生ラテラルバイポーラトランジスタのベ
ース電位を上昇させ、この寄生トランジスタのバイポー
ラ動作を引き起こす。
が、トランジスタの動作後、あるいは、静止中状態など
のどのような状態でも均一に生じるならば、この電流を
制御して回路動作に利用することは可能である。しか
し、アバランシェ増倍で発生した少数キャリアは、蓄積
時間(数μ秒〜数m秒)後には消滅する。従って、長時
間動作をしなかった素子ではこの少数キャリアが消滅し
ており、このような素子と、いつも動作していることに
よりこの少数キャリアが蓄積されている素子とで、電流
特性が異なるという大きな欠点を有している。
るように,もしくはチャネル領域に接続する半導体層に
ソース・ドレイン領域とは異なる導電型の不純物を拡散
した領域(ボディコンタクト領域)を形成し、閾値電圧
の基板電位効果が発生してしまうことを犠牲にしても、
アバランシェ増倍で発生した少数キャリアを取り出すよ
うにして、キンク現象を防止している。ただし、このボ
ディ領域(チャネル領域)の設置レイアウトは、半導体
装置製造法上、また、論理LSIやメモリLSIのレイ
アウト設計上、かなり複雑・困難なものであった。
MOSFETを例に取り、ボディコンタクト領域を設け
たMOSFETについて説明する。逆導電型であるp形
MOSFETにおいては、極性を全て逆に読み換えるだ
けで全く同様の説明が成り立つ。図7は、n形導電型M
OSFETにボディコンタクト領域を設けた設置レイア
ウトの1例を示す平面図である。図7において、71は
周辺を素子分離のための酸化膜で覆われたシリコンから
なるアクティブ領域、72はアクティブ領域71上にゲ
ート酸化膜を介して形成されたゲート電極である。
72両脇の一方にn+ 不純物を注入することなどにより
形成されたソース領域、74はアクティブ領域71のゲ
ート電極72両脇の他方にn+ 不純物を注入することな
どにより形成されたドレイン領域、75はゲート電極7
2下のボディ領域(チャネル領域)に接するようにp+
不純物を注入することなどにより形成されたボディコン
タクト領域、76はソース領域73とソースコンタクト
76aを介して接続するソース電極、77はドレイン領
域74とドレインコンタクト77aを介して接続される
ドレイン電極である。図7は、ソースとボディコンタク
ト領域75を同電位に固定する方式で、ソース領域73
の一部にp+ 形の不純物を導入して伝導性を有するボデ
ィコンタクト領域75としたものである。
ディコンタクト領域75がドレイン領域74に接触する
ようになると、n+ 不純物拡散領域であるドレイン領域
74と,p+ 不純物拡散領域であるボディコンタクト領
域75との間の耐圧劣化が生じる。このため、ゲート電
極上でp+ 拡散層用のイオン注入の時に用いるマスクパ
ターンを、合わせ精度をかなり激しく制御して形成しな
くてはならないという欠点を有していた。また、この実
用的に実現できる合わせ精度上、ソース・ドレイン間が
狭くなる微細なゲート寸法を有するMOSFETには適
用できないという欠点も有していた。
領域73と、p+ 不純物拡散層であるボディコンタクト
領域75との間の耐圧の確保の点から、ソース領域73
とボディコンタクト領域75部の電位は同一でなければ
ならない。このため、双方向性を必要とする個所へのこ
のレイアウトの適用は不可能であるという欠点を有して
いた。即ち、ボディコンタクト領域75は電位0となる
ので、ソースも電位0となるトランジスタの使い方しか
できないという問題があった。
を改良したレイアウトの1例である。図8において、8
1は周辺を素子分離のための酸化膜で覆われたシリコン
からなり、突き出し部分81aを形成したアクティブ領
域、82はアクティブ領域81の所定の領域上にゲート
酸化膜を介して形成され、突き出し部分81a上におけ
るゲート長を広げたゲート電極、82aはアクティブ領
域81の所定の領域上にゲート酸化膜を介して形成さ
れ、一端が端が突き出し部分81aにかかるように形成
されたゲート電極である。
82両脇の一方にn+ 不純物を注入することなどにより
形成されたソース領域、84はアクティブ領域81のゲ
ート電極82両脇の他方にn+ 不純物を注入することな
どにより形成されたドレイン領域、85はアクティブ領
域81のゲート電極82の延長線上の部分の領域にp+
不純物を注入することなどにより形成されたボディコン
タクト領域、86はソース領域83とソースコンタクト
86aを介して接続するソース電極、87はドレイン領
域84とドレインコンタクト87aを介して接続される
ドレイン電極、89はコンタクト89aを介してボディ
コンタクト領域85と接続する電極である。
てはゲート長を大きくして、ボディコンタクト領域85
からゲート電極82下のボディ領域への抵抗を小さくし
たものである。しかし、この構成では、ゲート容量が大
きくなってしまう。そして、図8(b)は、この図8
(a)の構成に対して、ゲート容量の低下を図ったもの
であるが、ボディコンタクト領域85からゲート電極8
2a下のボディ領域への抵抗があまり小さくならず、ど
ちらの構成においても一長一短がある。なお、どちらの
構成にしても、図4の状態に比較して、ゲート容量は大
きい。
1をゲート電極82の一端の下の領域の外側に突き出さ
せた状態とすることで、この突き出し部分81aの箇所
にボディコンタクト領域85を形成してゲート電極82
下のボディ領域に電位供給を行うことで、ソース・ドレ
インの電位に関係ない電位の供給が可能になる。そし
て、このボディコンタクト領域85の形成のためのp+
不純物の注入をするとき、用いるマスクパターンもソー
ス・ドレインからかなり遠くにすることができ、合わせ
精度上の問題もない。このため、微細ゲートにおいても
適用できるという長所を有する。
では、論理LSIのレイアウト上、かなり致命的な欠点
を有している。それは、チャネルが形成されている半導
体領域(ボディ領域)に電位供給を与えるp+ 不純物が
導入されているボディコンタクト領域が、ゲート電極の
延長線上にあるということである。論理LSIのパター
ンレイアウトでは、この図8に示すように、左からゲー
トが引き込まれ、右で終端するということはあまりな
く、左右のどちら側からでもゲートが引き込まれるよう
にしておくことが必要である。p+ 拡散層へのコンタク
トが、ゲートと同一線上に存在すると、ボディコンタク
ト領域に接続する電極が形成できず、電位固定が行えな
い。
クト領域をソース領域の一部に形成する場合、・厳しい
合わせ精度を必要とする、・微細ゲート寸法には適用で
きない、・ソースとドレインが交換された際の双方向性
がないという問題があった。また、アクティブ領域をゲ
ートの延長上に突き出させ、この突き出した領域にボデ
ィコンタクト領域を形成する構成では、論理LSI特有
のレイアウトに対応していないという問題があり、全て
を満足するパターンレイアウトは示されていなかった。
るためになされたものであり、厳しい合わせ精度を必要
とせず、微細ゲートにも適用でき、双方向性を有し、論
理LSI特有のレイアウトにも適用できるように、ボデ
ィコンタクト領域を設置するようにしたものである。
OS型半導体装置は、絶縁層上に形成され完全に周囲を
分離された第1導電形の半導体層と、この半導体層上に
ゲート絶縁膜を介して跨るように形成されたゲート電極
と、ゲート電極下の第1の半導体領域に接するように形
成され第2導電形の不純物が導入されたソース領域とド
レイン領域とからなるMOS型半導体装置を有し、半導
体層のソース領域およびドレイン領域が形成されていな
い領域に第1導電形の不純物を高濃度に導入することで
形成された第2の半導体領域と、第2の半導体領域に接
続されたゲート電極上以外の位置に配置された配線電極
により、第2の半導体領域を介して第1の半導体領域に
電位供給を行うことを特徴とする。
体装置は、絶縁層上に形成され完全に周囲を分離された
第1導電形の半導体層と、この半導体層上にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極と、ゲート電極下の第
1の半導体領域に接するように形成され第2導電形の不
純物が導入されたソース領域とドレイン領域とからなる
MOS型半導体装置を有し、半導体層のソース領域およ
びドレイン領域が形成されていない領域に第1導電形の
不純物を高濃度に導入することで形成された第2の半導
体領域と、第2の半導体領域に接続されたゲート電極の
延長線上以外の位置に配置された配線電極により、第2
の半導体領域を介して第1の半導体領域に電位供給を行
うことを特徴とする。
電極の配置に対して影響を与えることなく、また、トラ
ンジスタの双方向性を確保したまま、第2の半導体領域
を介してここに接続された配線電極より取り出される。
する。図1は、この発明の1実施例であるSOI構造M
OS型半導体装置の構成を示す平面図である。同図にお
いて、1は周辺を素子分離のための酸化膜で覆われたシ
リコンからなる埋め込み絶縁膜上に形成されたアクティ
ブ領域(半導体層)、2はアクティブ領域1の所定の領
域上に形成されたゲート酸化膜上を跨いで通過するポリ
シリコンなどからなるゲート電極、3はアクティブ領域
内のゲート電極2両脇の一方に燐などのn+ 不純物を注
入することなどにより形成されたソース領域、4はアク
ティブ領域1のゲート電極2両脇の他方にn+ 不純物を
注入することなどにより形成されたドレイン領域であ
る。
2の延長線上の部分のソース領域3やドレイン領域4か
ら離れた領域に、硼素などのp+ 不純物を注入すること
などにより形成されたボディコンタクト領域(第2の半
導体領域)、6はソース領域3とソースコンタクト6a
を介して接続するAlなどからなるソース電極、7はド
レイン領域4とドレインコンタクト7aを介して接続さ
れるドレイン電極、8はコンタクト9を介してゲート電
極2両脇に分かれて形成されている2つのボディコンタ
クト領域5それぞれとゲート電極2上を跨いで接続して
いる配線電極である。なお、この図1において、ボディ
コンタクト領域5は、ソース領域3,ドレイン領域4と
同様に、ゲート電極2の両脇のアクティブ領域1に形成
されているものであり、また、アクティブ領域1が絶縁
体からなる基板上に形成されていても同様であることは
云うまでもない。
域5をソース領域3およびドレイン領域4と同一線上に
形成するとともに、p+ 不純物拡散層であるボディコン
タクト領域5を、n+ 不純物拡散層であるソース領域3
およびドレイン領域4とは接触しないように離して形成
している。このようにすることで、ドレイン領域4近傍
でアバランシェ増倍により発生した少数キャリアは容易
に引出され、また、ボディコンタクト領域5がソース領
域3と同電位である必要は無く、双方向性を有してい
る。そして、ドレイン領域4とは離れたところにボディ
コンタクト領域5を形成するので、この領域を形成する
ためのイオン注入などにおいて、位置合わせの精度を厳
しくする必要がない。
の場合を示す、この発明の他の実施例であるSOI構造
MOS型半導体装置の構成を示す平面図である。同図に
おいて、2aはゲート電極であり、引き込みがアクティ
ブ領域1のソース領域3,ドレイン領域4の形成されて
いる方向のみで、反対側はソース領域3,ドレイン領域
4をすぎたところで終端している。なお、他は図1と同
様である。この構成では、ゲート電極2aがボディコン
タクト領域5の手前で終端しているので、図1では、ア
クティブ領域1のゲート電極2下になってしまう領域に
も、ボディコンタクト領域5が形成されている。
では、ボディコンタクト領域5がゲート電極2の両脇に
しか形成されない。従って、図2の構成においては、図
1の構成に比較してボディコンタクト領域が広くなり、
ボディ領域(第1の半導体領域)までの抵抗を低下させ
るとともに、ゲート容量の低下を図っている。ゲートの
引き込み方向が定まり、ゲートが終端しているものに対
しては、図2に示すレイアウトが望ましい。
2に示すように、アクティブ領域をソース・ドレイン領
域を形成するため以上にゲート電極方向に広げ、ここに
ソース・ドレイン領域とは離れて、ゲート電極延長線上
の両側に広がるようにボディコンタクト領域を形成する
ようにしたものである。このようにすれば、ドレイン領
域近傍でアバランシェ増倍により発生した少数キャリア
はボディコンタクト領域により容易に引出され、また、
ドレイン領域とは離れたところにボディコンタクト領域
を形成するので、この領域を形成するためのイオン注入
などにおいて、位置合わせの精度を厳しくする必要がな
い。また、ボディコンタクト領域がソース領域とは接触
していないので、同電位である必要は無く、双方向性を
有している。
に、ドレイン電極7bの引出しがソース電極6の引出し
とは異なる方向であっても、ボディコンタクト領域5は
ソース領域3側でコンタクト9を介して配線電極8aと
接続し、ボディ領域(チャネル領域)に電位供給を行う
ようにすれば良い。一方、ソース・ドレインの双方向性
が不要な場合は、図3(b),(c)に示すように、ソ
ース電極6bをボディコンタクト領域5とコンタクト9
を介して接続し、ソース電極6bをボディコンタクト領
域5の配線電極とすることができ、ボディコンタクト領
域への専用の配線が不要となる。
様なレイアウトが可能なことは云うまでもない。また、
上記実施例において、埋め込み絶縁膜としては、酸化シ
リコンや窒化シリコンなど酸化膜や窒化膜など通常用い
られている絶縁膜度のようなものでも良い。また、導電
型を決める不純物や配線のための材料など、上記実施例
に記載したものに限らず、例えば、n形の不純物として
Sbを用いるようにしても良く、また、ゲート電極の材
料として高融点金属やそのシリサイドを用いるようにし
ても、この発明の主旨を違えるものではない。
ば、厳しい合わせ精度を必要とせず、微細ゲートにも適
用でき、双方向性を有し、論理LSI特有のレイアウト
にも適用できるように、ボディコンタクト領域を設置で
きるという効果がある。このため、キンク現象の発生し
ない安定したSOI構造MOS型半導体装置が得られ
る。
半導体装置の構成を示す平面図である。
型半導体装置の構成を示す平面図である。
型半導体装置の構成を示す平面図である。
体装置の標準的なパターンレイアウト構成を示す平面図
である。
形成された基板上に形成したときの構成を示す断面図で
ある。
成したときの構成を示す断面図である。
域を設けた設置レイアウトの1例を示す平面図である。
域を設けた設置レイアウトの他の例を示す平面図であ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 絶縁層上に形成され完全に周囲を分離さ
れた第1導電形の半導体層と、この半導体層上にゲート
絶縁膜を介して跨るように形成されたゲート電極と、前
記ゲート電極下の第1の半導体領域に接するように形成
され第2導電形の不純物が導入されたソース領域とドレ
イン領域とからなるMOS型半導体装置を有し、 前記半導体層の前記ソース領域およびドレイン領域が形
成されていない領域に第1導電形の不純物を高濃度に導
入することで形成された第2の半導体領域と、 前記第2の半導体領域に接続された前記ゲート電極上以
外の位置に配置された配線電極により、前記第2の半導
体領域を介して前記第1の半導体領域に電位供給を行う
ことを特徴とするSOI構造MOS型半導体装置。 - 【請求項2】 絶縁層上に形成され完全に周囲を分離さ
れた第1導電形の半導体層と、この半導体層上にゲート
絶縁膜を介して形成されたゲート電極と、前記ゲート電
極下の第1の半導体領域に接するように形成され第2導
電形の不純物が導入されたソース領域とドレイン領域と
からなるMOS型半導体装置を有し、 前記半導体層の前記ソース領域およびドレイン領域が形
成されていない領域に第1導電形の不純物を高濃度に導
入することで形成された第2の半導体領域と、 前記第2の半導体領域に接続された前記ゲート電極の延
長線上以外の位置に配置された配線電極により、前記第
2の半導体領域を介して前記第1の半導体領域に電位供
給を行うことを特徴とするSOI構造MOS型半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6027597A JPH07221314A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Soi構造mos型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6027597A JPH07221314A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Soi構造mos型半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07221314A true JPH07221314A (ja) | 1995-08-18 |
Family
ID=12225354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6027597A Pending JPH07221314A (ja) | 1994-02-01 | 1994-02-01 | Soi構造mos型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07221314A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6753574B2 (en) | 2000-10-25 | 2004-06-22 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
-
1994
- 1994-02-01 JP JP6027597A patent/JPH07221314A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6753574B2 (en) | 2000-10-25 | 2004-06-22 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
US6867106B2 (en) | 2000-10-25 | 2005-03-15 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method for fabricating the same |
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