DE102010042998A1 - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Es bestand das Problem, dass es schwierig war, Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen mit niedrig gehaltenen Schwankungen der Eigenschaften herzustellen ohne die Anzahl an Verfahrensschritten zu erhöhen. Eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein N-Typ SiC-Substrat (1) und ein N-Typ SiC-Epitaxieschicht (2) als ein Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, eine in Abständen in einer Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht (2) gebildete Mehrzahl von Vertiefungen (10), P-Typ-Regionen (5) als Halbleiterschichten eines zweiten Leitungstyps, die in der N-Typ SiC-Epitaxieschicht (2) in den Böden der Mehrzahl von Vertiefungen (10) gebildet sind und eine selektiv über der Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht (2) gebildete Schottky-Elektrode (6) ein, wobei die Mehrzahl von Vertiefungen (10) alle eine gleiche Tiefe aufweisen.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen und insbesondere auf eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung, die eine Siliciumcarbid verwendende JBS (Junction Barrier-gesteuerte Schottky-Dioden)- oder MPS (Merged P-i-N/Schottky-Dioden)-Struktur aufweist.
- Für Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen verwendetes Siliciumcarbid weist eine elektrische Durchbruchsfeldstärke auf, die etwa zehnmal größer als die von Silicium ist, und eine Bandlücke, die etwa dreimal breiter als die von Silicium ist. Folglich sind Siliciumcarbid verwendende Leistungsvorrichtungen im Vergleich zu derzeit erhältlichen Leistungsvorrichtungen wie Silicium verwendenden Halbleitervorrichtungen bei geringerem Widerstand und bei höherer Temperatur betriebsfähig. Insbesondere Siliciumcarbid verwendende SBDs (Schottky-Barrieren-Dioden) und MOSFETs sind vielversprechend, da deren Verluste während dem Betrieb im Vergleich zu derzeit erhältlichen Silicium-pn-Dioden und IGBTs bei gleichen Haltespannungen geringer sind. Besonders einfachere Vorrichtungsstrukturen aufweisende Schottky-Dioden befinden sich unter intensiver Entwicklung für die praktische Verwendung.
- Probleme von Schottky-Dioden sind, dass der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung groß ist, wenn höhere Haltespannungen erwünscht sind, und dass der Verlust zur Zeit der Stromleitung groß ist. Als Maßnahmen gegen diese Probleme werden JBSs (Junction Barrier-gesteuerte Schottky-Dioden) und MPSs (Merged P-i-N/Schottky-Dioden) vorgeschlagen. Beide Strukturen sind dadurch gekennzeichnet, dass P-Typ-Regionen unter der Schottky-Elektrode, an den Enden der Elektrode und in der Umgebung der Elektrode gebildet werden.
- Im Patent Nr. 3630594 werden beispielsweise P-Typ-Regionen mit verschiedenen Tiefen und verschiedenen Konzentrationen unter der Schottky-Elektrode und an den Enden der Elektrode gebildet. In diesem Fall ist es notwendig, zweimal eine Ionenimplantation durchzuführen, um die verschiedenen P-Typ-Regionen zu bilden. Auch im Patent 3551154 werden P-Typ-Regionen mit der gleichen Tiefe und der gleichen Konzentration unter der Schottky-Elektrode, an den Enden der Elektrode und in deren Umgebung gebildet, aber es gibt keine Justiermarken zur Maskenanordnung. Folglich neigen die Eigenschaften aufgrund von Fehljustierung dazu, zu variieren.
- Für herkömmliche Siliciumcarbid-JBS- oder MPS-Strukturen war es schwierig, Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen mit niedrig gehaltenen Schwankungen der Eigenschaften ohne Erhöhen der Anzahl an Verfahrensschritten herzustellen.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung bereitzustellen, die ohne Erhöhen der Anzahl an Verfahrensschritten hergestellt wird, bei der die Schwankungen der Eigenschaften niedrig gehalten werden.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps und eine Mehrzahl von in einer Oberfläche des Siliciumcarbid-Halbleitersubstrats in Abständen gebildeten Vertiefungen auf. Sie weist ferner Halbleiterschichten eines zweiten Leitungstyps auf, die in dem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat und in Böden der Mehrzahl von Vertiefungen gebildet sind, und eine selektiv über der Oberfläche des Siliciumcarbid-Halbleitersubstrats gebildete Schottky-Elektrode auf. Die Mehrzahl von Vertiefungen weisen alle eine gleiche Tiefe auf.
- Die Mehrzahl von Vertiefungen weisen alle eine gleiche Tiefe auf, und Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungen, in denen Schwankungen der Eigenschaften niedrig gehalten werden, können ohne Erhöhen der Anzahl an Verfahrensschritten bereitgestellt werden.
- Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Gegenstände und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
-
1A bis1C sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen; -
2A und2B sind Diagramme, die die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigen; -
3A bis3D sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigen; -
4A bis4C sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer dritten Ausführungsform zeigen; -
5 ist ein Diagramm, das eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt; und -
6 ist ein Diagramm, das eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt. - A. Erste Ausführungsform
- A-1. Struktur
-
1A bis1C sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Eine Maske3 , z. B. ein Resist oder ein Oxidfilm, ist auf einer Oberfläche einer N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 gebildet, bei der N-Typ-SiC durch epitaktisches Aufwachsen auf einem N+-Typ-SiC-Substrat1 als Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps ausgebildet wurde (1A ). - Eine Ionenimplantation und ein Trockenätzen werden unter Verwendung der Maske
3 durchgeführt, um in Abständen eine Mehrzahl von Vertiefungen10 in der Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 zu bilden. Ferner werden Ionen in die Vertiefungen10 implantiert, um P-Typ-Regionen5 als Halbleiterschichten eines zweiten Leitungstyps in den Böden der Mehrzahl von Vertiefungen zu bilden (1B ). Ein Teil der Vertiefungen10 wird als Justiermarke(n) zum Positionieren verwendet. - Zum Schluss wird eine Schottky-Elektrode
6 selektiv über der Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 gebildet, um unter Verwendung von Siliciumcarbid eine JBS- oder MPS-Struktur zu bilden (1C ). Außerdem wird eine Ohmsche Elektrode7 auf der Rückseite des N-Typ SiC-Substrats1 gebildet. Diese Struktur ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen10 eine gleiche Tiefe aufweisen, und dass die P-Typ-Regionen5 eine gleiche Tiefe und gleiche Konzentration aufweisen. - Folglich werden die Mehrzahl von Vertiefungen
10 , einschließlich der Justiermarke4 , der P-Typ-Regionen5 unter der Schottky-Elektrode6 und der 2-Typ-Regionen5 in der Umgebung der Schottky-Elektrode6 unter Verwendung der gleichen Maske3 gebildet, so dass die Anzahl an Herstellungsverfahrensschritten nicht erhöht wird. Außerdem werden die P-Typ-Regionen5 in tieferen Regionen ausgebildet verglichen mit dem Fall, in dem sie in der Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 ausgebildet sind, so dass das elektrische Feld an der Schottky-Elektrode6 abgeschwächt ist, und der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung und der Verlust zur Zeit der Stromleitung niedrig gehalten werden. - Außerdem ist die Position eines Endes der Schottky-Elektrode
6 wie in2A und2B gezeigt am Boden der Vertiefung10 angeordnet, und das Ende der Schottky-Elektrode6 ist auf der P-Typ-Region5 im Boden der Vertiefung10 ausgebildet (2B ). Das elektrische Feld wird dann abgeschwächt im Vergleich zu dem Fall, in dem das Ende auf der N-Typ-SiC-Epitaxieschicht2 , wo keine Vertiefung10 vorhanden ist, ausgebildet ist (2A ), und der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung wird verringert. - A-2. Effekte
- Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung ein N-Typ SiC-Substrat
1 und eine N-Typ-SiC-Epitaxieschicht2 als ein Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat eines ersten Leitungstyps, eine Mehrzahl von in einer Oberfläche der N-Typ-SiC-Epitaxieschicht2 in Abständen gebildeten Vertiefungen10 , P-Typ-Regionen5 als in der N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 in den Böden der Mehrzahl von Vertiefungen10 gebildete Halbleiterschichten des zweiten Leitungstyps und eine über der Oberfläche der N-Typ SiC-Epitaxieschicht2 gebildete Schottky-Elektrode6 auf, wobei die Mehrzahl von Vertiefungen10 alle eine gleiche Tiefe aufweisen, wodurch Schwankungen der Eigenschaften der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung ohne Erhöhen der Anzahl der Herstellungsverfahrensschritte niedrig gehalten werden können. - Außerdem weist in der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schottky-Elektrode
6 ein Ende auf einer P-Typ-Region5 als einer Halbleiterschicht auf, wodurch das elektrische Feld abgeschwächt wird im Vergleich zu dem Fall, in dem das Ende auf der N-Typ-SiC-Epitaxieschicht2 gebildet wird, wo keine Vertiefung10 vorhanden ist, und der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung wird verringert. - B. Zweite Ausführungsform
- B-1. Struktur
-
3A bis3D sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. In dem Herstellungsverfahren der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird unter Verwendung der gleichen Maske3 zuerst wie in3A gezeigt eine Ionenimplantation durchgeführt, und als nächstes wird ein Trockenätzen durchgeführt (3B ). Das Trockenätzen wird mit einem kleineren Selektivitätsverhältnis von SiC bezüglich Maske3 durchgeführt (die Ätzrate von Siliciumcarbid ist langsamer), und die Seiten der Vertiefung10 sind abgeschrägt (bzw. laufen konisch zu). - Die abgeschrägte (bzw. konische) Form schwächt das elektrische Feld an der Schottky-Elektrode
6 (3C ) ab im Vergleich zu dem Fall, in dem jede Vertiefung10 vertikale Seiten aufweist (3D ), wodurch der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung verringert wird. Außerdem wird die effektive Fläche der Schottky-Elektrode6 nicht verringert und eine Erhöhung des Verlusts zur Zeit der Stromleitung aufgrund der Bildung der P-Typ-Region5 wird niedrig gehalten, da die P-Typ-Region5 lediglich auf dem Boden ausgebildet ist. - B-2. Effekte
- Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind bei einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung die Seiten einer Mehrzahl von Vertiefungen
10 abgeschrägt sind, und das elektrische Feld an der Schottky-Elektrode6 wird abgeschwächt im Vergleich zu dem Fall, in dem jede Vertiefung10 vertikale Seiten aufweist, und der Leckstrom zur Zeit des Anliegens einer Sperrspannung wird verringert. - Außerdem wird die effektive Fläche der Schottky-Elektrode
6 dadurch, dass die P-Typ-Region5 lediglich im Boden der Vertiefung10 gebildet ist, nicht verringert, und eine Erhöhung des Verlusts zur Zeit der Stromleitung wird niedrig gehalten. - C. Dritte Ausführungsform
- C-1. Struktur
-
4A bis4C sind Diagramme, die eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Bei dem Herstellungsverfahren der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform wird zuerst ein Trockenätzen unter Verwendung der gleichen Maske3 durchgeführt. Das Trockenätzen wird mit einem kleineren Selektivitätsverhältnis von SiC gegenüber der Maske3 (die Ätzrate von SiC ist geringer) durchgeführt, so dass die Vertiefung10 abgeschrägt ist (4A ). - Als Nächstes wird eine Ionenimplantation durchgeführt, und die P-Typ-Region
5 wird auch an den Seiten der Mehrzahl von Vertiefungen10 gebildet (4B ). Die P-Typ-Region5 bildet die Ecken der oberen Oberfläche der Vertiefung10 (4C ) und das elektrische Feld zur Schottky-Elektrode6 wird weiter abgeschwächt im Vergleich zu dem Fall, in dem die P-Typ-Region5 lediglich in dem Boden der Vertiefung10 ausgebildet ist (3C ). - Außerdem wird ein ionenimplantierter Dotierstoff nicht durch eine thermische Behandlung diffundiert, wenn Siliciumcarbid verwendet wird, und daher ist eine Ionenimplantation bei hoher Energie notwendig, um die P-Typ-Regionen
5 in tieferen Bereichen auszubilden. Allerdings kann durch Durchführen der Ionenimplantation zum Bilden der P-Typ-Regionen5 nach dem Bilden der Vertiefungen10 durch Trockenätzen die Notwendigkeit eines Hochenergie-Ionenimplantationssystems umgangen werden, und die Herstellungskosten können verringert werden. - C-2. Effekte
- Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden bei einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung die P-Typ-Regionen
5 als Halbleiterschichten auch in den Seiten der Mehrzahl von Vertiefungen10 ausgebildet, wodurch das elektrische Feld an der Schottky-Elektrode6 abgeschwächt wird. - D. Vierte Ausführungsform
- D-1. Struktur
-
5 ist ein Diagramm, das eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren desselben gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform weist die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung eine Vertiefung10 auf, die in der Umgebung der Schottky-Elektrode6 gebildet ist und die nicht in Kontakt mit der Schottky-Elektrode6 ist, und die Vertiefung10 , die nicht in Kontakt mit der Schottky-Elektrode6 ist, weist lediglich die Justiermarke4 auf, und P-Typ-Regionen5 werden in einzelnen Vertiefungen10 gebildet. Eine P-Typ-Region5 in Kontakt mit einem Ende der Schottky-Elektrode6 fungiert als eine JTE (Junction Termination Extension bzw. Übergangs-Abschluss-Erweiterung), und diese schwächt das elektrische Feld am Ende der Schottky-Elektrode6 ab. - D-2. Effekte
- Gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist bei einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung eine Mehrzahl von Vertiefungen
10 eine oder eine Mehrzahl von Vertiefung(en)10 auf, die nicht in Kontakt mit der Schottky-Elektrode6 sind, und die eine oder die Mehrzahl von Vertiefung(en)10 sind alle Justiermarken4 zum Positionieren, wodurch die P-Typ-Region5 in einer Vertiefung10 am Ende der Schottky-Elektrode6 als eine JTE fungieren kann. - E. Fünfte Ausführungsform
- E-1. Struktur
-
6 ist ein Diagramm, das eine Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und ein Herstellungsverfahren desselben gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform weist die Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung eine oder eine Mehrzahl von Vertiefung(en)10 auf, die in der Umgebung der Schottky-Elektrode6 gebildet sind und nicht in Kontakt mit der Elektrode sind, und ein Teil der Vertiefung(en)10 sind Justiermarke(n)4 , und P-Typ-Regionen5 sind in einzelnen Vertiefungen10 gebildet. Die P-Typ-Regionen5 in den Vertiefungen10 , die in der Umgebung der Schottky-Elektrode6 angeordnet sind und die keine Justiermarken4 sind, fungieren als FLR (Field Limiting Ring bzw. Feldbegrenzungsring), und dies schwächt das elektrische Feld am Ende der Schottky-Elektrode6 ab. - Die Breite und die Abstände der P-Typ-Regionen
5 in dem FLR-Abschnitt und die Breite und die Abstände der P-Typ-Regionen5 unter der Schottky-Elektrode6 werden unabhängig voneinander eingestellt, wodurch eine optimale Struktur zum Abschwächen der elektrischen Felder in den entsprechenden Regionen gebildet werden kann. - E-2. Effekte
- Gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen in einer Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung eine Mehrzahl von Vertiefungen
10 eine oder eine Mehrzahl von Vertiefung(en)10 auf, die nicht in Kontakt mit der Schottky-Elektrode6 sind, und ein Teil der einen oder Mehrzahl von Vertiefung(en)10 fungiert als Justiermarke(n)4 bzw. als Positionierungsmarkierung(en), wodurch die P-Typ-Regionen5 in den Vertiefungen10 am Ende der Schottky-Elektrode6 als FLR fungieren können. - Außerdem sind gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung die Abstände zwischen der Mehrzahl von Vertiefungen
10 und die Breiten der Mehrzahl von Vertiefungen10 unter der Schottky-Elektrode6 und gegenüber jenen in der Umgebung der Schottky-Elektrode unterschiedlich, wodurch eine optimale Struktur zum Abschwächen der elektrischen Felder in den entsprechenden Regionen gebildet werden kann. - Während die Erfindung im Detail gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in allen ihren Aspekten beispielhaft und nicht beschränkend. Die Merkmale der erwähnten Ausführungsformen können in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden.
Claims (6)
- Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung mit: einem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat (
1 ,2 ) eines ersten Leitungstyps; einer Mehrzahl von Vertiefungen (10 ), die in einer Oberfläche des Siliciumcarbid-Halbleitersubstrats (1 ,2 ) in Abständen gebildet sind; Halbleiterschichten (5 ) eines zweiten Leitungstyps, die in dem Siliciumcarbid-Halbleitersubstrat (1 ,2 ) in Böden der Mehrzahl von Vertiefungen (10 ) gebildet sind; und einer Schottky-Elektrode (6 ), die selektiv über der Oberfläche der Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung (1 ,2 ) gebildet ist, wobei die Mehrzahl von Vertiefungen (10 ) alle eine gleiche Tiefe aufweisen. - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Schottky-Elektrode (
6 ) ein Ende auf der Halbleiterschicht (5 ) aufweist. - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei Seiten der Mehrzahl von Vertiefungen (
10 ) abgeschrägt sind. - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Halbleiterschichten (
5 ) auch in den Seiten der Mehrzahl von Vertiefungen (10 ) ausgebildet sind. - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Mehrzahl von Vertiefungen (
10 ) eine oder eine Mehrzahl von Vertiefung(en) (10 ) einschließt, die nicht in Kontakt mit der Schottky-Elektrode (6 ) ist/sind, und ein Teil oder alle der einen oder Mehrzahl von Vertiefung(en) (10 ) (eine) Justiermarke(n) ist/sind. - Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei Abstände zwischen der Mehrzahl von Vertiefungen (
10 ) und Breiten der Mehrzahl von Vertiefungen (10 ) unter der Schottky-Elektrode (6 ) gegenüber jenen in der Umgebung der Schottky-Elektrode unterschiedlich sind.
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CN103383969B (zh) * | 2012-05-06 | 2017-04-26 | 朱江 | 一种肖特基器件及其制备方法 |
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JP2002353161A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
US7061066B2 (en) * | 2001-10-17 | 2006-06-13 | Fairchild Semiconductor Corporation | Schottky diode using charge balance structure |
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US20070228505A1 (en) * | 2006-04-04 | 2007-10-04 | Mazzola Michael S | Junction barrier schottky rectifiers having epitaxially grown p+-n junctions and methods of making |
JP5101985B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2012-12-19 | 株式会社日立製作所 | ジャンクションバリアショットキーダイオード |
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